1 семестр Информатика, ее предмет и задачи. Основные понятия информатики. Информация и формы ее представления

Вид материала

Документы

Содержание 11. Периферийные устройства ПК Специальные манипуляторы Устройства ввода графических данных Графические планшеты Цифровые фотокамеры 11.2. Устройства вывода данных Матричные принтеры Лазерные принтеры Звуковая система 11.3. Устройства обмена данными

Подобный материал:

• 1. Основные понятия информатики. Определение понятия информатика. Предмет и задачи, 745.21kb.
• 1. Основные понятия информатики 2 Тема Предмет информатики, 1612.33kb.
• Вопросы к зачету по курсу лекций "Информатика" для студентов Iкурса кафедры аэту iсеместр., 18.81kb.
• Тематический план по дисциплине «Информатика и математика» для студентов 2 курса (набор, 46.52kb.
• Информация и информационные процессы, 276.11kb.
• Задачи и проблемы информатики 9 Инемного философии… 9 Использованная литература, 196.06kb.
• Защита данных комплекс мер, направленных на предотвращение потерь, воспроизведения, 85.23kb.
• Программа к вступительного экзамена в магистратуру по специальности 6М060200 Информатика, 50.03kb.
• Темы рефератов по истории информатики Шилов И. В. Эволюция понятия «информация», 19.62kb.
• Темы лекций. Неделя I: Предмет, объект, методы корпоративного управления. Основные, 54.05kb.

11. Периферийные устройства ПК

11.1. Устройства ввода данных

Клавиатура – служит для ввода алфавитно-цифровых данных, а также команд управления. Она относится к стандартным средствам ПК. Ее основные функции не нуждаются в поддержке специальными системными программами – драйверами, т. к. необходимое программное обеспечение есть в ПЗУ в составе BIOS.

Принцип действия клавиатуры состоит в следующем.

1. При нажатии на клавишу специальная микросхема, встроенная в клавиатуру, выдает код клавиши (скан-код).
   
2. Скан-код поступает в микросхему, играющую роль порта клавиатуры (порт находится на материнской плате).
   
3. Порт клавиатуры выдает процессору номер прерывания (9).
   
4. Получив прерывание, процессор обращается в специальную память ОП, в которой находится вектор прерываний (список адресов программ, обслуживающих конкретное прерывание).
   
5. Процессор выполняет программу, которая находится по адресу взятому из вектора прерываний. Простейшая программа обработки клавиатурного прерывания находится в ПЗУ, но можно поставить вместо нее свою программу, если изменить данные в векторе прерываний.
   
6. Программа-обработчик прерывания находит скан-код, записывает его в регистры процессора и определяет символ, соответствующий данному коду.
   
7. Программа –обработчик записывает символ в специальную область ОП, которая называется буфером клавиатуры и прекращает свою работу.
   
8. Процессор заканчивает обработку прерывания и возвращается к отложенной работе.
   
9. Введенный символ хранится в буфере до тех пор, пока его не заберет оттуда та программа, для которой он предназначался. Если символы поступают чаще, чем забираются, то возникает эффект переполнения буфера.
   

Мышь – это устройство управления манипуляторного типа. Перемещение мыши по плоской поверхности синхронизировано с перемещением указателя мыши на экране монитора. Принцип действия заключается в следующем:

В отличие от клавиатуры, мышь не является стандартным устройством и ПК не имеет для нее выделенного порта. Для нее нет и постоянного выделенного прерывания, а BIOS не содержит программных средств для обработки прерываний мыши. Следовательно, мышь нуждается в специальной управляющей программе – драйвере мыши. Драйвер устанавливается либо при первом подключении мыши, либо при установке ОС. Хотя мышь и не имеет выделенного порта на материнской плате, для работы с ней используют один из стандартных портов средства для работы с которым имеются в составе BIOS. Драйвер мыши нужен для интерпретации сигналов поступающих через порт. Компьютером управляют с помощью перемещения мыши по плоскости и нажатия на левую и правую кнопки. Принцип управления является событийным, т. е. перемещения мыши и нажатия на кнопки – это события с точки зрения ее программы-драйвера. Анализируя события, драйвер устанавливает, где это событие произошло, т. е. в каком месте экрана находился указатель. Эти данные передаются в программу, с которой работает пользователь. По ним программа определяет команду пользователя, которую она должна выполнить.

