Вопрос №5 Основные характеристики типового периферийного оборудования. Типы периферийных устройств. Принтер

Принтеры(от англ. printer - печатник) - устройства, предназначенные для вывода на бумагу или пленку подготовленной на ПК текстовой или графической информации.

Основные характеристики принтеров:

• Технология печати.

• Разрешение (качество печати) - максимальное количество точек на дюйм, которое способен напечатать принтер (например 1200 х 2400 dpi).

• Скорость печати - измеряется в основном количеством напечатанных страниц в минуту.

• Поддерживаемые форматы бумаги. Чаще всего печатать приходится на бумаге формата A4, поэтому практически все принтеры имеют его поддержку.

• Тип подключения(интерфейс) - LPT, USB и др.

• Расходные материалы - чернильные ленты, картриджи с чернилами, порошковые тонеры и т.д.

Рассмотрим несколько подробнее существующие технологии печати. Прежде всего, различают принтеры по количеству цветов, которые они способны воспроизводить (обычно это черно-белые и цветные принтеры).

Рассмотрим технологии цветопередачи печатающих устройств.

При использовании RGB-модели цветообразования – красный, зеленый и синий – указанные цвета называются первичными, поскольку путем сложения соответствующего их количества можно получить любой другой цвет вплоть до белого. RGB-модель цветообразования используется во всех мониторах ПК и называется также аддитивной (addition – сложение).

Печатающие устройства работают с другими первичными цветами и используют соответственно иную модель цветообразования – так называемую субтрактивную (subtraction – вычитание). Первичными цветами для принтеров являются зелено-голубой (Cyan), светло-пурпурный (Magenta) и желтый (Yellow). Наложение двух из этих первичных цветов дает красный, зеленый и голубой цвет. Смешение всех трех – черный. В некоторых принтерах для получения истинно черного цвета используется отдельный черный краситель (blacK), поэтому данная модель цветообразования называется также CMY или CMYK.

Поясним, почему собственно различаются модели цветообразования для мониторов и принтеров. Наши глаза являются сложной оптической системой, которая воспринимает излучаемый или уже отраженный от освещаемых предметов свет, разумеется, если они сами его не излучают. Цвет, как известно, определяется длиной волны электромагнитного излучения, определенный частотный спектр которого и представляет для нас видимый свет. Нанесенные на экран точки люминофора воспринимаются именно того цвета, какой они и излучают. Краситель же, нанесенный на бумагу, напротив, действует как фильтр, поглощая (вычитая) одни и отражая другие длины электромагнитных волн. Насыщенность цвета (розовый, красный, пурпурный) зависит от количества белого цвета. Таким образом, промежуточные цвета получаются путем пропуска нескольких точек (растрирование изображений).

Основными технологиями печати являются:

• матричная

  Принцип действия: матричный принтер печатает с помощью красящей ленты; краска с ленты переносится на носитель с помощью выдвигающихся штырьков, находящихся в матрице. Вертикальный ряд (или два ряда) игл, или молоточков, «вколачивает» краситель с ленты прямо в бумагу. Штырьков обычно бывает 9, 18 или 24. Скорость печати 25-150 знак/с.

• Для этих принтеров обычно возможно использование как форматной, так и рулонной бумаги. Матричные принтеры бывают с узкой (формат А4) и широкой (формат А3) кареткой, могут делать несколько копий с помощью копировальной бумаги. Высокое качество бумаги достигается в режимах NLQ (Near Letter Quality) для 9-игольчатых (почти машинописное) и LQ (Letter Quality) - для 24-игольчатых принтеров.

• Для улучшения качества каждую строку принтер пропечатывает два раза, при этом отдельные точки, составляющие знаки, несколько смещаются при втором проходе печати. Одним из серьезных недостатков является шум при работе и низкое качество печати. Сейчас слабо распространены и практически не производятся. матричный принтер Epson

• струйная

  Струйный принтер Epson Stilus Photo

  Струйные принтеры относятся к безударным печатающим устройствам. У струйных принтеров печатающая головка движется только в горизонтальной плоскости, а бумага подается вертикально. Сопла (канальные отверстия) на печатающей головке, через которые разбрызгиваются чернила, соответствуют «ударным» иглам. Количество сопел у разных моделей принтеров, как правило, может варьироваться от 12 до 64. Максимальная разрешающая способность, как правило, достигает значения около 360 точек на дюйм.

