Периферийные устройства ввода и вывода информации

Содержание



ВВЕДЕНИЕ

ПЕРИФЕРИЙНЫЕ УСТРОЙСТВА ВВОДА ИНФОРМАЦИИ.

КЛАВИАТУРА

МАНИПУЛЯТОРЫ.

Джойстик.

Трекбол

СЕНСОРНЫЕ УСТРОЙСТВА ВВОДА

Сенсорный манипулятор

Световое пер

Дигитайзер (графический планшет)

СКАНЕРЫ

ДРУГИЕ УСТРОЙСТВА ВВОДА

Цифровая видеокамера

Микрофо

ПЕРИФЕРИЙНЫЕ УСТРОЙСТВА ВЫВОДА ИНФОРМАЦИИ

ПРИНТЕРЫ

Матричные принтеры

Струйные принтеры

Лазерные принтеры

Термические принтеры

Литерные принтеры

ПЛОТТЕРЫ

ПРИМЕНЕНИЕ ПЕРИФЕРИЙНЫХ УСТРОЙСТВ ВВОДА-ВЫВОДА В УЧЕБНО-ВОСПИТАТЕЛЬНОМ ПРОЦЕССЕ

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ


Введение



Периферийными или внешними устройствами называют устройства, размещенные вне системного блока и задействованные на определенном этапе обработки информации. Прежде всего - это устройства фиксации выходных результатов: принтеры, плоттеры, модемы, сканеры и т.д. Понятие "периферийные устройства" довольно условное. К их числу можно отнести, например, накопитель на компакт-дисках, если он выполнен в виде самостоятельного блока и соединен специальным кабелем к внешнему разъему системного блока. И наоборот, модем может быть внутренним, то есть конструктивно выполненным как плата расширения, и тогда нет оснований относить его к периферийным устройствам. Термин «периферия» обозначает устройства, связывающие компьютер с внешним миром. Список периферийных устройств, делающих компьютер "вещью для нас", практически неограничен. Сюда же часто ошибочно относят мониторы. Периферийные устройства также называют внешними. Второе определение периферии - это устройства, с помощью которых информация может или вводится в компьютер, или может выводиться из него.

 Периферийные устройства можно разделить на: 

• Основные, без которых работа компьютера практически невозможна; 

• Прочие, которые подключаются при необходимости;

К основным устройствам относятся устройства управления курсором и отчасти модемы (для терминалов и бездисковых станций). Практически к ПК можно подключить любые устройства, которые могут вырабатывать электрические сигналы и/или ими управляться. Периферийные устройства подключаются к компьютеру через внешние интерфейсы или с помощью специализированных адаптеров или контроллеров. Средством стыковки какого-либо устройства и какой-либо шины компьютера является адаптер и контроллер. Понятия "Адаптер" и "Контроллер" не являются синонимами! Контроллер служит тем же целям сопряжения, но он имеет самостоятельные действия (после получения команд от обслуживающей его программы). Сложный контроллер может иметь в своем составе и собственный процессор. 

Взаимодействие программ с периферийными устройствами (точнее с программы с адаптерами) происходит через инструкции обращения к портам ввода/вывода, используя прерывания, прямой доступ к памяти и непосредственное управление шиной. Инициатором обмена может выступать как программа, так и периферийное устройство. Программа ожидает какого-либо события в устройстве (например, установки бита готовности), периодически читая его регистр состояния. Такой способ называется обменом по опросу готовности. Прерывания (или аппаратные прерывания) обеспечивают обмен данными только с участием процессора и т.о. подобное сильно загружает процессор. Различают четыре источника прерываний: внутренние прерывания процессора и сопроцессора, немаскируемые внешние прерывания, маскируемые внешние прерывания, программно-вызываемые прерывания. Прямой доступ к памяти или DMA (Direct Memory Access) - метод обмена данными периферийного устройства с памятью почти без участия процессора. В этом режиме процессор инициализирует контроллер прямого доступа к памяти - задает начальный адрес, счетчик и режим обмена, после чего освобождается. Сам обмен производит контроллер. Еще возможно комплексное решение - опрос готовности устройств (polling) по периодическим прерываниям, например, от системного таймера. Устройство, для которого обнаружена готовность - обслуживается, не готовое - пропускается до следующего прерывания.


