Устройства ввода информации. 3

Устройства  ввода информации 

     Выпуск  компьютеров IBM PC был начат в  1981 году, и они быстро за-

воевали огромную популярность у пользователей. IBM PC и совместимые с

ними компьютеры составляют теперь большую часть  парка профессиональных

ПЭВМ в мире.  В настоящее время программное  обеспечение, разработанное

для IBM PC,  охватывает практически все сферы человеческой деятельности.

    Персональный  компьютер включает в себя  следующие устройства:  процессор,  выполняющий управление компьютером,  вычисления и т.д.; клавиатуру, позволяющую   вводить символьную информацию  в компьютер;  монитор ( или дисплей ) для изображения текстовой и графической информации; накопители ( или дисководы ) для гибких магнитных дисков, используемые для чтения и записи информации на гибкие магнитные диски ( дискеты  ); накопитель на  жестком  магнитном диске,  предназначенном для чтения и записи информации на несъемный жесткий магнитный диск (  винчестер  ). Кроме  того к компьютеру могут подключаться принтер - для вывод на печать текстовой и графической информации;  мышь - устройство, облегчающее ввод информации в компьютер, и другие манипулирующие устройства.

    Процессор  персонального компьютера  содержит  порты  ввода-вывода,

через  которые  процессор обменивается данными  с внешними устройствами

ввода-вывода. Имеются  специальные порты,  через которые  происходит об-

мен данными  с внутренними устройствами компьютера, и порты общего назначения, к которым  могут присоединяться различные  дополнительные  устройства ( принтер,  мышь,  сканер и другие ).  Порты  общего назначения

бывают двух видов: параллельные ( обозначаемые LPT1-LPT4 ) асинхронные

последовательные ( обозначаемые COM1-COM3 ). Параллельные порты  выполняют ввод и вывод с большей  скоростью,  чем асинхронные последовательные, но требуют большего числа проводов для обмена данными. К устройствам  ввода информации относятся следующие  устройства: клавиатура, сканер ( skanner ),  графический планшет ( digitizer ), средство речевого

ввода, мышь,  шар, джойстик ( joystic ), световое перо ( light pen ) и

т.д. 
 
 
 

 

 

     Трудно  сказать,  может ли существовать  более важное и универсальное  устройство ввода информации  в компьютер,  чем  клавиатура.  Вполне

возможно, в  скором  будущем,  когда  человек  будет общаться со своим

компьютером посредством  жестов,  мимики,  графических  образов, видеоизображений и речи,  клавиатуру потеснят другие средства ввода информации. Однако сегодня,  когда текст и символы как  носители ценной информации еще  столь  важны,  клавиатура обязательно входит в конфигурацию

поставляемых  персональных компьютеров.  Компьютер  без клавиатуры - это

неполноценный компьютер!

     По  расположению  клавиш  настольные  клавиатуры делятся на два  основных типа,  функционально  ничуть не уступающие друг  другу.  В первом варианте функциональные клавиши располагаются в двух вертикальных  рядах, а отдельных группы клавиш управления курсором нет.  Всего в такой клавиатуре 84 клавиши.  Этот стандарт используется в персоналках  типа IBM PC,  XT  и AT до конца 80-х годов.  Поэтому некоторые считают этот стандарт устаревшим.  Однако многие профессионалы все еще предпочитают именно такую клавиатуру.  Между почем, большинство компьютеров средней и большой мощности по сей день комплектуются именно такой "устаревшей" клавиатурой.

     Второй  вариант клавиатуры,  которую  принято называть  усовершенствованной,  имеет 101 или 102 клавиши.  Клавиатурой  такого типа снабжаются сегодня  почти все настольные персональные  компьютеры.  Профессионалы не  любят эту клавиатуру из-за  того, что к функциональным клавишам приходиться далеко тянуться, в самый верхний ряд клавиш через всю буквенную клавиатуру.  Однако  количество функциональных клавиш в усовершенствованной клавиатуре не 10,  а все 12.  Да и другие дополнительные удобства и  усовершенствования нравятся многим пользователям.  Логично выделены группы клавиш для  работы  с  текстами  и  управления  курсором, продублированы  некоторые специальные клавиши,  позволяющие более эргономично работать обеими руками. Впрочем какая клавиатура удобнее каждый должен решать сам. Ведь поменять клавиатуру в настольном компьютере совсем нетрудно. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

     Другое  дело  портативный  компьютер,  в котором клавиатура обычно

является встроенной частью конструкции.  Клавиатуры портативных  компьютеров  в той или иной степени похожи на оба типа клавиатур  настольных компьютеров, хотя из-за недостатка места в  самих  компактных  моделях компьютеров  типа subnotebook и palmtop конструкторы вынуждены идти на сокращения количества и размеров клавиш.

