5.3. УСТРОЙСТВА ВЫВОДА ИНФОРМАЦИИ

Самым популярным из устройств вывода информации является дисплей - устройство визуального отображения текстовой и графической информации. Дисплей относится к числу неотъемлемых принадлежностей компьютера. Есть и параллельные термины, обозначающие почти то же самое: «видеотерминал», «видеомонитор» (хотя есть и смысловые оттенки: «монитор» - устройство управления чем-то, «терминал» - удаленное устройство доступа).

Дисплеи классифицируются по нескольким разным параметрам, отражающим их назначение в конкретной компьютерной системе и возможности. Бывают дисплеи монохромные и цветные. Монохромный дисплей производит отображение в двух цветах - черном и белом, либо зеленом и черном и т.д. Высококачественный цветной дисплей может воспроизводить десятки основных цветов и сотни оттенков.

Бывают дисплеи графические и алфавитно-цифровые (впрочем, последние, способные отображать лишь ограниченный набор основных символов используемого алфавита, почти исчезли из обычного обихода). Графический дисплей может отображать как символы, так и любое изображение, которое можно построить из отдельных точек в пределах разрешающей способности.

По физическим принципам, лежащим в основе конструкций дисплеев, подавляющее большинство их относится к дисплеям на базе электронно-лучевых трубок и к жидкокристаллическим дисплеям (последние особенно часто встречаются у портативных компьютеров). У первых формирование изображения производится на внутренней поверхности экрана, покрытого слоем люминофора - вещества, светящегося под воздействием электронного луча, генерируемого специальной «электронной пушкой» и управляемого системами горизонтальной и вертикальной развертки. Жидкокристаллический экран состоит из крошечных сегментов, заполненных специальным веществом, способным менять отражательную способность под воздействием очень слабого электрического поля, создаваемого электродами, подходящими к каждому сегменту.

При выводе на экран любого изображения, независимо от того, в растровом или векторном форматах оно зафиксировано в графических файлах, в видеопамяти формируется информация растрового типа, содержащая сведения о цвете каждого пиксела, задающего наиболее мелкую деталь изображения. Каждый пиксел однозначно связан с долей видеопамяти - несколькими битами, в которых программным путем задается яркость (и, при цветном экране, цветность) свечения этого пиксела. Специальная системная программа десятки раз в секунду считывает содержимое видеопамяти и обновляет содержимое каждого пиксела, тем самым создавая и поддерживая на экране изображение. В п. 4.3 говорилось о том, как при этом взаимодействуют процессоры - центральный и контроллер дисплея.

Основные характеристики дисплеев с точки зрения пользователя таковы: разрешающая способность, число воспроизводимых цветов (для цветного дисплея) или оттенков яркости (для монохромного). Для алфавитно-цифрового дисплея разрешающая способность - число строк на экране и символов в каждой строке. Так, дисплей устаревшего отечественного компьютера ДВК-1 (диалоговый вычислительный комплекс) имел разрешающую способность 24х80 символов. Для графического - это число высвечиваемых точек по горизонтали и вертикали. К примеру, в табл. 4.4 приведены характеристики цветного графического дисплея SVGA (Super Video Grapics Adapter - видеографический адаптер повышенного разрешения) в нескольких из возможных режимах работы.

Таблица 4.4

Характеристики SVGA-монитора

В настоящее время (конец 90-х годов) начался промышленный выпуск плазменных дисплеев. В основе - возможность управлять возникновением электрических разрядов в некоторых газах и сопровождающим их свечением. Такие дисплеи обладают высоким качеством изображения и могут иметь значительно большие, чем у привычных компьютеров, размеры экранов при небольшой толщине (экран с диагональю около 1 м при толщине 8-10 см).

