Урок 29Устройства ввода информации

Устройства ввода информации в компьютере

При изучении строения компьютера важно понимать то, как мы передаем в него информацию. В этой статье мы поговорим про устройства ввода в ПК. Здесь приведены основные определения, указана классификация и перечислен их список.

Сразу же укажем и разберем основное определение:

Устройствами ввода в ЭВМ (в информатике) называются приборы для занесения данных в персональный компьютер, преобразующие аналоговые данные в цифровой код.

Определение несложное и каждый после его прочтения вспомнит несколько таких устройств. Я же перечислю их полный список и классификацию ниже.

Все внешние устройства ввода информации в компьютер разделяются по их предназначению.

Так для занесения текстовой информации и выполнения системных команд в ПК предназначается:

Для занесения звука (звуковой информации) служат:

В играх используются:

1. Рули;
2. Джойстики.
3. Контроллеры, основанные на технологии компьютерного зрения. В качестве примера сюда можно привести kinect для Xbox от Microsoft .

Для указания координат на экране предназначаются следующие устройства ввода:

1. Компьютерные мыши;
2. Сенсорные дисплеи;
3. Тачскрины смартфонов;
4. Графические планшеты для рисования;
5. Трекболы.

Для ввода графической информации в компьютер служат:

1. Сканера;
2. Цифровые фото и видеокамеры.

Дальше рассмотрим самые важные средства более подробно.

Классификация устройств ввода

Органы чувств человека способны воспринимать информацию в разнообразных формах, например текст в учебнике, сообщение по телефону, запах газа на кухне, вкус горького перца и пр. Эта информация может быть преобразована в другие формы, например в мысли и эмоции. Результаты обработки информации человеком отражаются в его решениях и действиях.

Компьютеру, как и человеку, необходимы свои «глаза и уши», с помощью которых он мог бы воспринимать информацию извне. В настоящее время имеются разнообразные устройства, выполняющие эти функции в составе компьютера. Они называются устройствами ввода, так как обеспечивают ввод в компьютер данных в различных формах: чисел, текстов, изображений, звуков. Устройства ввода преобразуют эту информацию в цифровую форму для последующей обработки и хранения в компьютере. Многообразие устройств ввода определяется разнообразием форм представления информации, которая может быть обработана с помощью компьютера.

Устройства ввода — аппаратные средства для преобразования информации из формы, понятной человеку, в форму, воспринимаемую компьютером.

Аппаратное обеспечение компьютера по вводу данных включает само устройство ввода, управляющий блок, называемый контроллером (адаптером), специальные разъемы и электрические кабели. Однако для достижения правильной работы как устройства ввода, так и устройства вывода одного лишь правильного аппаратного подключения недостаточно. Требуется загрузить в оперативную память специальную управляющую программу, называемую драйвером. Причем для каждого устройства нужен свой драйвер. В комплект поставки любого устройства ввода должна входить дискета с соответствующим драйвером.

Драйвер устройства — программа, управляющая работой конкретного устройства ввода/вывода информации.

Устройства ввода по способу ввода информации можно подразделить на два основных класса (рисунок 19.1):

♦ с клавиатурным вводом, при котором осуществляется ручной ввод с клавиатуры;
♦ с прямым вводом, при котором данные читаются непосредственно компьютерными устройствами.

Рис. 19.1. Классификация устройств ввода

В свою очередь, среди устройств с прямым вводом данных выделяются подклассы устройств: манипуляторы, сенсорные устройства, сканеры, устройства распознавания речи. Рассмотрим основные характеристики этих классов технических средств.

Аналоговые устройства

Цифровой и аналоговый форматы принципиально отличаются друг от друга. Если в цифровом виде информация при записи кодируется в определенный поток цифровых данных для расшифровки (декодирования) которых требуется другое цифровое программное устройство, то аналоговый формат для своего воспроизведения нуждается только в кинопроекторе, проигрывателе, радиоприёмнике или магнитофоне. Потому что аналоговый сигнал — это либо звук, либо свет, точнее непрерывная волна, визуальный и звуковой потоки нашего восприятия. Его не нужно расшифровывать, мы воспринимаем его нашими органами чувств, не прибегая при этом к каким-либо электронным устройствам. Для записи информации в аналоговых видеокамерах используется киноплёнка или магнитная лента.

Киноплёнка это — перфорированная по краям лента из прозрачного и гибкого материала с нанесением на него светочувствительного слоя (фотоэмульсии) на который фиксируется изображение.

Клавиатура

Клавиатура представляет собой набор датчиков, чувствительных к нажатию клавиш и замыкающих определенную электрическую цепь, со стандартным разъемом (PS / 2, USB) и интерфейсом для подключения к материнской плате компьютера. Долгое время выпускались клавиатуры с механическими датчиками. Современные клавиатуры имеют мембранный тип. Переключатель представляет собой набор мембран: активный — верхний, пассивный — нижний, разделительный.

