Устройства ввода и вывода информации

ЛУГАНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ 
ВНУТРЕНИХ ДЕЛ 
ИМ. Э.О.ДИДОРЕНКА 
 

Кафедра  информатики, спецтехники и ИТ деятельности ОВД

 
Р Е Ф Е Р А Т  
 
по дисциплине: «Информатика» 
на тему: Устройства ввода и вывода информации

Подготовил:      курсант 105 учебного взвода

Рядовой милиции

Ю. М. Журавлёва

Проверили:       преподаватель

О. И. Воронов,

Кандидат юридических наук

Е. В. Одинцова

 
Луганск 2014

Содержание

1. Введение………………………………………………………………стр. 3
2. Периферийные устройства ввода информации…………………….стр. 5

2.1 Клавиатура…………………………………………………….….стр. 5

2.2 Манипуляторы……………………………………………………стр. 6

а) Мышь……………………...…………………………………стр. 6

б) Джойстик………………………..………………………..….стр. 8

в) Трекбол…………………..……………………………….….стр. 8

2.3 Сенсорные устройства ввода…………………………………….стр. 9

а) Сенсорный манипулятор……….....………………….…….стр. 9

б) Световое перо………………………….………………...….стр. 9

2.4 Дигитайзер (графический планшет)…………….……………….стр.10

2.5 Сканеры………………….………………………………………...стр.11

6. Цифровая видеокамера………….…………………...…...……...стр. 12
7. Микрофон…………………………….…………….…...………..стр. 12
3. Периферийные устройства вывода информации………..………...стр. 13

3.1Принтеры………………………………………………………….стр. 14

3.2 Матричные принтеры…………………………………….…..….стр. 15

3.3 Струйные принтеры…………………………………………..….стр. 15

3.4 Лазерные принтеры…………………………………….…….….стр. 15

3.5 Термические принтеры……………………………………….....стр. 16

3.6 Литерные принтеры……………………………………..……….стр. 17

7. Плоттеры…………………………………………………..…….стр. 17
4. Заключение………………………………………………………….стр.19
5. Список использованной литературы……………………………....стр.20

Веведение

Периферийными или внешними устройствами называют устройства, размещенные вне системного блока и задействованные на определенном этапе обработки информации. Прежде всего - это устройства фиксации выходных результатов: принтеры, плоттеры, модемы, сканеры и т.д. Понятие "периферийные устройства" довольно условное. К их числу можно отнести, например, накопитель на компакт-дисках, если он выполнен в виде самостоятельного блока и соединен специальным кабелем к внешнему разъему системного блока. И наоборот, модем может быть внутренним, то есть конструктивно выполненным как плата расширения, и тогда нет оснований относить его к периферийным устройствам. Термин «периферия» обозначает устройства, связывающие компьютер с внешним миром. Список периферийных устройств, делающих компьютер "вещью для нас", практически неограничен. Сюда же часто ошибочно относят мониторы. Периферийные устройства также называют внешними. Второе определение периферии - это устройства, с помощью которых информация может или вводится в компьютер, или может выводиться из него.

Периферийные устройства можно разделить на:

• Основные, без которых работа компьютера практически невозможна;

• Прочие, которые подключаются при необходимости;

К основным устройствам относятся устройства управления курсором и отчасти модемы (для терминалов и бездисковых станций). Практически к ПК можно подключить любые устройства, которые могут вырабатывать электрические сигналы и/или ими управляться. Периферийные устройства подключаются к компьютеру через внешние интерфейсы или с помощью специализированных адаптеров или контроллеров. Средством стыковки какого-либо устройства и какой-либо шины компьютера является адаптер и контроллер. Понятия "Адаптер" и "Контроллер" не являются синонимами! Контроллер служит тем же целям сопряжения, но он имеет самостоятельные действия (после получения команд от обслуживающей его программы). Сложный контроллер может иметь в своем составе и собственный процессор.

