Видеокарта (видеоадаптер)
Чтобы подключить к компьютеру монитор, необходим специальный ви- деоадаптер. Задача видеоадаптера – сформировать сигнал, отображающий на мониторе определенную область памяти, в которой хранятся данные об изо- бражении, а также выдать сигналы синхронизации – горизонтальную (строч- ную) и вертикальную (кадровую) развертки.
Видеокарта не всегда была компонентом ПК. Для первых компьютеров
IBM PC в оперативной памяти выделялась специальная область (экранная об- ласть памяти), в которую процессор заносил данные об изображении. Специ- альный контроллер экрана считывал данные об яркости отдельных точек из ячеек памяти этой области и в соответствии с ними управлял разверткой гори- зонтального луча электронной пушки монитора.
С переходом от черно-белых мониторов к цветным и с увеличением раз-
решения экрана (количества точек по вертикали и горизонтали) области видео-
памяти стало недостаточно для хранения графических данных, а процессор пе- рестал справляться с построением и обновлением изображения. Тогда и про- изошло выделение всех операций, связанных с построением изображения, в от- дельный блок, получивший название видеоадаптер. В современных компьюте- рах основную память для хранения изображений не используют – все работает гораздо быстрее, если на плате видеоадаптера разместить специальные микро- схемы памяти, работающие с более высокой скоростью.
Физически видеоадаптер выполнен в виде отдельной дочерней платы, ко-
торая вставляется в один из слотов материнской платы и называется видеокар-
той. Видеоадаптер взял на себя функции видеоконтроллера, видеопроцессора и
видеопамяти.
В настоящее время применяются видеоадаптеры SVGA, обеспечивающие по выбору воспроизведение до 16,7 миллионов цветов с возможностью произ-
вольного выбора разрешения экрана из стандартного ряда значений (640х480,
800х600, 1024х768, 1152х864; 1280х1024, 1600 х1200 точек и далее).
Разрешение экрана является одним из важнейших параметров видеоподси-
стемы. Чем оно выше, тем больше информации можно отобразить на экране, но тем меньше размер каждой отдельной точки и, тем самым, тем меньше види- мый размер элементов изображения. Использование завышенного разрешения на мониторе малого размера приводит к тому, что элементы изображения ста- новятся неразборчивыми и работа с документами и программами вызывает утомление органов зрения. Использование заниженного разрешения приводит к тому, что элементы изображения становятся крупными, но на экране их распо- лагается очень мало. Если программа имеет сложную систему управления и большое число экранных элементов, то они не полностью помещаются на экра- не. Это приводит к снижению производительности труда и неэффективной ра- боте.
Таким образом, для каждого размера монитора существует свое оптималь-
ное разрешение экрана, которое должен обеспечивать видеоадаптер (табл. 7.1).
Таблица 7.1. Разрешение экрана монитора
| Размер монитора | Оптимальное разрешение экрана |
| 14 дюймов | 640х480 |
| 15 дюймов | 800х600 |
| 17 дюймов | 1024х768 |
| 19 дюймов | 1280х1024 |
Цветовое разрешение (глубина цвета) определяет количество различных оттенков, которые может принимать отдельная точка экрана. Максимально возможное цветовое разрешение зависит от свойств видеоадаптера и, в первую очередь, от количества установленной на нем видеопамяти. Кроме того, оно за- висит и от установленного разрешения экрана. При высоком разрешении экрана на каждую точку изображения приходится отводить меньше места в видеопа- мяти, так что информация о цветах вынужденно оказывается более ограниченной.
Минимальное требование по глубине цвета на сегодняшний день –
256 цветов, хотя большинство программ требуют не менее 65 тыс. цветов (ре-
жим High Color). Наиболее комфортная работа достигается при глубине цвета
16,7 млн цветов (режим True Color).
