Накопители на оптических дисках

Оптический компакт-диск (Compact Disk (CD)), который был предложен в 1982 году фирмами Philips и Sony, первоначально, для записи звуковой информации, произвёл переворот и в компьютерной технике, так как идеально подходил для записи цифровой информации больших объёмов на сменном носителе. Объём информации, записанной на компакт-диске, составляет 600-700 Мбайт. К достоинствам компакт-диска можно отнести и его относительную дешевизну в массовом производстве, высокую надёжность и долговечность, нечувствительность к загрязнению и воздействию магнитных полей.

К нынешнему времени существует ряд типов оптических дисков: CD-ROM диски только для чтения, CD-R допускающие запись в условиях ПК, CD-RW допускающие повторную запись, DVD-R, DVD-RW – диски повышенной плотности записи. Конструктивно они сходны, в самом же устройстве дисков имеются различия.

Оптические диски представляют собой прозрачные полимерные пластины диаметром 12 см и толщиной 1,2 мм, на одну сторону которых напылен светоотражающий слой алюминия или золота, защищенный от повреждений слоем прозрачного лака. Толщина напыления составляет несколько десятитысячных долей миллиметра.

Двоичные данные на диске представляются в виде последовательности впадин pits ( ямка в диске) и выступов lands (их уровень соответствует поверхности диска), расположенных на спиральной дорожке рис 2.13. В CD-ROM используется считывающая головка с микролазером и фотоэлементом. Глубина впадин на поверхности диска равна четверти длины волны лазерного света. Если в двух последовательных тактах считывания информации луч света лазерной головки переходит с выступа на дно впадины или обратно, разность длин путей света в этих тактах меняется на полуволну, что вызывает ослабление совместно попадающих на фотоэлемент прямого и отраженного от диска света. Если в последовательных тактах считывания длина пути света не меняется, то и состояние фотоэлемента не меняется. В результате ток через фотоэлемент образует последовательность двоичных электрических сигналов, соответствующих сочетанию впадин и выступов на дорожке.

Емкость CD-ROM достигает 780 Мбайт. Информация наносится на диск при его изготовлении и не может быть изменена. Запись на CD-ROM (Сompact Disk Read-Only Memory) при промышленном производстве производится в несколько этапов. Сначала с использованием мощного инфракрасного лазера, в стеклянном контрольном диске выжигаются отверстия диаметром 0,8 микрон. По контрольному диску изготавливается шаблон с выступами в тех местах, где лазер прожёг отверстия. В шаблон вводится жидкая смола (поликарбонат), и получают диск с таким же набором впадин, что и отверстий в контрольном диске. Со стороны впадин на диск напыляется тонкий слой алюминия, который затем покрывается лаком, защищающим его от царапин.

При воспроизведении лазерный диод небольшой мощности освещает диск со стороны противоположной нанесенному слою алюминия, который является отражателем светового луча лазера, а впадины превращаются в выступы. Впадины на диске имеют глубину равную четверти длины волны лазера, из-за чего фотодиод, принимающий отражённый свет лазера, получает света от выступа меньше, чем от площадки.

Впадины и площадки записываются на диск не по трекам как НЖМД, а непрерывно по спирали, как в грампластинке. Начинается запись от центра диска и занимает приблизительно 32 мм диска. Спираль проходит 22188 оборотов вокруг диска, её общая длина составляет 5600 М. На всём протяжении спирали скорость записи остаётся постоянной, поэтому контроллер CD привода при воспроизведении следит за постоянством линейной скорости, изменяя значение угловой скорости вращения диска. Так на внутренней стороне скорость равна 530 оборотов в минуту, а на внешней стороне скорость падает до 200 оборотов в минуту, при этом линейная скорость остаётся постоянной равной 1,2 М/С . Скорость чтения/записи CD при этом составляет 150 Кб/с (то есть 153 600 байт/с), что удобно для звукозаписи, но слишком медленно для прочих видов обмена на компьютере. Для повышения скорости обмена кратно повышают скорость вращения. Например, 48-скоростной привод обеспечивает максимальную скорость чтения (или записи) CD, равную 48 × 150 = 7200 Кб/с (7,03 Мб/с), но если скорость так велика, то полимерные диски могут разрываться от центробежных сил, чтобы этого не происходило, скорость повышают в приемлемых границах, но вводят не одну, а несколько оптических систем работающих параллельно.

