Внешние (периферийные) устройства ввода-вывода данных

 

Устройства ввода/вывода являются непременным и обязательным элементом любой ЭВМ (рис. 5.23), начиная с самой первой и заканчивая современными ПК, поскольку именно эти устройства обеспечивают взаимодействие пользователя с вычислительной системой.

С одной стороны, пользователь вводит команды или данные в компьютер через устройства ввода для их обработки, с другой стороны, вычислительная система выдает пользователю результаты своей работы посредством устройств вывода.

Все устройства ввода/вывода ПК относятся к периферийным устройствам, т.е. подключаемым к микропроцессору через системную шину и соответствующие контроллеры. С развитием вычислительной техники существенное развитие получили и устройства ввода/вывода. На сегодняшний день существуют целые группы устройств (например, устройства местоуказания, мультимедиа), которые обеспечивают эффективную и удобную работу пользователя.

 

 

Рис. 5.23. Классификация устройств ввода/вывода

 

Клавиатура (рис. 5.24) относится к основным устройствам ввода и предназначена для ввода алфавитно-цифровых данных и команд управления в интерактивном режиме взаимодействия ПК и пользователя. Клавиатура - стандартное средство ПК, поэтому для реализации ее основных функций не требуется наличие специальных системных программ (драйверов). Необходимое программное обеспечение для работы с клавиатурой находится в микросхеме постоянной памяти в составе базовой системы ввода-вывода BIOS. Стандартная клавиатура включает от 101 до 104 клавиш, размещенных по стандарту QWERTY (в верхнем левом углу алфавитной части клавиатуры находятся клавиши Q, W, E, R, T, Y).

Клавиши клавиатуры разбиты на несколько функциональных групп:

· алфавитно-цифровые;

· функциональные;

· управления курсором;

· служебные;

· клавиши дополнительной панели.

Алфавитно-цифровые клавиши (русские и латинские символы, цифры, специальные символы) используются для ввода знаковой (символы алфавита) информации и команд, которые набираются по буквам, при этом каждая клавиша может работать в двух режимах (регистрах). Переключение между нижним регистром (ввод маленьких символов) и верхним регистром (ввод больших символов) осуществляется при нажатии клавиши < Shift > (нефиксированное переключение) или с помощью клавиши < CapsLock > (фиксированное переключение).

Группа функциональных клавиш включает двенадцать клавиш с обозначением F1-F12, расположенных в верхней части клавиатуры. Функции этих клавиш зависят от работающей в текущий момент времени программы, а в некоторых случаях и от операционной системы. По умолчанию функциональная клавиша F1 используется для вызова справки.

Клавиши управления курсором подают команды на передвижение курсора по экрану монитора относительно текущего изображения. Курсором называется экранный элемент, указывающий на место ввода знаковой информации. К этой группе, помимо указанных клавиш, относятся клавиши < PageUp > и < PageDown >, прокручивающие текст на страницу вверх или вниз соответственно, а также клавиши < Ноmе > и < End >, устанавливающие курсор на начало и конец строки соответственно.

Служебные клавиши используются для разных вспомогательных целей, таких как изменение регистра, режимов вставки, образование комбинаций «горячих» клавиш и т.д. К этой группе относятся такие клавиши, как < Shift >, < Enter >, < Ctrl >, < Alt >, < Esc >, < Del >, < Ins >, < BackSpace > и др. (табл. 5.1).

Таблица 5.1

Назначение служебных клавиш стандартной клавиатуры

Клавиша	Выполняемая операция
Esc	Отмена команды, выход из программы
Tab	Табулирование, перемещение по полям
Delete (Del)	Удаление символа после курсора
Backspace (<-)	Удаление символа слева от курсора
Insert (Ins)	Циклическое переключение режима замена/вставка
Enter	Подтверждение ввода команды
Home	Перевод курсора в начало строки
End	Перевод курсора на конец строки
PgUp	Переход на страницу вверх
PgDn (Page Down)	Переход на страницу вниз
Pause Break	Приостановка или прерывание текущего процесса
Shift	Смена регистра на время нажатия
Caps Lock	Смена регистра
Num Lock	Перевод правой клавиатуры в цифровой режим
Print Screen	Копирование экрана в буфер обмена

