Состав и архитектура персонального компьютера. Характеристики основных устройств

6.1. К  устройствам ввода информации относятся:

- Клавиатура устройство для ручного ввода числовой, текстовой и управляющей. Клавиатура относится к стандартным средствам персонального компьютера. Ее основные функции не нуждаются в поддержке специальными системными программами (драйверами). Необходимое программное обеспечение для начала работы с компьютером уже имеется в микросхеме ПЗУ в составе базовой системы ввода-вывода (BIOS), и поэтому компьютер реагирует на нажатия клавиш сразу после включения. Клавиатуры персональных компьютеров обладают свойством повтора знаков, которые используется для автоматизации процесса ввода. Оно состоит в том, что при длительном удержании клавиши начинается автоматический ввод связанного с ней кода. При этом настраиваемыми параметрами являются:

• Интервал времени после нажатия, по истечении которого начнется автоматический повтор кода.
• Темп повтора (количество знаков в секунду)

Клавиатура является одним из основных средств ввода информации в компьютер и представляет собой унифицированное устройство, содержащее:

1. Набор клавиш, кнопок и индикаторов, расположенных на лицевой панели;
2. Кабель со стандартным разъемов, обеспечивающий последовательный интерфейс с системной платой по линиям данных и синхронизации;
3. Контроллер, осуществляющий сканирование матрицы датчиков, управление индикаторами, внутреннюю диагностику и связь с системной платой.

Он состоит из буферной памяти и схемы управления. Можно выделить три уровня представления и обработки сигналов поступающих с клавиатуры:

• На физическом уровне происходит кодирование сигналов при нажатии и отпускании клавиши.
• На логическом уровне с помощью прерывания IRQ9 ,базовой системы ввода\вывода происходит преобразование скэн-кода  2-байтный код.
• На функциональном уровне отдельным клавишам программным путем назначаются определенные функции, которые реализуются при их нажатии.

Контроллеры клавиатуры играют важную роль в процессе ввода, так же как и контроллеры системной платы:

• Периодический опрос клавиш со стороны микропроцессора;
• Размещение в буфере до 20 отдельных кодов на время между двумя последовательными опросами;
• Преобразование скэн-кодов в коды ASCII с помощью хранящихся в ПЗУ программируемых системных таблиц драйвера клавиатуры
• Тестирование клавиатуры при  включении компьютера, позволяющее выявить неисправность клавиатуры уже на стадии загрузки.

Клавиатура подразделяется на определенные области клавиш, такое распределение клавиш с буквами алфавита на клавиатуре получило название раскладка клавиатуры. Области клавиш на клавиатуре делятся на:

1. Буквенно-цифровые клавиши. Клавиши этой области используются для ввода букв, цифр, знаков препинания и символов- как на клавиатуре пишущей машинки.
2. Функциональные клавиши. Зона клавиш в верхнем ряду клавиатуры от F1 до F12, нажатием которых выполняется определенное действие, которое заранее запрограммировано операционной системой или выполняемой программой.
3. Клавиши перемещения курсора. Для перемещения курсора по экрану монитора на клавиатуре имеется клавиши со стрелками: вправо, влево, вверх, вниз. В сочетании с клавишами Shift, Alt, Ctrl, они меняют свое действие в зависимости от загруженной программы.
4. Клавиши замены и удаления символов:Insert, Delete, Backspace.
5. Индикаторы включения клавиш на клавиатуре. Они активируются при нажатии одноименных вспомогательных клавиш, чтобы зрительно фиксировать включение нужных функций.
6. Модифицирующие клавиши и режим других клавиш. Модифицирующие клавиши активируют действие алфавитной, цифровой, функциональной или перемещающей клавиши.
7. Правый блок цифровых клавиш. На клавиатуре имеется блок клавиш от 0 до 9, который содержит также ряд дублирующих клавиш.
8. Правые клавиши арифметических действий используются для ввода символов и арифметических действий в математических программах.

- Сканер – периферийное устройство для автоматического считывания с бумажных носителей и ввода в ПК машинописных текстов, графиков, рисунков, чертежей. Результатом работы сканера является графический образ информации. Лидером в России является пакет программ Fine Reader, который решает сложную задачу по восстановлению текста по его изображению. Сканеры позволяют создавать качественные графические материалы и широко применяются в издательском и рекламном деле. Для формирования изображений используется два способа:

• Линейный способ, при котором с помощью светочувствительных датчиков производится выборка всей ширины исходного изображения и запись его в цифровой форме.
• Матричный способ, при нем формируется изначально полное изображение благодаря матричному расположению светочувствительных датчиков.