Специальные манипуляторы:

• Трекбол – в отличие от мыши, устанавливается стационарно, его шарик приводится в движение ладонью руки, он не нуждается в гладкой поверхности, поэтому широко используется в портативных ПК.
  
• Джойстик – манипулятор, используемый в игровых программах и тренажерах.
  
• Инфракрасная мышь – отличается от обычной наличием устройства беспроводной связи с системным блоком.
  

Устройства ввода графических данных: сканеры, графические планшеты (дигитайзеры), цифровые видеокамеры.

Сканеры. С помощью сканера можно вводить любую информацию, в том числе и знаковую. В этом случае исходные данные вводятся в графическом виде, после чего обрабатываются с помощью программ распознавания образов.

Наиболее распространены планшетные сканеры. Они предназначены для ввода графической информации с листа. Принцип действия сканера состоит в том, что луч света отраженный от поверхности листа фиксируется специальными элементами (ПЗС – приборы с зарядовой связью). Обычно эти элементы конструктивно оформляются в виде линейки, располагаемой по ширине листа. Затем либо лист перемещается при неподвижной установке линейки, либо наоборот – линейка перемещается при неподвижной установке листа.

Основные характеристики планшетных сканеров:

• Разрешающая способность – зависит от плотности расположения элементов ПЗС на линейке. Типичный показатель 600-1200 dpi (количество точек на дюйм).
  
• Производительность – продолжительность сканирования одного листа бумаги.
  
• Динамический диапазон – отношение яркости наиболее светлых участков изображения к яркости наиболее темных участков.
  

Графические планшеты – предназначены для ввода художественной графической информации . Существует несколько различных принципов их действия, но в основе всех их лежит фиксация специального пера относительно планшета. Такие устройства могут использоваться художниками, т. к. позволяют им создавать экранные изображения привычными способами.

Цифровые фотокамеры – эти устройства воспринимают графические данные с помощью ПЗС, объединенных в прямоугольную матрицу. Основным параметром является разрешающая способность, которая связана с количеством ПЗС в матрице. Лучшие потребительские модели имеют до 1млн ячеек ПЗС и обеспечивают разрешение изображения до 800х1200 точек. У профессиональных моделей эти параметры еще выше.


11.2. Устройства вывода данных

Монитор – это устройство визуального представления данных. Это основное устройство вывода информации. Его основными потребительскими параметрами являются:

• размер;
  
• максимальная частота регенерации изображения;
  

Размер монитора – измеряется между противоположными углами трубки кинескопа по диагонали. Единица измерения - дюймы. Стандартные размеры: 14”, 15”, 17”, 19”, 20”, 21”. В настоящее время самыми универсальными являются мониторы 15” и 17”, а для операций с графикой лучше использовать мониторы 19”- 21”.

Изображение на экране монитора получается в результате облучения люминофорного покрытия остронаправленным лучом электронов, разогнанных в вакуумной колбе. Для получения цветного изображения люминофорное покрытие имеет точки трех типов, светящиеся красным, синим и зеленым цветом. Чтобы на экране все три луча сходились в одну точку, перед экраном ставят маску – панель с отверстиями. Часть мониторов оснащена маской из вертикальных проволочек, что усиливает яркость и насыщенность изображения. Чем меньше шаг между отверстиями маски, тем четче полученное изображение. Шаг маски измеряют в долях миллиметра. В настоящее время наиболее распространены мониторы с шагом маски 0,25 –0, 27 мм.

Частота регенерации (обновления) изображения показывает сколько раз в течение секунды монитор может полностью сменить изображение. Этот параметр зависит не только от свойств монитора, но и от настроек видеоадаптера. Частоту регенерации измеряют в Гц. Чем она выше, тем устойчивее изображение, тем меньше утомление глаз. Минимальным считается значение 75Гц, нормативным – 85 Гц, комфортным – 10Гц и более.

Видеокарта (видеоадаптер). Вместе с монитором видеокарта образует видеосистему ПК. Физически видеоадаптер выполнен в виде отдельной платы, которая называется видеокартой. Видеопамять и графический процессор, который преобразует содержимое видеопамяти в изображение на экране, — это два основных компонента видео­карты

В настоящее время применяются видеоадаптеры SVGA, которые обеспечивают воспроизведение до 16,7 миллиона цветов с возможностью произвольного выбора разрешения экрана из стандартного ряда значений: 640х480, 800х600, 1024х768, 1280х1024 и т. д.

