6.5. Периферийные устройства персонального компьютера

Периферийные устройства подключаются к интерфейсам компьютера и предназначены для выполнения вспомогательных операций, по назначению они подразделяются на устройства ввода данных, устройства вывода данных, устройства хранения данных, устройства обмена данными. Устройства ввода данных, в свою очередь, подразделяются на устройства ввода знаковых данных, устройства командного управления, устройства ввода графических данных. К числу устройств ввода знаковых данных относятся различного вида клавиатуры.

Клавиатура – это клавишное устройство управления компьютером, используется для ввода алфавитно-цифровых данных и команд управления. Клавиатура совместно с монитором образуют интерфейс пользователя. Обычно выделяются следующие области клавиш: алфавитно-цифровая, функциональная, управления курсором, служебная. Алфавитно-цифровые клавиши могут работать в нескольких регистрах и применяться для ввода нескольких символов. Схемы закрепления символов национальных алфавитов за алфавитно-цифровыми клавишами отражаются в раскладке клавиатуры. Общепринятым являются их совпадение с раскладками клавиатур пишущих машинок. Раскладки клавиатуры именуются по символам, закрепленным за первыми клавишами верхней строки алфавитной области: ЙЦУКЕНГ (русская) и QWERTYU (английская).

Функциональная область включает в себя 12 клавиш от F1 до F12 в верхней части клавиатуры. Функции этих клавиш зависят от операционной системы, а также работающей в данный момент прикладной программы.

Клавиши управления курсором позволяют перемещать страницу или ее фрагмент вверх или вниз, переключают режим вставки и замены, удаляют символы и блоки текста, перемещают курсор.

Служебными клавишами приходится пользоваться особенно часто, поэтому они имеют нередко увеличенный размер. Эти клавиши позволяют, в частности, подтвердить команду или обозначить окончание абзаца (Enter), ввести строчную букву (Shift), стереть только что введенный знак (Backspace), дать команду на печать текущего состояния экрана (Print Screen) и т.д.

Устройствами командного управления являются различного рода специальные манипуляторы. В их числе мышь, трекбол, пенмаус, джойстики и т.д. Мышь - устройство манипуляторного типа, предназначенное для управления вычислительной системой и программами. Оно имеет, обычно две - три кнопки и вращающийся регулятор. Перемещение мыши по плоской поверхности синхронизировано с перемещением на экране графического символа (указателя мыши). Монитор в сочетании с мышью образуют графический интерфейс пользователя. Выбор объекта управления на экране осуществляется путем установления на него указателя мыши. Приемы работы с мышью: щелчок (пользователь нажимает и быстро отпускает кнопку), двойной щелчок (пользователь дважды быстро нажимает и отпускает кнопку), перетаскивание (пользователь нажимает кнопку и удерживая ее, перемещает объект в другую область экрана).

Трекбол – аналог мыши, однако он устанавливается стационарно в корпусе компьютера и приводится в действие движением (перемещения и щелчки) пальца по чувствительной поверхности. Пенмаус – внешне подобен шариковой авторучке, на которой вместо пишущего узла размещено устройство, регистрирующее величину перемещения. Джойстики, штурвально-педальные устройства представляют собой манипуляторы рычажно-нажимного типа, они используются в компьютерных играх, а также в различного рода имитаторах.

Устройства ввода графических данных – это сканеры, дигитайзеры, цифровые фотокамеры. Сканер – это устройство для оптического считывания и создания в компьютере электронной копии изображения (документа), выполненного на бумажном (или «твердом») носителе. Исходное изображение может быть текстом, рисунком, фо­тографией, диаграммой и т.д. Разрешающая способность сканера для офисного применения составляет 600–1200 dpi (dots per inch – количество точек на дюйм), для профессионального применения – 1200-3000 dpi. Динамический диапазон рассчитывается как логарифм отношения яркости наиболее светлых участков к яркости наиболее темных. Для офисного применения это 1,8 – 2,0, для профессионального применения – от 2,5 до 3,5. Производительность определяется продолжительностью сканирования и зависит от механической части прибора, а также типа интерфейса с компьютером. Основные виды сканеров: планшетные, ручные, барабанные, сканеры форм, штрих-сканеры. Планшетные сканеры предназначены для ввода информации с листового материала.