     Расположение  буквенных клавиш на компьютерных  клавиатурах  стандартно. Сегодня  повсеместно применяется стандарт QWERTY  -  по  первым шести латинским  буквенным  клавишам верхнего ряда.  Ему соответствует отечественный стандарт ЙЦУКЕН расположения клавиш  кириллицы,  практически аналогичный расположению клавиш на пишущей машинке.

     Стандартизация  в  размере  и  расположении  клавиш  нужна для то-

го, чтобы  пользователь на любой клавиатуре мог без переучивания рабо-

тать " слепым методом ".  Слепой десятипальцевый  метод работы является

наиболее продуктивным, профессиональным и эффективным. Увы, клавиатура

из-за низкой производительности пользователя оказывается сегодня  самым

" узким местом " быстродействующей вычислительной  системы.

     Работать  с клавиатурой очень просто  и наглядно. Нажмите клавишу и

в  компьютер  перенесется код соответствующего символа.  Нажатие одной

или некоторой  их определенной комбинации означает посылку в  оператив-

ную память  одного  или двух байтов информации. Чтобы  каждому символу

клавиатуры поставить  в соответствие определенный байт информации,  ис-

пользуют специальную  таблицу кодов ASCII ( American Standart Code for

Information Interchange ) - американский стандарт кодов  для обмена ин-

формацией, применяемой  на большинстве компьютеров.  Таблица  кодировки

определяет взаимное соответствие изображений символов на экране  дисплея с их числовыми  кодами.

     Заметим,  что даже если название клавиш  на  клавиатуре  совпадают,

то их скэн-код  все-таки различен,  и поэтому  в принципе это совершенно

разные клавиши. Этот факт используется при написании  специальных программ,  определяющих реакцию процессора на нажатие определенной клавиши на клавиатуре.

     После  нажатия клавиши клавиатура посылает  процессору сигнал  прерывания  и  заставляет  процессор приостановить свою работу и переключиться на программу обработки прерывания клавиатуры. 
 

 

 
 

     При  этом  клавиатура в своей собственной  специальной памяти запоминает, какая  клавиша  была нажата ( обычно в памяти клавиатуры  может храниться до 20 кодов нажатых клавиш, если процессор не успевает ответить на  прерывание ).  После передачи кода нажатой клавиши процессору эта информация из памяти клавиатуры исчезает.

     Кроме  нажатия клавиатура отмечает  также и отпускание каждой  клавиши, посылая  процессору  свой сигнал прерывания с соответствующим кодом. Таким образом компьютер " знает ", держат клавишу или она уже от-

пущена. Это свойство используется при переходе на другой регистр. Кроме того, если клавиша  нажата дольше определенного времени, обычно около половины секунды,  то клавиатура генерирует повторные  коды  нажатия

этой клавиши.

     Ввод  символов  с клавиатуры осуществляется  только в той точке эк-

рана, где располагается  курсор.  Курсор представляет собой  прямоугольник или черту контрастного цвета длинной в один символ. 

                    Специальные клавиши клавиатуры. 

 Специальные  (служебные) клавиши выполняют  следующие основные функции:

  {ENTER} - ввод  команд на выполнение процессором;

  {ESC} - отмена  какого-либо действия;

  {TAB} - перемещение  курсора на позицию табуляции;

  {INS} -  переключение  режима  вставки символа в положении  курсора в

ражим забоя  символа в положении курсора;

  {DEL} - удаление  символа в положении курсора;

  {BACKSPACE} - удаление  символа слева от курсора;

  {HOME} - перемещение  курсора в начало текста;

  {END} - перемещение  курсора в конец текста;

  {PGUP} -  перемещение   курсора  на  одну экранную  страницу по тексту

вверх;

  {PGDN} -  перемещение   курсора  на  одну экранную  страницу по тексту

вниз;