Огромную роль при выводе информации играют разнообразные печатающие устройства - принтеры. Наличие дисплея на современных компьютерах позволяет, работая в интерактивном режиме, экономить огромное количество бумаги, но все равно наступает, как правило, момент, когда необходима, так называемая, «твердая копия» информации - текст, данные, рисунок на бумаге. В процессе эволюции принтеры прошли следующий путь. Первые копировали пишущую машинку, имея ударные клавиши с буквами, цифрами и т.д. Под управлением процессора та или иная клавиша наносила удар по красящей ленте, оставляющей след на бумаге. Таких принтеров давно нет; их прямые наследники - точечно-матричные принтеры ударного типа - располагают перемещающейся вдоль строки печатающей головкой, содержащей от 7 до 24 игл, каждая из которых может независимо от остальных наносить удар по ленте. Это позволяет формировать изображения как букв и цифр, так и любых других символов, а также достаточно сложные рисунки и чертежи. Для хранения и подачи ленты используют специальную пластмассовую коробочку -картридж. Принтеры стали «интеллектуальными», т.е. имеют собственное ОЗУ и электронный блок управления для того, чтобы разгрузить основное ОЗУ и не отнимать в процессе печати время у центрального процессора.

Особенность современного принтера - возможность поддержки многих шрифтов. Часть шрифтов «прошита» в памяти принтера и задается нажатием клавиш на его панели, Еще больше шрифтов являются «загружаемыми», т.е. задаются той программой, которая обращается к устройствам печати. К примеру, широко распространенный графический редактор «Лексикон» позволяет пользователю выбирать между «обычным» шрифтом (так называемый шрифт пишущей машинки), жирным, курсивом (т.е. наклонными символами), жирным курсивом, символами с подчеркиванием и другими шрифтами - в зависимости от версии программы. Следует учесть, что при печати «собственными» шрифтами принтер обычно работает быстрее, так как комбинации ударов игл выбираются из знакогенератора принтера; загружаемые шрифты требуют дополнительного времени на загрузку до начала печати соответствующей программы - знакогенератора; самая медленная печать осуществляется в графическом режиме, который требует постоянной пересылки в принтер информации о текущем режиме работы каждой иглы. Последний (графический) режим с появлением системы «Windows» стал очень распространенным; он не включает предварительной пересылки шрифтов в память принтера.

Приведем названия наиболее распространенных шрифтов, чаще всего «прошитых» в принтерах: roman - шрифт пишущей машинки; bold-face - полужирный; italic - курсив; condenced - сжатый.

Качество печати текста определяется не только шрифтом и классом принтера, но и числом точек, из которых формируется символ. Наиболее быстрый режим с минимально возможным числом точек и весьма невысоким качеством печати -режим черновой печати (draft); наиболее высококачественный - режим SLQ (Super Letter Quality). На одном и том же принтере соотношение скоростей печати в разных режимах может достигать 1:10.

Существуют ударные точечно-матричные принтеры цветной печати. В них используются 4-цветные ленты, и каждая точка изображения формируется четырьмя последовательными ударами иголки разной силы. Таким образом можно сформировать на бумаге точки всех основных цветов и множества оттенков. Крупнейший производитель точечно-матричных принтеров - фирма «Epson» (Япония).

Все чаще на рабочих местах пользователей персональных компьютеров появляются вместо точечно-матричных струйные или лазерные принтеры. Струйные принтеры вместо головки с иглами имеют головку со специальной краской и микросоплом, через которую эта краска «выстреливается» струйкой на бумагу (и быстро сохнет). Для формирования изображения либо струйка краски может отклоняться специально созданным электрическим полем (так как она электризуется в момент выхода из сопла), либо (чаще) головка имеет столбец из нескольких сопел - наподобие матрицы игл точечно-матричного принтера.

Струйные принтеры могут быть цветными, они смешивают на бумаге красители, порознь распыляемые разными соплами. Изображение, формируемое струйными принтерами, по качеству превосходит аналогичное, получаемое на точечно-матричных. Дополнительное достоинство - меньший уровень шума при работе.

