Контрольная работа по "Информатике"

     1 Устройства ввода  информации персонального  компьютера

     Выпуск  компьютеров IBM PC был начат в 1981 году, и они быстро завоевали огромную популярность у пользователей. IBM PC и совместимые с ними компьютеры составляют теперь большую часть парка профессиональных ПЭВМ в мире. В настоящее время программное обеспечение, разработанное для IBM PC, охватывает практически все сферы человеческой деятельности. Персональный компьютер включает в себя следующие устройства: процессор, клавиатуру, монитор (или дисплей), накопители (или дисководы ) для гибких магнитных дисков, накопитель на жестком магнитном диске. Кроме того к компьютеру могут подключаться: принтер, мышь и другие манипулирующие устройства. Процессор персонального компьютера содержит порты ввода-вывода, через которые процессор обменивается данными с внешними устройствами ввода-вывода. Подробнее рассмотрим устройства ввода.

       Клавиатура

     Клавиатура - первое из внешних устройств ввода/вывода. Точнее - устройство ввода, ведь для вывода информации служат другие устройства - принтер, монитор. Кстати, мало кто задумывается над тем, насколько универсально это устройство - клавиатура: это одновременно и устройство ввода, и устройство управления.

     Круг обязанностей клавиатуры едва ли не целиком и полностью ограничивается вводом текста и цифр. А все функции по управлению, отданию команд с приходом “графического интерфейса” успешно выполняет мышь. Традиционно все имеющиеся на компьютере клавиши делят на две группы: Буквенно-цифровые, предназначенные для ввода информации. Нажатие каждой из этих клавиш “посылает” в компьютер команду вывести на экран букву или цифру. “Значение” этих клавиш является постоянным и не меняется - вне зависимости от “запускаемых” на вашем компьютере программ. Буквенные клавиши могут работать как в режиме латинских, так и русских букв. Схема их расположения - “раскладка” - соответствует той, которая используется в традиционных пишущих машинках. Функциональные клавиши предназначены для отдания компьютеру команды, выполнить какую-либо операцию. В разных программах могут соответствовать различным операциям. Впрочем, среди функциональных клавиш есть такие, которые выполняют одинаковые функции в любой программе.

     Хотя  клавиатура еще вовсе не утратила значения для общения пользователя с компьютером, другое устройство ручного ввода информации - мышка - становится все более весомой и важной.

     Управлять курсором или маркером на экране с  помощью одной клавиатуры бывает чудовищно нелепо, когда для этого есть специальные устройства-указатели: «мышка» или трекбол, которые «по-умному» принято называть координатными манипуляторами, - это самые распространенные сегодня устройства для дистанционного управления графическими изображениями на экране. В принципе, мышка и трекбол похожи на джойстик, известный всякому, кто увлекается компьютерными играми. Набирать какие-либо команды не нужно, достаточно при работе в программе указать мышкой нужную операцию меню или иконку в окне на экране, а затем щелкнуть кнопкой. Вот и все, что требуется, а остальное сделает программа. Мышки бывают с двумя и тремя кнопками. Вообще-то практически для всех случаев жизни на мышке достаточно двух кнопок. Делом вкуса является также цвет и дизайн корпуса мышки. Выбор здесь огромный. Над этим старательно работают дизайнеры множества фирм, так что выбрать тут есть из чего. Трекбол мало чем отличается от мышки. В сущности - это та же самая мышка, но перевернутая «вверх ногами», точнее - перевернутая вверх шаром. Если мышку надо возить по столу и, катая шарик, управлять перемещением маркера на экране, то в трекболе надо просто крутить пальцами или ладонью сам шарик в разные стороны. В портативных компьютерах трекбол нередко встраивается прямо рядом с клавиатурой либо пристегивается с боку или спереди клавиатуры компьютера. Впрочем, и для настольных компьютеров выпускаются клавиатуры с «встроенным трекболом». А в самых портативных компьютерах вместо мышки и трекбола теперь используют крошечный пойнтер - небольшой цветной штырек, торчащий среди клавиш на клавиатуре, который, словно джойстик, можно нажимать в разные стороны. А самый последний писк мышиной моды в портативных компьютерах - вместо пойнтера используется клавиша с буквой J. Это клавиша - «J-пойнтер» - как раз и служит таким джойстиком, воспринимающим нажатия в разные стороны, а окружающие клавишу J другие буквенные клавиши выполняют роль кнопок отсутствующей мышки или трекбола. Мышки вообще, как правило, более удобны, чем трекболы, но трекболы требуют меньше свободного места на рабочем столе. И если стол завален документами, книгами, чертежами, найти свободное место для мышки порой оказывается непросто. Помимо традиционных мышек, подключенных к компьютеру тоненьким кабелем, выпускаются беспроводные мышки, передающих информацию с помощью инфракрасных или радиолучей.