Взаимодействие программ с периферийными устройствами (точнее с программы с адаптерами) происходит через инструкции обращения к портам ввода/вывода, используя прерывания, прямой доступ к памяти и непосредственное управление шиной. Инициатором обмена может выступать как программа, так и периферийное устройство. Программа ожидает какого-либо события в устройстве (например, установки бита готовности), периодически читая его регистр состояния. Такой способ называется обменом по опросу готовности. Прерывания (или аппаратные прерывания) обеспечивают обмен данными только с участием процессора и т.о. подобное сильно загружает процессор. Различают четыре источника прерываний: внутренние прерывания процессора и сопроцессора, немаскируемые внешние прерывания, маскируемые внешние прерывания, программно-вызываемые прерывания. Прямой доступ к памяти или DMA (Direct Memory Access) - метод обмена данными периферийного устройства с памятью почти без участия процессора. В этом режиме процессор инициализирует контроллер прямого доступа к памяти - задает начальный адрес, счетчик и режим обмена, после чего освобождается. Сам обмен производит контроллер. Еще возможно комплексное решение - опрос готовности устройств (polling) по периодическим прерываниям, например, от системного таймера. Устройство, для которого обнаружена готовность - обслуживается, не готовое - пропускается до следующего прерывания.

2. Периферийные  устройства ввода информации.

Устройства ввода - аппаратные средства для преобразования информации из формы, понятной человеку, в форму, воспринимаемую компьютером.

К устройствам ввода относят такие стандартные устройства, как клавиатура и мышь, которые позволяют передать информацию от пользователя компьютеру. Кроме этого существуют много других устройств. Трекбол (или перевернутая мышь) - представляет собой шарик, вращая который, вы передвигаете курсор на экране. Планшет - это устройство ввода, по которому пользователь водит стилом (пером), а изображение передается компьютеру. Сканер - устройство для передачи картинки с твердого носителя (бумаги, пленки) в цифровой вид, который может обрабатываться компьютером. Цифровые камеры и цифровые видеокамеры, позволяют получить статические и подвижные снимки и передать в электронном виде на обработку компьютером.

2.1 Клавиатура

Стандартным устройством для ввода информации в компьютер является клавиатура (рис.1).

(рис. 1) – Клавиатура

 С ее помощью  вы можете вводить числовую  и текстовую информацию, а также  различные команды и данные. Обычно  вводимая с клавиатуры информация  в целях контроля отображается  на экране монитора. Место ввода  информации на экране указывается  специальным значком, который называется  курсором. Вид курсора может быть  различным в зависимости от  используемой программы и режима работы. Это может быть мигающая черточка, прямоугольник и пр.

Как правило, используется 101-103-клавишная клавиатура американского стандарта, разделенные на 4 блока:

1. алфавитно-цифровой блок – содержит клавиши латинского и национального алфавитов, а также клавиши цифр и специальных символов;
2. блок управляющих клавиш;
3. блок расширенной цифровой клавиатуры;
4. блок навигации.

 Кроме клавишной, клавиатура бывает мембранной  и сенсорной. На клавиши алфавитно-цифрового  поля дополнительно наносится  разметка букв национального  алфавита. Если на компьютере  установлена операционная система, не настроенная на работу в  режиме национального алфавита (нелокализованная  версия), то необходима дополнительная  специальная программа - драйвер  клавиатуры. В локализованных версиях  драйвер клавиатуры входит в  комплект поставки.

На современном компьютерном рынке большой популярностью пользуются эргономические клавиатуры специальные прокладки для запястий, обеспечивающие наиболее комфортные условия работы.

2.2 Манипуляторы

Мыши, трекболы и дигитайзеры являются ручными манипуляторами и обычно подключаются к последовательному порту ПК. При перемещении манипулятора по столу (или планшету) синхронно с ним по экрану монитора перемещается курсор. Почти все манипуляторы имеют кнопки, используемые для фиксации конкретной позиции экрана. Эти устройства подразделяются на две категории – относительные и абсолютные. Относительными являются, например, мышь, трекбол, джойстик, точпад; абсолютным – дигитайзер. 

Манипуляторы связываются с ПК посредством соответствующих драйверов.

а) Мышь

"Мышь" - это манипуляторное  устройство ввода информации. (рис.2)

 ( рис.2)

Компьютерная мышь подключается к системному блоку и необходима для манипулирования объектами, отображающимися на экране монитора. Основные внешние характеристики мыши: кабель для подключения к ПК, корпус, кнопки, ролик прокрутки

Среди многообразия компьютерных мышей можно выделить отдельные группы, относящиеся к одному виду. Давайте рассмотрим виды манипуляторов "мышь". Всего 4 основных вида (рис. 3)

(рис.3) – Виды «мыши»

1. Механические. В этом случае движение фиксируется механически и связано с перемещением частей устройства. Внутри корпуса располагается тяжёлый обрезиненный металлический шарик, который при перемещении мыши по поверхности стола перекатывается внутри корпуса. Такие мыши не очень долговечны и тяжелее перемещаются, поэтому на сегодняшний момент их выпуск прекращён. 

