Внешние устройства компьютера

Для согласования интерфейсов периферийные устройства подключают к шине не напрямую, а через свои контроллеры (адаптеры) и порты.

Контроллеры и адаптеры представляют собой наборы электронных цепей, которыми снабжаются устройства компьютера с целью обеспечения совместимости их интерфейсов. Контроллеры, кроме этого, осуществляют непосредственное управление периферийными устройствами по запросам микропроцессора.

Подключение стандартных внешних устройств обычно не вызывает никаких проблем: надо только присоединить устройство к компьютеру соответствующим стандартным кабелем и (возможно) установить на компьютер программный драйвер. Драйверы — это системные программы, обеспечивающие работу принтеров, дисководов, дисплеев, клавиатуры и т.п.

Гораздо сложнее ситуация, когда к компьютеру требуется присоединить нестандартное внешнее устройство. В этом случае необходимо доскональное знание особенностей используемых интерфейсов и умение эффективно с ними работать.

Рассмотрим различные виды внешних устройств.

Внешние запоминающие устройства

Внешняя память (ВЗУ) предназначена для длительного хранения программ и данных, и целостность ее содержимого не зависит от того, включен или выключен компьютер. Одной из основных характеристик ВЗУ является общий объем хранимой информации, или емкость ВЗУ, обычно измеряемая в байтах.

Из-за большого различия быстродействия оперативной памяти и ВЗУ обращения к внешней памяти вызывают потери производительности ПК. Поэтому быстродействие ВЗУ является показателем не менее важным, чем его емкость.

Соответственно быстродействие ВЗУ определяется двумя показателями: временем доступа и скоростью передачи информации. Различают среднее и максимальное время доступа.

К устройствам ввода информации относятся клавиатура, ручные манипуляторы мышь, трекбол, джойстик, сканер, световое перо, цифровая видеокамера, микрофон и др.

К устройствам вывода информации относятся дисплей (монитор), принтер, плоттер, акустические колонки и др.

Модем выполняет функции и устройств ввода, и устройств вывода информации. Он позволяет соединяться с другими удаленными компьютерами с помощью телефонных линий связи и обмениваться информацией между ЭВМ.

Самым известным устройством ввода информации является клавиатура. Нагрузка на это устройство, пожалуй, наибольшая. Клавиатура проектируется таким образом, чтобы каждая клавиша выдерживала 30- 50 миллионов нажатий.

Манипулятором типа мышь называют устройство, которое обеспечивает преобразование своего положения на плоской поверхности стола в позицию курсора на экране дисплея.

Дисплей (монитор) является наиболее популярным устройством вывода информации. Бывают монохромные (черно-белые) и цветные дисплеи.

В зависимости от принципа действия мониторы делятся на:

  • - мониторы с электронно-лучевой трубкой;
  • - дисплеи на жидких кристаллах.

Электронно-лучевая трубка представляет собой электронновакуумное устройство в виде стеклянной колбы, в горловине которой находится электронная трубка, на дне — экран со слоем люминофора.

При нагревании электронная пушка излучает поток электронов, которые с высокой скоростью перемещаются к экрану. Поток электронов (электронный луч) проходит через фокусирующую и отклоняющую катушку, которая направляет его в определенную точку люминофорно- го покрытия экрана. Под действием электронов люминофор излучает свет, который видит пользователь.

Жидкокристаллические мониторы. Для изготовления ЖК-экранов используют так называемые нематические кристаллы, молекулы которых имеют форму палочек или вытянутых пластинок. Между двумя стеклами с прозрачными электродами находятся молекулы жидких кристаллов (слой вещества составляет приблизительно 5-10 мкм). В отсутствие электрического поля молекулы этого вещества образуют спирали, скрученные на 90 градусов (отсюда и их название twisted). В результате такой ориентации молекул плоскость поляризации проходящего через ЖК-элемент света поворачивается примерно на этот же угол. Если на входе и выходе этого элемента поместить поляризаторы, смещенные относительно друг друга также на угол 90 градусов, то свет беспрепятственно может проходить через этот элемент. Если же к прозрачным электродам приложено напряжение, спираль молекул распрямляется (они просто ориентируются вдоль поля). Поворота плоскости поляризации уже не происходит и, как следствие, выходной поляризатор не пропускает свет.

