Лекція 2 Архітектура пеом. Пристрої введення інформації та їх характеристики



Скачати 99.62 Kb.
Дата конвертації22.04.2017
Розмір99.62 Kb.







Тема 2. Архітектура ПЕОМ.

Лекція 2.2 Архітектура ПЕОМ.



1. Пристрої введення інформації та їх характеристики.
Пристрої введення інформації призначені для того, щоб користувач міг вводити інформацію в комп'ютер. За допомогою їх можна вводити інформацію в алфавітно-числовій, графічній або координатній формах. Основним пристроєм введення інформації є клавіатура. Фізичні принципи дії клавіатури - замикання (розмикання) електричних контактів. В наш час найбільш поширеними є клавіатури з механічними та мембранними перемикачами. В першому випадку датчик являє собою традиційний механізм з контактами із спеціального сплаву. В другому випадку перемикач являє собою набір мембран: верхня – активна, нижня – пасивна, які розділені третьою мембраною – прокладкою. Основний принцип роботи клавіатури полягає в скануванні перемикачів. Замиканню чи розмиканню будь-якого з них відповідає унікальний цифровий код розміром один байт який потім аналізується.

Для роботи з багатьма сучасними програмами практично обов’язковим є використання миші чи іншого аналогічного пристрою (трекболу, сенсорної панелі та ін.). Ці пристрої називаються вказівними, так як вони дозволяють вказувати на ті чи інші елементи на екрані комп'ютера.

Пристроєм, який найбільш часто використовується є миша - маніпулятор, який являє собою невелику коробочку з двома або трьома кнопками. Вони бувають двох видів - оптично-механічні та оптичні. При переміщуванні оптично-механічної миші по столу обертається кульки, яка знаходиться внизу миші. З допомогою спеціального пристрою рух миші перетворюється в рух покажчика на дисплеї. Оптична миша не має кульки і її необхідно переміщувати по спеціальному “коврику”.

Деякі користувачі віддають перевагу трекболу - маніпуляторові у формі кулі на підставці, яку обертають руками. Взагалі кажучи, трекбол являє собою “перевернуту” мишу. Таким чином, у трекбола рухається не сам корпус пристрою, а тільки його куля. Це дозволяє суттєво підвищити точність керування курсором.

Для ігор використовують ще один маніпулятор - джойстик, який зроблено у вигляді закріпленої на шарнірі рухомої ручки з кнопками. Відхилення ручки від вертикалі приводить до руху курсору на екрані.

Для введення інформації в графічній формі використовують спеціальний пристрій – сканер. Сканери дозволяють вводити в комп'ютер образи зобра-жень, що представлені у вигляді тексту, ма-люнків, слайдів, фотографій або будь-якої іншої графічної інформації. Доречі, незважаючи на численність різних моделей сканерів, їх класифікацію можна провести всього по чотирьом ознакам. По-перше, за ступенем прозорості оригіналу зображення, що вводиться, по-друге, за кінематичним механізмом сканера (конструкції механізму руху), по-третє, за типом зображення, що вводиться, по-четверте, за особливостями програмного та апаратного забезпечення сканера. Розглянемо їх детальніше.

Оригінали зображень, взагалі кажучи, можна розділити на дві великі групи: непрозорі (фотографії, малюнки та ін.) та прозорі (кольорові та чорно-білі слайди). Зображення першого типу сканер обробляє у відбитому світлі, а другого, у світлі, яке пройшло через оригінал.

Визначним фактором для другої ознаки є спосіб переміщення читаючого вузла сканера та паперу відносно один одного. В наш час всі сканери можна поділити на ручні (hand-held) та настільні (desktop). Але існують і комбіновані сканери, які суміщають в собі можливості обох типів сканерів. Для того, щоб ввести зображення ручним сканером зображення, необхідно провести його читаючим вузлом по відповідному зображенню. Таким чином проблема переміщення читаючого вузла цілком лягає на користувача. Ширина зображення, що вводиться, звичайно не перевищує 10 см. Сучасні ручні сканери можуть забезпечити автоматичне “склеювання” зображення, що вводиться, тобто формують ціле зображення з окремих його частин. Настільні сканери також називають планшетними. Вони звичайно дозволяють вводити зображення стандартних форматів: А4 чи А3.

