Периферийные устройства компьютера Презентацию подготовил Каликин О С

Периферийные устройства компьютера. Презентацию подготовил Каликин О. С.

Введение С развитием вычислительной техники появлялись новые ЭВМ, гораздо более мощные и меньшие в размерах, чем свои первые предшественники, называемые в наше время персональный компьютер. Наряду с базовой конструкцией ПК развивались и периферийные устройства. Основное назначение ПУ - обеспечить поступление в ПК из окружающей среды программ и данных для обработки, а также выдачу результатов работы ПК в виде, пригодном для восприятия человека.

Группы по функциональному назначению: Устройства ввода-вывода: Ленточные (магнитные) накопители - стримеры. Принцип записи на магнитных носителях основан на изменении намагниченности отдельных участков магнитного слоя носителя;

Оптические накопители - приводы CD-ROM, CD-R, CD -RW, DVD-RW. Информация на магнитооптических накопителях типа CD-R, представляется чередованием углублений и пиков.

Флеш-память – это энергонезависимая и перезаписываемая память, основанная на особых свойствах полупроводников. Другими словами, ячейка флэш-памяти не содержит конденсаторов как большинство других типов полупроводниковой памяти. Это всего лишь один транзистор особой архитектуры, способный хранить информацию. Бит занимает одну ячейку флеш-памяти. Главным в этом механизме является электрон. Когда usb flash включается в компьютер, по ней пробегает электричество, забегая во все ячейки. Каждая ячейка состоит из источника и канала. Если контроллер с помощью электричества зарядит электрон, тогда ток попадет из источника в канал и, как по мостику, ток побежит по электрону дальше. Если электричество пробежало по электрону дальше - значит в ячейке ноль, если не пробежало - значит, единица. Значение ячейки (бита) зависит от того, есть ли там электрон или нет. При записи информации на флешку, миллионы контроллеров заряжают и разряжают миллионы электронов.

Все описанные процессы происходят на чипе памяти. Однако у типичной флешки имеется также разъем USBтипа (интерфейс USB). Так же имеется контроллер, обеспечивающий взаимопонимание между накопителем и компьютером. Для этого у него есть небольшой процессор и крохотное количество оперативной памяти. Оперативная память представляет собой "буфер" для перекачки информации.

Устройства вывода: Мониторы – они делятся на 3 типа, а именно: 1. ЭЛТ. С фронтальной стороны внутренняя часть стекла трубки покрыта люминофором (7). В качестве люминофоров для цветных ЭЛТ используются довольно сложные составы на основе редкоземельных металлов - иттрия, эрбия и т. п. Люминофор - это вещество, которое испускает свет при бомбардировке его заряженными частицами. Для создания изображения в CRT-мониторе используется электронная пушка(1), которая испускает поток электронов(2) сквозь металлическую маску или решетку на внутреннюю поверхность стеклянного экрана монитора(6), которая покрыта разноцветными люминофорными точками. Электроны попадают на люминофорный слой, после чего энергия электронов преобразуется в свет, т. е. поток электронов заставляет точки люминофора светиться. В цветном CRT-мониторе используются три электронные пушки, в отличие от одной пушки, применяемой в монохромных мониторах, которые сейчас практически не производятся и мало кому интересны. Наши глаза реагируют на основные цвета: красный (Red), зеленый (Green) и синий (Blue) и на их комбинации, которые создают бесконечное число цветов. Люминофорный слой, покрывающий фронтальную часть электронно-лучевой трубки, состоит из очень маленьких элементов.

ЖК. Конструктивно дисплей состоит из ЖК-матрицы (стеклянной пластины, между слоями которой и располагаются жидкие кристаллы), источников света для подсветки, контактного жгута и обрамления (корпуса), чаще пластикового, с металлической рамкой жёсткости. Каждый пиксель ЖК-матрицы состоит из слоя молекул между двумя прозрачными электродами, и двух поляризационных фильтров, плоскости поляризации которых (как правило) перпендикулярны. В отсутствие напряжения кристаллы выстраиваются в винтовую структуру. Эта структура преломляет свет таким образом, что до второго фильтра плоскость его поляризации поворачивается и через него свет проходит практически без потерь.

Если же к электродам приложено напряжение, то молекулы стремятся выстроиться в направлении электрического поля, что искажает винтовую структуру. При этом силы упругости противодействуют этому, и при отключении напряжения молекулы возвращаются в исходное положение. При достаточной величине поля практически все молекулы становятся параллельны, что приводит к непрозрачности структуры. Варьируя напряжение, можно управлять степенью прозрачности. Во всей матрице можно управлять каждой из ячеек индивидуально, но при увеличении их количества это становится трудновыполнимо, так как растёт число требуемых электродов. Поэтому практически везде применяется адресация по строкам и столбцам.

