Программа управляющая работой конкретного устройства ввода вывода как называется

В этой статье речь пойдет о таких темах как система ввода вывода, а также мы поговорим об оперативной памяти компьютера, разберемся, как она взаимодействует с системой ввода вывода.

Система ввода вывода

Одной из главных задач ОС является обеспечение обмена данными между приложениями и периферийными устройствами компьютера. В современных ОС эту функцию выполняет подсистема ввода/вывода.

Основные компоненты подсистемы ввода/вывода:

1. Драйверы.
2. Файловая система.
3. Диспетчер прерываний.

Подсистема ввода/вывода мультипрограммной ОС при обмене данными с внешними устройствами компьютера должна решать ряд общих задач, из которых наиболее важными являются следующие:

• Организация параллельной работы устройств ввода/вывода и процессора.
• Согласование скоростей обмена и кэширование данных.
• Разделение устройств и данных между процессорами.
• Обеспечение удобного логического интерфейса между устройствами и остальной частью системы.
• Поддержка широкого спектра драйверов с возможностью включения в систему нового драйвера.
• Динамическая загрузка и выгрузка драйверов.
• Поддержка нескольких файловых систем.
• Поддержка синхронных и асинхронных операций ввода/вывода.

Организация параллельной работы устройств ввода/вывода и процессора

Каждое устройство ввода/вывода вычислительной системы снабжено устройством управления – контроллером. Контроллер взаимодействует с драйвером – системным программным модулем, предназначенным для управления данным устройством.

Урок 13. Ввод-вывод внутри компьютера

Контроллер периодически принимает от драйвера выводимую на устройство информацию, а также команды управления, которые говорят о том, что с этой информацией нужно сделать. Под руководством контроллера устройство может выполнять некоторое время свои операции автономно, не требуя внимания со стороны ЦП. Это время зависит от многих факторов – объема выводимой информации, степени интеллектуальности управляющего устройством контроллера, быстродействия устройства и т.п. Даже самый примитивный контроллер, выполняющий простые функции, обычно тратит довольно много времени на реализацию подобной функции после получения очередной команды от процессора. Это же справедливо и для сложных контроллеров, т.к. скорость работы любого устройства ввода/вывода обычно существенно ниже скорости работы процессора.

Процессы, происходящие в контроллерах, протекают в периоды между выдачей команд независимо от ОС. От подсистемы ввода/вывода требуется спланировать в реальном масштабе времени (в котором работают внешние устройства) запуск и приостановку большого количества разнообразных драйверов, обеспечив приемлемое время реакции каждого драйвера на независимые события контроллера. С другой стороны, необходимо минимизировать загрузку процессора задачами ввода-вывода, оставив как можно больше процессорного времени на выполнение пользовательских потоков.

Данная задача обычно решается на основе многоуровневой приоритетной схемы обслуживания по прерываниям.

Согласование скоростей обмена и кэширование данных

Накопители на магнитных дисках обладают крайне низкой скоростью по сравнению с быстродействием центральной части компьютера: средняя скорость работы процессора с ОП на 2-3 порядка выше, чем средняя скорость передачи данных из внешней памяти в ОП.

Буферизация только на основе ОП в подсистеме ввода-вывода оказывается недостаточной – разница между скоростью обмена с ОП, куда процессы помещают данные для обработки, и скоростью работы внешнего устройства часто становится слишком значительной и объема ОП просто может не хватить.

Для того чтобы сгладить такое сильное несоответствие в производительности основных подсистем, используется буферирование и/или кэширование данных.

Часто в качестве буфера используют используется дисковый файл, называемый также спул-файлом (spool – шпулька).

Пример. Организация вывода данных на принтер.

Другое решение этой проблемы – использование большой буферной памяти в контроллерах внешних устройств. Такой подход особенно полезен в тех случаях, когда помещение данных на диск слишком замедляет обмен (или когда данные выводятся на сам диск).

Пример. Буферная память в контроллерах графических дисплеев.

Кэширование исключительно полезно в том случае, когда программа неоднократно читает с диска одни и те же данные. После того как они один раз будут помещены в кэш, обращений к диску больше не потребуется и скорость работы программы значительно возрастет.

Разделение устройств и данных между процессами

Устройства ввода/вывода могут предоставляться процессам как в монопольное, так и в совместное (разделяемое) использование. При этом ОС должна обеспечивать контроль доступа теми же способами, что и при доступе процессов к другим ресурсам вычислительной системы – путем проверки прав пользователя или группы пользователей, от имени которых действует процесс, на выполнение той или иной операции над устройством. Например, определенной группе пользователей последовательный порт разрешено захватывать монопольное владение, а другим пользователям это запрещено.

ОС может контролировать доступ не только к устройству в целом, но и к отдельным порциям данных, хранимых или отображаемых этим устройством. Диск является типичным примером устройства, для которого важно контролировать доступ не к устройству в целом, а к отдельным каталогам и файлам.

Разнообразие устройств ввода-вывода делают особенно актуальной функцию ОС по созданию логического интерфейса между периферийными устройствами и приложениями. Практически все современные ОС поддерживают в качестве основы такого интерфейса файловую модель периферийных устройств, когда любое устройство выглядит для прикладного программиста последовательным набором байт, с которым можно работать с помощью унифицированных системных вызовов (например, read и write), задавая имя файла-устройства и смещения от начала последовательности байт.

Обмен с любым внешним устройством выглядит как обмен с файлом, имеющим имя и представляющим собой неструктурированную последовательность байтов. В качестве файла может выступать как реальный файл на диске, так и алфавитно-цифровой терминал, печатающее устройство или сетевой адаптер.

Пример.

PRN, LPT1 – для порта принтера, CON – для клавиатуры (символьные имена, а для ОС – это файлы).

Привлекательность модели файла-устройства состоит в ее простоте и унифицированности для устройств любого типа, однако во многих случаях для программирования операций ввода-вывода некоторого устройства она является слишком бедной. Поэтому данная модель часто используется только в качестве базиса, над которым подсистема ввода-вывода строит более содержательную модель устройств конкретного типа.

Достоинством подсистемы ввода/вывода любой универсальной ОС является наличие разнообразного набора драйверов для наиболее популярных периферийных устройств.

Прекрасно спланированная и реализованная ОС может потерпеть неудачу на рынке только из-за того, что в ее состав не включен достаточный набор драйверов и администраторы и пользователи вынуждены искать нужный им драйвер или заниматься его разработкой (первые версии OS/2).

Таким образом, для пользователя очень важно, чтобы ОС включала как можно больше разнообразных драйверов, так как это гарантирует возможность подключения к компьютеру большого числа внешних устройств различных производителей.

Драйвер взаимодействует, с одной стороны, с модулями ядра ОС (модулями подсистемы ввода-вывода, модулями системных вызовов, модулями подсистем управления процессами и памятью), а с другой стороны – с контроллерами внешних устройств. Поэтому существует два типа интерфейсов:

1. Интерфейс «драйвер-ядро».
2. Интерфейс «драйвер-устройство».

Для поддержки процесса разработки драйверов ОС обычно выпускается так называемый пакет DDK (Driver Development Kit), представляющий собой набор соответствующих инструментальных средств – библиотек, компиляторов и отладчиков.

Кроме проблемы разработки новых драйверов существует также проблема включения драйвера в состав модулей работающей ОС, то есть динамической загрузки-выгрузки драйвера. Так как набор потенциально поддерживаемых данной ОС периферийных устройств всегда существенно шире набора устройств, которыми ОС должна управлять при установке на конкретной машине, то ценным свойством ОС является возможность динамически загружать в ОП требуемый драйвер и выгружать его после того, как потребность в поддержке устройства миновала, что может существенно сэкономить системную область памяти.

Поддержка нескольких файловых систем

Пользовательские и системные файлы хранятся на дисках. Эти данные организуются в файловые системы. Свойства файловой системы во многом определяют свойства самой ОС: отказоустойчивость, быстродействие, максимальный объем хранимых данных.

Файловая система – подсистема ОС, определяющая способ организации данных на диске.

Файловая система отвечает за выполнение следующих действий:

1. Создание, уничтожение, организацию, чтение, запись, модификацию и перемещение файловой информации.
2. За управление доступом к файлам и за управление ресурсами, которые используются файлами.

Популярность файловой системы часто приводит к ее «миграции» из «родной» ОС в другие ОС.

Файловая система FAT появилась первоначально в MS-DOS, затем была реализована в OS/2, в семействе MS Windows и многих реализациях UNIX.

Ввиду этого поддержка нескольких популярных файловых систем для подсистемы ввода-вывода также важна, как и поддержка широкого спектра периферийных устройств. Важно также, чтобы архитектура подсистемы ввода-вывода позволяла достаточно просто включать в ее состав новые типы файловых систем, без необходимости переписывания кода. Обычно в ОС имеется специальный слой программного обеспечения, отвечающий за решение данной задачи.

Слой VFS (Virtual File System) в версиях UNIX на основе кода System V Release 4.

Поддержка синхронных и асинхронных операций ввода-вывода

Операция ввода-вывода может выполняться по отношению к программному модулю, запросившему операцию, в синхронном или асинхронном режимах.

Синхронный режим означает, что программный модуль приостанавливает свою работу до тех пор, пока операция ввода-вывода не будет завершена.

Асинхронный режим означает, что программный модуль продолжает выполняться в мультипрограммном режиме одновременно с операцией ввода-вывода.

Простейшим вариантом асинхронного вывода является так называемый буферированный вывод данных на внешнее устройство, при котором данные из приложения передаются не непосредственно на устройство ввода-вывода, а в специальный системный буфер. В этом случае логически операция вывода для приложения считается выполненной сразу же, и задача может не ожидать окончания действительного процесса передачи данных на устройство. Процессом реального вывода данных из системного буфера занимается супервизор ввода/вывода.

Источник: more-it.ru

УСТРОЙСТВА ВВОДА И ВЫВОДА

Устройства ввода и вывода можно условно разделить на устройства, с помощью которых информация передается машине от человека, человеку от машины и от одной машины другой машине:

Здесь указаны только наиболее распространенные устройства. Кроме них имеются специальные устройства, обеспечивающие совместную работу ЭВМ с кассовыми аппаратами, микрофонами, видеокамерами, видеомагнитофонами, медицинскими и научными приборами и т.п.

Клавиатура — основное устройство ввода информации. Расположение латинских букв на ней соответствует расположению клавиш на латинской печатной машинке (т.н. клавиатура QWERTY- по первым буквам в верхнем ряду), русских букв- русской печатной машинке.

СКАНЕР — УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВВОДА ГРАФИЧЕСКОЙ ИНФОРМАЦИИ В КОМПЬЮТЕР. Сканеры бывают ручные и настольные. Ручные сканеры (более дешевые, но обладающие более скромными возможностями) проводят над изображением, а в настольные лист бумаги вкладывают целиком. Кроме того сканеры бывают цветные и черно-белые.

УСТРОЙСТВА МЕСТОУКАЗАНИЯ ПРЕДНАЗНАЧЕНЫ ДЛЯ ВВОДА КООРДИНАТ В КОМПЬЮТЕР. 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 просты и дешевы механические мыши, в основании которых имеется шарик, вращающийся при перемещении мыши по ровной поверхности. Вращение шарика передается на датчики, вырабатывающие электрические сигналы, отслеживая тем самым движения кисти руки человека, что и приводит к соответствующим перемещениям курсора на экране. Более дорогой и сложной, но более точной и надежной является оптическая мышь, перемещающаяся на планшете, покрытом сеткой линий (отражающих или поглощающих свет). В ее основании имеются светоизлучатели и фотодетекторы. Сигналы вырабатываются мышью на основе анализа лучей света, отраженных от планшета и воспринятых фотодетекторами.

Трекбол — это своеобразная «мышь вверх ногами». Он представляет собой шарик, как правило встраиваемый в клавиатуру, который вращают пальцами. Трекбол обычно используют в переносных компьютерах- ноутбуках (англ. notebook — записная книжка).

Джойстик — манипулятор, выполняемый в виде рычажка (ручки) на массивном основании. Управляющие сигналы вырабатываются движениями ручки и нажатием кнопки (или кнопок) на ней. Джойстики, как правило используют для работы с игровыми программами.

Графический планшет (дигитайзер или диджитайзер- англ. digitizer -оцифровыватель) — планшет, покрытый сеткой пьезоэлементов — элементов, вырабатывающих электрический ток при механическом воздействии. На нем размещают лист бумаги с изображением и надавливанием на определенные точки на нем вводят их координаты в компьютер. Дигитайзеры, как правило, используются для ввода карт или планов в ЭВМ.

Световым пером также указываются координаты определенной точки, но непосредственно на экране дисплея. На его конце имеется фотоэлемент. Им при поднесении к экрану фиксируется момент попадания на него электронного луча, формирующего изображение (как известно, этот электронный луч несколько раз в секунду обегает все точки поверхности экрана). На основе этого вычисляются координаты точки, к которой поднесено световое перо в данный момент времени.

ДИСПЛЕЙ (МОНИТОР) — ОСНОВНОЕ УСТРОЙСТВО ВЫВОДА ИНФОРМАЦИИ. ДИСПЛЕИ БЫВАЮТ ОСНОВАННЫМИ НА ЭЛЕКТРОННО-ЛУЧЕВОЙ ТРУБКЕ (ОБЫЧНОМ КИНЕСКОПЕ) ИЛИ ЖИДКИХ КРИСТАЛЛАХ (LCD, англ. Liquid Crystal Display). КРОМЕ ТОГО, РАЗЛИЧАЮТ ЦВЕТНЫЕ И МОНОХРОМНЫЕ (ОДНОЦВЕТНЫЕ) ДИСПЛЕИ.

В настоящее время на дисплей приходится значительная доля стоимости компьютера. Монохромные дисплеи дешевле цветных, поэтому, если Вы не работаете с графикой, их покупка может быть целесообразной. Недаром такие дисплеи можно часто увидеть в банках, центрах управления сложными системами и т.п. Кстати, работа на монохромных дисплеях с оранжевым и зеленым цветами считаются наименее утомительной для глаз.

Чем отличается дисплей компьютера от обыкновенного телевизора?

Во-первых, телепрограммы передаются телецентром непрерывно — каждую секунду 24 кадра, чтобы зрители могли постоянно видеть изображение на экране. Когда процессор выдает команду что-то вывести на экран, сформированное изображение необходимо также несколько раз в секунду передавать на дисплей, иначе человек ничего не успеет увидеть.

Поэтому изображение нужно запомнить и передавать на экран независимо от процессора, который в это время может выполнять другие операции. Эти функции выполняет специальное устройство- видеоадаптер, играющий роль своеобразного телецентра, формирующего, хранящего и передающего изображения на экран дисплея. Видеоадаптер представляет собой плату, которая вставляется в корпус компьютера (в системный блок). Дисплей подключается непосредственно к ней. На этой плате находятся, в частности, схемы видеопамяти, в которых запоминается изображение, выводимое на экран.

Во-вторых, качество изображения на экране дисплея должно быть значительно выше, чем на экране телевизора, поскольку человек смотрит на экран телевизора с относительно большого расстояния по сравнению с экраном компьютера. По этой же причине защита человека от разного рода излучений в дисплеях выполняется на более серьезном уровне.

Современные дисплеи должны соответствовать очень строгим требованиям, установленным международными нормами — стандартами. Защитные фильтры, навешиваемые на экран, защищают его поверхность от бликов, позволяют несколько увеличить четкость изображения. Дополнительную защиту от излучений обеспечивают только весьма дорогие фильтры. Следует также помнить, что излучения имеют место не только со стороны экрана, где конструкторы предусматривают максимально возможную защиту для человека, но и с задней стороны дисплея, где никакой защиты, как правило, не устраивается. Поэтому размещать компьютер в помещении следует так, чтобы с задней стороны дисплея люди в течение длительного времени (например, весь рабочий день) не находились.

Дисплей может работать либо в текстовом, либо в одном из графических режимов (видеорежимов).

В текстовом режиме на экран могут быть выведены только стандартные ASCII- -символы. При этом экран разделяется на строки и столбцы (в стандартном случае 80 столбцов и 25 строк, границы между ними на экране не видны).

В графическом режиме изображение формируется из совокупности большого числа пикселов. При этом можно выводить на экран любые изображения — чертежи, фотографии, рисунки, видеофильмы и, естественно, тексты. Качество изображения в графическом режиме определяется разрешающей способностью- количеством пикселов по вертикали и горизонтали. Например, фраза «разрешающая способность — 640¤480» означает, что изображение формируется из 640*480=307200 пикселов, причем по горизонтали размещается 640, а по вертикали- 480 пикселов. Разрешающая способность не зависит от размера экрана дисплея.

Существуют различные графические режимы. Они отличаются разрешающей способностью и палитрой — количеством выводимых цветов. С течением времени и развитием техники появляются новые графические режимы с большей разрешающей способностью и более богатой палитрой. Переключение между текстовым и различными графическими режимами осуществляется программным путем — программисты при написании программ должны позаботиться об этом. Однако, не каждый дисплей может работать в любом графическом режиме.

РАЗЛИЧНЫЕ ТИПЫ ДИСПЛЕЕВ ОТЛИЧАЮТСЯ СПОСОБНОСТЬЮ ПОДДЕРЖИВАТЬ РАЗЛИЧНЫЕ ГРАФИЧЕСКИЕ РЕЖИМЫ. Как правило, для дисплеев выполняется правило совместимости «сверху вниз». Это значит, что дисплей более современного типа может работать как в режимах с высокой разрешающей способностью и большим количеством выводимых цветов, так и в режимах, разработанных для дисплеев старых типов- с меньшей разрешающей способностью и меньшим количеством цветов. Например, дисплеи типа VGA обеспечивают разрешающую способность 640¤480, а дисплеи типа SVGA — 800¤600 и 1024¤768. Если в описании программы указано, что она может быть использована на компьютерах с дисплеем типа VGA, то ее можно будет запустить и на машинах с дисплеем типа SVGA, но не наоборот- если программа ориентирована на дисплей SVGA, на машине с VGA-дисплеем ее запустить не удастся.

ПРИНТЕР- УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВЫВОДА ИНФОРМАЦИИ НА БУМАГУ. ПРИНТЕРЫ БЫВАЮТ МАТРИЧНЫЕ, СТРУЙНЫЕ, ЛАЗЕРНЫЕ. Иногда встречаются принтеры других типов- литерные, лепестковые, светодиодные и другие. Кроме того, по формату бумаги различают «широкие» и «узкие» принтеры.

В матричном принтере изображение выводится на бумагу с помощью специальной движущейся головки, в которой имеется несколько (9, 24 или 48) иголок, наносящих удары по листу бумаги через красящую ленту. Скорость работы матричных принтеров невысока (от 10 секунд на страницу при низком качестве, до нескольких минут — при высоком), кроме того они издают неприятный звук при работе.

К их преимуществам следует отнести низкую стоимость, а также то обстоятельство, что краска вбивается иголками в бумагу, и поэтому подделать документ, напечатанный на матричном принтере, сложнее чем документы, напечатанные на принтерах других типов. Обратите внимание, что водительские права, паспорта, финансовые и другие документы оформляются именно на матричных принтерах. В струйных принтерах красящее вещество (тонер) выдувается на бумагу с помощью системы сопел. Эти принтеры обеспечивают более высокие скорость и качество печати, позволяют создавать цветные изображения. При этом по стоимости струйные принтеры незначительно отличаются от матричных, правда эксплуатационные расходы (стоимость тонера и обслуживания) у них выше.

Наиболее высокую скорость печати (до 5 секунд на страницу) при наилучшем качестве обеспечивают лазерные принтеры. В них изображение переносится на бумагу со специального барабана, к участкам поверхности которого, электролизуемым лучом лазера, притягиваются частицы красящего порошка. Лазерные принтеры являются достаточно дорогими.

