ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 13.01.2021
Просмотров: 163
Скачиваний: 1
Получение данных от мыши осуществляется по стандарту RS-232-C или USB. Мыши можно использовать по-разному, но обычно используется следующая схема: каждый раз, когда мышь проходит определенное минимальное расстояние (например, 0,01 дюйма) компьютеру передается последовательность из 3 байтов. Обычно эти характеристики передаются в последовательном потоке битов. Первый байт содержит величину относительного перемещения мыши в направлении X, второй - в направлении Y. Третий байт указывает на текущее состояние кнопок мыши. Иногда для каждой координаты используются два байта.
Программное обеспечение принимает эту информацию, преобразует относительные движения мыши в абсолютную позицию на экране и отображает соответствующую стрелочку на экране. Если щелкнуть кнопкой мыши, компьютер может вычислить, какой именно элемент компьютерной информации, соответствующий данному элементу на экране, был выбран.
2.7.6. Принтеры
Принтеры используются для получения из компьютера информации в напечатанном виде. В отличие от модема и мыши, принтер подключается к параллельныму порту компьютера, предназначенному для посимвольного обмена данными.
2.7.6.1. Монохромные принтеры
Поначалу в компьютерах (особенно больших ЭВМ) использовались дорогие и громоздкие построчные печатающие устройства. За одно обращение они печатали целую строку, но могли выдавать только текстовую информацию, причем с большим шумом.
Наиболее дешевыми среди современных являются матричные принтеры, у которых печатающая головка последовательно проходит каждую строку печати. Головка содержит от 7 до 24 игл, возбуждаемых электромагнитным полем. Качество печати можно повышать двумя способами: использовать большее количество игл и создавать наложение точек. Большинство принтеров можно настраивать, создавая различные варианты соотношения качества и скорости.
Матричные принтеры дешевы (особенно в отношении расходных материалов) и очень надежны, но работают медленно, шумно, и качество печати очень низкое. Однако они широко применимы, по крайней мере, в трех областях. Во-первых, они очень популярны для печати на больших листах (более 30 см). Во-вторых, ими удобно пользоваться при печати на маленьких отрезках бумаги (например, кассовых чеках, уведомлениях о снятии денег с кредитных карт, посадочных талонах в авиакомпаниях). В-третьих, они используются для распечатывания одновременно нескольких листов с вложенной между ними копировальной бумагой, и эта технология самая дешевая.
Дома удобно использовать недорогие струйные принтеры. Подвижная печатающая головка содержит картридж с чернилами. Она двигается горизонтально над бумагой, а чернила в это время выпрыскиваются из крошечных выпускных отверстий. Внутри каждого отверстия капля чернил нагревается до критической точки и в конце концов вырывается наружу на лист бумаги. Затем выпускное отверстие охлаждается, в результате создается вакуум, который втягивает из картриджа следующую каплю. Скорость работы принтера зависит от того, насколько быстро повторяется цикл нагревания/охлаждения. Струйные принтеры обычно имеют разрешающую способность от 300 dpi (dots per inch - точек на дюйм) до 720 dpi, хотя существуют струйные принтеры с разрешающей способностью 1440 dpi. Они достаточно дешево стоят, работают бесшумно и дают хорошее качество печати, однако отличаются низкой скоростью, используют дорогие картриджи и производят распечатки, смоченные чернилами.
Наиболее эффективным является лазерный принтер. Он сочетает хорошее качество печати, универсальность, высокую скорость работы и умеренную стоимость. В лазерных принтерах используется почти такая же технология, как в фотокопировальных устройствах. Многие компании производят устройства, совмещающие свойства копировальной машины, принтера и иногда также факса.
Главной частью лазерного принтера является вращающийся барабан (в некоторых более дорогостоящих системах вместо барабана используется лента) Перед печатью каждого листа барабан получает напряжение около 1000 вольт и окружается фоточувствительным материалом. Свет лазера проходит вдоль барабана (по длине) почти как пучок электронов в электронно-лучевой трубке, только вместо напряжения для сканирования барабана используется вращающееся восьмиугольное зеркало. Луч света модулируется, и в результате получается определенный набор темных и светлых участков. Участки, на которые воздействует луч, теряют свой электрический заряд.
После того как на нем нарисована строка точек, барабан немного поворачивается для создания следующей строки. В итоге первая строка точек достигает резервуара с тонером (электростатически чувствительным черным порошком). Тонер притягивается к тем точкам, которые заряжены, и так формируется визуальное изображение строки. Через некоторое время барабан с тонером прижимается к бумаге, оставляя на ней отпечаток изображения. Затем лист проходит через горячие валики, и изображение на нем закрепляется. После этого барабан разряжается, и остатки тонера счищаются с него.
