Устройство ручного ввода информации

Клавиатура. Клавиатурой называется устройство для ручного ввода информации в компьютер. Современные типы клавиатур различаются, в основном, принципом формирования сигнала при нажатии клавиши. Наиболее распространенные клавиатуры имеют под каждой клавишей купол, выполненный из специальной резины, который прогибается при нажатии клавиши и замыкает контакты проводящим слоем, расположенным на куполе. У некоторых клавиатур под каждой клавишей находится магнит, который при нажатии перемещается и проходит через катушку, наводя в ней ток самоиндукции.

Среди современных типов клавиатур можно отметить беспроводную клавиатуру, в которой передача информации в компьютер происходит с помощью датчика инфракрасного излучения, аналогично пультам управления различной бытовой техники. Такая клавиатура позволяет работать в любом удобном для пользователя месте помещения, не привязываясь к расположению системного блока. Можно также отметить гибкую резиновую клавиатуру, которая работает бесшумно, защищена от механических и химических разрушающих воздействий, очень тонкая и может быть свернута в виде цилиндра.

Клавиатурный процессор, который обрабатывает сигналы от клавиатуры, определяет номер клавиши, которая была нажата, так называемый скан-код, а сервисные программы операционной системы уже определяют, какой именно символ или команда были введены. Такой подход позволяет сопоставлять каждой клавише больше одного символа. Так, например, алфавитные клавиши клавиатуры ассоциируются с четырьмя различными символами: строчными и прописными символами латинского и национального алфавита. Точно так же происходит и с управляющими клавишами. При нажатии клавиши клавиатурный процессор посылает в специальный буфер клавиатуры, расположенный в оперативной памяти, скан-код клавиши, состоящий из двух байт: байта собственно скан-кода и байта, определяющего какие дополнительные управляющие клавиши при этом удерживались нажатыми. К управляющим клавишам относятся клавиши Ctrl, Alt, Shift, которые еще и различаются по месту расположения: левые и правые, а также их комбинации. Сервисная программа читает из буфера клавиатуры эти два байта и передает их в программу, которая решает, какой именно символ или управляющий сигнал необходимо отобразить. Такой подход к обработке нажатий клавиш значительно расширяет возможности клавиатуры при задании управляющих комбинаций клавиш или при смене национального алфавита. Специальная программа в операционной системе Windows, например, позволяет изменить целиком раскладку клавиш или национальный алфавит, или значения отдельных клавиш.

Клавиатурный процессор предоставляет пользователю еще одну интересную возможность: ввода символа, который не отображен на клавиатуре. Для этого на малой цифровой клавиатуре (она расположена слева) набирается десятичный код требуемого символа при одновременном удерживании клавиши Alt. Таким образом можно ввести символ псевдографики или управляющий символ, отсутствующий на клавиатуре,

Манипулятор типа «мышь». В качестве дополнительных устройств для ручного ввода информации наиболее широко используются устройства графического ввода типа «мышь» и устройства для ввода информации в игровые программы — джойстики.

Манипулятор «мышь» представляет, особенно для начинающих пользователей, необходимое средство для работы с компьютером. Современные графические операционные системы предоставляют пользователю графические объекты, размещенные на экране дисплея, и обращение к ним производится с помощью движущегося по экрану специального значка — курсора, обычно имеющего вид стрелки, который позволяет активизировать объект, не задумываясь о командах, которые при этом выполняются. Профессиональные пользователи активизируют работу объектов командами с клавиатуры, так как это ускоряет работу и не требует перемещения рук от клавиатуры. Но и профессионалы пользуются мышью, например, работая в графических редакторах или создавая приложения в визуальных средах программирования. Мышь используется и в некоторых игровых программах.

Мышь представляет собой электронно-механическое устройство, внешний вид которой и принцип действия весьма разнообразны. Например, в портативных компьютерах мышь вмонтирована в его корпус и представляет собой площадку с сенсорами, которые отслеживают движения пальца по площадке и силу его давления и перемещают курсор по экрану или, при более сильном нажатии, выполняют команду. Такие устройства получили названия трекпоинты или трекпады. Но наиболее популярные типы мыши, применяемые в настольных компьютерах, имеют вид небольшой коробочки, сверху которой находятся две кнопки управления командами мыши и колесико скроллинга, применяемого для прокрутки информации в некоторых приложениях. На нижней части находится механическое или электронное устройство, отслеживающее перемещение мыши по поверхности.