Периферийные устройства ввода информации







Клавиатура является основным устройством ввода информации в ПК. Это первое из внешних устройств ввода, с которыми сталкивается пользователь.

История создания

Со времен появления персонального компьютера вплоть до самого последнего времени внешний вид, и устройство клавиатуры оставались, практически, неизменными.

В 1995 году после выхода ОС Windows 95 привычные 101-клавишные устройства были заменены клавиатурами со 104 клавишами. 

Три новые клавиши были добавлены специально, чтобы реализовать некоторые возможности ОС.

 Еще ряд изменений был связан с эргономическими показателями, то есть с необходимостью соответствия новых клавиатур современным требованиям медицины. Было замечено, что при каждодневной интенсивной работе со старыми плоскими клавиатурами у "операторов ЭВМ" начинало развиваться профессиональное заболевание кистей рук. Поэтому сейчас на рынке появилось множество новых, "эргономичных" клавиатур самых причудливых форм: как бы "разломанных" надвое, изогнутых, снабжённых подставками для кистей рук и т. д.

Всё более популярными становятся клавиатуры на ИК-лучах, не требующие шнура для подключения к системному блоку. Передача сигналов с такой клавиатуры осуществляется по принципу аналогичному (дистанционному) управлению.

Самое главное изменение, однако, не коснулось ни устройства, ни формы клавиатуры - изменилась её роль в ПК. Сегодня круг обязанностей клавиатуры едва ли не целиком и полностью ограничивается вводом текста и цифр. А все функции по управлению, отданию команд с приходом графического интерфейса успешно выполняет мышь.

При нажатии на любую клавишу клавиатуры срабатывает миниатюрный переключатель, сигнал от которого отслеживается специальным микропроцессором, посылающим соответствующие сообщения в компьютер, где они обрабатываются операционной системой.

Клавиши на клавиатуре можно разделить на блоки. Большинство клавиш служит для ввода букв, цифр, различных символов и знаков препинания – основная группа символов. Двенадцать функциональных клавиш: от <F1> до <F12>, имеют специальное назначение, зависящее от конкретной программы.

Дополнительная клавиатура расположена справа. Она предназначена как для ввода чисел, так и для дублирования клавиш управления курсором. Если нажата клавиша <Num Lock> (горит индикатор), то вводятся цифры. При повторном нажатии на эту клавишу индикатор гасится, и дополнительная клавиатура дублирует управляющие клавиши.

Рассмотрим более подробно служебные клавиши на примере таблицы.



 Название клавиши

 Функция клавиши 

Esc(Escape)

Обычно служит для отмены какого-либо действия или для выхода из программы.

Enter

Служит для завершения ввода строки и перехода на следующую строку, принятия положительного ответа на вопрос и т.д.

Tab

Предназначена для формирования отступов в тексте, переключения между различными альтернативами в диалогах.

Shift

Клавиша переключения регистра. Если нажать эту клавишу и, не отпуская её, нажать клавишу с буквой, то введётся заглавная буква. Кроме того, некоторые клавиши (например, цифровые) имеют два символа. Простое нажатие клавиши вводит символ, указанный на клавише снизу. Нажатие с клавишей <Shift> вводит символ, указанный сверху. На клавиатуре, для удобства, имеется две клавиши <Shift>. Как правило, они идентичны, хотя в некоторых программах они могут иметь различные функции.

Caps Lock

Фиксированное переключение регистра в режим ввода прописных букв. Горит индикатор.

Ctrl

Управляющая клавиша, расширяет возможности клавиатуры. Используется в комбинации с другими клавишами. Какую именно клавишу необходимо нажать для той или иной команды – зависит от конкретной программы.

Alt

Альтернативная управляющая клавиша. Её назначение сходно с клавишей <Ctrl>, однако они не идентичны. Комбинации с клавишей <Alt> и с клавишей <Ctrl>, как правило, запускают разные программы.

Backspace

Стирает последний введённый символ или символ, стоящий слева от курсора.

Insert(сокращение: <Ins>)

Служит для переключения режимов вставки/замены символов при редактировании текста, для добавления нового элемента в список.

Delete(сокращение:<Del>)

Служит для удаления чего-либо, например, выделенного фрагмента текста, символа справа от курсора, элемента списка и т.д.

Home

Предназначена для перехода в начало (строки, списка и т.п.)