В середине 90-х годов появились устройства, устанавливаемые непосредственно на компьютере, и позволяющие производить однократную запись информации на компакт-диск. Для таких устройств выпускают специальные компакт-диски, которые получили название CD-Recodable (CD-R). Отражающим слоем у них служит тонкий слой позолоты. Между слоем позолоты и слоем поликарбамидной смолы вводится слой красителя. На диске без записи этот слой красителя бесцветен, но под воздействием лазерного луча краситель темнеет, образуя пятна, которые при воспроизведении воспринимаются как выступы.

Позднее появились компакт-диски с возможностью перезаписи – CD-ReWritable (CD-RW). На этих дисках слой красителя может находиться в двух состояниях: кристаллическом и аморфном. Эти два состояния имеют разную отражательную способность. Лазер устройства имеет три уровня мощности. При записи мощность лазерного диода повышается, и расплавляет слой красителя, переводя его в аморфное состояние с низкой отражательной способностью, что соответствует выступу (запись информации). При средней мощности краситель плавится и переходит в кристаллическое состояние с высокой отражательной способностью (стирание информации). Низкая мощность лазера используется для считывания информации.

Дальнейшее развитие технологий производства компакт-дисков привело к созданию дисков с высокой плотностью записи – цифровой универсальный диск Digital Versatile Disk (DVD). Впадины на них имеют меньший диаметр (0,4 микрона), а спираль размещается с плотностью 0,74 микрона между дорожками (вместо 1,6 микрон у CD). Это позволило увеличить объём информации на диске до 4,7 Гбайт. Дальнейшее увеличение объёма информации обеспечивается применением двухсторонних DVD.

С 2006 года запущен формат Blu-ray (blue ray — синий луч) с повышенной плотностью записи, разработка консорциума BDA. Blu-ray получил своё название от использования для записи и чтения коротковолнового (405 нм) «синего» лазера. CD и DVD приводы используют инфракрасный и красный лазеры с длиной волны 780 нм и 650 нм соответственно. Укороченная волна в сочетании с улучшенной оптикой, позволили уменьшить размер пятна, фокусировки лазера, что позволило сузить дорожку вдвое по сравнению с DVD-диском (до 0,32 мкм) и тем увеличить плотность записи данных и одновременно повысить скорость считывания до 432 Мбит/с.

Однослойный диск Blu-ray (BD) может хранить 23.3, 25, 27, 33 Гб, двухслойный диск может вместить 46.6, 50, 54, 66 Гб. Также в разработке находятся диски вместимостью 100 Гб и 200 Гб с использованием четырёх и восьми слоёв соответственно.

Корпорация TDK уже анонсировала прототип четырёхслойного диска объёмом 100 Гб, планируется выпуск десятислойного диска ёмкостью 320 Гигабайт.

2.7.5. Флэш-память.

Накопители на гибких магнитных дисках

Устаревающее устройство. Дискета состоит из круглой полимерной подложки, покрытой с обеих сторон магнитным окислом и помещенной в пластиковую упаковку, на внутреннюю поверхность которой нанесено очищающее покрытие. В упаковке сделаны с двух сторон радиальные прорези, через которые головки считывания/записи накопителя получают доступ к диску.

Способ записи двоичной информации на магнитной среде называется магнитным кодированием. Он заключается в том, что магнитные домены в среде выстраиваются вдоль дорожек в направлении приложенного магнитного поля своими северными и южными полюсами. Обычно устанавливается однозначное соответствие между двоичной информацией и ориентацией магнитных доменов.

Информация записывается по концентрическим дорожкам (трекам), которые делятся на секторы. Переход от трека к треку головка осуществляет скачком. Сектор хранит минимальную порцию информации, которая может быть записана на диск или считана 512 байтов.

Поверхность магнитного диска

В настоящее время применяются в основном дискеты: диаметр 3,5 дюйма (89 мм), ёмкость 1,38 Мбайт, число дорожек 80, количество секторов на дорожках 18.