Плазменный. Работа плазменной панели основана на свечении люминофора под воздействием ультрафиолета. Каждый пиксель состоит из трёх идентичных микроскопических полостей, содержащих инертный газ (ксенон) и имеющих два электрода, спереди и сзади. При подаче напряжения на отдельную колбу газ ионизируется и излучает ультрафиолет. Ультрафиолет, попадая на люминофор, нанесенный на внутреннюю поверхность колбы, начинает светиться одним из трех цветов (RGB). Плазменные панели не мерцают как это делают электронно-лучевые мониторы, так как в них отсутствует развертка. Панель прошита вертикальными и горизонтальными электродами для подачи напряжения, с лицевой стороны электроды прозрачные. Специальный процессор управляет переключением напряжения.

Принтеры – это широко распространенное устройство вывода информации на бумагу. Существуют различные типы принтеров: Матричные (игольчатые) принтеры. Рассмотрим вкратце, как устроена печатающая головка. Основа ее – иголки с пружинками, рычажки и соленоиды. В исходном состоянии печатающие иглы (диаметром 0, 2 – 0, 3 мм) с надетыми на них пружинками не выступают за пределы головки. При подаче импульса напряжения на обмотку соленоида возникающее магнитное поле скачком выдвигает подвижный сердечник (на рисунке – вниз). Этот сердечник бьет по рычажку, который поворачивается на шарнире. Через рычажок удар передается на иголку. Она бьет по бумаге через красящую ленту и, таким образом, появляется одна из точек изображения знака шрифта. Затем иголка под действием пружины возвращается в первоначальное положение. Процесс периодически повторяется со всеми иголками.

Струйный принтер. Механизм печатающей головки Печатающая головка – сердце струйного принтера. Она состоит из нескольких сопел, которые распыляют чернила на бумагу. Чернильные картриджи разнятся в зависимости от производителя и модели принтера. Бывают отдельные или комбинированные черные и цветные картриджи, отдельные картриджи для основных цветов печати и даже картриджи со встроенными печатающими головками. Шаговый двигатель печатающей головки перемещает головку и картриджи вдоль бумаги. В некоторых принтерах предусмотрен дополнительный шаговый мотор для парковки печатающей головки, который действует как парковочный тормоз для автомобиля – предотвращает случайное смещение головки, когда принтер не используется. Приводной ремень крепит механизм печатающей головки к шаговому двигателю. Стержень стабилизатора обеспечивает высокую точность печати и предотвращает колебания печатающей головки.

Механизм подачи бумаги Лоток для бумаги присутствует в большинстве струйных принтеров, но в некоторых моделях вместо этого используется автоподатчик, расположенный под углом на задней панели принтера. Автоподатчик открывается автоматически и позволяет загружать в принтер бумагу. Как правило, в лотке для бумаги помещается больше листов, чем в автоподатчике. Ряд роликов вытягивает бумагу из лотка или податчика и продвигает ее внутрь принтера, когда печатающая головка готова к следующем проходу. Шаговый двигатель подачи бумаги управляет вращением роликов и обеспечивает подачу бумаги именно с той скоростью, какая необходима для непрерывной печати.

Лазерный принтер. В большинстве лазерных моделей за систематизацию полученных от компьютера данных отвечает контроллер, который дает принтеру соответствующие команды: какую бумагу использовать, как форматировать страницу, как обрабатывать шрифты и так далее. Чтобы успешно работать с этими данными, контроллер должен их расставить в определенном порядке. Компоновка страницы Завершив структуризацию данных, контроллер приступает к компоновке страницы. Он определяет ширину полей, расставляет в нужном порядке слова и размещает изображения. Когда страница готова, процессор растровых изображений (RIP) берет эти данные (целиком или по частям) и разбивает их на крошечные точки. Принтер нуждается в точечном представлении страницы с тем, чтобы лазер мог нанести ее на фоторецептор, о чем будет подробно говориться в следующем разделе. В большинстве моделей контроллер сохраняет данные печати в своей собственный памяти. Это позволяет выстраивать задания печати в очередь и обрабатывать одно за другим, а также экономит время при печати нескольких копий одного документа – компьютеру в таком случае достаточно отправить данные один раз.

