Электронная презентация урока на тему "Устройства ввода-вывода информации"

Устройства ввода - вывода информации

ЕАДК. Преподаватель информатики: Неверова И.Ю.

План:

• Устройства ввода информации
• Устройства вывода информации

Литература:

Е.И. Гребенюк. Технические средства информации, с. 51-192

Устройства ввода информации

• Клавиатуры
• Ручные манипуляторы
• Сканеры
• Устройства с фотодиодом
• Устройства цифрового формата
• Звуковые устройства

Клавиатура

Набор клавиш размещённых на общей панели, с помощью которых вводится информация и формируются различные команды управления компьютером.

Управления курсором Переключаемая (цифровая / управления курсором) Функциональная – Индикаторов " width="640"

Клавиатура

QWERTY

101 – 10 4 клавиши

Области

• Алфавитно-цифровая
• Специальных клавиш ←
• Управления курсором
• Переключаемая (цифровая / управления курсором)
• Функциональная –
• Индикаторов

Клавиатура (Keyboard )

Она является основным устройством ввода информации в PC, несмотря на сильную конкуренцию со стороны мыши.

Клавиатура преобразует механическое нажатие клавиши в так называемый скэн-код, который передается в контроллер клавиатуры на материнской плате. Контроллер в свою очередь инициализирует аппаратное прерывание, которое обслуживается специальной программой, входящей в состав ROM-BIOS. При поступлении скэн-кода от клавиш сдвига (/ ) или переключателя (, ) изменение статуса клавиатуры записывается в ОЗУ.

Во всех остальных случаях скэн-код трансформируется в ASCII-коды или расширенные коды, которые уже обрабатываются прикладной программой.

По конструктивному исполнению различают следующие виды клавиатуры:

• с пластмассовыми штырями и со щелчком,
• на микропереключателях и на герконах,
• эргономические и мультимедийные,
• сенсорные,
• промышленные клавиатуры, со считывающим устройством штрихового кода,
• для слепых,
• инфракрасные ( беспроводные) и т.п.

Для того чтобы на экране отображался символ, набранный с помощью англоязычной клавиатуры, необходим драйвер клавиатуры, который обычно является составной частью любой операционной системы.

Ручные манипуляторы

Устройства для облегчения ввода-вывода информации и управления программами.

По конструкции бывают :

• Механические
• Оптические
• Оптико-механические

с проводом и без него (на инфракрасных лучах или радиоуправлении)

Манипулятор мышь ( mouse)

• Левая кнопка : Click = выделение объекта ; Double Click = активизация объекта =
• Правая кнопка – вызов контекстного меню
• Колесо прокрутки ( scrolling)

Трекбол

«перевёрнутая» мышь, принцип работы оптико-механический; шар находится сверху коробочки, и его вращают ладонью или пальцами, в то время как корпус остаётся неподвижным. Преимущества: более точное управление курсором, занимает меньше места при работе из-за неподвижности, не нуждается в чистке, т.к. не собирает при контакте с поверхностью пыль и грязь

Тачпад – шаровой манипулятор

Сенсорная пластина вмонтирована в клавиатуру переносных ПК типа Notebook , функции те же, что и у ручных манипуляторов.

Джойстик

Координатная рукоятка, снабжённая одной или несколькими кнопками используемая для компьютерных тренажёров и игр.

Сканер

Сканер – это устройство ввода в PC цветного и черно-белого изображения с бумаги, пленки и т.п. Сканер последовательно преобразует оптический сигнал, получаемый при сканировании изображения световым лучом, в электрический, а затем в цифровой код.

Сканеры разделяют на ручные и планшетные . Ручные сканеры – это относительно недорогие устройства небольшого размера, удобны для оперативного сканирования изображений из книг, журналов. Ширина полосы сканирования обычно не превышает 105 мм, стандартное разрешение 600 dpi . К не-достаткам ручного сканера можно отнести зависимость качества сканирования от навыков пользователя и невозможность одновременного сканирования относительно больших изображений.