Сканеры. Сканеры считывают с бумаги, пленки или иных твердых носителей «аналоговые» тексты или изображения и преобразуют их в цифровой формат.

Сканеры разделяются на:

  • - ручные;
  • - листопротяжные;
  • - планшетные;
  • - барабанные.

Ручные сканеры обрабатывают полосы документа шириной около 10 см и представляют интерес прежде всего для владельцев мобильных ПК. Они медлительны, имеют низкие оптические разрешения (обычно 100 точек/ дюйм), часто обуславливают перекосы отсканированного изображения (что осложняет работу программ распознавания, которым к тому же приходится иметь дело со страницами А4, склеенными из нескольких фрагментов).

В листопротяжном сканере страницы документа в процессе чтения пропускаются через специальную щель с помощью направляющих роликов (последние зачастую становятся причиной перекоса изображения при вводе). Таким образом, сканеры этого типа непригодны для ввода журнальных или книжных данных. К листопротяжным сканерам отдельно предлагаются полезные устройства автоматической подачи документов.

Планшетные сканеры универсальны. Они напоминают верхнюю часть копировального аппарата: оригинал (бумажный документ или плоский предмет) кладется на специальное стекло, под которым перемещается каретка с оптикой и аналого-цифровым преобразователем. Планшетные сканеры пригодны как для качественного сканирования цветных изображений, так и для более или менее быстрого ввода текстовых документов. Помимо сканеров массового спроса, выпускаются планшетные аппараты для полиграфии и скоростные офисные модели формата А4. Планшетный сканер можно дополнительно оснастить устройством для работы со слайдами (коротко — слайдовую приставку) или автоподатчиком документов.

Барабанные сканеры, по светочувствительности значительно превосходящие потребительские планшетные устройства, применяются исключительно в полиграфии, где требуется высококачественное воспроизведение профессиональных фотографий. Разрешение барабанных сканеров обычно составляет 3000-5000 точек/дюйм.

Принтеры. Печатающие устройства, или принтеры (от англ, printer) предназначены для вывода алфавитно-цифровой (текстовой) и графической информации на бумагу или подобный ей носитель.

Принтеры можно разделить на две большие группы: ударные и безударные. Принтеры ударного типа характеризуются тем, что изображение на бумагу наносится механическим способом. Из них в ПЭВМ применяются устройства с литерной печатью (литерные принтеры) и точечно-матричные принтеры.

В безударных принтерах передвижение бумаги и печатающей головки по-прежнему осуществляется механическим способом, но для формирования изображения на бумаге используются немеханические принципы. Основные преимущества безударной технологии — высокая скорость печати и низкий уровень шума.

Принтеры подразделяются на устройства последовательного действия (печатают посимвольно), построчно печатающие устройства (выводят строки целиком) и постранично печатающие устройства (сразу формируют страницу).

Литерные принтеры. В больших ЭВМ используются высокоскоростные литерные печатающие устройства параллельного действия. Последовательная литерная технология печати заимствована, по сути дела, у пишущих машинок. Она состоит в печати сформированными символами — литерами. При этом способе печати производится удар по бумаге литерой через красящую ленту, в результате чего на бумаге остается контур символа. Печатающие элементы (шрифтоносители), на которых размещены литеры всех печатных знаков, могут выполняться цилиндрическими (в виде барабана), шарообразными, лепестковыми (типа «ромашка»), ленточными или наперсткообразными (напоминающими волан для игры в бадминтон).

