2.1  

Видеомонитор

Видеомонитор (дисплей или просто монитор) – устройство отображения текстовой и графической информации в стационарных ПК – на экране электронно-лучевой трубки, а в портативных ПК – на жидкокристаллическом плоском экране.

Мониторы бывают цветными и монохромными, могут работать в одном из двух режимов: текстовом или графическом. В текстовом режиме экран монитора условно разбивается на отдельные участки – знакоместа, чаше всего на 25 строк по 80 символов (знакомест). В каждое знакоместо может быть выведен один из 256 заранее заданных символов. В число этих символов входят большие и малые латинские буквы, цифры, символы: ! @ # $ % ^ & * ( ) - + = ? { } [ ] : ; " ' < > / | \ . , ~ `,  а также псевдографические символы, используемые для вывода на экран таблиц и диаграмм, построения рамок вокруг участков экрана.

В число символов изображаемых на экране в текстовом режиме могут входить и символы кириллицы (буквы русского алфавита).

На цветных мониторах каждому знакоместу может соответствовать свой цвет символа и свой цвет фона, что позволяет выводить красивые цветные надписи на экран. На монохромных мониторах для выделения отдельных частей текста и участков экрана используется повышенная яркость символов, подчеркивание и инверсия изображения (темные символы на светлом фоне).

Графический режим монитора предназначен для вывода на экран графиков, рисунков. Разумеется, в этом режиме можно также выводить и текстовую информацию в виде различных надписей, причем эти надписи могут иметь произвольный шрифт, размер букв.

В графическом режиме экран монитора состоит из точек, каждая из которых может быть темной или светлой на монохромных мониторах или одного из нескольких цветов – на цветном. Количество точек по горизонтали и вертикали называется разрешающей способностью монитора в данном режиме. Например, выражение "разрешающая способность 640´200" означает, что монитор в данном режиме выводит на экран 640 точек по горизонтали и 200 точек по вертикали. Следует заметить, что разрешающая способность не зависит от размера экрана монитора, подобно тому как и большой, и маленький телевизоры имеют на экране 625 строк развертки изображения. Современные мониторы обладают разрешающей способностью до 1024´768 или 1248´1024 точек.

Важной характеристикой монитора, определяющей четкость изображения на экране, является размер точки на экране. Чем меньше она, тем выше четкость. Обычно величина точки колеблется от 0,41 до 0,18 мм.

К прочим характеристикам монитора можно отнести: наличие плоского или выпуклого экрана, уровень высокочастотного радиоизлучения, частоту обновления изображения на экране, наличие системы энергосбережения.

Клавиатура

Клавиатура – один из важнейших элементов связи человека с компьютером. Клавиатура является основным устройством ввода информации в персональный компьютер. Данные, которые требуется обработать, и команды, подлежащие выполнению, сообщаются компьютеру посредством клавиатуры. Кроме того, через нее производится управление работой компьютера во время выполнения программы.

Клавиатура должна быть эргономичной, то есть удобной и не утомляющей во время работы. Для этого она может устанавливаться под небольшим наклоном (от 5 до 7°) относительно горизонтальной поверхности. К клавишам должен быть обеспечен свободный доступ, они должны срабатывать от легкого нажатия. Обозначения на ней должны быть ясными и не утомительными для зрения.

Расположение букв на наборном поле клавиатуры аналогично обычной пишущей машинке, что дает возможность использовать в работе с компьютером навыки, приобретенные при работе с пишущей машинкой, достигая высокой скорости ввода как текста, так и цифровых данных.

При работе с компьютером возникает необходимость ввода определенных команд или частого выполнения определенных функций. Занесение их всякий раз в печатном виде занимало бы много времени. Поэтому для ввода этих наиболее часто используемых команд и функций в клавиатурах компьютеров предусматриваются отдельный, так называемые функциональные клавиши. При нажатии каждой из них в компьютер вводится не отдельная буква или цифра, а целое предложение или команда. Так, например, при вводе текста в одной программе нажатие данной функциональной клавиши может означать "установить курсор в конце строки", а в другой программе ее нажатие означает "стереть текст до конца строки".

Клавиатура компьютеров имеет также клавиши, облегчающие управление ими, - так называемые управляющие клавиши. Так, например, существуют отдельные клавиши для перемещения светового курсора по экрану, для вставки символов, для удаления символов.