Сканер

устройство для ввода изображений

планшетный

бумага или пленка

текст

фото / рисунок

СКАНЕР

растровый рисунок

Разрешение [dpi (dot per inch) ] 300-1200

программа распознавания ( Fine Reader)

Формат A4, A3

цифровая (двоичная) среда ПК

двоичный текст

HP, Mustek, Epson

По конструкции сканеры бывают:

Ручные – перемещаемые по листу вручную человеком, они малогабаритные, ширина вводимого изображения до 10 см, большие искажения при неравномерном перемещении сканера пользователем.

Страничные – работают с листами или рулонами бумаги, которая протягивается с помощью механических роликов мимо сканирующей головки, которая стоит на месте, возможны перекосы и заедания бумаги при её движении.

Планшетные – сканирующая головка перемещается относительно бумаги с помощью шагового двигателя. Некоторые модели имеют автоматический механизм подачи бумаги, относительно большие габариты. Имеют высокое качество сканирования.

Барабанные – приём изображения осуществляется на просвет или в отражённом свете за счёт раскручивания барабана до скорости 300-1350 оборотов в минуту. Даёт большую глубину цвета и широкий диапазон, высокое разрешение, возможность обработки прозрачных и непрозрачных оригиналов, высокая производительность.

Проекционные – предназначены для сканирования: слайдов, плёнок или других прозрачных материалов. Обладают высоким оптическим разрешением, большой глубиной цвета, широким динамическим диапазоном, высоким разрешением

14

Устройства с фотодиодом: Световое перо и сенсорный экран

Электронное устройство для ввода информации непосредственно с экрана монитора с помощью светочувствительного элемента – фотодиода, ими можно рисовать прямо на экране или передавать команды компьютеру.

14

Дигитайзер ( digitazer/ graphic tablet/ графический планшет)

Координирующий планшет для рисования и черчения любым способом, оцифровывает его и заносит в ОП ПК.

Это устройство на десять лет старше мыши, однако из-за своей дороговизны оно до сих пор не заменило ее.

14

Дигитайзер ( digitazer/ graphic tablet/ графический планшет)

• Используют в системах автоматизированного проектирования (САПР) для ввода в компьютер графической информации
• Состоит из двух элементов: основания (планшета) и устройства указания (пера или курсора) – положение курсора фиксируется и координаты передаются в компьютер.
• Подразделяются на электростатические (регистрирует положение курсора – пера) и электромагнитные (является источником излучения электромагнитного сигнала)

Цифровая фотокамера

В основном устройство цифровой камеры повторяет конструкцию аналоговой. Главное различие в светочувствительном элементе, на котором формируется изображение: в аналоговых фотоаппаратах это пленка, в цифровых – матрица. Свет через объектив попадает на матрицу, где формируется картинка, которая затем записывается в память в цифровом формате.

Web- камера

Так называется устройство, позволяющее снимать то помещение, в котором находится компьютер, подключённой к нему Web- камерой и тех, кто в нём находится. С помощью Web- камер можно проводить телеконференции, участники которых могут находиться в разных странах и даже на разных континентах. Можно обмениваться видеоинформацией в режиме реального времени.

Микрофон

Устройство для ввода в ПК звуковой информации, которая преобразуется в электрический сигнал переводимый компьютером в цифровой формат.

 

Устройства вывода информации

• Видеосистемы
• Принтеры и Плоттеры
• Звуковая система

Видеосистема

это устройство для отображения на экране вводимой и выводимой компьютером информации. Состоит из дисплея (монитора) и видеоадаптера (видеоконтроллера).

Виды мониторов:

• С лучевой трубкой На жидких кристаллах Плазменные
• С лучевой трубкой
• На жидких кристаллах
• Плазменные

Графический контроллер (видеокарта / видеоплата / графический адаптер)

Первый IBM PC не предусматривал возможности вывода графических изображени й . Современный - позволяет выводить на экран двух- и трёхмерную графику и полноцветное видео.

Графический контроллер обладает собственной оперативной памятью : 128/ 256 … Mb

Разрешающая способность - способность видеокарты разместить на экране определенное количество точек, из которых состоит изображение. Чем больше точек будет на экране, тем менее зернистым и качественным будет изображение , тем больше графической информации можно разместить на экране.

Графические режимы

А

Режим

Разрешение (гор. x вер.)

