Архітектура та програмне забезпечення комп'ютера, Детальна інформація

4. Периферійні пристрої.

Периферійні пристрої призначені для забезпечення вводу-виводу інформації в необхідному для оператора форматі, а також зручності взаємодії останнього з комп’ютером. Периферійні пристрої бувать зовнішніми або вбудованими.

Зовнішні пристрої виготовляються, як окремі прилади, які обладнані власним блоком живлення і вимагають для підключення окремої розетки в електричній мережі. Зв’язок між комп’ютером та зовнішніми пристроями здійснюється за допомогою спеціальних сигнальних кабелів через відповідні пристрої вводу-виводу. В зовнішньому виконанні виготовляються пристрої, які мають значну споживану потужність, або з ергономічних міркувань (з точки зору зручності використання) не можуть бути виготовлені у внутрішньому виконанні.

Внутрішні периферійні пристрої не мають власного блоку живлення, а тому використовують блок живлення комп’ютера і є вбудованими в його системний блок. Зв’язок між комп’ютером і такими пристроями реалізується за допомогою спеціальних сигнальних кабелів (шлейфів) через відповідні пристрої вводу-виводу або безпосередньо за системною магістраллю.

Існують багато різновидів периферійних пристроїв, основними з яких є:

Клавіатура. Призначена для вводу інформації в комп’ютер та керування з боку оператора процесом виконання програми. В технічному аспекті клавіатура представляє сукупність механічних датчиків, які сприймають тиск на клавіші і тим самим замикають певне електричне коло.

Основний принцип роботи клавіатури разом з схемою контролера полягає в скануванні перемикачів клавіш. Замиканню та розмиканню довільного з цих перемикачів (тобто натичненню та відпусканню клавіш) ставиться у відповідність унікальний цифровий код – скан-код, розміром один байт. Крім цього, при кожному розмиканні та замиканні перемикачів крнтролер клавіатури ініціює апаратне переривання, чим змушує мікропроцесор здійснювати перехід на програму обслуговування контролера. Процедура обробки переривання здійнює читання скан-коду з контролера, його трансляцію в розширений ASCII-код та запис цього коду до буфера, де цей код може бути прочитаний та проаналізований будь-якою програмою.

Клавіатура підключається до ПК через контролер клавіатури або порт IrDA і є зовнішнім пристроєм, хоча і не має власного блоку живлення.

Монітор. Призначений для відображення (виводу) інформації – результатів роботи програм на екрані електронно-променевої трубки (ЕПТ). Принцип роботи таких моніторів мало чим відрізняються від звичайних телевізорів і полягає в тому, що пучок електронів, випущений з електронної гармати, попадаючи на екран, покритий люмінофором, приводить до його свічення. На шляху пучка електронів розміщені відхиляюча система, яка дозволяє змінювати напрям променя та модулятор, який регулює яскравість зображення.

Будь-яке текстове чи графічне зображення на екрані складається з множини підсвічених дискретних точок люмінофору – пікселів. Електронний промінь періодично проходить через весь екран, по мірі його руху відеосигнал, який подається на модулятор, змінює яскравість певних пікселів, що в результаті приводить до утворення зображення.

Кількість пікселів, які розміщені вздовж горизонтальної та вертикальної сторін екрану визначають т.з. роздільну здатність монітора, від якої безпосередньо залежить якість зображення.

В кольорових моніторах піксель складається з трьох точок, заповнених люмінофором червоного (Red), зеленого (Green) та синього (Blue) кольорів, тому такі монітори інколи називаються RGB-моніторами.

Основним керуючим сигналом для моніторів є відеосигнал, який формується платою відеоадаптера. Він може бути цифровим, тобто мати лише певні логічні рівні, або аналоговим – неперервним.

Сучасні монітори використовують т.з. рідкокристалічний екран, що суттєво покращує їх технічні характеристики, зменшує габарити та споживану потужність а також шкідливий вплив на оператора. Підключається до ПК через відеоадаптер і є зовнішнім пристроєм.

Маніпулятор “миша”та трекбол. Є зручним інструментом керування комп’ютером, особливо, якщо на останньому виконуються програми з графічним інтерфейсом користувача. Є електронно-механічним пристроєм, який відслідковує власне переміщення на поверхні і передає дану інформацію до ПК, який, обробивши її, відповідним чином реагує. Власного блоку живлення не має, хоча і виготовляється в зовнішньому виконанні іпідключається до ПК через послідовний порт або порт IrDA.