 

Группа клавиш дополнительной панели дублирует действие цифровых клавиш, клавиш управления курсором и некоторых служебных клавиш. Основное назначение - ввод чисел, поэтому клавиши размещены в порядке, удобном для такой работы. Переход в режим дублирования клавиш управления курсором и наоборот осуществляется нажатием на клавишу < NumLock >. Кроме этого, клавиши дополнительной панели используются для ввода символов, имеющих расширенный код ASCII, но не имеющих соответствующей клавиши на клавиатуре.

Сигналы клавиатуры обрабатываются на трех уровнях: физическом, логическом и функциональном. На физическом уровне осуществляется кодирование порядковых номеров клавиш (коды кодирования, скан-коды). На логическом уровне происходит трансляция скан-кода в код ASCII. На функциональном уровне обеспечивается «программирование» клавиш, т.е. присваивание отдельным клавишам последовательности символов.

Настройка клавиатуры на пользовательском уровне включает:

· установку скорости повтора автоматически вводимых символов;

· изменение скорости мерцания курсора;

· настройку языка, раскладки клавиатуры и режимов переключения.

Группа устройств местоуказания (позиционирования) предназначена для ввода координат в компьютер.

Манипулятор «мышь» - наиболее распространенный манипулятор, позволяющий перемещать указатель (курсор мыши) по экрану дисплея и указывать им на определенные объекты на экране (т.е. вводить в компьютер координаты выбранной точки на экране). Наиболее простые механические мыши, в основании которых имеется шарик, вращающийся при перемещении мыши по ровной поверхности. Более дорогой и сложной, но более точной и надежной является оптическая мышь, перемещающаяся на планшете, покрытом сеткой линий (отражающих или поглощающих свет). В отличие от клавиатуры, мышь не является стандартным устройством управления, поэтому для работы с ней требуется наличие специальной системной программы – драйвера. Драйвер манипулятора устанавливается при его подключении или при загрузке операционной системы. Разные модели манипуляторов для IBM PC могут иметь две или три кнопки. Как правило, активно используется левая кнопка, правая - вспомогательная. В последнее время появились мыши, использующие вместо средней кнопки колесо (мыши NET Scroll). Характерной тенденцией является замена традиционных манипуляторов, подключаемых через интерфейс PS/2, на беспроводные манипуляторы, подключаемые через инфракрасный порт, через Bluetooth модуль компьютера или по радиоканалу (рис. 5.25).

Рис. 5.25. Манипулятор мышь: а) Kensington PilotMouse Bluetooth Mini

б) Kensington PilotMouse Wireless Mini 27MHz

 

Настраиваемыми параметрами мыши на уровне пользователя являются чувствительность (характеризует величину перемещения курсора мышки по экрану при заданном перемещении мышки), функции левой и правой клавиш, а также чувствительность к двойному нажатию кнопок (определяет максимальный промежуток времени, на протяжении которого два отдельных клика клавиши рассматриваются как один двойной клик).

Трекбол - принцип работы аналогичен мыши, однако может устанавливаться и стационарно (рис. 5.26). Шарик трекбола, как правило, встраивается в клавиатуру и приводится в движение ладонью руки. Трекбол обычно используют в портативных компьютерах- ноутбуках, поскольку он не нуждается в гладкой рабочей поверхности.

 

Рис. 5.26. Трекбол Logitech Marble Mouse Optical

 

Джойстик - манипулятор. Манипулятор трекбол выполняемый в виде рычажка (ручки) на массивном основании (рис. 5.27, а). Управляющие сигналы вырабатываются движениями ручки и нажатием кнопок (подобных кнопке мыши), расположенных на ней. Джойстики чаще всего используют для управления объектами в компьютерных играх. С джойстиком хорошо летать, управлять автомобилем лучше рулем
(рис. 5.27, б). А вот с геймпадом можно делать все! Этот универсальный игровой контроллер поддерживает все виды игр, а его специальная форма и продуманное расположение кнопок рассчитаны на максимально удобное управление (рис. 5.27, в).