VGA

640x480

SVGA

800x600

XGA

1024x768

SXGA

UXGA

1280x1024

1600x1200

600

SVGA

800

А

768

XGA

1024

Мониторы ЭЛТ ( CRT )

ЭЛТ - электронно-лучевая трубка

CRT - Cathode Ray Tube

• Свечение люминофора экрана под воздействием электронного луча, формируемого электронной пушкой.
• Люминофор - вещество, которое испускает свет при бомбардировке заряженными частицами .
• Люминофорный слой состоит из маленьких элементов , которые воспроизводят основные цвета RGB (триады).
• Свечение образуется под воздействием ускоренных электронов от трех электронных пушек (каждая для своего элемента триады).

Мониторы ЭЛТ ( CRT )

Основные характеристики

• Видимый размер монитора по диагонали – 15 ’’, 17’’, 19’’, 21’’

• Разрешения, поддерживаемые монитором – количество пикселей по горизонтали и по диагонали экрана: VGA (640х480) , SVGA (800х600) , XGA (1024х768) , SXGA, UXGA

ЭЛТ – электронно-лучевая трубка

• Величина зерна – размер точки на экране (0,21 – 0,28 мм)

• Частота регенерации (смены кадров) – от 72 Hz. Стандарт VESA от 85-100 Гц

Мониторы ЖК ( LCD)

Преимущества

• При сравнимом размере диагонали видимой области 14 ’’ LCD  1 5 ’’ ЭЛТ
• Бликов на экране в 3 и более раз меньше (меньше коэффициент отражения).
• Не создает вредного для здоровья постоянного электростатического потенциала.
• Напряжение каждого пикселя запоминается транзистором до следующего обновления, мерцание практически отсутствует и частоты регенерации 60 Гц достаточно.
• Малый вес и габариты.
• Потребляет в 3-4 раза меньше электроэнергии.

ЖК – жидко-кристаллические

LCD – Liquid Crystal Display

Мониторы ЖК ( LCD)

ЖК – жидко-кристаллические

LCD – Liquid Crystal Display

• Управление светом  лампы подсветки, проходящим через слой жидких кристаллов за счёт изменения ими плоскости поляризации.

Мониторы ЖК ( LCD) -

Недостатки

• Недостатки цветопередачи и невозможность калибровки (не подходит дизайнерам и художникам).
• Только “ родное ” разрешение.
• Недостаточные контрастность, быстродействие и стойкость к механическим повреждениям.
• Ограниченный угол обзора.
• Наличие “ битых ” пикселей.
• Более высокая цена.

Плазменные панели ( PDP - Plasma Display Panel )

• Как и в CRT-мониторе, в плазменном светится люминофор, но не под воздействием потока электронов, а под воздействием плазменного разряда.
• Каждая ячейка плазменного дисплея - флуоресцентная мини-лампа, которая способна излучать только один цвет из схемы RGB.
• К подложкам каждого пикселя плазменного дисплея, между которыми находится инертный газ (ксенон или неон), прикладывается высокое напряжение, в результате чего испускается поток ультрафиолета, который вызывает свечение люминофора.
• 97 % ультрафиолетовой составляющей излучения, вредного для глаз, поглощается наружным стеклом.

Плазменные панели ( PDP - Plasma Display Panel )

Преимущества

• Более сочные цвета в более широком диапазоне .
• Широкий угол обзора.
• Больше контрастность, чем у LCD , больше яркость, чем у CRT .
• Могут достигать больших размеров (с диагональю от 32" до 50") с минимальной толщиной.

Плазменные панели Недостатки:

• Достичь размера пикселя меньше 0,5 мм практически невозможно. Поэтому плазменные телевизоры с диагональю меньше 32" (82 см) не существуют.
• Тёмные оттенки страдают от недостатка света - их трудно отличить друг от друга. Так как пиксель плазмы требует электрического разряда для излучения света, то он может либо гореть, либо не гореть, но промежуточного состояния нет. Чтобы пиксель горел ярко, его нужно часто зажигать. Для получения более тёмного оттенка пиксель зажигают реже.
• Общепринято, что человеческий глаз не замечает мерцания с частотой выше 85 Гц. На самом деле, глаз способен воспринимать и более высокие частоты, но мозг не успевает их обрабатывать. Поэтому 85-Гц картинка может приводить к утомлению глаз, даже если зритель и не видит мерцание, что и происходит в случае с плазменными панелями.
• Люминофорный слой выгорает. Если на экране отображается один и тот же канал в режиме 24/7, на нём могут выгореть пиксели логотипа (МТВ, НТВ и т.д.). Это относится и к рекламным экранам, демонстрирующим одну и ту же картинку. Синий канал всегда выгорает раньше.
• Последствие высоких напряжений - высокое энергопотребление. PDP 42" (107 см) - 250 Вт, а LCD с той же диагональю - 150 Вт.

