Файл: v22_3.5-4 Внешние устройства.doc

Для эффективной работы ПК необходимо использование внешних (периферийных) устройств, которые определяют возможности компьютера. Для работы любого устройства должен быть установлен драйвер.

Драйвер – специальная программа, управляющая работой памяти или внешними устройствами компьютера и организующая обмен информацией между микропроцессором, основной памятью и внешними устройствами ЭВМ. Драйвер, управляющий работой памяти, называется диспетчером памяти.

Внешние устройства весьма разнообразны и могут быть классифицированы по ряду признаков. Так, можно выделить следующие виды внешних устройств по их назначению:

устройства ввода информации – преобразуют информацию из вида, понятного человеку, к форме доступной для обработки в компьютере (т.е. в двоичный код);
устройства вывода информации – осуществляют обратное преобразование информации (из двоичного кода к виду, понятному человеку);
диалоговые средства пользователя – обеспечивают ввод или вывод информации в режиме реального времени;
средства связи и телекоммуникации – предназначены для обмена информацией между компьютерами;
мультимедийные устройства.

К периферийным устройствам также относятся устройства внешней памяти.

Устройства вывода – мониторы

Монитор является важнейшим устройством вывода, без которого невозможно себе представить работу пользователя на компьютере. Он отображает введенные данные, результаты выполнения программ, сообщения системы.

Монитор является одним из компонентов видеосистемы компьютера вместе с видеокартой (видеоадаптером), драйвером. Распространенными являются мониторы на базе электронно-лучевой трубки и жидкокристаллические экраны.

В состав монитора на базе ЭЛТ входят: панель ЭЛТ, блок разверток, видеоусилитель, блок питания и др. В зависимости от вида управляющего лучом сигнала мониторы бывают аналоговые и цифровые.

Большинство мониторов сконструированы на базе электронно-лучевой трубки (ЭЛТ), принцип их работы аналогичен принципу работы телевизора. Пучок электронов вылетает из электронной пушки, попадает на экран, покрытый слоем люминофора, и вызывает свечение данной точки в течение некоторого короткого интервала времени. Далее, отклоняющая система перемещает следующий луч на соседнюю точку. Таким образом обеспечивается построчное высвечивание всех точек экрана. Затем кадр обновляется, т.е. начинается новый цикл движения луча по экрану.

Важными характеристиками мониторов являются разрешающая способность и размер зерна (точки).

Измеряется разрешающая способность максимальным количеством пикселей, размещающихся по горизонтали и по вертикали на экране монитора. Зависит разрешающая способность как от характеристик монитора, так, даже в большей степени, и от характеристик видеоадаптера. Стандартные значения разрешающей способности современных мониторов: 640×480, 800×600, 1024×768, 1600×1200.

Четкость изображения на экране монитора определяется размером зерна (точки, dot per inch) люминофора. Чем меньше зерно, тем, естественно, выше четкость и тем меньше устает глаз. У мониторов с большим зерном не может быть достигнута высокая разрешающая способность.

Размер экрана монитора задается обычно величиной его диагонали в дюймах(15, 17, 19, 21 дюймов). Отношение ширины к высоте стандартное 4 : 3.

Важной характеристикой монитора является частота его кадровой развертки (кадровая частота). Кадровая частота показывает, сколько раз в секунду обновляется экран монитора. Смена изображений (кадров) на экране с частотой 25 Гц воспринимается глазом как непрерывное движение, но глаз при этом из-за мерцания экрана быстро устает. Для большей устойчивости изображения и снижения усталости глаз у качественных мониторов поддерживается частота смены кадров на уровне 85-100 Гц.

В последнее время приобрели большую популярность жидкокристаллические (ЖК) мониторы или LCD – Liquid Crustal Display. В ЖК-мониторах используется эффект поляризации жидких кристаллов под воздействием электрического поля, меняющих угол плоскости поляризации проходящего света, в результате чего кристаллы ориентируются в одном направлении увеличивая яркость того участка, к которому приложено напряжение. Важными их характеристиками является яркость, контрастность, угол обзора и время отклика.

Видеокарта является важным компонентом видеосистемы. Она включает такие компоненты как графический процессор, видеопамять, цифро-аналоговый преобразователь, контроллер интерфейса.

Графический процессор нужен для того, чтобы выполнять функции формирования изображений, в том числе трехмерных. Графический процессор характеризуется тактовой частотой, определяющей количество обрабатываемых за один такт пикселей. Видеопамять играет роль кадрового буфера, в который центральный процессор направляет видеоданные, а затем графический процессор считывает оттуда полученную информацию.

