Внешние устройства персонального компьютера

            Одна из передовых фирм - производителей  модемов ”Hayes Microcomputer Products” приняла основные стандарты для команд модемов, включая набор AT- команд, с помощью которых пользователь может непосредственно управлять работой модема. Сегодня Hayes-стандартами пользуется подавляющее большинство фирм во всем мире, и лучшие модемы являются Hayes - совместимыми.

Сейчас на мировом  рынке модемов фактически правят 2 фирмы: ZyXEL и US Robotics. Они производят самые скоростные и самые качественные модемы и факс - модемы. Очень дорогие суперсовременные модемы ZyXEL имеют возможность воспроизведения голоса, записанного в цифровом режиме и сжатия речевых сигналов, что позволяет использовать их в качестве автоответчиков. Также некоторые модели ZyXEL U-1496 и US Robotics Courier снабжены переключателем речь/данные, встроенным тестированием и другими полезными функциями. Основное качество модемов ZyXEL - богатейший выбор возможностей, хотя это значительно увеличивает их стоимость (до $1250), а модемов US Robotics (Courier и Sportster) - надежность при относительно низкой цене на них (до $200).

Последние годы спрос на модемы и факс-модемы стал достаточно высок, так как они необходимы практически каждому работающему на компьютере человеку. Модемы позволяют достаточно быстро передавать с одного компьютера на другой пакеты документов и связываться по электронной почте, а также обеспечивают доступ в глобальные мировые сети (Internet и др.) для установления контактов с зарубежными партнерами.

Монитор.

Со времени  использования монитора для наглядного вывода данных произошло большое  конструктивное усовершенствование его  функций. Если сначала в качестве монитора использовалась электронно-лучевая  трубка обычного телевизионного приемника, то в дальнейшем требования к нему увеличились. В частности, в монохромном  стандарте MDA разрешающая способность составляла 720x350 пикселей. В следующем, цветном стандарте CGA, созданном в 1982 году - 640x200 пикселей, EGA 1984 года - 640x350, VGA 1987 года - 640x480, SVGA - 800x600. Сейчас стандартные возможности монитора - 1024x768 при 32-битном представлении цвета, возможно дальнейшее распространение разрешения 1280x1024 пикселей. Это позволяет использовать при изображении документов режим WYSIWYG - режим полного соответствия, то есть изображение на экране представляется идентично тому, что в конечном итоге появится на принтере.

Система дисплея  состоит из двух частей: адаптера дисплея  и самого монитора. Адаптеры монитора разделяют по поддерживаемому стандарту (EGA, VGA, SVGA), ширине шины (8-битная, 16-ти или более), частоте кадров, частоте строк могут использоваться с графическими сопроцессорами, объему используемых микросхем памяти (до 4 Мбайт и более). Дисплеи различаются по разрешающей способности, следует заметить что разрешающая способность не зависит от размеров экрана монитора, шагу точек в линии, частоты развертки, типу развертки (полная или черезстрочная), размеру экрана. Адаптер непрерывно сканирует видеопамять, формирует ТВ-сигнал, который подается в монитор. После получения копии содержимого видеопамяти эти данные встраиваются в ТВ-сигнал. ТВ-сигнал, в котором закодировано содержимое видеопамяти, выводится по кабелю в монитор. Монитор обрабатывает ТВ-сигнал с данными из видеопамяти и показывает их на экране.

Мониторы бывают цветными и монохромными. Они могут работать в одном из двух режимов: текстовом или графическом.

      Текстовый режим.

В текстовом  режиме экран монитора условно разбивается  на отдельные участки - знакоместа, чаще всего на 25 строк по 80 символов (знакомест). В каждое знакоместо может быть введён один из 256 заранее  символов. В число этих символов входят большие и малые латинские буквы, цифры, определённые символы, а также псевдографические символы, используемые для вывода на экран таблиц и диаграмм, построения рамок вокруг участков экрана и так далее. В число символов, изображаемых на экране в текстовом режиме, могут входить и символы кириллицы. На цветных мониторах каждому знакоместу может соответствовать свой цвет символа и фона, что позволяет выводить красивые цветные надписи на экран. На монохромных мониторах для выделения отдельных частей текста и участков экрана используется повышенная яркость символов, подчёркивание и инверсное изображение.

