05 - Архітектура персонального комп'ютераТема 12 - Пристрої вводу та виводу інформації Стислий конспект

Ключові терміни:

3D-принтер, клавіатура, миша, монітор, пристрій автоматизованого вводу інформації, пристрій вводу-виводу, сенсорний екран

12.1 Загальна інформація

Пристрої вводу-виводу (input-output devices) – основний інструмент взаємодії людини з інформаційними системами. Прогрес в області інформаційних технологій досягається не тільки завдяки зростаючій швидкості процесорів і ємності запам'ятовуючих пристроїв, але також за рахунок вдосконалення пристроїв вводу та виводу даних. Пристрої вводу-виводу називаються також периферійними пристроями (peripheral devices).

Пристрої вводу перетворюють інформацію у форму зрозумілу машині, після чого комп'ютер може її обробляти і запам'ятовувати. Пристрої виводу переводять інформацію з машинного подання в образи, зрозумілі людині

Класифікація пристроїв вводу інформації наведена на рис.12.1.

Рисунок 12.1 – Схема класифікації пристроїв вводу інформації

Клавіатура (keyboard) – традиційний пристрій вводу даних в комп'ютер. Клавіатурами оснащені як персональні комп'ютери, так і термінали мейнфреймів. Клавіатура сучасного комп'ютера містить звичайно 101 або 102 клавіші, розділені на 4 блоки:

алфавітно -цифровий блок – містить клавіші латинської та національного алфавітів, а також клавіші цифр і спеціальних символів;
блок керуючих клавіш;
блок розширеної цифрової клавіатури;
блок навігації.

Миша – маніпулятор, призначений для вибору і переміщення графічних об'єктів екрану монітора комп'ютера. Для цього використовується покажчик, переміщенням якого по екрану управляє миша.

За принципом дії миші поділяються на:

Механічні;
Оптико-механічні;
Оптичні.

Сенсорні екрани (touch screens) - пристрій вводу інформації, призначений для тих, хто не може користуватися звичайною клавіатурою. Користувач може ввести символ або команду дотиком пальця до певної області екрану.

Сенсорні екрани найбільш придатні для організації гнучкого інтерфейсу, інтуїтивно зрозумілого навіть далеким від техніки користувачам.

Резистивні сенсорні екрани Accutouch чудово зарекомендували себе в сфері обслуговування, у складі Pos-Терміналів, промисловості, медицині й транспорті. Екран реагує на дотик пальцем, рукою в рукавичці, нігтем або кредитною картою.

У цій конструкції екран являє собою скляну або акрилову пластину, покриту двома струмопровідними шарами. Шари розділені непомітними для ока прокладками, які охороняє мережа вертикальних і горизонтальних провідників від зіткнення. У момент натискання шари контактують і контролер реєструє електричний сигнал. Координати натискання визначаються, виходячи з того, на перетинанні яких провідників був зареєстрований вплив.

Ємнісний сенсорний екран. До дотику екран має деякий електричний заряд. Дотик пальця змінює картину зарядженості, «відтягаючи» частину заряду до точки натискання. Датчики екрана, розташовані по всіх чотирьом кутам, стежать за потоком заряду в екрані, визначаючи, таким чином, координати «витоку» електронів.

Акустичний сенсорний екран. Такі екрани побудовані з використанням мініатюрних п'єзоелектричних випромінювачів звуку, не чутного людиною. Скло такого екрана постійно непомітно вібрує під впливом випромінювачів, установлених у трьох кутах екрана. Спеціальні відбивачі особливим образом поширюють акустичну хвилю по всій поверхні екрана. Дотик до екрана міняє картину поширення акустичних коливань, що й реєструється датчиками.

Інфрочервоні сенсорні екрани. Для визначення точки торкання використовуються дві лінійки світлодіодів, розташовані по вертикалі й горизонталі, і дві лінійки фотодіодів, розташовані на протилежних сторонах екрана.

Кожному світлодіоду відповідає свій фотодіод. Працює така оптична пара в такий спосіб. При подачі напруги на світлодіод він випромінює невидиме для людини інфрачервоне світло в межах дуже невеликого тілесного кута, щоб потрапити на "свій" фотодіод і "не зачепити" сусідні. Будь-яка перешкода (наприклад палець, що торкається екрана), частково або повністю перекриває світловий промінь, що і призводить до зменшення або припинення електричного струму через відповідний фотодіод. Ця зміна фіксується мікроконтролером, дозволяючи обчислити координати торкання з високою точністю.

Пристрої автоматизованого вводу інформації - пристрої, які зчитують інформацію з носія, де вона вже є.

Основні види пристроїв автоматизованого вводу інформації – системи розпізнавання магнітних знаків, системи оптичного розпізнавання символів, системи вводу інформації на базі світлового пера, сканери, системи розпізнавання мови, сенсорні датчики і пристрої відеозахоплення.

Системи розпізнавання магнітних знаків (Magnetic Inc Character Recognition, MICR) використовуються в основному в банківській сфері. У нижній частині звичайного банківського чека знаходиться код, нанесений спеціальними магнітними чорнилом. У коді міститься номер банку, номер розрахункового рахунку та номер чека. Система зчитує інформацію, перетворює її в цифрову форму і передає в банк для обробки.

