Сайт о телевидении

Внутренняя архитектура всех существующих сегодня ЭВМ примерно одинакова. Возможности же их использования для решения тех или иных задач обуславливаются в основном перечнем и характеристиками периферийного оборудования. Существует множество периферийных устройств различного назначения.

Технически к периферийным относят все устройства ЭВМ за исключением центрального процессора, памяти и контролеров, обеспечивающих их взаимодействие. Однако на бытовом уровне в это понятие вкладывается немного иной смысл. Большинство пользователей периферийными называют устройства, оформленные в виде законченных модулей, подключаемых к материнской плате компьютера тем или иным способом. В любом случае все подобные устройства можно разделить на большие группы соответственно их назначению.

Контроллеры портов (таких как COM, PS/2, USB, SATA, IDE, PCI/PCI-E) сегодня являются неотъемлемой частью любой ЭВМ. Они нужны для обеспечения возможности обмена данными со всеми остальными периферийными устройствами, в частности, для управления ими. Через разъемы портов, расположенные на материнской плате, подключаются как встраиваемые в системный блок, так и внешние устройства.

К одной и той же группе аппаратного обеспечения можно отнести видеокарты, звуковые карты, принтеры, плоттеры (графопостроители), и т.д. Все эти периферийные устройства объединяет одно -- они нужны для вывода информации из ЭВМ в том или ином виде.

К другой большой группе периферии принадлежат устройства ввода. Они нужны как для обеспечения возможности управления человека компьютером, так и непосредственно ввода информации различных типов. К подобной аппаратуре относятся клавиатуры, различные позиционные устройства (мышь, шар, планшет), видеокамеры, микрофоны и т.д.

Такое оборудование, как сетевые карты и различные модемы (телефонные, ADSL, GPRS), предназначены для обмена данными между компьютерами. Одним из старейших устройств данного типа является обычный COM-порт. Периферийные устройства, представляющие собой накопители различного рода, нужны для долговременного хранения информации. К ним относятся жесткие диски (HDD), карты памяти, CD/DVD приводы, и т.д.

Так вот из выше сказанного выделим некоторые моменты, а именно классификацию:

Устройства ввода информации.

Устройства вывода информации.

Устройства обмена информации.

Устройства хранения информации.

Периферийное оборудование, устройство ввода

Устройства ввода информации - это устройства, которые переводят информацию с языка человека на машинный язык.

К устройствам ввода информации относятся следующие устройства:

1. Клавиатура;

2. Сканер;

3. Цифровые фотокамеры;

4. Средство речевого ввода (микрофон);

5. Координатные устройства ввода (мышь);

6. Сенсорные устройства ввода;

Клавиатура. Клавиатура - это клавишное устройство для ввода числовой и текстовой информации, а так же подачи управляющих сигналов, которое содержит стандартный набор клавиш пишущей машинки и некоторые дополнительные клавиши - управляющие и функциональные клавиши, клавиши управления курсором и малую цифровую клавиатуру.

Манипуляры - мыши, трекболы и т.д. Мыши, трекболы и дигитайзеры являются ручными манипуляторами и обычно подключаются к последовательному порту ПК. При перемещении манипулятора по столу синхронно с ним по экрану монитора перемещается курсор. Почти все манипуляторы имеют кнопки, используемые для фиксации конкретной позиции экрана. Эти устройства подразделяются на две категории - относительные и абсолютные. Относительными являются, например, мышь, трекбол, джойстик, точпад; абсолютным - дигитайзер.

Мышь. Одним из традиционных устройств ввода является манипулятор мышь, в ранних советских ЭВМ фигурировавшая под названием «колобок». Это устройство было изобретено достаточно давно - ещё в 1970-х гг.

В настоящее время хотя клавиатура еще вовсе не утратила значения для общения пользователя компьютера, другое устройство ручного ввода информации - мышка - становится все более весомой и важной. Можно даже уверено утверждать, что на современном компьютере работать без мыши почти невозможно

По типу устройств и способу функционирования мыши разделяются на:

1. Механические.

2. Оптико-механическая мышь.

3. Оптическая мышь.

4. «Бесхвостые» (инфракрасные)

Цифровые фотокамеры. Вместо пленки «цифровик» использует специальный элемент памяти, который сохраняет переданную с объектива картинку в виде несжатого (TIFF) или сжатого с некоторой потерей качества файла (JPEG). Позднее получившийся файл передается в компьютер.

