Устройства, которыми персональный компьютер может комплектоваться дополнительно, принято именовать периферийными. К таким устройствам относятся: периферийные устройства ввода/вывода информации: манипулятор “мышь” (9), трекбол, световое перо (10), дигитайзер, джойстик (13), сканер (2), печатающие устройства: принтеры (1) и плоттеры (3); накопители информации: внешние дисковые (4) и ленточные (5) – устройства – накопители на магнитных, оптических и оптомагнитных дисках, ленточные накопители (кассетные и катушечные) стримеры (5); сетевые и коммуникационные устройства: модемы (6), сетевые адаптеры (14), маршрутизаторы, повторители, сетевые распределители; мультимедиа компоненты: звуковые динамические колонки (11), микрофоны (8), звуковые интерфейсные карты (7), звуковые наушники (12), магнитофоны, видео и телекамеры и т.д..

Как правило, периферийными считают устройства, которые не являются средствами и инструментами первой необходимости и/или не находятся на материнской плате или не расположены непосредственно внутри системного блока. Однако, такой подход применим при рассмотрении персонального компьютера как системы с весьма узкими базовыми возможностями, которой он уже давно перестал быть. В настоящий момент, никто не может представить полноценное использование персонального компьютера в офисных, рекламно-издательских, научных и др. сферах деятельности человека без принтера, модема, сканера или манипулятора “мышь”. Многие персональные системы комплектуются встроенными в системный блок и/или монитор средствами мультимедиа.

Печатающие устройства – принтеры

Печатающими устройствами или принтерами принято называть устройства, при помощи которых можно получить “твердую” копию документа на бумаге, картоне, прозрачной пленке или другом носителе графической информации. Устройства, предназначенные для построения твердых копий чертежей, относят к особой категории печатающих устройств – плоттерам и графопостроителям. В современных печатающих устройствах применяются самые различные технологии и способы получения изображения.

1, 4 – цветные струйные принтеры, 2, 3 – черно-белые лазерные принтеры, 5, 6 – цветные лазерные принтеры.

Все принтеры делят на группы или категории, в зависимости от различных характеристик – способа, качества, скорости печати и т.п.. Так, из наиболее распространенных групп печатающих устройств, по способу печати, можно выделить устройства использующие способы получения изображения условно называемые: “матричный”, “струйный”, “лазерный”, “ромашковый” и “термографический”. Их, также, можно разделить на ударные – использующие для получения изображения механизм оттиска и безударные, цветные и черно-белые и на др. категории. Из ударных печатающих устройств, совместно с персональными компьютерами, наиболее часто используются матричные и ромашковые принтеры, а из безударных – струйные и лазерные.

Принтеры комплектуются собственной системой управления аппаратурой печати, центральным процессором для обработки данных, оперативной и постоянной запоминающими системами – памятью и интерфейсами ввода/вывода или коммуникационными портами.

По характеру организации внутренней архитектуры принтеры, во многом, схожи с персональными компьютерами. Они имеют собственные процессоры, знакогенераторы, системы управления и распределения памяти и, благодаря возможной комплектации сетевыми адаптерами, могут входить в состав компьютерных сетей как самостоятельные устройства.

Многие устройства оснащаются встроенными системами распознавания специальных растровых и векторных форматов документов (RAW, HPGL, EPS и т.п.) и способны принимать информацию для печати в этих форматах непосредственно, что резко увеличивает скорость и улучшает качество печати.

Все печатающие устройства имеют систему или системы подачи носителя (бумаги, прозрачной пленки, картона и т.п.). Различают системы подачи типа “лоток”, “рулон” и автоматическую или полуавтоматическую “ручную подачу”. Лоток может быть один или несколько, для ручной подачи используются системы автоматического захвата бумаги, полуавтоматического и полностью ручной подачи.

Для управления печатающими устройствами, они, как правило, содержат на передней панели кнопку включения питания сети (Power), кнопку переключения состояния готовности или неготовности к печати (On Line), кнопку прогона страницы или строки (LF/FF) бумаги, кнопку выбора режима печати (Print Mode) и шрифта, индикаторы состояния и режима работы и др..

Матричные принтеры

В основе принципа действия всех матричных принтеров лежит принцип получения оттиска на носителе, через красящую ленту, во время прохождения носителя под ударным устройством, оставляющим оттиск. Устройством получения оттиска служит печатающая головка, которая, у матричных принтеров, снабжена одним или более рядом вертикально расположенных тонких стержней – игл, которые, приводятся в действие электромагнитом или электромагнитами и ударяют по носителю через красящую ленту, оставляя в месте удара окрашенную точку. Печатающая головка управляется программно и может совершать горизонтальные движения, а лист носителя – продвигаться вертикально. Во время горизонтального движения печатающей головки формируется образ печатаемого фрагмента – полоски, часто называемый строкой или растром, из печатаемых или не печатаемых точек, по числу игл печатающей головки. Чем больше игл содержит головка устройства, тем качественнее получаемое изображение, т.к. большее число точек, вертикально, располагается на долю носителя. Затем, лист носителя может быть продвинут и напечатана следующая строка и т.д.. Если, матричное печатающее устройство является цветным, то красящая лента окрашена в несколько цветных полос, служащих для получения оттиска разными цветами, а при получении композитных цветов – для наложения одного цветного оттиска на другой. В таком случае головка может управлять фрагментом ленты определенного цвета. Все матричные принтеры, сходно с видеокартами или видеоконтроллерами могут работать в двух режимах – текстовом и графическом.
В текстовом режиме печатающее устройство принимает от компьютера последовательности байт информации, которые, либо являются кодами символов, которые следует напечатать, либо кодами или последовательностями нескольких кодов управляющих команд, задающих тот или иной стиль или характеристики печати. Передавая код – номер печатаемого символа, компьютер “не знает” как он будет отображен устройством, т.к. для формирования изображения используется собственный знакогенератор (матрицы) принтера, а не компьютера. Часто, это приводит к несоответствию изображения на экране компьютера и на носителе после его печати в случае несовпадения кодовой системы раскладки символов печатающего устройства и компьютера.

Матричные принтеры могут комплектоваться несколькими различными знакогенераторами (наборами символов, кодовыми таблицами или страницами), из которых, только один может быть активным в какой-либо момент времени при печати. Символы различных знакогенераторов могут отличаться как по языковому типу (латиница, кириллица и др.), так и по начертанию и виду (sanserif, arial, times и др.). Переключение страницы таблиц знакогенератора может быть как программное (при помощи передачи последовательности команд), так и аппаратное (жесткое, при помощи переключателей или установок настроек запоминающего устройства, или управляющих кнопок на панели устройства). Многие матричные принтеры оснащаются системой динамической программной загрузки шрифтов – матриц символов для текстового режима, что позволяет расширить небольшой набор (5-6 шрифтов) встроенных изначально. Если матричный принтер не содержит необходимого набора символов и поддержка загружаемого набора невозможна, то остается прибегнуть к печати в графическом режиме, при помощи соответствующих программных средств.

В графическом режиме печатающее устройство принимает от компьютера байты информации, которые являются непосредственно растром (битовой картой) печатаемого документа, так, что значения бит, принятых от компьютера байт, означают, будет ли напечатана та или иная точка в печатаемой строке или нет – т.е. ударит или не ударит иголка печатающей головки по носителю через красящую ленту в определенный момент времени при прохождении над определенным местом носителя. Печать в таком режиме не требует использования знакогенератора принтера, и позволяет напечатать любое изображение, переданное как набор точек.

Вид используемого режима влияет не только на управление устройством, но и на качество получаемого документа и общее время печати. Как правило, печать в графических режимах дает более высокое качество, но более продолжительна, чем текстовая. Печатающая головка матричных принтеров может иметь один или два ряда иголок, а их число может быть от 9 до 48 и более. Чем больше количество иголок в головке, тем выше разрешающая способность устройства. Матричные принтеры могут давать изображение от 72 до 300 точек на дюйм. Качество печати матричных устройств сильно зависит от состояния насыщенности красителем красящей ленты, которая помещается в картридж (кассету) и должна своевременно обновляться. Лента в картридже может быть уложена простым кольцом или кольцом с перекрутом (лента Мебиуса), что обеспечивает полное использование ее плоскости при печати. Ширина красящей ленты и способ крепления картриджа, а также подачи самой ленты могут быть очень разнообразными и зависят только от марки устройства. Скорость печати матричных принтеров оставляет желать лучшего даже в некачественном однопроходном текстовом режиме, а качество – даже при использовании очень медленных двухпроходных графических режимов печати. Поэтому, матричные печатающие устройства используются как недорогие устройства черновой печати или как устройства терминального вывода станций или серверов, не имеющих собственного дисплея, в качестве кассово-банковского бухгалтерского оборудования для печати широких табличных форм и т.п.. Область их применения определяет еще и то, что они не требовательны к формату бумаги (возможна печать на форматах А3 и А2), ее толщине и качеству (фактически, печать возможна на том, что входит в паз для бумаги и свободно продвигается системой подачи носителя), а через копировальную бумагу, на хорошем устройстве, можно получать до 4-х копий одновременно.

Матричные устройства были одними из первых печатающих устройств, которые начали применяться совместно с персональными компьютерами. Одной из первых, выпустила матричные устройства на рынок печатающих устройств компания Epson. В последующем, ее система команд текстового режима была положена в основу стандарта для управляющих команд печатающих устройств; другой стандарт был разработан компанией IBM.

Ромашковые принтеры

В основе технологии печати ромашковых или барабанных принтеров лежит револьверный ударный механизм, схожий с таковым у матричных принтеров. Изображение символов наносится посредством удара через красящую ленту и представляет собой оттиск. Однако, в отличие от матричных устройств, в ромашковых, для получения оттиска применяются не отдельные иголки, а клише символов, подобные таковым в печатной машинке. Основу печатающего механизма составляет ударное устройство – печатающая головка. Головка состоит из револьверного барабана в виде нескольких окружностей с расположенными на них по периметру клише символов, что похоже на раскрывшийся цветок, откуда и происходит название. В центре, или на краю револьверного барабана, имеется ударное устройство. Во время печати, барабан вращается с постоянной скоростью, головка движется в горизонтальном направлении с постоянной скоростью, а ударный механизм производит удар по клише символа, когда под ударным устройством оказывается клише символа с необходимым начертанием. Все происходит подобно тому, как это происходит в пистолете системы револьвер. Как видно из принципиального устройства, такая система позволяет печатать лишь в текстовом режиме, т.к. графический режим не реализуем принципиально. Замена знакогенератора производится довольно легко – заменой револьверного барабана с набором символов клише.

Ромашковые принтеры имеют достаточно высокую скорость и качество печати (типографское качество оттиска), однако, отсутствие возможности выводить графические изображения резко сужает область их применения. Еще одним недостатком является высокий уровень шума во время печати. В остальном, по эксплуатации и обслуживанию, они похожи на матричные устройства – также не требовательны к формату и качеству бумаги и могут давать через копировальную бумагу до 5-ти копий одновременно.

В настоящее время ромашковые принтеры – довольно редко встречающееся устройство.

Барабанные печатающие устройства

Барабанные устройства чем то напоминают ромашковые, однако имеют достаточно отличную от них конструкцию. Как и у ромашковых устройств, основу способа получения изображения составляет принцип оттиска клише символа через красящую ленту, что, так же, исключает вывод графики. Однако, печатающая головка этих устройств представляет собой сплошной горизонтальный ударный механизм во всю ширину формата носителя, не перемещается и не содержит клише символов. Эти устройства производят печать только на рулонной бумаге, как правило широких форматов и используют широкую красящую ленту.

Основную часть устройства составляет барабан с клише символов. Устройство барабанов бывает двух типов – простое и сложное.

При простом устройстве барабана он представляет цилиндр с расположенными по окружности кольцами клише символов. Во время печати барабан вращается с большой скоростью, когда в нужной позиции строки проходит нужное клише символа, ударное устройство стационарной печатающей головки ударяет по носителю через красящую ленту, прижимая его к обратному клише символа. Таким образом на бумаге остается оттиск символа. Бумага неподвижна, пока все символы в строке не будут напечатаны, затем она продвигается на строку и процесс повторяется. Поскольку барабан вращается с довольно большой скоростью, создается визуальное ощущение одновременной печати всей строки, однако, символы строки при, таком устройстве барабана, наносятся по одному в каждый момент времени.

При сложном устройстве барабана, клише символов располагаются на нем на отдельных независимо вращающихся дисках. На каждом диске находится набор клише символов расположенных радиально – по периметру окружности диска. За счет независимого вращения дисков достигается состояние, когда все символы, находящиеся под общим ударным механизмом, составляют именно ту строку, которая должна быть напечатана. Затем ударное устройство производит удар по носителю через красящую ленту и на носителе остается оттиск, подобно тому, как это происходит в случае простого устройства барабана. Такое устройство барабана позволяет действительно получать печать всех символов строки одновременно. Как первое, так и второе устройство барабана практически не позволяет производить замену отдельных символов, а смена знакогенератора осуществляется сменой всего барабана. Устройства данного типа имеют очень высокий уровень шума, и те же недостатки, что и ромашковые, однако, они имеют максимально возможную для ударных устройств скорость печати и ее качество. Поэтому, спектр их действия ограничивается такими сферами применения, где нужны высокоскоростные символьные печатающие устройства, работающие с широкими форматами рулонной бумаги.

Струйные принтеры

Струйные принтеры являются безударными устройствами, однако их принцип получения изображения очень схож на таковой у матричных. В основе конструкции лежит печатающая головка, однако, вместо игл, ударяющих по красящей ленте, на ней находятся сопла, которые способны в определенный момент времени распрыскивать микрокапли чернил на носитель. Печатающая головка двигается в горизонтальном направлении, а бумага – в вертикальном. Как правило, применяется термические или пьеза-кристаллические конструкции сопел головки. В случае термической конструкции, выпрыск чернил осуществляется в результате мгновенного их нагрева до состояния кипения. Пьеза-кристаллическая конструкция создает выпрыск за счет разрыва пузырька чернил. Количество сопел может быть различным, что определяет максимально возможное качество получаемого изображения. Выпускаются черно-белые и цветные струйные устройства. Головка цветных устройств содержит несколько (как правило три) ряда сопел – для чернил трех различных цветов (красного, зеленого и синего).

При смешивании чернил трех цветов в различных пропорциях достигается получение цветного изображения, практически, любой цветовой гаммы.Устройство головки струйных принтеров определяет устройство бачков для чернил картриджа. Выпускаются картриджи двух типов – содержащие на себе как бачки для чернил и печатающую головку, так и только бачки для чернил. Первый тип картриджа несколько более дорогой, однако, является технологически более рентабельным и надежным (при смене картриджа заменяется и печатающая головка). Цветные устройства могут содержать три или четыре бачка для чернил. В случае, когда их три, черный цвет является композитным и получается путем смешения трех цветов, а в случае четырех бачков – для черного цвета используется отдельный черный бачок и , что немаловажно, – отдельная печатающая головка Многие струйные устройства частично или полностью, по системе команд, совместимы с матричными, а также, могут работать в нескольких режимах.

Струйная технология печати дает возможность получать высококачественные текстовые и графические черно-белые и цветные изображения (разрешение в графическом режиме до 720х600 точек на дюйм и более), а требовательность к качеству бумаги постоянно снижается (может быть использована как высококачественная мелованная, так и обычная бумага, картон, конверты и т.п.). По скорости и другим характеристикам они близки к матричным принтерам нового поколения, а по качеству печати – к лазерным. Выпускаются широкоформатные модели, позволяющие получать изображения на бумаге А3 и А2 форматов.

В связи с соотношением цена/возможности и цена/качество струйные устройства приобретают все большую популярность и являются устройствами широкого профиля.

Лазерные принтеры

Лазерные принтеры представляют группу устройств, технологическое решение и принципы печати в которых достаточно сложны и разнообразны. Основу устройства составляет картридж со специальным порошком – тонером, поляризационное устройство и закрепляющее устройство термической обработки. Носитель, проходя сквозь поляризационное устройство приобретает свойство удерживать порошок тонера лишь в тех местах, в которых производилось облучение сканирующим когерентным излучением (отсюда и название). Для полного и окончательного закрепления порошка тонера лист носителя проходит устройство термической обработки, в котором происходит микроотжиг тонера. Конструктивно, все элементы могут быть выполнены совершенно по разному. В таких принтерах имеется четкое ограничение на формат используемой бумаги. Также, они достаточно требовательны и к качеству носителя, хотя выпускаются нетребовательные модели, и модели, способные печатать на прозрачной пленке. Лазерные устройства дают самые качественные изображения (разрешение может достигать от 200х200 до 1200х1200 точек на дюйм и более), и имеют очень высокую скорость печати (до 12 листов в минуту и более). Многие лазерные устройства печати оснащаются дополнительными системами поддержки собственных шрифтов, расширенной оперативной памятью, поддержкой векторных форматов и языков описания изображений и страниц документа, что повышает скорость и качество печати. Выпускаются как черно-белые, так и цветные устройства. Однако, их стоимость остается достаточно высокой, по сравнению, например, со струйными принтерами (превышает в три и более раз), что делает область применения несколько уже.