• Принцип действия: имеется форсунка, разбрызгивающая чернила по контуру символа. При резком нагревании образуется чернильный паровой пузырь, который старается вытолкнуть через выходное отверстие сопла необходимую порцию (каплю) жидких чернил.

• Скорость печати текста 5-150 знак/с (1-3 стр./мин.). Бывают одноцветные, трехцветные и четырехцветные. Качество печати высокое, сравнимо с лазерным, а стоимость печати значительно ниже, особенно цветной. К недостаткам можно отнести то, что качество зависит от бумаги, а также достаточно дорогостоящие расходные материалы. Струйный принтер не может использовать бумагу в рулонах. Основным недостатком струйного принтера является относительно большая опасность засыхания чернил внутри сопла. В этом случае, к сожалению, поможет только одно - заменить печатающую головку (что является еще большей потерей, если резервуар с чернилами встроен прямо в головку печати). Отдельные типы принтеров нельзя выключать во время эксплуатации, так как в этом случае головка останется стоять в промежуточной позиции, что приведет к более быстрому высыханию сопел. Большинство принтеров имеют так называемый режим парковки, при котором печатающая головка возвращается в исходное положение внутри принтера, что предотвращает высыхание чернил. Некоторые струйные принтеры оборудованы устройством очистки сопел.

• лазерная

  Принцип действия: лазер генерирует тонкий световой луч, который, отражаясь от вращающегося зеркала, формирует электронное изображение на светочувствительном фотоприемном барабане, способном менять электрический заряд точки под действием попавшего на него лазерного луча. Барабану предварительно сообщается статический заряд. Высвеченные лазером участки разряжаются. Когда изображение на барабане построено, и он покрыт тонером, подаваемый лист заряжается таким образом, чтобы тонер с барабана притягивался к бумаге. После этого изображение закрепляется на ней за счет нагрева частиц тонера до температуры плавления. Окончательную фиксацию изображения осуществляют специальные резиновые валики, прижимающие расплавленный тонер к бумаге.

• В цветном принтере электронное изображение формируется последовательно для каждого цвета тонера. То есть в несколько раз (по количеству цветов) уменьшается скорость печати.Скорость печати достаточно высока(в среднем 8-10 стр./мин.). Качество печати всегда высокое(1200-2400 dpi).

• Из недостатков стоит выделить достаточно высокую стоимость как самого принтера, так и расходных материалов, но между тем данные принтеры становятся самыми востребованными как в офисе, так и в домашних условиях. Лазерный принтер фирмы Hewlett-Packard(HP)

• Существует множество других, менее распространенных технологий печати. Например, термографическая, в основу которой положены принципы нагревания печатающих элементов. Также существуют многофункциональные устройства (комбайны), которые совмещают в себе функции обычно принтера, сканера, копировального аппарата и факса.

HP OfficeJet G55 (принтер/сканер/копир)

Сканер

Сканер (от англ. Scan – пристально разглядывать) - устройство ввода изображения с двухмерной поверхности в компьютер.

Принцип действия: Планшетный сканер(они на сегодняшний день являются самыми распространенными) представляет собой устройство с предметным стеклом, на которое кладется сканируемый оригинал, после чего оптическая схема перемещается вдоль оригинала и осуществляется сканирование. Планшетные сканеры могут быть предназначены для сканирования, как в отраженном свете, так и на просвет. Сканер освещает оригинал, а его светочувствительный датчик с определенной частотой производит замеры интенсивности отраженного оригиналом света. В процессе сканирования устройство выполняет преобразование величины интенсивности в двоичный код, который передается в память компьютера для дальнейшей обработки.

