Знакомство с компьютером
Паршев Алексей Геннадьевич
Знакомство с компьютером начинается со знакомства с устройствами ввода-вывода, которые служат соответственно для ввода информации в машину и вывода из нее, а также для обеспечения общения пользователя с ПЭВМ. Процессы ввода-вывода протекают с использованием внутренней памяти. Устройства ввода-вывода называют периферийными или внешними устройствами.Внешние устройства (ВУ) — это важнейшая составная часть любого вычислительного комплекса, они составляют 50—80 % всего ПК. От состава и характеристик ВУ во многом зависят возможность и эффективность применения ПК. Внешние устройства обеспечивают взаимодействие компьютера с окружающей средой: пользователями, объектами управления и другими ЭВМ. Внешние устройства весьма разнообразны и могут быть классифицированы по ряду признаков. В состав ВУ ЭВМ входят внешние запоминающие, ввода, вывода, ввода-вывода, телеобработки и подготовки данных.
Так, по назначению можно выделить следующие виды ВУ:
• внешние запоминающие устройства (ВЗУ), или внешняя память ПК;
• диалоговые средства пользователя;
• устройства ввода информации;
• устройства вывода информации;
• средства связи и телекоммуникации. Диалоговые средства пользователя включают в свой состав видеомониторы (дисплеи), реже пультовые пишущие машинки (принтеры с клавиатурой) и устройства речевого ввода-вывода информации.
Видеомонитор (дисплей) — устройство для отображения вводимой и выводимой из ПК информации. Дисплеи бывают цветные и монохромные. Они имеют различные размеры по диагонали.
Любое текстовое или графическое изображение на экране монитора компьютера (так же, как и телевизора) состоит из множества дискретных, представляющий собой минимальный элемент изображения (растра) и называемых пикселями. Количество точек на экране, из которых формируется изображение, называется разрешающей способностью, или разрешением.
Для формирования растра в мониторе используются специальные сигналы. В цикле сканирования луч движется по зигзагообразной траектории от левого верхнего угла до правого нижнего.
На четкость изображения на экране монитора существенное влияние оказывает размер точки (зерна или пикселя) экрана. Чем меньше размер точки (зерно), тем более четким получается изображение. На мониторах стандартного размера 640 х 480 удовлетворительное изображение получается при размере зерна 0,39 мм, а хорошее — при зерне 0,31 мм. На мониторах с большим зерном изображение получается нечетким (расплывчатым). При разрешении 800 х 600 необходимо зерно 0,31 мм, а для режима 1024 х 768 — 0,28 или 0,25 мм; у самого качественного известного монитора зерно — 0,19 мм.
Существуют две основные технологии производства дисплеев — на кинескопах (электронно-лучевых трубках) и на жидкокристаллических экранах. На кинескопах работают аналоговые мультичастотные мониторы. Дисплеи на электронно-лучевых трубках имеют серьезный недостаток — высокое энергопотребление. Дисплеи на жидких кристаллах очень экономичны.
В жидкокристаллических дисплеях экран состоит из двух стеклянных пластин, между которыми находятся жидкие кристаллы, которые могут изменять свою оптическую структуру и свойства в зависимости от электрического заряда, т. е. кристаллы под воздействием электрического поля изменяют свою ориентацию и тем самым по-разному отражают свет. Разрешение жидкокристаллического дисплея — 800 х 600 и 1024 х 768.
Неотъемлемо от монитора надо рассматривать и видеокарту компьютера (видеоадаптер). Она работает как посредник между процессором и монитором.
К устройствам ввода информации относятся:
• клавиатура — устройство для ручного ввода числовой, текстовой и управляющей информации в ПК;
• манипуляторы (устройства указания): джойстик; мышь, трекбол; 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 ПК;
• сканеры — для автоматического считывания с бумажных носителей и ввода в ПК машинописных текстов, графиков, рисунков, чертежей;
• графические планшеты (диджитайзеры) — для ручного ввода графической информации, изображений путем перемещения по планшету специального указателя (пера); при перемещении пера автоматически выполняются считывание координат его местоположения и ввод этих координат в ПК;
Клавиатура состоит из собранных в определенном порядке миниатюрных переключателей. Встроенный в клавиатуру микропроцессор отслеживает состояние этих переключателей и при нажатии или отпускании каждой клавиши посылает в компьютер соответствующее сообщение (прерывание), а программы компьютера (операционной системы) обрабатывают эти сообщения.
В компьютерах используются разнообразные виды клавиатуры. Наибольшее распространение имеет универсальная клавиатура (так называемая 101-клавишная), используемая иногда с небольшими модификациями на большинстве современных настольных компьютеров. Ее клавиши представляют буквы одного или двух естественных языков, десять цифр, используемые в текстах программ символы и управляющие клавиши.