Самые высококачественные изображения на бумаге на сегодняшний день дают лазерные принтеры. Один из основных узлов лазерного принтера - вращающийся барабан, на внешней поверхности которого нанесен специальный светочувствительный материал. Управляемый электронным блоком луч лазера оставляет на поверхности барабана наэлектризованную «картинку», соответствующую формируемому изображению. Затем на барабан наносится специальный мелкодисперсный порошок - тонер, частички которого прилипают к наэлектризованным участкам поверхности. Вслед за этим к барабану прижимается лист бумаги, на который переходит тонер, после чего изображение на бумаге фиксируется («прижигается») в результате прохождения через горячие валки. Все это происходит с огромной быстротой, благодаря чему лазерные принтеры значительно превосходят обсуждавшиеся выше по скорости работы. Лазерные принтеры -рекордсмены по части количества воспроизводимых шрифтов и качеству рисунков благодаря высочайшей разрешающей способности. Существуют как черно-белые, так и цветные лазерные принтеры. Лазерный принтер работает почти бесшумно. Единственный, но, увы, очень важный параметр, по которому они существенно уступают принтерам ранее описанных типов - стоимость; далеко не всякий может себе позволить приобрести принтер, по стоимости превосходящий точечно-матричный аналог в несколько раз.

Лидирующая фирма в производстве струйных и лазерных принтеров - «Hewlett-Packard» (HP), США, хотя в этой области действуют и другие фирмы.

Трудно сравнивать разные принтеры между собой, так как существует множество моделей с очень различающимися характеристиками. Приведем для примера принтеры разных типов примерно одного функционального класса, предназначенные для малого офиса или дома. Девятиигольчатый точечно-матричный EPSON LX 1050 при печати текста имеет максимальную производительность 200 знаков/с (при использовании встроенных шрифтов в режиме draft), т.е. может отпечатать страницу стандартного текста (порядка 30 строк) с очень скромным качеством за 10 с; высококачественная же печать займет до 2 мин. Струйный HP DeskJet 600 печатает со скоростью около 4 стр/мин с разрешением 600 точек/дюйм (весьма высокое качество печати); по скорости он превосходит указанный матричный примерно в 1,5 раза. Лазерный HP «LaserJet SL» по приведенным характеристикам такой же, как указанный выше струйный, но по стоимости превосходит его примерно вдвое.

Существуют и принтеры, работающие на других физических принципах, но по распространенности они значительно уступают тем, которые обсуждались выше.

К принтерам близки по назначению плоттеры - специализированные устройства для вывода на бумагу чертежей и рисунков. Рисунок исполняется специальным пером, управляемым электронным блоком; для цветного плоттера необходимо несколько перьев. Плоттер необходим как часть АРМа проектировщика, инженера-конструктора, архитектора. В силу специализированности и высокой стоимости плоттеры не являются устройствами массового распространения.

Своеобразные устройства вывода - синтезаторы звука. Простейшие из них есть в арсенале почти у всех персональных компьютеров и представляют собой обычный малогабаритный динамик, напряжение сигнала на котором с большой частотой изменяется компьютером. Таким способом удается подать простой звуковой сигнал, указывающий на наступление какого-либо события. Многие языки программирования дополняются командами типа ВЕЕР, SOUND, позволяющими программировать серии звуков. Если звукогенератор физически реализован так, что частота звучания поддается регулированию, то можно запрограммировать несложную мелодию, а если есть несколько независимых звукогенераторов, то - и звучание оркестра. Для этого в современных компьютерах устанавливается специальная плата - звуковая карта, - способная преобразовывать аналоговый звуковой сигнал в последовательность двоичных цифр и наоборот. Существуют и синтезаторы речи, назначение которых понятно из названия.

Контрольные вопросы и задания

1.    Перечислите основные устройства ввода и вывода информации.

На каких физических принципах работают различные устройства ввода/вывода?

