Внешние устройства. Программное обеспечение
Внешние устройства (ВУ) — важнейшая составляющая часть любого вычислительного комплекса. Достаточно сказать, что по стоимости ВУ составляют 80% всего вычислительного комплекса. От состава и характеристик ВУ во многом зависят возможности и эффективность в системах управления.
ВУ компьютеров обеспечивают взаимодействие машины с окружающей средой: пользователями, объектами управления и другими ЭВМ. ВУ весьма разнообразны и классифицируются по ряду признаков. Так, по назначению можно выделить следующие виды ВУ:
- • внешние запоминающие устройства (ВЗУ), или внешняя память компьютера;
- • диалоговые средства пользователя;
- • устройства ввода информации;
- • устройства вывода информации;
- • средства связи и телекоммуникации;
- • системы и средства мультимедиа.
Устройства внешней памяти, или, иначе, внешние запоминающие устройства (ВЗУ), рассматриваемые ранее, весьма разнообразны. Их можно классифицировать по целому ряду признаков: по виду носителя, типу конструкций, по принципу считывания и записи информации, методу доступа и т. д.
Носитель — материальный объект, способный хранить информацию.
Один из возможных вариантов классификации ВЗУ приведен на рис. 23.
Рис. 23. Классификация ВЗУ
Диалоговые средства пользователя относятся к системе визуального отображения информации (видеосистемы) и состоят обычно из двух частей: видеомонитора (дисплея) и адаптера.
Монитор служит для визуального изображения информации, а адаптер — для связи монитора с микропроцессорным комплектом.
По принципу формирования изображения мониторы делятся на плазменные, электролюминесцентные, жидкокристаллические и электронно-лучевые (ЭЛТ).
В зависимости от формы напряжения, подаваемого на отклоняющие пластины ЭЛТ, и способа его получения различаются растровая, матричная и векторная развертки.
По длительности хранения информации на экране мониторы делятся на регенерируемые и запоминающие.
По способу управления яркостью луча ЭЛТ мониторы делятся на цифровые и аналоговые.
По цветности изображения мониторы делятся на монохромные и цветные.
По эргономическим характеристикам мониторы делятся на: обычные; с пониженным рентгеновским излучением (LR — Low Radiation) — соответствующие стандарту на ограничение электромагнитных излучений; с антистатическим экраном (AS); работающие в энергосберегающем режиме — снижающие потребление энергии в режиме ожидания (Green).
Связь ЭВМ с монитором осуществляется с помощью адаптера — устройства, которое должно обеспечивать совместимость различных мониторов с микропроцессорным комплектом ЭВМ.
Существует пять стандартных видеоадаптеров, в полной мере обеспечивающих совместимость различных по конструкции мониторов с ЭВМ:
- • MDA — монохромный дисплейный адаптер;
- • CGA — цветной графический адаптер;
- • MGA — монохромный графический адаптер;
- • EGA — улучшенный графический адаптер;
- • VGA — видеографическая матрица.
Дисплеи могут работать в одном из двух режимов: символьном или графическом.
В символьном режиме на экран может выводиться ограниченный состав символов, имеющих четко определенный графический образ: буквы, цифры, знаки пунктуации, математические знаки и знаки псевдографики. Состав этих символов определен системой кодирования, применяемой в данной ЭВМ (например, в IBM PC — кодом ASCII — American Standard Code for Information Interchange — американский стандартный код для информационного обмена).
К устройствам ввода информации относятся:
- • клавиатура;
- • графические планшеты (диджитайзеры);
- • сканеры;
- • манипуляторы;
- • сенсорные экраны.
Клавиатура — это одно из основных устройств ввода информации в ЭВМ (числовой, текстовой и управляющей). В последнее время наблюдается тенденция отказа от клавиатуры в пользу альтернативных устройств: мыши, речевого ввода, сканеров. Но полностью эти устройства клавиатуру не заменяют.
Сигналы, поступающие от клавиатуры, проходят трехуровневую обработку: на физическом, логическом и функциональном уровнях.
Физический уровень имеет дело с сигналами, поступающими в вычислительную машину при нажатии и отпускании клавиш.
На логическом уровне, реализуемом BIOS (базовая система ввода-вывода — Base Input — Output System) через прерывание, скан-код транслируется в специальный двухбайтовый код. Младший байт для клавиш группы 1 (алфавитно-цифровые и знаковые клавиши) содержит ASCII — код, соответствующий изображенному на клавише знаку. Этот байт называют главным. Старший байт (вспомогательный) содержит исходный скан-код нажатой клавиши.
На функциональном уровне отдельным клавишам программным путем приписываются определенные функции. Такое «программирование» клавиш осуществляется с помощью драйвера — программы, обслуживающей клавиатуру в операционной системе.