Механическое устройство состоит из резинового шарика, вращающегося, при перемещении мыши, и двух роликов, расположенных под прямым углом друг к другу. Ролики, в свою очередь, вращают колесики с прорезями. Свет от светодиода через прорезь попадает на фотодиод, который отсчитывает число прорезей и направление их прохождения, преобразуя их в вертикальную и горизонтальную составляющие движения. Эти сигналы поступают в компьютер, и сервисная программа, управляющая курсором мыши, перемещает курсор на экране в требуемом направлении. Эта же программа отслеживает нажатие левой и правой кнопки и число их нажатий за определенный промежуток времени. Программа способна отследить любое количество нажатий от одного до тридцати двух тысяч, однако на практике используется только одиночный или двойной щелчок кнопки.

Электронные устройства перемещения используют принцип обработки отраженных световых импульсов от поверхности, по которой перемещается мышь. Такие устройства значительно надежнее механических. Выпускаются мыши, передающие информацию в компьютер по инфракрасному каналу. У таких мышей отсутствует «хвостик», связывающий ее с компьютером, из-за которого она и получила свое имя.

Джойстик. Манипулятор типа джойстик является основным устройством для управления многочисленными компьютерными играми. Хотя большинство игровых программ допускают управление от клавиатуры, джойстики обеспечивают больший контроль над игрой и значительно полнее передают реальную игровую ситуацию, связанную с работой авиационных, автомобильных и иных имитаторов движения. Для истинных фанатов игр выпускают джойстики, похожие на реальные органы управления объектом: штурвалы, педали, рули и даже целые кабины.

Простейший джойстик представляет собой основание с укрепленной на ней подвижной рукояткой, на которой размешены четыре кнопки и двухпозиционный курок. Отклонение рукоятки может осуществляться во все стороны и имитирует штурвал самолета или рычаг управления танком. Функции всех кнопок и положения рукоятки программируются и для разных игр могут иметь разные действия. Некоторые дорогие модели имеют механизм обратной связи игры с рукояткой джойстика, при этом рукоятка оказывает некоторое сопротивление перемещению, имитируя сопротивление среды, в котором перемещается объект. Для подключения джойстика к компьютеру используется стандартный вход, размещаемый обычно на разъеме звуковой карты, или другой стандартный вход компьютера.

Устройства печати

Существует несколько типов устройств, обеспечивающих получение твердой копии электронного документа на бумаге или другом материале. Наибольшее распространение получили два типа таких устройств: принтеры и плоттеры.

Печатающие устройства (принтеры) — это устройства вывода данных из компьютера, формирующие поточечное изображение копии документов на бумаге или ином аналогичном материале, например, прозрачной пленке, применяемой для размножения документов типографским способом. Принтеры весьма разнообразны по принципу действия и качеству воспроизведения изображения, по размеру бумаги, на которой они могут его воспроизводить, а также .возможности печати цветных или только черно-белых изображений и скорости печати.

Основной характеристикой принтера, определяющей качество

получаемого бумажного документа, является разрешающая способность, измеряющаяся числом элементарных точек (dots), которые помещаются на одном дюйме — dots per inch (dpi). Чем выше разрешающая способность, тем точнее воспроизводятся детали изображения. Современные принтеры обеспечивают разрешение от 200 до 2880 dpi.

Еще одной важной характеристикой является производительность принтера, которая измеряется количеством страниц, изготовляемых принтером в минуту — ра§е рег ттШе (ррт). Обычно производительность указывается для страниц формата А4.

Матричные принтеры. Изображение в матричных принтерах формируется из точек, которые получаются путем удара тонкой иглы по красящей ленте, прижимаемой в момент удара к бумаге. Иглы, число которых составляет от 9 до 24, .объединены в головке и размещены в ней вертикально в один ряд. Каждая игла управляется отдельным магнитом, а головка движется горизонтально вдоль листа. Таким образом, за один проход головки получается полоса, высота которой в точках равна числу игл в головке. Скорость матричных принтеров не высока и составляет около 2 ррm. Разрешающая способность составляет 200—360 dpi. Достоинством матричных принтеров является низкая стоимость расходных материалов (красящей ленты) и возможность печати одновременно нескольких копий документа. К недостаткам относится низкая скорость печати и шум при печати.

Струйные принтеры. В нашей стране это в настоящее время наиболее распространенный тип принтера. Печатающая головка струйного принтера вместо иголок содержит тонкие трубочки — сопла, через которые на бумагу выбрасываются мельчайшие дозированные капли красителя. Число сопел в головке составляет от 12 до 64. Струйные принтеры выполняют и цветную печать. При цветной печати цветная точка получается смешением в заданных пропорциях красителей трех основных цветов: голубого, пурпурного и желтого, выстреливаемого из трех сопел. Качество цветной печати получается очень высокое и практически неотличимо от типографского.