Внутри корпуса клавиатуры, помимо датчиков, находятся платы расшифровки электронного сигнала. Обмен данными между клавиатурой и системной платой осуществляется с помощью 11-битных блоков (8 бит плюс служебная информация) по 2-проводному кабелю (сигнал и земля). Клавиатура содержит внутренний контроллер, который позволяет выполнять самотестирование во время подключения (одновременная индикация светодиодов «NumLock», «CapsLock», «ScrollLock»), который управляет индикаторами и обеспечивает связь с материнской платой ПК через последовательный интерфейс. ,

Принцип работы клавиатуры заключается в сканировании клавишных переключателей. Закрытие и размыкание любого из переключателей соответствует уникальному цифровому коду (коду сканирования) в 1 байт. На материнской плате прием и обработка сигналов с клавиатуры осуществляется специальной микросхемой — контроллером клавиатуры.

Внутренний микропроцессор клавиатуры обрабатывает специальный сигнал, поступающий на него после нажатия любой клавиши, и, преобразуя его, последовательно передает отсканированный код на центральный процессор. Каждое нажатие клавиши генерирует два кода: один для нажатия, другой для отпускания клавиши.

Клавиатура в своей специальной памяти запоминает, какая клавиша была нажата (обычно до 20 кодов нажатых клавиш можно сохранить в памяти клавиатуры, если процессор не успевает отреагировать на прерывание). После передачи кода нажатой клавиши процессору эта информация исчезает из памяти клавиатуры.

Ввод символов с клавиатуры осуществляется только в той точке экрана, где находится курсор.

Хотя клавиатура еще не потеряла своего значения для связи пользователя с компьютером, другое устройство для ручного ввода информации — мышь — становится все более значимым и важным. Можно с уверенностью сказать, что на современном компьютере стало почти невозможно работать без мыши: вы сразу увязли в графическом интерфейсе Windows и многих прикладных программах, которые работают с окнами, меню, значками и диалоговыми окнами (если только вы не используют сочетания клавиш).

Использование одной клавиатуры для управления курсором или маркером на экране чудовищно нелепо, когда для этого есть специальные указательные устройства: мышь или трекбол, которые обычно называют координатными манипуляторами, это наиболее распространенные устройства для дистанционного управления графическими изображениями на экран. В принципе, мышь и трекбол похожи на джойстик, известный всем, кто интересуется компьютерными играми. Нет необходимости вводить какие-либо команды; при работе в программе достаточно указать мышью нужную операцию меню или значок в окне на экране, а затем нажать кнопку. Это все, что требуется, а остальное сделает программа.

Мыши идут с двумя и тремя кнопками. На самом деле, почти для всех случаев жизни достаточно двух кнопок мыши. Дело вкуса также в цвете и дизайне корпуса мыши. Выбор огромен. Над этим усердно работают дизайнеры многих компаний, поэтому есть из чего выбирать.

Трекбол не сильно отличается от мыши. По сути, это та же мышь, но перевернутая с ног на голову, точнее с перевернутой вверх ногами с мячом. Если вам нужно нести мышь вокруг стола и, катая мяч, контролировать движение маркера на экране, то в трекболе вам просто нужно крутить сам шарик пальцами или ладонью в разные стороны.

Мыши в целом более удобны, чем трекболы, но трекболам требуется меньше свободного места на рабочем столе. И если стол завален документами, книгами, рисунками, найти свободное место для мыши иногда бывает сложно. В дополнение к традиционным мышам, подключенным к компьютеру с помощью тонкого кабеля, также доступны беспроводные мыши, которые передают информацию с помощью инфракрасных или радио лучей.

Механическая мышь использует маленький шарик, который выступает через нижнюю поверхность устройства и вращается при движении по поверхности. Переключатели внутри мыши определяют движение и направление движения мяча. Хотя мяч может двигаться в любом направлении, определяются только четыре направления. Смещение в каждом из них измеряется в сотых долях дюйма. После прохождения этого дискретного расстояния для центрального блока генерируется специальный сигнал.

Механическая мышь может работать практически на любой поверхности. Вы можете вращать мяч даже пальцем, но в этом случае будут проблемы с нажатием кнопок. С другой стороны, механическая мышь нуждается в некотором пространстве. Механические части имеют тенденцию ломаться. Мыши, как правило, собирают грязь, что снижает надежность их функционирования. Поэтому данное устройство необходимо периодически чистить, хотя оно работает на чистой поверхности стола.

Оптическая мышь. Здесь вместо вращающегося шарика используется луч света, который сканирует координатную сетку, нанесенную на специальную подложку. С помощью такого механизма движение определяется. Отсутствие движущихся частей в таком устройстве повышает его надежность. Эти устройства используют две пары светодиодов и фотодетекторов, установленных на задней стенке. Одна пара ориентирована под прямым углом к ​​другой. Подложка покрыта перекрывающимся массивом желтой и синей координатных сеток.