Точечно-матричные принтеры. Основным узлом точечно- матричною принтера является печатающая головка, которая перемещается по специальным направляющим вдоль печатаемой на бумаге строки, «вырисовывая» выводимую информацию по точкам через красящую ленту. После печати строки бумага продвигается и описанный процесс повторяется.

Струйные принтеры. Струйная технология печати состоит в том, что изображение наносится на бумагу путем «выстреливания» (под давлением) красителя из крохотного сопла. Одно или несколько сопел устанавливаются на печатающей головке, которая аналогично точечно- матричным принтерам в процессе работы устройства перемещается относительно бумаги.

Различают два основных типа струйных принтеров:

  • - с непрерывной подачей красителя;
  • - с капельным микродозатором.

В устройствах первого типа формируется непрерывный поток из маленьких капель, которые заряжаются и, пролетая через электрическое поле, отклоняются в вертикальной плоскости пропорционально их заряду. Горизонтальное отклонение обеспечивается перемещением печатающей головки. Капли, которые не должны делать точку на бумаге, отклоняются в специальный желоб, по которому краска возвращается в резервуар для последующего использования. Такой принцип предназначен для печатающих головок с несколькими вертикально расположенными соплами.

Принтеры второго типа (с капельным микродозатором) содержат матрицу или столбец вертикально расположенных сопел. При горизонтальном движении печатающей головки из сопел в нужные моменты времени «выстреливаются» капли, которые попадают на бумагу.

Термографические принтеры. Между принципом действия термографических и точечно-матричных принтеров можно провести вполне определенную параллель. Отличия состоят лишь в том, что для нанесения точек в первых используется свойство некоторых материалов изменять свой цвет при нагревании (или расплавляться), а вместо обычных металлических игл применяются тонкие нагреваемые электроды. Таким образом, в термографических принтерах для формирования изображения на бумаге используется не удар, а нагрев. Иногда эти устройства называют химическими принтерами, так как в них используется одноименная реакция, вызванная нагреванием.

Термографические печатающие устройства подразделяются на два типа:

  • - принтеры с прямым нагревом;
  • - принтеры с переносом.

В устройствах первого типа используется бумага со специальным химическим покрытием. Нагретый электрод непосредственно касается такой бумаги, и в результате химической реакции точка «проявляется», приобретая синий или черный цвет.

В принтерах второго типа используется специальная красящая лента, краситель которой, расплавляясь от касания нагретым электродом, переносится на бумагу, отпечатывая точку.

Термографические принтеры почти бесшумны, просты по конструкции, недороги и, хотя обладают малым для большинства моделей быстродействием (40-80 символ/с), дают довольно высокое качество печати, естественно, предоставляя и графические возможности.

Электрофотографические (лазерные) принтеры. В основе большинства лазерных принтеров лежит электрофотографический принцип печати, заимствованный из ксерографии, где используется свойство фоточувствительных материалов изменять свой поверхностный заряд в зависимости от освещенности.

Лазерный принтер содержит вращающийся барабан (реже — ленту), покрытый фоточувствительным (светочувствительным) материалом. В исходном состоянии поверхность барабана электрически нейтральна или имеет электрический заряд, равномерно по ней распределенный (в зависимости от разновидности принтера). В процессе работы устройства при помощи сканирующего зеркала осуществляется растровая развертка луча от лазерного диода по поверхности барабана. После множества коротких вспышек этого диода, выполняемых в соответствии с выводимым изображением, на барабане засвечиваются все требуемые участки и изменяется их электрический заряд. После засветки на барабан наносится порошок определенного цвета, называемый тонером, частицы которого обладают заданным электрическим зарядом. В результате электростатического взаимодействия частицы тонера прилипают к барабану только в тех местах, которые были или не были освещены, что зависит от системы окрашивания (разновидности принтера). Затем рисунок переносится на бумагу посредством ее прижима к барабану и последующего приложения электрического поля. Наконец, тонер фиксируется на бумаге (чаще всего разогретым валиком). Иногда фиксация осуществляется вследствие воздействия паров какого-либо растворителя.