 

а) б) в)

Рис. 5.27. Джойстик-манипуляторы: а) джойстик б) руль в) геймпад

 

Графический планшет (дигитайзер - от английского digitizer - «оцифровыватель») - планшет, покрытый сеткой пьезоэлементов - элементов, вырабатывающих электрический ток при механическом воздействии (рис. 5.28). Дигитайзеры, как правило, используются для ввода карт или планов в ЭВМ. Для этого на графическом планшете размещается лист с изображением, и надавливанием по контуру изображения в компьютер вводятся координаты точек.

Световым пером также указываются координаты определенной точки, но непосредственно на экране дисплея.

Обычно на световом пере имеется одна или несколько кнопок, которые могут нажиматься рукой, удерживающей перо. На конце светового пера размещается фотоэлемент, которым при наведении на экран фиксируется момент попадания на него электронного луча, формирующего изображение. На основе этого вычисляются координаты точки, к которой поднесено световое перо в данный момент времени.

Также световое перо может быть элементом дигитайзера (графического планшета). В этом случае пером пишут или рисуют не по экрану монитора, а по поверхности планшета.

Устройства ввода мультимедиа не находили широкого применения до тех пор, пока производительность ПК не позволяла хранить, обрабатывать и воспроизводить графику, звук и видео. Одними из первых устройств ввода были сканеры и микрофоны.

Впоследствии, с увеличением производительности ПК стало возможным подключать к ПК веб-камеры, цифровые фотокамеры и другие устройства мультимедиа.

Из всех устройств данной группы рассмотрим только сканер, поскольку все остальные устройства, за исключением веб-камеры, предназначены не только (и не столько) для ввода информации в ПК, а имеют самостоятельное предназначение.

Сканер - это устройство оптического ввода, предназначенное для ввода в ПК черно-белых или цветных изображений, а также для считывания текста с бумажного носителя для последующей обработки (рис. 5.29).

 

 

Рис. 5.29. Сканеры

 

Сканированные оригиналы оцифровываются и после ввода в ПК обрабатываются с помощью специального программного обеспечения (например, для распознавания текста - программа FineReader), и сохраняются в виде текстового или графического файла.

При сканировании объект освещается ксеноновой лампой и проецируется посредством набора линз на специальную светочувствительную матрицу, которая вырабатывает аналоговый сигнал в зависимости от интенсивности отображения сканируемого объекта. Аналоговый сигнал преобразовывается в цифровой и передается в память ПК.

Существует два способа сканирования: перемещение листа относительно неподвижной светочувствительной матрицы или перемещение светочувствительного элемента при неподвижном листе.

В зависимости от этого сканеры подразделяются на планшетные, ручные, барабанные.

В планшетных сканерах оригинал помещается на стекло, под которым перемещается оптико-электронное считывающее устройство.

В барабанных сканерах оригинал протягивается барабаном мимо неподвижного считывающего устройства. Барабанные сканеры не позволяют сканировать книги, переплетенные брошюры и т.п.

Ручной сканер плавно перемещается вручную по поверхности оригинала.

Основными характеристиками сканеров являются разрешающая способность, глубина цвета и максимальный размер сканируемого оригинала.

Разрешающая способность. Сканер воспринимает любой объект как набор отдельных точек (пикселей). Плотность пикселей (количество на единицу площади) называется разрешающей способностью сканера и измеряется в dpi (точек на дюйм). Пиксели располагаются строками, образовывая изображение.

Качество сканирования зависит от оптической разрешающей способности (определяется количеством светочувствительных элементов матрицы на дюйм) и механической разрешающей способности (определяется дискретностью движения светочувствительного элемента или системы зеркал относительно листа).

