Мышь! Животное, путь которого усеян
упавшими в обморок женщинами.
С.Джонсон

Пользователь может управлять работой компьютера при помощи различных устройств: клавиатуры, джойстика, трекбола, мыши, сенсорного экрана, микрофона, светового пера и т. д. Перечисленные устройства относятся к устройствам ввода информации.

Устройства ввода информации служат для преобразования информации, поступающей с периферийных устройств, в цифровой вид.

Устройства ввода информации, такие как мышь, джойстик, трекбол, трекпойнт, трекпад, порой называют манипуляторами. Самое известное устройство ввода информации — клавиатура. Нагрузка на это устройство, пожалуй, наибольшая. Клавиатура проектируется таким образом, чтобы каждая клавиша выдерживала 30-50 млн нажатий.

Мышью называют устройство, которое обеспечивает преобразование своего положения на плоской поверхности стола в позицию курсора на экране дисплея. Внешне мышь представляет собой коробочку, которая перемещается по столу. Длинный кабель соединяет мышь с системным блоком.

На рис. 10.1. показана конструкция мыши.

Рис. 10.1. Конструкция мыши

Идея работы манипулятора состоит в преобразовании перемещений мыши в электрические импульсы, формируемые с помощью светодиодов (источники света) и фотодиодов (приемники света). При движении мыши в направлении Х вращение шара передается диску 1. Диск 2 в это время не вращается. Вращение диска 1 приводит к тому, что световой поток между светодиодом 1 и фотодиодом 1 периодически перекрывается зубцами диска. На выходе схемы, подключенной к фотодиоду, возникают электрические импульсы, частота которых пропорциональна скорости перемещения мыши (скорости вращения шара).

При движении мыши в направлении Y вращается диск 2, а диск 1 остается неподвижным. Это позволяет электрической схеме контроллера распознавать направление движения мыши и синхронно с движением мыши перемещать курсор по экрану дисплея.

Если мышь движется точно посередине между направлениями (векторами) X и Y, то оба диска вращаются с одинаковыми скоростями. Очевидно, что направление движения мыши может быть любым, при этом отношения скоростей вращения дисков будут разными.

Работать с мышью удобно на специальном коврике, который улучшает сцепление шарика с поверхностью стола. Порой коврик шутя называют «подмышкой».

Кроме электромеханической мыши разработана оптическая мышь.

Она перемещается по специальному планшету, на поверхность которого нанесена мелкая сетка из разноцветных перпендикулярных линий. Специальный фотоэлектрический узел определяет направление и скорость перемещения мыши. В этой конструкции нет механических частей, и ее надежность выше.

Трекбол (ручной шаровой манипулятор) представляет собой устройство (рис. 10.2), в котором перемещение курсора осуществляется вращением шарика, частично выступающего над плоской поверхностью. В результате поворотов шарика оптические датчики вырабатывают импульсы, соответствующие скорости и направлению вращения шарика. Трекбол — это перевернутая электромеханическая мышь, только шар в нем вращается рукой.

Рис. 10.2. Трекбол

Сенсорный экран. При выборе предметов (например, в магазине) человек порой показывает на нужный объект пальцем. Именно таким образом вводится информация в ЭВМ с помощью сенсорных экранов (СЭ).

По принципу действия СЭ разделяются на ультразвуковые, фотоэлектрические, резистивные и емкостные экраны. Главная задача СЭ состоит в определении координаты прикосновения пальца к экрану. Определив координату, дальше можно с помощью меню управлять работой ЭВМ.

В ультразвуковых СЭ по краям экрана размещаются ультразвуковые преобразователи (датчики), которые создают на поверхности экрана акустические волны. Ультразвуковые колебания расходятся по стеклу монитора подобно кругам на воде. Ультразвуковые преобразователи одновременно выполняют функции передатчика и приемника акустических волн. Время прохождения от передатчика до приемника постоянно, если акустическая волна не наталкивается на какой-либо возмущающий объект (палец). Точку прикосновения можно достаточно точно определить методом эхолокации путем измерения времени прихода отраженных волн. Аналогично в аэропорту радиолокатор определяет расстояние до самолета.

В фотоэлектрическом СЭ монитор освещается линейками светодиодов, расположенными по нижнему и правому краям дисплея. С левой и верхней сторон экрана установлены линейки фотодиодов. В результате образуется матрица из световых лучей, затемнение которых позволяет определить вертикальную и горизонтальную координаты прикосновения к экрану. Емкостные СЭ представляют собой матрицу конденсаторов, которые меняют свою емкость в месте прикосновения к экрану. В резистивных СЭ измеряется электрическое сопротивление двух соприкасающихся пленок.

Световое перо - это устройство в форме карандаша, воспринимающее свет от люминофора дисплея. Чувствительным элементом выступает фотодиод или фототранзистор. Подсчет числа строк растра позволяет определить вертикальную координату, а отсчет времени от начала формирования строки до момента срабатывания пера дает координату по горизонтали. Для ввода рисунков сложной формы используется режим, при котором под кончиком светового пера формируется светящаяся траектория (контур).

Цифровые (графические) планшеты - диджитайзеры обеспечивают перенос изображения с накладываемого листа бумаги в ЭВМ с помощью перемещения по планшету специального указателя. Диджитайзеры позволяют создавать чертежи сразу в электронном виде. Работа с графическим планшетом аналогична рисованию карандашом. Особенно они удобны для формирования штриховых рисунков и чертежей.

У графического планшета высокая разрешающая способность (свыше 2500 dpi против 200...400 dpi у мыши). Заметим, что символы dpi означают — число точек на дюйм (dot per inch).

При контакте с поверхностью планшета указатель обретает чувствительность к нажатию (256 уровней, или градаций) и наклону относительно плоскости планшета.

Рис. 10.3. Упрощенная конструкция сканера

Ввод плоского изображения в ОЗУ обеспечивает сканер . Сканер исключает утомительную процедуру введения текста с помощью клавиатуры и формирование рисунка с помощью мыши. Полученную копию изображения можно редактировать: изменять масштаб, добавлять и удалять детали, изменять цвет и т. д. Электронную копию изображения можно длительное время хранить на магнитном или оптическом носителе.

По своему конструктивному исполнению сканеры бывают ручные, планшетные, барабанные, проекционные и др. На рис. 10.3. показана упрощенная конструкция сканера.

Копируемое изображение освещается источником света (как правило, флуоресцентная лампа). При этом луч света осматривает (сканирует, разворачивает) каждый участок оригинала. Отраженный от бумажного листа луч света через оптическую систему попадает на прибор с зарядовой связью (ПЗС).

На поверхности ПЗС за счет сканирования формируется уменьшенное изображение копируемого объекта. ПЗС осуществляет преобразование оптической картинки в электрические сигналы.

ПЗС представляет собой матрицу (прямоугольную таблицу, представленную на рис. 10.4), которая содержит большое число полупроводниковых элементов (например, 2000 × 2000 элементов), чувствительных к световому излучению. При этом в черно-белых штриховых сканерах на выходе освещенных элементов с помощью контроллера формируется сигнал логической единицы, а на выходе неосвещенных элементов - сигнал логического нуля. Штриховые черно-белые сканеры используются для копирования чертежей.

Рис. 10.4. Прибор с зарядовой связью

Существуют полутоновые черно-белые сканеры, в которых на выходе каждого элемента ПЗС с помощью аналогово-цифрового преобразователя формируется несколько (например, 256) оттенков (уровней) серого цвета. Эта конструкция сканеров позволяет копировать черно-белые фотографии и рисунки.

В цветных сканерах освещение копируемого изображения осуществляется либо от трех разноцветных источников света, либо от источника белого света, но поочередно через трехцветный фильтр.

При цветном сканировании происходит формирование изображения в полутоновом (сером) режиме с различными фильтрами или источниками света (красным, синим, зеленым). Сигнал с выхода каждого элемента ПЗС кодируется 8 битами, что дает 256 оттенков серого цвета. В результате такого преобразования можно получить более 16,7 млн возможных цветовых оттенков (24-битное кодирование, 3 цвета по 8 бит).

Существуют сканеры, разрешение которых составляет 600...1200 dpi. Благодаря математической обработке изображения (интерполяции) можно получить разрешение даже 1600 dpi.

Использование сканера совмещается с системами распознавания образов типа OCR (Optical Character Recognition). Система OCR распознает считанные сканером с документа мозаичные портреты символов (букв, цифр, знаков препинания) и преобразует их в байты в соответствии с кодовой таблицей. За счет системы OCR можно считывать машинописный и рукописный тексты. Правда, в последнем случае привлекаются сложные алгоритмы распознавания образов, основанные на теории искусственного интеллекта.

Ввод объемных изображений (зданий, автомобилей и т. д.) в ЭВМ осуществляется с помощью цифровых камер .

В играх часто используется джойстик - рычаг, с помощью которого можно направлять, например, самолет вправо, влево, вверх, вниз.

В будущем работой ЭВМ будут управлять преимущественно голосом, с помощью микрофона .

Персональный компьютер - электронно-вычислительная машина индивидуального использования - состоит из следующих конструктивных компонентов: системный блок и периферийные устройства.

В системном блоке находятся процессор, постоянная и оперативная память, жесткий диск, платы расширения, блок питания. Там же могут находится CD-ROM и флоппи-дисковод. К платам расширения относятся видеоплата, сетевая плата, звуковая плата, факс-модем (внутренний).

К периферии относятся устройства ввода-вывода информации и другие устройства. К устройствам ввода информации относятся клавиатура и сканер. К устройствам вывода - монитор и принтер. Здесь же выделяют устройство управления - мышь.

Стандартная клавиатура содержит 104 символьно-командных и 12 функциональных клавиш. Используемая в России клавиатура должна быть «русифицирована», т.е. на ней должна быть нанесена альтернативный английскому набор букв. Для использования лучше, если клавиши белого цвета, английские - черные или синие, а русские - красные. Такое сочетание позволяет работать не напрягая глаза. Клавиатуры различаются также по принципу фиксации нажатия на клавиши: мембранные и механические (с кликом и без). Клик означает четкое осязание нажатия клавиши (сопровождаемое звуком), что многим нравится. Мембранные клавиатуры используют в качестве возвратного механизма пленку, поэтому они почти бесшумны, хорошо пылезащищены. В механических клавиатурах клавиша возвращается в исходное положение пружиной.

Необходимым условием является наличие Windows-клавиш (т.е. клавиш, нажатие на которые активизирует определенный набор команд). Положительно влияет на работу наличие подставка под кисть.

Если клавиатура - устройство ввода текста, то монитор - устройство вывода. Мониторы по своему принципу действия делятся на электронно-лучевые, жидкокристаллические и плазменные. Они отличаются принципами представления изображения на экране. Электронно-лучевые мониторы работают как обычные телевизоры, в которых изображение создается пучком электронов из электронной пушки на люминофоре экрана. В жидкокристаллических мониторах изображение создается жидкими кристаллами полупроводникового типа с подсветкой лампой холодного свечения. В плазменных мониторах изображение создается воздействием электромагнитного излучения на холодную плазму - заряженное ионизированное вещество.

Другой характеристикой монитора является размер кинескопа, который может быть физическим и видимым и выражается в дюймах. Физический размер по диагонали показывает максимальный размер изображения, который можно получить на данном кинескопе. Видимый - фактически получаемое изображение, которое меньше физического из-за помещения кинескопа в корпус.

Следующая характеристика - шаг аппертурной сетки - расстояние между центрами двух одинаковых (одного цвета) точек в миллиметрах. Меньшее расстояние означает большую четкость изображения при большем разрешении или при большем размере диагонали кинескопа. Очень часто этот параметр называют размером самого пиксела, что неверно. Меньшее число позволяет получать более четкое изображение. Оптимальным считается шаг 0.25-0.27 мм. Мониторы с шагом более 0.28 мм непригодны к длительному использованию.

Еще один параметр - максимальная частота смены кадров (без чередования, в герцах) в режимах 640х480 (VGA)/800x600 (SVGA)/1024x768 (XGA)/1280x1024 (XGA-2)/1600x1280: максимальная частота смены кадров (обновления экрана) без чередования строк (кадров в секунду). Большее значение соответствует лучшему показателю. Частота смены кадров менее 72 Гц может вредно сказаться на зрении оператора. В качестве промышленного стандарта установлено значение в 75 Гц. Совсем недавно принят новый стандарт - 85 Гц. Частота смены кадров монитора не должна быть ниже частоты смены кадров, поддерживаемой видеокартой.

Существуют два режима обновления экрана - с чередованием строк (interlaced) и без него (non interlaced). В первом случае за каждый проход луча по экрану обновляется только половина экрана - четные или нечетные строки, во втором - обновляются все строки. Поэтому при частоте обновления экрана, скажем, в 60 Гц, в первом случае каждая строка обновится только 30 раз за секунду, тогда как во втором - 60. Режим с чередованием строк может привести к повышенной утомляемости глаз, кроме того, он требует, чтобы в мониторе применялся специальный маминофор, который может светиться дольше обычного.

Еще одна характеристика монитора - его безопасность. Для оценки уровней электромагнитного излучения и энергосбережения, эргономичности оформления корпуса и элементов управления существуют стандарты ТСО, введенные Шведской Конфедерацией Профессиональных Союзов (TCO). В настоящее время действуют стандарты ТСО"95 и ТСО"99. Согласно этим стандартам излучение на расстоянии 30 см от экрана не отличается от фонового.

Использование жидкокристаллических мониторов позволяет избежать излучения. Улучшение технологии и рост объемов производства позволяет надеяться, что в скором времени этот тип мониторов станет преобладающим.

Наконец, последний элемент периферии, отнесенный к управляющим - это мышь. С помощью мыши проводится управление графической оболочкой - Windows персонального компьютера. Мыши обычно имеют две клавиши (реже три, из которых центральная не несет никакой нагрузки в среде Windows). Иногда между клавишами помещено колесико, которое позволяет проводить вертикальную прокрутку документов, не прибегая к вертикальной полосе прокрутки («скроллинг»).

