Устройства ввода-вывода данных
Содержание
Раздел 1. Устройства ввода данных
.1 Клавиатура
.2 Компьютерная мышь
.3 Сканер
Раздел 2. Устройства вывода информации
.1 Монитор
.2 Принтер
.3 Проектор
Список литературы
Раздел 1.
Устройства ввода данных
1.1
Клавиатура
Клавиатура - это необходимое устройство ввода информации в ПК. Все
устройства ввода служат для преобразования информации, поступающей с
периферийных устройств, в цифровой вид. Сейчас наиболее часто используется
101-клавишная клавиатура. На ней выделяют следующие основные группы клавиш:
- функциональные клавиши - [F1] - [F12]. За каждой из них в
каждой конкретной задаче может быть закреплена своя функция, отличная от
функции этой клавиши в других задачах;
- символьная клавиатура - для ввода символов (верхний и нижний
регистры) и пробела;
- управляющие клавиши - нажатие которых изменяет значение
других клавиш. [Shift] - перевод регистров. [CapsLock] - фиксирование верхнего
регистра. [Ctrl], [Alt] - в различных комбинациях с другими клавишами изменяют
их значение (регистр, язык). [Esc] - обычно используется для выхода из текущего
режима работы компьютера. [Tab] - передвигает курсор на шаг табуляции или для
других функций. [Backspace] - стирает последний набранный символ. [Enter] -
указывает, что закончен ввод данной строки, и набранные данные поступают для
обработки в компьютер;
- цифровая клавиатура - может находиться в одном из 2-х режимов
(переключается клавишей [NumLock]): режиме ввода цифр и режиме управления
курсором;
- специальные и дополнительные клавиши - [PageUp], [PageDown] -
постраничный просмотр. Клавиши управления курсором - для изменения положения
курсора на экране. [Pause] -пауза. [ScrollLock] - режим прокрутки экрана.
[PrintScreen] - в комбинации с клавишей [Shift] является командой печати копии
экранного изображения на принтере. [Del] - удаление символа над курсором. [Ins]
- режимы вставки и замены.
При нажатии на клавишу в системный блок ПК поступает сигнал, указывающий,
какая клавиша нажата. Этот сигнал преобразуется в двоичный код, который
поступает в память ПК. Из памяти извлекаются команды, создающие на экране
дисплея изображение символа, соответствующего этому двоичному коду по таблице
ASCII. Клавиатура представлена на рисунке 1.
Рисунок 1. Клавиатура
Беспроводные
клавиатуры
В беспроводных клавиатурах используются три основных вида соединения, а
именно соединение Bluetooth, инфракрасное соединение и радиочастотное
соединение. Клавиатуры, имеющие радиочастотное соединение, получают питание от
аккумулятора или через кабель USB, который используется для подзарядки
клавиатуры. Клавиатуры с инфракрасным соединением должны находиться в радиусе
действия устройства принимающего сигнал. Клавиатуры с радиочастотным
соединением имеют больший радиус действия, чем клавиатуры с инфракрасным
соединением. В клавиатурах с соединением Bluetooth используется технология
Bluetooth, обеспечивающая больший радиус действия, чем у клавиатур с
радиочастотным и инфракрасным соединением. Клавиатуры с радиочастотным
соединением обеспечивают большую мобильность, чем клавиатуры с соединением
Bluetooth и с инфракрасным соединением
Передача информации в беспроводных системах осуществляется инфракрасным
лучом. Обычный радиус действия таких клавиатур составляет несколько метров.
Источником сигнала является клавиатура. Беспроводная клавиатура представлена на
рисунке 2.
Рисунок 2.
Беспроводная клавиатура
Проводные
клавиатуры
Проводные клавиатуры. PS/2 и USB - две разновидности проводного
соединения, соединяющие клавиатуры с компьютерами. Клавиатуры с соединением
PS/2 получили наибольшее распространение. Это - самые дешевые клавиатуры,
представленные на рынке в настоящее время. Клавиатуры с соединением USB
подсоединяются к процессору с помощью универсальной последовательно проводной
шины. Проводная клавиатура представлена на рисунке 3.
