6. Перечислите и опишите типовые устройства вывода информации.

Внешние устройства вывода информации предназначены для передачи информации из компьютера, преобразуя эту информацию в форму понятную человеку.

Для систематизации знаний об устройствах вывода данных представим их классификацию на рисунке.

Дисплей (видеодисплей, монитор) предназначен для отображения информации, вводимой с клавиатуры (для контроля правильности набора данных) или выводимой из памяти машины. Известны конструктивные решения ПЭВМ, в которых системный блок и дисплей совмещены. При строгом подходе к терминологии следует помнить, что дисплей (display) – это только часть монитора, как экран – часть дисплея.

Конструкция дисплея во многом определяется реализован­ным в нем принципом формирования изображения.

Известны «плоские» дисплеи: жидкокристаллические, плазменные и люминесцентные. Жидкокристаллические дисплеи, хотя и больше по размеру, похожи на циферблат электронных наручных часов. Плазменные (газоразрядные) дисплеи более контрастные. Они напоминают жидкокристаллические, хотя не серые, а красные или оранжевые. Люминесцентные обладают большей разрешающей способностью.

Основными техническими характеристиками дисплеев являются:

• разрешающая способность;

• размер пятна (точки);

• количество воспроизводимых цветов и/или градаций яркости;

• размер экрана (как и в телевизоре – по диагонали);

• масса, габариты, потребляемая энергия и стоимость.

Разрешение дисплея обычно измеряется количеством точек (пикселей), высвечиваемых по горизонтали (m) и по вертикали (n) и указывается в виде произведения m n. Чем больше пикселей может быть воспроизведено на экране одного и того же размера, тем выше качество изображения.

В черно–белых дисплеях изображение получается с по­мощью матрицы пикселей, которые могут «светиться», а могут быть невидимыми: луч, пробегая по строкам экрана, подсвечи­вает требуемые зерна (точки) люминофора.

Цветные экраны обычно реализуют так называемую аддитивную цветовую RGB–модель, в которой любой необходимый цвет может быть получен смешением (сложением, добавле­нием – add) световых излучений трех первичных цветов – красного (Red), зеленого (Green) и синего (Blue) – различной интенсивности (от 0 до 255). При смешении указанных цветов при максимальной яркости (255) формируется белый цвет, а при минимальной (0) – черный. Экраны, реализующие RGB–модель, имеют зерна трех первичных цветов, собранные в триады. Каждый из трех электронных лучей, отвечая за свой цвет, подсвечивает «свои» зерна. Манипулируя яркостью зерен, можно сфор­мировать пиксель любого цвета.

Особенность люминофора в том, что после возбуждения электронным лучом он способен светиться очень короткий промежуток времени (несколько миллисекунд). Поэтому «картинка» где–то должна храниться и постоянно выводиться на экран с частотой (обычно 80–100 Гц), не допускающей мерцания изображения. Видеопамять, или битовая карта, хранящая копию экранного изображения, и специализированный процессор, обеспечивающий периодическое считывание ее и управление дисплеем, располагаются, как правило, на отдельной плате (называемой видеоадаптером и устанавливаемой в системном блоке).

Таким образом, устройство, названное дисплеем, лишь видимая часть «айсберга», определяющего качество изображения. Приоритетными при выборе дисплея являются возможности используемого видеоадаптера.

Видеоадаптеры – самая быстро развивающаяся часть ПЭВМ. В нашей стране наибольшее распространение получили монохромный Hercules (Hercules Graphics Adapter, Hercules Computer Technology) и цветные EGA (Enhanced Graphics Adapter, IBM); EGA Plus; VGA(Video Graphics Adapter/Array, IBM) и его расширения EVGA (Enhanced VGA); SuperVGA и другие стандарты (приведены в порядке возрастания характеристик). В частности, Super­VGA обеспечивает воспроизведение 800600 пикселей при 256–цветной гамме. Недавно появившиеся XGA способны воспроизвести 1024768 256–цветных пикселей. Фотографическое качество обеспечивается представлением изображения в 16,7 млн. цветов при разрешении 12801024 пикселей (Pro Graphics 1280).

Видеоадаптеры указанных стандартов позволяют отображать информацию в двух режимах: текстовом и графическом. При выводе информации в текстовом режиме заранее заготовленные и хранящиеся в памяти машины очертания символов практически мгновенно воспроизводятся на требуемом участке (знакоместе), на которые условно разбивается экран дисплея. В графическом режиме экран представлен множеством пикселей. Дисплей, воспринимая литеры как картинки, отображает их по точкам. При этом скорость вывода текста на экран существенно падает.

Размер экрана, измеряемый длиной его диагонали (стандарт отношений ширины к высоте как 4:3), – тоже не простая характеристика. Он должен быть согласован, во–первых, с частотой развертки (числом кадров в секунду) и, во–вторых, с разрешением. Для разрешения 12801024 пикселей нужен не менее чем 17–дюймовый экран, поддерживающий частоту развертки 85 Гц. Малая частота приводит к миганию изображения, а обслуживание «маленьким» экраном «больших» разрешений приводит к тому, что изображение становится очень мелким и статичным, это требует огромной концентрации внимания пользователя к происходящему на экране.