2.Оптико-механическая мышь. Манипулятор конструктивно напоминает первый тип, но движение шарика отслеживается посредством двух валиков с прорезями ( горизонтального и вертикального) и двух оптических пар-светодиод. 

3.Оптическая мышь. Внутри корпуса находятся 2 пары светодиодов и фотоэлементов. Один светодиод обычно излучает красный свет, а другой инфракрасный.  

4.Лазерные (инфракрасные) мыши для передачи сигналов используют приёмник инфракрасного излучения, который кабелем присоединяется к ПК и располагается или на ПК, или устанавливается где-то рядом. Преимуществом является свободное передвижение мыши.

Дизайн мыши предполагает различные формы конструкций. Наиболее популярными становятся эргономические мыши, которые имеют обтекаемую поверхность и обеспечивают естественность размещения кисти руки на ее поверхности. Новинкой является беспроводная летучая мышь, работающая почти в любом месте, где бы вы ни пожелали. На столе она работает как обычная мышь; если ее поднять и нажать кнопку на основании, то такую мышь можно использовать прямо в воздухе на расстоянии до 10 метров от подставки.

Б) Джостик

Джойстик (рис.4) или ручка управления, был разработан специально для игр. Так же, как мышь и трекбол, он позволяет перемещать курсор или графический объект по экрану монитора. Джойстик представляет собой рукоятку, отклоняющуюся во все стороны, и несколько кнопок на небольшой панели - для выполнения простейших действий.

Джойстик имеют различное количество кнопок число направлений перемещения курсора по экрану. С целью соблюдения эргономических требований ручка джойстика имеет форму, повторяющую рельеф кисти руки при обхвате ручки.

(рис. 4) – Джостик

в) Трекбол

Трекбол (рис.5) это как бы "мышка наоборот". Т.е. само устройство, в отличие от мышки, всегда остается неподвижным, а управление перемещением курсора осуществляется вращением шарика, который находится в верхней части трекбола. При этом, вращая шарик пальцами, вы получаете лучший, нежели у мышки, контроль над его вращением и, как следствие, более точное позиционирование курсора. Этому способствует и то, что, в отличие от крохотного мышиного, шарик трекбола, как

(Рис. 5) - Трекбол

 правило, имеет больший размер  и меньший (относительно размера) вес. Помимо шарика, трекболы имеют, по крайней мере, две кнопки (как  и любая двухкнопочная мышь), а  вот оснащение их колесиками  для прокрутки, дополнительными  кнопками и т.п., зависит исключительно  от производителя. Таким образом, область применения трекболов - в  основном, работа с графическими  пакетами, пакетами для автоматизированного  проектирования и им подобными. Т.е. такими приложениями, в которых  наиболее остро ощущается необходимость  плавного перемещения и точного  позиционирования курсора.

2.3 Сенсорные устройства  ввода

Такие устройства называют ещё тактильными, поскольку ввод информации в них выполняется через прикосновение к светочувствительной поверхности устройства.

а) Сенсорный манипулятор

 Сенсорный, или тактильный, экран представляет собой поверхность, которая покрыта специальным слоем. Прикосновение к определен ному месту экрана обеспечивает выбор задания, которое должно быть выполнено компьютером, или команды в экранном меню. Так, например, во время проведения олимпиад сенсорные экраны помогают спортсменам, тренерам, корреспондентам быстро выбрать интересующую его информацию о результатах соревнований, составе команд и т.п. указанием пальца в соответствующем меню.

Сенсорный экран позволяет также перемещать объекты. Он удобен в использовании, особенно когда необходим быстрый доступ к информации. Такие устройства ввода можно увидеть в банковских компьютерах, аэропортах, а также в военной сфере и промышленности.

б) Световое перо

Световое перо (рис.6) похоже на обычный карандаш, на кончике которого имеется специальное устройство - светочувствительный элемент. Соприкосновение пера с экраном замыкает фотоэлектрическую цепь и определяет место ввода или

(рис. 6) – Сетевое  перо

 коррекции данных. Если перемещать по экрану  такое перо, можно рисовать или  писать на экране, как на листе  бумаги.

Световое перо используется для ввода информации в самых маленьких персональных компьютерах - в карманных микрокомпьютерах. Оно также применяется в различных системах проектирования и дизайна.

