Внешние устройства ЭВМ

     Внешние устройства ЭВМ 

     Клавиатура 

     Клавиатура – клавишное устройство управления персональным компьютером.

     Служит  для ввода алфавитно-цифровых (знаковых) данных, а также команд управления.

     Клавиатура  относится к стандартным средствам  персонального компьютера.

     Ее  основные функции не нуждаются в  поддержке специальными системными программами (драйверами).

     Необходимое программное обеспечение для  начала работы с компьютером уже  имеется в микросхеме ПЗУ в  составе базовой системы ввода-вывода (BIOS), и потому компьютер реагирует  на нажатия клавиш сразу после  включения.

     Стандартная клавиатура имеет более 100 клавиш, функционально  распределенных по нескольким группам:

     Специальные клавиатуры предназначены для повышения  эффективности процесса ввода данных.

     Это достигается путем изменения  формы клавиатуры, раскладки ее клавиш или метода подключения к системному блоку.

     Клавиатуры, имеющие специальную форму, рассчитанную с учетом требований эргономики, называют эргономичными клавиатурами.

     Их  целесообразно применять на рабочих  местах, предназначенных для ввода  большого количества знаковой информации.

     Эргономичные  клавиатуры не только повышают производительность наборщика и снижают общее  утомление в течение рабочего дня, но и снижают вероятность и степень развития ряда заболеваний, например туннельного синдрома кистей рук и остеохондроза верхних отделов позвоночника.

     Раскладка клавиш стандартных клавиатур далека от оптимальной. Она сохранилась со времен ранних образцов механических пишущих машин.

     В настоящее время существует техническая  возможность изготовления клавиатур  с оптимизированной раскладкой, и  существуют образцы таких устройств (в частности, к ним относится  клавиатура Дворака).

     Однако  практическое внедрение клавиатур  с нестандартной раскладкой находится  под вопросом в связи с тем, что работе с ними надо учиться  специально.

     На  практике подобными клавиатурами оснащают только специализированные рабочие  места.

     По  методу подключения к системному блоку различают проводные и беспроводные клавиатуры.

     Передача  информации в беспроводных системах осуществляется инфракрасным лучом.

     Обычный радиус действия таких клавиатур  составляет несколько метров. Источником сигнала является клавиатура.  

     Мышь

     Мышь – устройство управления манипуляторного типа.

     Перемещение мыши по плоской поверхности синхронизировано с перемещением графического объекта (указателя мыши) на экране монитора.

     В отличие от рассмотренной ранее  клавиатуры, мышь не является стандартным  органом управления, и персональный компьютер не имеет для нее  выделенного порта. Для мыши нет  и постоянного выделенного прерывания, а базовые средства ввода и  вывода (BIOS) компьютера, размещенные  в постоянном запоминающем устройстве (ПЗУ), не содержат программных средств для обработки прерываний мыши.

     В связи с этим в первый момент после  включения компьютера мышь не работает. Она нуждается в поддержке  специальной системной программы  – драйвера мыши.

     Драйвер устанавливается либо при первом подключении мыши, либо при установке  операционной системы компьютера.

     Хотя  мышь и не имеет выделенного порта  на материнской плате, для работы с ней используют один из стандартных  портов, средства для работы с которыми имеются в составе BIOS.

     Драйвер мыши предназначен для интерпретации  сигналов, поступающих через порт. Кроме того, он обеспечивает механизм передачи информации о положении  и состоянии мыши операционной системе  и работающим программам.

     Компьютером управляют перемещением мыши по плоскости  и кратковременными нажатиями правой и левой кнопок (Эти нажатия  называются щелчками.)

     В отличие от клавиатуры мышь не может  напрямую использоваться для ввода  знаковой информации – ее принцип  управления является событийным.

     Перемещения мыши и щелчки ее кнопок являются событиями  с точки зрения ее программы-драйвера.

     Анализируя  эти события, драйвер устанавливает, когда произошло событие и в каком месте экрана в этот момент находился указатель. Эти данные передаются в прикладную программу, с которой работает пользователь в данный момент. По ним программа может определить команду, которую имел в виду пользователь, и приступить к ее исполнению.