В ручном сканере протягивание устройства относительно листа осуществляется вручную, при этом равномерность и точность сканирования невелики, а разрешающая способность составляет 150-300 dpi. Барабанные сканеры используются для исходных изображений, имеющих высокое качество, но небольшие линейные размеры – слайдов, фотонегативов. Они обеспечивают разрешение 2400-5000 dpi. Используются исключительно в издательском деле. Сканеры форм имеют максимальное быстродействие и позволяют обрабатывать стандартные формы, заполненные вручную – при проведении переписей населения, обработке результатов выборов, различного род анкетных данных. Штрих-сканеры позволяют осуществлять ввод данных, закодированных в виде штрих-кода и используются в розничной торговле.

Дигитайзеры (графические планшеты) осуществляют ввод художественной графической информации. В основе их действия лежит фиксация перемещения специального пера относительно планшета. Дигитайзеры позволяют художникам и иллюстраторам при создании электронных изображений использовать привычные для них приемы и навыки, наработанные для традиционных средств – карандаш, кисть. Трехмерные дигитайзеры позволяют осуществить объемную визуализацию, используются конструкторами для переноса в компьютер и последующей виртуальной обработки изображений реально существующих предметов.

К числу устройств вывода данных, помимо мониторов, относятся так называемые вторичные устройства – принтеры и плоттеры. Принтер позволяет подготавливать документы на бумаге. По принципу действия различают следующие основные виды принтеров: матричные, струйные, лазерные. Матричные принтеры наиболее простые, надежные и дешевые, с самыми низкими качеством и стоимос­тью печати. Символы формируются из точек. В процессе печати иглы печатающей головки прижимаются к красящей ленте, оставляя след на бумаге в виде оттиска. Уровень шума весьма высок и составляет 65 Дб. Специфичные требования банковской сферы обусловливают широкое применение в ней принтеров данного вида. Банковские матричные принтеры обладают повышенной надежностью, быстродействием и износостойкостью, способны работать круглосуточно и позволяют сформировать оттиск на бумаге, практически исключающий возможность фальсификации.

Струйные принтеры обеспечивают скорость 8 страниц в минуту для черно-белой печати и 4 страницы для цветной. Уровень шума около 40 Дб. Сим­волы составляются из пятен, образующихся при попадании микрокапель чернил на страницу. Цена струйных принтеров намного ниже, чем лазерных однако стоимость оттиска может оказаться в несколько раз выше. Современные широкоформатные струйные принтеры позволяют получать большие отпечатки формата А0 фотографического качества. Они используются для распечатки чертежей, в геоинформационных системах, геологии, для дизайнерских и рекламных работ, в частности, для создания больших ярких ценников в супермаркетах.

Лазерные принтеры - наиболее дорогие, осуществляют печать самого вы­сокого качества (в ряде случаев превосходящее полиграфическое) с большой скоростью. Изображение «записывается» на све­точувствительный барабан с помощью лазера. Лист бумаги пропускается через красящую смесь (тонер), представляющую со­бой порошок. «Засвеченные» участки выбирают красящую смесь, которая вплавляется в бумагу под воздействием тепла.

Плоттеры (графопостроители) используются в системах автоматизированного проектирования (САПР) для подготовки конструкторской, технологической и тех­нической документации, которая содержит разнообразные графи­ческие материалы - чертежи, схемы, графики, диаграммы и т. д.

