Устройства ввода-вывода ПК

Московский Государственный Университет Приборостроения и Информатики 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Дисциплина «Ремонт и обслуживание вычислительной техники» 
 
 
 
 
 
 
 

Реферат на тему «Устройства ввода-вывода ПК» 
 
 

    Выполнил:

    Студент 2го курса ИТ-4 
 
 
 
 
 
 
 
 

    Устройства ввода информации в ПК

    К основным устройствам ввода информации в персональный компьютер относятся следующие устройства: клавиатура, мышь, шар (track-ball), сканер, графический планшет (digitizer) и т. д.

    Рассмотрим подробнее назначение и принципиальное устройство каждого из них.

    Клавиатура.

    Является одним из первым и наиболее необходимым на настоящий момент устройством для ввода буквенно-символьной информации в ПК.

    По расположению клавиш настольные клавиатуры делятся на два основных типа, функционально ничуть не уступающие друг другу:

1. Функциональные клавиши располагаются в двух вертикальных рядах, отдельных групп клавиш управления курсором нет. Всего в такой клавиатуре 84 клавиши. Некоторые считают этот стандарт устаревшим.
2. Усовершенствованная (расширенная), имеет 101 или 102 клавиши. Клавиатурой такого типа снабжаются сегодня почти все настольные персональные компьютеры. Количество функциональных клавиш в усовершенствованной клавиатуре не 10, а 12. Логично выделены группы клавиш для работы с текстами и управления курсором, продублированы некоторые специальные клавиши, позволяющие более эргономично работать обеими руками.

    Другое дело портативный компьютер, в котором клавиатура обычно является встроенной частью конструкции. Клавиатуры портативных компьютеров в той или иной степени похожи на оба типа клавиатур настольных компьютеров, хотя из-за недостатка места в самих компактных моделях компьютеров типа subnotebook и palmtop конструкторы вынуждены идти на сокращения количества и размеров клавиш.

Расположение буквенных клавиш на компьютерных клавиатурах стандартно. Сегодня повсеместно применяется стандарт QWERTY - по первым шести латинским буквенным клавишам верхнего ряда. Ему соответствует отечественный стандарт ЙЦУКЕН расположения клавиш кириллицы, практически аналогичный расположению клавиш на пишущей машинке.

Стандартизация в размере и расположении клавиш нужна для того, чтобы пользователь на любой клавиатуре мог без переучивания работать «слепым методом». Слепой десятипальцевый метод работы является наиболее продуктивным, профессиональным и эффективным. Увы, клавиатура из-за низкой производительности пользователя оказывается сегодня самым «узким местом» быстродействующей вычислительной системы.

    Устройство. Клавиатура представляет собой совокупность датчиков, воспринимающих давление на клавиши и замыкающих определенную электрическую цепь, со стандартным разъемом (PS/2, USB) и интерфейсом для подключения к системной плате компьютера. Длительное время выпускались клавиатуры с механическими датчиками. Современные клавиатуры - мембранного типа. Переключатель представляет собой набор мембран: активная - верхняя, пассивная - нижняя, разделяющая.

    Внутри корпуса клавиатуры помимо датчиков расположены электронные платы дешифрации сигнала. Обмен данными между клавиатурой и системной платой осуществляется 11-битовыми блоками (8 разрядов плюс служебная информация) по 2-проводному кабелю (сигнал и земля). Клавиатура содержит внутренний контроллер, позволяющий производить самотестирование в момент подключения (одновременная индикация светодиодов «NumLock», «CapsLock», «ScrollLock»), управляющий индикаторами и обеспечивающий связь с системной платой ПК посредством последовательного интерфейса.

    Принцип работы. Принцип работы клавиатуры заключается в сканировании переключателей клавиш. Замыканию и размыканию любого из переключателей соответствует уникальный цифровой код (scan code) размером 1 байт. На системной плате прием и обработку сигналов от клавиатуры выполняет специальная микросхема - контроллер клавиатуры.

    Внутренний микропроцессор клавиатуры обрабатывает специальный сигнал, поступающий к нему после нажатия любой клавиши и, преобразуя его, последовательно передает центральному процессору сканируемый код. Каждое нажатие клавиши формирует два кода: один по нажатию, другой - по освобождению клавиши.