Каждая пара светодиодов и фотодетекторов определяет движение в обоих направлениях при прохождении через соответствующие риски сетки. Специальное покрытие на нижней части мыши облегчает скольжение на подложке с пластиковым покрытием. Большим недостатком оптической мыши является необходимость использования специальной подложки. С одной стороны, вы можете положить его куда угодно, и устройство будет работать. Но, с другой стороны, такая подложка легко загрязняется, и устройство перестает работать. И само пластиковое покрытие легко повреждается.

«Мышь» характеризуется главным образом разрешением, которое измеряется в точках на дюйм, то есть количеством точек поверхности, сканируемых при движении на 1 дюйм. Недавно была добавлена ​​характеристика пользователя, количество дополнительных кнопок и возможность их программирования, то есть назначение им любых функций (запуск и закрытие программ, прокрутка текста и т. д.).

Устройства вывода

Начнем с устройства, которое было упомянуто выше – принтер.

Принтер – это устройство, которое переводит текст и графику с компьютера на лист бумаги. Это и есть вывод информации с электронного вида в физический.

Колонки и наушники — звуковые устройства вывода, они преобразовывают электрический сигнал, который выдает компьютер в звук. Думаю, все с ними знакомы, не буду сильно углубляться.

Проектор – устройство для вывода графической и текстовой информации с компьютера. Проецирует изображение на плоской поверхности, увеличивая его в разы.

Также к устройствам вывода относится и монитор (дисплей), по сути, без него не возможно работать за компьютером (вы могли видеть его в первом уроке).

Указательные (координатные) устройства

Существует ряд устройств, которые позволяют осуществлять доступ к любому месту монитора. Такие устройства получили название указательных устройств ввода. Место, куда требуется вводить данные, помечается курсором.

Список указательных устройств очень широк.

Компьютерная мышь представляет собой устройство ввода управляющей информации. Принцип действия ее заключается в том, что она улавливает свое движение в рабочей плоскости и отсылает эту информацию в компьютер. На экране при этом выполняется манипуляция в соответствии с направлением и расстоянием смещения компьютерной мыши.

Мыши бывают шариковые, оптические, лазерные, индукционные, гироскопические. Подключение мыши к компьютеру производится через порты USB или PS/2 (помечается зеленым цветом).

Рис. 3. Компьютерная мышь.

Трекбол

Представляет собой «перевернутую» мышь, у которой. шар находится сверху. Трекболы отличаются местом расположения шарика: посередине и сбоку. В домашних условиях используются редко, в основном в промышленных системах, где условия работы ограничены недостатком места или наличием вибрации.

Тачпад

Применяется чаще всего в ноутбуках. Так как принцип действия этого устройства основан на измерении емкости, то водить по нему необходимо проводящим предметом с достаточным размером площади соприкосновения (обычно это делают пальцем).

Световое перо (стилус)

Выглядит как карандаш, который подключается к специальному разъему компьютера. Ввод данных с помощью такого устройства осуществляется через прикосновение его к поверхности экрана монитора. Для жидкокристаллических мониторов такое перо использовать нельзя. Световое перо (стилус) может быть частью графического планшета, который дает возможность вводить рукописные рисунки непосредственно в компьютер.

Современные аналоги перьев – стилусы для сенсорных экранов. Для резистивных сенсорных экранов подходит любой заостренный предмет, с мягким наконечником, чтобы не повредить поверхность экрана. В стилусы для емкостных экранов внутри помещают магнитопроводящий предмет.

Тачскрин

Представляет собой сенсорный экран, который используется в мобильных телефонах, платёжных терминалах, бортовых компьютерах. Сенсорные экраны в зависимости от принципа действия бывают: резистивными, матричными, ёмкостными.

Игровые устройства

Игровое устройство это устройство ввода для управления компьютером во время игры. Производители электронного оборудования предлагают различные виды таких приборов, это:

• джойстики
• геймпады
• компьютерные рули
• световые пистолеты
• танцевальные платформы.

Следует помнить, что использование любого подключаемого устройства требует обязательной установки специального программного обеспечения, называемого драйвером устройства. Драйверы на дисках идут в комплекте к оборудованию. Также их можно скачать в Интернете и установить самостоятельно. Некоторые драйверы устанавливаются автоматически при подключении к сети Интернет после первого обнаружения устройства операционной системой компьютера

Указательные (координатные) устройства ввода информации

Это приспособления, предназначенные для осуществления доступа к любой части монитора, управления курсором. Ими являются мышь, тачпад, тачскрин, трекбол и др.

Компьютерная мышь – это устройство, ведя которым по рабочей поверхности можно управлять курсором на экране. Также имеет несколько кнопок.