Дискета устанавливается в накопитель на гибких магнитных дисках (НГМД или англ. FDD floppy-disk drive), автоматически в нем фиксируется, после чего диск раскручивается до частоты вращения 360 об/мин. Дискета вращается только при обращении к ней. Накопитель связан с процессором через контроллер гибких дисков.

В последнее время появились трехдюймовые дискеты, которые могут хранить до 3 Гбайт информации. Они изготовливаются по новой технологии Nano2 и требуют специального оборудования для чтения и записи.

Накопители на жестких магнитных дисках

Жесткий диск (HDD) — главный информационный склад компьютера. Устройство большой ёмкости, в котором носителями информации являются круглые алюминиевые пластины — платтеры, обе поверхности которых покрыты слоем магнитного материала. Используется для постоянного хранения информации — программ и данных.

Как и у дискеты, рабочие поверхности платтеров разделены на кольцевые концентрические дорожки, а дорожки — на секторы. Головки считывания-записи вместе с их несущей конструкцией и дисками заключены в герметически закрытый корпус, называемый модулем данных. При установке модуля данных на дисковод он автоматически соединяется с системой, подкачивающей очищенный охлажденный воздух. Поверхность платтера имеет магнитное покрытие толщиной всего лишь в 1,1 мкм, а также слой смазки для предохранения головки от повреждения при опускании и подъёме на ходу. При вращении платтера над ним образуется воздушный слой, который обеспечивает воздушную подушку для зависания головки на высоте 0,5 мкм над поверхностью диска.

Винчестерские накопители имеют большую ёмкость сотни Гбайт. У современных моделей скорость вращения шпинделя (вращающего вала) обычно составляет до 10 000 об/мин, среднее время поиска данных 9 мс, скорость передачи данных до 160 Мбайт/с. В отличие от дискеты, жесткий диск вращается непрерывно. Все современные накопители снабжаются встроенным кэшем (обычно 2 Мбайта), который существенно повышает их производительность. HDD связан с процессором через контроллер жесткого диска.

Накопители на компакт-дисках

CD-ROM (Сompact Disk Read-Only Memory) представляет собой прозрачный полимерный диск диаметром 12 см и толщиной 1,2 мм, на одну сторону которого напылен светоотражающий слой алюминия, защищенный от повреждений слоем прозрачного лака. Толщина напыления составляет несколько десятитысячных долей миллиметра.

Информация на диске представляется в виде последовательности впадин pits ( ямка в диске) и выступов lands (их уровень соответствует поверхности диска), расположенных на спиральной дорожке. Емкость CD достигает 780 Мбайт. Информация наносится на диск при его изготовлении и не может быть изменена.

Считывание информации с CD-ROM происходит с достаточно высокой скоростью, хотя и заметно меньшей, чем скорость работы накопителей на жестком диске. CD-ROM просты и удобны в работе, имеют низкую удельную стоимость хранения данных, практически не изнашиваются, не могут быть поражены вирусами, c них невозможно случайно стереть информацию.

В отличие от магнитных дисков, компакт-диски имеют не множество кольцевых дорожек, а одну — спиральную, как у грампластинок. В связи с этим, угловая скорость вращения диска не постоянна. Запись начинается от центра диска и занимает приблизительно 32 мм диска. Спираль проходит 22188 оборотов вокруг диска, её общая длина составляет 5600 М. На всём протяжении спирали скорость записи остаётся постоянной, поэтому специальное устройство при воспроизведении следит за постоянством линейной скорости, изменяя значение угловой скорости вращения диска. Так на внутренней стороне скорость равна 530 оборотов в минуту, а на внешней стороне скорость падает до 200 оборотов в минуту, при этом линейная скорость остаётся постоянной равной 1,2 М/С.

CD-ROM используется считывающая головка с микролазером и светодиодом. Глубина впадин на поверхности диска равна четверти длины волны лазерного света. Если в двух последовательных тактах считывания информации луч света лазерной головки переходит с выступа на дно впадины или обратно, разность длин путей света в этих тактах меняется на полуволну, что вызывает усиление или ослабление совместно попадающих на светодиод прямого и отраженного от диска света.

Если в последовательных тактах считывания длина пути света не меняется, то и состояние светодиода не меняется. В результате ток через светодиод образует последовательность двоичных электрических сигналов, соответствующих сочетанию впадин и выступов на дорожке.