    Компьютер получает эти коды через специальный порт ввода-вывода. Когда сигналы кода достигают центрального блока, контроллер клавиатуры объявляет микропроцессору, что коды доступны, чтобы он мог обработать прерывания. Когда это случается, центральный блок обрабатывает полученные сигналы и определяет какие клавиши нажаты и в какой комбинации. Программы, реализующие данную функцию, являются частью BIOS. Компьютер запоминает состояние нажатых клавиш путем изменения специальных областей памяти.

    Клавиатура в своей собственной специальной памяти запоминает, какая клавиша была нажата (обычно в памяти клавиатуры может храниться до 20 кодов нажатых клавиш, если процессор не успевает ответить на прерывание). После передачи кода нажатой клавиши процессору эта информация из памяти клавиатуры исчезает.

    Кроме нажатия клавиатура отмечает также и отпускание каждой клавиши, посылая процессору свой сигнал прерывания с соответствующим кодом. Таким образом, компьютер «знает», держат клавишу или она уже отпущена. Это свойство используется при переходе на другой регистр. Кроме того, если клавиша нажата дольше определенного времени, обычно около половины секунды, то клавиатура генерирует повторные коды нажатия этой клавиши.

    Ввод символов с клавиатуры осуществляется только в той точке экрана, где располагается курсор.

    Манипуляторы.

    Хотя клавиатура еще вовсе не утратила значения для общения пользователя с компьютером, другое устройство ручного ввода информации - мышка - становится все более весомой и важной. Можно с уверенностью утверждать, что на современном компьютере работать без мышки стало почти невозможно: вы тут же увязните в графическом интерфейсе Windows и многих прикладных программ, работающих с окнами, меню, иконками и диалоговыми боксами (если только вы не ас клавиатурных сокращений).

    Управлять курсором или маркером на экране с помощью одной клавиатуры бывает чудовищно нелепо, когда для этого есть специальные устройства-указатели: «мышка» или трекбол, которые «по-умному» принято называть координатными манипуляторами, - это самые распространенные сегодня устройства для дистанционного управления графическими изображениями на экране. В принципе, мышка и трекбол похожи на джойстик, известный всякому, кто увлекается компьютерными играми. Набирать какие-либо команды не нужно, достаточно при работе в программе указать мышкой нужную операцию меню или иконку в окне на экране, а затем щелкнуть кнопкой. Вот и все, что требуется, а остальное сделает программа.

Мышки бывают с двумя и тремя кнопками. Вообще-то практически для всех случаев жизни на мышке достаточно двух кнопок. Делом вкуса является также цвет и дизайн корпуса мышки. Выбор здесь огромный. Над этим старательно работают дизайнеры множества фирм, так что выбрать тут есть из чего.

Трекбол мало чем отличается от мышки. В сущности - это та же самая мышка, но перевернутая «вверх ногами», точнее - перевернутая вверх шаром. Если мышку надо возить по столу и, катая шарик, управлять перемещением маркера на экране, то в трекболе надо просто крутить пальцами или ладонью сам шарик в разные стороны.

В портативных компьютерах трекбол нередко встраивается прямо рядом с клавиатурой либо пристегивается с боку или спереди клавиатуры компьютера. Впрочем, и для настольных компьютеров выпускаются клавиатуры с «встроенным трекболом». А в самых портативных компьютерах вместо мышки и трекбола теперь используют крошечный пойнтер - небольшой цветной штырек, торчащий среди клавиш на клавиатуре, который, словно джойстик, можно нажимать в разные стороны.

А самый последний писк мышиной моды в портативных компьютерах - в место пойнтера используется клавиша с буквой J. Это клавиша - «J-пойнтер» - как раз и служит таким джойстиком, воспринимающим нажатия в разные стороны, а окружающие клавишу J другие буквенные клавиши выполняют роль кнопок отсутствующей мышки или трекбола.

    Мышки вообще, как правило, более удобны, чем трекболы, но трекболы требуют меньше свободного места на рабочем столе. И если стол завален документами, книгами, чертежами, найти свободное место для мышки порой оказывается непросто

    Помимо традиционных мышек, подключенных к компьютеру тоненьким кабелем, выпускаются беспроводные мышки, передающих информацию с помощью инфракрасных или радиолучей.

    Устройство и принцип работы.