Если сканер при каждой выборке регистрирует всего один бит информации, то он распознает либо черный, либо белый цвет. В зависимости от количества битов, соответствующих одной выборке, сканер может распознавать большее или меньшее количество оттенков от черного до белого. При 4-битовом кодировании распознается 16 оттенков; При 8-битовом – 256 уровней серого; При цветном сканировании 256 оттенков по каждому компоненту дают в сумме 16,7 млн. возможных комбинаций (24-битовое изображение);

Преобразование цветного оригинала в цифровой вид основано на аддитивном сложении цветов (модель RGB). Это реализуется двумя способами: 1.При сканировании цветной оригинал освещается не белым светом, а последовательно красным, зеленым и синим. Поскольку требуется троекратный проход сканирующего элемента, то этот метод реализуется только в планшетных сканерах. 2.В процессе сканирования цветной оригинал освещается белым светом, отраженный свет через систему специальных фильтров, разлагается на три компонента: красный, зеленый и синий. Оснащен тремя датчиками, каждый из которых воспринимает только «свой цвет».

Теперь несколько слов о том, какие оптические схемы и чувствительные элементы используются в современных планшетных сканерах. Хотя исторически в сканерах использовали самые разнообразные фотоприемники, начиная от селеновых и кончая ФЭУ, в современных сканерах используются линейки чувствительных элементов, выполненных по ПЗС (CCD) или КМОП (CMOS) технологии. Оптические схемы можно разделить на 2 большие группы. Изображение фокусируется на линейке фотоприемников, через систему зеркал и объектив, расположенный на значительном расстоянии от сканируемого объекта.

Или так называемый контактный датчик изображения (CIS), при котором в идеале каждый приемный фотоэлемент непосредственно касается элемента изображения. Однако в реальности эта схема представляет собой набор нескольких коротких линеек с чувствительными элементами и нескольких же объективов, расположенных в непосредственной близости от сканируемого материала.

Сравнение оптической схемы CIS сканера с классической схемой

Основные характеристики сканеров:

• Оптическое разрешение - максимальное количество точек на дюйм, которое способен воспринять сканер. Измеряется в dpi(точки на дюйм) или ppi(пиксели на дюйм).

• Насыщенность цветов (глубина сканирования, разрядность) - количество бит, которыми сканер кодирует изображение. "Полноцветными" считаются изображение с глубиной цвета в 24 бита, по восемь бит на каждую из трех составляющих RGB.

• Скорость сканирования - измеряется в страницах в минуту.

• Динамический диапазон (динамическая плотность) - это характеристика оригинала, равная десятичному логарифму отношения света падающего на оригинал, к свету отраженному. Диапазон может принимать значения от 0.0 (белая поверхность) до 4.0 (черная). Обыкновенная цветная фотография имеет диапазон - 2,5 или меньше. Недорогой сканер - 2,0 - 2,5.

• Интерфейс - LPT, USB.

• Типы сканирования.

Программное обеспечение, управляющее работой основных типов сканеров, предоставляет возможность выбора одного из трех типов сканирования. Это сканирование «штрихового рисунка», «полутонового изображения» и «шкалы яркости» (или «серой шкалы»).

Изображение, содержащее простейшую информацию и требующее минимального объема памяти, представляет собой «штриховой рисунок», который может быть обработан однобитовым сканированием. Такое изображение содержит только черные или белые участки. Больше всего подходит для считывания изображений, выполненных отдельными линиями.

Если поближе посмотреть иллюстрацию в газете, то можно увидеть, что она не содержит непрерывных полутоновых переходов, а представляет собой множество точек. Именно это и называется “полутоновым изображением”. Точки полутонового изображения сливаются вместе и создают имитацию оттенков. Расстояние между точками (т.е. между условными центрами точек) остается постоянным и измеряется количеством линий на дюйм (по вертикали), а размеры точек изменяются, причем более крупные точки создают впечатление черного цвета, а точки с меньшими размерами делают изображение более светлым. Подобное “растровое” представление для газетных фотографий составляет обычно 65 линий на дюйм. Для журналов с хорошим качеством иллюстративного материала этот показатель составляет 133 или 150 линий. Полутоновое сканирование изображения представляет собой фактически однобитовые черно–белые конфигурации, которые подвергаются процедуре фильтрования с целью образования “смазанного” изображения. Термин “смазанное” обозначает в данном случае метод имитации промежуточных оттенков серого цвета посредством группирования точек черного цвета с разной плотностью (это делает программное обеспечение).