Профиль дорожки CD-ROM

Различная длина оптического пути луча света в двух последовательных тактах считывания информации соответствует двоичным единицам. Одинаковая длина соответствует двоичным нулям.

В середине 90-х годов появились устройства, устанавливаемые непосредственно на компьютере, и позволяющие производить однократную запись информации на компакт-диск. Для таких устройств выпускают специальные компакт-диски, которые получили название CD-Recodable (CD-R). Отражающим слоем у них служит тонкий слой позолоты. Между слоем позолоты и слоем поликарбамидной смолы вводится слой красителя. На диске без записи этот слой красителя бесцветен, но под воздействием лазерного луча краситель темнеет, образуя пятна, которые при воспроизведении воспринимаются как выступы.

Позднее появились компакт-диски с возможностью перезаписи – CD-ReWritable (CD-RW). На этих дисках слой красителя может находиться в двух состояниях: кристаллическом и аморфном. Эти два состояния имеют разную отражательную способность. Лазер устройства имеет три уровня мощности. При записи мощность лазерного диода повышается, и расплавляет слой красителя, переводя его в аморфное состояние с низкой отражательной способностью, что соответствует выступу (запись информации). При средней мощности краситель плавится и переходит в кристаллическое состояние с высокой отражательной способностью (стирание информации). Низкая мощность лазера используется для считывания информации.

Дальнейшее развитие технологий производства компакт-дисков привело к созданию дисков с высокой плотностью записи – цифровой универсальный диск Digital Versatile Disk (DVD). Впадины на них имеют меньший диаметр (0,4 микрона), а спираль размещается с плотностью 0,74 микрона между дорожками (вместо 1,6 микрон у CD). Это позволило увеличить объём информации на диске до 4,7 Гбайт. Дальнейшее увеличение объёма информации обеспечивается применением двухсторонних DVD.

Флэш-память

В 1994 г. был выпущен новый тип памяти - флэш-память (Flash-memory). Флэш-память представляет собой микросхему ППЗУ с неограниченным числом циклов перезаписи.

В флэш-памяти использован новый принцип записи и считывания отличный от того, который используется в известных схемах ППЗУ. Кристалл схемы флэш-памяти состоит из трёх слоёв. Средний слой, имеющий толщину порядка 1,5 нм, и изготовлен из ферроэлектрического материала. Две крайние пластины представляют собой матрицу проводников для подачи напряжения на средний слой.

Запись. При подаче напряжения, на пересечении проводников возникает напряжение, достаточное для изменения направления магнитного момента атомов его кристаллической решетки, расположенной под местом пересечения проводников. Направление магнитного поля сохраняется и после снятия внешнего электрического поля. Изменение направления магнитного поля ферроэлектрика изменяет сопротивления этого участка слоя.

Считывание. На один крайний слой подаётся напряжение, а на втором оно замеряется. Сопротивление, будет иметь разное значение для участков с разным направление магнитного момента. Такой тип флэш-памяти получил название FRAM (ферроэлектрическая память с произвольным доступом).

Конструктивно флэш-память выполняется в виде отдельного блока, содержащего микросхему флэш-памяти и контроллер, для подключения к одному из стандартных входов компьютера. В объём флэш-памяти может превышать 1 Гбайт, скорость записи составляет 0,7 Мбайт/С, а скорость считывания – 1,5 Мбайт/С.

Внешние устройства

2.8.1. Видеоситемы

Видеосистема предназначена для оперативного отображения текстовой и графической информации в целях визуального восприятия её пользователем компьютера. Состоит из трех компонент:

- видеоадаптер;

- монитор (называемый также дисплеем);

- программное обеспечение (драйверы видеосистемы).

Видеоадаптер:

- включается в системную шину,

- принимает от шины данные, предназначенные для вывода на печать,

- посылает в монитор сигналы управления яркостью лучей и синхросигналы строчной и кадровой развёрток.

Монитор преобразует полученные сигналы в зрительные образы. А программные средства обрабатывают видеоизображения — выполняют кодирование и декодирование сигналов, координатные преобразования, сжатие изображений и др.