Разрешение экрана – это одна из важнейших характеристик видеосистемы. Чем оно выше, тем больше информации можно отобразить на экране.

Другой важной характеристикой является цветовое расширение, которое определяет количество оттенков, которые может принимать точка экрана. Максимально возможное цветовое расширение зависит от количества установленной видеопамяти и от установленного расширения. При высоком разрешении экрана на каждую точку изображения отводится меньше места, т. е. информация о цветах ограничивается. Необходимый объем видеопамяти можно определить по формуле:

, где

P –необходимый объем видеопамяти,

m – горизонтальное расширение экрана (точек),

n - вертикальное расширение экрана (точек),

b – разрядность кодирования цвета (бит).

Минимальное требование на сегодня по глубине цвета 256 цветов, хотя большинство программ требуют не менее 65 тыс. цветов (режим High Color).

Еще одно из свойств видеоадаптера – это видеоускорение, которое заключается в том, что часть операций по построению изображения может происходить без математических вычислений в основном процессоре ПК, а чисто аппаратным путем - преобразованием данных в микросхемах видеоускорителя. Видеоускоритель может входить в состав видеоадаптера, а могут подключаться к нему в виде отдельной платы.

Различают 2 типа видеоускорителей ускорители плоской (2D) и трехмерной (3D) графики. Первые наиболее эффективны для работы с прикладными программами, а вторые ориентированы на работу мультимедийных, в основном, игровых приложений, а также профессиональных программ обработки трехмерной графики. Существуют ускорители, которые обладают функциями и двухмерного и трехмерного ускорения.

Первые видеоускорители» обеспечивали быстрое построение двумер­ных рисунков, лежащих в плоскости экрана. При этом снижалась нагрузка на основной процессор и ускорялись такие операции, как открытие, закрытие, перемещение и масштабирование окон, изображение простых геометрических фигур, отрисовка растровых изображений (в том числе прозрачных и полу­прозрачных), рисование символов (текста). Все современные видеокарты способны бездефектно фор­мировать двумерные картинки при любых разрешениях и частотах кадров. Формирование изображения трехмерной сцены — гораздо более сложная за­дача, чем воспроизведение плоского изображения. Идея ускорителя трехмерной графики состоит в том, чтобы снять с централь­ного процессора часть нагрузки, связанной с расчетом трехмерных картин. В результате удается значительно увеличить частоту кадров в трехмерной сцене и улучшить качество изображения.

Первый трехмерный ускоритель представлял собой самостоятельную карту расширения, работающую совместно с основным видеоадаптером. Наличие 3D-ускорителя для компьютерных игр очень быстро превратилось в необходимость, и вскоре после этого произошла инте­грация ускорителей трехмерной графики и видеоадаптеров.

В состав системы Windows включен стандартный графическом интерфейс DirectX, который обеспечивает активацию функций графического ускорителя из программы.

Первый этап развития ускорителей трехмерной графики для персональных компьютеров прошел под знаком конкуренции компаний 3dfx и п Vidia. Фирма п Vidia вышла в лидеры рынка с появлением графического процессора GeForce2 GTS. после GeForce2 появились и GeForce3 и GeForce4.

На сегодняшний день главным конкурентом компании nVidia в области наиболее производительных адаптеров с ускорителем трехмерной графики является фирма ATI. Компа­ния ATI пользовалась заслуженным уважением во времена двумерных видеоускорителей, а на рынок трехмерных ускорителей вступила с запозданием. Послед­няя серия графических процессоров Radeon конкурентоспособна с современными ей продуктами nVidia.

Принтеры – печатающие устройства, с помощью которых получают копии документов на бумаге. По принципу действия различают матричные, лазерные, светодиодные, струйные принтеры.

Матричные принтеры – это простейшие печатающие устройства. Данные выводятся на бумагу в виде оттиска, образующегося при ударе специальных «иголок» через красящую ленту. Качество печати зависит от количества иголок в печатающей головке принтера. Наибольшее распространение имеют 9-игольчатые и 24-игольчатые матричные принтеры. Производительность принтеров оценивают по количеству печатаемых знаков в секунду. Для матричных принтеров существуют следующие режимы работы: draft –режим черновой печати, normal – обычная печать и NLQ (Near Letter Quality) – обеспечивает качество печати близкое к качеству пишущей машинки.