Микрофон. Микрофон - это электроакустический прибор для преобразования звуковых колебаний в электрические. Применяется в телефонии, радиовещании, телевидении, системах звукоусиления и звукозаписи.

Принцип действия микрофона заключается в преобразовании звуковых колебаний в электрические таким образом, чтобы содержащаяся в звуке информация не претерпевала заметных изменений.

Микрофоны отличаются по способу преобразования колебаний звукового давления в колебания электрические. С этой точки зрения различают электродинамические, электромагнитные, электростатические, пьезоэлектрические, угольные и полупроводниковые микрофоны.

Сенсорные устройства ввода. Сенсорные устройства ввода представляют собой чувствительные поверхности, покрытые специальным слоем и связанные с датчиком. Прикосновение к поверхности датчика приводит в движение курсор, перемещение которым осуществляется за счет движения пальца по поверхности.

Периферийные устройства ЭВМ являются неосновными компонентами вычислительной системы. Без них сохраняется возможность выполнять основные функции. Так, если подключаемые к материнской плате модули оперативной памяти, видеоадаптер, блок электропитания являются незаменимыми составными частями, то периферийные устройства ПК (персонального компьютера) относятся к группе вспомогательных.

Для пояснения воспользуемся аналогией, сравнив компьютер с человеком. ПК можно сравнить с руками и ногами: они существенно расширяют круг решаемых задач. В этом отношении компьютеры выигрывают, так как при наличии интерфейсных портов можно подключать любые существующие технические решения, делая вычислительную систему универсальной.

В зависимости от назначения используется следующая классификация периферийных устройств:

Решения для ввода/вывода данных;

Устройства для нужд хранения информации;

Устройства для обмена цифровых (или аналоговых) потоков с другими компонентами.

Остановимся более подробно на каждой группе.

Периферийные устройства ПК, предназначенные для ввода данных, заслуженно возглавляют мышка и клавиатура. Последняя представляет собой набор кнопок, нажатию каждой из которых соответствует определенный Именно с его помощью программная часть компьютера узнает, что именно было нажато, включая различные комбинации.

Современная клавиатура далека от идеальной, так как при продолжительной работе устают кисти рук, размещение символов на кнопках не оптимально, механизм возврата нажатой клавиши не всегда качественно настроен. Почти все производители предлагают улучшенные модели, в которых вышеназванные особенности учтены. Однако они обладают слишком высокой стоимостью, не позволяющей подобным решениям занять свою нишу массового рынка.

В зависимости от способа подключения различают проводные и беспроводные устройства. К этой же группе можно отнести игровые джойстики, педали и рули, световые пистолеты, штурвалы для авиасимуляторов.

Манипулятор типа «мышь» получил широкое распространение после популяризации в операционных системах элементами которых удобно управлять не кнопками, а указателем. В настоящее время наблюдается постепенное вытеснение классических проводных решений более удобными, связывающимися с компьютером по радиочастотам.

Ввод информации и ее оцифровка осуществляется также сканерами. Данные устройства могут являться частью офисного комбайна - МФУ, совмещающего в одном корпусе принтер и сканер.

Существуют не только стационарные, но и ручные решения, что в некоторых случаях оказывается очень удобно.

Не обладая способностью выводить результаты работы, компьютер представлял бы собой «вещь в себе» - своеобразный черный ящик, совершенно бесполезный. Существуют различные основным из которых является монитор. Без него полноценная работа с компьютером невозможна. В зависимости от используемого принципа отрисовки картинки, различают ЭЛТ и ЖК решения.

Кроме формирования изображения на экране, подключив принтер, можно получить возможность вывода данных на бумагу или другой подобный носитель.

Периферийные устройства ПК второй группы выполняют функции долговременного хранения цифровых данных. Это винчестеры, компакт-диски, стримеры (носитель - лента), дисководы и флешки.

Обмен данными возложен на модемы и

Периферийные устройства персонального компьютера подключаются к его интерфейсам и предназначены для выполнения вспомогательных операций. Благодаря им, компьютерная система приобретает гибкость и универсальность.

По назначению периферийные устройства можно подразделить на:

Устройства ввода данных;

Устройства вывода данных;

Устройства хранения данных;

Устройства обмена данными.

Устройства ввода знаковых данных

Специальные клавиатуры. Клавиатура является основным устройством ввода данных. Специальные клавиатуры предназначены для повышения эффективности процесса ввода данных. Это достигается путем изменения формы клавиатуры, раскладки ее клавиш или метода подключения к системному блоку.