Мониторы

Для персональных компьютеров используются мониторы следующих типов:

- на основе электронно-лучевой трубки (ЭЛТ);

- на основе жидкокристалических индикаторов (ЖКИ, LCD – Liquid Crystal Display);

- плазменные мониторы (PDP – Plasma Display Panels);

- электролюминесцентные мониторы (FED – Field Emission Display);

- самоизлучающие мониторы (LEP – Light Emission Plastics).

Основными характеристики мониторов:

- размер экрана монитора, задаётся величиной его диагонали в дюймах обычно 14-17 для домашних, для профессиональной работы, требующей отображения мелких деталей 21 и 22;

- разрешающая способность, которая определяется числом пикселей по горизонтали и вертикали (800´600, 1024´768, 1800´1440, 2048´1536);

- рабочая частота кадровой развёртки определяет скорость смены кадров изображения (50-100 кадров в секунду), эта характеристика влияет на утомляемость глаз при продолжительной работе на компьютере. Чем выше частота кадровой развёртки тем меньше утомляемость глаз. Частота смены кадров во многом зависит от разрешающей способности экрана: чем выше разрешающая способность, тем меньше частота смены кадров, например, при разрешении 800´600 максимальная частота смены кадров может составить 120 Гц, а при разрешении 1600´1200 – 67 Гц.

На разрешающую способность монитора и качество изображения влияет объём видео памяти. Современные видеоконтроллеры для хранения цвета каждого пикселя расходуют до 4 байт памяти, для чего необходимо иметь объём видеопамяти от 32 до 128 Мбайт. Больший объём видеопамяти позволяет устанавливать более высокий режим разрешения и большее число цветов для каждого пикселя.

Мониторы на основе ЭЛТ

Мониторы на основе ЭЛТ используют электронно-лучевые трубки, применяемые в обычных телевизионных приёмниках, и устройства, формирующего на экране точки (пиксели). Луч, двигающийся горизонтально, периодически, засвечивает люминофор экрана, который под действием потока электронов начинает светиться, образуя точку. Для цветных мониторов засветка каждой точки осуществляется тремя лучами, вызывающие свечение люминофора соответствующего цвета – красного, зелёного и синего. Цвет точки создаётся смешением этих трёх основных цветов и зависит от интенсивности каждого электронного луча. Цветной монитор может отображать до 16 млн. оттенков в каждой точке.

Мониторы на жидкокристалических индикаторах

Мониторы на жидкокристалических индикаторах представляют собой плоские панели. Эти мониторы используют специальную прозрачную жидкость, которая при определённых напряжённостях электростатического поля кристаллизуется, при этом изменяется её прозрачность и коэффициент преломления световых лучей. Эти эффекты используются для формирования изображения. Конструктивно такой монитор выполнен в виде двух электропроводящих стеклянных пластин, между которыми помещён слой кристаллизующейся жидкости. Для создания электростатического поля стеклянная пластина покрыта матрицей прозрачных проводников, а пиксель формируется на пересечении вертикального и горизонтального проводника. Иногда на пересечении проводников ставят активный управляющий элемент – транзистор. Такие экраны, которые получили название TFT-экранов (Thin Film Transistor – тонкоплёночный транзистор), имеют лучшую яркость и предоставляют возможность смотреть на экран даже с отклонением до 45° от вертикали. Этот показатель отличает TFT-экраны от экранов с пассивной матрицей, которые обеспечивали качество изображения только при фронтальном наблюдении.

Плазменные мониторы

В плазменных мониторах изображение формируется светом, выделяемым при газовом разряде в каждом пикселе экрана. Конструктивно плазменная панель состоит трёх стеклянных пластин, на две из которых нанесены тонкие прозрачные проводники: на одну вертикально, на другую – горизонтально. Между ними находится третья пластина, в которой в местах пересечения проводников двух первых пластин имеются сквозные отверстия. Эти отверстия при сборке заполняются инертным газом: неоном или аргоном, они и образуют пиксели. Плазма газового разряда, возникающая при подаче высокочастотного напряжения на вертикальный и горизонтальный проводники, излучает свет в ультрафиолетовом диапазоне, который вызывает свечение люминофора. Каждый пиксель представляет собой миниатюрную лампу дневного света. Высокая яркость и контрастность, отсутствие дрожания изображения, а так же большой угол отклонения от нормали, при котором изображение сохраняет высокое качество, являются большими преимуществами таких мониторов. К недостаткам можно отнести недостаточную пока разрешающую способность и достаточно быстрое (пять лет при офисном использовании) ухудшения качества люминофора. Пока такие мониторы используются только для конференций и презентаций.