В наше время мышь является почти самым необходимым устройством для взаимодействия с компьютером, которое можно увидеть в кабинете информатики.

Более ранние версии мыши имели в своей конструкции шарик, который приводил в действие механизм, а он в свою очередь отправлял сигнал на компьютер. Но они были несовершенны: шарик нужно было постоянно чистить, мышь была более громоздкой. На смену пришли лазерные и оптические мыши.

Оптическая мышь имеет схожую форму, но уже является стандартной, так как удобно лежит в руке. Вместо шарика используется светодиод-сенсор.

При движении он сканирует поверхность стола и буквально «фотографирует» ее, делая более 1000 «снимков» в минуту. Далее микропроцессор обрабатывает данные и направляет их в компьютер.

Лазерная мышь практически не отличается от своего брата, только светодиод сменился лазером. Принцип работы одинаковый, просто лазер потребляет меньше энергии и более точен, поэтому способен распознавать движения даже на стеклянной или зеркальной поверхности.

Тачпад

Тачпад или сенсорная панель – это устройство для управления курсором, работа с которой производится одним или несколькими пальцами. Чаще всего он выполнен в виде небольшого прямоугольника.

Для управления нужно поставить палец или стилус и водить по поверхности. Принцип работы основан на измерении электрической емкости между устройством и пальцем. Внутри находятся ряды проводников, а так как тело человека тоже хороший проводник, то палец выполняет роль обкладки конденсатора.

Электрическое поле меняется и микроконтроллер понимает, в каком месте происходит касание. Потом он передает эти данные компьютеру.

Тачскрин

Тачскрин – это сенсорный экран, прикосновение к поверхности которого контролируют действия на дисплее. Существует несколько видов этого устройства, которые сейчас устанавливаются: ёмкостные и резистивные. Ёмкостные более современные.

Такой тачскрин представляет собой стекло со специальным слоем, который выполняет роль вместилища-накопителя заряда. При касании высвобождается часть заряда, а компьютер вычисляет разницу электрических потенциалов.

Резистивные тачскрины намного проще и всё реже и реже их можно встретить. Это стекло с токопроводящим покрытием и упругой металлической пленкой. Во время касания слои соприкасаются в определенном месте, а затем передают информацию для дальнейшей обработки и вывода на экран.

Трекбол

Это указательное устройство, похожее на перевернутую механическую мышь. Пользователь, вращая шар, приводит в действие механизм или датчик, который распознает, куда он повернулся. Дальше эти данные преобразуются и отправляются в компьютер.

Такие устройства нечасто можно увидеть на столе обычного пользователя, они обычно применяются в производстве. Это вынужденная мера, так как приходится работать в условиях малого пространства или если есть вибрация.

Клавиатура компьютера

Первый и самый распространенный внешний девайс компьютера. Клавиатуры бывают:

• с USB-выходом;
• с выходом PS/2;
• беспроводные.

Первые два типа подсоединяются к ПК шнуром. А беспроводные комплектуются USB-приемником, помогающим передавать данные и команды, вводимые с клавиатуры на ПК. Такая клавиатура позволяет работать в радиусе 8-15 метров от компьютера.

Кнопки клавиатуры делятся на функциональные блоки:

1. Клавиши для набора. Это блок с буквенными и числовыми надписями, со знаками препинания и символами и клавишей «пробел».
2. Цифровой блок. Это клавиши с цифрами, расположенные как на счетной машинке. Обычно эти кнопки находятся на клавиатуре слева и облегчают ввод числовой информации.
3. Клавиши для управления. Их используют отдельно либо в комбинации с другими кнопками. Например, одновременно удерживается Shift и буквенная клавиша, если букву нужно ввести в верхнем регистре (как заглавную).
4. Блок навигации. В него входят стрелки и кнопки, которые расположены над ними: HOME, END, PAGE UP, PAGE DOWN, DELETE и INSERT. С помощью клавиш навигации можно перемещаться по документу, веб-странице или редактировать текстовые файлы.
5. Функциональный блок. Это клавиши с буквой F и цифрой после нее, расположенные в ряд. Их нажатие запускает определенную функцию, определенную настройками программы или приложения.

О подключении клавиатуры, установки драйверови что делать, если клавиатура не работает читаем здесь.

Самое главное

Современные компьютеры могут обрабатывать числовую информацию, текстовую информацию, графическую информацию, видеоинформацию, звуковую информацию.

Клавиатура — важнейшее устройство ввода информации в память компьютера. Все её клавиши можно условно разделить на следующие группы: функциональные клавиши; символьные (алфавитно-цифровые) клавиши; клавиши управления курсором; специальные клавиши; клавиши дополнительной клавиатуры.

Клавиатура — электронное устройство. Обращаться с ней следует бережно и аккуратно.