Устройства хранения данных. Потребность в такого рода внешних устройствах возникает, когда объем обрабатываемых данных больше, чем можно разместить на винчестере, а также если данные имеют повышенную ценность и необходимо выполнять их резервное копирование. Стримеры – накопители на магнитной ленте, это устройства последовательного доступа к данным. Они относительно недороги. Емкость магнитной кассеты обычно несколько сотен Мбайт. Повышение емкости за счет плотности записи снижет надежность хранения, а за счет увеличения длины ленты увеличивает время доступа к данным. Недостатки стриммеров – недостаточная надежность хранения (вследствие воздействия электромагнитных наводок и повышенных механических нагрузок) и малая производительность – скорость записи, поиска и считывания информации. Вместе с тем, при использовании компрессии данных объем хранимой информации достигает 10 Гбайт. Специализированными фирмами разработаны технологии, предусматривающие емкость одного картриджа до 10 Тбайт и скорость считывания информации до 1 Гбайт/с. Для резервного хранения данных могут быть использованы компакт-диски различных типов.

Устройства обмена данными. Модем – устройство обмена данными между удаленными компьютерами по каналам связи. Поступающие в модем цифровые данные модулируются в нем по частоте, амплитуде или фазе в соответствии с установленным протоколом (стандартом) и направляются в канал связи, например, в телефонную линию. Принимающий модем осуществляет обратное преобразование и направляет данные в компьютер, к которому он присоединен. Основные характеристики модемов: скорость передачи данных (бит/с), метод модуляции, поддерживаемые протоколы передачи файлов, методы коррекции ошибок.

Факс-модемы, помимо передачи данных, осуществляют прием и передачу факс-сообщений, работают как АОНы (автоматические определители номера телефона) и электронные секретари.

Под факсимильной связью понимается передача на расстояние фотоснимков, рисунков, карт и рукописных или напечатанных текстов электрическими сигналами. Свет, отраженный от изображения, преобразуется в электрические сигналы, которые передаются по проводам или по радио на удаленный приемник, где восстанавливаются на бумаге или пленке в виде копии оригинала. Факсимильная связь используется службами новостей для рассылки новостей и фотоснимков газетам и телецентрам, государственными службами, банками, авиакомпаниями и железными дорогами – для передачи содержания документов, а также многими другими предприятиями и организациями как вспомогательное средство при обработке данных, сборе и регистрации информации. Последовательность работы факсимильной системы следующая: оптическое сканирование, кодирование сигналов, модуляция, передача сигналов, демодуляция, декодирование и изготовление копий. В большинстве случаев для передачи факсимильных сообщений используется обычная телефонная сеть, поэтому схема коммутации и соединение абонентов факсимильной связи осуществляется точно таким же образом, как и при обычной телефонии.

Факсимильный аппарат содержит телефон, устройства считы­вания и воспроизведения оптического изображения и ряд других вспомогательных узлов, объединенных в одном корпусе. Многие элементы считывающего и воспроизводящего устройств являются общими. Основными частями являются блок считывания оптичес­кого изображения и блок переноса принятого изображения на бу­магу.

В состав телефакса входят сканер для считывания документа, модем, пере­дающий и принимающий информацию по телефонной линии, а так­же принтер, печатающий принимаемое сообщение на терм или обычной бумаге. В платах факс-модемов такие узлы, как сканер и принтер, отсутствуют. Информация представлена только в «электрон­ном» виде.

Блок питания компьютера не защищает его от нестабильности напряжения – бросков, спадов и отключения которое может иметь своим следствием искажение и потерю данных в процессе хранения или передачи, а в некоторых случаях и выход из строя аппаратных средств. Источники бесперебойного питания осуществляют контроль параметров напряжения в промышленной сети, его стабилизацию, при значительных отклонениях переключают нагрузку на питание от батарей. Основные характеристики источников бесперебойного питания: мощность, время автономной работы (в резервном режиме). Мощность такого источника определяется как сумма мощностей запитываемых от него устройств, некоторый запас мощности источника питания увеличивает время автономной работы и может понадобиться при наращивании конфигурации вычислительной системы. Время автономной работы зависит, кроме того, от емкости аккумуляторных батарей.