     Стандартная мышь имеет только две кнопки, хотя существуют нестандартные мыши с  тремя кнопками или с двумя  кнопками и одним вращающимся  регулятором.

     В последнее время все большее  распространение получают мыши с колесиком прокрутки, расположенным между двумя кнопками и позволяющим выполнять прокрутку в любых приложениях Windows.

     Кроме обычной мыши существуют и другие типы манипуляторов, например: трекболы, пенмаусы, инфракрасные мыши.

     Трекбол в отличие от мыши устанавливается стационарно, и его шарик приводится в движение ладонью руки.

     Преимущество  трекбола состоит в том, что он не нуждается в гладкой рабочей  поверхности, поэтому трекболы нашли  широкое применение в портативных  персональных компьютерах.

     Инфракрасная  мышь отличается от обычной наличием устройства беспроводной связи с системным блоком.

     Тачпад

     Тачпад (англ. touchpad — сенсорная площадка), сенсорная панель - указательное устройство ввода, применяемое, чаще всего, в ноутбуках.

     Как и другие указательные устройства, тачпад обычно используется для управления «указателем», перемещением пальца по поверхности устройства.

     Тачпады являются устройствами с довольно низким разрешением. Это позволяет использовать их в повседневной работе за компьютером (офисные приложения, веб-браузеры, логические игры), однако делает очень сложной работу в графических редакторах.

     Джо́йстик

     Джо́йстик (англ. Joystick = Joy + Stick) - устройство управления в компьютерных играх.

     Представляет  собой рычаг на подставке, который  можно отклонять в двух плоскостях.

     На  рычаге могут быть разного рода гашетки  и переключатели.

     Также словом «джойстик» в обиходе называют рычажок управления, например, в  мобильном телефоне.  

     Сканер

     Сканер - устройство, которое анализируя какой-либо объект (обычно изображение, текст), создаёт цифровую копию изображения объекта.

     В зависимости от способа сканирования объекта и самих объектов сканирования существуют следующие виды сканеров:

     Планшетные  - наиболее распространённый вид сканеров, поскольку обеспечивает максимальное удобство для пользователя — высокое качество и приемлемую скорость сканирования. Представляет собой планшет, внутри которого под прозрачным стеклом расположен механизм сканирования.

     Ручные - в них отсутствует двигатель, следовательно, объект приходится сканировать пользователю вручную, единственным его плюсом является дешевизна и мобильность, при этом он имеет массу недостатков — низкое разрешение, малую скорость работы, узкая полоса сканирования, возможны перекосы изображения, поскольку пользователю будет трудно перемещать сканер с постоянной скоростью.

     Листопротяжные - лист бумаги вставляется в щель и протягивается по направляющим роликам внутри сканера мимо лампы. Имеет меньшие размеры, по сравнению с планшетным, однако может сканировать только отдельные листы, что ограничивает его применение в основном офисами компаний. Многие модели имеют устройство автоматической подачи, что позволяет быстро сканировать большое количество документов.

     Планетарные сканеры - применяются для сканирования книг или легко повреждающихся документов. При сканировании нет контакта со сканируемым объектом (как в планшетных сканерах).

     Книжные сканеры - предназначены для сканирования брошюрованных документов. Современные модели профессиональных сканеров позволяют значительно повысить сохранность документов в архивах, благодаря очень деликатному обращению с оригиналами. Современные технологии, используемые при сканировании книг и сшитых документов, позволяют добиваться высоких результатов. Сканирование производится лицевой стороной вверх - таким образом, Ваши действия по сканированию неотличимы от перелистывания страниц при обычном чтении. Это предотвращает их повреждение и позволяет пользователю видеть документ в процессе сканирования. Программное обеспечение, используемое в книжных сканерах позволяет устранять дефекты, сглаживать искажения, редактировать полученные отсканированные ситраницы. Книжные сканеры обладает уникальной функцией «устранения перегиба» книги, которая обеспечивает отличное качество отсканированного (или напечатанного) изображения.