  {ALT} и  {CTRL} - при одновременном нажатии этих  клавиш с какой-либо

другой вызывается изменение действия последней;

  {SHIFT} -  удержание   этой  клавиши в нажатом состоянии  обеспечивает

смену регистра;

  {CAPS LOCK} - фиксация/расфиксация  регистра заглавных букв;

 

 

     Хотя  клавиатура еще вовсе не утратила  значения для общения  пользователя  с компьютером,  другое устройство  ручного ввода информации – мышка становится все более весомой и важной. Но даже рискуя сделать из мышки слона, можно уверено утверждать, что на современном компьютере работать без мышки почти невозможно: вы тут же увязните в графическом интерфейсе Windows и многих прикладных программ,  работающих с окнами, меню, иконками и диалоговыми боксами.

     Управлять  курсором или маркером на экране  с помощью одной клавиатуры  бывает чудовищно неудобно,  медленно  и просто нелепо,  когда   для

этого есть специальные  устройства-указатели.   Мышка и трекбол, которые

" по-умному " принято называть координатными  манипуляторами,- это  самые   распространенные сегодня устройства  для дистанционного управления графическими изображениями на экране.  В принципе, мышка и трекбол похожи на джойстик ,  известный всякому, кто увлекается компьютерными играми. Набирать какие-либо команды не нужно,  достаточно при работе  в программе указать мышкой нужную операцию меню или иконку в окне на экране, а затем щелкнуть кнопкой.  Вот и все, что требуется, а остальное сделает программа.

     Мышки  бывают с двумя и тремя кнопками.  Вообще-то практически для

всех случаев  жизни на мышке достаточно двух кнопок.  Делом вкуса является также цвет и дизайн корпуса мышки. Выбор  здесь огромный. Над этим старательно работают  дизайнеры  множества  фирм,  так что выбрать тут есть из чего.

     Трекбол мало чем отличается от мышки.  В сущности - это та же самая мышка,  но перевернутая " вверх ногами  ",  точнее  -  перевернутая

вверх шаром. Если мышку надо возить по столу и, катая  шарик, управлять

перемещением  маркера на экране,  то в  трекболе  надо  просто  крутить

пальцами или  ладонью сам шарик в разные стороны.

     В  портативных компьютерах трекбол нередко встраивается прямо ря-

дом с  клавиатурой  либо  пристегивается с боку или  спереди клавиатуры

компьютера. Впрочем,  и для настольных компьютеров  выпускаются клавиа-

туры с  "  встроенным  трекболом ".  А в самых портативных компьютерах

вместо мышки  и трекбола теперь используют крошечный пойнтер - небольшой

цветной штырек,  торчащий среди клавиш на клавиатуре,  который, словно

джойстик, можно  нажимать в разные стороны.

 

 
 

     А  самый  последний поиск мышиной  моды в портативных компьютерах  -

в место пойнтера используется клавиша с буквой J.  Это клавиша  -  или

J-пойнтер - как  раз и служит таким джойстиком,  воспринимающим нажатия

в разные стороны,  а окружающие клавишу J другие буквенные  клавиши выполняют роль кнопок отсутствующей  мышки или трекбола.

     Мышки  вообще как правило более удобны,  чем трекболы, но трекболы

требуют меньше свободного места на рабочем столе.  И если стол завален

документами, книгами, чертежами, найти свободное место  для мышки порой

оказывается непросто.  Кстати,  шарик мышки катать не по голой поверхности стола, а  по специальному  резиново-пластиковому  коврику.  Тогда мышка меньше изнашивается и загрязняется, и указывает значительно точнее, а значит - быстрее работает и меньше утомляет глаза и руки  пользователя.

     Помимо  традиционных мышек,  подключенных  к  компьютеру  тоненьким

кабелем через  последовательный  порт или через  специальный контроллер

на плате  расширения,  некоторыми  фирмами  выпускаются  перспективные

беспроводные  мышки.  Ряд фирм выпускает мышки, передающих информацию с

помощью инфракрасных лучей. Есть даже миниатюрные беспроводные  мышки,

которые надеваются на палец,  словно перстень. А швейцарская  фирма Logitech, признанный мировой лидер  в этой области,  выпустила мышку,  связанную с компьютером по радио.  Впрочем, это довольно дорогие устройства, нужны далеко не каждому пользователю.