Потребляемая энергия – не случайная характеристика дисплея, ведь по оценкам специалистов среднестатистический монитор потребляет до 60% общей мощности компьютера. Поэтому при приобретении дисплея полезно обращать внимание на наличие в нем управления энергопотреблением. Хорошо, если оно поддерживает стандарт DPMS (Display Power Management Signalling), который устанавливает четыре режима работы дисплея: «On», «Standby», «Suspend» и «Off».

В режиме «On» дисплей включен и активно работает (энергопотребление максимально). В режиме «Standby» отключается видеосигнал и горизонтальная синхронизация, а контрастность и яркость удерживаются на минимальном уровне. При этом потребление энергии уменьшается примерно на 20%. Нажатие любой клавиши или «шевеление» мыши возвращает монитор в «On». В режиме «Suspend» потребление энергии снижается на 70%, так как в нем отключаются высокое напряжение и вертикальная синхронизация (горизонтальная включена). В исходный режим «On» дисплей может вернуться после соответствующей команды лишь спустя 2–3 секунды. В режиме «Off» дисплей потребляет только 5% энергии от того, что было в «On», правда, выход из состояния, когда отключено все, кроме специального модуля управления (DPMS–контроллера), длится не менее 5 секунд.

Подключается дисплей к D–образному 9–контактному (EGA) или 15–контактному (VGA) гнездовому разъему системного блока.

Существует несколько типов принтеров: матричные, струйные и лазерные. Выбор принтера зависит от объема печати, качества печатаемых документов и др. Матричные принтеры работают довольно медленно по сравнению с другими. Струйные принтеры не очень дорогие, позволяют получать документы хорошего качества, в том числе и цветные. Если количество печатаемых документов очень большое, лучше использовать лазерный принтер.

Число моделей принтеров, которые могут использоваться в составе ПЭВМ рассматриваемого класса, велико. По типу воспроизведения черно–белых графических образов на бумаге выделя­ют три основные группы принтеров: матричные, струйные, лазерные.

В матричных (многоигольчатых) принтерах каждый символ или фрагмент графического изображения воспроизводится совокупностью точек. Печатающая головка в таких принтерах, содержащая ряд вер­тикальных иголок (обычно 9, 12, 18, 24 или 48), перемещается вдоль печатаемой строки. Иголки в нужный момент ударяют через красящую ленту по бумаге. Это создает требуемый образ на бумаге. Скорость печати матричного принтера от 10 до 60 секунд на страницу (при высоком качестве время печати одной страницы текста существенно возрастает).

Примером принтеров данного класса может служить модель DFX–8000, имеющая две 18–игольчатые головки. Их высокая скорость (более тысячи знаков в минуту), широкий формат, возможность печати на рулонной бумаге, причем сразу же нескольких копий в течение многих часов, да плюс еще возможность заправки бумаги с фронтальной и задней сторон принтера привлекают внимание серьезных пользователей (крупнейших банков мира). Но все–таки важнейшее качество этих принтеров – высокая надежность и способность работать в жестких услови­ях по 12–15 часов в сутки.

Струйные принтеры напоминают известный в быту краско­пульт. В них пишущая головка – сопло выбрасывает под давлением в нужные места микроскопические струйки специальных чернил (не обязательно черных). Этот способ дает более высокое качество печати по сравнению с матричными принтерами при той же скорости печати. Он весьма удобен для цветной печати, однако струйные принтеры «придирчивы» к качеству чернил, требуют постоянного обслуживания.

В лазерных принтерах процесс формирования изображения во многом такой же, как и в копировальных аппаратах. Лазерным лучом на специальном барабане построчно формируется невидимая (электростатическая) копия того документа, который должен быть выведен на печать. Барабан, вращаясь, касается тонера. Частички тонера притягиваются к заряженным участкам бараба­на и благодаря этому на барабане появляется видимая копия документа. Наэлектризованная бумага притягивается к барабану и прокатывается. Краска, содержащая расплавляемую основу, переносится на бумагу, где и фиксируется (закрепляется) при нагревании до 200–220°С. Скорость печати стандартных лазерных принтеров на порядок выше, чем у матричных. В графическом режиме, когда принтер воспринимает символы как картинки и перерисовывает их на бумагу точка за точкой, эти показатели значительно хуже.

Следует помнить, что для организации знакового режима печати по–русски необходимо иметь внутри принтера запрограммированные (в постоянном запоминающем устройстве) русские буквы, а этого нет в подавляющем большинстве струйных и лазерных принтеров. Русскоязычному пользователю приходится довольствоваться графическим режимом либо привлекать специальные программы (драйверы печати).

Принтер независимо от исполнения объединяется в систему (подключается к системному блоку) с помощью специального кабеля (D–образный 25–контактный гнездовой разъем системного блока и, как правило, 36–контактный D–образный разъем принтера). Питающее напряжение подключается отдельным сетевым шнуром.