End

Предназначена для перехода в конец (строки, списка и т.п.)

PageUp (сокращение:<PgUp>)

Предназначена для перехода на предыдущую страницу или прокрутки изображения на экране вверх.

PageDown (сокращение:<PgDn>)

Предназначена для перемещения изображения на экране вниз.

Стрелки

При редактировании текста позволяют перемещать курсор в соответствующим направлении.

Scroll Lock

В далёком прошлом служила для включения/отключения режима прокрутки экрана, однако давно уже утратила своё первоначальное назначение. Сейчас её назначение зависит от конкретной программы, но используется она крайне редко.

Print Screen (сокращение:<PrnScr>)

Ранее использовалась для того, чтобы напечатать содержимое экрана на принтере. Иногда и в наши дни она используется таким или подобным образом.

Pause/Break

Имеет два назначения: простое нажатие этой клавиши включает режим паузы, и нажатие вместе с клавишей <Ctrl> служит для того, чтобы прервать выполняемое действие.



Специально для работы с Microsoft Windows 95/98/2000/NT4/XP на клавиатуре появились две клавиши вызова системного меню с изображением логотипа Windows и клавиша вызова контекстного меню с изображением меню.

Для полноценной работы с клавиатурой требуется определённый навык, на развитие которого потребуется время. Существуют специальные программы – клавиатурные тренажёры, позволяющие ускорить приобретение навыка.



Манипуляторы



Для управления работой современных программ используются различные манипуляторы. Манипуляторы осуществляют непосредственный ввод информации, указывая курсором-указателем на экране монитора команду или место ввода данных.



 



Мышь- это устройство, предназначенное для обеспечения удобства работы с современным программным обеспечением. 

Мышь представляет собой электронно-механическое устройство, с помощью которого осуществляется дистанционное управление курсором на экране монитора. Внутри мыши помещен шарик, покрытый мягкой резиной. При движении мыши по гладкой поверхности шарик вращается. Его вращение передается двум валикам (перфорировананные колесики), оси которых перпендикулярны между собой. На валиках установлены диски с прорезями. С одной стороны от диска стоит небольшой источник света (светодиод), а с другой стороны - приемник света (фототранзистор). При вращении дисков луч света, идущий от светодиода к фототранзистору, прерывается, в результате чего на фототранзисторе возникают импульсы (сигналы). Эти сигналы по проводам передаются в компьютер, где и обрабатываются. 

Основной характеристикой мыши является разрешающая способность, которая измеряется в точках на дюйм (dpi). Эта характеристика показывает, какое минимальное перемещение мыши по плоскости фиксируется следящей системой. Некоторые модели имеют динамическое разрешение более 100 dpi. Это означает, что механика фиксирует перемещение мыши менее чем 1/40 миллиметра. На самом деле, динамическое разрешение - величина не постоянная для данной модели. Ее можно регулировать при перемещении указателя по экрану. Если разрешение порядка 400 dpi, то очень трудно установить курсор в нужное место. Он будет прыгать из стороны в сторону как бы по невидимым квадратикам. 

Манипулятор "мышь" - как правило, самый дешевый из компонентов компьютера, поэтому и отношение к нему соответствующее: очень часто почти безразличное ("лишь бы была"). В то же время, очевидно, что мышь - крайне важное устройство в составе ПК, поскольку вместе с клавиатурой постоянно используется для ввода информации и управления ею внутри компьютера.

 Мыши различаются по свойствам:

-способ считывания информации (механические, оптические, оптико-механические);

-количество кнопок;

-способ соединения (проводные и беспроводные).




Джойстик







Джойстик представляет собой ручку управления и наиболее часто используется в компьютерных играх. Джойстики управляют перемещениями курсора по экрану. Призваны усилить реалистичность во время игры-симулятора машины, самолёта, космического корабля и пр.



Трекбол



Трекбол (шаровой манипулятор) – это шар, расположенный вместе с кнопками на поверхности клавиатуры (перевёрнутая мышь). Для него не требуется коврик и пространство для перемещения манипулятора. Перемещение указателя по экрану обеспечивается вращением шара. Применяется в портативных компьютерах.



Сенсорные устройства ввода



Такие устройства называют ещё тактильными, поскольку ввод информации в них выполняется через прикосновение к светочувствительной поверхности устройства.