К управляющим относятся также клавиши, которыми задается работа со строчными или заглавными буквами, с русским или латинским алфавитом.

Для клавиатур компьютеров используются кнопки различных типов, из которых наиболее широкое распространение получили два: емкостные и контактные.

Емкостные кнопки имеют достаточно простое устройство. Они состоят из подвижной металлической пластинки, прикрепленной к кнопке, и двух металлических выступов на печатной плате, образующих практически неподвижные электроды одного конденсатора переменной емкости. При каждом нажатии на клавишу подвижная пластина приближается к выступам, что приводит к изменению емкости конденсатора. Это изменение является указанием на нажатие (или отпускание) клавиши. В электронной схеме такой клавиатуры имеются компоненты, различающие состояние кнопки в зависимости от ее емкости. Помимо простоты устройства емкостные кнопки имеют достаточно высокую надежность. Они выдерживают до 100 и более миллионов циклов нажатий и отпусканий.

Контактные кнопки могут изготавливаться в различных вариантах, но всегда в основе лежит принцип непосредственного механического контакта между двумя гибкими металлическими пластинками. В месте соприкосновения пластинки обычно имеют специальное покрытие, обеспечивающее малое сопротивление контакта. В клавиатуре компьютеров используются контактные кнопки, сконструированные так, что нажатии кнопки приводит к высвобождению одной из предварительно нагруженных пластинок, которая вследствие этого резко соприкасается с другой пластинкой, создавая контакт. В этом случае сила соприкосновения двух пластинок не зависит от силы нажатия клавиши, что в значительной степени уменьшает механические колебания, возникающие в момент осуществления контакта. Срок службы контактных кнопок характеризуется числом срабатываний, составляющим порядка нескольких десятков миллионов циклов. Они более помехоустойчивы, чем емкостные.

Принтер

Принтер (или печатающее устройство) предназначен для вывода информации на бумагу.  Все принтеры могут выводить текстовую информацию, многие из них могут выводить также рисунки и графики, а некоторые принтеры могут выводить и цветные изображения.

Существует несколько тысяч моделей принтеров, которые могут использоваться с ПК.  Как правило, применяются принтеры следующих типов: матричные, струйные и лазерные, однако встречаются и другие (светодиодные, термопринтеры и так далее).

Матричные (или точечно-матричные) принтеры – наиболее распространенный до недавнего времени тип принтеров для IBM PC. Принцип печати этих принтеров таков: печатающая головка принтера содержит вертикальный ряд тонких металлических стержней (иголок). Головка движется вдоль печатаемой строки, а стержни в нужный момент ударяют по бумаге через красящую ленту. Это и обеспечивает формирование на бумаге символов и изображений.

В дешевых моделях принтеров используется печатающая головка с девятью стержнями. Качество печати у таких принтеров посредственное, но его можно несколько улучшить с помощью печати в несколько проходов (от двух до четырех).

Более качественная и быстрая печать обеспечивается принтерами с 24 печатающими иголками (24-точечными принтерами). Бывают принтеры и 48 иголками, они обеспечивают еще более качественную печать.

Скорость печати точечно-матричных принтеров от 60 до 10 секунд на страницу, печать рисунков может выполнятся медленнее – до 5 минут на страницу. Производятся и специальные высокопроизводительные матричные принтеры -  они используются банках, телефонных компаниях и так далее.

Струйные принтеры. В этих принтерах изображение формируется микрокаплями специальных чернил, выдуваемых на бумагу с помощью сопел. Это способ печати обеспечивает более высокое качество и скорость печати и по сравнению с матричными принтерами, он очень удобен для цветной печати. Современные струйные принтеры могут обеспечивать высокую разрешающую способность – до 600 точек на дюйм, приблизились по качеству к лазерным принтерам, а стоят не намного дороже, чет матричные принтеры (в 2-3 раза дешевле лазерных принтеров).

Следует заметить, что струйные принтеры требуют тщательного ухода и обслуживания. Скорость печати струйных принтеров – от 15 до 100 секунд на страницу, а время печати цветных страниц может достигать десяти минут (обычно 3-5 минут).