    Механические «мыши». В них используется маленький шар, который выступает через нижнюю поверхность устройства и вращается по мере его перемещения по поверхности. Переключатели внутри мыши определяют перемещение и направление движения шара. Хотя шар может двигаться в любом направлении, определяются только четыре направления. Перемещение в каждом из них измеряется в сотых долях дюйма. После прохождения этого дискретного расстояния формируется специальный сигнал для центрального блока. Механическая мышь практически может работать на любой поверхности. Можно вращать шар даже пальцем, но в этом случае возникнут проблемы с нажатием кнопок. С другой стороны механической мыши требуется какое-то пространство. Механическим частям свойственны поломки. Мыши имеют тенденцию к собиранию грязи, что приводит к уменьшению надежности их функционирования. Поэтому это устройство периодически необходимо чистить, хотя оно как будто работает на чистой поверхности стола.

Оптическая мышь. Здесь вместо крутящегося шарика используется луч света, сканирующий координатную сетку, нанесенную на специальную подложку. С помощью такого механизма и определяется движение. Отсутствие движущихся частей в таком устройстве повышает его надежность. В этих устройствах используются две пары LED и фотодетекторов, устанавливаемых на задней стенке. Одна пара ориентирована под прямым углом по отношению к другой. Подложка покрыта перекрывающимся множеством желтой и голубой координатных сеток. Каждая пара LED и фотодетекторов определяют движение в обоих направлениях при прохождении через соответствующие риски сетки. Специальное покрытие нижней стенки мыши облегчает скольжение по покрытой пластиком подложке. Большим недостатком оптической мыши является необходимость использовать специальную подложку. С одной стороны, вы можете положить ее в любое место, и устройство будет работать. Но, с другой стороны, такая подложка легко загрязняется, и устройство перестает работать. Да и само пластиковое покрытие легко повреждается.

Основные характеристики.

«Мышь» характеризуется в основном разрешением, которое измеряется в dpi, то есть количество просканированных точек поверхности при перемещении на 1 дюйм. В последнее время добавилась пользовательская характеристика - количество дополнительных кнопок и возможность их программирования, т. е. назначение им каких-либо функциональных возможностей (запуск и закрытие программ, скроллинг текста и т. д.).

    Сканер.

    Вводить изображение в компьютер можно разными способами, например используя видеокамеру или цифровую фотокамеру. Еще одним устройством ввода графической информации в компьютер является оптическое сканирующее устройство, которое обычно называют сканером. Сканер позволяет оптическим путем вводить черно-белую или цветную печатную графическую информацию с листа бумаги. Отсканировав рисунок и сохранив его в виде файла на диске, можно затем вставить его изображение в любое место в документе с помощью программы текстового процессора или специальной издательской программы электронной верстки, можно обработать это изображение в программе графического редактора или отослать изображение через факс-модем на телефакс, находящейся на другом конце света.

Сканер - это глаза компьютера. Первоначально они создавались именно для ввода графических образов, рисунков, фотоснимков, чертежей, схем, графиков, диаграмм. Однако, помимо ввода графики, в настоящее время они все шире используются в довольно сложных интеллектуальных системах OCD (Optical Character Recognition), то есть оптического распознания символов. Эти «умные» системы позволяют вводить в компьютер и читать текст.

Сперва текст вводится в компьютер с бумаги как графическое изображение, затем компьютерная программа обрабатывает это изображение по сложным алгоритмам и превращает в обычный текстовый файл, состоящий из символов ASCII. А это значит, что текст книги или газетной статьи можно быстро вводить в компьютер, вовсе не пользуясь клавиатурой.

    Сканеры бывают различных конструкций.

    Ручной сканер. Это самый простой и дешевый сканер. Ручной сканер, словно мышка, соединяется кабелем с компьютером. При прокатывании сканера по странице книги или журнала, необходимое изображение считывается и в цифровом коде вводиться в память компьютера. В ручном сканере роль привода считывающего механизма выполняет рука. Понятно, что равномерность перемещения сканера существенно сказывается на качестве вводимого в компьютер изображения. Ширина вводимого изображения для ручных сканеров обычно не превышает 4 дюймов (10 см). Современные ручные сканеры могут обеспечивать автоматическую «склейку» изображения, то есть формируют целое изображение из отдельно вводимых его частей. К основным достоинствам этих сканеров относятся небольшие габаритные размеры и сравнительно низкая цена, однако добиться высокого качества изображения с их помощью очень трудно, поэтому ручные сканеры можно использовать для ограниченного круга задач. Кроме того они совершенно лишены «интеллектуальности», свойственной другим типам сканеров.