Самыми популярными являются планшетные сканеры. Считывающая головка с датчиками ПЗС перемещается по бумаге с помощью шагового двигателя. Обычное разрешение планшетных сканеров 600 точек на дюйм.

Также выделяют роликовые сканеры, которые автоматически протягивают сквозь себя отдельные листы сканируемых документов. Недостатком такого вида сканеров является ограниченность диапазона типа оригинала.

Другой вид сканеров – барабанные, в которых оригинал закрепляется на поверхности прозрачного цилиндра и оргстекла, укрепленного на массивном основании.

Кроме названных выделяют проекционные сканеры, в них оригинал располагается под сканирующей головкой на столе. Достоинством таких сканеров является возможность сканирования трехмерных объемных оригиналов.

Также имеются ручные сканеры. Они более компактны, но медлительны, имеют наименьшее разрешение из всех сканеров. На их смену пришли сканирующие маркеры- устройства сканирования текстов, напоминающие большой маркер.

Сканеры, как и любое другое устройство, имеют характеристики, к ним относятся:

1. Оптическое разрешение, которое является основной характеристикой сканера. Оно характеризует плотность, с которой сканер производит выборку информации в заданной области оригинала. Сканер снимает изображение не целиком, а по строчкам. По вертикали планшетного сканера движется полоска светочувствительных элементов и снимает по точкам изображение строку за строкой. Чем больше светочувствительных элементов у сканера, тем больше точек он может снять с каждой горизонтальной полосы изображения. Это и называется оптическим разрешением. Оно определяется количеством светочувствительных элементов (фотодатчиков), приходящихся на дюйм горизонтали сканируемого изображения. Обычно его считают по количеству точек на дюйм - dpi (dots per inch). Механическое разрешение сканера значительно выше оптического разрешения фотолинейки. Именно оптическое разрешение линейки фотоэлементов будет определять общее качество отсканированного изображения.
2. Скорость сканирования, которая зависит от разрешения при сканировании и от размера оригинала. Скорость сканирования может измеряться количеством страниц в минуту или временем, необходимым для сканирования одной страницы.
3. Глубина цвета. Как правило, производители указывают два значения для глубины цвета - внутреннюю глубину и внешнюю. Внутренняя глубина - это разрядность АЦП (аналого-цифрового преобразователя) сканера, она указывает на то, сколько цветов сканер способен различить. Внешняя глубина - это количество цветов, которое сканер может передать компьютеру.
4. Тип источника света. Одним из типов источника света являются ксеноновые лампы, которые отличаются малым временем прогрева, долгим сроком службы и небольшими размерами. Другим источником света являются флуоресцентные лампы с холодным катодом дешевы в производстве и имеют долгий срок службы. Следующий тип источника света- светодиоды (LED), которые обладают малыми размерами, низким энергопотреблением и не требуют времени для прогрева. Но по качеству цветопередачи LED-сканеры уступают сканерам с флуоресцентными и ксеноновыми лампами.
5. Метод сканирования определяет одно- или трехпроходный способ считывания информации о яркости оригинального изображения в трех основных цветах системы RGB. Метод сканирования осуществляется исключительно на цветных сканерах.
6. Интерфейс. Под интерфейсом понимается варианты аппаратного подключения устройства к компьютеру. Для сканеров широко используются стандартные интерфейсы, применяемые в IBM PC- совместимых компьютерах. Для управления выполнением процедуры сканирования, выбора одного из форматов файлов, поддерживаемых сканером, для сохранения создаваемых копий совместно со сканером предлагается специальная программа, которая называется драйвером.

- Графические планшеты (дигитайзеры) устройство для ручного ввода графической информации, изображений путем перемещения по планшету специального указателя(пера);При его перемещении автоматически выполняются считывание координат его местоположения и ввод этих координат в ПК; Существуют планшеты, в комплект которых входят перья, способные регистрировать силу нажатия кроме этого имеются планшеты регистрирующие координаты пера, в современных графических планшетах также могут определяться наклон, направление поворота в плоскости планшета и сила сжатия пера рукой. Также в комплекте графических планшетов совместно с пером может поставляться мышь, которая, однако, работает не как обычная компьютерная мышь, а по тому же принципу, что и перо. Такая мышь может работать только на планшете. Принцип действия дигитайзера основан на фиксации местоположения указателя с помощью встроенной в планшет сетки проводников. Графические планшеты применяются как для создания изображений на компьютере, так и для обычной работы с интерфейсами, не требующими относительного ввода. Кроме того, их удобно использовать для переноса) уже готовых изображений в компьютер. Рассмотрим принцип действия дигитайзера. Местоположение курсора фиксируется с помощью встроенной в планшет сетки. Сетка состоит из проволочных или печатных проводников с относительно большим расстоянием между соседними проводниками (от 3 до 6 мм). Механизм регистрации позволяет получить шаг считывания информации намного меньше шага сетки (до 100 линий на мм).По технологии изготовления дигитайзеры делятся на два типа: электростатические и электромагнитные. В электростатических дигитайзерах регистрируется локальное изменение электрического потенциала сетки под курсором. В электромагнитных дигитайзерах курсор излучает электромагнитные волны, а сетка служит приемником.