Лазерные принтеры отличаются высокими быстродействием, разрешающей способностью и, соответственно, качеством печати, а также хорошими графическими возможностями и низким уровнем шума.

Для вывода цветного изображения достаточно пропустить через лазерный принтер одну и ту же страницу четыре раза, обеспечив смену тонера, чтобы разные области страницы получили бирюзовый, ярко- красный, желтый и черный цвета.

Электростатические принтеры. Технология электростатической печати является близкой «родственницей» электрофотографии и разработана сотрудниками фирмы Delphax Systems.

Вместо источника света и сложной оптики с подвижными частями для переноса изображения на барабан в электростатических принтерах используется принцип ионного осаждения (электронная печать). Он реализуется вследствие того, что над барабаном устанавливается управляющий электрод, а между ними — сменная кассета для ионного осаждения. Барабан и кассета, в свою очередь, разделены экранирующим электродом с отверстиями, который воздействует на ионы в качестве удерживающего и фокусирующего элемента. При приложении к барабану и управляющему электроду напряжения между ними возникает коронный разряд, в результате чего ионы, «хранящиеся» в кассете, ускоряются и переносятся через экранирующий электрод на барабан. Потенциал же экранирующего электрода управляет засветкой барабана в соответствии с выводимым изображением. Далее процесс печати повторяет технологию, реализованную в лазерном принтере.

Из-за отсутствия подвижных деталей электростатические принтеры обладают большей надежностью и долговечностью.

В среднем электростатические принтеры обладают быстродействием 20-40 страница/мин. (выше, чем у лазерных) и есть резервы его увеличения до 200-300 страница/мин. Их стоимость колеблется в пределах 15-48 тыс. долл. США.

Электрочувствителъные принтеры. В электрочувствительном печатающем устройстве изображение формируется в результате протекания тока по поверхности специальной бумаги. В наиболее распространенной конструкции используется бумага с цветным покрытием, поверх которой наносится тонкая алюминиевая пленка, придающая листу бумаги белый цвет. Печать производится аналогично точечно- матричным принтерам с помощью ряда игл, к которым приложено напряжение. При касании иглами алюминиевой пленки по ней протекает ток и локально испаряет ее участки. Через образующиеся отверстия в пленке становится видна подложка (покрытие бумаги, обычно темного цвета), за счет чего и «проявляется» изображение. Существуют как принтеры последовательного действия, так и построчно печатающие устройства данного типа.

Благодаря малым размерам электрочувствительные устройства могут встраиваться в дисплеи и использоваться в портативных ПЭВМ.

Магнитографические принтеры. Магнитография в какой-то мере аналогична электрофотографии и электростатике, но в ней используется магнитная запись. Барабан имеет магнитное покрытие, а над ним располагаются магнитные головки, которые записывают на этот барабан «невидимое» изображение. Тонер обладает ферромагнитными и термопластическими свойствами. После намагничивания барабана тонер переносится на него, «прилипая» к определенным его областям. Проявленное таким образом изображение закрепляется на бумаге способом теплового плавления.

Уникальность данной технологии в том, что она позволяет воспроизводить копии одного и того же изображения без его регенерации на барабане. Быстродействие — от 10-14 страница/мин до 50 и 90 страни- ца/мин.

Виды программного обеспечения компьютеров

Существуют два основных вида программ:

  • - прикладные программы, написанные для решения практических задач;
  • - системные программы, осуществляющие организацию вычислительного процесса и управление ресурсами ЭВМ. Каждая системная программа выполняет свою определенную функцию. Так, системные программы — утилиты предназначены для выполнения часто повторяющихся операций, например, восстановление случайно удаленных файлов, и т. д.

Драйверы — это системные программы, обеспечивающие работу принтеров, дисководов, дисплеев, клавиатуры и т.п.

Операционная система (ОС) — комплекс программ, обеспечивающих поддержку работы, аппаратных средств ЭВМ, сетей и всех программ.

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ     След >