     Характеристики  сканеров:

     Оптическое  разрешение - Сканер снимает изображение не целиком, а по строчкам. По вертикали планшетного сканера движется полоска светочувствительных элементов и снимает по точкам изображение строку за строкой. Чем больше светочувствительных элементов у сканера, тем больше точек он может снять с каждой горизонтальной полосы изображения. Это и называется оптическим разрешением. Обычно его считают по количеству точек на дюйм — dpi (dots per inch). Сегодня считается нормой уровень разрешение не менее 600 dpi.

     Скорость  работы - В отличие от принтеров, скорость работы сканеров указывают редко, поскольку она зависит от множества факторов. Иногда указывают скорость сканирования одной линии в миллисекундах.

     Глубина цвета - Измеряется количеством оттенков, которые устройство способно распознать. 24 бита соответствует 16 777 216 оттенков. Современные сканеры выпускают с глубиной цвета 24, 30, 36, 48 бит.  

     Графические планшеты (дигитайзеры)

     Эти устройства предназначены для ввода  художественной графической информации.

     Существует  несколько различных принципов  действия графических планшетов, но в основе всех их лежит фиксация перемещения специального пера относительно планшета.

     Такие устройства удобны для художников и  иллюстраторов, поскольку позволяют  им создавать экранные изображения  привычными приемами, наработанными  для традиционных инструментов (карандаш, перо, кисть).

     К техническим характеристикам планшетам  относятся: разрешающая способность (линий/мм), площадь рабочей области и количество уровней чувствительности к нажатию пера. 

     Устройства  вывода данных 

     Монитор

     Монитор – устройство визуального отображения текстовой и графической информации, преобразует цифровую и (или) аналоговую информацию в видеоизображение.

     По  способу формирования изображения  мониторы делятся на жидкокристаллические (LCD) и построенные на основе электронно-лучевой трубки (CRT).

     Мониторы  на электронно-лучевой  трубке (CRT)

     Изображение на экране монитора получается в результате облучения люминофорного покрытия остронаправленным пучком электронов, разогнанных в вакуумной колбе.

     Для получения цветного изображения  люминофорное покрытие имеет точки или полоски трех типов, светящиеся красным, зеленым и синим цветом.

     Чтобы на экране все три луча сходились строго в одну точку и изображение было четким, перед люминофором ставят маску – панель с регулярно расположенными отверстиями или щелями.

     Часть мониторов оснащена маской из вертикальных проволочек, что усиливает яркость  и насыщенность изображения.

     Чем меньше шаг между отверстиями  или щелями (шаг маски), тем четче  и точнее полученное изображение.

     Шаг маски измеряют в долях миллиметра. В настоящее время наиболее распространены мониторы с шагом маски 0,25-0,27 мм.

     Одним из главных параметров монитора является частота кадровой развертки, называемой также частотой регенерации (обновления) изображения (частота смены изображения  на экране).

     Она показывает, сколько раз в течение  секунды монитор может полностью  сменить изображение (поэтому ее также называют частотой кадров).

     Частоту регенерации изображения измеряют в герцах (Гц).

     Чем она выше, тем четче и устойчивее изображение, тем меньше утомление  глаз, тем больше времени можно  работать с компьютером непрерывно.

     Этот  параметр зависит не только от монитора, но и от свойств и настроек видеоадаптера, хотя предельные возможности определяет все-таки монитор.

     При частоте регенерации порядка 60 Гц мелкое мерцание изображения заметно невооруженным глазом. Сегодня такое значение считается недопустимым.

     Минимальным считают значение 75 Гц, нормативным  – 85 Гц и комфортным – 100 Гц и более.

     При работе с компьютером нужно помнить, что главная нагрузка приходится на зрение и если изображение будет дрожать на экране глаза будут сильно утомляться.

     Размер  монитора измеряется между противоположными углами трубки кинескопа по диагонали. Единица измерения – дюймы. Стандартные  размеры: 14"; 15"; 17"; 19"; 20"; 21".