      Графический режим.

Графический режим  предназначен для вывода на экран  графиков, рисунков и так далее. Разумеется, в этом режиме можно выводить и текстовую информацию в виде различных надписей, причём эти надписи могут иметь произвольный шрифт, размер и др. В графическом режиме экран состоит из точек, каждая из которых может быть тёмной или светлой на монохромных мониторах и одного или нескольких цветов - на цветном.

Принтер.

Для вывода результатов  работы используют принтеры. В настоящее время используется четыре принципиальных схемы нанесения изображения на бумагу: матричный, струйный, лазерный и термопереноса.

На сегодняшний  день широко применяется шесть технологий для цветной печати. Они реализуются  в ударных (”игольчатых”) матричных принтерах (dot matrix), в струйных принтерах с жидкими чернилами (liquid ink-jet), в принтерах с термопереносом восковой мастики (thermal wax transfer), в принтерах с    термосублимацией   красителя(dye sublimation), в струйных принтерах с изменением фазы красителя (phase-change ink-jet) и в цветных лазерных принтерах (colour laser). 

       Матричные принтеры(Dot Matrix).

     Как  известно, идея матричных печатающих устройств заключается в том, что требуемое изображение воспроизводится из набора отдельных точек, наносимых на бумагу тем или иным способом. Напомним также, что практически все печатающие устройства (за исключением, пожалуй, страничных) могут быть ударными (impact) и безударными (non-impact). Принцип работы цветных ударных матичных принтеров заключается в том, что вертикальный ряд (или два ряда) игл ”вколачивает” краситель с ленты прямо в бумагу. В отличие от обычных монохромных устройств, в последнем случае используется многоцветная лента. Система управления этих принтеров заботится не только о конкретной иголке, но и цвете ленты. Сразу отметим, что помимо шума, присущего всем ударным устройствам, скорость, палитра и качество цветов в данном случае, как правило, неудовлетворительные. Это, впрочем, касается не только бумаги, но и пленок. Заметим также, что со временем воспроизводимые цвета становятся более тусклыми, поскольку в прямой зависимости от срока службы лента загрязняется. Это связано в основном с прямым контактом многоцветной ленты с выводимым цветным изображением. К достоинствам подобных устройств можно отнести надежность, низкую стоимость страницы изображения, возможность печати на обычной бумаге. Ударные цветные матричные принтеры в основном находят применение при выводе несложных изображений. Цена таких устройств относительно невысока - около 800 долларов.

Струйные  принтеры( Liquid ink-jet).

             Струйная технология печати является на сегодняшний день самой распространенной для реализации цветных устройств. Струйные чернильные принтеры подразделяются на устройства непрерывного (continuous drop, continuous jet) и дискретного (drop-on-demand) действия. Последние опять же делятся на две категории: с нагреванием чернил (”пузырьковая”   технология bubble-jet или thermal ink-jet) и основанные на действии пьезоэффекта (piezo).

В простейшем случае принцип действия устройства по технологии continuous jet основан на том, что струя чернил, постоянно испускаемая из сопла печатающей головки, направляется либо на бумагу (для нанесения изображения), либо в специальный приемник, откуда чернила снова попадают в общий резервуар. В рабочую камеру чернила подаются микронасосом, а элементом, задающим их движение, является, как правило, пьезодатчик. Описанный выше принцип действия печатающего устройства использует сегодня очень небольшое количество принтеров. Производством цветных принтеров, использующих данную технологию, занимается, например, фирма Iris Graphics.

При реализации bubble-jet-метода в каждом сопле печатающей головки находится элемент (например, тонкопленочный резистор). При пропускании тока через тонкопленочный резистор последний за несколько микросекунд нагревается до температуры около 500 градусов и отдает выделяемое тепло непосредственно окружающим его чернилам. При резком нагревании образуется чернильный паровой пузырь, который старается вытолкнуть через выходное отверстие сопла каплю жидких чернил. Поскольку при отключении тока тонкопленочный резистор также быстро остывает, паровой пузырь, уменьшаясь в размерах, ”подсасывает” через входное отверстие сопла новую порцию чернил, которые занимают место ”выстрелянной” капли. Цветные принтеры от фирм Canon и Hewlett-Packard используют именно эту технологию.