По своим конструктивным особенностям мыши делятся в зависимости от соединения с компьютером на проводные и беспроводные, по датчику перемещения - на мыши с шариком и оптические. Беспроводные мыши требуют наличия небольшого передатчика внутри нее и приемника в компьютере. По этой причине они тяжелее проводных. Оптические мыши не требуют коврика и могут работать на любой поверхности, кроме стекла и поверхности красного цвета, потому что датчик перемещений инфракрасный.

Наиболее удобны в использовании проводные оптические мыши, вероятность загрязнения или утери которых минимальна. Среди других особенностей необходимо обращать внимание на конфигурацию корпуса мыши и его размер. Необходимо выбирать такую мышь, которая была бы удобна в использовании, поскольку при в работе в графической среде Windows этот компонент периферии иногда главнее клавиатуры.

Основные компоненты системного блока персонального компьютера

Персональные компьютеры, используемые в офисах можно разделить на два класса: рабочие станции и переносные (или ноутбуки). Если функционально они малоотличимы, то области их использования различны. Рабочие станции являются стационарными компьютерами, соединенные с различными периферийными устройствами: принтером, сканером, источником бесперебойного питания и т.д. Переносные компьютеры имеют меньше встроенных устройств для облегчения веса и энергопотребления и используются при постоянной необходимости работы в различных местах и проведении презентаций.

Если у рабочей станции основные элементы - системный блок, монитор, клавиатура, мышь, звуковые колонки,- представлены отдельными блоками и разнесены, то в ноутбуке они соединены все вместе.

Рассмотрим основные компоненты системного блока рабочей станции. Внутри этого блока находятся следующие основные составляющие: процессор, оперативное и постоянное запоминающее устройства (память), жесткий диск, флоппи-дисковод (дисковод гибких дисков), видеоплата и другие слоты для плат расширения.

Процессор - основная микросхема компьютера, производящая вычисления и управляющая потоками информации внутри компьютера. Основные характеристики процессора - его разрядность и частота. Разрядность определяется длиной слова, которым оперирует процессор за один такт, а частота - количество этих тактов в секунду (Гц). Понятно, что человек, произносящий в минуту 100 предложений из 5 слов (всего 500 слов в минуту) передаст больше информации, чем тот, кто говорит 40 слов в минуту. В настоящее время наиболее распространены 32-разрядные процессоры, т.е. процессоры, в которых слово имеет длину 232 бит. Однако имеются и более продвинутые экземпляры с 64-разрядностью. Частоты настоящих процессоров охватывают интервал 500 МГц-1,5 ГГц. Основные производители процессоров для персональных компьютеров - фирмы Intel, AMD. Для офисной работы, в которой отсутствуют мощные вычисления и обработка графической информации, подойдет любой из выпускаемых ныне вариантов. Если компьютер используют для подготовки рекламных материалов, содержащих графическую информацию, то частота процессора не рекомендуется менее 700 МГц.

Постоянное запоминающее устройство (постоянная память) служит для хранения информации о запуске компьютера и его стартовых программ.

Оперативное запоминающее устройство (оперативная память) работает с текущей информацией и работает только во время работы компьютера. Объем ОЗУ (в Мб) влияет на производительность компьютера, потому что ОЗУ работает быстрее жесткого диска, что позволяет часть требуемой информации хранить в ОЗУ. Рекомендуемый объем ОЗУ составляет 64 Мб для простого офисного компьютера и не менее 128 Мб для компьютера, используемого в рекламной деятельности.

Жесткий диск («винчестер», HDD) служит для постоянного хранения большого объема информации. В настоящее время объемы жестких дисков составляют 10-30 Гб. Поскольку все программы записываются на жесткий диск, то в зависимости от потребностей и стоит выбирать объем «винчестера».

Флоппи-дисковод используется для записи и считывания информации с гибких дискет размером 3,5 дюйма и вместимостью 1,4 Мб. В настоящее время вместо флоппи-дисководов иногда используют аналогичные по размерам устройства, работающие с дисками вместимостью от 100 Мб до 1,3 Гб.

Для вывода визуальной информации на монитор используется видеоплата. Параметры видеоплаты влияют на качество передаваемого изображения. Иногда видеоплата встроена в материнскую плату, на базе которой собран системный блок. В любом случае, для получения качественного изображения, от которого не наблюдалось бы усталости глаз, необходимо, чтобы выходные характеристики видеоплаты превосходили параметры монитора (частота смены кадров и разрешение).

Если на компьютер устанавливается комплект мультимедиа, в этом случае он дополняется устройством считывания лазерных дисков (CD-ROM или DVD-ROM), звуковой картой и акустической системой. CD-ROM служит для считывания звуковой и программной информации с лазерных дисков объемом 600-750 Мб. DVD-ROMвыводит видеоинформацию с видеодисков формата DVD (объемом 2-4 Гб). Видеоинформация подается на видеоплату, а звук - на звуковую карту, к которой подключены акустические системы и микрофон. Качество звучания зависит как от параметров звуковой карты, так и акустической системы.

Карманный компьютер

В обществе очень часто бытует мнение, что карманные компьютеры - это некому не нужные дорогие карманные игрушки для "новых русских". Это совсем не так. С помощью карманных компьютеров достаточно широкий круг людей смог упростить и облегчить свою жизнь, сэкономить море времени и денег, добиться повышения производительности и эффективности своего труда, улучшить свой быт и отдых. Вот весьма неполный список только тех, кто ежедневно пользуется теми благами и выгодами, которые сулит обладание карманным компьютером: переводчики, студенты, бизнесмены, фотографы, книголюбы, меломаны, журналисты, общественники, интернетчики, деловые люди, туристы, автолюбители и многие-многие другие.

ЖЕЛЕЗО КПК - карманный портативный (или переносной) компьютер, наяву может оказаться продвинутым органайзером. Само название говорит о том, что данные особи должны умещаться в кармане, а значит иметь соответствующие размеры, но как показывает опыт, не всякий КПК можно уместить в кармане. Основной особенностью КПК является отсутствие встроенных винчестеров. Винчестеры здесь неуместны, так как потребляют много энергии, имеют большой объем, сильно греются, не стойки к сильным ударам, а самое главное, не могут быть мгновенно запущены в работу. Все данные размещаются в ОЗУ и ПЗУ (RAM-перезаписываемая память и ROM-неперезаписываемая память). Вместо "дискет", т.е. сменных носителей, здесь применяются всевозможного рода Flash-модули памяти - Compact Flash Card (CF-Card), SmartMedia (SM), Multimedia Card (MMC) и другие. При желании, конечно, можно к некоторым моделям приспособить специальные винчестеры, выполненные в виде СF-карты. Выпускает такие НDD только IBM, называются они MicroDrive и имеют емкость - 340Мб, 640Мб, 1Gb. Современные КПК имеют обычно от 2 Mb до 32 Mb оперативной памяти. Дополнительная установленная Flash-карта памяти будет интерпретироваться как внешний накопитель, а не как ОЗУ.

Экраны имеют разрешение от 160х160 до 640х240 точек. Либо монохромные - в недорогих моделях, либо цветные с TFT-матрицей. Первые имеют от 4 до 16 градаций серого, вторые - до 65 тыс. цветов. Сразу же заметим, что энергопотребление цветных экранов велико, из-за чего цветные КПК не могут работать длительное время без подзарядки. Монохромные модели могут работать от одного комплекта батарей до одного месяца. Средства связи с внешним миром обычно выполнены в виде стандартного интерфейса RS-232 - соединение через COM-порт с настольным ПК, максимальная скорость передачи составляет 115 кб/с. Кроме того, на всех моделях устанавливают инфракрасный порт (IrDA) для беспроводной передачи данных на другие устройства. В качестве другого устройства может выступать настольный компьютер, другой КПК, сотовый телефон, иногда принтер, возможно, также любое бытовое устройство, оснащенное ИК-портом. Радиус действия невелик - обычно до одного метра. В режиме передачи расходуется повышенное количество энергии, поэтому увеличивать зону более 1 м производители сочли нецелесообразным. Скорость работы порта - 115 кбит/с либо 2 Мбит/c. В применении весьма удобен. Появились устройства, позволяющие подключать себя к компьютеру через интерфейс USB и обмениваться с ним данными на скоростях до 1 Мб/с. В дорогих моделях иногда можно встретить модемы для подключения и работы в Интернет через обычную телефонную линию (очень полезная и практичная вещь).

Вес карманных компьютеров от 120 граммов (для бесклавиатурных) до 500-850 граммов (для мини-ноутбуков). По размерам самые маленькие с легкостью умещаются в кармане рубашки или бумажнике (например Palm Vx), те, что побольше, могут занимать размер, сравнимый по объему с трехсотстраничной книгой, разрезанной пополам вдоль длинной стороны. Последние обычно предназначены для настольного применения (держать в руках их несколько неудобно). Процессоры, устанавливаемые в КПК, по частоте могут отличаться на порядок - от 16 МГц до 206 МГц, а вот по быстродействию такие системы могут оказаться одинаковыми или сравнимыми. Может оказаться, что КПК с менее мощным процессором работает быстрее, чем его более мегагерцовый конкурент. Это происходит из-за различия их аппаратной организации и применяемых операционных систем, ведь ни для кого не секрет, что Windows CE, ныне продвигаемая на рынок, как Microsoft Pocket PC, работает значительно медленнее своих конкурентов - Palm OS и Symbian EPOC32, но зато может взаимодействовать с неизвестными ей устройствами благодаря возможности использования драйверов, написанных производителями стороннего оборудования.

Средства ввода информации у КПК - очень интересные и несколько неожиданные. Для ввода текста в бесклавиатурных, впрочем, как и в клавиатурных КПК, используется перьевой ввод - вы пишете на экране (он покрыт специальным сенсорным слоем и защитной пленкой) буквы и цифры, а специальная программа, установленная на компьютере, распознает их и переводит в печатный вид. Писать, конечно, надо не чем попало, а специальным пером-стилусом, входящем в комплект КПК, оно обычно хранится в специально отведенном под него месте - прорези или отверстии на задней или боковой стенке устройства. Лучшую систему распознавания имеют КПК Palm - называется она Grafitti. При непродолжительном обучении удается добиться 100% распознавания введенного вами текста. В других КПК системы распознавания - попроще, и процент распознавания несколько меньше - до 85-90%. Но писать вручную большие объемы текста так неудобно - для этого предназначена специальная программа "виртуальной клавиатуры" - в нижней части экрана отображаются маленькие нарисованные клавиши, на них написаны буквы, цифры, знаки препинания. Нажимая пером на нужные клавиши, вы можете написать довольно много текста. Если вам надо писать больше, то вам без клавиатуры не обойтись, для этого нужен КПК с клавиатурой. Но клавиатуры тоже бывают разные, если клавиши окажутся слишком маленькими, то ввести много текста, не допустив при этом ошибок, не удастся. Поэтому, покупая КПК, убедитесь, что средства ввода информации вас удовлетворят.

Помимо всего прочего, обладая парой КПК + специальный сотовый телефон, оснащенный инфракрасным портом или специальным кабелем, вы можете без проблем выходить в Интернет (в обычный и в специальный мобильный WAP-Интернет) практически из любого места, где работает ваш сотовый телефон. Надо заметить, что данный способ довольно дорог - придется платить за Интернет по тому же тарифу, что и за телефонные разговоры, да и скорость передачи ограничена на сегодня значением 9600 бит/с, в некоторых случаях 14.400. Зато достигается максимальная мобильность. Вдобавок, используя эту связку КПК + сотовый телефон, можно намного проще и удобнее редактировать, читать и отправлять короткие (до 160 символов) текстовые SMS-сообщения по сети GSM. (Стоимость отправки одного такого сообщения примерно 2 рубля/штука - недорого и удобно. Значительно дешевле обычного телефонного разговора.) ПИТАНИЕ КПК. Монохромные модели могут использовать обычные пальчиковые батарейки типа AA или ААА. Их хватает при обычной работе на неделю-две, иногда до месяца. Потом надо ставить новые. КПК с цветными экранами работают либо от сети - через адаптер питания, либо от аккумуляторов (перезаряжаемых батарей). Время непрерывной автономной работы при полной первоначальной зарядке аккумуляторов - от 5 до 9 часов. На случай полной разрядки батарей для предотвращения потери данных предусмотрено резервное двойное питание - обычно в виде плоской "пятачковой" батарейки типа CR2032 или СК2016.

Программное обеспечение

Работой всех КПК управляет прошитая в них операционная система. На сегодняшний день наметилось три основных лидера в этой области - это Palm OS, Symbian EPOC32, Microsoft Windows CE. Одним из замечательных преимуществ КПК над обычным компьютером является то, что нет надобности каждый раз после включения компьютера долго и упорно ждать, когда же ОС соизволит наконец-то загрузится. На КПК - нажал кнопку включения, а он уже работает, без длительных загрузок и непонятно откуда возникающих ошибок. Так как все карманные компьютеры изготавливаются за границей, то программное обеспечение, идущее с ними в комплекте, естественно импортное, однако все присутствующие на нашем рынке КПК благополучно поддаются русификации с помощью специальных программ-русификаторов. Найти нужную программу и прочитать руководство по ее установке без проблем можно в Интернет, но лучше приобрести хороший лицензионный комплект профессиональной русификации, снабженный подробной помощью, имеющий возможность перевода стандартных программ на русский язык и часто укомплектованный англо-русско-английским словарем на 30-60 тыс. слов. Следует заметить, что стандартные компьютерные программы не будут работать на КПК, поэтому для каждого из типов операционных систем КПК создаются свои программы, по большей части являющиеся сильно урезанными и упрощенными версиями своих старших собратьев.