     Самым  изысканным  эстетическим и техническим  требованиям отвечают

сегодня мышки  и трекболы фирм Microsoft и Logitech.  Фактическим стандартом в  мышиной  технологии является мышка Microsoft Mouse.  Мышки и трекболы всех остальных фирм ориентируются на этот стандарт. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

 

 
 

            ПРИНЦИПЫ ВВОДА ИНФОРМАЦИИ С БУМАЖНЫХ НОСИТЕЛЕЙ 

     Ввод  графической информации в ЭВМ  для АСУ производится в три  этапа. На первом этапе определяются  координаты графических элементов,  на

втором - координаты преобразуются в цифровой код, на третьем - они записываются в  память  ЭВМ  и передаются для обработки в арифметическое устройство ( АУ ).

     Определение  координат графических элементов  можно производить автоматическим  и полуавтоматическим способами.  Преобразование координат графических элементов  в цифровой код осуществляется несколькими методами:

     - в  память ЭВМ записываются  значения текущих координат всех  элементов;

     - графическая информация представляется  в аналитическом виде;

     - исходные данные описываются  на специальном графическом языке.

     Все  перечисленные методы и способы  преобразования и представления

в ЭВМ графической  информации определяют  требования,  предъявляемые  к

техническим средствам  преобразования информации для ЭВМ  в АСУ.

      Устройство ввода графической информации 0 ( УВГИ ) -  это устройство, преобразующее графические данные в машинные коды.

     Любую  графическую информацию можно  рассматривать как набор  оптических  неоднородностей,  отличающихся  по яркости и цвету.  Таким  образом, любое УВГИ решает  следующие задачи:

     1. дискретизация изображения на  элементы;

     2. преобразование оптической информации  в электрический  аналоговый  сигнал;

     3. преобразование аналогового сигнала  в цифровой код.

     Количество  дискретных  элементов  определяется  заданной точностью

представления графической информации. Объемом  информации о графическом

изображении определяется быстродействие УВГИ.

     По  методам дискретизации различают  УВГИ автоматического и полуавтоматического типов. К автоматическим УВГИ относятся матричные, сканирующие и следящие устройства;  к полуавтоматическим  -  телевизионные, акустические, оптические, электрические и электромеханические устройства. 
 

 

 
 

                              С К А Н Е Р 

     Вводить  изображение в компьютер можно  разными способами, например

используя видеокамеру  или цифровую фотокамеру.  Еще  одним  устройством

ввода графической  информации в компьютер является оптическое сканирую-

щее устройство, которое обычно называют сканером. Сканер позволяет оп-

тическим  путем  вводить  черно-белую или цветную  печатную графическую

информацию с  листа бумаги.  Отсконировав рисунок  и сохранив его в виде

файла на  диске,  можно затем вставить его изображение  в любое место в

документе с  помощью программы текстового  процессора  или  специальной

издательской  программы электронной верстки, можно обработать это изоб-

ражение в программе  графического редактора  или  отослать  изображение

через факс-модем  на телефакс, находящейся на другом конце света.

     Сканер - это  глаза  компьютера.  Первоначально  они  создавались

именно для  ввода графических образов,  рисунков,  фотоснимков,  черте-

жей, схем, графиков, диаграмм. Однако, помимо ввода графики, в настоя-

щее  время  они все шире используются в довольно сложных интеллектуаль-

ных системах OCD или Optical Character Recognition, то есть оптического  распознания  символов.  Эти " умные "  системы  позволяют вводить  в

компьютер и  читать текст.

     Сперва  текст вводится в компьютер  с бумаги как  графичес-

кое изображение. Затем компьютерная программа обрабатывает это изобра-

жение по сложным  алгоритмам и превращает  в  обычный  текстовый  файл,

состоящий из символов ASCII.  А это значит, что текст  книги или газет-

ной статьи можно  быстро вводить в компьютер, вовсе  не пользуясь клави-

атурой!

     А  если система распознавания OCR соединяется еще и  с   программой

перевода,  в  компьютер  можно  вводить страницы текста на иностранном

языке и почти  мгновенно получать готовый перевод. Конечно литературные

качества электронного  перевода  обычно  не  слишком  высокие,  в науч-

но-технических  текстах литературные достоинства -  не  самое  главное,

зато  готовый  перевод формально достаточно точен  и его можно получить

фантастически быстро.