За третьою ознакою всі існуючі сканери можна розділити на чорно-білі та кольорові. Принцип дії сканерів полягає в освітленні зображення, що зчитується, світлом. У чорно-білих сканерів – це біле світло, а в кольорових - зображення по черзі освітлюється червоним, зеленим та синім світлом. Відбите світло попадає на світлочутливий елемент, який в залежності від яскравості видає те чи інше значення напруги. Ці значення напруги через аналогово-цифровий перетворювач перетворюються в цифрову форму. Основною характеристикою сканерів є роздільна здатність – кількість точок, що розрізняються, на дюйм – dpi (dot-per-inch). В сучасних моделях це 600-800 dpi, хоча є сканери, які підтримують 4800 dpi.

Для зв'язку з комп'ютером сканери можуть використовувати спеціальну 8-ми або 16-розрядну плату інтерфейсу, яка вставляється у відповідний слот розширення. Крім того, в наш час використовуються стандартні інтерфейси, які використовуються в IBM-сумісних комп'ютерах (послідовний та паралельний порти, а також SCSI).
2. Пристрої виведення інформації та їх характеристики.
Призначення пристроїв виведення інформації – вивести для користувача інформацію, яку “знає” комп'ютер. Основним пристроєм виведення інформації є дисплей. Дисплеєм називається пристрій візуалізації (відображення) текстової та графічної інформації без її довготривалої фіксації. Відсутність довготривалої фіксації означає зникнення зображення при вимиканні живлення або виводі нової інформації.

За функціональним призначенням дисплеї діляться на алфавітно-цифрові та графічні. Перші здатні виводити лише обмежений набір символів, другі ж більш гнучкі. Вони здатні виводити як алфавітно-цифрову, так і графічну інформацію і майже витіснили алфавітно-цифрові дисплеї. За кількістю кольорів, які здатен виводити дисплей вони діляться на монохромні та кольорові. Монохромні виводять інформацію одним кольором можливо з різними градаціями яскравості, кольорові - забезпечують видачу зображення одночасно кількома кольорами. За фізичними принципами роботи дисплеї поділяють на дисплеї на основі електронно-променевих трубок, рідкокристалічні дисплеї, плазмені (газорозрядні) дисплеї та люмінесцентні дисплеї.

Переважна більшість сучасних дисплеїв основана на електронно-променевих трубках (ЕПТ). Доречі, ЕПТ була винайдена більше ста років тому (у 1897 році) німецьким вченим Карлом Фердинандом Брауном. Принцип дії ЕПТ мало змінився з тих пір та полягає в тому, що пучок електронів, які випускає електронна гармата, падаючи на екран, покритий люмінофором (речовиною, що світиться під дією деяких зовнішніх чинників), спричиняє його світіння. На шляху пучка знаходяться додаткові електроди: система відхилення, яка дозволяє міняти напрямок електронного пучка, та модулятор, який регулює яскравість зображення, що одержується. Відмітимо, що будь-яке зображення на екрані дисплея складається з сукупності точок люмінофора, які називаються піксели (pixel – picture element). Тому такі дисплеї ще називають растровими. Електронний промінь у цьому випадку періодично сканує весь екран, утворюючи на ньому рядки розгортки, що близько розміщені одна коло одної. Саме цей шаблон і називають растр. По мірі руху променя по рядках відеосигнал, який подається на модулятор, змінює яскравість певних пікселів, утворюючи зображення.

Інший вид дисплеїв – на основі рідких кристалів. Принцип дії – поляризація відбитого світла під дією прикладеної до рідкого кристала напруги. Таким чином із темних та світлих ділянок (відповідно світло не проходить або проходить через поляризатор) формується зображення.