Клавиатуры, имеющие специальную форму, рассчитанную с учетом требований эргономики, называют эргономичными клавиатурами. Их целесообразно применять на рабочих местах, предназначенных для ввода большого количества знаковой информации. Эргономичные клавиатуры не только повышают производительность наборщика и снижают общее утомление в течение рабочего дня, но и снижают вероятность и степень развития ряда заболеваний, например туннельного синдрома кистей рук и остеохондроза верхних отделов позвоночника.

Раскладка клавиш стандартных клавиатур далека от оптимальной. Она сохранилась со времен ранних образцов механических пишущих машин. В настоящее время существует техническая возможность изготовления клавиатур с оптимизированной раскладкой, и существуют образцы таких устройств (в частности, к ним относится клавиатура Дворака). Однако практическое внедрение клавиатур с нестандартной раскладкой находится под вопросом в связи с тем, что работе с ними надо учиться специально. На практике подобными клавиатурами оснащают только специализированные рабочие места.

По методу подключения к системному блоку различают проводные и беспроводные клавиатуры. Передача информации в беспроводных системах осуществляется инфракрасным лучом. Обычный радиус действия таких клавиатур составляет несколько метров. Источником сигнала является клавиатура.

Устройства командного управления. Специальные манипуляторы. Кроме обычной мыши существуют и другие типы манипуляторов, например: трекболы, пенмаусы, инфракрасные мыши.

Трекбол в отличие от мыши устанавливается стационарно, и его шарик приводится в движение ладонью руки. Преимущество трекбола состоит в том, что он не нуждается в гладкой рабочей поверхности, поэтому трекболы нашли широкое применение в портативных персональных компьютерах.

Пенмаус представляет собой аналог шариковой авторучки, на конце которой вместо пишущего узла установлен узел, регистрирующий величину перемещения.

Инфракрасная мышь отличается от обычной наличием устройства беспроводной связи с системным блоком.

Для компьютерных игр и в некоторых специализированных имитаторах применяют также манипуляторы рычажно-нажимного типа (джойстики) и аналогичные им джой-пады, геймпады и штурвалъно-педальные устройства. Устройства этого типа подключаются к специальному порту, имеющемуся на звуковой карте, или к порту USB.

Устройства ввода графических данных. Для ввода графической информации используют сканеры, графические планшеты (дигитайзеры) и цифровые фотокамеры. Интересно отметить, что с помощью сканеров можно вводить и знаковую информацию. В этом случае исходный материал вводится в графическом виде, после чего обрабатывается специальными программными средствами (программами распознавания образов).

Планшетные сканеры. Планшетные сканеры предназначены для ввода графической информации с прозрачного или непрозрачного листового материала. Принцип действия этих устройств состоит в том, что луч света, отраженный от поверхности материала (или прошедший сквозь прозрачный материал), фиксируется специальными элементами, называемыми приборами с зарядовой связью (ПЗС).

Основными потребительскими параметрами планшетных сканеров являются:

Разрешающая способность;

Производительность;

Динамический диапазон;

Максимальный размер сканируемого материала.

Ручные сканеры. Принцип действия ручных сканеров в основном соответствует планшетным. Разница заключается в том, что протягивание линейки ПЗС в данном случае выполняется вручную. Равномерность и точность сканирования при этом обеспечиваются неудовлетворительно, и разрешающая способность ручного сканера составляет 150-300 dpi.

Барабанные сканеры. В сканерах этого типа исходный материал закрепляется на цилиндрической поверхности барабана, вращающегося с высокой скоростью. Их используют для сканирования исходных изображений, имеющих высокое качество, но недостаточные линейные размеры (фотонегативов, слайдов и т. п.)

Сканеры форм. Предназначены для ввода данных со стандартных форм, заполненных механически или «от руки». Необходимость в этом возникает при проведении переписей населения, обработке результатов выборов и анализе анкетных данных.

От сканеров форм не требуется высокой точности сканирования, но быстродействие играет повышенную роль и является основным потребительским параметром.

Штрих-сканеры. Эта разновидность ручных сканеров предназначена для ввода данных, закодированных в виде штрих-кода. Такие устройства имеют применение в розничной торговой сети.

Графические планшеты (дигитайзеры). Эти устройства 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. Такие устройства удобны для художников и иллюстраторов, поскольку позволяют им создавать экранные изображения привычными приемами, наработанными для традиционных инструментов (карандаш, перо, кисть).