Сенсорный манипулятор



Представляет собой коврик без мыши. В данном случае управление курсором производится простым движением пальца по коврику.

Световое перо



Имеет светочувствительный элемент на своём кончике. Соприкосновение пера с экраном замыкает электрическую цепь и определяет место ввода или коррекции данных. Перемещая перо по экрану можно рисовать или писать. Применяются такие устройства в дизайнерских работах. Часто используется в карманных микрокомпьютерах.



Дигитайзер (графический планшет)



Позволяет создавать или копировать рисунки. Рисунок выполняется на поверхности дигитайзера специальным пером или пальцем. Результаты работы производятся на экране монитора.



Сканеры



В этих устройствах изображение преобразуется в цифровую форму для дальнейшей обработки компьютером или воспроизведения на экране монитора.







Сканер распознает изображение, автоматически создает его электронную копию, которая может быть сохранена в памяти компьютера.

Характеристики сканеров:

-глубина распознавания цвета: чёрно-белые, с градацией серого, цветные;

-оптическое разрешение, измеряющееся в точках на дюйм и определяющее количество точек, которые сканер различает на каждом дюйме; стандартные разрешения: 200, 300, 600, 1200, 2400 точек на дюйм;

-скорость сканирования;

-максимальный размер сканируемого документа.

Виды сканеров: ручные, страничные, планшетные. Существуют не только двумерные сканеры, но и трёхмерные, позволяющие формировать реалистичные объёмные изображения.

Сканеры находят широкое применение в издательской деятельности, системах проектирования, анимации, а также при создании иллюстрированных материалов для презентаций, докладов, рекламы. Трёхмерное сканирование позволяет моделировать возможности аэродинамической трубы, избегая дорогостоящих натурных испытаний.

 Специальные сканеры, оснащённые разнообразными устройствами считывания штрих-кодов, специальных символов и меток продаваемого товара, устанавливаются на кассах магазинов. Считанная информация преобразуется, выводится на экран или бумажный чек и по линиям связи передаётся на главный, более мощный компьютер.



Другие устройства ввода



Парк периферийных устройств очень разнообразен и непрерывно расширяется по мере развития вычислительной техники.



Цифровая видеокамера



Устройство ввода, передающее динамическое видеоизображение в компьютер в реальном масштабе времени. Зачастую используется для видеоконференций по сети Интернет. Для подключения видеокамеры необходимо, чтобы графический адаптер компьютера имел соответствующий разъём.



Микрофон



Устройство ввода звуковой информации: голоса или музыки. Существуют системы распознавания речи, настроенные на особенности человеческого голоса, которые находят применение при изучении иностранных языков.


Периферийные устройства вывода информации



Принтеры



Компьютерный принтер (англ. printer — печатник) — устройство печати цифровой информации на твёрдый носитель, обычно на бумагу.







Современные принтеры позволяют выводить на печать текстовую информацию, а также рисунки и графики. Существует множество моделей принтеров, различающихся по качеству печати, производительности и другим характеристикам.

Основными характеристиками принтеров являются:

- количество игл или сопел (за исключением лазерных), определяющее качество печати;

- скорость печати, определяющая производительность принтера;

- количество встроенных шрифтов;

- формат бумаги и вид подачи листов (автоматическая или полуавтоматическая).

По способу получения изображения на бумаге, способу нанесения красящего материала принтеры бывают: матричные, струйные, лазерные, термические, литерные.



Матричные принтеры



Матричные принтеры относятся к ударным печатающим устройствам. Изображение формируется с помощью иголок, ударяющих по бумаге через красящую ленту. Головка движется вдоль печатаемой строки, а иглы ударяют в нужный момент через красящую ленту по бумаге.



Струйные принтеры



Струйные принтеры относятся к безударным устройствам, так как головка печатающего устройства не касается бумаги. Для получения изображения используют чернила. Головка принтера представляет собой чернильницу, в которой из дырочек сопел выбрасываются тонкие струи чернил. Количество сопел колеблется от 12 до 64. Чем меньше диаметр сопел, тем выше качество печати. В отличие от матричных струйные принтеры работают почти бесшумно и обеспечивают лучшее качество печати, особенно цветной.