     Устройство  и принцип работы

     Механические «мыши»

     В них используется маленький шар, который выступает через нижнюю поверхность устройства и вращается  по мере его перемещения по поверхности. Переключатели внутри мыши определяют перемещение и направление движения шара. Хотя шар может двигаться в любом направлении, определяются только четыре направления. Перемещение в каждом из них измеряется в сотых долях дюйма. После прохождения этого дискретного расстояния формируется специальный сигнал для центрального блока. Механическая мышь практически может работать на любой поверхности. Можно вращать шар даже пальцем, но в этом случае возникнут проблемы с нажатием кнопок. С другой стороны механической мыши требуется какое-то пространство. Механическим частям свойственны поломки. Мыши имеют тенденцию к собиранию грязи, что приводит к уменьшению надежности их функционирования. Поэтому это устройство периодически необходимо чистить, хотя оно как будто работает на чистой поверхности стола. 

     Оптическая  мышь

     Здесь вместо крутящегося шарика используется луч света, сканирующий координатную сетку, нанесенную на специальную подложку. С помощью такого механизма и определяется движение. Отсутствие движущихся частей в таком устройстве повышает его надежность. В этих устройствах используются две пары LED и фотодетекторов, устанавливаемых на задней стенке. Одна пара ориентирована под прямым углом по отношению к другой. Подложка покрыта перекрывающимся множеством желтой и голубой координатных сеток. Каждая пара LED и фотодетекторов определяют движение в обоих направлениях при прохождении через соответствующие риски сетки. Специальное покрытие нижней стенки мыши облегчает скольжение по покрытой пластиком подложке. Большим недостатком оптической мыши является необходимость использовать специальную подложку. С одной стороны, вы можете положить ее в любое место, и устройство будет работать. Но, с другой стороны, такая подложка легко загрязняется, и устройство перестает работать. Да и само пластиковое покрытие легко повреждается. Основные характеристики. «Мышь» характеризуется в основном разрешением, которое измеряется в dpi, то есть количество просканированных точек поверхности при перемещении на 1 дюйм. В последнее время добавилась пользовательская характеристика - количество дополнительных кнопок и возможность их программирования, т. е. назначение им каких-либо функциональных возможностей (запуск и закрытие программ, скроллинг текста и т. д.). 

     Сканеры

     Вводить изображение в компьютер можно  разными способами, например, используя видеокамеру или цифровую фотокамеру. Еще одним устройством ввода графической информации в компьютер является оптическое сканирующее устройство, которое обычно называют сканером. Сканер позволяет оптическим путем вводить черно-белую или цветную печатную графическую информацию с листа бумаги. Отсканировав рисунок и сохранив его в виде файла на диске, можно вставить его изображение в любое место в документе с помощью программы текстового процессора или специальной издательской программы электронной верстки или обработать это изображение в программе графического редактора, а также отослать изображение через факс-модем на телефакс, находящейся на другом конце света. Сканер - это глаза компьютера. Первоначально они создавались именно для ввода графических образов, рисунков, фотоснимков, чертежей, схем, графиков, диаграмм. Однако, помимо ввода графики, в настоящее время они все шире используются в довольно сложных интеллектуальных системах OCD (Optical Character Recognition), то есть оптического распознания символов. Эти «умные» системы позволяют вводить в компьютер и читать текст. Сперва текст вводится в компьютер с бумаги как графическое изображение, затем компьютерная программа обрабатывает это изображение по сложным алгоритмам и превращает в обычный текстовый файл, состоящий из символов ASCII. А это значит, что текст книги или газетной статьи можно быстро вводить в компьютер, вовсе не пользуясь клавиатурой. Сканеры бывают различных конструкций. 