-Цифровые  камеры и ТВ-тюнеры получают все большее распространение. Цифровые камеры (видеокамеры, фотоаппараты) позволяют получать видеоизображение, фотоснимки непосредственно в цифровом формате. DVB-T тюнер- Это специальное устройство, которое можно подсоединить к телевизору, монитору и даже ноутбуку, чтобы преобразовывать специальным образом закодированный и сжатый сигнал в изображение и звук. Цифровой ТВ ТЮНЕР MPEG4/MPEG2 прост в эксплуатации, поддерживает несколько языков, легко настраивается в ручном или автоматическом режиме, его система управления интуитивно понятна пользователям. Управление может производиться на выбор: с помощью пульта или посредством кнопок.

 
- Координатные манипуляторы - это специальные устройства, которые используются для управления курсором. Устройства, предназначенные для взаимодействия с объектами окон папок и программ на экране монитора аналогично тому, как это делала бы рука, относятся к манипуляторам. Различают относительные манипуляторы, к ним относят: мышь, джойстик, сенсорная панель и абсолютные- дигитайзер. Рассмотрим  более подробно каждый из них:

1. Мышь - устройство позиционирования указателя мыши на изображении экрана и для взаимодействия с объектами путем подачи команд кнопками. В отличие от клавиатуры мышь не может напрямую использоваться для ввода знаковой информации- ее принцип управления является событийным. Перемещения мыши и щелчки ее кнопок являются событиями с точки зрения ее программы-драйвера. Комбинация монитора и мыши обеспечивает наиболее современный тип интерфейса пользователя, такой тип называется графическим. Пользователь наблюдает на экране графические объекты и элементы управления. С помощью манипупулятора-мыши он изменяет свойства объектов и приводит в действие элементы управления компьютерной системой. Применение мыши основано на возможностях графического интерфейса, представляемого современными операционными системами компьютера. Стандартная мышь имеет 2 кнопки, но в настоящее время существует вид нестандартных мышек, состоящих из 3 кнопок. Нажатия на кнопки мыши посылают коды команды. Процессор компьютера обрабатывает все поступающие коды и посылает управляющие сигналы об изменении позиции указателя мыши на изображение экрана компьютера. Работу мыши обслуживает специальная программа- драйвер мыши. Драйвер необходим для нормального регулирования и функционирования мыши, он должен быть на все время работы компьютера загружен в оперативную память. Драйвер обеспечивает связь мыши с операционной системой компьютера. В работе мыши  можно изменить предельную скорость, то есть частоту, интервал щелчков мыши, изменить вид и чувствительность указателя мыши, а также поменять приписку основной и вспомогательной кнопки для левши. Программные средства, необходимые и предназначенные для изменения параметров мыши, обычно входят в системный комплект программного обеспечения. В настоящее время различают следующие виды компьютерных мышек. Например: механическая мышь следит за своим перемещением по вращению внутреннего шарика, который катится по столу либо по коврику. Оптическая мышь, в свою очередь, просматривает фотоэлементами мелькание точек поверхности. Радиомышь и гигроскопическая мышь учитывают и передают свое перемещение, используя радиосигнал.

  2. Джойстик — обычно это стержень-ручка, отклонение которой от вертикального положения приводит к передвижению курсора в соответствующем направлении по экрану монитора. Часто применяется в компьютерных играх.  
      3.Трекбол — шар, встроенный в клавиатуру, который крутить, добиваясь перемещения графического курсора мыши в нужную точку. 
      4. Пойнтер — размещается на клавиатуре и является аналогом джойстика. 
      5.Тачпад — представляет собой прямоугольную панель, чувствительную к нажатию пальцев, что равносильно нажатию кнопки мыши.  
 
 
6.2. К устройствам вывода информации относятся: