Устройства ввода и вывода информации

Главные характеристики сканеров - это скорость считывания, которая выражается количеством  сканируемых станиц в минуту (pages per minute - ppm), и разрешающая способность, выражаемая числом точек получаемого изображения на дюйм оригинала (dots per inch - dpi).

После ввода пользователем  исходных данных компьютер должен их обработать в соответствии с заданной программой и вывести результаты в форме, удобной для восприятия пользователем или для использования  другими автоматическими устройствам  посредством устройств вывода.

Устройства  вывода информации.

       Выводимая информация может отображаться в графическом виде, для этого используются мониторы, принтеры или плоттеры. Информация может также воспроизводиться в виде звуков с помощью акустических колонок или головных телефонов, регистрироваться в виде тактильных ощущений в технологии виртуальной реальности, распространяться в виде управляющих сигналов устройства автоматики, передаваться в виде электрических сигналов по сети.

Монитор (дисплей) является основным устройством вывода графической информации. По размеру диагонали экрана выделяют мониторы 14-дюймовые, 15-дюймовые, 17-дюймовые, 19-дюймовые, 21-дюймовые. Чем больше диагональ монитора, тем он дороже. По цветности мониторы бывают монохромные и цветные. Любое изображение на экране монитора образуется из светящихся разными цветами точек, называемых пикселями (это название происходит от PICture CELL - элемент картинки). Пиксель – это самый мелкий элемент, который может быть отображен на экране. Чем качественнее монитор, тем меньше размер пикселей, тем четче и контрастнее изображение, тем легче прочесть самый мелкий текст, а значит, и меньше напряжение глаз. По принципу действия мониторы подразделяются на мониторы с электронно-лучевой трубкой (Catode Ray Tube - CRT) и жидкокристаллические - (Liquid Crystal Display - LCD).

В мониторах с  электронно-лучевой трубкой изображение  формируется с помощью зерен  люминофора – вещества, которое  светится под воздействием электронного луча. Различают три типа люминофоров  в соответствии с цветами их свечения: красный, зеленый и синий. Цвет каждой точки экрана определяется смешением  свечения трех разноцветных точек (триады), отвечающих за данный пиксель. Яркость  соответствующего цвета меняется в  зависимости от мощности электронного пучка, попавшего в соответствующую  точку. Электронный пучок формируется  с помощью электронной пушки. Электронная пушка состоит из нагреваемого при прохождении электрического тока проводника с высоким удельным электрическим сопротивлением, эмитирующего электроны покрытия, фокусирующей и  отклоняющей системы.

При прохождении  электрического тока через нагревательный элемент электронной пушки, эмитирующее  покрытие, нагреваясь, начинает испускать  электроны. Под действием ускоряющего  напряжения электроны разгоняются  и достигают поверхности экрана, покрытой люминофором, который начинает светиться. Управление пучком электронов осуществляется отклоняющей и фокусирующей системой, которые состоят из набора катушек и пластин, воздействующих на электронный пучек с помощью магнитного и электрического полей. В соответствии с сигналами развертки, подаваемыми на электронную пушку, электронный луч побегает по каждой строчке экрана, последовательно высвечивая соответствующие точки люминофора. Дойдя до последней точки, луч возвращается к началу экрана. Таким образом, в течение определенного периода времени изображение перерисовывается. Частоту смены изображений определяет частота горизонтальной синхронизации. Это один из наиболее важных параметров монитора, определяющих степень его вредного воздействия на глаза. В настоящее время гигиенически допустимый минимум частоты горизонтальной синхронизации составляет 80 Гц, у профессиональных мониторов она составляет 150 Гц.

Современные мониторы с электронно-лучевой трубкой  имеют специальное антибликовое покрытие, уменьшающее отраженный свет окон и осветительных приборов. Кроме  того, монитор покрывают антистатическим  покрытием и пленкой, защищающей от электромагнитного излучения. Дополнительно  на монитор можно установить защитный экран, который необходимо подсоединить к заземляющему проводу, что также  защитит от электромагнитного излучения  и бликов. Уровни излучения мониторов  нормируются в соответствии со стандартами LR, MPR и MPR-II.

Жидкокристаллические  мониторы имеют меньшие размеры, потребляют меньше электроэнергии, обеспечивают более четкое статическое изображение. В них отсутствуют типичные для  мониторов с электронно-лучевой  трубкой искажения. Принцип отображения  на жидкокристаллических мониторах  основан на поляризации света. Источником излучения здесь служат лампы  подсветки, расположенные по краям  жидкокристаллической матрицы. Свет от источника света однородным потоком  проходит через слой жидких кристаллов. В зависимости от того, в каком  состоянии находится кристалл, проходящий луч света либо поляризуется, либо не поляризуется. Далее свет проходит через специальное покрытие, которое  пропускает свет только определенной поляризации. Там же происходит окраска  лучей в нужную цветовую палитру. Жидкокристаллические мониторы практически  не производят вредного для человека излучения.

Для получения копий  изображения на бумаге применяют  принтеры, которые классифицируются:

• по способу получения изображения: литерные, матричные, струйные, лазерные и термические;
• по способу формирования изображения: последовательные, строчные, страничные;
• по способу печати: ударные, безударные;
• по цветности: чёрно-белые, цветные.