Электролюменесцентные мониторы состоят из двух пластин, с ортогонально нанесёнными на них прозрачными проводниками. На одну из пластин нанесён слой люминофора, который начинает светиться при подаче напряжения на проводники в точке их пересечения, образуя пиксель.

Самоизлучающие мониторы используют матрицу пикселей, построенную на основе полупроводникового материала, излучающего свет при подаче на него напряжения (светодиод). На сегодняшний день имеются монохромные самоизлучающие дисплеи с жёлтым свечением, но они уступают по сроку службы LCD мониторам. Удалось создать органический проводник, имеющий широкий спектр излучения. На основе этого материала планируется создать полноразмерный цветной самоизлучающий монитор. Достоинства таких мониторов заключаются в том, что они обеспечивают 180-градусный обзор, работают при низком напряжении питания и имеют малый вес.

2.8.2. Устройства ручного ввода информации

Клавиатура.

Клавиатурой называется устройство для ручного ввода информации в компьютер.

Современные типы клавиатур различаются, в основном, принципом формирования сигнала о нажатии клавиши. Наиболее распространённые клавиатуры имеют под каждой клавишей купол, выполненный из специальной резины, который прогибается при нажатии клавиши и замыкает контакты проводящим слоем, расположенным на куполе. У некоторых клавиатур под каждой клавишей находится магнит, который при нажатии перемещается и проходит через катушку, наводя в ней ток самоиндукции.

Среди современных типов клавиатур можно отметить беспроводную клавиатуру, в которой передача информации в компьютер происходит с помощью датчика инфракрасного излучения, аналогично пультам управления различной бытовой техники. Такая клавиатура позволяет работать в любом, удобном для пользователя месте помещения, не привязываясь к расположению системного блока. Можно так же отметить гибкую резиновую клавиатуру, которая работает бесшумно, защищена от механических и химических разрушающих воздействий, очень тонкая и может быть свёрнута в виде цилиндра.

Клавиатурный процессор, опрашивает 50 раз в секунду состояние клавиатуры, вырабатывает скан-код, а сервисные программы операционной системы уже определяют какой именно символ или команда были введены. При нажатии клавиши клавиатурный процессор посылает в специальный буфер клавиатуры, расположенный в оперативной памяти, скан-код клавиши, состоящий из двух байт: байта собственно скан-кода и байта, определяющего какие дополнительные управляющие клавиши при этом удерживались нажатыми. К управляющим клавишам относятся клавиши Ctrl, Alt, Shift, которые ещё и различаются по месту расположения: левые и правые, а так же их комбинации. Сервисная программа читает из буфера клавиатуры эти два байта и передаёт их в программу, которая решает какой именно символ или управляющий сигнал необходимо отобразить.

Специальная программа в операционной системе Windows, например, позволяет изменить целиком раскладку клавиш или национальный алфавит или значения отдельных клавиш.

Клавиатурный процессор предоставляет пользователю возможность ввода символа, который не отображён на клавиатуре. Для этого на малой цифровой клавиатуре (она расположена слева) набирается десятичный код требуемого символа при одновременном удерживании клавиши Alt. Таким образом можно ввести символ псевдографики или управляющий символ, отсутствующий на клавиатуре.

Манипулятор типа "мышь".

Механическое устройство состоит из резинового шарика, вращающего, при перемещении мыши, и двух роликов, расположенных под прямым углом друг к другу. Ролики, в свою очередь, вращают колесики с прорезями. Свет от светодиода через прорезь попадает на фотодиод, который отсчитывает число прорезей и направление их прохождения. Сигналы от прорезей поступают в компьютер, и сервисная программа, управляющая курсором мыши, перемещает его на экране в требуемом направлении. Эта же программа отслеживает нажатие левой и правой кнопки и число их нажатий за определённый промежуток времени. Программа способна отследить любое количество нажатий от одного до тридцати двух тысяч, однако, на практике используется только одиночный или двойной щелчок кнопки.