Еще одной из особенностей карманных ПК является предусмотренная во всех таких устройствах возможность синхронизации содержимого памяти карманного компьютера с настольным компьютером, что позволяет иметь вторую (третью, четвертую, пятую …) копию всех ценных данных, содержащихся в карманном устройстве. Благодаря такой возможности вы в любое время сможете воспользоваться сохраненными данными, даже если потеряете свой КПК или он сломается. А купив еще один такой же или более новый, вы без труда сможете "вселить в него душу своего старого, преждевременно скончавшегося КПК".

Из стандартных приложений, обычно по умолчанию, установленных на КПК можно выделить следующие: Простенькие игры - сапер, шахматы, тетрис, лабиринт, карточные игры; Программа для работы с почтой, например Mail Setup Tool; Программа для просмотра веб-страниц; Программа для работы с файлами и папками (в семействе Palm не нужна); Калькулятор; Дневник (ежедневник); Блокнот (для записей); Адресная книга; Список задач (to-do list); Текстовый и табличный процессор (младшие братья Word и Excel); Программы передачи, обмена и синхронизации данных с другими устройствами - Card Backup Tool, HotSync, др. Программы распознавания рукописного текста; Программы создания и редактирования SMS-сообщений и записных книжек ваших сотовых телефонов; Программы проигрывания звуковых и видеофайлов (в мультимедийных моделях); Дополнительно к этому на КПК можно установить и другие прикладные программы, например: Гороскоп; ПалмГИС - карта города с поиском домов (идеальная находка для туриста и автомобилиста); Всевозможные программы для чтения книг; Словари и переводчики - "СловоЕд", "Сократ", "Контекст", другие; Универсальный пульт дистанционного управления, который можно адаптировать к любому бытовому устройству; Многие-многие другие.

Компоненты компьютерной сети

Компьютерной сетью называется объединение двух и более компьютеров через коммуникационные устройства для обмена информацией и использования совместных ресурсов (программы, дисковое пространство, периферийные устройства). К коммуникационным устройствам относятся сетевая плата, факс-модем, концентратор.

По способу соединения компьютеров между собой сеть может быть локальной (в рамках учреждения) или с удаленным доступом (вход с использованием модема и телефонной линии). По конструкции локальная сеть имеет или общую шину, или построена по схеме «звезда». В схеме с общей шиной все компьютеры соединяются между собой коаксиальным кабелем. Это экономичная схема пригодна лишь для небольших офисных решений. Экономия на кабельной сети является едва ли единственным преимуществом. К недостаткам относятся невысокая пропускная способность (не более 10 Мбит/с) и выход из строя все сети при повреждении любого участка кабеля.

Вторая схема - «звезда»,- соединяет каждое сетевое устройство с коммуникационным устройством, называемым концентратором, или хабом. Единственный недостаток такого решения - повышенная, по сравнению с «общей шиной», стоимость коммуникационного оборудования (кабель, концентратор). Достоинств существенно больше. Во-первых, по такой схеме можно построить схемы со скоростью от 10 до 1 000 Мбит/с. Во-вторых, повреждение любого участка сети выводит из строя только то сетевое устройство, которое соединялось на этом участке, остальные же устройства продолжат работать.

Компьютерная сеть может быть одноранговой или с выделенным сервером. Одноранговая компьютерная сеть состоит из однотипных компьютеров без выделения одному из них каких-то особых управленческих функций. Операционная система Windows позволяет создать такую сеть достаточно просто. Если в компьютерной сети работает более 5 компьютеров, то желательно приобретение специально оборудованного компьютера - сервера. Для сервера характерно наличие большого дискового пространства, большого объема оперативной памяти, небольших требований к видеосистеме, отсутствие мульти-медиа. Не каждый процессор может успешно работать в сервере. Наиболее подходящие - Pentium III и Pentium Xeon. На сервере должно быть установлено специальное серверное программное обеспечение, которое позволяет управляет сетью.

Наличие сети в офисе позволяет существенно повысить производительность процесса документооборота и вообще отказаться от большей часть бумажных носителей. В этом случае можно организовать совместное использование общих ресурсов. Сетевая организация работы на компьютерах позволяет существенно экономить на приобретении различных периферийных устройств - принтеров, сканеров, жестких дисков и CD-ROM. Также упрощается контроль за работой, если это требуется. Дело в том, что вход каждого пользователя при правильной организации фиксируется на сервере, как и его любые действия.

Удаленный доступ в сеть возникает в том случае, когда пользовательский компьютер расположен вдали от сети организации, но имеется телефонная линия. Причем телефонное соединение может быть как проводным, так и сотовым. В любом случае необходимо использовать специальное устройство - факс-модем.

Факс-модем может быть внешним и внутренним. Внутренний факс-модем представляет собой плату, вставляемую внутрь компьютера. Внешний - это отдельная коробочка, позволяющая осуществить удаленное соединение. Модемы также разделяются по скорости передачи информации. Эта скорость измеряется в Кбит/с. В настоящее время самые распространенные модемы работают со скоростями 33.8 и 56.6 Кбит/с. Понятно, что внешние модемы являются более мощными и позволяющими поддерживать более быструю и устойчивую связь.

Еще одна технология внедряется в последнее время. Это - Bluetooth («голубой зуб»). На основе этой технологии можно создавать радиосеть в рамках здания. В персональные компьютеры (чаще всего ноутбуки) и другие переферийные устройства встраиваются специальные адаптеры, которые позволяют обмениваться информацией без проводов на расстояниях до 100 метров. Таким образом хозяин ноутбука не является жестко привязан к кабелю локальной сети. Другое преимущество Bluetooth - возможность перестройки локальной компьютерной сети без перекладки кабелей. Скорость обмена, конечно, меньше через кабель и составляет около 1 Мб/с.

омпьютер обменивается информацией с внешним миром с помощью периферийных устройств . Любое подключенное периферийное устройство в каждый момент времени может быть или занято выполнением порученной ему работы или пребывать в ожидании нового задания. Влияние скорости работы периферийных устройств на эффективность работы с компьютером не меньше, чем скорость работы его центрального процессора. Периферийные устройства делятся на устройства ввода и устройства вывода . Устройства ввода преобразуют информацию в форму понятную ЭВМ (внутреннее, машинное представление информации), после чего компьютер может ее обрабатывать и запоминать. Устройства вывода переводят информацию из машинного представления в образы, понятные человеку. К устройствам ввода-вывода информации можно отнести любое устройство, которое позволяет ввести данные в ЭВМ и/или вывести данные из ЭВМ в заданной форме. Обычно такие устройства специализируются либо только на вводе данных (клавиатура, мышь, сканер, веб-камера), либо только на выводе (монитор, принтер, аудиоколонки). В настоящее время появились , например сенсорные дисплеи , которые позволяют и то, и другое. К многофункциональным устройствам можно отнести также сетевые устройства , обеспечивающие обмен информацией в обе стороны.

Устройства ввода данных

У

стройства ввода данных подразделяются на устройства ввода знаковых данных , устройства командного управления и устройства ввода графических данных . К устройствам ввода знаковых данных относятся устройства с клавиатурным вводом . К устройствам командного управления принадлежат манипуляторы : мышь, трекбол, пенмаусы, джойстики. К устройствам ввода графической информации относятся: сканеры, графические планшеты (дигитайзеры), цифровые фотокамеры. Разновидность периферийных устройств пользовательского интерфейса, обеспечивающих ввод пространственных координат (в одном, двух, трёх измерениях) получила название координатных устройств ввода . Примерами таких устройств могут служить: мышь, джойстик, трекбол, дигитайзер, сенсорная панель.

Клавиатура (keyboard) является основным устройством ввода знаковых данных, а также некоторой управляющей информации. Работой клавиатуры управляет контроллер клавиатуры, расположенный на системной плате и подключаемый к ней через разъем на задней панели компьютера. При нажатии пользователем клавиши на клавиатуре, контроллер клавиатуры преобразует код нажатой клавиши в соответствующую последовательность бит и передает их компьютеру. Отображение набранных на клавиатуре символов на экране компьютера называется эхом . Наиболее важными характеристиками клавиатуры являются чувствительность клавиш к нажатию , мягкость хода клавиш и расстояние между клавишами . Долговечность клавиатуры определяется количеством нажатий , которые она может выдержать. Клавиатура проектируется таким образом, чтобы каждая клавиша выдерживала 30-50 миллионов нажатий. Клавиатуры бывают обычные и специальные .

Специальные клавиатуры предназначены для повышения эффективности процесса ввода данных. Это достигается изменением формы клавиатуры, раскладки ее клавиш или метода подключения к системному блоку. Клавиатуры, имеющие специальную форму, рассчитанную с учетом требований эргономики, называются эргономичными клавиатурами (как бы «разломанными» надвое). Такие клавиатуры предназначены для ввода большого количества знаковой информации. Они повышают производительность наборщика и снижают общее утомление в течение рабочего дня. Раскладка клавиш стандартной клавиатуры далека от оптимальной. В настоящее время существуют клавиатуры, например клавиатура Дворака , с оптимизированной раскладкой. Однако для работы на клавиатурах с нестандартной раскладкой необходимо специально учиться, поэтому на практике такими клавиатурами оборудуются только специальные рабочие места.

По методу подключения клавиатуры к системному блоку различают проводные и беспроводные клавиатуры. В беспроводных моделях связь клавиатуры с компьютером осуществляется посредством инфракрасных лучей. Источником сигнала является клавиатура. Управление такой клавиатурой – дистанционное. Радиус действия составляет несколько метров.

Манипуляторами являются координатно-указательные устройства , преобразующие движения руки пользователя в управляющую информацию для компьютера. Среди манипуляторов, кроме мыши, выделяют: трекбол, пенмаус, джойстик, трекпойнт, тачпад, световое перо.

Мышь предназначена для выбора и перемещения графических объектов на экране монитора с помощью специального указателя. Мышь позволяет существенно сократить работу человека с клавиатурой при управлении курсором и вводе команд. Особенно эффективно мышь используется при работе с графическими редакторами, издательскими системами, играми. Современные операционные системы также активно используют мышь для управляющих командd:\Documents and Settings\Алла\Рабочий стол\Тест-Кисленко_дек_2009\Литература\Алексеев. Электронный учебник по информатике\text\IO.html - footnotes#footnotes. Мышь состоит из пластикового корпуса, сверху располагаются кнопки (клавиши), соединенные с микропереключателями. Внутри корпуса находится обрезиненный металлический шарик, нижняя часть которого соприкасается с поверхностью стола или специального коврика для увеличения сцепления шарика с поверхностью. При движении манипулятора шарик вращается и передает движение на соединенные с ним датчики продольного и поперечного перемещения. Датчики преобразуют движения шарика в соответствующие импульсы, которые поступают по проводам мыши в системный блок на управляющий контроллер. Контроллер направляет обработанные сигналы операционной системе, которая перемещает графический указатель по экрану. Разрешающая способность мыши обычно составляет 600 dpi . Это означает, что при перемещении мыши на 1 дюйм (1 дюйм=
2,54 см) указатель мыши перемещается на экране на 600 точек.

Имеющиеся сегодня на компьютерном рынке мыши подразделяются на четыре основные группы: 1) простейшие роликовые; 2) оснащенные колесиками для прокрутки содержимого на экране; 3) оптические; 4) с «обратной связью», позволяющие тактильно ощутить поверхность виртуального «рабочего стола». У мыши могут быть одна, две или три клавиши. Между двумя крайними клавишами современных мышей часто располагают скрол . Это дополнительное устройство в виде колесика, которое позволяет осуществлять прокрутку документов вверх-вниз и другие дополнительные функции. Оптические мыши - сложное и дорогое устройство, требующее специального планшета, но более надежное и долговечное. В них функции датчика движения выполняют приемники лазерных лучей, отраженных от поверхности стола. Инфракрасная мышь - устройство, которое отличается от обычной наличием беспроводной связи с системным блоком.

Трекбол – манипулятор в форме шара. По функциям близок мыши, но шарик в нем бόльших размеров, и перемещение указателя осуществляется вращением этого шарика руками. Трекбол удобен тем, что его не требуется перемещать по поверхности стола, которого может не быть в наличии. По сравнению с мышью он занимает на столе меньше места. Большинство портативных ПК оснащаются встроенным трекболом.

Пенмаус (pen mouse ) – аналог шариковой ручки, на конце которой вместо пишущего узла установлен узел для регистрации величины перемещения.

Джойстик – манипулятор рычажно-нажимного типа. Он представляет собой основание с подвижной рукояткой, которая может наклоняться в продольном и поперечном направлениях. Рукоятка и основание снабжаются кнопками. Внутри джойстика расположены датчики, преобразующие угол и направление наклона рукоятки в соответствующие сигналы, передаваемые операционной системе. В соответствии с этими сигналами осуществляется перемещение и управление графических объектов на экране. Джойстикичаще всего используются для компьютерных игр. Аналогично им существуют: джойпады, геймпады и штурвально-педальные устройства . Такие устройства подключаются к специальному порту на звуковой карте или к USB-порту.

Трекпойнт – маленький джойстик, который размещается обычно в центре клавиатуры и управляется нажатием пальца.

Тачпад (сенсорная панель ) - указательное устройство координатного ввода. Начиная с 1994 года тачпад стал наиболее распространенным устройством управления курсором для ноутбуков. До тачпадов в ноутбуках применялись трекболы. Компания Apple традиционно использует для обозначения тачпада слово «трекпад» (trackpad ). Сенсорную панель изобрел Джордж Герфид в 1988 году. Она представляет собой площадку (TouchPad - сенсорная площадка), чувствительную к нажатию пальца. Как и другие указательные устройства, тачпад управляет указателем с помощью перемещения пальца по поверхности площадки. Физически сенсорная площадка представляет собой сетку из металлических проводников, разделенных тонкой изолирующей прокладкой. Такая конструкция эквивалентна набору большого количества миниатюрных конденсаторов. Приближение руки пользователя к поверхности площадки вызывает изменение емкости этих конденсаторов. По изменению емкости можно точно определить координаты пальца на поверхности площадки. Тачпады имеют различные размеры, но обычно их площадь не превосходит 50 см². Они являются устройствами с довольно низким разрешением. Этого достаточно для использования их в повседневной работе за компьютером (офисные приложения, веб-браузеры, логические игры), но затрудняет работу в графических программах. Однако тачпад по сравнению с другими манипуляторами имеет следующие достоинства:

– не требует большого пространства;

– расположение тачпада фиксировано относительно клавиатуры (в отличие от мыши);

– для перемещения курсора достаточно лишь небольшого перемещения пальца;

– работа с ним не требует особого привыкания, как например, в случае с трекболом;

– с помощью тачпада (не прикасаясь к кнопкам) можно выполнять часть манипуляций, характерных для левой кнопки мыши:

· короткое касание - щелчок;

· двойное короткое касание - двойной щелчок;

· незавершённое двойное касание с последующим перемещением - перемещение объекта или выделение;

– отдельные участки тачпада (полоска справа и сверху/снизу) могут быть использованы для вертикальной и горизонтальной прокрутки.