Назовите основные профессиональные характеристики различных устройств ввода и вывода информации и их типичные значения.

Самым популярным из устройств вывода информации является дисплей - устройство визуального отображения текстовой и графической информации. Дисплей относится к числу неотъемлемых принадлежностей компьютера. Есть и параллельные термины, обозначающие почти то же самое: «видеотерминал», «видеомонитор» (хотя есть и смысловые оттенки: «монитор» - устройство управления чем-то, «терминал» - удаленное устройство доступа).

Дисплеи классифицируются по нескольким разным параметрам, отражающим их назначение в конкретной компьютерной системе и возможности. Бывают дисплеи монохромные и цветные. Монохромный дисплей производит отображение в двух цветах - черном и белом, либо зеленом и черном и т.д. Высококачественный цветной дисплей может воспроизводить десятки основных цветов и сотни оттенков.

Бывают дисплеи графические и алфавитно-цифровые (впрочем, последние, способные отображать лишь ограниченный набор основных символов используемого алфавита, почти исчезли из обычного обихода). Графический дисплей может отображать как символы, так и любое изображение, которое можно построить из отдельных точек в пределах разрешающей способности.

По физическим принципам, лежащим в основе конструкций дисплеев, подавляющее большинство их относится к дисплеям на базе электронно-лучевых трубок и к жидкокристаллическим дисплеям (последние особенно часто встречаются у портативных компьютеров). У первых формирование изображения производится на внутренней поверхности экрана, покрытого слоем люминофора - вещества, светящегося под воздействием электронного луча, генерируемого специальной «электронной пушкой» и управляемого системами горизонтальной и вертикальной развертки. Жидкокристаллический экран состоит из крошечных сегментов, заполненных специальным веществом, способным менять отражательную способность под воздействием очень слабого электрического поля, создаваемого электродами, подходящими к каждому сегменту.

При выводе на экран любого изображения, независимо от того, в растровом или векторном форматах оно зафиксировано в графических файлах, в видеопамяти формируется информация растрового типа, содержащая сведения о цвете каждого пиксела, задающего наиболее мелкую деталь изображения. Каждый пиксел однозначно связан с долей видеопамяти - несколькими битами, в которых программным путем задается яркость (и, при цветном экране, цветность) свечения этого пиксела. Специальная системная программа десятки раз в секунду считывает содержимое видеопамяти и обновляет содержимое каждого пиксела, тем самым создавая и поддерживая на экране изображение. В п. 4.3 говорилось о том, как при этом взаимодействуют процессоры - центральный и контроллер дисплея.

Основные характеристики дисплеев с точки зрения пользователя таковы: разрешающая способность, число воспроизводимых цветов (для цветного дисплея) или оттенков яркости (для монохромного). Для алфавитно-цифрового дисплея разрешающая способность - число строк на экране и символов в каждой строке. Так, дисплей устаревшего отечественного компьютера ДВК-1 (диалоговый вычислительный комплекс) имел разрешающую способность 24х80 символов. Для графического - это число высвечиваемых точек по горизонтали и вертикали. К примеру, в табл. 4.4 приведены характеристики цветного графического дисплея SVGA (Super Video Grapics Adapter - видеографический адаптер повышенного разрешения) в нескольких из возможных режимах работы.

Таблица 4.4

Характеристики SVGA-монитора

В настоящее время (конец 90-х годов) начался промышленный выпуск плазменных дисплеев. В основе - возможность управлять возникновением электрических разрядов в некоторых газах и сопровождающим их свечением. Такие дисплеи обладают высоким качеством изображения и могут иметь значительно большие, чем у привычных компьютеров, размеры экранов при небольшой толщине (экран с диагональю около 1 м при толщине 8-10 см).