Для получения более высококачественных результатов следует выбрать вариант с использованием “шкалы яркости” (серой шкалы), который отличается от метода “смазанного” полутонового изображения двумя ключевыми моментами. Во-первых, данный вариант использует многобитовое сканирование изображения. Каждый элемент изображения фактически описывается некоторой группой битов, кодирующий конкретный оттенок серого цвета. Во-вторых, полутоновый растр накладывается на изображение с большим количеством градаций яркости в тот момент, когда осуществляется вывод на печать, а при получении “смазанных” полутоновых изображений происходит их наложение во время сканирования. Человеческий глаз не в состоянии различить более 256 оттенков серого. При обеспечении такого уровня переходы между участками изображения с различной яркостью становятся плавными и выглядят вполне естественно. При понижении разрешающей способности различие между уровнями яркости или оттенками становится более заметным. При использовании всех 256 уровней шкалы яркости процесс сканирования фотографии 8х10 может потребовать 5 Мбайт дисковой памяти. Работа с файлами такого размера требует большего объема ОЗУ и мощного процессора. Процесс сканирования с 16 или 32 оттенками или уровнями шкалы яркости требует значительно меньших ресурсов, но качество изображения снижается.

Таким образом, выбор описанных выше вариантов сканирования определяется компромиссом между качеством и стоимостью соответствующего оборудования и программного обеспечения.

В соответствии с функциональными возможностями и устройством сканеры разделяются на ручные и настольные.

Ручные сканеры, которые прокатывают по поверхности документа рукой, причем качество изображения напрямую зависит от хорошего и равномерного проката сканера, что достаточно трудно. Поэтому они сейчас используются в основном для ноутбуков.

В ПК в основном используются настольные сканеры. Настольные сканеров бывают нескольких видов:

• планшетные. Планшетные сканеры на сегодняшний день являются самыми распространеными. Для сканирования изображения необходимо открыть крышку сканера, положить сканируемый лист на стеклянную пластину изображением вниз, после чего закрыть крышку. Все дальнейшее управление процессом сканирования осуществляется компьютером – при работе с одной из специальных программ, поставляемых вместе с таким сканером.

планшетный сканер Hewlett-Packard ScanJet 2200С

• страничные. Работа страничных сканеров чем-то напоминает работу обыкновенной факс-машины. Отдельные листы документов протягиваются через такое устройство, при этом и осуществляется их сканирование.

• проекционные. Проекционные сканеры, которые больше всего напоминают несколько своеобразный overhead-проектор. Вводимый документ кладется на поверхность сканирования изображением вверх, блок сканирования находится также вверху.

• барабанные. Барабанный сканер представляет собой барабан, на котором закрепляется оригинал, вращающийся со значительной скоростью. Считывающее устройство располагается очень близко к оригиналу, чем достигается высокое качество сканирования. Эти сканеры предназначены для профессионального использования.

Основные производители сканеров - Hewlett-Packard, Epson, Canon, Mustek.

Модем

Модем (образовано от слов МОДулятор/ДЕМодулятор) - это устройство приема и передачи информации по телефонным линиям связи.

Принцип действия: Как нам известно, данные в компьютере хранятся в цифровом виде. А телефонные линии, по которым происходит обмен данными в большинстве своем являются аналоговыми. Таким образом, чтобы преобразовать цифровые данные в аналоговые модем использует специальные цифро-аналоговые и аналого-цифровые преобразователи(модуляторы/демодуляторы). Режим работы, когда передача данных осуществляется только в одном направлении, называется полудуплексным (half duplex) . Оба компьютера могут одновременно обмениваться информацией в обе стороны. Этот режим работы называется полным дуплексом, или просто дуплексом (full duplex).

Аналоговые сигналы подвергаются модуляции, т.е. изменению свойственных им характеристикам (частоте, фазе, амплитуде). Такой модулируемый сигнал называется несущей(carrier). Скорость модуляции измеряется в единицах бод в секунду, а количество переданной информации (скорость соединения) - в битах в секунду(BPS - Bits Per Second). По современным стандартам за одну модуляцию передаются до 4 бит информации, а у цифровых каналов связи число бод равно числу бит в секунду. Единицу же информации, переданную за одну модуляцию, называют символом(character). Для увеличения количества передаваемой информации используется фазовая и амплитудная модуляции. Отсюда появилась еще одна единица измерения информации - количество переданных символов в секунду(CPS), т.е. количество переданной полезной информации.