2.7.6.2. Цветные принтеры
Теоретически цветные изображения могут создаваться двумя способами: с помощью поглощенного света и с помощью отраженного света. Первый используется, например, при создании изображений на черном фоне в электронно-лучевых мониторах. В данном случае изображение строится путем аддитивного наложения трех основных цветов: красного, зеленого и синего (система RGB - Red, Green, Blue). Отраженный свет используется при создании цветных фотографий и картинок (на белом фоне) в глянцевых журналах. В этом случае поглощается свет с определенной длиной волны, а остальной свет отражается. Такие изображения создаются путем наложения других основных цветов: голубого (красный полностью поглощен), желтого (синий полностью поглощен) и сиреневого (зеленый полностью поглощен).
Теоретически путем смешивания голубых, желтых и сиреневых чернил можно получить любой цвет. Но на практике очень сложно получить такие чернила, которые полностью поглощали бы весь свет и в результате давали черный цвет. По этой причине практически во всех цветных печатающих устройствах используются чернила четырех цветов: голубого, желтого, сиреневого и черного. Такая система цветов называется CYMK (Cyan, Yellow, Magenta, BlacK). Для цветной печати используются пять технологий, и все они основаны на системе CYMK.
Самыми дешевыми являются цветные струйные принтеры. Они работают аналогично монохромным, но вместо одного картриджа в них находится четыре. Они хорошо печатают цветную графику, неплохо печатают фотографии и при этом не очень дорого стоят (картриджи при этом довольно дороги).
Для получения лучших результатов должны использоваться особые чернила и особая бумага. Существует два вида чернил. Чернила на основе красителя состоят из красителей, растворенных в жидкой среде. Они дают яркие цвета и легко вытекают из картриджа. Главным недостатком таких чернил является то, что они быстро выгорают под воздействием ультрафиолетовых лучей, которые содержатся в солнечном свете. Чернила на основе пигмента содержат твердые частицы пигмента, погруженные в жидкость. Жидкость испаряется с бумаги, а пигмент остается. Чернила не выгорают, но зато дают не такие яркие краски, как чернила на основе красителя. Кроме того, частицы пигмента часто засоряют выпускные отверстия картриджей, поэтому их нужно периодически чистить. Для печати фотографий необходима мелованная или глянцевая бумага. Эти особые виды бумаги были созданы специально для того, чтобы удерживать капельки чернил и не давать им растекаться.
Второй тип принтеров - принтеры с твердыми чернилами. В этих принтерах содержится 4 твердых блока специальных восковых чернил, которые затем расплавляются. Перед началом печати должно пройти 10 минут (время, необходимое для того, чтобы расплавить чернила). Горячие чернила выпрыскиваются на бумагу, где они затвердевают и закрепляются после прохождения листа между двумя валиками.
Третий тип цветных принтеров - цветные лазерные принтеры. Они работают так же, как их монохромные, только они составляют четыре отдельных изображения (голубого, желтого, сиреневого и черного цвета) и используют четыре разных тонера. Поскольку полное изображение в битовой форме обычно составляется заранее, для изображения с разрешающей способностью 1200x1200 dpi на листе в 80 квадратных дюймов нужно 115 млн пикселов. Так как каждый пиксел состоит из 4 битов, принтеру нужно 55 Мбайт памяти только для хранения изображения в битовой форме, не считая памяти, необходимой для внутренних процессоров, шрифтов и т. п. Это требование делает цветные лазерные принтеры очень дорогими, но зато они очень быстро работают и дают высокое качество печати. К тому же полученные изображения сохраняются на протяжении длительного времени.
Четвертый тип принтеров - принтеры с восковыми чернилами. Они содержат широкую ленту из четырехцветного воска, которая разделяется на отрезки размером с лист бумаги. Тысячи нагревательных элементов растапливают воск, когда бумага проходит под лентой. Воск закрепляется на бумаге в форме пикселов с использованием системы CYMK. В настоящее время такие принтеры вытеснены принтерами с более дешевыми расходными материалами.
Пятый тип принтеров работает на основе технологии сублимации. Здесь под сублимацией понимается переход твердых веществ в газообразные без прохождения через стадию жидкости. Таким материалом является, например, сухой лед (замороженный углекислый газ). В принтере, работающем на основе процесса сублимации, контейнер с красителями CYMK двигается над термической печатающей головкой, которая содержит тысячи программируемых нагревательных элементов. Красители мгновенно испаряются и впитываются специальной бумагой. Каждый нагревательный элемент может производить 256 различных температур. Чем выше температура, тем больше красителя осаждается и тем интенсивнее получается цвет. В отличие от всех других цветных принтеров, данный принтер способен воспроизводить цвета практически сплошного спектра. Процесс сублимации часто используется при изготовлении моментальных снимков. Такие снимки делаются на специальной дорогостоящей бумаге.
В заключение отметим, что в связи с технологическими трудностями получение на принтере полного эквивалента экранного изображения невозможно.