ПЛОТТЕР (ГРАФОПОСТРОИТЕЛЬ) — УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВЫВОДА ЧЕРТЕЖЕЙ НА БУМАГУ. Их используют в проектных институтах, конструкторских бюро и т.п. Бывают струйные и механические плоттеры. Устройство струйных плоттеров аналогично устройству струйных принтеров, только они имеют значительно большие размеры. В механических плоттерах пишущий узел с перьями (шариковыми, керамическими или фитильными, как во фломастерах) перемещается относительно листа ватмана с помощью механических рычагов, или (и) бумага, зажатая в прижимных устройствах, перемещается относительно пишущего узла.

В корпус компьютера обычно встраивается динамик, способный выдавать звуковой сигнал одного тона в определенный момент времени. Для возможности прослушивания музыки в качественном исполнении, речи, звуковых эффектов необходимо оснастить компьютер звуковой приставкой- специальной платой (саунд-бластером, англ. sound blaster — «выдувающий» звук), вставляемой в системный блок (корпус) компьютера, и подключаемыми к ней колонками. Мощный компьютер, оснащенный этими и другими устройствами для создания звуковых эффектов, называют мультимедийным (англ. multimedia-«многие среды», т.е. возможность одновременно использовать всевозможные способы представления информации- текстовой, графической, звуковой, видео и пр.).

МОДЕМ (МОдулятор-ДЕМодулятор) — УСТРОЙСТВО, ПРЕОБРАЗУЮЩЕЕ ИНФОРМАЦИЮ К ВИДУ, В КОТОРОМ ЕЕ МОЖНО ПЕРЕДАВАТЬ ПО ЛИНИЯМ СВЯЗИ, В ЧАСТНОСТИ- ПО ТЕЛЕФОННЫМ ЛИНИЯМ. Модемы бывают внутренние (вставляемые в корпус компьютера) и внешние (представляющие собой отдельные устройства, подключаемые к компьютеру и телефонной линии). Кроме того, различают телефонные модемы, позволяющие передавать только текстовые сообщения, и факс-модемы, позволяющие передавать и графические изображения.

СЕТЕВОЙ АДАПТЕР (СЕТЕВАЯ ПЛАТА)- УСТРОЙСТВО, ОБЕСПЕЧИВАЮЩЕЕ ПОДКЛЮЧЕНИЕ КОМПЬЮТЕРА К ЛОКАЛЬНОЙ (Т.Е. НЕБОЛЬШОЙ) КОМПЬЮТЕРНОЙ СЕТИ. Сетевой адаптер представляет собой вставляемую в корпус компьютера плату с разъемом для подключения линии связи компьютерной сети.

Понравилась статья? Добавь ее в закладку (CTRL+D) и не забудь поделиться с друзьями:

Источник: studopedia.ru

Устройства ввода/вывода данных

Устройства ввода и вывода (ввода/вывода) являются обязательными элементами любой ЭВМ, поскольку именно они 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.

К основным устройствам ввода относятся клавиатура, мышь, сканер, джойстик, трекбол, графический планшет.

Клавиатура 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:

• 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(нефиксированное переключение) или с помощью клавиши(фиксированное переключение).

Группа функциональных клавиш включает двенадцать клавиш с обозначением F1-F12, расположенных в верхней части клавиатуры. Функции этих клавиш зависят отработающей в текущий момент времени программы, а в некоторых случаях и от операционной системы.

Клавиши управления курсором (Т, -, -I,

Служебные клавиши используются для разных вспомогательных целей, таких как изменение регистра, включение режима вставки, образование комбинаций «горячих» клавиш и т. д. К этой группе относятся такие клавиши, как , , , , , , ,и др.

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 .

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 просты 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). Для работы с мышью 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. В последнее время появились мыши, использующие вместо средней кнопки колесо (мыши NET Scroll).

Трекбол — устройство, по принципу работы аналогичное мыши, но в отличие от нее устанавливаемое стационарно. 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.

Джойстик — манипулятор, выполняемый в виде рычажка (ручки) на массивном основании. Управляющие сигналы вырабатываются движениями ручки и нажатием кнопок (подобных кнопке мыши), расположенных на ней. Джойстики чаще всего используют для управления объектами в компьютерных играх.

Графический планшет (дигитайзер — от англ. digital] zer— «оцифровыватель») — планшет, покрытый сеткой пьезоэлементов — элементов, вырабатывающих электрический ток при механическом воздействии. 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.