Все современные модемы строятся по одной функционально похожей схеме. Они состоят из основного процессора, оперативного запоминающего устройства, постоянного запоминающего устройства, модулятора/ демодулятора, схемы согласования с телефонной линией и встроенного динамика.

Основной процессор отвечает за выполнение команд, буферизацию и обработку данных(кодирование/ декодирование, сжатие/распаковку и т.д.), а также за управление сигнальным процессором. Цифровой сигнальный процессор(DSP - Digital Signal Processor) вместе с модулятором/демодулятором занимается операциями с сигналом, разделением частот и т.п. В ПЗУ хранятся наборы микрокоманд для основного и сигнального процессоров(firmware). В современных модемах используется многократно программируемое ПЗУ, что позволяет оперативно менять прошивки при появлении новых возможностей. ОЗУ используется в качестве временной памяти при работе основного и сигнального процессоров. В схемах согласования с линией применяются трансформатор, специальное устройство для опознавания сигнала звонка, реле линии и номеронабирающего реле(в последнее время реле заменяют бесшумные электронные ключи). Для защиты модема от перенапряжений линий каждый модем оборудован входным устройством аттенюатора. Встроенный динамик служит для аудиоконтроля состояния при наборе номера и соединении.

Скорость модема определяется качеством установленной телефонной связи и поддерживаемыми модемами стандартами передачи данных. Стандарт передачи данных – это способ установления связи с помощью модемов. Каждый из них определеляют минимальную и максимальную скорость. Основные, используемые сейчас стандарты, разработаны организацией CCITT и называются V.nn (иногда с добавкой bis). Кратко рассмотрим эти стандарты:

• PSTN - общественная телефонная сеть;

• V.21 - полностью дуплексный модем со скоростью 300 бит/сек для использования в рамках PSTN;

• V.22 - полностью дуплексный модем со скоростью 1200 бит/сек для использования в рамках PSTN;

• V.22bis - полностью дуплексный модем со скоростью 2400 бит/сек для использования в рамках PSTN;

• V.23 - асимметричный дуплексный модем со скоростью 1200 бит/сек для использования в PSTN;

• V.24 - список определений сигналов для обмена данными между терминалом и модемом (эквивалент RS-232);

• V.25 - последовательность автоматического ответа для модемов в PSTN;

• V.25bis - командный язык для управления модемом при автоматическом наборе номера и т.п. (несовместим с изделиями фирмы Hayes);

• V.29 - полный дуплексный или полудуплексный модем со скоростью 9600 бит/сек для использования в арендованных линиях связи;

• V.32 - полностью дуплексный модем со скоростью 9600 бит/сек для использования в рамках PSTN;

• V.32bis, позволяющий передавать данные с номинальной скоростью до 14 400 бит/с.

• V.42, предусматривающий исправление ошибок.

• V.42bis, обеспечивающий сжатие данных и повышение максимальной скорости передачи до 57 600 бит/с.

• V.44 - дальнейшее развитие протокола V.42bis, обеспечивающий примерно в 1,5 раза лучшее сжатие информации.

• V.32 terbo, предложенный компанией AT&T и позволяющий достичь предельных возможностей технологии V.32.

• V.32 FC, разработка компании Rockwell, подготавливающая почву для технологии V.34. Модемы V.32 FC используют ту же технологию, что и модемы V.34, но другой протокол установления соединения.

• V.34, позволяющий работать на скорости 28 800 бит/с без сжатия и 115 200 бит/с со сжатием данных. Модемы V.34 повышают скорость передачи данных благодаря увеличению рабочей частоты обычных телефонных линий с 2400 Гц (эта частота используется устройствами V.32) до 3429 Гц.

• V.80 - видеоконференции.

• V.90 - стандарт, позволяющий работать на предельных скоростях для телефонных линий - 56 Кбит/с.

• V.92 - дальнейшее развитие протокола V.90, позволяющий ускорить подключение к Интернет.