     Ручной  сканер

     Это самый простой и дешевый сканер. Ручной сканер, словно мышка, соединяется  кабелем с компьютером. При прокатывании сканера по странице книги или журнала, необходимое изображение считывается и в цифровом коде вводиться в память компьютера. В ручном сканере роль привода считывающего механизма выполняет рука. Понятно, что равномерность перемещения сканера существенно сказывается на качестве вводимого в компьютер изображения. Ширина вводимого изображения для ручных сканеров обычно не превышает 4 дюймов (10 см). Современные ручные сканеры могут обеспечивать автоматическую «склейку» изображения, то есть формируют целое изображение из отдельно вводимых его частей. К основным достоинствам этих сканеров относятся небольшие габаритные размеры и сравнительно низкая цена, однако добиться высокого качества изображения с их помощью очень трудно, поэтому ручные сканеры можно использовать для ограниченного круга задач. Кроме того они совершенно лишены «интеллектуальности», свойственной другим типам сканеров. 

     Планшетный  сканер

     Это наиболее распространенный тип сканеров. Первоначально он использовался для сканирования непрозрачных оригиналов. Почти все модули имеют съемную крышку, что позволяет сканировать «толстые» оригиналы (журналы, книги). Дополнительно некоторые модели могут оснащаться механизмом подачи отдельных листов, что удобно при работе с программами распознавания текстов - OCR. В последние время многие фирмы-лидеры в производстве плоскостных сканеров стали дополнительно предлагать слайд-модуль (для сканирования прозрачных оригиналов). Слайд-модуль имеет свой, расположенный сверху, источник света. Такой слайд-модуль устанавливается на плоскостной сканер вместо простой крышки и превращает сканер в универсальный. 

     Барабанный  сканер

     Основное  его отличие состоит в том, что оригинал закрепляется на прозрачном барабане, который вращается с большой скоростью. Считывающий элемент располагается максимально близко от оригинала. Данная конструкция обеспечивает наибольшее качество сканирования. Обычно в барабанные сканеры устанавливают три фотоумножителя, и сканирование осуществляется за один проход. «Младшие» модели у некоторых фирм с целью удешевления используют вместо фотоумножителя фотодиод в качестве считывающего элемента. Барабанные сканеры способны сканировать любые типы оригиналов. В отличие от плоскостных сканеров со слайд-модулем, барабанные могут сканировать непрозрачные и прозрачные оригиналы одновременно. Принцип работы. Механизмы считывания изображения базируются или на фотоумножителе или на ПЗС (приборе с зарядовой связью). Фотоумножитель проще всего сравнить с радиолампой-фотосенсором, у которой имеются пластины катода и анода и которая конвертирует свет в электрический сигнал. Считываемая информация подается на фотоумножитель точка за точкой с помощью засвечивающего луча. ПЗС - относительно дешевый полупроводниковый элемент довольно малого размера. ПЗС так же как и умножитель конвертирует световую энергию в электрический сигнал. Набор элементарных ПЗС-элементов располагают последовательно в линию, получая линейку для считывания сразу целой строки, естественно и освещается сразу целая строка оригинала. Цветное изображение такими сканерами считывается за три прохода (с помощью RGB-светофильтра). Многие сканеры имеют три параллельные линейки ПЗС, тогда сканирование цветных оригиналов осуществляется за один проход, так как каждая линейка считывает один из трех базовых цветов. Потенциально ПЗС-сканеры более быстродейственны, чем барабанные сканеры на фотоумножителях.