Цифровые фотокамеры. Как и сканеры, эти устройства воспринимают графические данные с помощью приборов с зарядовой связью, объединенных в прямоугольную матрицу. Основным параметром цифровых фотоаппаратов является разрешающая способность, которая напрямую связана с количеством ячеек ПЗС в матрице.

Устройства вывода данных. В качестве устройств вывода данных, дополнительных к монитору, используют печатающие устройства (принтеры ), позволяющие получать копии документов на бумаге или прозрачном носителе. По принципу действия различают матричные, лазерные, светодиодные и струйные принтеры.

Матричные принтеры. Это простейшие печатающие устройства. Данные выводятся на бумагу в виде оттиска, образующегося при ударе цилиндрических стержней («иголок») через красящую ленту. Качество печати матричных принтеров напрямую зависит от количества иголок в печатающей головке. Наибольшее распространение имеют 9-игольчатые и 24-игольчатые матричные принтеры.

Лазерные принтеры. Лазерные принтеры обеспечивают высокое качество печати, не уступающее, а во многих случаях и превосходящее полиграфическое. Они отличаются также высокой скоростью печати, которая измеряется в страницах в минуту (ррт -page per minute). Как и в матричных принтерах, итоговое изображение формируется из отдельных точек

Принцип действия лазерных принтеров следующий:

В соответствии с поступающими данными лазерная головка испускает световые импульсы, которые отражаются от зеркала и попадают на поверхность светочувствительного барабана;

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 происходит перенос тонера на бумагу;

Лист бумаги с нанесенным на него тонером протягивается через нагревательный элемент, в результате чего частицы тонера спекаются и закрепляются на бумаге.

К основным параметрам лазерных принтеров относятся:

Разрешающая способность, dpi (dots per inch - точек на дюйм);

производительность (страниц в минуту);

Формат используемой бумаги;

Объем собственной оперативной памяти.

При выборе лазерного принтера необходимо также учитывать параметр стоимости оттиска, то есть стоимость расходных материалов для получения одного печатного листа стандартного формата А4. К расходным материалам относится тонер и барабан, который после печати определенного количества оттисков утрачивает свои свойства. В качестве единицы измерения используют цент на страницу (имеются в виду центы США). В настоящее время теоретический предел по этому показателю составляет порядка 1,0-1,5. На практике лазерные принтеры массового применения обеспечивают значения от 2,0 до 6,0.

Основное преимущество лазерных принтеров заключается в возможности получения высококачественных отпечатков. Модели среднего класса обеспечивают разрешение печати до 600 dpi, а профессиональные модели - до 1200 dpi.

Светодиодные принтеры. Принцип действия светодиодных принтеров похож на принцип действия лазерных принтеров. Разница заключается в том, что источником света является не лазерная головка, а 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 для светодиодных принтеров составляет порядка 600 dpi.

Струйные принтеры. В струйных печатающих устройствах изображение на бумаге формируется из пятен, образующихся при попадании капель красителя на бумагу. Выброс микрокапель красителя происходит под давлением, которое развивается в печатающей головке за счет парообразования. В некоторых моделях капля выбрасывается щелчком в результате пьезоэлектрического эффекта - этот метод позволяет обеспечить более стабильную форму капли, близкую к сферической.

Качество печати изображения во многом зависит от формы капли и ее размера, а также от характера впитывания жидкого красителя поверхностью бумаги. В этих условиях особую роль играют вязкостные свойства красителя и свойства бумаги.

К положительным свойствам струйных печатающих устройств следует отнести относительно небольшое количество движущихся механических частей и, соответственно, простоту и надежность механической части устройства и его относительно низкую стоимость. Основным недостатком, по сравнению с лазерными принтерами, является нестабильность получаемого разрешения, что ограничивает возможность их применения в черно-белой полутоновой печати.

В то же время, сегодня 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.

При выборе струйного принтера следует обязательно иметь виду параметр стоимости печати одного оттиска. При том, что цена струйных печатающих устройств заметно ниже, чем лазерных, стоимость печати одного оттиска на них может быть в несколько раз выше.

Устройства хранения данных. Необходимость во внешних устройствах хранения данных возникает в двух случаях:

Когда на вычислительной системе обрабатывается больше данных, чем можно разместить на базовом жестком диске;

Когда данные имеют повышенную ценность и необходимо выполнять регулярное резервное копирование на внешнее устройство (копирование данных на жестком диске не является резервным и только создает иллюзию безопасности).