Применение сенсорных панелей имеет ряд преимуществ, недоступных при использовании любых других устройств ввода: повышенную надежность, устойчивость к жестким внешним воздействиям, интуитивно понятный интерфейс.

Световое перо – светочувствительное устройство снятия координат точек экрана. В наконечнике светового пера установлен фотоэлемент, который реагирует на световой сигнал. На основе этого вычисляются координаты точки, к которой поднесено световое перо в данный момент времени. Световое перо не требует специального экрана и используется для ввода данных в самых маленьких ПК – в карманных микрокомпьютерах.

Сканер – устройство для считывания в компьютер растровых (точечных) графических изображений. С помощью сканеров можно вводить и знаковую (текстовую) информацию, при этом исходный текст вводится в графическом виде, а затем обрабатывается программами распознавания образов. Принцип работы сканера заключается в следующем. В сканер закладывается лист бумаги с текстом или изображением. Во время сканирования вдоль листа плавно перемещается мощная лампа и линейка с множеством расположенных на ней в ряд светочувствительных элементов. Обычно в качестве светочувствительных элементов используют фотодиоды. Каждый светочувствительный элемент вырабатывает сигнал, пропорциональный яркости отраженного света от участка бумаги, расположенного напротив него. В цветных сканерах имеется три группы светочувствительных элементов, обрабатывающих соответственно красные, зеленые и синие цвета. Каждая точка изображения кодируется как сочетание сигналов, вырабатываемых светочувствительными элементами красной, зеленой и синей групп. Закодированный таким образом сигнал в цифровом виде передается на контроллер сканера. Главные характеристики сканеров - это скорость считывания , которая выражается количеством сканируемых страниц в минуту (pages per minute – ppm ), и разрешающая способность (dots per inch – dpi ), выражаемая числом точек, которые сканер может распознать на полоске изображения в 1 дюйм.

Различают сканеры планшетные , ручные , протягивающие , барабанные , сканеры форм и штрих-сканеры.

Планшетные сканеры –предназначены для ввода графической информации с прозрачного или непрозрачного листового материала. Они получили наибольшее распространение. Планшетные сканеры позволяют сканировать листы бумаги, книги и другие объекты, содержащие изображения. Такие сканеры состоят из пластикового корпуса, закрываемого крышкой. Верхняя поверхность корпуса выполняется из оптически прозрачного материала, на который кладется сканируемое изображение. В процессе сканирования под стеклом перемещается лампа со светочувствительной матрицей. Принцип действия таких сканеров заключается в том, что луч света, отраженный от поверхности материала или прошедший через него, фиксируется специальными элементами, называемыми приборами с зарядовой связью (ПЗС). Обычно элементы ПЗС конструктивно оформляются в виде линейки, располагаемой по ширине исходного материала. Основные потребительские параметры планшетных сканеров следующие:

– разрешающая способность – зависит от плотности размещения приборов ПЗС на линейке, от точности позиционирования линейки при сканировании. Для офисных сканеров разрешающая способность составляет 600-1200 dpi , для профессионального применения – 1200-3000 dpi ;

– производительность –определяется продолжительностью сканирования листа бумаги и зависит от формата, механической части устройства и от типа интерфейса;

– динамический диапазон – определяется логарифмом отношения яркости наиболее светлых участков изображения к яркости наиболее темных участков. Для офисного применения составляет 1,8-2,0 и для профессионального – от 2,5 (для непрозрачных материалов) до 3,5 (для прозрачных материалов).

Протягивающие сканеры (страничные ) –предназначены для сканирования изображений на листах только определенного формата. Протягивающее устройство таких сканеров последовательно перемещает все участки сканируемого листа над неподвижной светочувствительной матрицей. Такие сканеры занимают мало места и оснащаются автоподачей листов.

Ручные сканеры. В ручных сканерах пользователь сам ведет сканер по поверхности изображения или текста.Принцип действия ручных сканеров соответствуетпланшетным сканерам. Разница заключается в том, что протягивание линейки ПЗС выполняется вручную. Равномерность и точность сканирования при этом неудовлетворительная. Разрешающая способность составляет 150-300 dpi .

Барабанные сканеры . Исходный материал закрепляется на цилиндрической поверхности барабана, вращающегося с высокой скоростью. Устройство такого типа обеспечивает наивысшее разрешение (2400-5000 dpi ) благодаря применению не ПЗС, а фотоэлектронных умножителей. Используется для сканирования исходных изображений высокого качества, но имеющих недостаточные линейные размеры (фотонегативов, слайдов
и т. п.).

Сканеры форм . Используется для сканирования стандартных форм, заполненных от руки (при переписи населения, обработки выборов и т.п.). Не требуется высокого качества сканирования, основным потребительским параметром является быстродействие.

Штрих-сканеры. Эта разновидность ручных сканеров используется для чтения и ввода данных, закодированных в виде штрих-кода. Используются в розничной торговле.

Дигитайзер (диджитайзер , графический планшет )– это устройство для ввода графических данных, таких как чертежи, схемы, планы и т. п. Он состоит из планшета, соединенного с ним визира или специального карандаша (пера). Принцип действия графических планшетов – это фиксация перемещения карандаша относительно планшета. Перемещая карандаш по планшету, пользователь рисует изображение, которое выводится на экран.Дигитайзеры широко используют художники, иллюстраторы, поскольку позволяют им создавать экранные изображения привычными приемами, наработанными для традиционных инструментов (кисть, карандаш, перо). Качество графических планшетов характеризуется разрешающей способностью, которая измеряется в lpi (lines per inch – линиях на дюйм) и способностью реагировать на силу нажатия пера. В хороших планшетах разрешающая способность достигает 2048 lpi , а количество воспринимаемых градаций нажатий на перо составляет 1024.

Цифровые камеры (видеокамеры и фотоаппараты) формируют видеоизображения и фотоснимки сразу в компьютерном (цифровом) формате. Как и сканеры, они воспринимают графические данные с помощью ПЗС, объединенных в прямоугольную матрицу. Основным параметром является разрешающая способность, которая напрямую связана с количеством ячеек ПЗС.

Цифровые видеокамеры могут быть постоянно подключены к компьютеру и тем самым способны выполнять запись изображений на жесткий диск или их передачу по компьютерной сети. Для передачи «живого» видеоизображения по компьютерной сети используются недорогие Web-камеры с разрешающей способностью 640´480 точек.

Цифровые фотоаппараты позволяют получать высококачественные фотографии с разрешением до 2272×1704 точек. Для хранения изображений в цифровых фотоаппаратах используется флэш-память или маленький жесткий диск. При подключении фотокамеры к компьютеру можно осуществлять запись изображений на жесткий диск компьютера. Среди дополнительных возможностей цифровых фотокамер – встроенный жидкокристаллический экран для просмотра отснятых кадров и телевизионный выход.

Телевизионный тюнер (ТВ-тюнер ) – специальная плата с телевизионным входом, которая может быть вставлена в компьютер. Если к этому входу подключить телевизионную антенну, то можно просматривать телевизионные передачи непосредственно на компьютере.

Микрофон – для ввода звуковой информации. Микрофон подключается к звуковой карте, которая обеспечивает 16-битное кодирование звука.

Устройства вывода данных

П

осле ввода исходных данных компьютер должен их обработать в соответствии с заданной программой и посредством устройств вывода вывести результаты в форме, удобной для восприятия пользователем или для использования другими автоматическими устройствами. Выводимая информация может отображаться в текстовом или графическом виде. Для этого используются мониторы , принтеры или плоттеры . Информация может также воспроизводиться в виде звуков с помощью акустических колонок (аудиоколонок) или головных телефонов (наушников), регистрироваться в виде тактильных ощущений в технологии виртуальной реальности, распространяться в виде управляющих сигналов, передаваться в виде электрических сигналов по сети.

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

Возможности ПК по отображению информации определяются характеристиками монитора и видеоадаптера. Основными характеристиками мониторов, определяющими его разрешающую способность и четкость изображения, являются максимальное число отображаемых пикселей по вертикали и горизонтали , глубина цвета (количество воспроизводимых цветов), максимальная яркость и контрастность . Часто первую характеристику заменяют парой – размером экрана (диагонали) и размером зерна (элемента изображения точки). Размер мельчайших элементов изображения – это величина, обратная разрешению . Этой величиной характеризуют также максимальную четкость мониторов. Чем меньше зерно, тем выше четкость и тем меньше устает глаз. Величина зерна современных мониторов составляет от 0,25 до 0,28 мм. Максимальная контрастность показывает во сколько раз могут отличаться по яркости одновременно воспроизводимые объекты.

В мониторах с электронно-лучевой трубкой изображение формируется с помощью зерен люминофора – вещества, которое светится под воздействием электронного луча. Различают три типа люминофоров в соответствии с цветами их свечения: красный , зеленый и синий . Цвет каждой точки экрана определяется смешением свечения трех разноцветных точек (триады), отвечающих за данный пиксель. Яркость соответствующего цвета меняется в зависимости от мощности электронного пучка, попавшего в соответствующую точку. Электронный пучок формируется с помощью электронной пушки. Электронная пушка состоит из нагреваемого при прохождении электрического тока проводника с высоким удельным электрическим сопротивлением, эмитирующего электроны покрытия, фокусирующей и отклоняющей систем. При прохождении электрического тока через нагревательный элемент электронной пушки, эмитирующее покрытие, нагреваясь, начинает испускать электроны. Под действием ускоряющего напряжения электроны разгоняются и достигают поверхности экрана, покрытой люминофором, который начинает светиться. Управление пучком электронов осуществляется отклоняющей и фокусирующей системами, которые состоят из набора катушек и пластин, воздействующих на электронный пучок с помощью магнитного и электрического полей. В соответствии с сигналами развертки, подаваемыми на электронную пушку, электронный луч пробегает по каждой строчке экрана, последовательно высвечивая соответствующие точки люминофора. Дойдя до последней точки, луч возвращается к началу экрана. Таким образом, в течение определенного периода времени изображение перерисовывается. Частоту смены изображений определяет частота горизонтальной синхронизации . Это один из наиболее важных параметров монитора, определяющий степень его вредного воздействия на глаза. В настоящее время гигиенически допустимый минимум частоты горизонтальной синхронизации составляет 80 Гц, у профессиональных мониторов она составляет 150 Гц. Современные мониторы с электронно-лучевой трубкой имеют специальное антибликовое покрытие, уменьшающее отраженный свет окон и осветительных приборов. Кроме того, монитор покрывают антистатическим покрытием и пленкой, защищающей от электромагнитного излучения. Дополнительно на монитор можно установить защитный экран, который необходимо подсоединить к заземляющему проводу, что также защитит от электромагнитного излучения и бликов. Уровни излучения мониторов нормируются в соответствии со стандартами LR, MPR и MPR-II. Главным недостатком мониторов с ЭЛТ является их относительная громоздкость, особенно при больших экранах.

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

Принтеры – печатающие устройства вывода графической и текстовой информации на бумагу или на специальную прозрачную пленку. Ширина каретки обычно соответствует бумажному формату А3 или А4. Принтеры классифицируются:

· по принципу действия : матричные, струйные, лазерные и светодиодные принтеры;

· по способу формирования изображения : последовательные, строчные, страничные;

· по способу печати : ударные, безударные;

· по цветности : чёрно-белые, цветные.

Наиболее распространены три типа принтеров: матричные , струйные и лазерные. Для ускорения работы, принтеры имеют собственную память, в которой хранится образ информации, подготовленной к печати. Основными характеристиками принтеров, обеспечивающими качество печати, являются следующие.

– Разрешающая способность - определяет четкость изображения. Измеряется в dpi (числом точек на дюйм). Для большинства недорогих принтеров составляет 600 dpi .

– Скорость печати - измеряется количеством листов, печатаемых в минуту. Недорогие принтеры печатают 3-6 листов в минуту.

– Цвет - является важной характеристикой при печати изображений с различным количеством оттенков. Различают цветную печать с ограниченным количеством оттенков (например, в цветной газете) и полноцветную печать (в журнале). Цветные принтеры могут печатать и черно-белые материалы.

– Память используется в момент приема поступающей на печать информации. Большая память повышает скорость печати, особенно графических изображений. Объем памяти принтеров составляет 1 Мбайт и более.

Матричные принтеры (ударные ) - схожи по принципу действия с печатной машинкой. Печатающая головка перемещается в поперечном направлении и формирует изображение из множества точек, ударяя иголками (цилиндрическими стержнями) по красящей ленте. Красящая лента перемещается через печатающую головку с помощью микроэлектродвигателя. Бумага перемещается в продольном направлении после формирования каждой строчки изображения. Основное достоинство матричных принтеров - низкая цена расходных материалов и невысокие требования к качеству бумаги.Качество таких принтеров зависит от количества иголок в печатающей головке. Самые распространенные - 9-игольчатые и 24-игольчатые принтеры. Производительность работы матричных принтеров оценивается по количеству печатаемых знаков в секунду (cps – characters second ). Полиграфическое качество изображения, получаемого с помощью матричных принтеров, низкое. Они шумны во время работы. В настоящее время матричные принтеры считаются устаревшими и практически не выпускаются.

Струйные принтеры - относятся к безударным принтерам . Изображение формируется из пятен, образующихся при попадании капель красителя на бумагу. Печатающая головка струйного принтера имеет микросопла, через которые на прокручивающую бумагу под давлением производится выброс микрокапель красителя (черных или цветных быстросохнущих чернил). В некоторых моделях капля выбрасывается щелчком в результате пьезоэлектрического эффекта . Качество печати зависит от формы капли и ее размера, а также от характера впитывания жидкого красителя поверхностью бумаги. Особую роль играют вязкостные свойства красителя и свойства бумаги. Положительные свойства струйных принтеров – это более качественная печать, небольшое количество движущихся механических частей, простота и надежность в эксплуатации, низкая стоимость. По четкости изображения струйные принтеры приближаются к лазерным принтерам (разрешение может достигать 600 dpi ). Разрешающая способность цветных струйных принтеров может достигать 2400 dpi . Основные недостатки – нестабильность получаемого разрешения, требовательность к качеству бумаги, частая замена картриджей. Струйные принтеры нашли широкое применение в цветной печати. Благодаря простоте конструкции они превосходят цветные лазерные принтеры по показателю качество/цена .

Лазерные принтеры - относятся к безударным принтерам . Они формируют изображение из отдельных точек постранично. В лазерных принтерах используется принцип ксерографии: Первоначально изображение создается на фотобарабане, который предварительно электризуется статическим электричеством. Луч лазера в соответствии с изображением снимает статический заряд на белых участках рисунка. Затем на барабан наносится специальное красящее вещество – тонер , который прилипает к фотобарабану на участках с неснятым статическим зарядом. Затем тонер переносится на бумагу и нагревается. Частицы тонера плавятся и прилипают к бумаге. К основным параметрам лазерных принтеров относятся: разрешающая способность (dpi ), производительность (страниц в минуту), формат бумаги , объем собственной оперативной памяти . Достоинства лазерных принтеров – наилучшее качество печати, высокая скорость печати (до 30 страниц в минуту). Модели среднего класса обеспечивают разрешение печати до 600 dpi , а профессиональные модели – до 1800 dpi . Недостатки - высокая стоимость и высокая себестоимость печати. При выборе лазерного принтера необходимо учитывать стоимость оттиска и стоимость расходных материалов (тонер и барабан).

Светодиодные принтеры – имеют такой же принцип действия, как и лазерные принтеры. Разница заключается в том, что источником света является не лазерная головка, а линейка, состоящая из большого числа светодиодов (более 10 тысяч), которая расположена по всей ширине печатаемой страницы. При этом отпадает необходимость в механизме формирования горизонтальной развертки. Величина разрешения светодиодных принтеров составляет порядка 600 dpi.

Плоттер (графопостроитель) – это устройство для отображения сложных и широкоформатных графических изображений (плакатов, чертежей, схем и т. п.) на бумаге, кальке, пленке и других подобных материалах. Принцип действия плоттера такой же, как и струйного принтера. Плоттеры снабжаются сменными пишущими узлами, которые могут перемещаться вдоль бумаги в продольном и поперечном направлениях. В пишущий узел могут вставляться цветные перья или ножи для резки бумаги. Графопостроители могут быть миниатюрными, и могут быть настолько большими, что на них можно вычертить кузов автомобиля или деталь самолета в натуральную величину.

Аудиоколонки (динамики) и наушники – используются в компьютере для прослушивания звука. Они подключаются к выходу звуковой карты.

Синтезаторы звука – электронные генераторы звука, синтезаторы речи. Возможность синтезировать звук обеспечивает звуковая карта. В ее памяти хранятся звуки 128 различных музыкальных инструментов. Звуковая карта может одновременно воспроизвести 32 и более инструмента.

Многофункциональные устройства

М

ногофункциональные устройства в настоящее время приобретают все бόльшую популярность. Наибольшее распространение получили многофункциональные устройства (МФУ), обеспечивающие возможность использования различных функций по обработке бумажных и электронных документов. Благодаря широкому распространению мобильных устройств, а также различной потребительской электроники, в частности карманных персональных компьютеров , переносных навигаторов и игровых приставок, все более уверенно занимают собственную нишу во многих сторонах нашей жизни сенсорные дисплеи .

Многофункциональные устройства (МФУ) представляют собой органичное соединение бумажного и цифрового миров. Широкие возможности по обработке бумажных и цифровых документов - печать, сканирование, копирование, а также легкая интеграция в любую компьютерную сеть и систему документооборота, сделают эти аппараты незаменимыми помощниками. По своему назначению МФУ подразделяются на персональные и офисные . Назначение персональных многофункциональных устройств следует из их названия: они ориентированы на индивидуальное использование и сочетают в себе все необходимые функции для работы с бумажными и электронными документами с максимальной эффективностью. Многофункциональные офисные устройства позволяют легко управлять потоками документов в офисе. В настоящее время существует широкий спектр МФУ с различными принципами работы и функциональными возможностями.

Многофункциональные устройства Xerox и Epson – сочетают в одном устройстве функции принтера, сканера и копира. Позволяют печатать четкие тексты и яркие фотографии, которые обладают повышенной стойкостью к воде и свету. Имеют исполнение в черно-белом и цветном варианте. Являются универсальным решением для удобной и экономичной работы дома и в малом офисе.

Большой набор моделей МФУ представлено компанией Brother :

Высокоскоростное монохромное лазерное МФУ DCP-8070DN – с функцией автоматической двусторонней печати. Обеспечивает высококачественную печать, копирование и сканирование.

Высокоскоростное чёрно-белое лазерное МФУ MFC-8370DN – с автоматической двусторонней печатью и встроенным сетевым интерфейсом. Выполняет функции принтера, сканера и факс-модема (со скоростью 33,6 Кбита/с).

Цветное струйное МФУ DCP-195C – принтер, сканер и копир.

Беспроводное цветное струйное МФУ DCP-375CW –с кард-ридером (устройством для чтения карт памяти) и интерфейсом Wi-Fi. Выполняет функции принтера, сканера, копира. Обеспечивает возможность подключения к проводной и беспроводной сети.

Сенсорные дисплеи. Среди различных сенсорных дисплеев можно выделить два типа: проекционно-емкостные дисплеи (iPhone-дисплеи ), а также сенсорно-сканирующие дисплеи.

Проекционно-емкостные дисплеи. Данная технология первоначально была применена в таких моделях, как сотовые телефоны iPhone и LG Prada. При этом сенсор располагался под слоем минерального стекла, дававшего ему дополнительную защиту от царапин, а, следовательно, повышавшим его надежность. Электрические свойства проводников претерпевают изменение уже в момент приближения пальца к дисплею. Именно поэтому iPhone великолепно откликается даже на легкие касания. Проекционно-емкостные дисплеи позволяют в одно и то же время фиксировать несколько нажатий. К примеру, в iPhone для зумирования применяют двухпальцевые жесты. Экран iPhone отличается великолепным разрешением пикселей (320х480). Картинка на дисплее живая и яркая, с большим углом обзора и к тому же безупречным поведением на солнце. Подсветка экрана быстро меняется в зависимости от степени освещенности. Дисплей iPhone также снабжен датчиками, реагирующими на движение, что дает возможность автоматически изменять его ориентацию при повороте телефона. iPhone удобен, прежде всего, для работы с Интернетом.

Сенсорно-сканирующие дисплеи . Из новинок в области сенсорных дисплеев заслуживает внимание новшество, разработанное компанией Sharp . Это сенсорный дисплей, способный сканировать изображения. Новый тип дисплеев получил название «сенсорно-сканирующий дисплей». В дисплее данного типа оптический сенсор добавлен в каждую точку, что дает возможность регистрировать изменения буквально до пикселя. Такая технология позволила осуществить сложный многоточечный порядок ввода в стиле iPhone, а также оборудовать устройство специальной сканирующей функцией. Для сканирования достаточно всего лишь приложить к экрану визитную карточку, которая будет сначала отсканирована, а затем распознана при помощи соответствующего программного обеспечения. Помимо этого технология дает возможность производить дисплеи малой толщины – всего 1 мм. Данное оптическое решение также позволяет применять специальные защитные слои, предохраняющие экран от царапин и иных повреждений. На сегодняшний день сенсорно-сканирующие дисплеи могут использоваться в цифровых камерах и смартфонах. Однако будущие разработки будут проводиться с целью увеличить диагональ экрана до 12,1 дюйма (сейчас диагональ составляет 3,5 дюйма), что даст возможность применять данную технологию в ноутбуках.

Тесты

№ п/п	Вопрос	Варианты ответов
	К устройствам только вывода информации относятся….	1. Дисплей, сканер, принтер, аудиоколонки. 2. Мышь, манипулятор, сканер, принтер, аудиоколонки. 3. Дисплей, принтер, плоттер, аудиоколонки. 4. Плоттер, дисплей, стример, принтер, аудиоколонки.
	Сканер – это устройство, предназначенное для ввода…	1. Рукописного текста как обычного текста. 2. Объектных (векторных) изображений. 3. Печатного текста как обычного текста для текстового редактора. 4. Точечных (растровых) изображений.
	К устройствам координатного ввода данных относятся….	1. Мышь, принтер, аудиоколонки. 2. Мышь, джойстик, трекбол. 3. Трекбол, дисплей, стример. 4. Дисплей, сканер, джойстик.
	К основным характеристикам монитора или проектора не относятся …	1. Максимальная контрастность. 2. Число точек на дюйм. 3. Максимальная яркость. 4. Максимальные размеры изображения в пикселях.
	Характеристикой сканера, определяющей качество получаемых цифровых изображений, служит(-ат) …	1. Планшетный метод сканирования. 2. Число точек на дюйм. 3. Максимальные размеры документа. 4. Размеры цифрового изображения.
	Регистрацию растровых изображений способны обеспечить …	1. Сканеры. 2. Трекболы. 3. Сенсорные экраны. 4. Стример.
	Устройствами вывода данных являются: а) привод CD-ROM; б) жёсткий диск; в) монитор; г) сканер; д) лазерный принтер.	1. б, в, г 2. a, в, д 3. г, д 4. в, д
	При печати на струйном принтере …	1. Капля чернил впрыскивается на бумагу через сопло. 2. Иголочки ударяют по красящей ленте, оставляя следы. 3. Порошок наносится на бумагу. 4. Следы оставляются специальными наборными пластинами.
	Из приведенных утверждений верными являются:	1. При выключении компьютера содержимое памяти CMOS не сохраняется. 2. Сетевая плата является устройством приема-передачи данных. 3. Кэш-память относится к внутренней памяти. 4. Джойстик является устройством вывода данных.
	Входные сообщения для компьютеров создаются человеком с помощью: а) клавиатуры; б) манипуляторов; в) сенсорного монитора; г) принтера; д) графопостроителя; е) синтезатора речи.	1. в, д, е 2. а, б, в 3. г,д,е 4. в,г,д
	Укажите, какие устройства из предложенного списка являются устройствами вывода данных: а) плоттер; б) процессор; в) блок питания; г) монитор; д) сканер.	1. в, г, д 2. б, г, д 3. в, г 4. а, г
	Принтеры классифицируют по…	1. Способу подключения. 2. Механизму выполнения печати. 3. Алгоритму формирования изображения. 4. Механизм считывания изображения.
	Разрешающей способностью (разрешением) монитора является...	1. Количество отображаемых цветов. 2. Размер диагонали экрана. 3. Количество точек (пикселей) изображения по горизонтали и вертикали экрана. 4. Количество точек (пикселей) на см 2 .
	Свойство компьютерной видеосистемы и операционной системы, определяющее размер изображения, которое может быть размещено на экране целиком, называется...	1. Физическим размером изображения. 2. Разрешением экрана. 3. Разрешением изображения. 4. Разрешением принтера.
	Устройствами ввода данных являются: а) жёсткий диск; б) джойстик; в) мышь; г) регистры; д) привод CD-ROM.	1. г, д 2. а, г 3. а, д 4. б, в
	Характеристиками LCD мониторов персонального компьютера являются: a) физический размер экрана; b) угол обзора; c) объем хранимых данных; d) размер точки.	1. a, d 2. a, b, c 3. a, b 4. b, c, d
	К устройствам вывода НЕ ОТНОСИТСЯ…	1. Принтер. 2. Монитор. 3. Плоттер. 4. Мышь.
	Выберите устройство ввода.	1. Принтер. 2. Монитор. 3. Винчестер. 4. Мышь.
	Какое устройство из ниже перечисленных входит в базовую аппаратную конфигурацию компьютера?	1. Принтер. 2. Клавиатура. 3. Звуковые колонки. 4. Сканер.
	Что такое сканер?	1. Устройство ввода графической информации с прозрачного или непрозрачного листового материала. 2. Устройство для печати документов. 3. Устройство для чтения компакт-дисков. 4. Устройство для связи с удаленным компьютером.
	Какая клавиша на клавиатуре используется для подтверждения ввода информации?	1. Delete 2. Escape 3. Ctrl 4. Enter
	Что не относится к устройствам ввода-вывода?	1. Монитор. 2. Принтер. 3. Мышь. 4. Модем.
	Для чего предназначена клавиша Shift?	1. Для ввода данных. 2. Для переключения регистра. 3. Для отмены ввода. 4. Для удаления данных.
	Какие размеры мониторов относятся к стандартным?	1. 14" 2. 15" 3. 16" 4. 17" 5. 18"
	Какие типы принтеров, классифицирующиеся по принципу действия, существуют?	1. Монохромные. 2. Матричные. 3. Струйные. 4. Лазерные. 5. Светодиодные. 6. Цветные.
	Специализированный принтер для вывода на печать чертежей - …	1. Лазерный принтер. 2. Плоттер. 3. Струйный принтер. 4. Матричный принтер.
	Какие из перечисленных устройств относятся к устройствам ввода информации?	1. Сканер. 2. Принтер. 3. Колонки. 4. Монитор. 5. Микрофон. 6. Клавиатура.
	Какие из перечисленных ниже устройств относятся к устройствам вывода информации? А. Сканер. Б. Принтер. В. Плоттер. Г. Монитор. Д. Микрофон. Е. Колонки.	1. БВГД 2. АБВГД 3. БВГЕ 4. АБГД
	Какое устройство нельзя отнести к устройствам ввода информации?	1. Световое перо. 2. Клавиатура. 3. Трекбол. 4. Дискета.
	Какое из перечисленных устройств вывода можно использовать для ввода информации?	1. Монитор с сенсорным экраном. 2. Принтер-копир. 3. Плоттер. 4. Звуковые колонки.
	Какое устройство позволяет получить электронную копию изображения с бумажного прототипа?	1. Графопостроитель. 2. Сканер. 3. Копировальное устройство. 4. Принтер.
	Установите соответствие между устройством и его назначением.	1. ААБАБ 2. ААБВБ 3. БААБА 4. ВББАБ
	К основным характеристикам монитора относятся: А. Разрешающая способность экрана. Б. Размер по диагонали. В. Цветность. Г. Тип видеокарты. Д. Способ формирования изображения. Е. Дизайн.	1. АБВГ 2. АБВД 3. АБВЕ 4. БВГД
	К основным характеристикам принтера относятся: А. Качество печати. Б.Число печатаемых копий документа. В. Цветность. Г. Скорость печати. Д. Возможность печати фотографий.	1. БВГ 2. АВГ 3. АБВ 4. ВГД
	Установите соответствие между периферийными устройствами и их разновидность в классификации. Введите для каждого устройства соответствующую букву.	Ответ: А Б А А Б А
	Как называется устройство для вывода на печать конструкторских документов (чертежей)?	1. Сканер. 2. Факс. 3. Плоттер. 4. Модем.
	Сканер – это устройство для…	1. Ввода в компьютер текста и графики. 2. Рисования. 3. Записи звуков. 4. Диагностики неисправностей в компьютерной технике.
	Какие из перечисленных устройств предназначены для вывода информации?	1. Плоттер. 2. Пойнтер. 3. Принтер. 4. Трекбол. 5. Диджитайзер.
	Плоттер – это…	1. Устройство для выполнения технических чертежей, построения графиков и рисования плакатов с использованием бумаги больших форматов. 2. Программа для выполнения сложных инженерных расчетов. 3. Устройство для печатания цветных наклеек. 4. Уплотнитель данных на диске.
	К координатным манипуляторам относятся:	1. Сканер. 2. Мышь. 3. Сенсорный экран. 4. Трекбол. 5. Трекпойнт. 6. Клавиатура.
	Мониторы на ЭЛТ характеризуются такими параметрами, как…	1. Длина диагонали. 2. Число дорожек. 3. Информационная емкость. 4. Разрешающая способность. 5. Частота кадровой развертки.
	Для LCD-мониторов существенные характеристики – это…	1. Разрешение. 2. Частота обновления экрана. 3. Низкое энергопотребление. 4. Практически отсутствие искажений.
	Диджитайзер – это…	1. Программа распознавания текста. 2. Устройство для согласования параметров входных сигналов ПК. 3. Устройство поточечного координатного ввода графических изображений. 4. Средство разработки ПО.
	Разрешение монитора – это…	1. Количество точек, отображаемое на экране по горизонтали и вертикали. 2. Число цветовых оттенков, воспроизводимых на экране. 3. Частота обновления картинки монитора.