Как уже было сказано, второй метод для управления соплом основан на действии диафрагмы, соединенной с пьезоэлектрическим элементом. Как известно, обратный  пьезоэффект заключается в деформации пьезокристалла под воздействием электрического поля. Изменение размеров пьезоэлемента, расположенного сбоку выходного отверстия сопла и связанного с диафрагмой, приводит к выбрасыванию капли и приливу через входное отверстие новой порции чернил. Подобные устройства выпускаются компаниями Epson, Brother, Data-products и Tektronix. Кстати фирмой Epson предложен новый тип многослойной пьезоэлектрической головки, которая устраняет ”сателлиты” - маленькие капельки, сопровождающие основную каплю. Четкость в этом случае повышается в основном для монохромных изображений.

Заметим, что  сопла (канальные отверстия) на печатающей головке струйных принтеров, через  которые разбрызгиваются чернила, соответствуют ”ударным” иглам матричных принтеров. Поскольку размер каждого сопла существенно меньше диаметра иглы (тоньше человеческого волоса), а количество сопел может быть больше, то получаемое изображение теоретически должно быть в этом случае четче. К сожалению, это не всегда так, и очень многое зависит от качества используемой бумаги. Дело в том, что чернила имеют свойства просачиваться (куда не надо), растекаться и смешиваться до высыхания. Это приводит к снижению яркости, а также к изменению цветности изображения.

Для того чтобы  преодолеть все эти неприятности, используются самые различные подходы. Например, химики фирмы DuPont разработали для принтеров компании Hewlett-Packard специальные пигментные чернила (правда, тоже не без недостатков). А вот чтобы избежать смешивания чернил, в модели принтера IBM Color JetPrinter PS4079 фирмы Lexmark предусмотрены паузы между проходами для нанесения первичных цветов. Упоминавшаяся чуть выше компания Hewlett-Packard для той же цели (высыхание чернил) использует подогрев носителя, то есть бумаги. Такой метод борьбы со смешиванием чернил реализован в моделях HP PaintJet XL300 и DeskJet 1200С.

Итак, к основным достоинствам технологии continuous jet относится возможность воспроизведения широкой палитры цветов с высоким качеством, однако при невысокой скорости печати стоимость подобных цветных принтеров достигает нескольких десятков тысяч  долларов.    

Устройства  дискретного действия (drop-on-demand) достаточно дешевы (от 500 долларов и выше) и также позволяют получать широкую гамму цветов, однако требуют, как правило, специальной бумаги.

Лазерные  принтеры(Colour laser)

В лазерных принтерах  используется электрографический принцип  создания изображения - примерно такой же, как и в копировальных машинах. Наиболее важными частями лазерного принтера можно считать фотопроводящий барабан (или ленту), полупроводниковый лазер и прецизионную оптико-механическую систему, перемещающую луч. Лазер формирует электронное изображение на светочувствительной фотопримной ленте последовательно для каждого цвета тонера (CMYK). То есть принтер, работающий в монохромном режиме со скоростью 8стр/мин, в цветном режиме обеспечит только 2 стр./мин. Когда изображение на фоточувствительной ленте полностью построено, подаваемый лист заряжается таким образом, чтобы тонер с барабана притягивался к бумаге. После этого изображение закрепляется на ней за счет нагрева частиц тонера до температуры плавления. Окончательную фиксацию изображения осуществляют специальные валики, прижимающие расплавленный тонер к бумаге.

Технологически  данный процесс осуществляется весьма не просто, поэтому цены на цветные  лазерные принтеры до недавнего времени  составляли несколько десятков тысяч долларов.