Для работы со многими современными программами практически обязательным является использование мыши или иного заменяющего ее устройства. При перемещении мыши по столу или иной поверхности на экране компьютера соответственным образом передвигается указатель мыши (обычно — стрелка).
Классическая мышь имела механическое устройство, перемещение курсора зависело от перекатывающегося шарика. Сейчас на рынке есть и другие варианты: оптическая мышь посылает на специальный коврик луч, который после отражения от коврика поступает в мышь и анализируется электроникой; в инфракрасной мыши движение регистрируется при помощи механики и преобразуется в инфракрасный сигнал; в радио-мыши передача информации осуществляется посредством радиосигналов.
Сканером называется устройство, позволяющее вводить в компьютер в графическом виде текст, рисунки, слайды, фотографии и др. Существует несколько классификаций сканеров, однако во всех таких устройствах имеются:
• источники света;
• механизм перемещения датчика (или система отклоняющих зеркал) вдоль оригинала либо перемещение оригинала относительно датчика;
• электронное устройство (для преобразования считанной информации в цифровую форму).
По способу перемещения считывающей головки сканера и бумаги относительно друг друга сканеры подразделяются на две группы: ручные и настольные.
Сканирование вручную осуществляется последовательным перемещением сканера относительно оригинала. К преимуществам такого сканера относятся низкая стоимость, небольшой размер, широкие возможности выбора оригинала. Недостатками являются непостоянство скорости перемещения сканера относительно оригинала, что вызывает искажение сканированного образа, и ограниченные возможности использования совместно с программами распознавания.
Настольные сканеры бывают планшетные, роликовые, барабанные и проецируемые. Основной отличительный признак планшетного сканера — сканирующая головка перемещается относительно бумаги с помощью шагового двигателя. Такой сканер прост и удобен в эксплуатации, но имеет большие габариты.
В роликовом сканере оригинал пропускается через ролики механизма подачи бумаги и попадает в поле зрения линейки датчиков. Сканер работает в двух режимах: режиме сканирования и режиме факсимильной передачи. Он компактен, может функционировать автоматически, имеет низкую стоимость. К недостаткам относятся сложность выравнивания оригиналов, ограниченный диапазон типов оригинала, неудобство работы с листами разного размера, возможность повреждения оригинала.
Барабанные сканеры, как видно из названия, имеют барабан в виде прозрачного цилиндра из органического стекла, на поверхности которого закрепляется оригинал. Находящиеся рядом сканирующие датчики считывают изображение. Сканирование выполняется с наиболее высоким разрешением с оригинала практически любого типа, однако барабанные сканеры имеют большой размер, высокую стоимость. Кроме того, на них невозможно непосредственного сканирования книг и журналов.
Проекционные сканеры напоминают фотоувеличитель или проекционный аппарат. К преимуществам такого сканера относятся: удобство выравнивания оригинала; небольшая занимаемая площадь; разнообразие сканируемых оригиналов (в том числе трехмерных); возможность комбинирования плоских и трехмерных оригиналов. Недостатками являются зависимость от источника внешнего освещения; ограничения на размер оригинала; трудность расположения нестандартных оригиналов (например: книги в развернутом виде).
К устройствам вывода информации относятся принтеры и плоттеры (графопостроители).
Принтеры — печатающие устройства для регистрации информации на бумажный носитель. Принтеры делятся на:
• цветные и монохромные;
• ударные и безударные.
К ударным относятся матричные принтеры. Матричные принтеры формируют изображение с помощью специальных иголок печатающей головки. Матричные принтеры неприхотливы, надежны, просты в эксплуатации и обладают большим рабочим ресурсом. Они сохраняют безусловное лидерство в реализации такой функции, как получение сразу нескольких копий документа (с использованием копировальной бумаги). Время жизни печатающей головки — около 700 млн символов. Скорость печати матричных принтеров лежит в очень широких пределах 200—1400 симв./мин. Однако на сегодняшний день она недостаточна. Кроме того, матричный принтер имеет высокий уровень шума. Это, а также относительно высокая цена переводят описанный способ печати в разряд устаревших.
К особенностям работы струйного принтера относят низкий уровень шума, зависимость скорости от качества печати, невозможность использования бумаги в рулоне. Головки для струйной печати заканчиваются микроскопическими отверстиями, или дюзами (форсунками), через которые чернила наносятся на бумагу. Количество дюз может колебаться от десятков до нескольких сотен.