Лазерные принтеры обеспечивают в настоящее время наилучшее (близкое к типографскому) качество печати. В этих принтерах для печати используется принцип ксерографии: изображение переносится на бумагу со специального барабана, к которому электрически притягиваются частички краски. Отличие от обычно ксерокопировального аппарата состоит в том, что печатающий барабан электризуется с помощью лазера по командам компьютера.

Лазерные принтеры хотя и достаточно дороги (обычно от 800 до 4000$) являются наиболее удобными устройствами для получения качественных черно-белых качественных печатных документов. Существуют и цветные лазерные принтеры, но они стоят значительно дороже  - от 5000$) при разрешающей способности 300 точек на дюйм, от 10000$ при разрешающей способности 600 точек на дюйм.

Разрешающая способность лазерных принтеров как правило не менее 300 точек на дюйм, а современные лазерные принтеры (HP Laser Jet серии 4) обычно имеют разрешающую способность 600 точек на дюйм и более. Некоторые принтеры, например HP Laser Jet III и 4 используют специальную технологию повышения качества изображения. Применение этих технологий эквивалентно повышению разрешающей способности принтера в 1,5 раза. Скорость печати лазерных принтеров - от 15 до 5 секунд на страницу при выводе текстов. Страницы с рисунками могут выводится значительно дольше, на вывод больших рисунков может потребоваться несколько минут.

Выпускаются специальные высокопроизводительные (так называемые "сетевые") принтеры, например HP Laser Jet 4Si, 4V и другие, их скорость работы от 15 до 40 страниц в минуту. Обычно такие принтеры подключаются к локальной сети и совместно используются пользователями этой сети.

Накопители

В качестве внешней памяти персональных компьютеров могут использоваться накопители на магнитном диске и на магнитной ленте. Накопители на магнитном диске бывают с двумя типами носителей информации – с гибким магнитным диском (дискетой) и с жестким (несъемным) магнитным диском (НЖМД). Наличие накопителя на гибком магнитном диске (НГМД) является обязательным. Накопители на магнитной ленте бывают обычно кассетного типа и используются редко. Они служат для перезаписи большого объема информации из НЖМД на магнитную ленту, после чего эта информация может быть записана в НЖМД другого персонального компьютера или сохранена в архиве.

Накопители связываются с центральным процессором компьютера при помощи соответствующих управляющих устройств (контроллеров). Управляющие устройства (УУ) предназначены для осуществления, с одной стороны, обмена информацией между центральным процессором и накопителями, а с другой – для управления работой этих накопителей. Связь накопителей с УУ осуществляется обычно через стандартный интерфейс, представляющий собой группу линий для передачи электрических сигналов, каждая из которых имеет строго определенное назначение.

Накопители на магнитных дисках представляют собой устройства с так называемым циклическим доступом к информации. Магнитные ленты являются носителями с последовательным доступом. У них считывание или запись производится в ячейки поочередно от начала к концу ленты. Принципиально иначе функционирующие накопители на магнитных дисках осуществляют операции считывания или записи за время, значительно меньшее, чем требуется для устройств с магнитной лентой.

Время доступа к информации на носителе накопителя во много раз превосходит время обращения к оперативной памяти компьютера. При создании современных накопителей стремятся свести эту разницу к минимуму. Время доступа к информации в НЖМД на один порядок меньше времени доступа в НГМД.

а) Накопители на гибких магнитных дисках

широкое распространение  НГМД в персональных компьютерах обусловлено их сравнительно низкой стоимостью, малыми размерами, а также сравнительно быстрым –доступом к хранящейся на дискете информации. Другая причина большого распространения НГМД – это удобство работы с ними и простота хранения дискет.

Существуют разные виды НГМД. Наиболее широко распространены устройства с диаметром носителя 133мм (5,25 дюйма) и 89мм (3,5 дюйма). В профессиональных компьютерах чаще всего используются НГМД с диаметром дискеты 3,5 дюйма.