Глубина представления цветов. При преобразовании оригинала в цифровую форму сохраняются данные о каждом пикселе изображения. Черно-белые сканеры определяют наличие или отсутствие цвета.

Современные цветные сканеры поддерживают глубину цвета до 32 разрядов (т.е. цвет одного пикселя кодируется 32-разрядным двоичным словом) при разрешающей способности 1200 dpi.

Область сканирования. Определяется типом сканера, для ручных сканеров составляет до 105 мм, а для барабанных и планшетных - до А4 и более.

Важно заметить, что все данные, вводимые в память ПК, запоминаются и хранятся в цифровом виде, поэтому применение некоторых устройств ввода (микрофон, магнитофон, видеокамера) возможно только при наличии специальных адаптеров, оцифровывающих входные аналоговые данные. Примером является микрофон, звуковые сигналы с которого оцифровываются звуковой картой.

Звуковая карта. Звуковая карта явилась одним из наиболее поздних усовершенствований персонального компьютера. Она подключается к одному из слотов материнской платы PCI (может быть интегрировано в нее) в виде дочерней карты и выполняет вычислительные операции, связанные с обработкой звука, речи, музыки. Звуковая карта может быть сразу интегрирована в системную плату. Звук воспроизводится через внешние звуковые колонки (наушники), подключаемые к выходу звуковой карты (рис. 5.30).

 

Рис. 5.30. Звуковая плата Creative Audigy SE (SB0570), PCI, 7.1 выход

 

На типичной звуковой карте могут находиться следующие разъемы.

Внешние. MIDI-порт, линейный вход, микрофонный вход, линейный выход, аудиовыход, цифровой вход и выход.

· MIDI-порт. Самый большой и заметный 15-контактный разъем. К нему подключаются такие устройства, как джойстик, MIDI-клавиатура или, например, синтезатор.

· Линейный выход. Предназначен для подключения активных колонок или усилителя. Линейных выходов может быть несколько.

· Аудиовыход. На него подается прошедший через маломощный усилитель сигнал. Этот усилитель не отличается высоким качеством, поэтому основным устройством для подключения к этому выходу являются, например, наушники.

· Цифровой выход. Предназначен для подключения внешних цифровых устройств, например, цифрового ресивера. Встречается только на достаточно дорогих картах.

Внутренний вход. Обычно используется для подключения CD-ROM.

К основным устройствам вывода относятся монитор и принтер.

Монитор (дисплей) - так же как и клавиатура, является обязательным элементом ПК, предназначенным для вывода на экран текстовой и графической информации. Соответственно монитор может работать в двух режимах: текстовом и графическом. В текстовом режиме экран разбивается на знакоместа, на каждое из которых выводится один из 256 символов таблицы стандарта ASCII. В графическом режиме на экран выводятся изображения по пикселям.

По принципу формирования изображения наиболее распространенными являются мониторы на электронно-лучевой трубке - CRT (Cathode-Ray Tube) - мониторы и жидкокристаллические мониторы на тонкопленочных транзисторах - TFT-LCD (T hin-Film Transistor Liquid-Crystal Display) мониторы (рис. 5.31).

 

 

а) б)

Рис. 5.31. Мониторы а) CRT-монитор б) TFT-монитор

 

Монитор с электронно-лучевой трубкой подобен телевизору и включает электронно-лучевую трубку, блок питания и блок управления лучом.

Электронно-лучевая трубка представляет собой электронно-вакуумное устройство в виде стеклянной колбы, в горловине которой находится электронная трубка. Изображение на экране монитора формируется из множества расположенных рядами светящихся точек пикселей. Точки высвечиваются в результате удара электронного луча о внутреннюю поверхность экрана, на которую нанесен фосфоресцирующий состав - люминофор (в цветных мониторах люминофорные триады с красным, зеленым и синим излучением, из комбинации которых формируется требуемый цвет). Электронный луч, управляемый системой отклонения, обегает экран строку за строкой слева направо, сверху вниз, причем делает это десятки раз в секунду, благодаря чему изображение устойчиво для человеческого глаза.