К достоинствам струйных принтеров можно отнести: высокое разрешение, которое зависит от числа сопел в головке и составляет от 300 до 1200 dpi; высокая скорость печати (до 10 ррm); бесшумность работы.-

Основными недостатками является высокая стоимость расходных материалов и возможность засыхания красителя в сопле, что заставляет преждевременно заменять весь печатающий блок. Иногда, при нанесении большого объема красителя, бумага коробится.

Лазерные принтеры. Лазерные принтеры обеспечивают наиболее качественную печать с наивысшим разрешением и скоростью. Изображение в них формируется в несколько этапов. На первом этапе происходит засветка узким прерывистым световым лучом от лазерного диода барабана, на который нанесен тонкий слой материала, электролизующегося под действием света. На втором этапе барабан посыпается мелкодисперсионным красящим порошком, который налипает на барабан в точках засветки, а лишний порошок удаляется. Третий этап состоит в прокатывании барабана с налипшим на него порошком по бумаге, в результате чего краситель переходит на бумагу. На последнем этапе происходит термическая обработка бумаги. Она нагревается до 200°С, в результате порошок расплавляется и, проникая в структуру бумаги, закрепляется на ней. Лазерные принтеры могут обеспечить печать цветного изображения. Оно получается нанесением на барабан порошков разных цветов.

К достоинствам лазерных принтеров можно отнести высокое качество печати, высокую скорость печати (до 40 ррm), а также низкую себестоимость копии и бесшумность в работе.

Плоттеры. Плоттеры, или графопостроители, используются, в основном, для вывода графической информации — чертежи, схемы, диаграммы и т.п. Основное достоинство плоттеров заключается в том, что они предназначены для получения изображения на бумаге большого формата, например, А1.

Плоттеры делятся на два больших класса: векторные и растровые. В векторных плоттерах пишущий узел перемещается относительно бумаги сразу по вертикали и горизонтали, вычерчивая на бумаге непрерывные кривые в любом направлении. В растровых плоттерах пишущий узел перемещается относительно бумаги только в одном направлении, и изображение формируется строка за строкой из последовательности точек.

Векторные плоттеры используют для рисования узел, который называется пером. В качестве пера используются перья с чернилами, фибровые и пластиковые стержни (фломастеры), карандашные грифели и мелки или шариковые узлы однократного и многоразового действия. Перьевые плоттеры обеспечивают высокое качество как однотонных, так и цветных изображений, но имеют невысокую скорость работы. Постепенно перьевые и шариковые узлы плоттеров вытесняются струйными узлами, которые аналогичны узлам струйных принтеров. Для получения очень высокого качества печати электростатические плоттеры используют специальную бумагу, на которой создается потенциальный электростатический рельеф изображения. На бумагу наносится слой красителя, осаждающийся только на рельеф.

Растровые плоттеры могут иметь струйный или лазерный пишущий узел. Их основное отличие от принтеров с подобным принципом работы состоит в ширине обрабатываемого изображения.

Разнообразие существующих типов плоттеров и их высокая стоимость требует тщательного анализа при выборе плоттера. Необходимо учесть такие параметры, как качество изображения, возможности использования цветовой палитры, производительность, эксплуатационные расходы, выражающиеся в себестоимости одной копии полученного изображения.

Устройство поддержки безбумажных технологий

До появления электронных носителей информации основным средством сохранения документов являлась бумага. Перевод бумажных документов в электронные копии позволит сохранять их практически вечно. Кроме того, развитие глобальной сети позволяет обмениваться информацией только в электронном виде. Поэтому устройства, преобразующие бумажные документы в электронные копии и снабженные системами автоматического распознавания текста, являются необходимыми элементами создания систем безбумажной технологии.

Наиболее распространенными устройствами для решения задачи перевода бумажных документов в электронные копии являются сканеры. Сканеры весьма разнообразны, и их можно классифицировать по целому ряду признаков. Прежде всего сканеры бывают черно-белые и цветные.

Черно-белые сканеры могут считывать штриховые и полутоновые изображения. Полутоновые изображения могут иметь до 256 градаций серого цвета. В цветных сканерах сканируемое изображение освещается через вращающийся светофильтр, воспринимающий по следовательно три основных цвета, или тремя последовательно зажигаемыми лампами красного, зеленого и голубого цветов.