Лазерная установка Стандартная лазерная установка состоит из следующих компонентов: Лазер; Подвижное зеркало; Линзы. Лазер получает данные страницы (крошечные точки, составляющие текст и изображения) построчно. Двигаясь вдоль фотобарабана, лазер выпускает по одному световому импульсу на каждую точку, а пустые участки не обрабатывает вообще. На самом деле, лазер выспускает неподвижные лучи, которые отражаются от подвижного зеркала. При движении зеркало отражает лучи через ряд линз, что компенсирует искажение изображения, вызванное постоянным изменением расстояния между зеркалом и различными участками поверхности фотобарабана. Нанесение страницы на фотобарабан Лазерная установка движется только по горизонтали. После каждого горизонтального прохода принтер слегка поворачивает фотобарабан, чтобы лазер мог нанести следующую строку. Небольшой компьютер печатающего двигателя синхронизирует перемещения всех компонентов принтера с идеальной точностью даже на самых высоких скоростях.

Устройства ввода Клавиатура - до недавнего времени использовалась стандартная клавиатура, 101/102 клавиши, но с развитием персональных компьютеров производители старались развивать и основное устройство ввода информации. Это и привело к созданию мультимедийных клавиатур.

Сканер - для непосредственного считывания графической информации с бумажного или иного носителя в ПК применяется оптические сканеры. Существуют разные виды сканеров, а именно: Ручной сканер штрих-кода — устройство, которое считывает штрих-код, нанесенный на упаковку товара, и передаёт информацию в компьютер, кассовый аппарат или POSтерминал. Как и планшетные сканеры, он состоит из источника света, линзы и светового датчика, переводящего оптические импульсы в электрические. Кроме того, почти все сканеры штрих-кодов содержат схему дешифрации, анализирующую предоставляемую датчиком информацию об изображении и посылающую содержание штрих-кода на порт вывода сканера.

Барабанный сканер. Это полный стеклянный цилиндр (барабан) на который крепится сканируемый оригинал. В зависимости от типа устройства, барабан может быть расположен горизонтально, вертикально и наклонно. Цилиндр вращается с высокой скоростью. Перемещаемый источник света находится внутри барабана. Свет от источника проходит сквозь прозрачный оригинал и улавливается оптической системой. Система зеркал и светофильтров раскладывает свет на красную, синюю и зеленую составляющие, и направляет на трубку фотоэлектронного умножителя (ФЭУ). ФЭУ более чувствительны, чем CCD-матрицы, используемые в планшетных и протяжных сканерах. Это позволяет барабанным сканерам работать в большем диапазоне оптических плотностей. При использовании одного ФЭУ необходимо три прохода по изображению для сканирования всех трех цветовых составляющих. Если использовать три ФЭУ, то достаточно одного прохода. При использовании непрозрачных оригиналов, используется дополнительный источник света. Он расположен снаружи барабана. В этом случае оптическая система улавливает не проходящий, а отраженный свет.

Планшетный. Отраженный свет через оптическую систему сканера (состоящую из объектива и зеркал или призмы) попадает на три (и более) расположенных параллельно другу фоточувствительных полупроводниковых элемента на основе приборов с зарядовой связью (ПЗС), каждый из которых принимает информацию о компонентах изображения

Дополнительные ПУ Манипулятор «мышь» - обеспечивает простое и удобное управление многими функциями ОС и прикладных программ. Существует два вида мышь: шариковые и оптические. В шариковых манипуляторах используется механический способ передачи направления движения, а в оптических «мышах» вместо шарика используется светодиод.

Web-камера. Поскольку современная Web-камера выполняет видеосъемку, оцифровку, сжатие и передачу видеоизображения, в ее состав входят следующие компоненты: ПЗС-матрица, объектив, оптический фильтр, плата видеозахвата, блок компрессии (сжатия) видеоизображения, центральный процессор и встроенный Web-сервер, ОЗУ, флэш-память, сетевой интерфейс, последовательные порты, входы/выходы сигнала тревоги. В качестве фотоприемника в большинстве Web-камер применяется ПЗСматрица (прибор с зарядовой связью). От правильного выбора и установки объектива зависит качество видеоизображения. Оптические инфракрасные отсекающие фильтры отсекают инфракрасную составляющую световых волн, обеспечивая правильную цветопередачу. Плата видеозахвата (блок оцифровки) осуществляет преобразование аналогового электрического сигнала, сформированного ПЗС-матрицей, в цифровой формат. Блок компрессии выполняет сжатие оцифрованного видеосигнала в один из форматов сжатия (JPEG, MPEG-1/2/4, Wavelet). Центральный процессор выполняет вывод оцифрованного и сжатого видеоизображения, а также отвечает за выполнение функций встроенного Web-сервера и управляющей программы для Web-камер.