Драйвер (driver) — компонент операционной системы, взаимодействующий с устройством либо управляющий выполнением программ.
Сканер — это внешнее устройство ЭВМ, позволяющее автоматически считывать двухмерное (то есть плоское) изображение (тексты, чертежи, таблицы, рисунки, графики и т. д.) и вводить его в компьютер.
Конструкция сканеров в значительной степени определяется типом вводимого изображения: штриховое или полутоновое, монохромное или цветное. В зависимости от того, каким образом осуществляется последовательное освещение элементов изображения, различают:
- • оптические читающие устройства (со считыванием изображений линейно и матрицей фотоэлементов);
- • со спиральной барабанной разверткой;
- • со считыванием методом «бегущего луча»;
- • со слежением за контуром.
Файл, создаваемый сканером в памяти машины, называется битовой картой.
Конструктивно сканеры выпускаются в двух вариантах: корпоративные и настольные.
Манипуляторы (устройства указания) джойстик — рычаг, трекбол — шар в оправе, световое перо и др. служат для ввода информации на экран монитора (дисплея) путем управления движением курсора по экрану с последующим кодированием координат курсора и вводом их в компьютер.
Мышь (mouse) — устройство позиционирования, предназначенное для указания координат на экране дисплея.
Наиболее распространены следующие манипуляции мышью:
- • фиксация объекта кратковременным нажатием одной из кнопок;
- • двойная фиксация объекта двукратным нажатием кнопки с малым интервалом времени;
- • буксировка объекта — перемещение курсора по экрану при нажатой кнопке.
Сенсорные экраны — для ввода отдельных элементов изображения, программ или команд с полиэкрана дисплея в компьютер. Это устройство, воспринимающее факт касания пальца человека в заданном месте и передающее информационный сигнал об этом.
При помощи сенсорной клавиатуры пользователь может вводить в систему данные.
Наиболее популярным является инфракрасный сенсорный экран. В нем на одних гранях (концах) экрана устанавливаются источники, а на других — приемники инфракрасного излучения. При прикасании к экрану прерываются определенные продольные и поперечные полосы излучения, что сообщает о месте расположения выбранной точки экрана.
К устройствам вывода информации относятся:
Принтер — это внешнее устройство ЭВМ, предназначенное для
вывода информации на твердый носитель в символьном или графическом виде.
Классификация принтеров может быть проведена по следующим критериям: способу вывода изображения; принципу формирования изображения; способу регистрации и принципу управления процессом печати.
По способу вывода изображения принтеры делятся на две группы: символьные и графические.
По принципу формирования выводимого изображения ПУ различают три вида: литерные, матричные, координатные (векторные).
Литерные устройства выводят информацию в виде символов, каждый из которых является графическим примитивом данного устройства.
Матричные ПУ выводят информацию в виде символов, сформированных из отдельных точек (пикселей), объединенных в символьную матрицу.
Координатные ПУ (плоттеры, графопостроители) — выводят информацию — как текстовую, так и графическую, либо в виде отдельно адресуемых точек, либо сформированную из различных линий (так называемое «штриховое» изображение).
По способу регистрации изображения ПУ делятся на ударные и безударные.
ПУ ударного действия формируют изображение на бумаге, сжимая с помощью удара на короткий промежуток времени рельефное изображение символа или его части, красящую ленту и бумагу.
ПУ безударного действия характеризуются тем, что изображение на бумагу наносится через промежуточный носитель, чувствительный к электрическому воздействию, электростатическому и магнитному полям и др. К ним относятся термические принтеры, использующие термочувствительную бумагу, которая изменяет свой цвет под действием тепловых лучей, струйные принтеры, у которых жидкий краситель (чернила) находится в печатающей головке, и лазерные принтеры, в которых применяется электрографический способ формирования изображений.
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 компьютера к каналам связи, к другим ЭВМ и вычислительным сетям (сетевые интерфейсные платы, «стыки», мультиплексоры передачи данных, модемы).
Многие из перечисленных выше устройств относятся к условно выделенной группе -средствам мультимедиа.
Мультимедиа — это компьютерная информационная технология, позволяющая объединять в компьютерной системе текст, звук, видео, графическое изображение и анимацию.
Появление возможности работы с новыми видами информации привело к тому, что компьютер в мультимедийном исполнении стал универсальным устройством, перерабатывающим различные виды информации: числовую информацию, логическую информацию, символьную информацию, аудиоинформацию, видеоинформацию, штриховое изображение, полутоновое изображение.
Системы мультимедиа работают в реальном режиме времени, что связано с использованием в них аудио- и видеоинформации. Поскольку аудио- и видеоинформация имеют аналоговую природу, ввод этих видов информации в ЭВМ и их вывод требуют применения специальных устройств, типы которых приведены на рис. 24.