Типовой размер видеопамяти для современных компьютеров зависит от назначения компьютера. Если планируется работа с документами, вполне дос-
таточно 2-4 Мбайт, если ожидается работа с графикой, желательно иметь
8–16 Мбайт, но самые высокие требования к видеоадаптеру предъявляют муль-
тимедийные приложения, особенно компьютерные игры. Графика в них – это все. Медленный видеоадаптер способен затормозить игровую программу даже на компьютере с весьма передовым процессором. Поэтому если компьютер предполагается использовать для компьютерных игр, желательно иметь видео- адаптер с памятью 16-32 Мбайт.
Видеоускорение – одно из свойств видеоадаптера, которое заключается в том, что часть операций по построению изображений может происходить без
выполнения математических вычислений в основном процессоре компьютера, а чисто аппаратным путем – преобразованием данных в микросхемах видеоуско- рителя. Видеоускорители могут входить в состав видеоадаптера (в таких слу-
чаях говорят о том, что видеокарта обладает функциями аппаратного ускоре- ния), но могут поставляться в виде отдельной платы, устанавливаемой на мате- ринской плате и подключаемой к видеоадаптеру.
При выборе видеокарты надо обязательно выяснить, какую частоту об- новления экрана она обеспечивает. Минимальная частота обновления экрана (монитора), с которой разрешается работать – 75 Гц, рекомендуемая – 85 Гц, а
комфортная – 100 Гц и более. Разумеется, способен ли монитор держать такую
частоту, зависит от него, но выдает изображение на экран все-таки видеокарта. В разных графических режимах эта частота может быть разной. Чем больше разрешающая способность экрана, тем меньше частота обновления. Обязатель- но найдите в документации к видеокарте табличку, в которой указано, какую частоту обновления экрана обеспечивает видеокарта для каждого из разреше- ний. Допустим, вам говорят, что данная видеокарта обеспечивает разрешение экрана 1024 х768, чего вполне достаточно для работы с монитором размером 15 или 17 дюймов. Но если при этом увидите, что частота обновления экрана рав- на 60 Гц, то считайте, что такого режима у видеокарты нет, потому что рабо- тать в нем нельзя! Нам нужны видеокарты, которые не утомляют глаза, не по- вышают давление крови и не вызывают головную боль.
Звуковая карта
Звуковая карта явилась одним из наиболее поздних усовершенствований персонального компьютера. Она подключается к одному из слотов материнской платы в виде дочерней карты и выполняет вычислительные операции, связан- ные с обработкой звука, речи, музыки. Звук воспроизводится через внешние звуковые колонки, подключаемые к выходу звуковой карты. Специальный разъем позволяет отправить звуковой сигнал на внешний усилитель. Имеется также разъем для подключения микрофона, что позволяет записывать речь или музыку и сохранять их на жестком диске для последующей обработки и ис- пользования.
Основным параметром звуковой карты является разрядность, опреде-
ляющая количество битов, используемых при преобразовании сигналов из ана- логовой в цифровую форму и наоборот. Чем выше разрядность, тем меньше по- грешность, связанная с оцифровкой, тем выше качество звучания. Минималь- ным требованием сегодняшнего дня являются 16 разрядов, а наибольшее рас- пространение имеют 32-разрядные и 64-разрядные устройства.
В области воспроизведения звука наиболее сложно обстоит дело со стан-
дартизацией. Отсутствие единых централизованных стандартов привело к тому, что ряд фирм, занимающихся выпуском звукового оборудования, де-факто вве- ли в широкое использование свои внутрифирменные стандарты. Так, например, во многих случаях стандартными считают устройства, совместимые с устрой- ством Sound Blaster, торговая марка на которое принадлежит компании Creative Labs.
Монитор
Монитор — устройство визуального представления данных. Его основны-
ми потребительскими параметрами являются: размер экрана, шаг маски экрана
(или «зерно»), максимальная частота обновления изображения, класс защиты.
Размер экрана измеряется между противоположными углами экрана кине-
скопа по диагонали. Единица измерения — дюймы. Стандартные размеры: 14",
15", 17", 19", 20", 21". В настоящее время наиболее универсальными являются
мониторы размером 15 и 17 дюймов, а для операций с графикой желательны мониторы размером 19-21 дюйм.