В настоящее время для внешнего хранения данных используют несколько типов устройств, использующих магнитные или магнитооптические носители.

Стримеры - это накопители на магнитной ленте. Их отличает сравнительно низкая цена. К недостаткам стримеров относят малую производительность (она связана, прежде всего, с тем, что магнитная лента - это устройство последовательного доступа) и недостаточную надежность (кроме электромагнитных наводок, ленты стримеров испытывают повышенные механические нагрузки и могут физически выходить из строя).

Емкость магнитных кассет (картриджей) для стримеров составляет до нескольких сот Мбайт. Дальнейшее повышение емкости за счет повышения плотности записи снижает надежность хранения, а повышение емкости за счет увеличения длины ленты сдерживается низким временем доступа к данным.

ZIP-накопители выпускаются компанией Iomega, специализирующейся на создании внешних устройств для хранения данных. Устройство работает с дисковыми носителями, по размеру незначительно превышающими стандартные гибкие диски и имеющими емкость 100/250 Мбайт. ZIP-накопители выпускаются во внутреннем и внешнем исполнении. В первом случае их подключают к контроллеру жестких дисков материнской платы, а во втором - к стандартному параллельному порту, что негативно сказывается на скорости обмена данными.

Накопители HiFD. Основным недостатком ZIP-накопителей является отсутствие их совместимости со стандартными гибкими дисками 3,5 дюйма. Такой совместимостью обладают устройства HiFD компании Sony. Они позволяют использовать как специальные носители емкостью 200 Мбайт, так и обычные гибкие диски. В настоящее время распространение этих устройств сдерживается повышенной ценой.

Накопители JAZ. Этот тип накопителей, как и ZIP-накопители, выпускается компанией Iomega. По своим характеристикам JAZ-носитель приближается к жестким дискам, но в отличие от них является сменным. В зависимости от модели накопителя на одном диске можно разместить 1 или 2 Гбайт данных.

Магнитооптические устройства. Эти устройства получили широкое распространение в компьютерных системах высокого уровня благодаря своей универсальности. С их помощью решаются задачи резервного копирования, обмена данными и их накопления. Однако достаточно высокая стоимость приводов и носителей не позволяет отнести их к устройствам массового спроса.

Устройства обмена данными. Модем. Устройство, предназначенное для обмена информацией между удаленными компьютерами по каналам связи, принято называть модемом (МОдулятор + ДЕМодулятор). При этом под каналом связи понимают физические линии (проводные, оптоволоконные, кабельные, радиочастотные), способ их использования (коммутируемые и выделенные) и способ передачи данных (цифровые или аналоговые сигналы). В зависимости от типа канала связи устройства приема-передачи подразделяют на радиомодемы, кабельные модемы и прочие. Наиболее широкое применение нашли модемы, ориентированные на подключение к коммутируемым телефонным каналам связи.

Цифровые данные, поступающие в модем из компьютера, преобразуются в нем путем модуляции (по амплитуде, частоте, фазе) в соответствии с избранным стандартом (протоколом) и направляются в телефонную линию. Модем-приемник, понимающий данный протокол, осуществляет обратное преобразование (демодуляцию) и пересылает восстановленные цифровые данные в свой компьютер. Таким образом, обеспечивается удаленная связь между компьютерами и обмен данными между ними.

К основным потребительским параметрам модемов относятся:

Производительность (бит/с);

Поддерживаемые протоколы связи и коррекции ошибок;

Шинный интерфейс, если модем внутренний (ISA или РСI).

От производительности модема зависит объем данных, передаваемых в единицу времени. От поддерживаемых протоколов зависит эффективность взаимодействия данного модема с сопредельными модемами (вероятность того, что они вступят во взаимодействие друг с другом при оптимальных настройках). От шинного интерфейса в настоящее время пока зависит только простота установки и настройки модема (в дальнейшем при общем совершенствовании каналов связи шинный интерфейс начнет оказывать влияние и на производительность).

К периферии относятся все внешние дополнительные устройства, подключаемые к системному блоку компьютера через специальные стандартные разъемы.

Это компьютерное оборудование, физически отделенное от системного блока вычислительной системы, имеет собственное управление и действует как по командам ее центрального процессора, так и оснащается собственным процессором и даже операционной системой. Предназначено для внешней подготовки и модификации данных, ввода, хранения, защиты, вывода, управления и передачи данных по каналам связи.

Периферийные устройства компьютера делятся по назначению: