Периферийные устройства

 

 


Материнская плата, которая является основой построения ЭВМ с открытой архитектурой имеет несколько шин для подключения устройств, рассмотренных нами в предыдущем разделе, а также разъемы для подключения устройств ввода-вывода. Все внешние аппаратные устройства, подключаемые к системному блоку ЭВМ с помощью специальных разъемов на материнской плате, относятся кпериферийным устройствам.

Рассмотрение периферийных устройств начнем с устройств ввода информации. И первой в этом списке, естественно, располагается клавиатураКлавиатурапредназначена для ввода информации, вид вводимой информации определяется программным обеспечением, в котором работает пользователь. При нажатии клавиши выполняется процедура прерывания и запускается программа обработки прерывания, именно она определяет какая клавиша была нажата.

Манипулятор типа мышь служит для координатного указания объектов на экране монитора, вид вводимой информации также определяется программным обеспечением, в котором работает пользователь. Наиболее популярные модели «мышей» - оптические устройства различного разрешения с USB интерфейсом. Однако свое место под солнцем отвоевывают и лазерные «мыши», отличающиеся принципом работы излучателя, который отличается более точным позиционированием и стабильностью, а соответственно менее чувствителен к поверхности, по которой перемещается «мышь».

Теперь перейдем к устройствам вывода или отображения информации. Не так давно, сменилась технология производства мониторов. Мониторы с электронно-лучевой трубкой (CRT monitor), уступили свое место на конвейерах основных производителей жидкокристаллическим дисплеям (LCD monitor). Поэтому более или менее подробно остановимся на ЖК-мониторах.

Кристаллы, используемые в ЖК-панелях, двигаются как молекулы жидкостей, но при этом обладают структурой кристаллов.

ПРИМЕЧАНИЕ

Жидкие кристаллы были открыты австрийским ботаником Рейницером в 1888 году, а применяться начали более полувека спустя в 1960 году для изготовления дисплеев различных устройств (калькуляторов, часов и пр.).

Экран ЖК-монитора состоит из двух стеклянных параллельно расположенных пластин17, между которыми находятся жидкие кристаллы (длительное время используется вещество, которое называется цианофенил). К обеим пластинам прикреплены электроды, а за задней стенкой находится источник искусственного света (лампа). Электроды, позволяют подавать различное напряжение на отдельные части экрана, что и позволяет формировать изображение.

 

Рис. 3.7. Структура экрана на жидких кристаллах без приложенного напряжения (а); с приложенным напряжением (б).

Для рассмотрения мы возьмем наиболее популярный тип ЖК-дисплея – это дисплей со скрученным нематиком (Twisted Nematic -TN). В этом типе дисплея на задней подложке находятся горизонтальные бороздки, а на передней – вертикальные. Из-за такого расположения бороздок молекулы жидкого кристалла оказываются скрученными на 90º (рис. 3.7). Плоскость поляризации светового луча поворачивается на 90º при прохождении одной панели.

При появлении электрического поля, молекулы жидких кристаллов частично выстраиваются вертикально вдоль поля, угол поворота плоскости поляризации света становится отличным от 90 градусов и свет беспрепятственно проходит через жидкие кристаллы.

ПРИМЕЧАНИЕ

В 1976 г. японская компания Sharp выпустила черно-белый телевизор с диагональю экрана 5,5 дюйма, выполненного на базе LCD-матрицы разрешением 160х120 пикселей.

Поворот плоскости поляризации светового луча незаметен для глаза, поэтому возникла необходимость добавить к стеклянным панелям еще два других слоя, представляющих собой поляризационные фильтры. Эти фильтры пропускают только ту компоненту светового пучка, у которой ось поляризации соответствует заданному. Т.е. на задней панели находится горизонтальный поляроид, пропускающий горизонтально поляризованный свет, а на передней вертикальный поляроид, пропускающий вертикально поляризованный свет.



Рис. 3.8. Формирование цветного изображения на экране ЖК-монитора.

Чтобы изображение на экране монитора было цветным, белый цвет разделяют на красный, зеленый и синий с помощью светофильтров (оптических фильтров), приклеиваемых в каждой позиции пикселя (рис. 3.8).

ПРИМЕЧАНИЕ

Группа специалистов IBM разработала технологию производства тонкопленочных транзисторов с применением органических материалов, позволяющую изготавливать гибкие экраны для электронной книги и других устройств.

Для создания изображения, как правило, применяется активный матричный индикатор. На одном из электродов (горизонтальном или вертикальном) активного матричного индикатора имеются переключатели очень маленького размера в позиции каждого пикселя. Переключатели позволяют создавать требуемую комбинацию напряжений для создания необходимого изображения. Эти переключатели называются тонкопленочными транзисторами (Thin Film Transistor - TFT). А соответственно ЖК-дисплеи, выпускаемые на их основе, называются TFT-дисплеями [17].

Следующий вид периферийных устройств – это принтеры. Существует большое число типов и разновидностей данных устройств, но технологий печати, применяемых для нанесения текста или изображения на бумажный носитель не так много. Самые распространенные мы сейчас рассмотрим.

В самом общем смысле принтеры можно разделить на монохромные и цветные. Долгожителями по праву можно считатьматричные принтеры. Принцип действия которых заключается в нанесении изображения с помощью игл, через красящую ленту специального картриджа. Печать происходит при горизонтальном перемещении головки (каретки), число игл головки варьируется от 7 до 24 и определяется требуемой скоростью, а также ценой и качеством печати. Высокое качество достигается наложением точек друг на друга, а значит требует многократного прохождения головки по одному месту. Основные недостатки матричных принтеров – медленная скорость печати, ее низкое качество и ШУМ! который они создают. Но, тем не менее, они очень актуальны, по крайней мере, в двух областях – при распечатке крупноформатных листов и при печати на бумаге небольшого размера (кассовые чеки, отчеты банкоматов и пр.).

Термопринтеры являются ближайшими родственниками матричных принтеров, если такое сравнение допустимо. Печатающая головка термопринтера, оснащена матрицей нагревательных элементов. Для печати используется специальная бумага, пропитанная термочувствительным красителем. Фактически принтер «выжигает» текст на бумаге (рис. 3.9).



Рис. 3.9. Принцип работы термопринтера.

Скорость печати такого принтера не велика и обычно составляет 40-120 символов в минуту. Более того, изображение получается нечетким (как бы расплывается), а необходимость использования термобумаги добавляет к недостаткам этого типа устройств еще один крайне неприятный момент. Достоинствами же термопринтеров являются малый уровень шума при работе, компактность, надежность, отсутствие заправляемых расходных материалов.

Следующий представитель монохромных принтеров – лазерный принтер. Это поистине величайшее изобретение, позволившее вывести технологию печати на совершенно новый качественный уровень. Принцип работы лазерного принтера показан на рис. 3.10.



Рис. 3.10. Принцип работы лазерного принтера.

Основные элементом конструкции принтера является вращающийся барабан. Перед началом печати листа барабан получает напряжение 1000 В и окружается фоточувствительным материалом [6]. С помощью лазера и вращающегося восьмиугольного зеркала происходит формирование изображения на светочувствительном материале барабана (в результате чего получается чередование светлых и темных участков). Участки, на которые направляется луч лазера, теряют свой электрический заряд.

После этого барабан поворачивается и на нем создается следующий горизонтальный участок изображения. Затем барабан перемещается через резервуар или ролик с тонером (электростатическим порошком черного цвета), который притягивается к заряженным участкам. Сформированное с помощью тонера изображение прокатывается через лист бумаги, оставляя на ней отпечаток. Затем изображение на листе закрепляется в специальной печке, расплавляющей тонер.

После этого барабан разряжается, а остатки тонера счищаются с него. После этого он снова готов к печати [6].

ПРИМЕЧАНИЕ

Объем одной порции чернил, выбрасываемых из сопла равен одному пиколитру. Для сравнения в одной капле воды таких порций будет приблизительно 100 млн.

Существуют также светодиодные принтеры, однако их рассмотрение будет лишним, а заинтересовавшийся читатель может подробно узнать о принципе их работы в [16].

И, наконец, давайте изучим формирование цветного изображения. Самый простой, удобный и дешевый способ – это использование цветных струйных принтеров. В таких принтерах печатающая головка содержит картридж. Головка перемещается по горизонтали и выпрыскивает чернила над листом бумаги из крошечного размера сопел.



Рис. 3.11. Принцип работы пьезоэлектрического струйного принтера.



Рис. 3.12. Принцип работы термографического струйного принтера.

Струйные принтеры бывают пьезоэлектрические и термографические. В пьезоэлектрических принтерах рядом с чернильной камерой устанавливают кристалл, который под воздействием подаваемого на него напряжения выпускает порцию чернил (рис. 3.11). Чем больше напряжение, тем большую порцию он выпускает, причем напряжением можно управлять программно. Такие принтеры выпускает компания Epson.

В термографических в каждой форсунке установлен резистор, который под воздействием напряжения нагревается, испаряет порцию чернил, превращая ее в газ (пузырек газа) и под действием изменившегося давления чернила распыляются на бумагу (рис. 3.12). Поэтому такие принтеры пузырьковыми, этот тип принтеров выпускает компания HP.

Для создания цветного изображения на бумаге используются чернила четырех цветов: голубого (Cyan), желтого (Yellow), сиреневого (Magenta) и черного (blacK). Эта цветовая схема называется CYMK. Напомним, что при формировании изображения в мониторе используется цветовая схема RGB (красный, зеленый, синий - Red Green Blue). Это происходит потому, что цветные мониторы используют поглощенный свет для формирования изображения, а цветные принтеры – отраженный.

Последнее время на рынке появились цветные лазерные принтеры, которые очень быстро дешевеют и обладают несомненными достоинствами по сравнению со струйной технологией печати.


Лекция добавлена 28.02.2013 в 03:19:13