Скорость печати струйных принтеров лежит в пределах 2—4,5 ppm для текста (около 200 знаков в секунду) и 0,3— 1,5 ppm для графики. Максимальное значение печатных страниц в минуту — до семи.
Несмотря на сильную конкуренцию со стороны струйных принтеров, с помощью лазерных принтеров на настоящий момент можно получить более высокое качество печати. Большинство изготовителей лазерных принтеров используют механизм печати, который применяется в ксероксах. Скорость печати в лазерном принтере определяется двумя факторами: механической протяжкой бумаги и скоростью обработки данных. Обычно лазерный принтер оборудован собственным процессором. Так как лазерный принтер является страничным принтером (т. е. он формирует для печати полную страницу), скорость печати измеряется в страницах в минуту. Средний лазерный принтер печатает 4, в лучшем случае 8 страниц в минуту. Высокоскоростные принтеры, которые, как правило, используются в компьютерных сетях, могут печатать до 20 и более страниц в минуту.
Для получения цветного изображения с качеством, близким к фотографии, или изготовления допечатных цветных проб используют термические принтеры или, как их еще называют, цветные принтеры высокого класса. В настоящее время распространение получили три технологии цветной термопечати: струйный перенос расплавленного красителя ; контактный перенос расплавленного красителя; термоперенос красителя (сублимационная печать).
Плоттеры используются для вывода графической информации (графиков, чертежей, рисунков) из ПК на бумажный носитель. Плоттеры являются устройством вывода, которое применяется только в специальных областях. Они обычно используются совместно с программами систем автоматизированного проектирования. Результат работы практически любой такой программы — это комплект конструкторской и/или технологической документации, в которой значительную часть составляют графические материалы. Таким образом, основой плоттера являются чертежи, схемы, графики, диаграммы и т. д. Для этого плоттер оборудован специальными вспомогательными средствами.
Все современные плоттеры по конструкции можно отнести к двум большим классам:
1) планшетные для формата АЗ—А2 (реже А1 — АО);
2) барабанные (рулонные) плоттеры с шириной бумаги формата А1 или АО, они используют рулоны бумаги длиной до нескольких десятков метров и позволяют создавать длинные рисунки и чертежи.
Плоттеры бывают векторные с вычерчиванием изображения с помощью пера и растровые: термографические, электростатические, струйные и лазерные.
Большинство плоттеров имеют пишущий узел перьевого типа. Используются специальные фломастеры с возможностью их автоматической замена (по сигналу программы) из доступного набора. Кроме фломастеров, применяются чернильные, шариковые пишущие узлы, рапидографы и многие другие устройства, обеспечивающие различную ширину линий, насыщенность, цветовую палитру и т. д.
В последнее время на базе перьевых плоттеров были созданы режущие плоттеры. Пишущий узел в таких плоттерах заменяется на резак. Изображение переносится не на бумагу, а, например, на самоклеющуюся пленку или аналогичный носитель. Буквы или знаки, полученные с помощью режущего плоттера, можно увидеть на витринах, вывесках, указателях и т. п.
Устройства связи и телекоммуникации используются для связи с приборами и другими средствами автоматизации (согласователи интерфейсов, адаптеры, цифро-аналоговые и аналого-цифровые преобразователи и т. п.) и для подключения ПК к каналам связи, к другим ЭВМ и вычислительным сетям (сетевые интерфейсные платы, «стыки», мультиплексоры передачи данных, модемы).
Средства мультимедиа — это комплекс аппаратных и программных средств, позволяющих человеку общаться с компьютером, используя самые разные естественные для себя среды: звук, видео, графику, тексты, анимацию и др.
Мультимедиа используются для создания виртуальной реальности, интерактивного режима, когда пользователь становится не пассивным наблюдателем событий, а их активным участником. Это касается не только компьютерных игр, но и другого специального программного обеспечения. Кроме того, на ПК, оборудованных средствами мультимедиа, можно создавать и обрабатывать динамические изображения в реальном масштабе времени. Мультимедийный продукт должен обеспечивать:
• акустические эффекты качества Ш-Бц
• визуальные динамические и ЗО-эффекты;
• взаимодействие с пользователем таким образом, чтобы акустические и визуальные эффекты комбинировались друг с другом по его желанию.
К быстроразвивающимся средствам мультимедиа относятся устройства речевого ввода-вывода. Это микрофонные акустические системы (например, «звуковые мыши», программное обеспечение которых позволяет распознавать произносимые человеком буквы и слова, идентифицировать их и кодировать) и синтезаторы звука, выполняющие преобразование цифровых кодов в буквы и слова, воспроизводимые через громкоговорители (динамики) или звуковые колонки, подсоединенные к компьютеру.