Принтеры термопереноса(Thermal wax transfer)

Принцип работы принтера с термопереносом состоит в том, что термопластичное красящее вещество, нанесенное на тонкой подложке, попадает на бумагу именно в том месте, где нагревательными элементами (аналогами сопел и игл) печатающей головки обеспечивается должная температура (около 70-80 градусов). Конструктивно такой способ печати достаточно прост, к тому же он обеспечивает практически бесшумную работу. Для нанесения цветного изображения требуется, разумеется, три или четыре прохода: по одному для первичных цветов и один в случае использования отдельного черного цвета, что соответственно увеличивает время печати. Принтеры, использующие данную технологию, обычно требуют специальной бумаги. Стоимость выведенной страницы с изображением, как правило, дороже, чем для струйных принтеров. Для данных устройств также характерна небольшая скорость печати (1-2 страницы в минуту). Тем не менее, принтеры с термопереносом - достаточно надежные устройства, которые не требуют сложного обслуживания и могут воспроизводить цветное изображение (до 16,7 миллионов цветов) как на пленке, так и на бумаге, с разрешающей способностью 200-300 dpi (точек на дюйм). Стоимость подобных устройств может составлять от 1 до 10 тысяч долларов.

Плоттеры.

Устройство, позволяющее  представлять выводимые из компьютера данные в виде рисунка или графика  на бумаге, называют обычно плоттером, или графопостроителем. Существуют перьевые плоттеры (pen plotter), струйные плоттеры (ink-jet plotter), электростатические плоттеры(electrostatic plotter), плоттеры прямого вывода изображения(direct imaging plotter), плоттеры на основе термопередачи(thermal transfer plotter) и лазерные (светодиодные) плоттеры(laser/led plotter).

Перьевые плоттеры.

Перьевые плоттеры - это электромеханические устройства векторного типа, и на ПП традиционно выводят  графические  изображения  различные векторные программные системы типа AutoCAD. ПП создают изображение при помощи пишущих элементов,  обобщенно называемых перьями,  хотя имеется несколько видов таких элементов, отличающихся друг от друга используемым видом жидкого красителя.  Пишущие элементы  бывают  одноразовые  и многоразовые (допускающие перезарядку).  Перо крепится в держателе пишущего узла, который имеет одну или две степени свободы перемещения.

Существует два типа ПП:  планшетные, в которых бумага неподвижна, а перо перемещается по всей плоскости изображения,  и барабанные  (или рулонные),  в которых перо перемещается вдоль одной оси координат,  а бумага - вдоль другой, за счет захвата транспортным валом,  обычно фрикционным. Перемещения  выполняются  при  помощи  шаговых или линейных электродвигателей,  создающих довольно большой шум.

Струйные плоттеры.

Струйная технология создания изображения известна с  70-х  годов,

но истинный ее прорыв на рынке стал возможен только с  разработкой фирмой Canon технологии создания реактивного пузырька (Bubblejet) -  направленного распыления  чернил  на  бумагу  при помощи сотен мельчайших форсунок одноразовой печатающей головки. Каждой форсунке соответствует свой микроскопический  нагревательный элемент (терморезистор), который мгновенно (за 7-10 мкс) нагревается  под воздействием  электрического импульса. Чернила закипают, и пары создают пузырек, который выталкивает из форсунки каплю чернил.  Когда импульс  кончается,  терморезистор столь же быстро остывает, а пузырек исчезает.

Электростатические  плоттеры.

Электростатическая технология основывается на  создании  скрытого

электрического изображения (потенциального рельефа) на поверхности  носителя - специальной электростатической  бумаги,  рабочая  поверхность

которой покрыта  тонким  слоем диэлектрика,  а основа пропитана  гидрофильными солями для обеспечения требуемой влажности  и  электропроводности. Потенциальный  рельеф  формируется при осаждении на поверхность диэлектрика свободных зарядов,  образующихся при возбуждении тончайших электродов записывающей головки высоковольтными импульсами напряжения. Когда бумага проходит через проявляющий узел  с  жидким  намагниченным тонером, частицы  тонера оседают на заряженных участках бумаги. Полная цветовая гамма получается за четыре цикла создания скрытого  изображения и прохода носителя через четыре проявляющих узла с соответствующими тонерами.