     В настоящее время наиболее универсальными являются мониторы размером 15 и 17 дюймов, а для операций с графикой желательны мониторы размером 19-21 дюйм.

     Класс защиты монитора определяется стандартом, которому соответствует монитор  с точки зрения требований техники  безопасности.

     В настоящее время общепризнанными  считаются следующие международные  стандарты: MPR-II, ТСО-92, ТСО-95, ТСО-99 (приведены в хронологическом порядке).

     Стандарт MPR-II ограничил уровни электромагнитного  излучения пределами, безопасными  для человека.

     В стандарте ТСО-92 эти нормы были сохранены, а в стандартах TСО-95 и TСО-99 ужесточены.

     Эргономические  и экологические нормы впервые  появились в стандарте ТСО-95, а  стандарт TСО-99 установил самые жесткие  нормы по параметрам, определяющим качество изображения (яркость, контрастность, мерцание, антибликовые свойства покрытия).

     Большинством  параметров изображения, полученного  на экране монитора, можно управлять  программно. Программные средства, предназначенные для этой цели, обычно входят в системный комплект программного обеспечения.

     Мониторы  на жидких кристаллах (LCD)

     Мониторы  на катодно-лучевой трубке (CRT) устареют в течение ближайших нескольких лет. Их место займут тонкие и плоские  дисплеи на жидких кристаллах, до сих  пор использовавшиеся в ноутбуках  и компьютерах laptop.

     Основными достоинствами LCD-мониторов являются:

• более живые и естественные цвета и образы;
• отсутствие искривления экрана;
• меньшее тепловое излучение;
• потребление почти на 65% меньше энергии, чем CRT-мониторы;
• отсутствие электромагнитного излучения (полностью безопасны для здоровья);
• вес примерно в два раза меньше традиционных мониторов занимаемая площадь на столе почти в два раза меньше, чем у CRT-мониторов. LCD-дисплеи настолько тонки, что их можно крепить к стене.

     Принтер

     По  принципу действия различают матричные, лазерные, светодиодные и струйные принтеры.

     Матричные принтеры. Это простейшие печатающие устройства. Данные выводятся на бумагу в виде оттиска, образующегося при ударе цилиндрических стержней («иголок») через красящую ленту. Качество печати матричных принтеров напрямую зависит от количества иголок в печатающей головке. Наибольшее распространение имеют 9-игольчатые и 24-игольчатые матричные принтеры. Последние позволяют получать оттиски документов, не уступающие по качеству документам, исполненным на пишущей машинке.

     Лазерные  принтеры. Лазерные принтеры обеспечивают высокое качество печати, не уступающее, а во многих случаях и превосходящее полиграфическое. Они отличаются также высокой скоростью печати, которая измеряется в страницах в минуту (ррт – page per minute). Как и в матричных принтерах, итоговое изображение формируется из отдельных точек.

     Принцип действия лазерных принтеров  следующий:

• в соответствии с поступающими данными лазерная головка испускает световые импульсы, которые отражаются от зеркала и попадают на поверхность светочувствительного барабана;
• горизонтальная развертка изображения выполняется вращением зеркала; участки поверхности светочувствительного барабана, получившие световой импульс, приобретают статический заряд;
• барабан при вращении проходит через контейнер, наполненный красящим составом (тонером), и тонер закрепляется на участках, имеющих статический заряд; при дальнейшем вращении барабана происходит контакт его поверхности с бумажным листом, в результате чего происходит перенос тонера на бумагу;
• лист бумаги с нанесенным на него тонером протягивается через нагревательный элемент, в результате чего частицы тонера спекаются и закрепляются на бумаге.

     К основным параметрам лазерных принтеров  относятся:

• разрешающая способность, dpi (dots per inch – точек на дюйм);
• производительность (страниц в минуту);
• формат используемой бумаги;
• объем собственной оперативной памяти.

     Основное  преимущество лазерных принтеров заключается в возможности получения высококачественных отпечатков. Модели среднего класса обеспечивают разрешение печати до 600 dpi, а профессиональные модели – до 1200 dpi.  

