 |
|
Периферийные устройства ПК
Периферийные устройства обеспечивают гибкость и универсальность ПК. По назначению периферийные устройства можно разделить на устройства ввода, вывода, хранения и обмена данными.
4.4.1. Устройства ввода данных.
Основным устройством ввода символьных данных является клавиатура. Эффективность процесса ввода зависит от формы клавиатуры и раскладки ее клавиш. Клавиатуры, имеющие специальную форму, рассчитанную с учетом требований эргономики, называют эргономичными клавиатурами. Они, во-первых, повышают производительность наборщика и снижают общее утомление в течение рабочего дня. Во-вторых, снижают вероятность и степень развития ряда заболеваний (туннельного синдрома кистей рук, остеохондроза верхних отделов позвоночника и других). В настоящее время существуют и образцы клавиатур с оптимизированной раскладкой. Однако практическое их внедрение затруднено в связи с необходимостью специального обучения.
Среди устройств командного управления, кроме обычной мыши, существуют и другие типы манипуляторов:
- трекбол, который устанавливается стационарно и его шарик приводится в движение ладонью руки;
- пенмаус представляет собой аналог шариковой авторучки, на конце которой установлен узел, регистрирующий величину перемещения;
- проводная и беспроводная инфракрасная мышь, у которой отсутствует шарик;
- для компьютерных игр применяют манипуляторы рычажно-нажимного типа (джойстики) и аналогичные им джойпады, геймпады и штурвально-педальные устройства.
Для ввода графической информации используют сканеры, графические планшеты и цифровые фотокамеры. Нелишне отметить, что с помощью сканеров можно вводить и символьную информацию. В этом случае исходный материал вводится в графическом виде, после чего обрабатывается специальной программой распознавания образов.
Конструктивно сканеры бывают:
- планшетные, принцип действия которых состоит в том, что луч света, отраженный от поверхности материала, фиксируется специальными элементами, называемыми приборами с зарядной связью (ПЗС). Обычно элементы ПЗС конструктивно оформляются в виде линейки, располагаемой по ширине исходного материала. Перемещение линейки относительно листа бумаги выполняется механическим протягиванием линейки при неподвижном листе или листа при неподвижной линейке. Типичная разрешающая способность для офисного применения 600-1200 dpi (dpi – количество точек на дюйм);
- ручные сканеры по принципу действия аналогичны планшетным. Разница лишь в том, что протягивание линейки ПЗС в данном случае выполняется вручную. Равномерность и точность сканирования при этом неудовлетворительные. Кроме того, разрешающая способность составляет 150-300 dpi;
- барабанные, в которых исходный материал закрепляется на цилиндрической поверхности барабана, вращающегося с высокой скоростью. Устройства этого типа обеспечивают наивысшее разрешение (2400-5000 dpi) благодаря применению не ПЗС, а фотоэлектронных умножителей. Их используют для сканирования высококачественных изображений (фотонегативов, слайдов и т.п.);
- сканеры форм предназначены для ввода данных со стандартных форм, заполненных механически или «от руки». Сканеры форм не обладают высокой точностью сканирования, но характеризуются высоким быстродействием;
- штрих-сканеры предназначены для ввода данных, закодированных в виде штрих-кода.
Графические планшеты (дигитайзеры) предназначены для ввода художественной графической информации. Существует несколько различных принципов действия графических планшетов, но в основе всех их лежит фиксация перемещения специального пера относительно планшета.
Цифровые фотокамеры воспринимают графические данные с помощью ПЗС, объединенных в прямоугольную матрицу. Наилучшие потребительские модели обеспечивают разрешение изображения до 800´1200 точек, а у профессиональных моделей еще выше.
4.4.2. Устройства вывода данных.
Помимо монитора используются печатающие устройства (принтеры), позволяющие получать копии документов на бумаге или прозрачном носителе. По принципу действия различают матричные, лазерные, светодиодные и струйные принтеры.
Матричные принтеры выводят данные на бумагу в виде оттиска, образующегося при ударе цилиндрических стержней («иголок») через красящую ленту. Качество печати зависит от количества иголок в печатающей головке. Так, 24-игольчатые матричные принтеры по качеству документов не уступают пишущей машинке.
Лазерные принтеры по качеству печати не уступают, а во многих случаях и превосходят полиграфическое. Модели среднего класса обеспечивают разрешение печати до 600 dpi, а профессиональные модели – до 1200 dpi. Принцип действия лазерных принтеров заключается в следующем:
- в соответствии с поступающими данными лазерная головка испускает световые импульсы, которые отражаются от зеркала и попадают на поверхность светочувствительного барабана. При этом горизонтальная развертка изображения выполняется вращением зеркала;
- участки поверхности светочувствительного барабана, получившие световой импульс, приобретают статический заряд;
- барабан при вращении проходит через контейнер, наполненный красящим составом (тонером), и тонер закрепляется на участках, имеющих статический заряд;
- при дальнейшем вращении барабана происходит контакт его поверхности с бумажным листом, в результате чего тонер переносится на бумагу;
- лист бумаги с нанесенным на него тонером протягивается через нагревательный элемент, вследствие чего частицы тонера спекаются и закрепляются на бумаге.