Газорозрядні або плазмені дисплеї складаються з величезної кількості газорозрядних трубок, які світяться червоним або жовтогарячим світлом під дією прикладеної до них напруги. У порівнянні з рідкокристалічними плазмені дисплеї мають вищу контрастність, але мають більшу енергоємність.

Екран люмінесцентного дисплея складається з матриці активних індикаторів, що дають яскраві зображення з великою роздільною здатністю. Разом з монохромними існують і кольорові люмінесцентні дисплеї.

Основними технічними характеристиками дисплеїв є:


  1. Роздільна здатність.

  2. Кількість кольорів або градацій яскравості, які можуть відтворюватись.

  3. Розміри екрану (по діагоналі).

  4. Маса та габарити.

  5. Ціна.

Роздільна здатність вимірюється в кількості точок, з яких будується зображення, по горизонталі та по вертикалі.

Дисплеї на основі ЕПТ мають ще одну важливу характеристику – частоту сканування. Чим більша роздільна здатність, тим вища повинна бути частота сканування для забезпечення прийнятної якості зображення. Розрізняють дисплеї з фіксованою частотою, мультичастотні дисплеї (вони підтримують роботу на декількох фіксованих частотах) та мультискануючі дисплеї (вони забезпечують роботу в діапазонах частот).

Кількість кольорів або градацій яскравості, які можуть відтворюватись залежить від можливостей по керуванню інтенсивністю електронних променів, прозорістю рідких кристалів чи яскравістю інших (активних) елементів. За розміром екрану можна виділити 14”, 15”, 17”, 19”, 20” та 21”.

Деякі дослідження, які проводились різними організаціями по охороні здоров'я, показали, що випромінювання, що супроводжують роботу дисплея, можуть надати шкоди людському організму. Відмітимо, що спектр цих випромінювань досить широкий: це й м'яке рентгенівське випромінювання, і інфрачервоне, і радіовипромінювання, а також електростатичні поля. Саме тому на “старих” моделях дисплеїв необхідно використовувати спеціальні захисні екрани (фільтри).

В наш час поширились дисплеї з низьким рівнем випромінювання – так звані LR-монітори (Low Radiation). Ці пристрої звичайно відповідають одній з двох специфікацій, що розроблені Шведською національною радою по вимірюванням та тестуванню MPR (Swedish National Board of Measurement and Testing). Перша специфікація (MPR I) стосується в основному магнітних полів. Друга специфікація (MPR II), яку прийняли в грудні 1990 року, поширювалась і на електричні поля.

Друкуючі пристрої (принтери) призначені для виводу алфавітно-цифрової та графічної інформації на папір чи подібний йому носій. На відміну від дисплея принтер дозволяє одержати так звану тверду копію зображення з практично необмеженим строком зберігання.

За технологією друку принтери можна розділити на принтери ударної дії та принтери безударної дії. Перші характеризуються тим, що зображення на папір наноситься механічним способом. В безударних принтерах рух паперу та друкуючого вузла механічний, але для формування зображення застосовуються немеханічні принципи. Основні переваги безударної технології – висока швидкість друку та низький рівень шуму.

Основними технічними характеристиками принтерів є:


  1. Принцип дії.

  2. Кольорові можливості (кольоровий чи чорно-білий).

  3. Графічні можливості чи їх відсутність.

  4. Роздільна здатність.

  5. Якість друку (пов’язана з роздільною здатністю).

  6. Швидкодія (швидкість друку).

  7. Енергоємність.

  8. Ціна.

  9. Рівень акустичного шуму.

Розглянемо докладніше принцип дії деяких принтерів.

Літерні принтери.

Першою реалізованою в комерційних принтерах була саме технологія літерного друку. Літерна технологія друку запозичена у друкарських машинок. Вона полягає в друкові сформованими символами – літерами. При цьому способові друку чиниться удар по паперу буквою через фарбуючу стрічку, в результаті чого на папері залишається контур символу. Друкуючі елементи на яких розміщено літери можуть бути циліндричними (у вигляді барабану) або ромашковими (подібно до звичайної друкарської машинки). Ці вузли не можна оперативно (під час друку) міняти, тому такі принтери мають обмежений набір символів, який вони друкують. Літерні принтери мають низьку швидкість друку, великий рівень шуму та високу вартість.