Устройства ввода мультимедиа не нашли широкого применения из-за низкой производительности ПК, поэтому среди них остановимся только на сканере.

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. Сканированные оригиналы оцифровываются и после ввода в ПК обрабатываются с помощью специального программного обеспечения (например, для распознавания текста — программа Fine Reader), а затем сохраняются в виде текстового для графического файла. Сканеры подразделяются на планшетные и ручные.

В планшетных сканерах оригинал помещается на стекло, под которым перемещается оптико-электронное считывающее устройство. В барабанных сканерах протягивается барабаном мимо неподвижного считывающего устройства. Барабанные сканеры не позволяют скопировать книги, переплетенные брошюры и т. п. Ручной сканер плавно перемещается вручную по поверхности оригинала.

Основными характеристиками сканеров являются разрешающая способность и глубина цвета.

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 (количество точек на дюйм).

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

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) и жидкокристаллические мониторы на тонкопленочных транзисторах — TFT-LCD (Thin-Film Transistor Liquid-Crystal Display).

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). Видеоадаптер представляет собой плату расширения, которую вставляют в определенный слот материнской платы (в современных ПК это слот AGP 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.

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.

разрешающая способность определяется количеством пикселей по горизонтали и вертикали, например 640×480, 800×600, 1024×768, 1600×1200 и т. д. Соотношение количества пикселей по горизонтали и вертикали отражает соотношение геометрических размеров экрана монитора, в данном случае 4:3. Палитра цветов — это множество цветов, которые способна отображать видеосистема, она определяется количеством битов двоичного слова, которое используется для кодировки одного оттенка цвета. В цветных мониторах для кодировки цвета используется от 4 до 32 бит.

Требуемый минимальный объем видеопамяти определяется произведением количества пикселей по горизонтали на количество пикселей по вертикали (разрешающая способность) и на количество байтов двоичного слова, которым кодируется палитра цветов. Объем видеопамяти для мониторов MDA, CGA, EGA, VGA, SVGA и PGA изменяется от 128 Кб до 128 Мб.

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 (1 дюйм = 2,54 см). 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.

Параметры безопасности. По оценке специалистов, наиболее опасное воздействие на пользователя ПК оказывает электромагнитное излучение мониторов, которое можно снизить за счет использования различного рода защитных фильтров: сеточных, пленочных, металлизированных и пр. Следует также помнить, что при работе щ ПК расстояние до экрана монитора должно быть не меньше 50 см.

Принтер — устройство вывода текста и графики на печать. По способу нанесения красителя на бумагу различают следующие виды принтеров: матричные, струйные лазерные.

В матричном принтере изображение выводится на бумагу с помощью специальной движущейся головки, в которой содержится 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 dpi.

Иголки, расположенные в печатающем узле, управляются электромагнитом. 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.

Матричные принтеры, несмотря на все свои недостатки (низкую 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).

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 3600×1200 dpi, благодаря чему позволяют печатать полноцветные фотографии. 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.

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. 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.

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 цифроаналоговое преобразование цифровых сигналов ПК для их передачи по телефонной линии связи или аналогово-цифровое преобразование аналоговых сигналов связи в цифровые сигналы для обработки в ПК. Модемы передают данные по обычным телефонным каналам со скоростью до 56 000 бит в секунду. Также модемы осуществляют сжатие данных перед отправлением, поэтому их минимальная скорость может превышать максимальную скорость модема.

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

Статьи к прочтению:

• Устройства ввода/вывода данных, их разновидности и основные характеристики
• Устройства ввода знаковых данных.

Java SE. Урок 31. Потоки ввода вывода (I/O)

Похожие статьи:

• Устройства ввода/вывода данных, их разновидности и основные характеристики 2.4.1. Устройства ввода информации В соответствии с точным определением, в качестве «сердца» компьютера рассматривается процессор и память (оперативное…
• Устройство вывода графических данных (плоттер). Устройства ввода графических данных Для ввода графических данных используют сканеры, графические планшеты (диги-тайзеры) и цифровые фотокамеры. С помощью…

Источник: csaa.ru