Светодиодные принтеры по принципу действия похожи на лазерные. Разница заключается в том, что источником света является линейка светодиодов. Поскольку эта линейка расположена по всей ширине печатаемой страницы, отпадает необходимость в механизме формирования горизонтальной развертки и вся конструкция получается проще, надежнее и дешевле. Типичная величина разрешения печати составляет порядка 600 dpi.
В струйных принтерах изображение на бумаге формируется из пятен, образующихся при попадании микрокапель красителя на бумагу. Их выброс происходит под давлением, которое развивается в печатающей головке за счет парообразования. В некоторых моделях капля выбрасывается щелчком в результате пьезоэлектрического эффекта (форма капли более стабильна и близка к сферической). Механическая часть струйных принтеров проста и надежна, однако получаемое разрешение нестабильно, что ограничивает возможность их применения в черно-белой полутоновой печати. В то же время струйные принтеры нашли очень широкое применение в цветной печати. Благодаря простоте конструкции они намного превосходят цветные лазерные принтеры по показателю качество/цена. При разрешении выше 600 dpi они позволяют получать цветные оттиски, превосходящие по качеству цветные отпечатки, получаемые фотохимическими методами. Цена струйных принтеров заметно ниже, чем лазерных, однако стоимость печати одного оттиска на них может быть в несколько раз выше.
4.4.3. Устройства внешнего хранения данных.
По типу конструкции все устройства внешней памяти разделяются на ленточные и дисковые.
Из ленточных накопителей в ПК используются только накопители на кассетной магнитной ленте. Емкость магнитных кассет (картриджей) не превышает 2 Гбайт. Лентопротяжные механизмы для картриджей называются стримерами. Стримерам характерна малая производительность, недостаточная надежность и низкая стоимость. Поэтому накопители на магнитной ленте используются лишь для резервного копирования и архивирования информации с жестких дисков.
Дисковые накопители по типу носителя разделяются на магнитные, оптические и магнитооптические накопители. Носитель – материальный объект, способный хранить информацию. Логическая структура диска включает дорожки сектора и кластеры. Вдоль дорожек (концентрических окружностей) записывается и считывается информация. Каждая дорожка разбита на сектора, в каждом из которых может быть помещено обычно 512 байт. Один или несколько смежных секторов дорожки объединяются в кластер, который является минимальной единицей размещения информации на диске.
Накопитель на гибком магнитном диске (флоппи-диск, дискета) конструктивно изготовляется из гибкого пластика (лавсана), покрытого ферролаком (магнитный слой), и помещается в футляр-конверт. Режим запрета записи устанавливается специальным переключателем (положение вверх), расположенным в одном из углов футляра. Дискета может иметь тефлоновое покрытие (например, Verbatim), которое предохраняет магнитный слой от грязи, пыли, воды, жира. Каждую новую дискету вначале следует отформатировать. Форматирование – это создание структуры записи информации на поверхности дискеты: разметка дорожек, секторов, записи маркеров и другой служебной информации. Для 3,5" диска число дорожек 80, на каждой дорожке 18 секторов и 9 или 18 кластеров. Емкость дискеты 1,44 Мбайт.
Неперезаписываемые оптические диски (CD-ROM) предполагают однократную запись информации лазерным лучом большой мощности, который оставляет на активном слое диска дорожку с микроскопическими впадинами. Таким образом, создается первичный «мастер-диск». Тиражирование CD-ROM по «мастер-диску» выполняется путем литья под давлением. Емкость CD-ROM может достигать 1,5 Гбайт. На перезаписываемых оптических дисках с однократной (CD-R) и многократной (CD-Е) записью лазерный луч непосредственно в дисководе (устройство для чтения и записи информации) компьютера при записи прожигает микроскопические углубления на поверхности диска под защитным слоем. Дисководы CD-Е способны читать и обычные CD-ROM. Перспективными являются оптические диски с высокой плотностью записи (DVD). Информация размещается на одной или на обеих сторонах, в одном или в двух слоях. Двухсторонние двухслойные диски позволяют хранить до 17 Гбайт информации в формате MPEG.
Перезаписываемые магнитооптические диски (СС-Е) используют лазерный луч для местного разогрева активного слоя диска при записи информации магнитной головкой. Считывание информации выполняется лазерным лучом меньшей мощности, отраженный луч которого на несколько градусов изменяет свое направление в зависимости направления намагниченного участка активного слоя. Магнитооптические диски с однократной записью (CC-WORM) отличаются от обычных магнитооптических накопителей лишь тем, что в них на контрольные дорожки диска наносятся специальные метки, предотвращающие стирание и повторную запись на диск. Емкость магнитооптических дисков достигает 5,2 Гбайт.
В ПК используются также диски с высокой плотностью записи, на поверхности которых для более точного позиционирования магнитной головки используется лазерный луч. К таким накопителям относятся:
· флоптические диски – выполняют обычную магнитную запись информации, но со значительно большей плотностью размещения дорожек на поверхности диска. Такая плотность достигается ввиду наличия на дисках специальных нанесенных лазерным лучом серводорожек, служащих при считывании/записи базой для позиционирования лазерного луча, и соответственно магнитной головки, жестко связанной с лазером. Стандартная емкость флоптического диска 20,8 Мбайт;
· диски сверхвысокой плотности записи (VHD) – используют кроме лазерного позиционирования еще и специальные дисководы, обеспечивающие иную технологию записи/считывания: «перпендикулярного» способа записи вместо обычного «продольного». Емкость таких дисков достигает 10,5 Гбайт.