В основе LCD-мониторов лежит технология формирования изображения с помощью жидких кристаллов.

Жидкие кристаллы представляют собой молекулы, которые могут перетекать как жидкость. Эти молекулы пропускают свет, но под действием электрического заряда изменяют ориентацию.

Монитор на жидких кристаллах отличается безбликовым плоским экраном и более низкой мощностью потребляемой энергии по сравнению с CRT-монитором.

Выводом изображения на экран монитора управляет специальное устройство - видеоадаптер (видеокарта). Вместе с монитором видеокарта образует видеоподсистему ПК. В первых компьютерах видеокарты не было. В оперативной памяти существовал экранный участок памяти, куда процессор заносил данные об изображении. Контроллер экрана считывал данные о яркости отдельных точек экрана из ячеек памяти и управлял разверткой горизонтального луча электронной пушки монитора.

При переходе от монохромных мониторов к цветным и с увеличением разрешающей способности экрана участка видеопамяти стало недостаточно для хранения графических данных, а процессор не успевал обрабатывать изображения. Именно поэтому возникла необходимость появления в составе аппаратных средств ПК - видеоадаптера.

Видеоадаптер представляет собой плату расширения, которую вставляют в определенный слот материнской платы (в современных ПК это слот AGP - ускоренный графический порт или PCI). Видеоадаптер полностью управляет выводом изображения на экран монитора. Для этого он оснащен видеопамятью и собственным процессором. Монитор как периферийное устройство подключается к системной шине ПК через один из разъемов видеоадаптера (рис. 5.32).

 

 

Рис. 5.32. Плата SVGA PCI-E GF 7600GS 256Mb DDR DVI TV-out

 

Сформированное изображение до вывода на экран хранится в видеопамяти видеоадаптера. Требуемый объем видеопамяти зависит от заданной разрешающей способности и палитры цветов, поэтому для работы в режимах с высокой разрешающей способностью и полноцветной гаммой нужно как можно больше видеопамяти.

К основным характеристикам видеоадаптера можно отнести следующие:

1. Чипсет - NVIDIA Riva TNT, NVIDIA GeForce, RADEON.

2. Объем памяти – 16-512 Мбайт.

3. Выход на телевизор - наличие TV-тюнера.

4. Наличие видеоускорителя - возможность построения изображений без выполнения математических вычислений в основном процессоре компьютера, а чисто аппаратным путем - преобразованием данных в микросхемах видеоускорителя. Видеоускорители бывают двух типов - ускорение плоской (2D) и трехмерной графики (3D).

5. Возможность подключения второго монитора.

Разрешающая способность определяется количеством пикселей по горизонтали и вертикали, например, 640x480, 800x600, 1024x768 и т.д. Соотношение количества пикселей по горизонтали и вертикали отражает соотношение геометрических размеров экрана монитора 4:3.

Палитра цветов - это множество цветов, которые способна отображать видеосистема, определяется количеством бит двоичного слова, которое используется для кодировки одного оттенка цвета. В монохромных мониторах 1 бит и соответственно два цвета - черный и белый. В цветных мониторах от 4 до 32 бит:

4 бита = 16цветов;

8 бит = 256 цветов;

16 бит = 6553б цветов;

24 бита = 16.7 млн цветов;

32 бита = 4.3 трил. цветов.

Требуемый минимальный объем видеопамяти определяется произведением количества пикселей по горизонтали на количество пикселей по вертикали (разрешающая способность), и на количество байт двоичного слова, которым кодируется палитра цветов.

Помимо разрешающей способности и палитры цветов, к основным параметрам мониторов и видеоподсистемы в целом относятся: размер монитора, частота кадровой развертки, параметры безопасности.

Размер монитора. Экран монитора измеряется по диагонали в дюймах. Стандартные размеры 14, 15, 17, 19 и 21 дюйм. Наиболее распространены мониторы с диагональю 15 и 17 дюймов. Для работы с графикой предпочтительны мониторы размером 19-21 дюйм.