     
 
 
 
 
 
 
 

Сканеры бывают различных конструкций 

      Ручной сканер . Это самый простой и дешевый  сканер.  Ручной  ска-

нер, словно мышка, соединяется кабелем с компьютером. При прокатывании

сканера по странице книги или журнала,  необходимое  изображение считы-

вается и в  цифровом коде вводиться в память компьютера.  В ручном ска-

нере роль привода  считывающего механизма выполняет  рука.  Понятно, что

равномерность  перемещения сканера существенно  сказывается на качестве

вводимого в  компьютер изображения.  Ширина вводимого  изображения  для

ручных сканеров  обычно  не превышает 4 дюймов ( 10 см ).  Современные

ручные сканеры  могут обеспечивать автоматическую " склейку " изображе-

ния, то есть формируют  целое изображение из отдельно вводимых его час-

тей. К основным достоинствам этих сканеров относятся  небольшие  габа-

ритные размеры  и  сравнительно низкая цена,  однако добиться высокого

качества изображения  с их помощью очень трубно, поэтому  ручные сканеры

можно использовать  для ограниченного круга задач.  Кроме того они со-

вершенно лишены " интеллектуальности ", свойственной другим типам ска-

неров.

      Планшетный сканер.  Это наиболее распространенный  тип сканеров.

Первоначально  он использовался для сканирования непрозрачных оригина-

лов. Почти все  модули имеют съемную крышку,  что позволяет сканировать

" толстые  " оригиналы ( журналы,  книги  ). Дополнительно некоторые мо-

дели могут  оснащаться механизмом подачи отдельных  листов,  что  удобно

при работе с  программами распознавания текстов - OCR ( Optical Charac-

ters Recognition ). В  последние время многие фирмы-лидеры  в производс-

тве  плоскостных  сканеров стали дополнительно предлагать 1 слайд-модуль

( для сканирования  прозрачных оригиналов ).  Слайд-модуль  имеет  свой,

расположенный сверху,  источник света. Такой слайд-модуль устанавлива-

ется на плоскостной  сканер вместо простой крышки и превращает сканер в

универсальный ( плоскостной сканер с установленным  слайд-модулем ).

     Барабанный сканер. Основное его отличие состоит в том, что ориги-

нал закрепляется  на прозрачном барабане,  который  вращается с большой

скоростью. Считывающий  элемент  располагается  максимально  близко  от

оригинала. Данная  конструкция обеспечивает наибольшее качество скани-

рования. Обычно в барабанные сканеры устанавливают  три фотоумножителя,

и сканирование осуществляется за один проход. " Младшие " модели у не-

которых фирм с  целью удешевления используют вместо фотоумножителя  фотодиод в  качестве считывающего элемента.  Барабанные сканеры способны

сканировать любые  типы оригиналов. 
 
 

В отличие  от плоскостных сканеров со слайд-модулем,  барабанные могут

сканировать непрозрачные и прозрачные оригиналы одновременно.

      Проекционный сканер.  Этот тип сканеров применяется для сканирова-

ния с высоким  разрешением и качеством слайдов  небольшого формата ( как

правило, размером не более 4 x 5 дюймов ). Существует две  модификации:

с горизонтальным и вертикальным расположением оптической оси  считыва-

ния. Наиболее популярным в России, как, впрочем, и на Западе, является

вертикальный  проекционный сканер.

     Типов  оригиналов  бывает  всего два.  Это прозрачные негативные и

позитивные слайды,  которые сканируют в проходящем свете. Непрозрачные

оригиналы представляют собой либо аналоговые изображения - фотографии,

либо дискретные - иллюстрации из печатных изданий ( в полиграфии полу-

тоновая  печать  осуществляется  с  помощью растровых  точек различного

цвета и размера ).

      Считывание изображения. Механизмы считывания изображения базиру-

ются или на фотоумножителе,  или на ПЗС.  Фотоумножитель  проще  всего

сравнить с  радиолампой-фотосенсором, у которой  имеются пластины катода

и анода и  которая конвертирует свет в электрический  сигнал.  Считывае-

мая  информация  подается  на фотоумножитель точка  за точкой с помощью

засвечивающего  луча.  ПЗС - относительно  дешевый  полу  проводниковый