Кроме скорости модуляции и количества переданной информации еще одна важная характеристика модема - форм-фактор. Существуют внешние и внутренние модемы.

Внутренний модем Genius GM-56PCI-L

Внутренний модем(софт-модем) – это плата, вставляемая внутрь системного блока и располагающаяся в слотах ISA, PCI, AMR, CNR. Внутренний модем питается от системной платы компьютера и использует ресурсы компьютера(процессор, память и т.д.), поэтому он стоит дешевле внешнего модема. Внутренние модемы делятся на WinModem, где функции контроллера выполняются специальным драйвером и SoftModem, в котором помимо контроллера отсутствует и цифровой сигнальный процессор. Достаточно интересным, но не ставшим популярным способом снижения стоимости модема стала аппаратная реализация некоторых его модулей на материнской плате. Инициатива создания и продвижения этой технологии исходила от компании Intel разработавшей спецификации Audio/Modem Rizer Specification (Revision 1.01) и Communication and Networking Rizer Specification (Revision 1.1). В результате получаем "составной" модем, аппаратные компоненты которого распределены между модемной картой и материнской платой. АМR-модем, или точнее, AMR-карта, является, по сути, расширителем возможностей, уже заложенных в материнскую плату. В результате такого разделения сама карта выполняет только функции преобразования цифрового сигнала с внутреннего интерфейса в аналоговый сигнал, дальнейшую его передачу по линии связи и обратное преобразование. Вполне естественно, что вся работа по реализации протоколов связи делегируется центральному процессору. Кроме того, модем получается исключительно дешевым и компактным за счет отсутствия дорогостоящего DSP-контроллера и минимального количества используемых аппаратных элементов. В спецификации CNR (Communication and Networking Rizer Specification Revision 1.1) предусмотрено использование не только модемных CNR-карт, но и сетевых и аудиокарт, а также различных способов объединения. Собственно говоря, в спецификациях CNR и AMR много общего. Самое важное, что объединяет CNR- и AMR-модемы, - разделение аналоговых и цифровых частей между AMR-/CNR-картaми и материнскими платами. Конечно, такие модемы подойдут не к любой материнской плате, а только к поддерживающей такое разделение. К таковым относятся платы, построенные на чипсетах, в состав которых входит АС'97-кодек. Отметим здесь, что подобные решения хороши на качественных телефонных линиях, а в российских условиях работают неважно (низкие скорости, частые обрывы связи и т. п.)

Внешний модем Zyxel OMNI 56K DUO.

Внешний модем – периферийное устройство, которое подключается к COM или USB-порту. Такие модемы имеют собственный источник питания, а также различные регуляторы и индикаторы. Подавляющее большинство внешних модемов подключается к компьютеру через последовательный интерфейс, называемый RS-232C или USB. Для этого нужно подсоединить кабель к последовательному порту (COM-порт) компьютера. Еще один немаловажный момент, на котором стоит заострить внимание при выборе модема, — возможность его подключения параллельно телефонному аппарату. Многие модели как внутренних, так и внешних модемов имеют по два гнезда типа RJ-11: одно, называемое LINE (линия), предназначено для подключения модема к телефонной линии, а другое используется для подключения телефонного аппарата к модему. Второй способ подключения телефона является предпочтительным, так как в этом случае модем во время работы блокирует телефонный аппарат с помощью реле. Конечно, модем и телефон можно подключить параллельно друг другу, используя для этого специальную телефонную розетку, но гарантировать хорошее качество связи в этом случае сложно. Проблема заключается в том, что телефонный аппарат имеет определенное сопротивление, которое может негативно отразиться на работе модема.

Также многие современные модемы имеют встроенные голосовые функции. Такие модемы позволяют записывать голос из линии в файл и проигрывать в линию заданные звуковые файлы. Это дает возможность, например, организовать автоответчик. Модем с голосовыми функциями может оцифровывать голос, который поступает через подключаемый микрофон или телефонную трубку, а также воспроизводить звуковые файлы в телефонную трубку или на линейный выход.

Кроме обычных модемов сейчас достаточно распространены и факс-модемы, которые помимо основных функций выполняют также прием и отправку факсов, т.е. передачу или прием графических и текстовых черно-белых изображений по телефонным линиям