При работе с дисковыми накопителями для хранения информации используется одна или две круговые поверхности диска. Согласно числу используемых информационных поверхностей магнитные диски могут быть односторонними и двусторонними, а накопители соответственно – с одной и двумя магнитными головками считывания-записи. В профессиональных компьютерах используются как односторонние, так и двусторонние дискеты. Возможность хранения информации на одной или двух поверхностях дискеты гарантируется заводом-изготовителем и указывается на ее этикетке. Односторонние НГМД имеют только одну головку считывания-записи, то есть рассчитаны на использование только одной поверхности дискеты. Двусторонние НГМД располагают двумя головками считывания-записи и работают одновременно с двумя поверхностями дискеты. В случаях, когда это предусматривается конструкцией НГМД и дискеты, односторонние НГМД могут работать поочередно с двумя поверхностями дискеты. Для этого первоначально дискету устанавливают в основное положение, при котором происходит запись или считывание с первой поверхности. После установки дискеты в обратное положение, при котором две поверхности меняются местами, возможна запись или считывание и на второй ее поверхности.

Объем хранимой на дискете информации зависит как от типа дискеты, так и от самого НГМД.

НГМД как самостоятельное устройство объединяет три основных блока: систему привода, систему позиционирования и систему считывания-записи. Система привода предназначена для обеспечения вращения гибкого диска в дискете со строго заданной скоростью. Двигатель системы привода включается и выключается сигналами, поступающими от УУ через интерфейс. Система позиционирования служит для установки считывающе-записывающей головки на точно определенный дорожке поверхности носителя. Дорожки представляют собой концентрические окружности на поверхности диска, на которые записывается информация. Шаговый электродвигатель переводит считывающе-записывающую головку с одной дорожки на другую в двух направлениях по радиусу диска. Головка находится в постоянном соприкосновении с поверхностью дискеты. Система считывания-записи преобразует поступающую от УУ информацию в электрические импульсы, которые проходят через магнитную головку и осуществляют запись на дискете. При считывании с дискеты эта система выполняет обратное преобразование – электрические импульсы с магнитной головки преобразуются в двоичную информацию, представляемую в виде, подходящем для передачи по интерфейсу в УУ.

Характерной особенностью дисковых накопителей является метод записи информации на носителе. Этот метод определяет плотность расположения данных на магнитном диске и в связи с этим оказывает существенное влияние на максимально возможный объем хранимой информации. Кроме того, метод записи связан и с достоверностью хранимых данных, со скоростью обмена между УУ и накопителем, со сложностью УУ и так далее. В НГМД используются преимущественно два метода записи – с частотной модуляцией ЧМ (от англ. FM – frequency modulation), и с модифици

Другой характерной особенностью НГМД является плотность записи на дискете. В зависимости от направления, по которому рассматривается плотность, различают поперечную и продольную плотность записи. Поперечная плотность измеряется числом дорожек на единицу длины в направлении радиуса дискеты, а продольная плотность – числом битов информации на единицу длины вдоль окружности дорожки. Плотность записи определяется преимущественно качеством магнитного покрытия и параметрами считывающе-записывающей головки.

б) Накопители на жестких магнитных дисках

Устройство с несменным носителем – это накопители на жестких магнитных дисках (НЖМД). В отличие от накопителей на гибких магнитных дисках для них обычно не предусматривается изъятия носителя из устройства и замены его аналогичным – винчестер герметически закрыт в корпусе устройства, и весь НЖМД обычно монтируется однократно при сборке компьютера. Винчестер вращается непрерывно после включения питания устройства. Поскольку объем информации, хранимой одним устройством этого вида, весьма значителен (более 300 Мбайт), то оно используется совместно всеми пользователями компьютера.

Винчестер вместе с магнитными головками герметически закрыт в металлическом корпусе, изолирующем их от нежелательных воздействий окружающей среды. Благодаря этому существенно снижается вероятность погрешности записи вследствие загрязнения головок или порчи поверхности жесткого диска. В НЖМД магнитные головки осуществляют считывание и запись информации, не соприкасаясь с поверхностями носителя. Это так называемые плавающие головки, которые во время вращения диска удерживаются на небольшом расстоянии от поверхности подъемной силой, образуемой воздушным потоком между головкой и поверхностью диска. Бесконтактная запись позволяет достигать высокой скорости вращения носителя и предотвращает износ головок. В свою очередь, большая частота оборотов диска позволяет значительно увеличить скорость записи и считывания НЖМД, что уменьшает общее время доступа к этому виду памяти.

2.2  

Графопостроитель

Графопостроитель (плоттер) – устройство для вывода графической информации на бумагу. Для обслуживания плоттеров используется специальное программное обеспечение, с помощью которого можно с высокой скоростью чертить графические изображения различного формата.

Графопостроители – это механические устройства, в которых закреплено специальное перо. Чтобы нарисовать график или символ, перо передвигается по бумаге. Перо (практически оно представляет собой скорее ручку) может быть заполнено цветной пастой или чернилами. Многоперьевые графопостроители могут по команде менять рисующее перо, что позволяет выполнять многоцветные изображения.

Плоттеры бывают нескольких типов. В устройствах первого типа бумага или пленка неподвижно закреплена на плоской поверхности, а перо может перемещаться в двух измерениях. Графопостроители второго типа устроены так, что перо движется в одном измерении, но перемещается и бумага.  Плоттеры бывают барабанного типа, то есть они работают с рулоном бумаги.

Графопостроители получают от компьютера последовательность команд, управляющую процессом рисования. Конечно, для этого необходимо соответствующее программное и аппаратное обеспечение. Аппаратные средства включают интерфейс и кабель связи. Программное же обеспечение должно быть способно генерировать последовательность управляющих кодов, которая передается графопостроителю. Большинство графопостроителей имеют встроенную таблицу кодировки, в соответствии с которой эти коды преобразуются в элементарные движения пера. Иначе говоря, команды графопостроителю компьютер отдает на специальном языке. Никакого специального стандарта на командный язык графопостроителей нет.

Мышь

Мышь – это манипулятор для ввода информации в компьютер. Мышь представляет собой небольшую коробочку с двумя или тремя клавишами, легко уменьшающуюся в ладони. Вместе с проводом для подключения к компьютеру это устройство действительно напоминает мышь с хвостом.

Мышь позволяет передвигать курсор в нужное место экрана путем перемещения мыши по столу мыши по столу или ругой поверхности и фиксировать выбор нажатием одной из кнопок на своей поверхности. Как и в других случаях, программное обеспечение должно оказаться способным распознать наличие аппаратного средства, то есть мыши, и воспринять управляющие сигналы. К счастью, большинство программ, которые "понимают" управление курсором с клавиатуры, могут использовать мышь после подключения небольшой дополнительной программы, представляющей компьютеру информацию о перемещении мыши в виде эквивалентной последовательности кодов, генерируемых при нажатии клавиши управления курсором.

Существуют два основных варианта конструкции мыши: механический и оптический. Механическое устройство использует свободно вращающийся шарик, который располагается на "дне" мыши. Шарик в результате трения поворачивается, когда мышь двигают по плоской поверхности. Схемы мыши воспринимают это, подсчитывают число оборотов и передают информацию компьютеру. Оптическую мышь двигают по специальной отражающей панели. Луч света, испускаемой мышью, отражается от равномерно нанесенных на панель штрихов. При этом сенсор, расположенный внутри мыши определяет пройденное расстояние и направление перемещения и посылает эту информацию компьютеру.

На поверхности мыши может находится две или три кнопки. Как они используются – зависит от программного обеспечения.

Некоторые прикладные программы рассчитаны только на работу с мышью, но большинство программ использующих мышь, допускают замену мыши командами, вводимыми с клавиатуры. Однако часто при такой замене работа с программой весьма затруднительна.

Модем

Модем – устройство для обмена информацией с другими компьютерами через телефонную сеть. По конструктивному исполнению модемы бывают встроенными (вставляемыми в системный блок ПК) или внешними (подключаемыми через коммуникационный порт). Модемы отличаются друг от друга максимальной скоростью передачи данных (1200, 2400, 9600 бод и так далее, 1 бод = бит в секунду), а также тем, поддерживают ли они средства исправления ошибок (стандарты V42bis или MNP-5). Для устойчивой работы на отечественных телефонных линиях импортные модемы должны быть соответствующим образом адаптированы.

Факс-модем

Факс-модем – устройство сочетающее возможности модема, и средства для обмена факсимильными изображениями с другими факс-модемами и обычными телефаксными аппаратами.

Сканер

Сканер – устройство для считывания графической и текстовой информации в компьютер. Сканеры могут вводит в компьютер рисунки. С помощью специального программного обеспечения компьютер может распознать символы во введенной через сканер картинке, это позволяет быстро вводить напечатанный (а иногда и рукописный) текст в компьютер. Сканеры бывают настольные (они обрабатывают весь лист бумаги целиком) и ручные (ими надо проводить над нужными картинками или текстом), черно-белые и цветные (воспринимающие цвета). Сканеры различаются друг от друга разрешающей способностью, количеством воспринимаемых цветов или оттенков серого цвета. При систематическом использовании (например в издательских системах) необходим настольный сканер, хотя он дороже. Для подготовки цветных изданий требуется, естественно, цветной сканер.