Лазерные принтеры - обеспечивают высокое качество печати, не уступающее полиграфическому. Они также отличаются высокой скоростью печати, которая измеряется в страницах в минуту. Как и матричных принтерах итоговое изображение формируется из точек.

Принцип действия следующий. В соответствии с поступающими данными лазерная головка испускает световые импульсы, которые отражаются от зеркала и попадают на поверхность светочувствительного барабана. В результате этого участки барабана, на которые попал световой импульс приобретают светочувствительный заряд. Затем барабан проходит через контейнер с красящим порошком (тонером) и порошок закрепляется на участках, имеющих статический заряд. При дальнейшем вращении барабан соприкасается с бумажным листом и порошок переносится на бумагу, нагревательный элемент нагревает порошок, в результате чего частицы порошка спекаются и закрепляются на бумаге.

К основным параметрам лазерных принтеров относятся:

1. разрешающая способность (измеряется в количестве точек на дюйм) – модели среднего класса обеспечивают разрешение печати до 600dpi, профессиональные модели до 1200dpi;
   
2. производительность (количество страниц в минуту):
   
3. формат используемой бумаги;
   
4. объем собственной ОП;
   
5. стоимость оттиска, т.е. стоимость расходных материалов для получения одного печатного листа формата А4 (от 2 до 6 центов).
   

Струйные принтеры – изображение формируется микрокаплями специальных чернил. Качество печати зависит от формы капли и ее размера, а также от свойств красителя и бумаги. К положительным свойствам струйных принтеров следует отнести простоту и надежность механических частей принтера и его относительно низкую стоимость. Но притом, что цена струйных принтеров гораздо ниже, чем лазерных, стоимость печати одного оттиска на них может быть в несколько раз выше. Качество цветных изображений очень высокое, но возможность применения в черно-белой полутоновой печати ограничена из-за нестабильного разрешения.

Звуковая система

Звуковая карта. Подключается к одному из слотов материнской платы и выполняет вычислительные операции, связанные с обработкой речи, музыки, звука. Звук воспроизводится с помощью звуковых колонок, которые подключаются к выходу звуковой карты. Основным параметром звуковой карты является разрядность - количество битов, используемое при преобразовании сигналов из аналоговой в цифровую форму и наоборот. Чем выше разрядность, тем выше качество звучания. Минимальное требование – 16 разрядов (лучше 32 или 64).

11.3. Устройства обмена данными

Задачи надежного обмена двоичными сигналами, представленными соответствующими электромагнитными сигналами, в вычислительных сетях решает определенный класс оборудования. В локальных сетях это сетевые адаптеры, а в глобальных сетях - аппаратура передачи данных, к которой относятся, например, устройства, выполняющие модуляцию и демодуляцию дискретных сигналов, - модемы. Это оборудование кодирует и декодирует каждый информационный бит, синхронизирует передачу электромагнитных сигналов по линиям связи, проверяет правильность передачи по контрольной сумме и может выполнять некоторые другие операции. Сетевые адаптеры рассчитаны, как правило, на работу с определенной передающей средой - коаксиальным кабелем, витой парой, оптоволокном и т. п. Каждый тип передающей среды обладает определенными электрическими характеристиками, влияющими на способ использования данной среды, и определяет скорость передачи сигналов, способ их кодирования и некоторые другие параметры.

Модем – устройство предназначенной для обмена информацией между удаленными компьютерами (МОдулятор+ДЕМодулятор). Каналы связи – это физические линии связи (проводные, оптоволоконные, кабельные, радиочастотные), способ их использования (коммутируемые или выделенные) и способ передачи (цифровые или аналоговые сигналы). В зависимости от типа канала связи модемы подразделяют на радиомодемы, кабельные модемы и прочие. Наиболее широко распространены модемы, подключаемые к телефонным каналам связи. Модем может быть внешним

Цифровые данные поступают в модем из компьютера, преобразуются в нем путем модуляции в соответствии с избранным протоколом (стандартом) и направляются в телефонную линию. Модем-приемник осуществляет обратное преобразование (демодуляцию) и пересылает восстановленные цифровые данные в свой компьютер. Главная характеристика модема – скорость передачи данных. Она зависит от качества телефонной связи и от стандартов передачи данных, поддерживаемых модемами. Все модемы подключаются к последовательным портам. Модемы могут быть как внешними, т.е. подключаться через разъем в корпусе, так и внутренними, т. е. устанавливаться в виде платы в компьютер.