Литература по теме

Основная литература

1. Информатика. Базовый курс.2-е издание / Под ред. С.В. Симоновича. – СПб.: Питер, 2008. – 640 с.: ил.

2. Кисленко Н.П. Основы компьютерных технологий: учеб. пособие / Н.П. Кисленко; Новосиб. гос. архитектур.-строит. ун-т. – Новосибирск: НГАСУ, 2003. – 88 с.

3. Информатика: Учебное пособие. Под ред. проф. А.Н. Супруна / М.: Издательство Ассоциации строительных вузов, 2006 – 336 с.

Дополнительная литература

4. Колесниченко О.В. Аппаратные средства PC. / Колесниченко О.В., Шишигин И.В. – 4-е изд., перераб. и доп. – СПб.: БХВ-Петербург, 2001. – 1024 с.: ил.

5. Косарев В.П. Информатика: практикум для экономистов: учеб. пособие / В.П. Косарев, Е.А. Мамонтова; под ред. В.П. Косарева. – М.: Финансы и статистика; ИНФРА-М. – 2009. – 544 с.: ил.

6. Информатика для экономистов: Учебник / Под общ. Ред. В.М. Матюшка. – М.: ИНФРА-М, 2006. – 880 с.

7. Агальцов В.П. Информатика для экономистов: учеб. / В.П. Агальцов, В.М. Титов. – М.: ИД «Форум»: ИНФРА-М, 2006. – 448 с.: ил. – (Высшее образование).

8. Информатика: учебник / под ред. Н.В. Макаровой. – 3-е изд., перераб. и доп. – М.: Финансы и статистика, 2008.

9. Акулов О.А. Информатика: базовый курс: учеб. Для студентов вузов, бакалавров, магистров, обучающихся по направлению 552800, 654600 «Информатика и вычисл. техника» / О.А. Акулов, Н.В. Медведев. – 4-е изд., стер. – Москва: Омега-Л, 2007.- 560с.

10.Гаврилов М.В. Информатика и информационные технологии: учебник для студентов вузов / М.В. Гаврилов. – М: Гардарики, 2006. – 655с.: ил.

Ответы к тестам

Тема 1. Основные понятия и методы теории информации и кодирования. Сигналы, данные, информация. Общая характеристика процессов сбора, передачи, обработки и накопления информации

Похожая информация.

Устройства ввода и вывода - устройства взаимодействия компьютера с внешним миром: с пользователями или другими компьютерами. Устройства ввода позволяют вводить информацию в компьютер для дальнейшего хранения и обработки, а устройства вывода - получать информацию из компьютера.

Устройства ввода и вывода относятся к периферийным (дополнительным) устройствам.

Периферийные устройства - это все устройства компьютера, за исключением процессора и внутренней памяти.

Классификация периферийных устройств по месту расположения (относительного системного блока настольного компьютера или корпуса ноутбука):

• внутренние - находятся внутри системного блока\корпуса ноутбука: жесткий диск (винчестер), встроенный дисковод (привод дисков);
• внешние - подключаются к компьютеру через порты ввода-вывода: мышь, принтер и т.д.

По другому определению, периферийными устройствами называют устройства, не входящие в системный блок компьютера.

Устройства ввода и вывода разделяются на:

• устройства ввода,
• устройства вывода,
• устройства ввода-вывода.

Устройства ввода данных

Классификация по типу вводимой информации:

• устройства ввода текста: клавиатура;
• устройства ввода графической информации:
  • сканер,
  • цифровые фото- и видеокамера,
  • веб камера - цифровая фото- или видеокамера маленького размера, которая делает фото или записывает видео в реальном времени для дальнейшей их передачи по сети Интернет;
  • графический планшет (дигитайзер) - для ввода чертежей, графиков и планов с помощью специального карандаша, которым водят по экрану планшета;
• устройства ввода звука: микрофон;

Устройства-манипуляторы (преобразуют движение руки в управляющую информацию для компьютера):

• несенсорные:
  • мышь,
  • трекбол - устройство в виде шарика, управляется вращением рукой;
  • трекпойнт (Pointing stick) - джойстик очень маленького размера (5 мм) с шершавой вершиной, который расположен между клавишами клавиатуры, управляется нажатием пальца;
  • игровые манипуляторы: джойстик, педаль, руль, танцевальная платформа, игровой пульт (геймпад, джойпад);
• сенсорные:
  • тачпад (сенсорный коврик) - прямоугольная площадка с двумя кнопками, управляется движением пальца и нажатием на кнопки, используется в ноутбуках,
  • сенсорный экран - экран, который реагирует на прикосновение пальца или стилуса (палочка со специальным наконечником), используется в планшетных персональных компьютерах;
  • графический планшет (дигитайзер) - для ввода чертежей, схем и планов с помощью специального карандаша, которым водят по экрану планшета,
  • световое перо - устройство в виде ручки, ввод данных приконовением или проведением линий по экрану ЭЛТ-монитора (монитора на основе электронно-лучевой трубки). Сейчас световое перо не используется.

Устройства вывода данных

Классификация по типу выводимой информации:

• устройства вывода графической и текстовой информации:
  • монитор - для вывода на дисплей (экран монитора),
  • проектор - для вывода на большой экран,
  • устройства для вывода на печать:
    • принтер - для вывода информации на бумагу, а также на поверхность дисков;
    • широкоформатный принтер ("широкий" принтер) - для вывода на листах форматов: А0, А1, А2 и А3,
    • плоттер (графопостроитель) - для вывода векторных изображений (различных чертежей и схем) на бумаге, картоне, кальке;
    • каттер (режущий плоттер) - вырезает изображения из пленки, картона по заданному контуру;
• устройства вывода (воспроизведения) звука:
  • наушники,
  • колонки и акустические системы (динамик, усилитель),
  • встроенный динамик (PC speaker; Beeper ) - для подачи звукового сигнала в случае возникновения ошибки.

Устройства ввода-вывода:

• жесткий диск (винчестер) (входящий в него дисковод) - для ввода-вывода информации на жесткие пластины жесткого диска;
• флэшка (флешка или USB-флеш-накопитель) - для ввода-вывода информации на микросхему памяти флэшки
• дисководод оптических дисков - для ввода-вывода информации на оптические диски,
• дисководод гибких дисков - для ввода-вывода информации на дискеты,
• стример - для ввода-вывода информации на картриджи (ленточные носители);
• кардридер - для ввода-вывода информации на карту памяти;
• многофункциональное устройство (МФУ) - копировальный аппарат с дополнительными функциями принтера (вывод данных) и сканера (ввод данных)
• модем (телефонный) - для связи компьютеров через телефонную сеть;
• сетевая плата (сетевая карта или сетвой адаптер) - для подключения персонального компьютера к сети и организации взаимодействия с другими устройствами сети (обмен информацией по сети).

Сегодня на вооружении у подавляющего большинства пользователей настольных ПК состоят привычные мышь и клавиатура. Эти устройства ввода уже давно доказали свою жизнеспособность и являются наиболее универсальными инструментами для большинства ныне распространенных задач. Тем не менее, кроме этих двух «столпов», существует огромное количество самых разнообразных по конструкции и по назначению альтернативных устройств ввода — популярных у определенных групп пользователей или существующих лишь в виде нескольких демонстрационных прототипов. Рассмотрению таких устройств и посвящен данный обзор.

Нетрадиционные клавиатуры

охоже, что принцип «лучшее — враг хорошего» уже давно отброшен за ненадобностью разработчиками компьютерных клавиатур. Казалось бы, улучшать уже нечего: методом проб и ошибок найдены оптимальные размеры клавиш, схема их расположения и т.д. Но производители клавиатур постоянно воплощают новые идеи и пробуют весьма необычные и смелые технические решения. И речь в данном случае идет вовсе не о таких косметических мерах, как размещение группы дополнительных кнопок быстрого вызова (сейчас это уже воспринимается скорее как норма), а о гораздо более серьезных конструктивных изменениях.

Около четырех лет тому назад появились первые серийные модели гибких клавиатур. Одним из пионеров данного направления стала компания Flexis, выпустившая клавиатуру FX100 для использования с бесклавиатурными КПК. В качестве основного материала для изготовления такой клавиатуры используется силикон, поскольку его свойства позволяют изделию полностью восстанавливать свою первоначальную форму даже после продолжительного хранения в деформированном (сложенном) виде. Кроме того, силиконовая клавиатура получилась влаго- и пылестойкой, что значительно повысило ее надежность и долговечность, особенно при работе в полевых условиях. При сильном загрязнении поверхность клавиатуры можно промыть под струей воды из-под крана (разумеется, не забыв перед этим закрыть интерфейсный разъем). Еще одним положительным моментом являются чрезвычайно малые толщина и вес — всего 68 г при габаритах 85Ѕ250Ѕ4 мм. В отличие от многих моделей жестких клавиатур, выпускаемых для использования с КПК, Flexis не требует для работы установки элементов питания, получая необходимый для работы ток от самого устройства.

В настоящее время Flexis выпускает целую серию гибких клавиатур, предназначенных как для КПК (с универсальным интерфейсом, позволяющим подключаться к моделям разных производителей), так и для настольных компьютеров и ноутбуков (с интерфейсом USB). Гибкие клавиатуры также выпускает компания Plycon и некоторые другие производители.

Еще одно интересное направление — «скрещивание» клавиатур различных типов. В конце прошлого года компания Creative выпустила клавиатуру Prodikeys, в верхней части которой размещена обычная 104-кнопочная компьютерная клавиатура, а в нижней — трехоктавная музыкальная с чувствительными к силе нажатия клавишами. Музыкальную секцию клавиатуры (37 клавиш) можно закрыть входящей в комплект поставки крышкой, которая при работе с обычной клавиатурой заодно выполняет функцию подставки под запястья. В дополнение к музыкальным клавишам с левой стороны имеются два колесика MIDI-контроллеров (управляющие транспонированием и громкостью) и кнопка быстрого вызова музыкального ПО.

Пока одни производители увеличивают количество кнопок на клавиатурах, другие пытаются по возможности сократить их количество. Основная цель таких новаций — уменьшить габариты клавиатуры, сохранив удобство ее использования. Экспериментами в этой области активно занимаются разработчики небольшой американской компании FrogPad. На созданной ими одноименной мини-клавиатуре (127Ѕ89Ѕ10 мм) имеется всего 15 основных полноразмерных клавиш и 5 клавиш-модификаторов. Конструкция FrogPad оптимизирована для набора одной рукой и, несмотря на малое количество кнопок, позволяет не только вводить все буквы, цифры, знаки пунктуации, стандартные символы, но и использовать функциональные и навигационные клавиши. При этом у пользователя нет необходимости нажимать более двух клавиш одновременно.