Дополнительное устройство для ручного ввода информации - манипулятор "мышь" представляет удобное средство для работы с компьютером. Современные графические операционные системы предоставляют пользователю графические объекты, размещённые на экране дисплея, и обращение к ним производится с помощью движущегося по экрану специального значка – курсора, обычно имеющего вид стрелки, который позволяет активизировать объект, не задумываясь о командах, которые при этом выполняются. Профессиональные пользователи активизируют работу объектов командами с клавиатуры, так как это ускоряет работу и не требует перемещения рук от клавиатуры. Но и профессионалы пользуются мышью, например, работая в графических редакторах или создавая приложения в визуальных средах программирования. Мышь используется и в некоторых игровых программах.

Например, в портативных компьютерах мышь вмон­тирована в корпус компьютера и представляет собой площадку с сенсорами, которые отслеживают движения пальца по площадке и силу его давления и перемещают курсор по экрану или, при более сильном нажатии, выполняют команду. Такие устройства получили названия трекпоинты или трекпады. Но наиболее популярные типы мыши, применяемые в настольных компьютерах, имеют вид небольшой коробочки, сверху которой находятся две кнопки управления командами мыши и колесико скроллинга, применяемого для прокрутки информации в некоторых приложениях. На нижней части находится механическое или электронное устройство, отслеживающее перемещение мыши по поверхности.

Электронные устройства перемещения используют принцип обработки отраженных световых импульсов от поверхности, по которой перемещается мышь. Такие устройства значительно надёжнее механических. Выпускаются мыши, передающие информацию в компьютер по инфракрасному каналу. У таких мышей отсутствует "хвостик", связывающий её с компьютером, из-за которого она и получила своё имя.

Джойстик. Манипулятор типа джойстик является основным устройством для управления многочисленными компьютерными играми. Хотя большинство игровых программ допускают управление от клавиатуры, джойстики обеспечивают больший контроль над игрой и значительно полнее передают реальную игровую ситуацию, связанную с работой авиационных, автомобильных и иных имитаторов движения. Для истинных фанатов игр выпускают джойстики, похожие на реальные органы управления объектом: штурвалы, педали, рули и даже целые кабины.

2.8.3. Устройства печати.

Существует несколько типов устройств, обеспечивающих получение твёрдой копии электронного документа на бумаге или другом материале. Наибольшее распространение получили два типа таких устройств: принтеры и плоттеры.

Принтеры.

это устройства вывода данных из компьютера, формирующие поточечное изображение копии документов на бумаге или ином аналогичном материале, например, прозрачной плёнке, применяемой для размножения документов типографским способом. Принтеры весьма разнообразны по принципу действия и качеству воспроизведения изображения, по размеру бумаги, на которой они могут его воспроизводить, а так же возможности печати цветных или только чёрно-белых изображений и скорости печати.

Основные характеристики принтеров:

- разрешающая способность - определяет качество получаемого бумажного документа, измеряется числом элементарных точек (dots), которые помещаются на одном дюйме – dots per inch (dpi). Чем выше разрешающая способность тем точнее воспроизводятся детали изображения. Современные принтеры обеспечивают разрешение от 200 до 2880 dpi;

- производительность принтера, которая измеряется количеством печатаемых страниц, в минуту – page per minute (ppm). Обычно производительность указывается для страниц формата А4.

Матричные принтеры. Изображение в матричных принтерах формируется из точек, которые получаются путём удара тонкой иглы по красящей ленте, прижимаемой в момент удара к бумаге. Иглы, число которых составляет от 9 до 24, объединены в головке и размещены в ней вертикально в один ряд. Каждая игла управляется отдельным магнитом, а головка движется горизонтально вдоль листа. Таким образом, за один проход головки получается полоса, высота которой в точках равна числу игл в головке. Скорость матричных принтеров не высока и составляет около 2 ppm. Разрешающая способность составляет 200 – 360 dpi. Достоинством матричных принтеров является низкая стоимость расходных материалов (красящей ленты) и возможность печати одновременно нескольких копий документа. К недостатками относится низкая скорость печати и шум при печати.