Наиболее распространены принтеры матричные, лазерные и струйные принтеры. Матричные принтеры схожи  по принципу действия с печатной машинкой. Печатающая головка перемещается в  поперечном направлении и формирует  изображение из множества точек, ударяя иголками по красящей ленте. Красящая лента перемещается через печатающую головку с помощью микроэлектродвигателя. Соответствующие точки в месте  удара иголок отпечатываются на бумаге, расположенной под красящей лентой. Бумага перемещается в продольном направлении  после формирования каждой строчки  изображения. Полиграфическое качество изображения, получаемого с помощью  матричных принтеров низкое и  они шумны во время работы. Основное достоинство матричных принтеров - низкая цена расходных материалов и невысокие требования к качеству бумаги.

Струйный принтер  относится к безударным принтерам. Изображение в нем формируется  с помощью чернил, которые распыляются  через капилляры печатающей головки.

Лазерный принтер  также относится к безударным принтерам. Он формирует изображение  постранично. Первоначально изображение  создается на фотобарабане, который предварительно электризуется статическим электричеством. Луч лазера в соответствии с изображением снимает статический заряд на белых участках рисунка. Затем на барабан наносится специальное красящее вещество – тонер, который прилипает к фотобарабану на участках с неснятым статическим зарядом. Затем тонер переносится на бумагу и нагревается. Частицы тонера плавятся и прилипают к бумаге.

Для ускорения работы, принтеры имеют собственную память, в которой они хранят образ  информации, подготовленной к печати.

К основным характеристикам принтеров можно относятся:

- ширина каретки,  которая обычно соответствую  бумажному формату А3 или А4;

- скорость печати, измеряемая количеством листов, печатаемы в минуту

- качество печати, определяемое разрешающей способностью  принтера - количеством точек на  дюйм линейного изображения. Чем  разрешение выше, тем лучше качество  печати.

- расход материалов: лазерным принтером - порошка,  струйным принтером - чернил, матричным  принтером - красящих лент.

Плоттер (графопостроитель) – это устройство для отображения векторных изображений на бумаге, кальке, пленке и других подобных материалах. Плоттеры снабжаются сменными пишущими узлами, которые могут перемещаться вдоль бумаги в продольном и поперечном направлениях. В пишущий узел могут вставляться цветные перья или ножи для резки бумаги. Графопостроители могут быть миниатюрными, и могут быть настолько большими, что на них можно вычертить кузов автомобиля или деталь самолета в натуральную величину.

Плоттеры делятся  на:

• Фрикционные – бумага подается в вертикальном направлении, а рисующее устройство движется в горизонтальном направлении.
• Планшетные – бумага не движется, а рисующее устройство перемещается вдоль обеих осей – вертикальной и горизонтальной, нанося изображение на бумагу.
• Барабанные – рулонная бумага непрерывно подается в графопостроитель с помощью специального устройства. Рисующее устройство работает так же, как и во фрикционных.

Модем (модулятор-демодулятор) – это устройство, предназначенное для преобразования сигналов телефонной сети в сигналы компьютера и наоборот. Данные поступают из передающего компьютера в виде двоичных чисел. Модем принимает эти данные и разделяет их на информацию, которая должна быть передана в телефонную линию, и команды, определяющие характер передачи информации. Команды выполняются модемом. Передаваемая информация преобразуется модулятором модема и поступает в линию. Сигнал, выходящий из модема в телефонную линию, имеет две различные частоты: для передачи единиц – большая, нулей – меньшая. Модем принимающего ПК демодулирует приходящий сигнал, т.е. преобразовывает сигнал телефонной линии в двоичный сигнал и посылает его в ПК. Обмен информацией между двумя ПК может осуществляться двумя способами:

• Полудуплексный способ

– компьютеры передают информацию друг другу по очереди.

• Дуплексный способ

– обмен информацией  происходит одновременно. При этом сигналы от компьютеров не

смешиваются, т.к. каждый ПК передает данные на своих частотах, отличных от

частот другого  ПК. 

Устройства  для вывода звуковой информации:

• Встроенный динамик. Динамик ПК (англ. PC speaker; Beeper) — простейшее устройство воспроизведения звука, применявшееся в IBM PC и совместимых ПК. В настоящее время PC speaker остаётся штатным устройством IBM PC-совместимых компьютеров, и в основном используется для подачи сигналов об ошибках.
• Колонки. Акустическая система, состоящая из большого количества одинаковых громкоговорителей, расположенных вертикально
• Наушники. Устройство для персонального прослушивания речи, музыки или иных звуковых сигналов

Устройства  ввода/вывода.

• Магнитный барабан. Ранняя разновидность компьютерной памяти. Для многих вычислительных машин барабан являлся основной памятью, в которой располагались программы и данные, записываемые или считываемые с барабана при помощи таких носителей информации, как перфолента или перфокарты
• Стример. Запоминающее устройство на принципе магнитной записи на ленточном носителе, с последовательным доступом к данным, по принципу действия аналогичен бытовому магнитофону.
• Дисковод. Электромеханическое устройство, позволяющее осуществить чтение/запись информации на цифровые носители имеющие форму диска. При этом носитель может быть съёмным или встроенным в устройство.
• Жёсткий диск. Устройство хранения информации, основанное на принципе магнитной записи. Является основным накопителем данных в большинстве компьютеров.