Наиболее распространенными являются мониторы на электронно-лучевых трубках (CRT-дисплеи), но все более популярными становятся более дорогие мо- ниторы с жидкокристаллическим экраном (LCD-дисплеи). Они же используются в
портативных компьютерах.
Изображение на экране CRT-монитора получается в результате облучения люминофорного покрытия остронаправленным пучком электронов, разогнан- ных в вакуумной колбе. Для получения цветного изображения люминофорное
покрытие имеет точки или полоски трех типов, светящиеся красным, зеленым и синим цветом. Чтобы на экране все три луча сходились строго в одну точку и изображение было четким, перед люминофором ставят маску — панель с регу-
лярно расположенными отверстиями или щелями. Часть мониторов оснащена маской из вертикальных проволочек, что усиливает яркость и насыщенность изображения. Чем меньше шаг между отверстиями или щелями (шаг маски),
тем четче и точнее полученное изображение. Шаг маски измеряют в долях миллиметра. В настоящее время наиболее распространены мониторы с шагом маски 0,25-0,27 мм.
Частота регенерации (обновления) изображения показывает, сколько раз в течение секунды монитор может полностью сменить изображение (поэтому ее также называют частотой кадров). Этот параметр зависит не только от мони-
тора, но и от свойств и настроек видеоадаптера, хотя предельные возможности определяет все-таки монитор. Частоту регенерации изображения измеряют в герцах (Гц). Чем она выше, тем четче и устойчивее изображение, тем меньше утомление глаз, тем больше времени можно работать с компьютером непре-
рывно.
В CRT-мониторах изображение формируется электронно-лучевой трубкой.
Из-за особенностей формирования изображения они могут иметь искажения изо-
бражения в углах. Минимально приемлемой частотой обновления изображения CRT-монитора считается 75Гц. Европейские стандарты требуют частоты обнов- ления 85Гц. Оптимальная частота обновления 100 Гц и более. При такой частоте обновления изображение на экране воспринимается глазом, как изображение на листе бумаги. Но его обеспечивают только дорогие профессиональные монито- ры, да и то не во всех режимах. Обычно чем больше используемое разрешение, тем ниже частота обновления экрана.
Класс защиты монитора определяется стандартом, которому соответству- ет монитор с точки зрения требований техники безопасности. В настоящее вре- мя общепризнанными считаются следующие международные стандарты: MPR-
II, ТСО-92, ТСО-95, ТСО-99 (приведены в хронологическом порядке). Стандарт MPR-II ограничил уровни электромагнитного излучения пределами, безопас- ными для человека. В стандарте ТСО-92 эти нормы были сохранены, а в стан-
дартах ТСО-95 и ГС'0-99 ужесточены. Эргономические и экологические нормы впервые появились в стандарте ТСО-95, а стандарт ТСО-99 установил самые
жесткие нормы по параметрам, определяющим качество изображения (яркость,
контрастность, мерцание, антибликовые свойства покрытия).
Большинство LCD-мониторов выпускаются с длиной диагонали 15-17". Реже (из-за высокой цены) используются LCD-мониторы с диагональю 18" и более. В со- временных ноутбуках используются встроенные мониторы с длиной диагонали 14,
15 дюймов. Реальная длина диагонали совпадает с фактической.
В LCD-мониторах каждая точка формируется свечением одного элемента эк- рана (транзистора). Поэтому каждый монитор имеет свое максимальное физиче- ское разрешение. Для мониторов с длиной диагонали 15" это обычно 1024 х 768,
для мониторов с диагональю 17" - 1280 х 1200. Рекомендуется использовать LCD- монитор в его максимальном разрешении, поскольку в этом случае отсутствуют какие-либо искажения. При меньших разрешениях искажения могут возникнуть
из-за того, что каждая точка изображения формируется несколькими транзисто-
рами.
Для LCD-мониторов частота обновления экрана не является существенной характеристикой, и изображение обычно выглядит стабильным даже при низкой
частоте обновления (60 Гц).