Один из важных параметров видеопамяти – пропускная способность шины памяти (определяется ее разрядностью и тактовой частотой), по которой данные из видеопамяти передаются к графическому процессору.

Разрядность шины составляет 256, 128, 64 бита, а частота достигает 250 МГц-1 ГГЦ.

Понятие ширина шины памяти – это количество бит, передаваемых за один такт между графическим процессором и памятью. Пропускная способность шины вычисляется перемножением ширины шины на тактовую частоту. Если ширина шины составляет 128 бит, а тактовая частота памяти 250 МГц, то пропускная способность шины составляет 4 Гбайт в сек

Распространенные объемы видеопамяти – 128-512Мбайт.

После обработки графическим процессором и формирования изображения данные передаются в цифроаналоговый преобразователь RAMDAC, который отвечает за преобразование цифрового сигнала в аналоговый. Все мониторы понимают сигнал в аналоговом виде. ЖК мониторы имеют цифровой видеовход, но видеокарты наделяются аналоговым выходом.

Главные характеристики цифроаналогового преобразователя – тактовая частота и разрядность.

Контроллер интерфейса обеспечивает сопряжение видеокарты с материнской платой (например, AGP – Accelerated Graphic Port). Пропускная способность этих интерфейсов 1,06 Гбайт/сек, 2,1 Гбайт/сек.

Устройства вывода – принтеры

Принтеры – печатающие устройства для регистрации информации на бумажных носителях. Это наиболее развитая группа внешних устройств ПК, насчитывающая до 1000 модификаций. Принтеры различаются по таким признакам как:

цветность (черно-белые и цветные);
способ формирования символов (знакопечатающие и знакосинтезирующие);
принцип действия (матричные, термические, струйные, лазерные);
способы печати (ударные, безударные) и формирования строк (последовательные, параллельные);
длина печатной строки (80 и 132–136 символов);
набор символов (вплоть до полного набора символов ASCII);
скорость печати;
разрешающая способность, наиболее употребительной единицей измерения является dpi (dots per inch) – количество точек на дюйм или точек на миллиметр.

Печать у принтеров может быть посимвольная, построчная, постраничная. Скорость печати варьируется от 10-300 зн./с (ударные принтеры) до 500-1000 зн./с и даже до нескольких десятков (до 20) страниц в минуту (безударные лазерные принтеры); разрешающая способность – от 3–5 точек на миллиметр до 30–40 точек на миллиметр (лазерные принтеры).

Наиболее распространенными являются лазерные и струйные принтеры, хотя все еще используются матричные принтеры.

Лазерные принтеры. В лазерных принтерах применяется электрографический способ формирования изображений, используемый в одноименных копировальных аппаратах.

На Рис. 1 представлен процесс печати на лазерном принтере.

Рис. 1. Принцип действия лазерного принтера

Миниатюрный лазер (1) включается и выключается процессором принтера миллионы раз в секунду. При этом световой луч отражается от вращающегося 6-угольного зеркала (2). Отраженный луч нейтрализует положительно заряженные участки поверхности печатающего барабана (3) и формирует скрытое негативное изображение. Далее это изображение при вращении барабана проходит под контейнером со специальным порошком, который положительно заряжен (4). Высыпаясь из контейнера, этот порошок пристает только к нейтральным участкам (5). При дальнейшем вращении барабана под ним протягивается отрицательно заряженная бумага(6) и положительно заряженные частицы порошка притягиваются к ней. Получается нужное позитивное изображение (7), но очень нестойкое (его можно сдунуть). Изображение закрепляется на бумаге под воздействием тепла и давления (8). Когда изображение готово (9), барабан нейтрализуется, очищается от порошка и перезаряжается для нового цикла печати.

На лазерных принтерах изображение формируется целиком для одного листа печати.

Лазерные принтеры обеспечивают наиболее качественную печать с разрешением до 50 точек/мм (1200 dpi) и скорость печати до 1000 зн./с. Широко используются цветные лазерные принтеры. Например, лазерный принтер фирмы Tektronix (США) Phaser 550 имеет разрешение и по горизонтали, и по вертикали 1200 dpi; скорость цветной печати – 5 страниц формата А4 в минуту, скорость монохромной печати – 14 стр./мин.

Струйные принтеры. Распространены черно-белые и цветные струйные принтеры. В печатающей головке этих принтеров вместо иголок имеются тонкие трубочки – сопла, через которые на бумагу выбрасываются мельчайшие капельки красителя (чернил). Это безударные печатающие устройства. Матрица печатающей головки обычно содержит от 12 до 64 сопел. Разрешающая способность от 20 точек/мм и скорость печати до 500 зн./с при отличном качестве печати, приближающемся к качеству лазерной печати.