Огромную роль при выводе информации играют разнообразные печатающие устройства - принтеры. Наличие дисплея на современных компьютерах позволяет, работая в интерактивном режиме, экономить огромное количество бумаги, но все равно наступает, как правило, момент, когда необходима, так называемая, «твердая копия» информации - текст, данные, рисунок на бумаге. В процессе эволюции принтеры прошли следующий путь. Первые копировали пишущую машинку, имея ударные клавиши с буквами, цифрами и т.д. Под управлением процессора та или иная клавиша наносила удар по красящей ленте, оставляющей след на бумаге. Таких принтеров давно нет; их прямые наследники - точечно-матричные принтеры ударного типа - располагают перемещающейся вдоль строки печатающей головкой, содержащей от 7 до 24 игл, каждая из которых может независимо от остальных наносить удар по ленте. Это позволяет формировать изображения как букв и цифр, так и любых других символов, а также достаточно сложные рисунки и чертежи. Для хранения и подачи ленты используют специальную пластмассовую коробочку -картридж. Принтеры стали «интеллектуальными», т.е. имеют собственное ОЗУ и электронный блок управления для того, чтобы разгрузить основное ОЗУ и не отнимать в процессе печати время у центрального процессора.

Особенность современного принтера - возможность поддержки многих шрифтов. Часть шрифтов «прошита» в памяти принтера и задается нажатием клавиш на его панели, Еще больше шрифтов являются «загружаемыми», т.е. задаются той программой, которая обращается к устройствам печати. К примеру, широко распространенный графический редактор «Лексикон» позволяет пользователю выбирать между «обычным» шрифтом (так называемый шрифт пишущей машинки), жирным, курсивом (т.е. наклонными символами), жирным курсивом, символами с подчеркиванием и другими шрифтами - в зависимости от версии программы. Следует учесть, что при печати «собственными» шрифтами принтер обычно работает быстрее, так как комбинации ударов игл выбираются из знакогенератора принтера; загружаемые шрифты требуют дополнительного времени на загрузку до начала печати соответствующей программы - знакогенератора; самая медленная печать осуществляется в графическом режиме, который требует постоянной пересылки в принтер информации о текущем режиме работы каждой иглы. Последний (графический) режим с появлением системы «Windows» стал очень распространенным; он не включает предварительной пересылки шрифтов в память принтера.

Приведем названия наиболее распространенных шрифтов, чаще всего «прошитых» в принтерах: roman - шрифт пишущей машинки; bold-face - полужирный; italic - курсив; condenced - сжатый.

Качество печати текста определяется не только шрифтом и классом принтера, но и числом точек, из которых формируется символ. Наиболее быстрый режим с минимально возможным числом точек и весьма невысоким качеством печати -режим черновой печати (draft); наиболее высококачественный - режим SLQ (Super Letter Quality). На одном и том же принтере соотношение скоростей печати в разных режимах может достигать 1:10.

Существуют ударные точечно-матричные принтеры цветной печати. В них используются 4-цветные ленты, и каждая точка изображения формируется четырьмя последовательными ударами иголки разной силы. Таким образом можно сформировать на бумаге точки всех основных цветов и множества оттенков. Крупнейший производитель точечно-матричных принтеров - фирма «Epson» (Япония).

Все чаще на рабочих местах пользователей персональных компьютеров появляются вместо точечно-матричных струйные или лазерные принтеры. Струйные принтеры вместо головки с иглами имеют головку со специальной краской и микросоплом, через которую эта краска «выстреливается» струйкой на бумагу (и быстро сохнет). Для формирования изображения либо струйка краски может отклоняться специально созданным электрическим полем (так как она электризуется в момент выхода из сопла), либо (чаще) головка имеет столбец из нескольких сопел - наподобие матрицы игл точечно-матричного принтера.

Струйные принтеры могут быть цветными, они смешивают на бумаге красители, порознь распыляемые разными соплами. Изображение, формируемое струйными принтерами, по качеству превосходит аналогичное, получаемое на точечно-матричных. Дополнительное достоинство - меньший уровень шума при работе.