Следующая важная характеристика сканеров -разрешающая способность, измеряющаяся количеством различаемых точек на дюйм изображения, и составляет от 75 до 1600 dpi Высокое разрешение необходимо для комфортного визуального восприятия. Для нормальной работы программ распознавания образов и, в частности, распознавания текстов, которыми снабжаются сканеры, вполне достаточно разрешающей способности в 300-600 dpi Для публикации картинок на web-сайтах Интернета достаточно разрешения 80 ф1. Разрешение необходимо выбирать индивидуально для каждого конкретного использования сканируемого изображения. Увеличение разрешения резко увеличивает размер файла, в котором сохраняется изображение, это может вызвать затруднения при его пересылке и хранении.

При больших объемах сканирования очень важное значение приобретает скорость сканирования документа. Оно может измеряться в миллиметрах в секунду, но на практике чаще используется количество секунд, затрачиваемое на сканирование одной страницы. Необходимо отметить, что скорость сканирования цветных изображений значительно ниже, чем штриховых черно-белых. Снижается скорость сканирования и при увеличении разрешающей способности сканера.

Конструктивно сканеры делятся на три типа: ручные, планшетные и роликовые. Ручные сканеры перемещаются по изображению вручную. Они выполнены в виде блока с рукояткой, который «прокатывают» по изображению. За один проход сканируется лишь часть изображения, так как ширина сканирования не превышает 105 мм. Все изображение сканируется за несколько проходов. Специальное программное обеспечение, поставляемое вместе со сканерами, позволяет совмещать части отсканированного изображения. Ручные сканеры имеют малые габариты и низкую стоимость и позволяют сканировать1 изображения любого размера, но могут возникать искажения при совмещении, частей изображения.

Планшетные сканеры являются наиболее распространенным типом сканера. В них сканирующая головка (линейка светодиодов) движется относительно неподвижного оригинала, который помещается на прозрачное стеклянное основание. Достоинство таких сканеров заключается в том, что с их помошью можно сканировать и листовые и сброшюрованные документы (книги). Скорость сканирования таких сканеров составляет 2-10 с на страницу формата А4. К недостаткам планшетных сканеров можно отнести необходимость ручного позиционирования каждой страницы оригинала.

Роликовые сканеры используются для пакетной обработки листовых документов. В них подача очередного листа для сканирования происходит автоматически. Сканирующая головка в таких сканерах неподвижна, а лист оригинала перемещается относительно нее. К недостаткам роликовых сканеров можно отнести проблему выравнивания листов и сложность работы с листами нестандартного размера.

Устройство обработки звуковой информации

Звуковая карта — это периферийное устройство, которое еще несколько лет назад считалось экзотическим, а теперь стало почти стандартным и включено в состав основного набора микросхем системных плат. Звуковая карта обеспечивает качество записи и воспроизведения звуковой информации не хуже звукового компакт-диска. Имеет 16-битный стереофонический цифро-аналоговый и аналого-цифровой преобразователи для записи и воспроизведения звуковой информации с цифрового или аналогового носителей и микрофона. Поддерживает функции создания звуковых эффектов для игровых программ. Имеет стандартные выходы для подключения акустической системы компьютера и внешних усилителей звуковых частот.

Звуковая карта работает в трех основных режимах: создание, запись и воспроизведение звуковых сигналов. В режиме создания звука плата действует как музыкальный инструмент, синтезирующий сложный звуковой сигнал. Для синтеза используются два метода. Первый метод получил название FM-синтеза. FM-синтез осуществляется с помощью специальных генераторов, которые могут изменять частоту и амплитуду тона. Эти генераторы могут моделировать звучание определенного музыкального инструмента. На звуковой плате устанавливаются от 4 до 18 генераторов, которые, соответственно, могут имитировать одновременное звучание 2-9 инструментов. Звук, синтезированный FM-методом, имеет некоторый «металлический» оттенок и не похож на звучание настоящего музыкального инструмента.

Второй метод, получивший название WT-синтез, обеспечивает более высокое качество звучания. В основе этого синтеза лежат записанные ранее и хранящиеся в виде файлов образцы звучания музыкальных инструментов (MIDI файлы). WT-синтезаторы манипулируют записанными образцами, создавая сложные музыкальные образы. Достоинство этого метода не только в высоком качестве синтезированного звука, но и в том, что количество и типы музыкальных инструментов можно расширить, установив на компьютер дополнительные .MIDI-файлы,

В режиме записи звуковая карта принимает звук от внешнего источника и производит его оцифровку, т.е. преобразует его из аналоговой (непрерывной) формы в цифровую (дискретную) и сохраняет числовые данные в виде файлов на диски. Качество оцифрованного звука во многом зависит от разрядности преобразования и частоты дискретизации.