2.7.7. Модемы
С появлением большого количества компьютеров возникла необходимость установления связи между ними. Простейшая связь обеспечивается сетевыми платами и кабелем. Такая связь возможна на небольших расстояниях, передача данных в ней не имеет принципиальных технологических особенностей, и поэтому мы не будем подробно на этом останавливаться.
Для связи между удаленными компьютерами обычно используются телефонные линии. Обычная телефонная линия не подходит для передачи компьютерных сигналов, так как предназначена лишь для голоса и поэтому дает сильные искажения. Однако синусоидальный сигнал с частотой от 1000 до 2000 Гц, который называется несущим сигналом, может передаваться относительно стабильно. Это свойство и используется при передаче данных в большинстве телекоммуникационных систем.
Поскольку постоянная синусоидальная волна полностью вычисляема, она не несет никакой полезной информации. Однако, изменяя амплитуду, частоту или фазу, можно передавать последовательность нулей и единиц. Этот процесс называется модуляцией. При амплитудной модуляции используется два уровня напряжения, для 0 и 1 соответственно. Если цифровые данные передаются с очень низкой скоростью, то при передаче 1 слышен громкий шум, а при передаче 0 шум отсутствует. При частотной модуляции уровень напряжения не изменяется, но частота несущего сигнала различается для 1 и для 0. В этом случае при передаче цифровых данных можно услышать два тона: один из них соответствует 0, а другой - 1. Частотная модуляция иногда называется частотной манипуляцией. При простой фазовой модуляции амплитуда и частота сохраняются на одном уровне, а фаза несущего сигнала изменяется на 180 градусов, когда данные меняются с 0 на 1 или с 1 на 0. В более сложных системах фазовой модуляции в начале каждого неделимого временного отрезка фаза несущего сигнала резко сдвигается на 45, 135, 225 или 315 градусов, чтобы передавать 2 бита за один временной отрезок. Это называется дибитной фазовой кодировкой. Существуют также системы для передачи трех и более битов за один временной отрезок. Число потенциальных изменений сигнала в секунду называется скоростью в бодах. При передаче двух или более битов за 1 временной отрезок скорость передачи битов будет превышать скорость в бодах.
Обычные телефонные линии обеспечивают только один канал связи. Поэтому передаваемые символы посредством UART преобразуются в биты, которые затем пересылаются последовательно один за другим (или в группах по два, если используется дибитная кодировка). Устройство, получающее символы из компьютера в форме двухуровневых сигналов (по одному биту в отрезок времени) и передает биты по одному или по два в форме амплитудной, фазовой или частотной модуляции, называется модемом. Для указания на начало и конец каждого символа в начале и конце 8-битной цепочки ставятся начальный и конечный биты, таким образом, всего получается 10 битов.
Модем посылает отдельные биты каждого символа через равные временные отрезки. Например, скорость 9600 бод означает, что сигнал меняется каждые 104 мкс. Второй модем, получающий информацию, преобразует модулированный несущий сигнал в двоичное число. Биты поступают в модем через равные промежутки времени. Если модем определил начало символа, его часы сообщают, когда нужно начать считывать поступающие биты.
Существуют программно-аппаратные модемы, часть функциональности которых наряду со схемой UART моделируется программно на уровне операционной системы. Они стоят дешевле, но по надежности уступают обычным.
Современные модемы передают данные со скоростью до сотен бит/с, что обычно соответствует более низкой скорости в бодах. Они совмещают разные технологии для передачи нескольких битов за 1 бод, модулируя амплитуду, частоту и фазу. Почти все модемы сейчас являются дуплексными, то есть могут передавать информацию в обоих направлениях одновременно, используя различные частоты. Модемы и линии связи, которые не могут передавать информацию в обоих направлениях одновременно, называются полудуплексными. Линии связи, которые могут передавать информацию только в одном направлении, называются симплексными.
2.7.8. ISDN
В начале 80-х годов европейские компании почтовой, телефонной и телеграфной связи разработали стандарт цифровой телефонии под названием ISDN (Integrated Services Digital Network - цифровая сеть с предоставлением комплексных услуг). Она дала возможность горожанам иметь дома сигнализацию, связанную со специальными учреждениями, а также предназначалась для выполнения других специфических функций. ISDN стала особенно популярной с появлением Интернет, когда понадобился цифровой доступ к этой сети. При переходе с аналоговой на цифровую связь сама телефонная линия не меняется, а меняется только оборудование на обоих концах. Линия ISDN содержит 3 независимых высокоскоростных цифровых канала. Оборудование необходимо для объединения трех каналов в один. Предприятия могут приобретать 30-канальную линию ISDN.
ISDN не только быстрее передает данные, чем аналоговый канал, но и быстрее устанавливает соединение (не дольше 1 секунды), не требует наличия аналогового модема, а также более надежна. Кроме того, ISDN имеет ряд дополнительных особенностей, которых нет у аналоговых каналов.