Рисунок 3. Проводная клавиатура
.2
Компьютерная мышь
Компьютерная
мышь - координатное устройство ввода
<https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%A3%D1%81%D1%82%D1%80%D0%BE%D0%B9%D1%81%D1%82%D0%B2%D0%BE_%D0%B2%D0%B2%D0%BE%D0%B4%D0%B0>
для управления курсором
<https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%9A%D1%83%D1%80%D1%81%D0%BE%D1%80> и
отдачи различных команд компьютеру. Управление курсором осуществляется путём
перемещения мыши по поверхности стола или коврика для мыши
<https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%9A%D0%BE%D0%B2%D1%80%D0%B8%D0%BA_%D0%B4%D0%BB%D1%8F_%D0%BC%D1%8B%D1%88%D0%B8>.
Клавиши и колёсико мыши вызывают определённые действия, например: активация
указанного объекта, вызов контекстного меню
<https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%9A%D0%BE%D0%BD%D1%82%D0%B5%D0%BA%D1%81%D1%82%D0%BD%D0%BE%D0%B5_%D0%BC%D0%B5%D0%BD%D1%8E>,
вертикальная прокрутка веб-страниц и электронных документов.
Получила
широкое распространение в связи с появлением графического интерфейса
пользователя на персональных компьютерах. Помимо мышек, встречаются другие
устройства ввода аналогичного назначения: трекболы, тачпады, графические
планшеты, сенсорные экраны. Компьютерная мышь представлена на рисунке 4.
Рисунок
4. Компьютерная мышь
1.3 Сканер
Сканером называют механическое устройство, позволяющее преобразовывать
различные объекты (текст, изображение, фото, документы) в цифровой формат
(точнее, в картинку) с последующим их сохранением в памяти компьютерного
устройства.
Большинство бюджетных недорогих моделей относятся к
устройствам планшетного типа. Здесь сканирование (или фотокопия) происходит
следующим образом. Лист бумаги с имеющейся на нем информацией помещается на
специальное прозрачное окно (стекло) сканера и сверху прижимается плотной
крышкой. Затем на лист направляется поток световых лучей, которые отражаются от
сканируемого изображения и улавливается, распознаются и преобразовываются в
цифровую копию.
Первый тип CCD - Charge Coupled Device - сканирование
изображения с использованием чувствительных элементов, называемых сенсоры ПЗС
(прибор с зарядовой связью). Модель первого типа имеет матрицу с кареткой со
встроенной лампой подсветки. Система фокусирующих систем (линзы) собирает
отраженный свет. Чтобы получить цветное изображение, он разделяется на
составляющие цветового спектра и улавливается фотоэлементами.
Это позволяет получить насыщенные и яркие изображения
на выходе. Причем плотного прижима листа бумаги со сканируемым изображением к
окну сканера не требуется. Так как световой поток обладает достаточной
интенсивностью, чтобы преодолеть небольшие расстояния. И это обстоятельство
очень важно для простых устройств, для широкого применения. Информация в таких
сканерах обрабатывается с довольно высокой скоростью. Недостатками можно
считать небольшой срок службы лампы и необходимость в применении внешнего блока
питания.
Второй тип CIS - заглавные буквы от Contact Image
Sensor - переводится как «контактный датчик изображения». В матрицу типа CIS
встроена каретка с фотоэлементами и светодиодами. В процессе сканирования она
медленно передвигается вдоль копируемого объекта, включая поочередно светодиоды
различных цветов (красные, синие, зеленые), что позволяет сформировать цветную
картинку.
Подобные модели отличаются высокой надежностью. К тому
же, их стоимость относительно невысокая. К основным недостаткам устройства
можно отнести необходимость плотного прижима бумаги к окну сканера и невысокую
скорость сканирования.
Основной характеристикой данных устройств является,
так называемая, глубина цветового обхвата (24, 32, 42 бит) и разрешающая
способность или просто разрешение. Чем больше бит в разрешении устройства, тем
лучше будет качество полученного изображения. Разрешение обозначают в виде XXX
(разрешение в точках):YYY(шаги каретки), например, 600:300 dpi (бит на дюйм).
Сканер представлен на рисунке 5.
Рисунок 5. Сканер
Ручные сканеры
Ручные сканеры - обычные или самодвижущиеся - обрабатывают полосы
документа шириной около 10 см и представляют интерес, прежде всего для
владельцев мобильных ПК. Они медлительны, имеют низкие оптические разрешения
(обычно 100 точек на дюйм) и часто сканируют изображения с перекосом. Но зато
они недороги и компактны. Ручной сканер представлен на рисунке 6.