Самые высококачественные изображения на бумаге на сегодняшний день дают лазерные принтеры. Один из основных узлов лазерного принтера - вращающийся барабан, на внешней поверхности которого нанесен специальный светочувствительный материал. Управляемый электронным блоком луч лазера оставляет на поверхности барабана наэлектризованную «картинку», соответствующую формируемому изображению. Затем на барабан наносится специальный мелкодисперсный порошок - тонер, частички которого прилипают к наэлектризованным участкам поверхности. Вслед за этим к барабану прижимается лист бумаги, на который переходит тонер, после чего изображение на бумаге фиксируется («прижигается») в результате прохождения через горячие валки. Все это происходит с огромной быстротой, благодаря чему лазерные принтеры значительно превосходят обсуждавшиеся выше по скорости работы. Лазерные принтеры -рекордсмены по части количества воспроизводимых шрифтов и качеству рисунков благодаря высочайшей разрешающей способности. Существуют как черно-белые, так и цветные лазерные принтеры. Лазерный принтер работает почти бесшумно. Единственный, но, увы, очень важный параметр, по которому они существенно уступают принтерам ранее описанных типов - стоимость; далеко не всякий может себе позволить приобрести принтер, по стоимости превосходящий точечно-матричный аналог в несколько раз.

Лидирующая фирма в производстве струйных и лазерных принтеров - «Hewlett-Packard» (HP), США, хотя в этой области действуют и другие фирмы.

Трудно сравнивать разные принтеры между собой, так как существует множество моделей с очень различающимися характеристиками. Приведем для примера принтеры разных типов примерно одного функционального класса, предназначенные для малого офиса или дома. Девятиигольчатый точечно-матричный EPSON LX 1050 при печати текста имеет максимальную производительность 200 знаков/с (при использовании встроенных шрифтов в режиме draft), т.е. может отпечатать страницу стандартного текста (порядка 30 строк) с очень скромным качеством за 10 с; высококачественная же печать займет до 2 мин. Струйный HP DeskJet 600 печатает со скоростью около 4 стр/мин с разрешением 600 точек/дюйм (весьма высокое качество печати); по скорости он превосходит указанный матричный примерно в 1,5 раза. Лазерный HP «LaserJet SL» по приведенным характеристикам такой же, как указанный выше струйный, но по стоимости превосходит его примерно вдвое.

Существуют и принтеры, работающие на других физических принципах, но по распространенности они значительно уступают тем, которые обсуждались выше.

К принтерам близки по назначению плоттеры - специализированные устройства для вывода на бумагу чертежей и рисунков. Рисунок исполняется специальным пером, управляемым электронным блоком; для цветного плоттера необходимо несколько перьев. Плоттер необходим как часть АРМа проектировщика, инженера-конструктора, архитектора. В силу специализированности и высокой стоимости плоттеры не являются устройствами массового распространения.

Своеобразные устройства вывода - синтезаторы звука. Простейшие из них есть в арсенале почти у всех персональных компьютеров и представляют собой обычный малогабаритный динамик, напряжение сигнала на котором с большой частотой изменяется компьютером. Таким способом удается подать простой звуковой сигнал, указывающий на наступление какого-либо события. Многие языки программирования дополняются командами типа ВЕЕР, SOUND, позволяющими программировать серии звуков. Если звукогенератор физически реализован так, что частота звучания поддается регулированию, то можно запрограммировать несложную мелодию, а если есть несколько независимых звукогенераторов, то - и звучание оркестра. Для этого в современных компьютерах устанавливается специальная плата - звуковая карта, - способная преобразовывать аналоговый звуковой сигнал в последовательность двоичных цифр и наоборот. Существуют и синтезаторы речи, назначение которых понятно из названия.

Контрольные вопросы и задания

1.    Перечислите основные устройства ввода и вывода информации.

На каких физических принципах работают различные устройства ввода/вывода?

Назовите основные профессиональные характеристики различных устройств ввода и вывода информации и их типичные значения.