2.4 Дигитайзер (графический планшет)

Дигитайзер - это еще одно устройство ввода графической информации, имеющее пока сравнительно узкое применение для некоторых специальных целей (рис. 7). Свое название дигитайзеры получили от английского digit - цифра. То есть по-русски их можно назвать просто "оцифровыватели".Он позволяет создавать рисунки так же, как на листе бумаги. Изображение преобразуется в цифровую форму, отсюда название устройства.

Условия создания изображения приближены к реальным, достаточно специальным пером или пальцем сделать рисунок на специальной поверхности.

Результат работы дигитайзера воспроизводится на экране монитора и в случае необходимости может быть распечатан на принтере. Дигитайзерами обычно пользуются архитекторы, дизайнеры.

Обычно дигитайзеры выполняются в виде планшета. Поэтому такие устройства часто называют графическими планшетами. Применяется такой дигитайзер для поточечного координатного ввода графических изображений в системах автоматического проектирования, в компьютерной графике и анимации. Надо отметить, что это далеко не самый быстрый и удобный способ построения рисунков и чертежей, особенно в случае сложной геометрии. Но зато графический планшет обеспечивает наиболее точный ввод графической информации в компьютер.

(рис.7) – Дигитайзер

2.5 Сканеры

Сканер - устройство ввода в компьютер информации с бумажного или другого немашинного носителя. Сканер используется для ввода текста, графических изображений. Отраженный от сканируемого изображения свет попадает на матрицу или линейку светочувствительных элементов на основе приборов с зарядовой связью (ПЗС), которые преобразуют аналоговый сигнал в цифровой. Ручные сканеры необходимо перемещать рукой, стараясь выдерживать определенную скорость и равномерность перемещения. Они имеют небольшую ширину захвата и невысокое разрешение. В планшетных сканерах сканирующая головка перемещается относительно изображения с помощью шагового двигателя. Рулонные сканеры протягивают сканируемые изображения через сканирующее устройство. Барабанные сканеры в качестве светочувствительного элемента используют фотоэлектронный умножитель, что позволяет получать высококачественный результат. В однопроходных сканерах используются три параллельных линейки ПЗС для получения информации о трех основных цветах. В трехпроходных устройствах используется только одна линейка ПЗС.

За один проход получается информация об одном цвете. 
Оптическое разрешение сканера определяет размер самых мелких деталей, которые сканер может передать без искажения. Разрешение сканера зависит от количества используемых элементов на единицу длины в линейке ПЗС и шага перемещения сканирующего устройства. Измеряется в dpi (dot per inch), количестве точек на дюйм. Разрешение современных сканеров может быть от 200 dpi для ручных сканеров до 1200 dpi для планшетных. 
Цветовая разрядность сканера определяется количеством битов, используемых для хранения информации о цвете. Современные сканеры используют не менее 24 бит, но 8 бит на каждый цвет. В высококачественных сканерах используется 30 или 36 бит.

Графическая информация имеет большие объемы. Поэтому для коммутирования с компьютером необходимо отдавать предпочтение быстрым интерфейсам. Наиболее распространенный интерфейс для сканеров - интерфейс SCSI или USB. Важной характеристикой сканера является количество и качество программного обеспечения сканера, которое должно обеспечивать определенный сервис: предварительный просмотр сканируемого изображения с выбором необходимой части, простейшие операции с изображением (поворот, инверсия), автоматическую и ручную коррекцию цветопередачи и контраста, режим копира. Сканер может вводить изображение, в том числе изображение текста, однако оно не может непосредственно использоваться как текст, введенный, например, с клавиатуры. Для распознавания текстов используются специальные программы OCR (Optical Character Recognition) оптического распознавания текста.

2.6 Цифровая видеокамера

Устройство ввода, передающее динамическое видеоизображение в компьютер в реальном масштабе времени. Зачастую используется для видеоконференций по сети Интернет. Для подключения видеокамеры необходимо, чтобы графический адаптер компьютера имел соответствующий разъём.

8. Микрофон

Микрофон - это дополнительное устройство, предназначенное для записи и ввода звуковой и речевой информации в ПК.

Принцип действия микрофона заключается в преобразовании звуковых колебаний в электрические так, чтобы содержащаяся в звуке информация не претерпевала заметных изменений. Для этого микрофон должен отвечать следующим требованиям:

• при рабочих уровнях звука микрофон должен вырабатывать электрический сигнал, в достаточной мере превышающий уровень собственных электрических шумов;

• вырабатываемый сигнал не должен иметь существенных искажений;

• микрофон должен практически без изменений передавать все звуковые частотные составляющие, содержащиеся в сигнале в пределах частотного диапазона аппаратуры, к которой он подключен.