По утверждению разработчиков, за счет интуитивно понятного принципа расположения клавиш освоить набор текста на FrogPad можно за 6-10 часов.

А благодаря небольшим размерам эту клавиатуру можно использовать при работе с настольными ПК, ноутбуками, карманными и планшетными компьютерами (выпускаются модификации FrogPad с интерфейсами USB и Bluetooth). В настоящее время поставляются версии FrogPad, адаптированные для набора на английском и японском языках. Появятся ли локализованные версии FrogPad для других языков — пока неизвестно: в отличие от обычных клавиатур, которые можно «локализовать» при помощи прозрачных наклеек, для FrogPad потребуется серьезная доработка программного обеспечения.

Проецируемая клавиатура в действии. Возможно, в будущем подобные решения получат широкое распространение в КПК

Вершины минимизации достигли создатели так называемой виртуальной клавиатуры из компании iBiz Technology, решившие и вовсе обойтись без кнопок. Изображение клавиатуры проецируется при помощи лазера на любую ровную поверхность, а специальные датчики отслеживают «нажатия» пальцев пользователя на виртуальные кнопки. Это устройство размером с зажигалку весит примерно 60 г. В качестве источника автономного питания используется литий-ионный аккумулятор, обеспечивающий от 3 до 4 часов работы без подзарядки.

Разработаны модификации виртуальной клавиатуры для различных моделей КПК, а также настольных ПК и ноутбуков. Устройство готово к запуску в серийное производство, а на сайте iBiz уже начат прием предварительных заказов. Поставки виртуальных клавиатур iBiz Technology должны были начаться нынешней весной, однако компания столкнулась с определенными трудностями при поиске партнера, готового предоставить свои производственные мощности для серийного выпуска этих устройств.

Трекболы

Настоящее время о трекболах почти забыли, однако не упомянуть о них нельзя: во-первых, некоторые модели этих устройств выпускаются и по сей день, а во-вторых, для ряда задач, требующих особой точности (например, архитектурных и конструкторских программ) трекболы подходят гораздо лучше, чем мыши.

Если абстрагироваться от деталей, то трекбол представляет собой классическую мышь 1 , перевернутую кверху «брюшком». Соответственно и управление им осуществляется не перемещением самого манипулятора (как в случае традиционной мыши), а вращением шарика в нужном направлении при помощи пальцев или тыльной стороны ладони.

В диаметре шарик трекбола значительно больше аналогичного элемента мыши, но, как правило, легче. Благодаря этому трекболы обеспечивают возможность более точного управления по сравнению с мышами. Кроме того, для размещения трекбола требуется значительно меньше места, чем для мыши, — так как в процессе работы его не нужно перемещать по столу. Кстати говоря, за счет этого снижается нагрузка на мышцы руки и значительно уменьшается риск появления связанных с этим профессиональных заболеваний. Еще одно достоинство трекбола — возможность полноценного управления даже в том случае, если манипулятор находится не на столе, а прямо в руках пользователя (это может пригодиться, в частности, для управления электронной презентацией).

В отличие от мышей, разные модели трекболов могут существенно различаться по конструктивному исполнению. В трекболах традиционной конструкции шарик располагается по центру манипулятора, и в таком положении его можно прокручивать указательным, средним и безымянным пальцами либо тыльной стороной ладони. Впрочем, сегодня можно встретить самые неожиданные и порой весьма спорные конструкции: шарик может быть смещен в сторону или расположен сбоку (под большим либо под безымянным и указательным пальцами).

Как и в мышах, практически во всех современных моделях трекболов используются оптические сенсоры — это позволяет избежать проблем, связанных с утратой работоспособности манипулятора при загрязнении шарика. А кроме унаследованных от мышей двух основных кнопок, современные модели трекболов зачастую оснащаются дополнительными органами управления — колесиком прокрутки и дополнительными клавишами.

1 В данном контексте речь идет о механических и оптико-механических моделях мышей, основным элементом конструкции которых был обрезиненный шарик, приводящий в движение оси датчиков перемещения.

Графические планшеты

ля работы со многими графическими приложениями мышь зачастую оказывается чересчур грубым и неудобным инструментом, заметно ограничивающим потенциальные возможности этих продуктов. Если говорить более предметно, то мышь традиционной конструкции не позволяет получить необходимую точность позиционирования и (что еще более существенно) не способна воспринимать изменение давления (нажима), что, в свою очередь, не дает возможности использовать традиционную технику рисования карандашом и кистью. Чтобы убедиться в этом, можно провести несложный эксперимент: попробуйте начертить мышью свой автограф в окне любого графического редактора — в подавляющем большинстве случаев результат получается весьма далеким от желаемого.

Для полноценной работы с графическими приложениями были созданы специальные устройства — графические планшеты, или, как их еще иногда называют, дигитайзеры. Планшеты работают со специальными инструментами — перьями (стилусами) и напоминающими мышь манипуляторами. Первые модели подобных устройств были весьма недешевы и предназначались главным образом для профессионального применения в системах компьютерной графики и автоматизированного проектирования.

Качественный скачок в развитии дигитайзеров произошел во многом благодаря усилиям разработчиков компании Wacom. Именно они первыми создали планшет, чувствительный к силе нажатия стилуса, а также планшет с беспроводным пером.

Wacom Volito — недорогой графический планшет с беспроводными безбатареечными пером и мышью

Благодаря появлению подобных устройств художники получили возможность использовать традиционную технику работы с углем, карандашом и красками для создания работ на компьютере. Затем появились и модели с беспроводным безбатареечным пером, получающим питание непосредственно от активной зоны планшета.

В конце 90-х годов на рынке стали появляться бюджетные модели графических планшетов, ориентированных на непрофессиональный рынок (главным образом на пользователей домашних ПК), и сегодня приобрести недорогой графический планшет может практически любой обладатель домашнего компьютера. Кроме того, в последнее время увеличивается количество малогабаритных моделей планшетов, ориентированных на офисное применение (подобные модели часто комплектуются программами для распознавания рукописного текста).

В последнее время становится все больше графических планшетов, ориентированных на работу с офисными приложениями

В настоящее время продукция Wacom составляет порядка 80% рынка графических планшетов. Кроме того, на российском рынке представлены и устройства, выпускаемые компаниями KYE Systems (Genius) и Aiptek.

Wacom Cintiq 18sx — «гибрид» 18-дюймового ЖК-монитора и профессионального графического планшета

В 1998 году Wacom представила концептуально новый продукт — ЖК-дисплей, совмещенный с графическим планшетом. По сравнению с графическими планшетами традиционной конструкции такое устройство является более удобным, поскольку позволяет рисовать прямо на экране — почти так же, как на бумаге или на холсте. Правда, из-за высокой цены подобные устройства не получили широкого распространения.

В настоящее время Wacom выпускает две модели дисплеев-планшетов под названием Cintiq на базе 15-дюймовых (1024Ѕ768) и 18,1-дюймовых (1280Ѕ1024) ЖК-дисплеев. Эти устройства можно подключать как к аналоговому (VGA), так и к цифровому (DVI-D) выходу видеоадаптера, а для ввода информации в компьютер предусмотрены последовательный порт и USB.

Стоит упомянуть и о том, что предпринимались попытки создать такой стилус, которым можно было бы пользоваться вообще без планшета. Так, в линейке выпускаемых компанией Logitech устройств ввода имеется цифровая ручка — io Personal Digital Pen. Это устройство выглядит как обычная авторучка и позволяет писать чернилами на обычной бумаге, а спрятанный внутри корпуса датчик отслеживает траекторию движения пера по бумаге и сохраняет ее во встроенной памяти, вмещающей содержимое до 40 рукописных страниц.

Подзарядка io Personal Digital Pen и копирование записанных в память устройства рисунков на ПК осуществляется при помощи специального крэдла, подключаемого к USB-порту. Программное обеспечение, устанавливаемое на компьютере, позволяет распознавать рукописный текст и редактировать его в электронном виде.

Ручные сканеры

ак ни странно, ручные сканеры и по сей день остаются в арсенале пользователей ПК, хотя, конечно, современные представители этого вида устройств имеют мало общего с ручными сканерами, выпускавшимися в начале 90-х годов.

Ручные сканеры C-Pen предназначены для построчного ввода текстовых и числовых данных с различных непрозрачных оригиналов: книг, распечаток, журналов, газет и т.п. Это весьма удобный инструмент для тех, кто работает с большими объемами печатных материалов, выбирая отдельные цитаты, числовые данные, адреса и т.п. Для того чтобы ввести отдельную строку, слово или символ, не нужно сканировать всю страницу — достаточно просто провести наконечником сканера по нужному участку текста, как это делается при выделении фрагментов текста маркером.

Ручной сканер C-Pen 10 позволяет вводить текстовую информацию с различных оригиналов

Сканер C-Pen 10 подключается к компьютеру через интерфейс USB, от порта которого он заодно получает необходимое для работы электропитание. По габаритам (122Ѕ19Ѕ23 мм) эта модель вполне сопоставима с обычным маркером. Размер области ввода составляет 7,2Ѕ5,5 мм, а разрешающая способность сканирования — около 400 ppi. Характеристики C-Pen 10 позволяют использовать его для ввода печатного текста, набранного кеглем от 5 до 22 пунктов, с максимальной скоростью 15 см/с. В комплекте со сканером поставляется специальное программное обеспечение под ОС Windows, позволяющее осуществлять автоматическое распознавание цифр и текстов на 23 языках.

В сочетании с входящим в комплект поставки специальным ковриком C-Pen 10 можно использовать и в качестве манипулятора (вместо мыши или сенсорной панели). На коврике имеются 10 областей, выполняющих функции настраиваемых клавиш быстрого доступа.

Модель C-Pen 600mx фактически является специализированным мини-компьютером по обработке текстовых данных и позволяет осуществлять распознавание текста в автономном режиме. Помимо сканирующего узла, C-Pen 600mx оснащен монохромным графическим ЖК-дисплеем, универсальным органом управления (качающимся колесиком) и инфракрасным интерфейсом. Таким образом, C-Pen 600mx позволяет сканировать и автоматически распознавать текст (в отличие от C-Pen 10, данная операция производится внутри самого устройства), сохранять распознанные текстовые фрагменты во внутренней памяти, обмениваться различными текстовыми данными с настольными, портативными и карманными ПК, а также распознавать буквы и цифры, «написанные» пользователем при помощи C-Pen. Кроме того, C-Pen 600mx можно использовать и в качестве карманного переводчика: для этого необходимо лишь загрузить с Web-сайта производителя словарные базы нужного языка.

Интерактивные сенсорные экраны

нтерактивные сенсорные экраны позволяют значительно расширить функциональные возможности дисплейных панелей с большим размером экрана, используемых в учебных заведениях, в пресс-центрах, на выставках и т.д. Сенсорный экран с прозрачной чувствительной к нажатию поверхностью монтируется непосредственно на корпус жидкокристаллической или плазменной дисплейной панели. Широкий ассортимент интерактивных сенсорных экранов под маркой SmartBoard для дисплейных панелей различных производителей выпускает компания SMART Technologies.

Сенсорные экраны позволяют значительно расширить функциональность дисплейных панелей с большими размерами экранов

Установив сенсорный экран SmartBoard на дисплейной панели и подключив его к компьютеру, можно управлять перемещением курсора при помощи пальца (указывая в нужную точку экрана). Для того чтобы акцентировать внимание аудитории на определенной части изображения или текста, предусмотрены особые маркеры, расположенные на специальной подставке (Pen Tray). При помощи маркеров на экране можно рисовать линии, закрашивать области и наносить рукописные надписи. Наносимые элементы возникают непосредственно на экранном изображении, что позволяет при необходимости сохранить или распечатать текущую картинку с внесенными пометками. Для удаления ненужных линий или надписей в распоряжении пользователя имеется специальный инструмент — «ластик».

Важной составляющей сенсорного экрана является специализированное программное обеспечение. В настройках программы можно задать цвет и толщину линии для каждого из используемых маркеров, а также активировать режим подчеркивания текста (в этом случае буквы отображаются поверх проводимой маркером линии). Кроме того, пакет программ включает приложения, реализующие режимы виртуальной клавиатуры и распознавания рукописного текста.

Одним из несомненных достоинств интерактивных сенсорных экранов является легкость их освоения — обычно для обучения достаточно нескольких минут, благодаря чему работать с ними могут даже совершенно не знающие компьютера люди.

Игровые манипуляторы

сли оценивать степень популярности различных видов альтернативных устройств ввода, то, видимо, главными претендентами на верхнюю позицию будут игровые манипуляторы. По мере развития таких игровых жанров, как симуляторы различных транспортных средств, стало ясно, что использование традиционных клавиатуры и мыши в принципе не позволяет обеспечить надлежащие удобство и гибкость управления игровым процессом. В результате появились целые классы специализированных игровых манипуляторов, конструкция которых оптимизирована в соответствии с особенностями игр того или иного вида. Пожалуй, одним из наиболее важных событий, оказавших огромное влияние на развитие устройств данного класса, стало появление в 1995 году технологии обратной тактильной связи (подробнее о ней рассказано во врезке).