Точково-матричні принтери.

Основним вузлом точково-матричного принтера є друкуюча головка, яка переміщуючись вздовж паперу по спеціальних направляючих, “вимальовує” інформацію, що виводиться, через фарбуючу стрічку. Друкуюча головка складається з кількох голок, які розміщені вертикально. Кожна голка керується власним електромагнітом. При необхідності надрукувати точку спрацьовує електромагніт, голка вдаряє по фарбуючій стрічці і точка з’являється на папері. Випускають друкуючі головки на 9 та 24 голки. Оскільки зображення символів будується з точок, то набір символів, які друкуються необмежений. Принтери цього типу досить надійні, економічні, недорогі та мають порівняно невеликий рівень шуму, а також графічні можливості. Точково-матричні принтери можуть бути і кольоровими. Кожен рядок кольорового зображення формується за чотири проходи друкуючої головки за допомогою піднімання чи опускання касети з кольоровою стрічкою при кожному проході. В результаті голки вдаряють по смужці іншого кольору.



Струменеві принтери.

Струменева технологія друку була розроблена на початку 60-х рр. вченими Стенфордського університету (США). Але впроваджуватись в друкуючі пристрої вона почала лише з кінця 70-х рр. Струменева технологія друку, абстрагуючись від деталей, полягає в тому, що зображення наноситься на папір шляхом “випльовування” (під тиском) фарби з крихітного сопла. Кілька таких сопел встановлюються на друкуючу головку, яка аналогічно до точково-матричного принтера переміщується вздовж паперу. Струменева технологія – це один з основних видів кольорового друку. Для цього використовують змішування фарбників різного кольору, що розбризкується з різних сопел. Струменеві принтери відносяться до безударних друкуючих пристроїв тому їм властиві низький рівень шуму та енергоємність, графічні можливості, низька вартість та висока якість друку.



Електрофотографічні (лазерні) принтери.

В лазерних принтерах використовується електрофотографічний принцип утворення зображення – приблизно такий, як і в копіювальних машинах. Цей процес, зокрема, включає в себе створення рельєфу електростатичного потенціалу в шарі напів-провідника з наступною візуалізацією цього рельєфу. Лазерний принтер має барабан, що обертається, покритий світлочутливим матеріалом. У вихідному стані поверхня барабану має певний статичний заряд. В процесі роботи за допомогою лазера на барабані засвічуються певні ділянки і заряд “стікає” з освітленої поверхні. Таким чином освітлені та неосвітлені місця барабану мають різний електричний заряд. Потім на барабан наносять спеціальний порошок – тонер, частинки якого заряджені. В результаті електростатичної взаємодії частинки тонера прилипають до барабана тільки в тих місцях, які були засвічені. Коли зображення на барабані побудоване, і він вкритий тонером, лист паперу, що подається, заряджається таким чином, щоб тонер з барабану притягувався до паперу. Після цього зображення закріплюється на ньому за рахунок нагрівання частинок тонера до температури плавлення. Остаточну фіксацію зображення здійснюють спеціальні гумові валики, які притискають розплавлений тонер до паперу.

Лазерні принтери відрізняються великою швидкодією, роздільною здатністю, чудовими графічними можливостями та низьким рівнем шумів.

Для виведення кольорового зображення досить пропустити через лазерний принтер один і той же листок чотири рази, забезпечивши заміну тонера так, щоб різні ділянки листка одержали бірюзовий, яскраво червоний, жовтий та чорний кольори.



Інші типи принтерів ми не будемо розглядати в межах цього курсу. Але відмітимо, що існують також електростатичні, електрочутливі, магнітографічні принтери, принтери з термопереносом воскової мастики та принтери з термосублімацією барвника.



База даних захищена авторським правом ©lecture.in.ua 2016
звернутися до адміністрації

    Головна сторінка