Аудиоплата

Аудиоплата дает возможность исполнять музыку и воспроизводить звуки с помощью компьютера. Вместе с аудиоплатой обычно поставляются звуковые колонки, а часто и микрофон. Аудиоплата представляет средства записи, воспроизведения и редактирования музыки и речевых сообщений.

Многие программы, в особенности игровые, используют аудиоплаты для вывода музыкального сопровождения, звуковых, в том числе речевых, эффектов.

Устройство для чтения компакт-дисков

Устройство для чтения компакт-дисков позволяет читать данные со специальных компакт-дисков (CD-ROM). Эти компакт-диски более надежны и могут хранить значительно больше информации, чем дискеты, поэтому в настоящее время на западе многие крупные программные комплексы, базы данных, мультимедиа-программы распространяются на компакт-дисках.

Трекбол

Трекбол – манипулятор в форме шара на подставке. используется для замены мыши, особенно часто в портативных компьютерах.

Графический планшет

Графический планшет – устройство для ввода контурных изображений (диджитайзер). Используется, как правило, в системах автоматического проектирования (САПР) для ввода чертежей в компьютер.

Адаптеры каналов связи

Адаптеры каналов связи предназначены для осуществления обмена информацией между профессиональными компьютерами, как расположенными в непосредственной близости друг от друга, та и удаленными на большое расстояние. Кроме того, с их помощью осуществляется связь отдельных  профессиональных компьютеров с другими малыми и большими ЭВМ. Типичным примером в этом случае является использование профессионального компьютера в качестве "интеллектуального" терминала, через который осуществляется доступ к различным видам сетей ЭВМ.

Используются два вида адаптеров каналов связи – асинхронные и синхронные.

Асинхронный адаптер оказывается подключенным к системной шине компьютера, когда на нем установлен разъем подсоединения к передающей среде.

Асинхронный адаптер выполняет все функции по осуществлению связи, передачи нужного символа с соответствующей скоростью, формирование стартового и стопового битов, контроля, а также обнаружения стартового бита при приеме, распознавания принятого символа и представления его соответствующей обслуживающей программе и так далее.

Асинхронный адаптер может использоваться как для локальной, так и для дистанционной связи. При локальной связи через такой адаптер к профессиональному компьютеру могут подключаться различные периферийные устройства, имеющие средства поддержки асинхронного режима (например принтер или терминал).

Непосредственная связь через интерфейс в асинхронном режиме представляет собой простейший способ связи двух ПК между собой. При использовании модемов в таком режиме могут связываться и компьютеры, находящиеся на расстоянии сотен километров друг от друга. При этом связь может быть организована по выделенной линии (некоммутируемая связь), так и с использованием средств существующей телефонной сети (коммутируемая связь). Использование телефонной сети позволяет связывать между собой большое число компьютеров, из которых в каждый момент связаны между собой только два.

Следует отметить, что при асинхронном режиме передачи данных скорости обмена сравнительно невелики – до нескольких тысяч бит в секунду, чего в большинстве практических применений оказывается недостаточно.

Синхронный адаптер также подключается к системной шине. Для него характерен синхронный режим работы, при котором информация передается в виде последовательности символов, представляющих часть сообщения или целое сообщение. При этом начало и конец каждой отдельной последовательности отмечаются служебными символами. При синхронной передачи передаче используются различные правила  диалога между компьютерами, которые составляют так называемый протокол обмена. В зависимости от используемого протокола служебные символы называют "флагами" или "синхросимволами". Существуют два типа протоколов синхронной связи – побитово- и побайтово-ориентированные. В профессиональных компьютерах предусмотрены отдельные адаптеры каналов связи для обслуживания наиболее распространенных представителей двух типов протоколов.

Синхронные адаптеры используются прежде всего для подключения профессиональных компьютеров к большим ЭВМ или к сетям ЭВМ.

Литература

1.  

2.  

3.  

4.   IBM для пользователя, 1996.