	Обратная тактильная связь Рассматривая современную индустрию игровых манипуляторов, невозможно не затронуть тему обратной тактильной связи (force feedback). Основная цель, которую преследовали разработчики механизмов обратной тактильной связи для игровых манипуляторов, — придать игровому процессу большую реалистичность и увлекательность. К двум основным каналам, через которые пользователь воспринимает виртуальное пространство, то есть к слуху и зрению, добавляется третий — осязательный. Для полноценной реализации функций обратной тактильной связи необходимы два основных компонента: во-первых, специальные механические приводы внутри манипуляторов, а во-вторых, унифицированный набор команд (API), посредством которого игровые приложения будут управлять активными механизмами манипуляторов. В 1995 году силами разработчиков корпорации Immersion были созданы оба этих компонента — технология TouchSense (на основе которой реализована аппаратная часть активных манипуляторов) и API под названием I-Force. Впоследствии I-Force стал самым распространенным API обратной тактильной связи для компьютерных игровых манипуляторов на платформе РС, оснащенных подвижными органами управления (джойстиками, рулями, штурвалами и т.п.). В немалой степени этому способствовало тесное сотрудничество Immersion и Microsoft: усовершенствованная версия этого API (I-Force 2.0) была включена в состав DirectX 5 и сохранялась в последующих версиях DirectX. TrustMaster Top Gun AfterBurner Force Feedback — «авиационный» джойстик с полной поддержкой эффектов обратной тактильной связи При помощи команд I-Force можно реализовать управление тремя различными видами тактильных воздействий: реакция манипулятора на различные игровые события, не зависящие от текущего положения органов управления манипулятора, — это, например, отдача при стрельбе, а также удары при столкновениях и наезде на различные препятствия; усилие, противодействующее перемещению органов управления манипулятора. Подобные эффекты позволяют изменять усилие, противодействующее перемещению рукоятки или руля, а также возвращать органы управления в исходное (нейтральное) положение в том случае, если пользователь их отпускает; динамически изменяющиеся эффекты, сочетающие в себе возможности двух вышеописанных видов воздействий, позволяют реализовать множество различных вариантов поведения органов управления манипулятора на основе заложенных производителем программ. В качестве примера подобного эффекта можно привести резкое уменьшение усилия противодействия вращению рулевого колеса при «срыве в занос» или «выезде на лед». Стоит отметить, что технология TouchSense позволяет реализовать эффекты обратной тактильной связи в самых различных манипуляторах — как в игровых, так и в обычных (например, в мышах). В зависимости от поддерживаемых манипулятором возможностей все устройства, оснащенные механизмом обратной тактильной связи, можно разделить на три класса: с полной поддержкой обратной тактильной связи (full force feedback). Эти устройства поддерживают все типы тактильных эффектов, связанных как с воспроизведением точечных воздействий, так и с имитацией усилия, противодействующего перемещению органов управления. В этот класс попадают многие модели джойстиков, рулей, штурвалов и прочих манипуляторов; с поддержкой тактильных воздействий (tactile feedback). Данные устройства позволяют точно воспроизводить касания, толчки, текстуры и вибрации. Однако, в отличие от манипуляторов full force feedback, здесь невозможно имитировать усилие, противодействующее перемещению органов управления либо самого манипулятора. К этому классу относится подавляющее большинство мышей, оснащенных механизмом обратной тактильной связи; с поддержкой виброэффектов (rumble feedback). Здесь реализована возможность приблизительного воспроизведения сотрясений и вибраций. К данному классу относятся в основном геймпады, оснащенные механизмом обратной тактильной связи. Logitech WingMan RumblePad — геймпад с поддержкой виброэффектов Первый джойстик с механизмом обратной тактильной связи выпустила в 1996 году компания СН. В течение двух последующих лет практически все ведущие производители игровых манипуляторов лицензировали технологию TouchSense и приступили к выпуску игровых манипуляторов, оснащенных механизмом обратной тактильной связи. По мере распространения подобных устройств стало расти и число игр с поддержкой force feedback. Сегодня на прилавках компьютерных магазинов можно найти огромное количество самых разнообразных игровых манипуляторов, снабженных механизмом обратной тактильной связи. Имеющиеся в распоряжении разработчиков средства позволяют использовать тактильные воздействия не только в играх, но и при работе с широким спектром приложений: офисными программами, flash, Интернет-браузерами и т.д.

Использование механизмов обратной тактильной связи вызвало значительные изменения во внутреннем устройстве игровых манипуляторов. Во-первых, в них появились электродвигатели, через специальные приводы воздействующие на органы управления и корпус манипулятора для создания «силовых» эффектов. Во-вторых, для управления работой электроприводов (что требует обработки в реальном времени большого потока информации, поступающей как от компьютера, так и от датчиков органов управления) стали использовать специализированный процессор, встраиваемый непосредственно в корпус манипулятора. Таким образом, игровые манипуляторы, которые изначально были довольно примитивными конструкциями, построенными на основе нескольких пассивных элементов, за очень короткое время превратились в весьма сложные электронные устройства, оснащенные собственными микропроцессорами.

Джойстики

Джойстики классической конструкции, то есть выполненные в виде вертикального рычага, стали первым массовым видом компьютерных игровых манипуляторов. Наиболее популярны подобные джойстики у поклонников авиационных симуляторов и иных игр, связанных с управлением разнообразными летательными аппаратами.

Logitech WingMan Force 3D — джойстик классической конструкции с механизмом обратной тактильной связи

С момента своего появления джойстики прошли несколько этапов эволюции, и сегодня в продаже можно встретить как совсем простые, так и весьма замысловатые конструкции, оснащенные механизмами обратной тактильной связи и снабженные рукоятками самых причудливых форм. Некоторые производители экспериментируют со «скрещиванием» манипуляторов различных классов: например, Saitek SP550 Pad & Stick Fusion представляет собой оригинальное сочетание классического джойстика и геймпада.

В настоящее время выпускается довольно много моделей специализированных авиационных джойстиков, выполненных в виде органов управления реально существующих моделей самолетов (в частности, TrustMaster HOTAS Cougar копирует органы управления американского военного самолета F-16). Такие манипуляторы оснащаются дополнительной рукояткой управления двигателем (Тhrottle), которая в некоторых случаях выполнена в отдельном корпусе и при необходимости может отсоединяться от основного модуля.

TrustMaster HOTAS Cougar — точная копия органов управления самолета F-16

В последнее время у поклонников авиационных симуляторов становятся все более популярными модели джойстиков, оснащенные механизмом обратной тактильной связи. В качестве наиболее яркого примера можно привести TrustMaster Top Gun AfterBurner Force Feedback, имеющий съемный блок с рукояткой управления двигателем. Механизм обратной тактильной связи данного устройства реализован по технологии Immersion TouchSense: два мощных электродвигателя, размещенных внутри джойстика, имитируют вибрации корпуса самолета, аэродинамическую нагрузку на элементы управления, удары при столкновениях, толчки при запуске ракет и прочие эффекты.

Геймпады

Игровые планшеты, или, как их чаще называют, геймпады (gamepad), пришли в мир компьютерных аксессуаров из родственной сферы телевизионных игровых приставок. Типичный геймпад представляет собой компактный блок с размещенными на нем кнопками. Благодаря меньшему (по сравнению со стандартной компьютерной клавиатурой) количеству кнопок и особой форме корпуса, геймпадом удобно пользоваться держа его в руках.

TrustMaster Firestorm Digital 2 — геймпад традиционной конструкции

По мере развития геймпадов их конструкция постепенно усложнялась. Наряду с обычными для данного класса манипуляторов кнопками со временем стали появляться и иные органы управления. Так, в современных моделях геймпадов широко распространен мини-джойстик — небольшой четырехпозиционный качающийся указатель, которым можно управлять с помощью одного пальца. В продаже можно встретить модели геймпадов, оснащенные как одним, так и двумя мини-джойстиками.

На некоторых моделях геймпадов устанавливаются плоские многопозиционные указатели. Функционально они схожи с мини-джойстиками, но выполнены в виде плоской качающейся клавиши, позволяющей в зависимости от конструкции воспринимать нажатия в четырех или восьми направлениях.

В ряде моделей современных геймпадов (например, Logitech WingMan RumblePad) предусмотрены даже ползунковые регуляторы, дающие возможность плавно изменять значения ассоциированных с ними параметров.

Экспериментируют производители и c нетрадиционными способами управления. Так, в ряде моделей геймпадов (как правило, в их названии присутствует слово tilt) применяются специальные датчики (акселерометры), позволяющие регистрировать наклоны корпуса манипулятора в четырех направлениях (вперед, назад, влево и вправо). В качестве примеров подобных устройств можно привести Gravis Destroyer Tilt и Saitek P2000 Tilt Pad. Правда, подобные решения пока не получили широкого распространения.

Выпускаются также модели геймпадов с механизмом обратной тактильной связи, но в большинстве из них реализована поддержка лишь ограниченного набора тактильных воздействий, а именно виброэффектов (rumble feedback).

Belkin Nostromo SpeedPad n52 — геймпад, дополняющий мышь и предназначенный для левой руки

Помимо множества геймпадов, выполненных в ставшем уже привычным корпусе «двурогой» формы, выпускаются и весьма оригинальные конструкции. Например, в нынешнем году компания Belkin представила устройство под названием Nostromo SpeedPad n52, предназначенное для использования вместе с компьютерной мышью. Конструкция этого геймпада, устанавливаемого на поверхность стола, рассчитана под левую руку. Nostromo SpeedPad n52 снабжен десятью «клавиатурными» кнопками, размещенным под большим пальцем плоским восьмипозиционным указателем, а также вращающимся колесиком.

TrustMaster Tacticalboard — геймпад для любителей стратегических игр

До недавнего времени производители игровых манипуляторов не удостаивали своим вниманием любителей стратегических игр. Но этот пробел заполнила компания TrustMaster, создавшая специализированный стратегический геймпад под названием Tacticalboard. Он оснащен 42 клавишами, для удобства пользователей окрашенными в различные цвета и распределенными по нескольким функциональным группам.

Рули и педали

Заметную часть выпускаемых ныне компьютерных игр составляют автосимуляторы — вспомните хотя бы прошлогодний триумф Need for Speed: Underground или томительное ожидание новой версии Colin McRae Rally. Поэтому не удивительно, что с каждым годом возрастает число игровых манипуляторов, выполненных в виде инструментов управления наземных транспортных средств — рулей и педалей. В настоящее время наибольшим спросом пользуются рули с механизмом обратной тактильной связи.

Помимо собственно руля в большинстве моделей манипуляторов данного класса предусмотрены подрулевые рычаги (одна или две пары). Чаще всего эти инструменты управления представляют собой обычные переключатели (обычно используемые для управления КПП), однако в некоторых моделях манипуляторов (например, в TrustMaster F1 Force Feedback Racing Wheel) подрулевые рычаги позволяют плавно изменять значения ассоциированных с ними параметров — в этом случае их можно использовать вместо педалей акселератора и тормоза.

Руль-манипулятор с подрулевыми рычагами и рычагом КПП (справа), работающим в секвентальном режиме

Менее распространенный орган управления — рычаг переключения передач, который может быть установлен непосредственно на блоке руля либо выполнен в виде отдельного модуля. В большинстве моделей манипуляторов рычаг отклоняется в двух направлениях, позволяя осуществлять лишь секвентальное (последовательное) переключение передач. Однако в ряде дорогих моделей автомобильных манипуляторов предусмотрена возможность произвольного переключения передач по более привычной для дорожных машин Н-образной схеме. Например, в дополнение к базовому комплекту манипулятора Act Labs Force RS можно приобрести отдельный блок RS Shifter, позволяющий осуществлять переключение передач как в произвольном порядке (по Н-образной схеме), так и в секвентальном режиме.

Выпускаемый Act Labs дополнительный блок RS Shifter позволяет управлять переключением передач по привычной для дорожных автомобилей Н-образной схеме

Что касается педалей, то подавляющее большинство автомобильных манипуляторов комплектуется напольной платформой с двумя педалями (по умолчанию — акселератор и тормоз). Для ценителей абсолютного реализма выпускаются комплекты, оснащенные тремя педалями, причем третью педаль делают съемной, чтобы манипулятор можно было использовать в играх, не поддерживающих функцию управления сцеплением. Однако за такие изыски приходится выкладывать весьма внушительную сумму, и к тому же нельзя не учитывать тот факт, что возможность полноценного управления сцеплением имеется лишь у весьма ограниченного числа автосимуляторов.

Наряду с занимающими доминирующие позиции автомобильными манипуляторами в последнее время в данном классе развивается и так называемое мотоциклетное направление. Количество моделей таких рулей пока значительно уступает автомобильным манипуляторам, однако их можно найти в некоторых отечественных компьютерных салонах. В качестве примера мотоциклетного руля можно привести манипулятор Thrustmaster FreeStyler Bike, позволяющий воспринимать не только поворот руля, но и наклон верхней части корпуса относительно основания. На руле FreeStyler Bike имеются одна вращающаяся ручка и два рычага. Предусмотрены и гораздо более привычные органы управления — 11 кнопок и плоский четырехпозиционный указатель.

На пути к трехмерному интерфейсу

огласно неофициальной информации, уже в следующей версии ОС Windows будут использованы элементы трехмерного интерфейса. Подобные слухи исходят и от разработчиков операционных систем для мобильных устройств. Естественно, что для комфортного использования подобных новшеств потребуется серьезная модернизация устройств ввода, и работы в этом направлении уже ведутся.

Вполне вероятно, что одной из основных технологий будущего станет распознавание жестов. Самые доступные сегодня устройства, позволяющие реализовать распознавание жестов на ПК, — это Web-камеры. В ряде современных игровых приложений уже реализованы возможности изменения зоны просмотра в зависимости от положения головы пользователя, а также ввода некоторых команд с помощью жестов. Впрочем, вполне вероятно, что в скором времени появятся и иные, более надежные и удобные в использовании «улавливатели жестов».

Так, в одной из лабораторий Массачусетсского технологического института ведутся работы по созданию манипулятора, способного регистрировать перемещения в трех измерениях. Помимо регистрации текущих координат в трехмерном пространстве с помощью такого манипулятора можно будет распознавать жесты и при помощи специализированного ПО преобразовывать их в те или иные команды.

А в исследовательском подразделении компании Toshiba разработан необычный пульт дистанционного управления бытовыми приборами. Этот пульт размером с пейджер крепится на запястье и благодаря наличию акселерометров (датчиков ускорения) позволяет управлять техникой при помощи жестов (всего распознается девять типов жестов). Например, указав на то или иное устройство рукой, можно включить или выключить его, а движениями руки вверх или вниз можно отрегулировать определенные параметры (например, желаемую температуру воздуха при управлении кондиционером).