Общение с компьютером, или Как работают устройства ввода

Основные устройства ввода информации в компьютер

Наше время каждому человеку просто необходимо знать о устройствах ввода информации, хотя бы основных. Данные знание о тонкостях взаимодействий с персональным компьютером смогут помочь упростить и организовать как работу, так и другую компьютерную деятельность.

Кроме основных устройств ввода, таких как клавиатура и мышь, существует разнообразие устройств, известных не каждому. Эти устройства могут быть как совершенно стандартными – периферийными и механическими, представляющие ввод аудио и видео, так и более экзотическими. Без этих устройств встреча данных которые нужно оцифровать человеком и компьютера никогда не сможет осуществиться.

В любом компьютере есть общие и специальные порты, посредством которых и происходит информационный обмен с иными (внутренними или внешними) устройствами.

Клавиатура – это, пожалуй, самое важное и самое универсальное устройство до тех пор, пока ввод слов и символов остаётся единственным источником информации. Стандартные клавишные устройства позволяют не только осуществить ввод необходимой информации, но и подавать управляющие сигналы для компьютера, обычно реализованы дополнительными клавишами.

Манипулятор (абсолютный дигитайзер + относительные мышь, трекбол-мышь, джойстик и тачпад) – это ручные координатные устройства служащие для управления курсором.

1. Мышь — является довольно весомым аргументом, облегчающим использование интерфейса операционной системы: иначе пользователь просто на просто потеряется в интерфейсе операционной системы и ее программах (окна, иконки, боксы и пр.) Компьютерные мыши бывают с 2-мя или 3-мя кнопками; оптико-механические, оптические или инфракрасные.
2. Трекбол-мышь – это, по сути, «мышь наоборот» (само устройство остаётся неподвижным, вращается только шарик вверху). Область применения – автоматизированное проектирование, графические пакеты и разного рода приложения (требуются плавное перемещение, но четкое позиционирование курсора). Современные компьютерные мыши, а также трекболы могут похвастаться как изысканным дизайном, так и высокотехнологичным функционалом.

Сканер – это устройство для обработки и преобразования графики (текстов, фото, рисунков и т.д.) в их цифровую форму. Сканеры классифицируют на следующие разновидности: ручные или рулонные, планшетные или проекционные.

Цифровая фотокамера – это беспленочное устройство для автоматического ввода графических данных в сжатом виде при помощи USB кабеля, которую можно без труда обработать в соответствующем редакторе и распечатать на листе.

Микрофон – это устройство ввода и обработки электроакустических колебаний, используемое в звукозаписи, телефонии, радиовещании и телевидении. Сами по себе микрофоны бывают электродинамические, электростатические или электромагнитные; полупроводниковые, пьезоэлектрические или угольные.

Сенсор – это чувствительная поверхность со специальным слоем и со специальным датчиком, ввод возможен с помощью перемещения курсора обычным движением пальца.

1. Дигитайзер или цифровой преобразователь, зачастую выполненный в виде планшета, а потому его часто называют «графическим планшетом». В основном используется в узких кругах специалистов анимации, проектирования и компьютерной графики – там, где нужен самый точный ввод любой графической информации.
2. Сенсорный экран лежит в основе любого чувствительного оборудования, собирающего информацию при помощи датчиков на поверхности. Данное устройство самодостаточно, что позволяет обходиться и без мыши, и без клавиатуры, к тому же и без ущерба надежному и скоростному управлению. В промышленности и в медицине, а также в публичных местах, высокопрочные сверхчувствительные экраны котируются как альтернатива №1 другим способам получения важных данных. Данный способ ввода нужной информации широко используется в современных телефонах и смартфонах, а также в моноблоках и ноутбуках.
3. Световое перо , соединенное проводом с USB вилкой, передающее информацию за счет фотоэлемента и работающее путем прикосновения с экраном, есть разновидность манипуляторов, внешне похожих на шариковую ручку с 1 и более кнопками (по типу как у мыши). Оно может служить элементом графического планшета, но не может использоваться с обыкновенным ЖК-монитором.

На самом деле, устройства ввода информации в компьютер не ограничиваются вышеперечисленными элементами, а их многообразие в компьютерном мире не перестает удивлять. Например, двухмерную мышь и трехмерный навигатор широко используют для пространственных задач, например, для CAD-приложений. Таким образом, можно с твердой уверенностью заявить, что человек и машина сегодня просто обязаны понимать друг друга с полуслова и с первого ввода, но для этого нужны ещё и устройства вывода информации.

Что такое шина?

Передача данных между процессором и любым другим оперативным блоком осуществляется посредством шины. Она состоит из многочисленных сигнальных линий, различных по протоколу передачи данных и электрических характеристик, объединенных по назначению (передача данных или адресов). Разрядность, способ передачи данных, пропускная способность, тип и количество поддерживаемых устройств, протокол работы, назначение (внутреннее или интерфейсная) – все это различные характеристики разных шин. Различают два вида: шину передачи данных или адресов. К тому же все их можно разделить на 3 группы: шины типа «процессор-память», шины ввода-вывода и системные шины.

Устройства ввода данных

По мере технологического прогресса появляется все больше устройств, предназначенных для ввода данных в компьютер. Нижеследующая статья содержит информацию об этих устройствах.