     Струйные  принтеры. В струйных печатающих устройствах изображение на бумаге формируется из пятен, образующихся при попадании капель красителя на бумагу. Выброс микрокапель красителя происходит под давлением, которое развивается в печатающей головке за счет парообразования. В некоторых моделях капля выбрасывается щелчком в результате пьезоэлектрического эффекта – этот метод позволяет обеспечить более стабильную форму капли, близкую к сферической. Качество печати изображения во многом зависит от формы капли и ее размера, а также от характера впитывания жидкого красителя поверхностью бумаги. В этих условиях особую роль играют вязкостные свойства красителя и свойства бумаги.

     К положительным свойствам  струйных печатающих устройств следует отнести относительно небольшое количество движущихся механических частей и, соответственно, простоту и надежность механической части устройства и его относительно низкую стоимость.

     Основным  недостатком, по сравнению с лазерными принтерами, является нестабильность получаемого разрешения, что ограничивает возможность их применения в черно-белой полутоновой печати. В то же время, сегодня струйные принтеры нашли очень широкое применение в цветной печати. Благодаря простоте конструкции они намного превосходят цветные лазерные принтеры по показателю качество/цена. При разрешении выше 600 dpi они позволяют получать цветные оттиски, превосходящие по качеству цветные отпечатки, получаемые фотохимическими методами.  

     Плоттер

     Плоттер (графопостроитель) - устройство для автоматического вычерчивания с большой точностью рисунков, схем, сложных чертежей, карт и другой графической информации на бумаге размером до A0 или кальке.

     Графопостроители  рисуют изображения с помощью  пера (пишущего блока).  

     Устройства  хранения данных

     Необходимость во внешних устройствах хранения данных возникает в двух случаях:

• когда на вычислительной системе обрабатывается больше данных, чем можно разместить на базовом жестком диске;
• когда данные имеют повышенную ценность и необходимо выполнять регулярное резервное копирование на внешнее устройство (копирование данных на жестком диске не является резервным и только создает иллюзию безопасности).

     В настоящее время для внешнего хранения данных используют несколько  типов устройств, использующих магнитные  или магнитооптические носители:

• Стримеры,
• ZIP-накопители,
• Накопители HiFD,
• Накопители JAZ.

     Стримеры – это накопители на магнитной ленте. Их отличает сравнительно низкая цена.

     К недостаткам стримеров относят  малую производительность (она связана прежде всего с тем, что магнитная лента – это устройство последовательного доступа) и недостаточную надежность (кроме электромагнитных наводок, ленты стримеров испытывают повышенные механические нагрузки и могут физически выходить из строя).  

     Емкость магнитных кассет (картриджей) для  стримеров составляет до нескольких сот Мбайт. Дальнейшее повышение  емкости за счет повышения плотности  записи снижает надежность хранения, а повышение емкости за счет увеличения длины ленты сдерживается низким временем доступа к данным.

     ZIP-накопители выпускаются компанией Iomega, специализирующейся на создании внешних устройств для хранения данных. Устройство работает с дисковыми носителями, по размеру незначительно превышающими стандартные гибкие диски и имеющими емкость 100/250 Мбайт.

     ZIP-накопители  выпускаются во внутреннем и  внешнем исполнении. В первом  случае их подключают к контроллеру  жестких дисков материнской платы,  а во втором – к стандартному  параллельному порту, что негативно  сказывается на скорости обмена  данными. 

     Основным  недостатком ZIP-накопителей является отсутствие их совместимости со стандартными гибкими дисками 3,5 дюйма.  

     Флеш-память

     Флеш-память (англ. flash memory) – разновидность твердотельной полупроводниковой энергонезависимой перезаписываемой памяти (ПППЗУ).

     Она может быть прочитана сколько  угодно раз (в пределах срока хранения данных, типично – 10–100 лет), но писать в такую память можно лишь ограниченное число раз (максимально – около миллиона циклов). Распространена флеш-память, выдерживающая около 100 тысяч циклов перезаписи – намного больше, чем способна выдержать дискета или CD-RW.