Достоинствами LCD-мониторов являются компактные размеры, отсутствие искажений, стабильность изображения, хорошая яркость и контрастность изобра-
жения, низкое энергопотребление. Недостатками являются высокая цена, необхо-
димость работать в одном разрешении, возможность выгорания отдельных эле-
ментов экрана. Кроме того, у них худшая, чем у CRT-мониторов, передача цвета, хуже воспроизведение быстро движущихся объектов. В силу последних обстоя- тельств профессиональную работу с графикой или просмотр фильмов с монитора рекомендуется осуществлять с использованием CRT-мониторов.
В настоящее время пока практичнее использовать CRT-мониторы. Однако LCD-мониторы быстро совершенствуются, и цены на них снижаются. Поэтому в обозримом будущем они будут неуклонно вытеснять CRT-мониторы.
Другими перспективными моделями мониторов являются плазменные па- нели. Они имеют много преимуществ по сравнению с LCD-мониторами, но пока дороги и используются только в качестве больших качественных проекционных
экранов и в составе домашних театров высокого класса.
Клавиатура
Клавиатура - основное устройство ручного ввода информации. Бывают полноразмерные (настольные ПК) и уменьшенные (портативные ПК). Нажатие клавиши передает процессору код (условный номер) нажатой клавиши, кото- рый в зависимости от используемой программы может по-разному интерпрети-
роваться. Поэтому одна и та же клавиатура может использоваться для ввода ла- тинских символов, кириллицы, японских, китайских и прочих иероглифов. Но для этого нужны соответствующие программы. Некоторые клавиши самостоя-
тельного кода не формируют и обычно используются совместно с другими кла- вишами. Подключаются через интерфейсы AT (устарел), PS/2 или USB. Бывают и беспроводные клавиатуры.
При длительной работе с клавиатурой могут появляться боли в запястьях, вызванные защемлением нерва в запястном канале. Для исключения этого не- обходимо сохранять правильное положение руки: не должно быть сгибов на участке, где предплечье переходит в запястье, а сгиб в локте должен составлять
90°. Правильному положению кисти могут способствовать так называемые аль-
тернативные клавиатуры: расщепленные, рельефные, с волнообразным распо-
ложением клавиш.
Клавиатура относится к стандартным средствам персонального компьюте-
ра. Ее основные функции не нуждаются в поддержке специальными системны-
ми программами (драйверами). Необходимое программное обеспечение для на- чала работы с компьютером уже имеется в микросхеме ПЗУ в составе базовой системы ввода-вывода (BIOS), и потому компьютер реагирует на нажатия кла- виш сразу после включения.
Состав клавиатуры.Стандартная клавиатура имеет более 100 клавиш,
функционально распределенных по нескольким группам (рис. 7.1)
Рис. 7.1. Группы клавиш стандартной клавиатуры
Группа алфавитно-цифровых клавиш предназначена для ввода знаковой информации и команд, набираемых по буквам. Каждая клавиша может работать в нескольких режимах (регистрах) и, соответственно, может использоваться для ввода нескольких символов. Переключение между нижним регистром (для ввода строчных символов) и верхним регистром (для ввода прописных симво- лов) выполняют удержанием клавиши SHIFT (нефиксированное переключе- ние). При необходимости жестко переключить регистр используют клавишу CAPS LOCK (фиксированное переключение). Если клавиатура используется для ввода данных, абзац закрывают нажатием клавиши ENTER. При этом авто- матически начинается ввод текста с новой строки. Если клавиатуру используют для ввода команд, клавишей ENTER завершают ввод команды и начинают ее исполнение.
Для разных языков существуют различные схемы закрепления символов национальных алфавитов за конкретными алфавитно-цифровьми клавишами.
Такие схемы называются раскладками клавиатуры. Переключения между раз- личными раскладками выполняются программным образом — это одна из функций операционной системы. Соответственно, способ переключения зави- сит от того, в какой операционной системе работает компьютер. Например, в системе Windows 98 для этой цели могут использоваться следующие комбина- ции: левая клавиша ALT+SHIFT или CTRL+SHIFT. При работе с другой опера- ционной системой способ переключения можно установить по справочной сис- теме той программы, которая выполняет переключение.