Рисунок 6. Ручной сканер
Планшетные сканеры
Планшетные сканеры более распространены на рынке, чем другие типы
сканеров и имеют ряд преимуществ по объему применения, то есть более
универсальны. Они напоминают верхнюю часть копировального аппарата: оригинал -
либо бумажный документ, либо плоский предмет - кладут на специальное стекло,
под которым перемещается каретка с оптикой и аналого-цифровым преобразователем
(однако существуют «планшетники», в которых перемещается стекло с оригиналом, а
оптика и АПЦ остаются неподвижными, чем достигается более высокое качество
сканирования).
Обычно планшетный сканер считывает оригинал, освещая его снизу, с позиции
преобразователя. Чтобы сканировать четкое изображение с пленки или диапозитива,
нужно обеспечивать подсветку оригиналов как бы сзади. Для этого и служит
слайдовая приставка, представляющая собой лампу, которая перемещается синхронно
со сканирующей кареткой и имеет определенную цветовую температуру. Планшетный
сканер представлен на рисунке 7.
Рисунок 7. Планшетный сканер
Барабанные сканеры
Барабанные сканеры, по светочувствительности, значительно превосходящие
потребительские планшетные устройства, применяются исключительно в полиграфии,
где требуется высококачественное воспроизведение профессиональных фотоснимков.
Разрешение таких сканеров обычно составляет 8000-11000 точек на дюйм и более. В
барабанных сканерах оригиналы размещаются на внутренней или внешней (в
зависимости от модели) стороне прозрачного цилиндра, который называется
барабаном. Чем больше барабан, тем больше площадь его поверхности, на которую
монтируется оригинал, и соответственно, тем больше максимальная область
сканирования. После монтажа оригинала барабан приводится в движение. За один
его оборот считывается одна линия пикселей, так что процесс сканирования очень
напоминает работу токарно-винторезного станка. Проходящий через слайд (или
отраженный от непрозрачного оригинала) узкий луч света, который создается
мощным лазером, с помощью системы зеркал попадает на ФЭУ (фотоэлектронный
умножитель), где оцифровывается. Барабанный сканер представлен на рисунке 8.
Рисунок 8. Барабанный сканер
Раздел 2.
Устройства вывода информации
2.1
Монитор
Мониторы - наиболее популярные устройства отображения информации. Основа
большинства современных мониторов - электронно-лучевая трубка, ЭЛТ (cathode raytube, CRT). По принципу работы ЭЛТ напоминают кинескопы,
используемые в обычных телевизорах - электронная пушка испускает пучок
электронов, высвечивающих на экране картинку, состоящую из точек (pixels). Чем больше точек может вместить
экран, тем выше разрешение (resolution) монитора. Большинство мониторов поддерживают режимы разрешения 800x600 и 1024x768 точек. Кроме разрешения, мониторы характеризуются
следующими параметрами, определяющими качество изображения:
- размер зерна (dot size), дюйм (inch) - физический
размер одной точки экрана монитора. Чем меньше размер зерна, тем выше качество
изображения. Большинство мониторов бизнес-класса имеют размер зерна, равный
0.28 дюйма;
- размер ЭЛТ по диагонали (CRT size), дюйм (inch). Еще недавно стандартом был размер ЭЛТ 14 дюймов, но
сейчас в сфере бизнеса применяют мониторы с размерами ЭЛТ 15, 17, 19 и 21 дюйм;
- частота развертки (refresh frequency), Гц (Hz) -
частота смены кадров. Чем выше частота развертки, тем меньше устают глаза
пользователя. Относительно безопасной является частота развертки от 85 Гц и
выше. Монитор представлен на рисунке 9.
Рисунок 9. Монитор
Мониторы на основе электронно-лучевой трубки
Стандартный тип мониторов - это мониторы на основе электронно-лучевой
трубки (ЭЛТ). Такой монитор по принципу работы ничем не отличается от обычного
телевизора: пучок лучей, выбрасываемый электронной пушкой, падает на
поверхность кинескопа, покрытую особым веществом - люминофором. Под действием
этих каждая точка экрана светится одним из трёх цветов - красным, зелёным и
синим. Технология эта старая. обкатанная в течении многих десятилетий, а потому
ЭЛТ- мониторы сегодня - совершенные и недорогие устройства. На их стороне -
отличная яркость и контрастность изображения, низкая цена, а, следовательно, и
доступность. ЭЛТ-монитор представлен на рисунке 10.