Частота кадровой развертки показывает частоту полного обновления изображения на экране. Частота регенерации измеряется в герцах (Гц). Чем больше частота, тем менее заметно мерцание экрана и соответственно меньше усталость глаз. Минимально допустимой считается частота в 75 Гц, нормальной - 85 Гц, комфортной - 100 Гц и больше.

Класс защиты монитора определяется стандартом, которому отвечает монитор с точки зрения требований техники безопасности.

Первые в мире обоснованные стандарты безопасности мониторов появились в Швеции. Еще в начале 80-х годов Национальный департамент стандартов Швеции совместно с Институтом расщепляющихся материалов разработали первую систему стандартов MRP I.

С 1990 года используется стандарт MRP II. В соответствии с MRPII уровень электростатического поля и электромагнитных излучений на расстоянии 50 см от монитора не должен превышать порогов, которые считаются безвредными для здоровья человека. Сегодня практически все мониторы, производимые в мире, обязательно соответствуют стандарту MPR II. В MPR II также нормированы следующие визуальные параметры: цвет фона и символов, яркость экрана и курсора, средняя яркость и ее равномерность, дрожание изображения и критическая частота мерцания, размеры и искажения символов, четкость изображения и требования к антибликовому покрытию экрана.

Параллельно с разработкой MPR II Шведская федерация профсоюзов (ТСО) и Национальный совет индустриального и технического развития Швеции (NUTEK) ввели систему стандартов ТСО, первым из которых был ТСО-92. В отличие от MPR II, измерение уровня вредных излучений и их ограничение ведется на расстоянии 30 см от экрана.

В 1995 и 1999 годах появились версии ТСО-95 и ТСО-99, расширенные экологическими требованиями. Кроме этого, в ТСО-99 впервые было установлено обязательное требование по частоте развертки - не менее 85 Гц, а пороговые уровни излучений снижены на 10% по сравнению с ТСО-95. На сегодняшний день стандарт ТСО-99 считается наиболее совершенным, и половина выпускающихся в мире мониторов соответствует его требованиям. Дальнейшее развитие стандартов ТСО уже не связано с ужесточением требований по уровню излучений, даже в последней версии - ТСО-03.

Размер точки экрана или шаг маски (13,25-0,27) - изображение на экране состоит из точек, размер которых колеблется от 0,24 до 0,27 мм. Чем меньше размер точки экрана, тем четче и точнее полученное изображение.

Среди фирм, выпускающих мониторы (офисные), наибольшим предпочтением пользуются Samsung, LG, Sony, ViewSonic, Asus, BenQ, Mitsubishi и др.

Принтер - устройство вывода текста и графики на печать. Принтер представляет собой сложный электромеханический аппарат, обеспечивающий формирование изображения, продвижение носителя (бумага или пленка), подачу красителя и его закрепление на носителе. В зависимости от назначения в состав принтера входит электронная схема управления, буферное запоминающее устройство, сетевой интерфейс и другие устройства, расширяющие возможности принтера.

По способу нанесения красителя на бумагу различают следующие виды принтеров:

· матричные (рис. 5.33, а);

· струйные (рис. 5.33, б);

· лазерные (рис. 5.33, в).

В матричном принтере изображение выводится на бумагу с помощью специальной движущейся головки, в которой несколько (9, 24 или 48) иголок, наносящих удары по листу бумаги через красящую ленту. Матричные принтеры с небольшим количеством иголок имеют разрешение на уровне 140-200 dpi (точек на дюйм), более качественные -
24-игольчатые - до 360. Иголки, расположенные в печатающем узле, управляются электромагнитом. Печатающий узел передвигается по горизонтали и управляется шаговым двигателем. Во время продвижения печатающего узла по строке на бумаге появляются отпечатки символов, состоящие из точек. В памяти принтера хранятся коды отдельных символов. Эти коды определяют, какие иголки следует активизировать для печати определенного символа.