Группа функциональных клавиш включает двенадцать клавиш (от F1 до
F12), размещенных в верхней части клавиатуры. Функции, закрепленные за данными клавишами, зависят от свойств конкретной работающей в данный мо- мент программы, а в некоторых случаях и от свойств операционной системы. Общепринятым для большинства программ является соглашение о том, что клавиша F1 вызывает справочную систему, в которой можно найти справку о действии прочих клавиш.
Служебные клавиши располагаются рядом с клавишами алфавитно- цифровой группы. В связи с тем, что ими приходится пользоваться особенно часто, они имеют увеличенный размер. К ним относятся рассмотренные выше клавиши SHIFT и ENTER, регистровые клавиши ALT и CTRL (их используют в комбинации с другими клавишами для формирования команд), клавиша TAB (для ввода позиций табуляции при наборе текста), клавиша ESC (от английско- го слова Escape) для отказа от исполнения последней введенной команды и клавиша BACKSPACE для удаления только что введенных знаков (она нахо- дится над клавишей ENTER и часто маркируется стрелкой, направленной вле- во).
Служебные клавиши PRINT SCREEN, SCROLL LOCK и PAUSE/BREAK размещаются справа от группы функциональных клавиш и выполняют специ- фические функции, зависящие от действующей операционной системы. Обще- принятыми являются следующие действия:
• PRINT SCREEN — печать текущего состояния экрана на принтере (для
MS-DOS) или сохранение его в специальной области оперативной памяти, на-
зываемой буфером обмена (для Windows).
• SCROLL LOCK — переключение режима работы в некоторых (как пра-
вило, устаревших) программах.
• PAUSE/BREAK — приостановка/прерывание текущего процесса.
Две группы клавиш управления курсором расположены справа от алфавит- но-цифровой панели. Курсором называется экранный элемент, указывающий место ввода знаковой информации. Курсор используется при работе с програм-
мами, выполняющими ввод данных и команд с клавиатуры. Клавиши управле-
ния курсором позволяют управлять позицией ввода.
Четыре клавиши со стрелками выполняют смещение курсора в направле-
нии, указанном стрелкой. Действие прочих клавиш описано ниже.
PAGE UP/PAGE DOWN — перевод курсора на одну страницу вверх или вниз. Понятие «страница» обычно относится к фрагменту документа, видимому
на экране. В графических операционных системах (например Windows) этими клавишами выполняют «прокрутку» содержимого в текущем окне. Действие этих клавиш во многих программах может быть модифицировано с помощью служебных регистровых клавиш, в первую очередь SHIFT и CTRL. Конкретный результат модификации зависит от конкретной программы и/или операционной системы.
Клавиши HOME и END переводят курсор в начало или конец текущей строки, соответственно. Их действие также модифицируется регистровыми клавишами.
Традиционное назначение клавиши INSERT состоит в переключении ре- жима ввода данных (переключение между режимами вставки и замены). Если текстовый курсор находится внутри существующего текста, то в режиме встав-
ки происходит ввод новых знаков без замены существующих символов (текст как бы раздвигается). В режиме замены новые знаки заменяют текст, имевший- ся ранее в позиции ввода.
В современных программах действие клавиши INSERT может быть иным. Конкретную информацию следует получить в справочной системе программы. Возможно, что действие этой клавиши является настраиваемым, — это также
зависит от свойств конкретной программы.
Клавиша DELETE предназначена для удаления знаков, находящихся спра-
ва от текущего положения курсора. При этом положение позиции ввода остает-
ся неизменным.
Сравните действие клавиши DELETE с действием служебной клавиши BACKSPACE. Последняя служит для удаления знаков, но при ее использова- нии позиция ввода смещается влево, и, соответственно, удаляются символы,
находящиеся не справа, а слева от курсора.
Группа клавиш дополнительной панели дублирует действие цифровых и некоторых знаковых клавиш основной панели. Во многих случаях для исполь-
зования этой группы клавиш следует предварительно включать клавишу- переключатель NUM LOCK (о состоянии переключателей NUM LOCK, CAPS LOCK и SCROLL LOCK можно судить по светодиодным индикаторам, обычно
расположенным в правом верхнем углу клавиатуры).