При воспроизведении звуковая карта может принимать оцифрованный или непрерывный сигнал. Для этого карта имеет специальные разъемы для подключения источников непрерывного сигнала, вход для подключения, выход СD-диска и усилитель, позволяющий выводить сигнал на внешние акустические системы.

Качество оцифровываемого и воспроизводимого сигнала зависит от таких параметров звуковой карты, как частота дискретизация, которая должна составлять не менее 44 кГц, разрядность оцифрованного сигнала (12—16 бит) и возможность стереофонической записи и воспроизведения.

Устройство для соединения компьютеров в сеть

Модем. Одной из популярных областей применения персонального компьютера является работа в глобальной сети 1шегпе(. К ней компьютер подключается по обычной телефонной или специальной линии с помощью устройства, которое называется модем (Модулятор + ДЕМодулятор}. Цифровые данные, поступающие в модем из компьютера, преобразуются в нем путем модуляции в специальный непрерывный сигнал, который и направляется в линию передачи. Модем-приемник осуществляет обратное преобразование сигнала (демодуляцию) и пересылает восстановленные цифровые данные в свой компьютер. Скорость передачи данных современными модемами составляет 33 600 или 56 000 бит/с и зависит от поддерживаемого модемом протокола передачи. Модем конструктивно может быть выполнен как отдельное устройство, подключаемое к компьютеру через один из его стандартных последовательных входов или как внутреннее устройство, размещаемое внутри системного блока компьютера.

Развивающиеся цифровые технологии передачи данных, требующие значительно больших скоростей передачи и качества связи, требуют использования цифровых модемов. Цифровые модемы не являются действительно модуляторами-демодуляторами сигналов, так как и на входе, и на выходе имеют импульсный сигнал. Они выпускаются разных модификаций для конкретных цифровых сетей и скорость передатчика составляет от 300 Кбит/с до 2-5 Мбит/с. Выпускаются также сотовые модемы для работы в системе сотовой связи и радиомодемы, которые осуществляют прием и передачу в пределах прямой видимости пары модемов и работают на ультракоротких волнах.

Сетевая карта. Если компьютеры объединяются в сеть, для которой прокладывается специальный кабель, то используются специальные платы расширения, вставляемые в слот расширения системной платы. Такие платы называются сетевыми адаптерами или сетевыми картами. Скорость передачи данных по сети через сетевые карты составляет 10-100 Мбит/с.

Сетевая карта имеет свой уникальный адрес, который однозначно определяет адрес локального компьютера в сети. Она преобразует данные, поступающие к ней от компьютера, в специальные пакеты — кадры, пересылает их адресату, т.е. другой сетевой карте, и отвечает за надежную доставку указанному адресату по сети. Так как функции, которые выполняет сетевая карта, достаточно сложны, в ее состав включен специализированный процессор, обеспечивающий высокоскоростную аппаратную поддержку выполнения этих функций. При выборе сетевой карты основным параметром является тип сети, в состав которой будет включен локальный компьютер. Известные стандартные типы локальных сетей, такие как FDDI, Ethernet: и др., несовместимы между собой, и каждая сетевая карта поддерживает только определенный вид локальной сети.

2.8. Перспективы развития технических средств обработки информации

При разработке создании компьютеров и сопутствующей техники существенный и устойчивый приоритет в последние годы

имеют сверхмощные суперкомпьютеры и миниатюрные и сверхминиатюрные компьютеры. Ведутся поисковые работы по созданию компьютеров шестого поколения, базирующихся- на распределенной «нейронной» архитектуре, — нейрокомпьютеров. Ближайшие прогнозы по созданию новых функциональных устройств обещают создание микропроцессоров с быстродействием 100 млн операций.. в секунду, встроенные сетевые и видеоинтерфейсы, плоские крупноформатные дисплеи с разрешающей способностью 1200×1000 пикселей и более; портативные, размером со спичечный коробок, магнитные диски емкостью более 100 Гбайт.

В сетевых технологиях предполагается повсеместное внедрение мулътиканальных широкополосных радио-, волоконно-оптических и оптических каналов обмена информации в сети компьютеров, которые обеспечат практически неограниченную пропускную способность.

Предполагается широкое внедрение средств мультимедиа и, в
первую очередь аудио- и видеосредств ввода и вывода информации и
возможности общения с компьютером на естественном язык

Статьи к прочтению:

Ручная оптическая мышь

Похожие статьи: