Периферийные устройства. 
Компьютерные технологии

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 или для передачи на другую ЭВМ, или в иной, необходимой форме. ПУ в немалой степени определяют возможности применения ПК.

Периферийные устройства можно разделить на несколько групп по функциональному назначению:

Устройства ввода-вывода — предназначены для ввода информации в ПК, вывода в необходимом для оператора формате или обмена информацией с другими ПК. К такому типу ПУ можно отнести внешние накопители (ленточные, магнитооптические), модемы.

Устройства вывода — предназначены для вывода информации в необходимом для оператора формате. К этому типу периферийных устройств относятся: принтер, монитор (дисплей), аудиосистема.

Устройства ввода — Устройствами ввода являются устройства, посредством которых можно ввести информацию в компьютер. Главное их предназначение — реализовывать воздействие на машину. К такому виду периферийных устройств относятся: клавиатура (входит в базовую конфигурацию ПК), сканер, графический планшет и т. д.

Дополнительные ПУ — такие как манипулятор «мышь», который лишь обеспечивает удобное управление графическим интерфейсом операционных систем ПК и не несет ярковыраженных функций ввода либо вывода информации; WEB-камеры, способствующие передаче видео и аудио информации в сети Internet, либо между другими ПК. Последние, правда, можно отнести и к устройствам ввода, благодаря возможности сохранения фото, видео и аудио информации на магнитных или магнитооптических носителях.

Каждые из перечисленных групп устройств выполняют определенные функции ограниченные их возможностями и назначением.

Жесткий диск.

Жёсткий диск состоит из двух основных частей: гермоблока и контроллера.

Гермоблок — это герметичная камера (откуда и название), заполненная чистым, не содержащим пыли воздухом, и содержащая в себе пакет магнитных дисков и блок магнитных головок (БМГ).

Несмотря на герметичность, камера сообщается с окружающей средой через барометрический фильтр, обеспечивающий выравнивание давлений вне и внутри камеры. Барометрический фильтр выполнен так, чтобы не пропускать частицы пыли более определённого размера (~0,5 мкм). Выравнивание давлений исключает механические деформации корпуса. Также внутри находится рециркуляционный фильтр, обеспечивающий улавливание частиц, уже находящихся в камере, которые могут быть образованы внутри (в результате износа) или пропущены барометрическим фильтром. Он расположен на пути циркулирующего за счёт вращения дисков воздуха.

Магнитные диски состоят из основы, сделанной обычно из алюминия, реже из стекла или керамики и магнитного покрытия, в виде тонкой плёнки магнитотвёрдого материала (ферромагнетика), который служит собственно носителем информации. Магнитные диски собраны в пакет, находящийся на оси шпиндельного электродвигателя со стабильной скоростью вращения. Стабилизация вращения производится контроллером по сервометкам. (Ранее использовался отдельный датчик положения дисков). Обычно дисков в пакете не более трёх, запись может производиться как на одну, так и на обе стороны каждого диска, таким образом диск обычно содержит от 1 до 6 головок.

Блок магнитных головок перемещается вдоль поверхности диска от края к центру посредством сервопривода. На первых винчестерах сервопривод производился шаговым двигателем. Впоследствии стала применяться звуковая электромагнитная катушка (англ. voice сoil). Катушка называется звуковой по той причине, что она действует по принципу, аналогичному электромагнитной акустической системы. Для управления головками в винчестере хранятся так называемые адаптивы — индивидуальные для каждого винчестера данные о физических характеристиках сервопривода головок — необходимые амплитуды и времена сигналов управления электромагнитом. Адаптивы обеспечивают быстрое и почти безошибочное позиционирование головки и уверенное удержание её на треке.

Сама головка — миниатюрная электромагнитная система, обеспечивающая локальное намагничивание поверхности диска и локальное измерение его намагниченности. Первые электромагнитные головки считывали информацию через наведённую ЭДС на катушке. Позднее появились магниторезистивные головки, использующие для считывания специальный магниточувствительный материал.

В выключенном положении головки лежат на дисках в специальной зоне парковки. Во избежание повреждений при транспортировке, головки в этом положении заблокированы, и не могут перемещаться до тех пор, пока диски не крутятся. При работе головки парят над поверхностью вращающихся дисков на расстоянии порядка от десятых долей до единиц микрометров. Таким образом поверхность дисков не изнашивается (как это происходит у дискет).

Внутри гермоблока вместе на блоке магнитных головок или рядом с ним расположен коммутатор, обеспечивающий переключение активных головок и предварительное усиление сигнала магнитного датчика. Если у жёсткого диска одна рабочая поверхность, то коммутатор выполняет только функции усилителя.

Контроллер представляет собой электронную схему, выполняющую функции управления органами гермоблока и преобразование информации, передаваемой между компьютером и головками. Конструктивно контроллер обычно выполнен в виде печатной платы, монтируемой на одной стороне гермоблока. На контроллере расположены узлы питания, управления шпиндельным двигателем, сервоприводом БМГ, чтения и записи информации на диски, обмена по внешнему интерфейсу, разъёмы интерфейса, питания, соединения с гермоблоком, а также технологические выводы и элементы конфигурации (джамперы).

Современный контроллер — встроенная микропроцессорная система, выполняющая зашитую микропрограмму. Основные узлы контроллера:

схема управления питанием;

модуль управления (микропроцессорный).

интерфейсный модуль;

канал чтения-записи;

контроллер БМГ;

контроллер шпиндельного двигателя;

Монитор Монитор (дисплей) — это стандартное устройство вывода, предназначенное для визуального отображения текстовых и графических данных. В зависимости от принципа действия, мониторы делятся на:

• — мониторы с электронно-лучевой трубкой;
• — дисплеи на жидких кристаллах.

В дисплеях на жидких кристаллах безбликовый плоский экран и низкая мощность потребления электрической энергии (5 Вт, по сравнению, монитор с электронно-лучевой трубкой потребляет 100 Вт).

С точки зрения пользователя, основными характеристиками монитора являются:

• — размер по диагонали. Экран монитора измеряется по диагонали в дюймах. Размеры колеблются от 9 дюймов (23 см) до 42 дюймов (106 см). Распространенными являются размеры 14, 15, 17, 19 и 21 дюйма;
• — разрешающая способность. Количество точек по горизонтали и вертикали, которые монитор способный воссоздать четко и раздельно называется его разрешающей способностью. Выражение «разрешающая способность 800×600» означает, что монитор может выводить 600 горизонтальных строк по 800 точек в каждой. Стандартными являются такие режимы разрешающей способности: 800×600, 1024×768, 1152×864 и выше. Чем больше разрешающая способность, тем лучше качество изображения;
• — частота регенерации. Он показывает сколько раз в секунду монитор может полностью обновить изображение на экране. Чем больше частота, тем меньше усталость глаз и больше времени можно работать непрерывно. Сегодня минимально допустимой считается частота в 75 Гц, нормальной — 85 Гц, комфортной — 100 Гц и больше;
• — класс защиты монитора определяется стандартом, которому отвечает монитор с точки зрения требований техники безопасности. Сейчас общепринятыми считаются международные стандарты TCO-92, TCO-95 и ТСО-99, ограничивающие уровни электромагнитного излучения, эргометрические и экологические нормы, в рамках, безопасных для здоровья человека.

Работой монитора руководит специальная плата, которую называют видеоадаптером (видеокартой). Видеоадаптер имеет вид отдельной платы расширения, которую вставляют в определенный слот материнской платы (в современных ПК это слот AGP). Видеоадаптер выполняет функции видеоконтроллера, видеопроцессора и видеопамяти.

За время существования ПК изменилось несколько стандартов видеоадаптеров:

• — MDA (Monochrom Display Adapter) -монохромный,
• — CGA (Color Graphics Adapter) — 4 цвета,
• — EGA (Enchanced Graphics Adapter) -16 цветов,
• — VGA (Video Graphics Array) — 256 цветов,
• — SVGA (Super VGA) — до 16,7 млн. цветов. Если еще недавно типичными были видеоадаптеры с 2−4 Мбайт видеопамяти, то уже сегодня нормальной считается емкость в 32−64 Мбайт.

Устройства ввода информации К устройствам ввода изображения относятся цифровые фото и видеокамеры, сканеры.

Цифровые фотокамеры характеризуются количеством точек (пикселей) светочувствительной матрицы, глубиной цвета, размерами фотоизображения. Самые примитивные цифровые фотоаппараты имеют матрицу 1,3 Mpx и размер снимка 640 на 320 точек, самые прогрессивные (профессиональные) до 5.2 Mpx и размеры фотоснимка 2048*1536 точек.

Основные устройства для автоматизации ввода текстовой и графической информации в ПК в вопросах документооборота и инженерно-технических задач это сканеры.

Сканеры характеризуются.

• — максимальными размерами оригинала изображения. Обычные от формата А4, инженерные до формата A0.
• — Принципом подачи оригинала: планшетные, протяжные, ручные.
• — Оптическим разрешением сканирования от 600/1200/2400 dpi для обычных настольных систем, 400−600 dpi для инженерных и до 5700 dpi для полиграфических систем ввода изображения.
• — Программным разрешением, за счет алгоритмов удается увеличить разрешение изображения с минимальной потерей информации в 2−4 раза по отношению к оптическому.
• — Глубиной цвета: 8, 16, 24, 32 бита на точку.

Оптической плотностью. Характеристика применяемая в основном только в полиграфии.

Принтеры В настоящее время существуют три основных технологии печати для настольных систем: матричные, струйные и лазерные принтеры.

Матричные принтеры характеризуются числом иголок печатающей головки (9/24), скоростью печати в байтах/в секунду, максимальным форматом бумаги. Выбор матричных принтеров на сегодня очень узок. Единственный производитель — Epson.

Струйные принтеры преобладают среди домашних пользователей. В настоящее время практически все продаваемые струйные принтеры цветные. Отличаются 3-х или 5-ти цветным печатающим картриджем. Последние обычно называются фото-принтерами, поскольку лучше передают полутона.

Одной из наиболее важных характеристик является разрешение печати, так принтеры Epson имеют разрешение печати от 1440 до 5760 dpi.

Лазерные черно/белые принтеры начинают догонять по продажам струйные принтеры ввиду последнего резкого падения цен. Оптическое разрешение современных ч/б лазерных принтеров составляет 600 dpi для бюджетных ч/б моделей, 1200×600, 2400×600 dpi для новых, более дорогих моделей. Для цветных лазерных систем печати оптическое разрешение составляет 300, 400, 600 dpi. Меньшее разрешение при цветной лазерной печати по отношению к струйным принтерам компенсируется другим принципом сведения красок и их плотности.

Лазерные принтеры существенно опережают по скорости струйные и, тем более, матричные принтеры. Скорость печати струйных принтеров от 10−12 стр/мин текста до 4 мин на страницу фотографии при качественной печати. Ч/б лазерные принтеры для настольных систем обладают скоростью печати от 10 до 40 копий в минуту, не зависимо от степени заполнения листа, цифровые промышленные системы печати достигают скорости до 180 листов в минуту (3 листа в секунду).

Цветные лазерные системы печати имеют скорость от 2−4 до 12 листов в минуту для настольных систем и до 40 листов в минуту для систем малой типографии.