Микрофоны отличаются по способу преобразования колебаний звукового давления в колебания электрические. С этой точки зрения различают электродинамические, электромагнитные, электростатические, пьезоэлектрические, угольные и полупроводниковые микрофоны.

Электродинамические микрофоны делятся на катушечные и ленточные.

К электростатическим микрофонам относятся конденсаторные и электретные, широко используемые в профессиональных целях.

Электромагнитные и пьезоэлектрические микрофоны не получили распространения в звукозаписи из-за узкого частотного диапазона и неравномерной частотной характеристики.

Последние две группы микрофонов - угольные и полупроводниковые - из дальнейшего рассмотрения можно смело исключить, так как принципы их действия не обеспечивают выполнения ни одного из требований, предъявляемых к микрофонам для звукозаписи.

Принципы действия микрофонов различных типов объединяет способ преобразования звуковых колебаний в электрические: мембрана (диафрагма) микрофона воспринимает и передает колебания звукового давления элементу, осуществляющему их преобразование в электрический сигнал.

На звуковой карте можно обнаружить один разъем для подключения микрофона, который имеет лишь один сигнальный контакт. Значит, к звуковой карте можно подключить только один микрофон. Самое интересное, что подавляющее большинство звуковых карт (за исключением нескольких самых дорогих, специально предназначенных для многоканальной записи) имеют по одному микрофонному входу

Но если вы поставили перед собой цель, используя микрофонный вход звуковой карты, сохранить в стереофонической записи реальную акустическую обстановку концертного зала, то сделать этого не удалось бы, используя только стандартный микрофонный вход. Для такой записи обязательно нужна стереопара микрофонов, которую и используют музыканты и композиторы в стереостудиях, создавая современную компьютерную музыку.

3.Периферийные  устройства вывода информации

Монитор является необходимым устройством вывода информации. Монитор (или дисплей) позволяет вывести на экран алфавитно-цифровую или графическую информацию в удобном для чтения и контроля пользователем виде. В соответствии с этим, существует два режима работы: текстовой и графический. В текстовом режиме экран представлен в виде строк и столбцов. В графическом формате параметры экрана задаются числом точек по горизонтали и числом точечных строк по вертикали. Количество горизонтальных и вертикальных линий экрана называется разрешением. Чем оно выше, тем больше информации можно отобразить на единице площади экрана. Виды дисплеев изображены на схеме 1.

Схема 1.

3.1Принтеры

Компьютерный принтер (англ. printer — печатник) — устройство печати цифровой информации на твёрдый носитель, обычно на бумагу (см. рис. 8)

(рис.8) – Принтер

Современные принтеры позволяют выводить на печать текстовую информацию, а также рисунки и графики. Существует множество моделей принтеров, различающихся по качеству печати, производительности и другим характеристикам.

Основными характеристиками принтеров являются:

- количество игл или  сопел (за исключением лазерных), определяющее качество печати;

- скорость печати, определяющая  производительность принтера;

- количество встроенных  шрифтов;

- формат бумаги и вид  подачи листов (автоматическая или  полуавтоматическая).

По способу получения изображения на бумаге, способу нанесения красящего материала принтеры бывают: матричные, струйные, лазерные, термические, литерные.

3.2 Матричные принтеры

Матричные (игольчатые) принтеры - это самые дешевые аппараты, обеспечивающие удовлетворительное качество печати для широкого круга рутинных операций (главным образом для подготовки текстовых документов). Применяются в сберкассах, в промышленных условиях, где необходима рулонная печать, печать на книжках и плотных карточках и других носителях из плотного материала. Достоинства: приемлемое качество печати при условии хорошей красящей ленты, возможности печати "под копирку".

Недостатки: достаточно низкая скорость печати, особенно графических изображений, хотя имеются матичные принтеры  достаточно быстрые (так называемые, Shattle-принтеры).

3.3 Струйные принтеры

Струйные принтеры обеспечивают более высокое качество печати. Они особенно удобны для вывода цветных графических изображений. Применение чернил разного цвета дает сравнительно недорогое изображение приемлемого качества. Цветную модель называют СМYB (Cyan-Magenta-Yellow-Black) по названиям основных цветов, образующих палитру. 
Струйные принтеры значительно меньше шумят. Скорость печати зависит от качества. Достаточно эффективны при создании рекламных проспектов, календарей, поздравительных открыток. Этот тип принтера занимает промежуточное накопление между матричными и лазерными принтерами.