Матричные принтеры. В матричных принтерах изображение формируется из точек ударным способом. В игольчатых (ударных) матричных принтерах печать точек осуществляется тонкими иглами, ударяющими бумагу через красящую ленту. Каждая игла управляется собственным электромагнитом. Печатающий узел перемещается в горизонтальном направлении, и знаки в строке печатаются последовательно. Количество иголок в печатающей головке определяет качество печати. Недорогие принтеры имеют 9 игл. Матрица символов в таких принтерах имеет размерность 7x9 или 9x9 точек. Более совершенные матричные принтеры имеют 18 игл и даже 24.

Матричные принтеры могут работать в двух режимах – текстовом и графическом.

В текстовом режиме на принтер посылаются коды символов, которые следует распечатать, причем контуры символов выбираются из знакогенератора принтера. В графическом режиме на принтер пересылаются коды, определяющие последовательность и местоположение точек изображения.

Быстродействие матричных принтеров при печати текста в режиме Draft находится в пределах 100-300 символов/с, что соответствует примерно двум страницам в минуту (с учетом смены листов).

В настоящее время матричные принтеры используются в тех сферах, где необходимо создавать документ, имеющий подлинник и копии, например, печать железнодорожных и авиа билетов, квитанций. Принцип матричной печати используется в кассовых аппаратах.

Графопостроители или плоттеры – это устройства для вывода графической информации (графиков, чертежей, рисунков) из ПК на бумажный носитель; плоттеры бывают векторные с вычерчиванием изображения с помощью пера и растровые: термографические, электростатические, струйные и лазерные. По конструкции плоттеры подразделяются на планшетные и барабанные. Основные характеристики всех плоттеров это: скорость вычерчивания – 100-1000 мм/с., цветность и передача полутонов; разрешающая способность и четкость изображения у лазерных плоттеров.

Устройства ввода

К устройствам ввода информации относятся:

клавиатура – устройство для ручного ввода числовой, текстовой и управляющей информации в персональный компьютер;
графический планшет – устройство для ручного ввода графической информации. Изображение формируется путем перемещения по планшету специального указателя (пера); при перемещении пера автоматически выполняются считывание координат его местоположения и ввод этих координат в персональный компьютер;
сканер – устройство, предназначенное для автоматического считывания с бумажных носителей. Обеспечивает ввод в персональный компьютер машинописных текстов, графиков, рисунков, чертежей, формируя изображение. Считанные графики и чертежи преобразуются в последовательности двухмерных координат. Если изображение содержит текстовую информацию – для ее преобразования в текст используются специальные программы распознавания символов, которые сравнивают считанные символы с эталонными контурами и преобразуют их в коды ASCII. Сканеры бывают цветные, черно-белые. Одна из важнейших характеристик – разрешающая способность – количество сканируемых точек на дюйм, достигает 1200 dpi и выше.
манипуляторы (устройства указания): джойстик – рычаг, мышь, трекбол – шар в оправе, световое перо и др. – для ввода графической информации на экран дисплея путем управления движением курсора по экрану с последующим кодированием координат курсора и вводом их в персональный компьютер;
сенсорные экраны – устройства ввода отдельных элементов изображения, программ или команд с полиэкрана дисплея в персональный компьютер.

Устройства связи и телекоммуникации

Эти устройства используются для связи с приборами и другими средствами автоматизации, для подключения персонального компьютера к каналам связи, к другим компьютерам и вычислительным сетям (сетевые интерфейсные платы, "стыки", мультиплексоры передачи данных, модемы).

Сетевой адаптер является внешним интерфейсом персонального компьютера и служит для подключения его к каналу связи для обмена информацией с другими компьютерами, для работы в составе вычислительной сети. Он определяет адрес компьютера в сети.

Модем – устройство для преобразования цифровых сигналов компьютера в сигналы для передачи по каналам связи и обратно (модулятор–демодулятор).

Средства мультимедиа

Средства мультимедиа – это комплекс аппаратных и программных средств, позволяющих человеку общаться с компьютером, используя самые разные, среды: звук, видео, графику, тексты, анимацию и др.

Многие из названных выше устройств относятся к условно выделенной группе – средствам мультимедиа (multimedia – многосредовость).

К средствам мультимедиа относятся устройства речевого ввода и вывода информации, сканеры, высококачественные видео- (video-) и звуковые (sound-) платы, платы видеозахвата (videograbber), снимающие изображение с видеомагнитофона или видеокамеры и вводящие его в ПК; высококачественные акустические и видеовоспроизводящие системы с усилителями, звуковыми колонками, большими видеоэкранами.