Дисководи гнучких магнітних дисків (FDD – Floppy Disk Drive). Призначені для запису та читання інформації на змінних магнітних носіях – гнучких дисках (дискетах). Дискети (а відповідно, і дисководи) бувають двох форматів; 5.25 та 3.5 дюймовими (1 дюйм ( 2.25 см.).

Інформація на магнітних носіях зберігається у вигляді ділянок намагніченості покритого магнітним шаром матеріалу. Магнітне поле намагніченої ділянки може мати різну полярність, одна з яких відповідає рівню логічного нуля, інша – рівню логічної одиниці.

Дисководи гнучких магнітних дисків, як правило, є внутрішніми пристроями і підключаються до ПК через контролер гнучких дисків.

Накопичувачі на жорстких магнітних дисках (HDD – Hard Disk Drive). Реалізують збереження інформації на незмінних магнітних носіях. В порівнянні з гнучкими магнітними дисками (дискетами) можуть зберігати набагато більші об’єми інформації і здійснювати її читання/запис набагато швидше.

В накопичувачах на жорстких магнітних дисках використовуються декілька носіїв інформації (найчастіше 2 або 3), які представляють магнітні пластини, жорстко закріплені на спільній осі і поміщені разом із системою зчитування-запису герметичному корпусі. Обертання осі (шпінделя) диску приводить до утворення між головками зчитування-запису та поверхнями пластин невеликого повітряного зазору, що повністю усуває механічний контакт головок з пластинами, підвищуючи тим самим надійність пристрою.

Жорсткі магнітні диски підключаються до комп’ютера через контролер жорстких дисків і є внутрішніми пристроями. Існує два загальноприйнятих стандарти обміну даними між контролером та накопичувачем – IDE (Integrated Drive Electronics) та SCSI (Small Computer System Interfacre)

Дисководи CD-ROM, CD-R, CD-RW, DVD. Дозволяють працювати з інформацією на оптичних дисках (compact-disk). В залежності від матеріалу виготовлення та функціонального призначення оптичних дисків дозволяють читання даних – CD-ROM, одноразовий запис та багаторазове читання – CD-R, багаторазове читання та запис (CD-RW). Оптичні диски можуть зберігати 650-700 МБайт (1 Байт = 1024 кБайт =1 048 576 байт), диски DVD – приблизно в 40 разів більше.

Інформація на оптичних дисках зберігається у вигляді чергування ділянок, які відбивають або поглинають світло; зчитування та запис здійснюється за допомогою лазерних променів.

Можуть виготовлятися в зовнішньому або внутрішньому виконанні. Зовнішні дисководи підключаються до комп’ютера через паралельний порт; внутрішні – через контролер жорстких дисків IDE або SCSI.

Стримери. Призначені для збереження великих об’ємів інформації на магнітних касетних накопичувачах. В якості носіїв інформації можуть використовуватись як звичайні аудіо-відео (VHS) касети так і спеціалізовані касетні накопичувачі. Бувають внутрішніми (підключаються через контролер жорстких дисків) і зовнішніми (підключаються через послідовний або паралельний порти).

Принтери. Призначені для відображення текстової та графічної інформації на папері та інших матеріалах. Технології фіксування інформації можуть бути різними, найпоширенішми з яких є матрична, лазерна та струменева.

Матрична (або матрично-ударна) технологія базується на отриманні відбитку зображення на паперових носіях шляхом перенесення барвника на останній з фарбуючої стрічки. Перенесення зображення здійснюється кареткою, яка містить набір голок, кожна з яких, вдаряючи по папері через фарбуючу стрічку в потрібних позиціях, формує відбиток однієї точки зображення. Результуюче зображення фактично є сукупністю відбитків точок, а вартість такого зображення є найнижчою, в порівнянні з іншими технологіями друку.

Струменева технологія друку забезпечує формування зображення на папері шляхом нанесення рідкого барвника. Процес друку повністю виключає механічний контакт друкуючої головки з паперовим носієм, що робить струменеві пристрої фактично безшумними. За допомогою струменевої технології досить легко реалізується друк кольорових зображень а якість друку є досить високою. Вартість струменевих принтерів є нижчою за матричні, однак експлуатаційні витрати набагато перевищують аналогічні витрати для матричних принтерів.

В пристроях з лазерною або LED-технологією друку для формування зображення використовуються сипучий барвник – тонер, який фактично є дрібним зарядженим порошком.

Зображення спочатку формується на фоточутливому барабані у вигляді ділянок, які мають заряд протилежної полярності до заряду тонера, після чого воно переноситься на папір. Частинки тонера притягуються до заряджених ділянок паперу і фіксуються шляхом нагрівання лазерним променем, в LED-пристроях замість лазерних променів використовуються промені світлодіодів.