Системи оптичного розпізнавання символів (Optical Character Recognition, OCR) перетворюють спеціальним чином нанесену на носій інформацію в цифрову форму. Найбільш широко поширені пристрої цього типу – сканери штрих-кодів (bar - code scanners), які застосовуються в касових терміналах магазинів. Ці системи використовуються також у лікарнях, бібліотеках, на військових об'єктах, складах продукції і в компаніях з перевезення вантажів.

Ручні пристрої розпізнавання інформації, такі як пір'яні планшети, містять плоский екран і світлове перо, схоже на кулькову ручку. Пір'яні планшети перетворюють букви і цифри, написані користувачем на екрані, в цифрову форму, і передають ці дані в комп'ютер для обробки.

Сканери (scanners) перетворюють у цифрову форму графічну інформацію (малюнки, креслення тощо) і великі обсяги текстової інформації (рис. 12.12). Для зчитування даних в сканерах використовуються світлочутливі датчики різних типів типів:

прилади із зарядним зв'язком є електронними пристроями, що складаються з безлічі мініатюрних датчиків, які перетворюють інтенсивність падаючого на них світла в електричний заряд;
прилади із фотоелектронними помножувачами здійснюють електронне посилення інтенсивності відбитого від оригіналу світла;

Потім цифрова інформація передається в ПК по використовуваному сканером інтерфейсу.

Системи розпізнавання мови (voice inputdevices) перетворюють у цифрову форму вимовлені користувачем слова.

Сенсорні датчики (sensors) – це пристрої для вводу в комп'ютер просторової інформації.

Пристрої відеозахоплення (video capture devices) являють собою невеликі цифрові відеокамери, з'єднані з комп'ютером.

Основні пристрої виводу інформації – монітори і принтери.

Монітори (monitors) – найбільш популярні пристрої відображення інформації. Інформація на монітор надходить з комп'ютера за допомогою відеокарти, або з іншого пристрою, що формує відеосигнал.

Класифікація моніторів за типом екрану (за принципом дії):

Електронно-проміневі – на основі електронно-променевої трубки (CRT);
РК – рідкокристалічні монітори (LCD);
Плазмовий – на основі плазмової панелі (PDP);
Проектор – відеопроектор та екран, розміщені окремо або об'єднані в одному корпусі;
OLED-монітор – на технології OLED на основі використання органічних діодів, що виробляють світло;
Віртуальний ретинальний монітор – технологія пристроїв виводу, що формує зображення безпосередньо на сітківці ока.
Лазерний монітор – на основі використання лазерної панелі.

Класифікація моніторів за розмірністю відображення:

двомірний (2D) – одне зображення для обох очей
тривимірний (3D) – для кожного ока формується окремий зображення для отримання ефекту обсягу.

До основних параметрів моніторів відносяться такі, як: співвідношення сторін екрану; розмір екрану; глибина кольору; розмір зерна або пікселя; частота оновлення екрану; кут огляду.

Принтери (printers) виконують друк інформації на папері або плівці (результат, що отримується при друку, називають твердою копією).

Принтери бувають матричні (dot matrix), струменеві (inkjet), лазерні (laser) і термографічні (thermal transfer). До останніх відносяться сублімаційні і твердочорнильні.

Високоякісні графічні документи можуть бути створені при використанні графопобудовників (plotters). Плотери оснащуються набором пір'я, в який входять рапідографи для малювання ліній різної товщини і різного кольору. Плотери дещо повільніше принтерів, зате дозволяють отримувати документи великих розмірів – креслення, карти, схеми.

Класифікація плотерів по типу конструкції:

Планшетний плотер. Цей клас друкованих пристроїв працює в основному з форматами паперу А3 і А2 (рідше з більшими). У такому плотері застосовується електричне, рідше магнітне або механічне фіксування аркуша, а також пишучий вузол з тими ж принципами роботи. Щоб провести лінію на нерухливому аркуші вузол, що друкує, переміщається в її початкову крапку й за допомогою пера, що відповідає по товщині й кольору проведеної лінії, креслить лінію до кінцевої її крапки.
Барабанний плотер. У цьому класі пристроїв вже використовуються максимальні розміри паперу – А1 або А0. Рулонний плотер оздоблений роликовою подачею аркуша, пишучим вузлом і механічним або вакуумним притиском.
Ріжучий плотер. Такі пристрої в основному використовуються в рекламній індустрії, тому що дозволяють вирізати фігури будь-якої складності або буквені набори.

3D-Принтер – це ристрій для пошарового створення тривимірних об'єктів на основі цифрової тривимірної моделі. У якості матеріалу звичайно використовуються кілька видів пластику, хоча останнім часом починають з'являтися й інші матеріали. Настільний 3 D-Принтер виглядає як невеликий ящик з металевими напрямними, по яких рухається робочий елемент принтера: экструдер або лазер. Як правило, такі принтери використовуються для створення різних прототипів, ливарних форм і складних деталей, які звичайним способом виготовити неможливо або вкрай важко.

Струменевий 3D-принтер використовує спеціальну головку-екструдер, пластикову нитку, що нагрівається до температури плавлення. Розплавлений пластик поступово видавлюється через сопло, після чого застигає при кімнатній температурі. Ця технологія абсолютно безпечна й відносно недорога (кілограм пластику коштує в районі 50-60 доларів), чому й забезпечується її популярність у непрофесійному середовищі.

12.4.3. Системи синтезу людського голосу.

Системи синтезу людського голосу (voice output devices) використовуються в сучасному програмному забезпеченні в основному для підтримки людей з ослабленим слухом або зором. Така система здатна вимовляти вміст екрану, перетворюючи текстову інформацію у людську мову.