Рисунок 10. ЭЛТ-монитор
Но есть и минусы - вес и габариты ЭЛТ-монитора ну никак не вписываются в
сегодняшние представления о компьютере как о миниатюрном устройстве. Прибавьте
сюда колоссальное энергопотребление, а также вредное воздействие излучения на
пользователя.
Жидкокристаллические мониторы
Жидкокристаллические мониторы - плоские и тонкие мониторы на основе
жидкокристаллической матрицы (ЖК мониторы). Точки на экране такого монитора
формирует уже не люминофор, а множество миниатюрных жидкокристаллических
элементов, меняющих свои цветовые характеристики под действием подаваемого на
него тока.
У ЖК-дисплея есть масса преимуществ перед традиционной ЭЛТ. Они компактны
и легки, их толщина составляет всего несколько сантиметров, потребляют в
несколько раз меньше энергии. А главное - обладают плоским экраном, более
качественным по сравнению с традиционным выпуклым. Наконец, ещё одно
преимущество ЖК-мониторов - цифровой метод передачи информации. Ведь на основе
ЭЛТ для передачи информации с компьютера используется аналоговый канал, что
неизбежно приводит к помехам и искажениям. Цифровой метод передачи информации
этих недостатков лишён, разве что пользователю при покупке ЖК-монитора придётся
обзавестись и видеокартой с цифровым (DV) выходом. ЖК монитор представлен на
рисунке 11.
Рисунок 11. ЖК монитор
клавиатура сканер монитор
Плазменные мониторы
Плазменные мониторы - это, как правило, мониторы с очень большой
диагональю (40 - 60 дюймов), с совершенно плоским экраном, а сами мониторы
являются очень тонкими (толщина их обычно не превышает 10 см) и одновременно
очень лёгкими. И при всех этих достоинствах плазменные мониторы позволяют
сохранить качество изображения на очень высоком уровне. Изображение в этом
мониторе формирует плазма, меняющая свой цвет под воздействием тока. Плазменные
мониторы совершенно не создают электромагнитных полей, что служит гарантией их
безвредности для вашего зрения и здоровья в целом. Плазменный монитор
представлен на рисунке 12.
Рисунок 12. Плазменный монитор
2.2
Принтер
Принтер - печатающее устройство. Шрифты, которыми осуществляется печать,
определяются специальными программами. Существует несколько различных способов
деления принтеров на типы. В зависимости от порядка формирования изображения:
- последовательные (формируют символ за символом);
- строчные;
- страничные.
По физическому принципу действия:
- матричные - изображение формируется из точек ударами иголок
по красящей ленте. Можно получать сразу несколько копий (копировальная бумага).
Печатающая головка может иметь 9, 18 или 24 иголок;
- струйные - печатающие головки вместо иголок содержат тонкие
трубочки - сопла, через которые на бумагу выбрасываются капельки чернил. Может
быть от 12 до 64 сопел, диаметры которых тоньше человеческого волоса;
- лазерные - изображение на бумаге создается с помощью
лазерного луча. Достоинства: высокое качество и большая скорость печати,
водоупорный отпечаток.
Принтер представлен на рисунке 13.
Рисунок 13. Принтер
Струйные принтеры
В последние годы широкое распространение получили черно-белые и цветные
струйные принтеры. В них используется чернильная печатающая головка, которая
под давлением выбрасывает чернила из ряда мельчайших отверстий на бумагу.
Перемещаясь вдоль бумаги, печатающая головка оставляет строку символов или
полоску изображения. Струйные принтеры могут печатать достаточно быстро (до
нескольких страниц в минуту) и производят мало шума. Качество печати (в том
числе и цветной) определяется разрешающей способностью струйных принтеров,
которая может достигать фотографического качества 2400 dpi. Это означает, что
полоска изображения по горизонтали длиной в 1 дюйм формируется из 2400 точек
(чернильных капель). Струйный принтер представлен на рисунке 11.
Рисунок 11. Струйный принтер
Лазерные принтеры
Лазерные принтеры обеспечивают практически бесшумную печать. Высокую
скорость печати (до 30 страниц в минуту) лазерные принтеры достигают за счет
постраничной печати, при которой страница печатается сразу целиком. Высокое
типографское качество печати лазерных принтеров обеспечивается за счет высокой
разрешающей способности, которая может достигать 1200 dpi и более. Лазерный
принтер представлен на рисунке 14.
Рисунок 14. Лазерный принтер
Матричный принтер
Матричные принтеры - это принтеры ударного действия. Печатающая головка
матричного принтера состоит из вертикального столбца маленьких стержней (обычно
9 или 24), которые под воздействием магнитного поля “выталкиваются” из головки
и ударяют по бумаге (через красящую ленту). Перемещаясь, печатающая головка
оставляет на бумаге строку символов. Недостатки матричных принтеров состоят в
том, что они печатают медленно, производят много шума и качество печати
оставляет желать лучшего (соответствует примерно качеству пишущей машинки).
Матричный принтер представлен на рисунке 15.
Рисунок 15. Матричный принтер
.3
Проектор
Проектор
- оптический прибор
<https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%9E%D0%BF%D1%82%D0%B8%D1%87%D0%B5%D1%81%D0%BA%D0%B8%D0%B5_%D0%BF%D1%80%D0%B8%D0%B1%D0%BE%D1%80%D1%8B>,
предназначенный для создания действительного изображения
<https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%94%D0%B5%D0%B9%D1%81%D1%82%D0%B2%D0%B8%D1%82%D0%B5%D0%BB%D1%8C%D0%BD%D0%BE%D0%B5_%D0%B8%D0%B7%D0%BE%D0%B1%D1%80%D0%B0%D0%B6%D0%B5%D0%BD%D0%B8%D0%B5>
плоского предмета небольшого размера на большом экране. Появление проекционных
аппаратов обусловило возникновение кинематографа
<https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%9A%D0%B8%D0%BD%D0%B5%D0%BC%D0%B0%D1%82%D0%BE%D0%B3%D1%80%D0%B0%D1%84>,
относящегося к проекционному искусству.
Проекция,
проецирование в оптике
<https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%9E%D0%BF%D1%82%D0%B8%D0%BA%D0%B0> и
технике - процесс получения изображения на удалённом от оптического прибора
<https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%9E%D0%BF%D1%82%D0%B8%D1%87%D0%B5%D1%81%D0%BA%D0%B8%D0%B9_%D0%BF%D1%80%D0%B8%D0%B1%D0%BE%D1%80>
экране
<https://ru.wikipedia.org/w/index.php?title=%D0%AD%D0%BA%D1%80%D0%B0%D0%BD_(%D0%BE%D0%BF%D1%82%D0%B8%D0%BA%D0%B0)&action=edit&redlink=1>
методом геометрической проекции (кинопроектор
<https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%9A%D0%B8%D0%BD%D0%BE%D0%BF%D1%80%D0%BE%D0%B5%D0%BA%D1%82%D0%BE%D1%80>,
фотоувеличитель
<https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%A4%D0%BE%D1%82%D0%BE%D1%83%D0%B2%D0%B5%D0%BB%D0%B8%D1%87%D0%B8%D1%82%D0%B5%D0%BB%D1%8C>,
диаскоп
<https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%94%D0%B8%D0%B0%D1%81%D0%BA%D0%BE%D0%BF>
и т. п.) или синтезом изображения (лазерный проектор).
Предназначенный
для этого прибор (если не имеет специального названия) называется проектором.
Не следует путать с осветительными приборами, название которых происходит от
того же латинского корня, но которые предназначены для освещения предметов, а
не для переноса изображений. Поскольку в отдельных случаях осветительные
приборы могут участвовать в синтезе изображений, эта грань несколько размыта.
Изображение проектора представлено на рисунке 16.
Рисунок
16. Проектор
Список
использованных источников
1 А.В. Могилев, Н.И. Пак, Е.К.
Хеннер. Информатика. М., 2000.
А.Я. Савельев. Основы
информатики. М., 2001.
Информатика: базовый курс, 2
издание. Издательство «Питер», 2005 год.
Статьи журналов Compas за
2007г.
Статьи журналов
Hard&Soft за 2001-2003 г.г.