     Цифровая  фотокамера

     Если  хорошенько подумать, то окажется, что  «пленочно-бумажная» фотография - жутко неудобная вещь. Бог с ней, с проявкой-печатью, с неудачными кадрами, с горами пыльных отпечатков в шкафу... Обычная фотография недолговечна: лет десять - и яркий некогда цветной снимок потеряет всю свою прелесть. Иное дело - компьютерный файл. Он не выцветает, не портится. Места много не занимает, альбомов не требует. Зато из файлов-фотографий можно сделать неплохой “виртуальный альбом” на компакт-диске. Даже с возможностью “слайд-шоу” и закадрового голосового сопровождения. И смотрится такой “альбом” даже интереснее, чем в свое время слайды. Помните, какое это было торжественное событие? Конечно, любую фотографию можно превратить в файл с помощью сканера. Но это существенно усложняет процесс, да и результат порой оказывается разочаровывающим... А если применить некую хитрость и превратить в сканер... сам фотоаппарат? Пусть себе снимает, но только не на пленку, а сразу в готовый к переброске в компьютер графический файл. Так, собственно, и работает цифровой фотоаппарат. По внешнему виду он не слишком отличается от обычного, да и выпускаются “цифровики” теми же фирмами, что и обычные фотокамеры. Разница -- внутри: вместо пленки “цифровик” использует специальный элемент памяти, который сохраняет переданную с объектива картинку в виде несжатого (TIFF) или сжатого с некоторой потерей качества файла (JPEG-компрессия). Позднее получившийся файл передается в компьютер, а затем его можно обработать в любом графическом редакторе и, если нужно, отпечатать, как обычную фотографию, на специальном принтере, либо на обычном струйном принтере, снабженном фотокартриджем. 

       Дигитайзер

     Дигитайзер - это еще одно устройство ввода графической информации, имеющее пока сравнительно узкое применение для некоторых специальных целей. Свое название дигитайзеры получили от английского digit - цифра. То есть по-русски их можно назвать просто «оцифровыватели». Впрочем, есть и более благозвучное название - цифровые преобразователи. Обычно дигитайзеры выполняются в виде планшета. Поэтому такие устройства часто называют графическими планшетами. Применяется такой дигитайзер для поточечного координатного ввода графических изображений в системах автоматического проектирования, в компьютерной графике и анимации. Надо отметить, что это далеко не самый быстрый и удобный способ построения рисунков и чертежей, особенно в случае сложной геометрии. Но зато графический планшет обеспечивает наиболее точный ввод графической информации в компьютер. Графический планшет обыкновенно содержит рабочую плоскость, рядом с которой находятся кнопки управления. На рабочую плоскость может быть нанесена вспомогательная координатная сетка, облегчающая ввод сложных изображений в компьютер. Для ввода информации служит специальное перо или координатное устройство с «прицелом», подключенное кабелем к планшету. Сам дигитайзер также подключается к компьютеру кабелем через порт связи. Разрешающая способность таких графических планшетов не менее 100 dpi (точек на дюйм). В самых совершенных и дорогих дигитайзерах ввод информации происходит без специальных перьев или прицелов, так как рабочая поверхность планшета обладает «тактильной чувствительностью», основанной на использовании пьезоэлектрического эффекта. При нажатии на точку, расположенную в приделах рабочей поверхности планшета, под которой проложена сетка из тончайших проводников, на пластине пьезоэлектрика возникает разность потенциалов. Координаты этой точки обнаруживаются программой-драйвером, сканирующей сетку проводников. Эта программа выполнит отображение точки на экран монитора. Пьезоэлектрические дигитайзеры позволяют чертить на рабочей поверхности планшета, словно на обычной чертежной доске, и таким образом вводить даже несуществующие изображения.