Автономные средства управления (несколько клавиш и ин­дикаторов режимов) позволяют пользователю провести тестирование, задать качество и шрифт печати, автоматизировать подачу бумаги.

В последнее время внимание пользователей все больше привлекают цветные принтеры. Но, по мнению специалистов, полноценной цветопробы в настоящее время не может обеспечить ни одно электронное печатающее устройство.

Струйные цветные печатающие устройства. Их принцип работы во многом аналогичен струйным черно–белым. Отличие в том, что они используют четыре цвета чернил: голубой, красный, желтый и черный.

Цветные фотопринтеры работают по принципу фотографии. Изображение формируется непосредственно на фотоматериале при помощи электронно–лучевой трубки или, например, плоского матричного экрана. После обработки фотоматериала на нем получается изображение.

Принтеры WaxTransfer, или TermoWax. В основе их работы – перенос цветных красителей со специальной лавсановой пленки на бумагу под действием высокой температуры (почти как с тонером в лазерных принтерах).

Принтеры Soldinc (на твердых красителях). В основе их работы – термическое плавление куска твердого красителя, разгон капли красителя (обычно в электрическом поле) и быстрое его застывание при соприкосновении с бумагой. В отличие от струйных принтеров здесь удается избежать двух основных проблем: смешения чернил и растекания при впитывании в бумагу.

Принтеры Dye–Sublimation, или Dye–Sub реализуют тот же принцип формирования изображения, что и WaxTransfer, хотя процесс переноса красителя на бумагу здесь сложнее, да и сами красители другие – повышенной прозрачности. Краситель нагревается до парообразного состояния и, соприкасаясь со специальным химическим покрытием бумаги, внедряется в него. После четырехкратного повторения процесса (для четырех базовых цветов) на бумаге получается изображение, по внешнему виду очень похожее на фотографию.

Цветные лазерные принтеры появились относительно недавно. Принцип их работы такой же, как и черно–белых, только процесс переноса тонера повторяется четыре раза (для наката тонеров четырех цветов).

Плоттер (plotter) – графопостроитель. Принцип действия плоттера достаточно прост: пишущий инструмент (перо) перемещается по бумаге, оставляя на ней след.

Требуемое перемещение обеспечивается передвижением пера либо по обеим осям координат в плоскости неподвижной бумаги, либо по одной оси, перпендикулярной направлению движения бумаги. Среди последних выделяют плоттеры, использующие фрикционный прижим бумаги для ее перемещения (заметим, что фрикционный значит обеспечивающий передачу или изменение движения за счет сил трения между звеньями, например, между валиками), и барабанные плоттеры, работающие примерно так же, как и фрикционные, но использующие для перемещения длинной перфорируемой бумажной ленты мерный валик (tractor feed).

Производительность плоттера определяется возможностями механизма перемещения пера/бумаги и требуемым качеством формируемого документа. За качество, как и за цветовую гамму изображений, в первую очередь отвечает конструкция пера.

Звуковая карта (звуковой адаптер) обеспечивает качественное воспроизведение и восприятие звука (примитивная система воспроизведения звука встроена в системный блок практически каждой ПЭВМ). Звуковая карта обычно устанавливается в разъем расширения системной платы с последующей аппаратной или аппаратно–программной настройкой. После установки карты к ней через соответствующие разъемы на задней панели подключаются микрофон, головные телефоны или акустические системы.

Мультимедиа–шлем – элемент системы виртуальной реальности (virtual reality system), снабженный оптической системой высокого разрешения, трехмерным цветным изображением, стереосистемой. В совокупности с несколькими дополнительными модулями, платами и соединительными кабелями он позволяет пользователю погрузиться в «виртуальное пространство», например, учебной или игровой обстановки. Особенно интересна в мультимедиа–шлемах видеосистема. В частности, в шлеме VFX–1 трех­мерное стереоскопическое изображение формируется двумя жидкокристаллическими дисплеями с активной матрицей, работающей со всеми стандартными приложениями VGA. Размер изображения на каждом экране 19,614,3мм (имеются средства подгонки к голове, межзрачковому расстоянию и фокусу для каждого глаза). Каждый глаз видит свою картинку, но при этом оба изображения синхронизированы таким образом, чтобы обеспечить стереоскопический эффект.

Рассматривая различные устройства компьютера нам всегда приходится думать о проводах, с помощью которых клавиатура, мышь, мониторы и другие периферийные устройства подключаются к компьютеру.

Одной из самых передовых технологий беспроводного соединения устройств, которая развивается в настоящее время, является технология Bluetooth. Эта технология позволяет обмениваться информацией между разными устройствами, присоединяться к компьютерным сетям, управлять бытовой техникой.

Технология Bluetooth использует небольшие приемопередатчики малого радиуса действия встроенные в устройства или подключаемые через свободный порт. Адаптеры Bluetooth работают в радиусе до 100 метров. В отличие от связи между устройствами, которая базируется на инфракрасном излучении в зоне прямой видимости, связь с помощью технологии Bluetooth может осуществляться между устройствами разделенными препятствиями.