Плазменные панели ( PDP - Plasma Display Panel )

Сферы применения

• Высококачественные видеосистемы большого формата. Прекрасно подходят для просмотра DVD или телевидения высокого разрешения. Позиционируются на high-end сектор рынка, где проблемы высокой цены, старения люминофора и высокого энергопотребления вторичны по сравнению с качеством.
• Вполне очевидно, что ЖК будут "отъедать" рынок плазменных панелей, - их диагональ продолжает увеличиваться.
• Эта технология мало подходит для компьютерных мониторов.

Сравнение типов мониторов (1)

Параметр

ЖК / LCD

Принцип

Управление светом лампы подсветки, проходящим через слой жидких кристаллов за счёт изменения ими плоскости поляризации

Плазма PDP

Ресурс работы

Яркость

Кинескоп CRT

Свечение люминофора экрана под воздействия ультрафиолетовых лучей при разряде в плазме

60000 час. лампа подсветки

250000 час . работа ЖК

Свечение люминофора экрана под воздействием электронного луча формируемого электронной пушкой

170 до 500 cd/m2 (кандела/м2)

Контр - сть

25000 час.

25000 час.

300 до 1000 cd/m2

150:1 до 600:1

Угол обзора

80 до 300 cd/m2

90° до 170°

200:1 до 3000:1

не ограничен

350:1 до 750:1

не ограничен

Сравнение типов мониторов (2)

Параметр

ЖК / LCD

Время реакции пикселя

от 15 до 50 мс

Дефекты экрана

Плазма PDP

Кинескоп CRT

не заметно глазу

допускаются

Качество фокусировки

идеальное

не заметно глазу

Геометрические искажения

допускаются

идеальное

Возможные разрешения

нет

нет

установленное

от удов. до очень хор.

нет

Однородность свечения

возможны

установленное

незначительно ярче по краям

Влияние магнитных полей

различные

нет

равномерное

нет

незначительно ярче

в центре

да

Сравнение типов мониторов (3)

Параметр

ЖК / LCD

Температура корпуса при работе

малая

Потребляемая мощность

Плазма PDP

Цена для больших размеров экрана

малая

высокая

Кинескоп CRT

средняя

Самая большая

высокая

Вес и габариты

средняя

Высокая но меньше ЖК

меньше плазмы и кинескопа

дешевле ЖК и плазмы

больше ЖК и меньше кинескопа

самые большие

Принтер

Устройство для вывода на бумагу текстов и графических изображений.

Типы принтеров:

• матричные принтеры (дешёвые, качество
• матричные принтеры (дешёвые, качество

печати невысокое, скорость печати

1 страница/мин., );

• струйные принтеры (средние цены, качество
• струйные принтеры (средние цены, качество

печати высокое, скорость печати 1страница/мин.,

цветные и монохромные);

• лазерные принтеры (высокие цены, качество
• лазерные принтеры (высокие цены, качество

печати высокое, скорость печати

4–15 страниц / мин., цветные и монохромные).

Матричные (игольчатые) принтеры

Преимущества

• Нетребовательность к качеству бумаги, печать на нестандартной бумаге
• Наличие оттисков (важно для официальных документов), возможность печати под копирку
• Простота и надежность
• Дешевизна расходных материалов

Недостатки

• Не печатают графику
• Относительно высокий уровень шума
• Относительно низкая скорость печати
• Относительно низкое качество печати (150 dpi)
• Только монохромная печать

Последовательные, ударные.

Головка принтера оснащена 9, 18 или 24 иголками

Струйные принтеры ( Ink Jet)

Принцип действия

Изображение формируется из микрокапель ( ~ 50 мкм) чернил, которые выдуваются из сопел картриджа. Каждая строка цветного изображения проходится как минимум 4 раза ( CMYK ). Количество сопел обычно от 16 до 64, но есть печатающие головки с сотнями сопел.