Лазерные принтеры



Лазерные принтеры для формирования изображения используют лазерный луч. С помощью систем линз тонкий луч лазера формирует скрытое электронное изображение на светочувствительном барабане. Во время печати на поверхность барабана подается высокое напряжение, и к заряженным участкам электронного изображения притягиваются частички порошка-красителя, который затем переносится на бумагу. Закрепляется изображение на бумаге разогревом тонера до температуры плавления. Лазерные принтеры обеспечивают наилучшее качество и высокую скорость печати, но являются наиболее дорогими. 

Современные принтеры имеют встроенный процессор, что позволяет значительно разгрузить центральный процессор.

Одним из важных параметров лазерного принтера является «скорострельность» печати. Некоторые принтеры могут печатать до 20 страниц в минуту.

 Изображение, получаемое с помощью современных принтеров, состоит из точек. Чем эти точки мельче и чаще расположены, тем более качественное изображение можно получить. Качество печати принтера принято измерять максимальным количеством точек, которое он может напечатать на отрезке длиной в 1 дюйм (2,54 см). Эта характеристика называется разрешением и измеряется в единицах, обозначаемых dpi (dot per inch, точек на дюйм). Лазерные принтеры имеют разрешение от 600 до 1200 dpi, а некоторые и выше.



Термические принтеры



Термические принтеры или цветные принтеры высокого класса применяются для получения цветного изображения с качеством, близким к фотографическому.

 В термических принтерах используют три технологии цветной термопечати: струйный перенос расплавленного красителя (термопластичная печать); контактный перенос расплавленного красителя (термовосковая печать) и термоперенос красителя (сублимационная печать).



Литерные принтеры



Литерные принтеры обладают высокой надежностью, обеспечивают типографское качество печати и допускают смену шрифтов, хотя последнее не является удобным и простым. Принтеры этого вида имеют низкую скорость печати (10 - 60 символ/сек), высокий уровень шума и сравнительно высокую стоимость (до 1000$), а также характеризуются отсутствием графических возможностей.

Литерные принтеры не являются широко распространенными.


Плоттеры







Плоттер, или графопостроитель,- это чертежная машина, позволяющая с высокой точностью и скоростью вычерчивать сложные графические изображения большого размера: чертежи, схемы, карты, графики и т.д.

Типы плоттеров:

- рулонные и планшетные

- перьевые, струйные и электростатические

- векторные и растровые

Назначение графопостроителей — высококачественное документирование чертёжно-графической информации.

Графопостроители можно классифицировать следующим образом:

- по способу формирования чертежа — с произвольным сканированием и растровые;

- по способу перемещения носителя — планшетные, барабанные и смешанные (фрикционные, с абразивной головкой).

- по используемому инструменту (типу чертёжной головки) — перьевые, фотопостроители, со скрайбирующей головкой, с фрезерной головкой.

Также плоттерами называют широкоформатные принтеры.


Применение периферийных устройств ввода-вывода в учебно-воспитательном процессе



Применение периферийных устройств ввода-вывода в учебно-воспитательном процессе разнообразно. Такие устройства как принтер или сканер могут помочь решить целый ряд возникающих в ходе учебного процесса проблем за короткое время, а иногда и на самом уроке. А при работе с клавиатурой, мышью и другими устройствами у детей сильнее развивается тактильная чувствительность, так как наибольшее скопление тактильных клеток находится на ладонях и на кончиках пальцев.

Формируется информационная культура учеников, которая позволяет им использовать компьютерные технологии при изучении всех школьных дисциплин, во внеурочной и досуговой деятельности. Дети учатся оценивать ресурсы компьютерной техники и различать реально возможное и целесообразное в ее использовании.

Данные устройства «переводят» информацию с языка человека на машинный язык компьютера, и наоборот, делают информацию, представленную на машинном языке, доступной для человеческого восприятия, что тоже является благоприятным звеном в учебно-воспитательном процессе.




Заключение



Таким образом, в заключение хочется сказать, что применение периферийных устройств ввода-вывода информации очень важно при работе с компьютером. А обучиться работать и стать опытным пользователем на ПК может абсолютно каждый, для этого необходимо желание и наличие времени.




Список использованной литературы



1.Е.С.Кутугина, Д.К.Тутубалин. Информатика. Информационные технологии. Томск 2005г.

2.Н.В.Макарова. Информатика 10-11 класс. Санкт-Петербург 2001г.