За дополнительной клавиатурой сохраняется важная функция ввода сим-
волов, для которых известен расширенный код ASCII, но неизвестно закрепле-
ние за клавишей клавиатуры. Так, например, известно, что символ «§» (пара- граф) имеет код 0167, а символ «°» (угловой градус) имеет код 0176, но соот- ветствующих им клавиш на клавиатуре нет. В таких случаях для их ввода ис- пользуют дополнительную панель.
Порядок ввода символов по известному ALT-коду.
1. Нажать и удержать клавишу ALT.
2. Убедиться в том, что включен переключатель NUM LOCK.
3. Не отпуская клавиши ALT, набрать последовательно на дополнительной панели ALT-код вводимого символа, например: 0167.
4. Отпустить клавишу ALT. Символ, имеющий код 0167, появится на экра-
не в позиции ввода.
Если клавиатура приобретается отдельно от компьютера, надо обратить внимание на тип ее разъема. Сегодня существуют два типа: обычный и PS/2. Клавиатуры с обычным разъемом подключаются к системным блокам, имею- щим форм-фактор AT, а с разъемом PS/2 – к системным блокам в форм-факторе ATX. Второй вариант предпочтительнее.
По методу подключения к системному блоку различают проводные и бес-
проводные клавиатуры. Передача информации в беспроводных системах осу-
ществляется инфракрасным лучом. Обычный радиус действия таких клавиатур составляет несколько метров. Источником сигнала является клавиатура.
Мышь
Мышь - основное устройство позиционирования настольных ПК при работе с графическим режимом отображения данных на мониторе Представляет собой
плоскую коробочку с двумя-тремя кнопками и, возможно, дополнительными органами управления. Перемещение мыши по плоской поверхности синхрони- зировано с перемещением графического объекта (указателя мыши) на экране
монитора.
В отличие от рассмотренной ранее клавиатуры, мышь не является стан-
дартным органом управления, и базовые средства ввода и вывода (BIOS) ком-
пьютера, размещенные в постоянном запоминающем устройстве (ПЗУ), не со-
держат программных средств для обработки прерываний мыши.
В связи с этим в первый момент после включения компьютера мышь не работает. Она нуждается в поддержке специальной системной программы —
драйвера мыши. Драйвер устанавливается либо при первом подключении мы- ши, либо его обеспечивает операционная система компьютера, например такая, как Windows 98. Драйвер мыши предназначен для интерпретации сигналов, по-
ступающих от нее. Кроме того, он обеспечивает механизм передачи информа- ции о положении и состоянии мыши операционной системе и работающим про- граммам.
Бывают одно-, двух- и трехкпопочпые мыши. В ПК фирмы Apple использует- ся однокнопочная мышь, в IBM-совместимых ПК — двух- и трехкнопочные. В Win- dows стандартно поддерживается двухкнопочная мышь.
По принципу работы они делятся на механические, оптомеханические и оп- тические (наиболее удобные и надежные). Подключаются через последовательный порт, порт PS/2 или шину USB. В портфельных портативных ПК (ноутбуки, суб- ноутбуки) в качестве мыши используются трекболы и пойнтеры.
Трекбол - встроенный в клавиатуру шар, вращение которого вызывает тот же эффект, что и перемещение мыши.
Пойнтер - специальная рукоятка, перемещение которой интерпретируется,
как движение мыши. В карманных компьютерах и некоторых моделях особо ком- пактных субноутбуков используются сенсорные (чувствительные) экраны. Нажа- тие на нужный элемент экрана действует, как щелчок мыши. В бесклавиатурных
портативных ПК используются рукописный ввод с сенсорного экрана и (или) вир-
туальная клавиатура.
Пенмаус представляет собой аналог шариковой авторучки, на конце кото- рой вместо пишущего узла установлен узел, регистрирующий величину пере- мещения.
Инфракрасная мышь отличается от обычной наличием устройства беспро-
водной связи с системным блоком.
Для компьютерных игр и в некоторых специализированных имитаторах применяют также манипуляторы рычажно-нажимного типа (джойстики).