Струйные принтеры. В нашей стране это в настоящее время наиболее распространённый тип принтера. Печатающая головка струйного принтера вместо иголок содержит тонкие трубочки – сопла, через которые на бумагу выбрасываются мельчайшие дозированные капли красителя. Число сопел в головке составляет от 12 до 64.

Разрешение от 300 до 1200 dpi; скорость печати до 10 ppm; бесшумность работы. Струйные принтеры выполняют и цветную печать. При цветной печати цветная точка получается смешением в заданных пропорциях красителей трёх основных цветов: голубого, пурпурного и жёлтого, выстреливаемого из трех сопел.

Основными недостатками является высокая стоимость расходных материалов и возможность засыхания красителя в сопле, что заставляет преждевременно заменять весь печатающий блок.

Лазерные принтеры.Лазерные принтеры обеспечивают наиболее качественную печать с наивысшим разрешением и скоростью. Изображение в них формируется в несколько этапов. На первом этапе происходит засветка узким прерывистым световым лучом от лазерного диода барабана, на который нанесён тонкий слой материала, электролизующегося под действием света. На втором этапе барабан посыпается мелко дисперсионным красящим порошком, который налипает на барабан в точках засветки, а лишний порошок удаляется. Третий этап состоит в прокатывании барабана с налипшим на него порошком по бумаге, в результате чего краситель переходит на бумагу. Последний этап состоит в термической обработке бумаги. Она нагревается до 200°, в результате порошок расплавляется, проникая в структуру бумаги, закрепляется на ней. Лазерные принтеры могут обеспечить печать цветного изображения. Оно получается нанесением на барабан порошков разных цветов.

К достоинствам лазерных принтеров можно отнести высокое качество печати до 2880 dpi, скорость печати (до 40 ppm), а так же низкая себестоимость копии и бесшумность в работе.

Плоттеры.

Плоттеры или графопостроители используются, в основном, для вывода графической информации – чертежи, схемы, диаграммы и т.п. Основное достоинство плоттеров заключается в том что они предназначены для получения изображения на бумаге большого формата, например, А1.

Плоттеры делятся на два больших класса: векторные и растровые. В векторных плоттерах пишущий узел перемещается относительно бумаги сразу по вертикали и горизонтали, вычерчивая на бумаге непрерывные кривые в любом направлении. В растровых плоттерах пишущий узел перемещается относительно бумаги только в одном направлении, и изображение формируется строка за строкой из последовательности точек.

Векторные плоттеры используют для рисования узел, который, в общем, называется пером. В качестве пера используются перья с чернилами, фибровые и пластиковые стержни (фломастеры), карандашные грифели и мелки или шариковые узлы однократного и многоразового действия. Перьевые плоттеры обеспечивают высокое качество как однотонных, так и цветных изображений, но имеют невысокую скорость работы. Постепенно перьевые и шариковые узлы плоттеров вытесняются струйными узлами, которые аналогичны узлам струйных принтеров.

2.8.4. Устройства поддержки безбумажных технологий

До появления электронных носителей информации основные средством сохранения документов являлась бумага. Перевод бумажных документов в электронные копии позволит сохранять их практически вечно. Кроме того, развитие глобальной сети позволяет обмениваться информацией только в электронном виде. Поэтому устройства, преобразующие бумажные документы в электронные копии и снабжённые системами автоматического распознавания текста, являются необходимыми элементами создания систем безбумажной технологии.

Наиболее распространёнными устройства для решения задачи перевода бумажных документов в электронные копии являются сканеры. Сканеры весьма разнообразны, и их можно классифицировать по целому ряду признаков. Прежде всего, сканеры бывают черно-белые и цветные.

Чёрно-белые сканеры могут считывать штриховые и полутоновые изображения. Полутоновые изображения могут иметь до 256 градаций серого цвета. В цветных сканерах сканируемое изображение освещается через вращающийся светофильтр, воспринимающий последовательно три основных цвета, или тремя последовательно зажигаемыми лампами красного, зелёного и голубого цветов.

Характеристика сканеров

Разрешающая способность, измеряющаяся количеством различаемых точек на дюйм изображения, и составляет от 75 до 1600 dpi. Высокое разрешение необходимо для комфортного визуального восприятия. Для нормальной работы программ распознавания образов, и, в частности, распознавания текстов, которым снабжаются сканеры,