Изначально единственным способом ввода информации в компьютерную память был ее набор руками при помощи клавиатуры. Однако по мере развития технологий начали создаваться все более новые и быстрые устройства ввода. Они помогают заносить в компьютер значительные объемы информации без необходимости долгой работы вручную. Технически подкованные пользователи знают компьютерные устройства ввода как свои пять пальцев, но если вас все еще затрудняет ответ на вопрос, что именно можно назвать компьютерным устройством ввода данных, то эта статья наиболее полно ответит на ваш вопрос.

Что такое компьютерные устройства ввода данных?

Это компоненты аппаратных средств, которые помогают вам поместить информацию в память компьютера. Компьютер, не имеющий устройств для ввода информации или команд, может использоваться лишь в качестве обычного телевизора. Такие устройства помогают вам не только размещать данные в памяти компьютера, но и в дальнейшем распечатывать их на принтере, отправлять на электронную почту, копировать на переносные устройства. Следовательно, устройством ввода можно считать любое периферийное устройство, помогающее вводить данные и контролирующее выполняемые компьютером команды.

Устройства ввода подразделяются на следующие категории:
— аудио, видео и механические устройства;
— непрерывные устройства ввода (к примеру, мышь, позиция которой изменяется достаточно быстро и постоянно, что может рассматриваться как непрерывный ввод);
— устройства для пространственного использования, такие как двухмерная мышь или трехмерный навигатор (особенно для CAD-приложений).

Также многие компьютерные указывающие устройства ввода классифицируются по способу управления курсором:
— прямой ввод, когда управление осуществляется непосредственно в месте видимости курсора. Например, сенсорные панели и экраны;
— непрямые указывающие устройства, к примеру, Trackballs или мыши.

Виды компьютерных устройств ввода

Теперь давайте рассмотрим различные устройства, способные помочь в обработке информации на компьютере.

Клавиатура — это самое старое и наиболее широко используемое устройство ввода. Она применяется со стационарными компьютерами, ноутбуками и другими разновидностями вычислительных устройств. Компьютерная клавиатура содержит все наиболее необходимые буквенные и числовые символы для ввода данных и команд. Чаще всего клавиатура соединяется с компьютером при помощи провода, но в настоящее время широко распространены и беспроводные клавиатуры.

Мышь — небольшое ручное компьютерное устройство, которое помогает перемещаться по экрану и выполнять необходимое действие. Компьютерная мышь отображается на мониторе в виде курсора, который служит для открытия файлов, папок и позволяет делать выбор нужных пунктов меню. Мышь, как и клавиатура, либо связана с компьютером через провода, либо имеет беспроводное соединение.

Графические планшеты . Графический планшет использует устройства ввода информации, подобные перу, которые называются стилусами. Этим прибором можно писать на планшете или сенсорном экране, будто обычной ручкой. Некоторые стилусы имеют специальные кнопки, которые позволяют использовать данное устройство в качестве мыши. Многие из последних моделей графических планшетов рассчитаны на то, чтобы пользоваться пальцами вместо стилуса.

Джойстики . Если вы заядлый геймер и любите проводить время в компьютерных играх, то наилучшим помощником для вас станет джойстик (или геймпад). Это подвижная ручка с кнопкой или двумя, которая помогает контролировать движения персонажей в игре. Джойстики последнего поколения поставляются с различными модификациями кнопок, чтобы вы лишь одним нажатием пальца могли выполнять множество сложных движений в игре.

Сканеры — компьютерные устройства ввода, которые помогут вам создать электронную копию документа или даже фотографии. Вы можете затем скопировать цифровое изображение документа, который вы хотите отобразить, и сохранить его на компьютере или распечатать. Эта копия также может быть изменена посредством графических или текстовых программ.

Гарнитуры . Сюда можно отнести такие приборы, как наушники и микрофон. Они помогут вам записать свой голос, надиктовать данные или даже команды для компьютера. Современные гарнитуры оставляют ваши руки свободными для выполнения различных задач. Вы даже можете установить программное обеспечение для распознавания голоса, чтобы компьютер воспринимал только команды, произнесенные вашим голосом.

Устройства ввода мультимедийной информации . Существует множество различных устройств, которые помогут вам обмениваться с компьютером информацией различных форматов. Ниже приводятся устройства, созданные для выполнения функций оцифровки изображения, обработки видео или аудио:

— веб-камера
— графический сканер
— цифровые фотоаппараты
— считыватель штрих-кода
— сканер отпечатков пальцев
— 3D-сканер
— лазерный измеритель
— аппаратная видеосъемка
— MIDI-клавиатура

Выше перечислены некоторые из компьютерных устройств ввода информации, которые помогут вам перенести данные на компьютер с других устройств. По мере роста технологий методы преобразования информации и ввода данных продолжают совершенствоваться. В данной статье речь шла о тех устройствах, которые наиболее часто используются домашними пользователями на сегодняшний день.

Трекбол и тачпад

Трекбол, или шаровой манипулятор, напоминает перевернутую мышь.

Его не надо, как мышь, двигать по столу. В трекболе шарик вращается рукой и вращение также преобразуется в перемещение указателя по экрану. Он очень удобен в тех случаях, когда мало места, так как не требует коврика и пространства для перемещения манипулятора по столу. Это свойство определило широкое применение трекбола в портативных компьютерах.

Тачпад служит для перемещения курсора в зависимости от движений пальца пользователя и используется для замены мыши в ноутбуках. Для перемещения курсора на весь экран достаточно небольшого перемещения пальца по поверхности тачпада.

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.