 

 

а) б) в)

Рис. 5.33. Принтеры: а) матричный; б) струйный; в) лазерный

 

Матричные принтеры, несмотря на все свои недостатки (низкая скорость печати, высокий уровень шума, низкое качество печати графики и текста и др.), находят применение в различных организациях (в банках, пунктах обмена валюты, паспортно-визовых службах и др.) для печати финансовых и отчетных документов из-за высокой надежности печати от фальсификации. В матричных принтерах краска «вбивается» иголками в бумагу, и поэтому подделать такой документ сложнее.

В струйных принтерах красящее вещество (чернила) из специальной емкости выдувается на бумагу с помощью системы капиллярных распылителей, число которых в среднем от 16 до 400, а в некоторых моделях цветных струйных принтеров и более 400.

Струйные принтеры используют два метода распыления чернил: пьезоэлектрический метод (фирма Epson) и метод газовых пузырьков (Hewlett Packard). В первом случае распыление чернил выполняет специальная диафрагма, на которую воздействует пьезо-элемент. Во втором случае, при методе газовых пузырьков, каждый распылитель оборудован нагревающим элементом. При прохождении сквозь элемент микросекундного импульса тока чернила нагреваются до температуры кипения, и образуются пузырьки, выдавливающие чернила из распылителя на бумагу.

Цветная печать выполняется путем смешивания разных цветов в определенных пропорциях, поэтому принтеры оснащаются картриджами с разными цветами чернил. Печатающий узел проходит по одному месту листа несколько раз, нанося нужное количество чернил разного цвета. После смешивания чернил на листе появляется участок нужного цвета. Струйные принтеры обладают высоким качеством печати черного текста и цветной графики до 3600 х 1200 dpi, благодаря чему позволяют печатать полноцветные фотографии, а скорость печати соизмерима со скоростью печати средних лазерных принтеров. Основной недостаток струйных принтеров заключается в высокой стоимости печати.

Лазерные принтеры являются самыми перспективными принтерами, обеспечивающими высокое качество (черно-белой) печати при низкой стоимости.

Элементами лазерного принтера являются источник света (лазер), светочувствительный барабан (фотобарабан), красящий порошок (тонер) и блок термического закрепления тонера.

В лазерных принтерах реализован метод электрофотографической печати. Под воздействием света на соответствующих участках фотобарабана скапливается электрический заряд. Источник света - лазер мощностью несколько десятков милливатт с длиной волны 700-800 нм, который точечно наэлектризовывает барабан со светочувствительным покрытием. Для того чтобы покрыть всю область печати по ширине листа, луч отклоняется подвижной оптической системой, состоящей из линз и зеркал. Частицы тонера прилипают к заряженным участкам барабана, после этого барабан контактирует с листом бумаги, электрический заряд которого противоположен заряду барабана. В результате частицы тонера переходят на бумагу. В блоке термического закрепления тонер закрепляется на бумаге под воздействием температуры и давления.

При цветной печати изображение формируется смешиванием тонеров разного цвета за 4 прохода листа через печатающий механизм. При каждом проходе на бумагу наносится определенное количество тонера одного цвета. Цветной лазерный принтер является сложным электронным устройством с 4 емкостями для тонера, оперативной памятью, процессором и жестким диском, что соответственно увеличивает его габариты и стоимость, именно поэтому цветная лазерная печать пока не находит широкого применения.

Существуют и активно развиваются устройства электрофотографической печати, в которых вместо лазера используется светодиодная линейка (светодиодные принтеры). Барабан проворачивается вокруг своей оси, и на нем за счет включения/выключения светодиодов по сигналам от электроники принтера формируются зоны с противоположным электрическим зарядом, соответствующие изображению. В дальнейшем принцип печати аналогичен печати лазерного принтера.

По конструкции печатающие узлы лазерных принтеров подразделяются на раздельные и совместные. В «раздельном» варианте (принтеры Kyocera, OKI) картридж содержит только тонер, а барабан встроен в принтер, при этом используется барабан с большим ресурсом печати (до 100000 листов). В другой конструкции (Canon, Hewlett-Packard, Xerox) фотобарабан встроен в картридж и меняется каждый раз при замене картриджа.