Преимущества

• Высокое качество графики даже для самых дешевых моделей.
• Низкая стоимость принтера (продается ниже себестоимости).
• Наличие принтеров больших форматов (от А4 до А0 (плоттер)).

Последовательные, безударные

Струйные принтеры ( Ink Jet)

Недостатки

• Низкая экономичность. Затраты на чернила уже в первый год как минимум в 5 раз превысят стоимость устройства, при объемах печати в 10–15 страниц в день. Непроизводительный расход чернил на прочистку головок. Низкая емкость картриджей.
• Требователен к бумаге.
• Низкая стойкость отпечатков (быстро выцветают и смываются).
• Относительно низкая надежность.
• Относительно низкая скорость печати.

Последовательные, безударные

Лазерные принтеры

Преимущества

• Высокая надежность
• Относительно невысокая цена копии
• Высокая скорость печати (до 12 страниц / мин.)
• Высокое качество печати 300, 600 и более dpi.

Недостатки

• Чаще монохромная печать
• В ысокая цена принтера и копий при качественной цветной печати

Страничные, безударные

Лазерные принтеры (цветные)

Лазерные цветные принтеры низшего ценового диапазона используют четырехпроходную технологию. Поэтому их быстродействие при выводе цветных документов не превышает 8 стр./мин.

Характеристики принтеров:

• Скорость печати числа символов с секунду;
• Качество печати – количество печатных точек на дюйм;
• Один или несколько шрифтов;
• Возможность автоматической подачи бумаги;
• Чёрно-белые или цветные;
• Продолжительность работы до смены картриджа (красящего элемента);
• Уровень шума;
• Надёжность и простота в эксплуатации;
• Габаритные размеры.

Сравнительная таблица типов принтеров

Параметр / тип принтера

Матричные

Скорость печати

-1

Струйные

Качество ч/б печати

Качество цветной печати

-1 (150dpi)

Лазерные

0

не предусмотрена

+1

0

(300 и более dpi)

Цена копии

+1

(300, 600 и более dpi)

0

+1

Надежность

практически не используются

+1

-1

Уровень шума

0

-1

-1

0

0

0

Плоттеры (графопостроители)

Устройство для вывода на печать графической информации, это графопостроитель для получения высококачественных чертежей и схем большого формата векторно-штрихового изображения; бывают чёрно-белые и цветные; скорость печати 1 страница 1-3 минуты; форматы листа: А0, А1, А2, А3, А4.

П рименяются для вывода длинных непрерывных графиков, диаграмм и больших чертежей .

Форматы : A2, A3, A1, A0

Различные модели плоттеров могут иметь как одно, так и несколько перьев различного цвета (обычно 4-8).

Типы плоттеров:

• Перьевые – создают растровые и векторные изображения с помощью фломастеров, чернильных и шариковых пишущих узлов и др.
• Режущие (каттеры) – пишущий узел заменяет режущий инструмент, используется для изготовления рекламы.
• Струйные – пишущий узел струйного типа (как у струйного принтера).
• Электростатические – по принципу работы близки к лазерным принтерам, но электризуются отдельные точки специальной бумаги-плёнки, которая затем обрабатывается как при ксерокопировании.

Звуковая система

Звуковой динамик встроен в системный блок и служит для подачи простых звуковых сигналов, речь и музыку можно выводить при наличии специальной звуковой карты в системном блоке и подключённых к ПК стереоколонок или наушников.

Звуковой адаптер (звуковая карта / плата / sound card )

• Слоты ISA (8 MHz/ 16bit/ устаревшие )
• Слоты РСI (33 MHz/ 32bit/ современные )

Разрядность записи звука и динамический диапазон – разница между самым тихим и самым громким звуком

8 bit – 256 уровней – диапазон 48 дБ

16 bit – 65536 уровней – диапазон 96 дБ

20-22 bit - профессиональные

Частота дискретизации  

Частота оцифровки сигнала должна быть минимум в 2 раза больше максимальной частоты входного сигнала . Речь занимает полосу частот до 3-4 кГц, для ее оцифровки нужна частота 8 кГц.

8,0 11,025 22,05 44,1 48 кГц - выше 24 кГц человеческий слух не воспринимает.

Звуковой адаптер (звуковая карта / плата / sound card/ blaster )