Преимущества монохромной лазерной печати по сравнению со струйной заключаются в более высоком качестве печати текста, стойкости отпечатков к воздействию влаги и света, низкой стоимости печати, а также более высокой скорости печати.

Плоттер (графопостроитель) - устройство для вывода чертежей на бумагу (рис. 5.34). Их используют в проектных институтах, конструкторских бюро и т.п. Устройство плоттеров аналогично устройству струйных принтеров, только они значительно больше по размерам. По конструкции плоттеры делятся на планшетные и рулонные. В планшетных плоттерах материал, на который идет вывод фиксируется, а печатающий узел перемещается в двух направлениях - по осям X и Y. В рулонных плоттерах бумага перемещается в вертикальном направлении, а печатающий узел - в горизонтальном направлении. Более высокое качество вывода графической информации обеспечивают планшетные плоттеры.

Рис. 5.34. Плоттеры

Устройства связи предназначены для приема и передачи (ввода и вывода) информации между двумя и более ПК.

В зависимости от целого ряда параметров (типа линии связи, вида подключения, удаленности ПК и др.) используются различные устройства связи.

Модем (модулятор-демодулятор) - устройство, преобразующее информацию к виду, в котором ее можно передавать по телефонным линиям связи.

Модемы выполняют цифро-аналоговое преобразование цифровых сигналов ПК для их передачи по телефонной линии связи или аналого-цифровое преобразование аналоговых сигналов из линии связи в цифровые сигналы для обработки в ПК. Модемы передают данные по обычным телефонным каналам со скоростью до 5600 бит в секунду. Также модемы осуществляют сжатие данных перед отправлением, и соответственно, их реальная скорость может превышать максимальную скорость модема.

По исполнению модемы бывают: внутренние модемы (рис. 5.35, а) имеют PCI-интерфейс и подключаются непосредственно к системной плате; внешние модемы (рис. 5.35, б) подключаются через порты СОМ или USB; встроенные - являются внутренней частью устройства, например ноутбука или док-станции.

а) б)

Рис. 5.35. Модемы: а) внутреннийAcorp 56PML, б) внешний Genius GM56U

 

По типу модемы бывают:

· Аналоговые - наиболее распространенный тип модемов для обычных коммутируемых телефонных линий.

· ISDN - модемы для цифровых коммутируемых телефонных линий.

· xDSL - используются для организации выделенных (некоммутируемых) линий используя обычную телефонную сеть. Отличаются от коммутируемых модемов кодированием сигналов. Обычно позволяют одновременно с обменом данными осуществлять использование телефонной линии в обычном порядке. К основным типам xDSL относятся ADSL, HDSL, R-ADSL, SDSL и VDSL. Все эти технологии обеспечивают высокоскоростной цифровой доступ по абонентской телефонной линии. Существующие технологии xDSL разработаны для достижения определенных целей и удовлетворения определенных нужд рынка. Некоторые технологии xDSL являются оригинальными разработками, другие представляют собой просто теоретические модели, в то время как третьи уже стали широко используемыми стандартами. Основным различием данных технологий являются методы модуляции, используемые для кодирования данных.

· Кабельные - используются для обмена данными по специализированным кабелям - к примеру, через кабель коллективного телевидения по протоколу DOCSIS.

· Беспроводной модем (GSM -модем) - это приемопередатчик, использующий сети операторов мобильной связи для передачи и приема информации. Для использования сети сотовой связи в модем обычно вставляется SIM-карта. Беспроводной модем может быть интегрирован в различное телеметрическое, диспетчерское, охранное и другое оборудование.

· Спутниковые модемы.

· PLC (Power Line Communications) - используют технологию передачи данных по проводам бытовой электрической сети.

Сетевой адаптер (сетевая плата) - электронное устройство, выполненное в виде платы расширения (он может быть интегрирован в системную плату) с разъемом для подключения к линии связи. Сетевой адаптер используется для подключения ПК к локальной компьютерной сети (рис. 5.36).