Технологии производства печатающих устройств и принципы получения изображений постоянно совершенствуются.

Манипуляторы “мышь” и трекбол

Манипуляторы мышь и трекбол являются устройствами координатного ввода информации и состоят из двух частей – системы координатного ввода и системы управляющих клавиш. Конструкция и исполнение дизайна таких устройств чрезвычайно разнообразны. Однако, основу принципа функционирования системы координатного ввода, как правило, составляют общие конструктивные подходы. Координатный ввод осуществляется посредством улавливания изменения положения манипулятора на плоскости (для устройств типа мышь) или пространственного положения шарнирного рычага манипулятора (для устройств типа трекбол). Как в первом, так и во втором случае, изменение пространственных координат определяется по изменению положения шарика, который составляет основу позиционирующего механизма устройства. В устройствах типа мышь шарик выполняется из тяжелого, часто металлического, сердечника, покрытого резиной или пластиком.

При перемещении манипулятора по горизонтальной плоскости шарик совершает качение. Внутренняя часть поверхности шарика связана с двумя или тремя системами датчиков. Как правило, это оптические стробоскопические датчики вращения, приводимые в действие вращением шарика. Датчики и система управления преобразуют скорость и положение вращения шарика в горизонтальном и вертикальном направлении в цифровые сигналы положения координат и их изменения и передают в компьютер, где они обрабатываются драйверами. Таким образом, программные средства могут получить информацию о текущем относительном положении манипулятора и о его изменении. Устройство манипулятора трекбол аналогично и отличается лишь тем, что манипулятор не перемещается по поверхности для изменения пространственного положения, а пользователь вращает непосредственно шарик манипулятора или рычаг, соединенный с шариком.

Система управляющих клавиш или кнопок предназначена для дополнительного улучшения работы с устройством в пользовательских интерфейсах и дает возможность программам в любой момент времени определить состояние одной или нескольких клавиш системы. Манипуляторы мышь могут иметь от 1 до 4 и более клавиш управления, а трекболы – не имеют их вообще, или имеют одну клавишу на рычаге вращающем шарик. Обслуживание и функции нажатия о отпускания клавиш полностью программируются и определяются используемым программным обеспечением. Устройство лишь сообщает текущие координаты и состояние клавиш, остальное – дело программных средств, получающих информацию от устройства. Внутреннее сканирование положения манипуляторов мышь и трекбол происходит постоянно, а информация о изменении положения обрабатывается драйвером устройства лишь при возникновении аппаратного прерывания данного устройства, дающего возможность процедуре драйвера произвести чтение его состояния. Данные манипуляторы не имеют специальных интерфейсов и подключатся к компьютеру при помощи последовательных портов или портов PS/2.

Манипуляторы мышь и трекбол используются в программных пользовательских графических и текстовых интерфейсах для управления программами.

Сканеры

Сканеры являются устройствами оцифровки графической информации. Принципы их функционирования достаточно разнообразны, а конструктивное исполнение, реализация и дизайн схож с устройствами – копирами. Оцифровка изображений заключается в снятии информации о цветности и положении элементарной распознаваемой точки картинки, преобразовании ее в цифровой графический образ и передаче в компьютер для дальнейшей обработки. Необходимо подчеркнуть, что сканеры работают только с графическим изображением, что бы ни было на обрабатываемом носителе. Если это текст, то дальнейшее его преобразование к текстовым символам – их кодам может быть произведено специальным программным обеспечением.

1, 2, 3, 6 – различные планшетные сканеры, 4, 5 – ручные сканеры

Основными конструктивными элементами сканеров является система освещения сканируемой области и система фото датчиков отраженного света. Система освещения представляет когерентный широкополосный источника света ориентированный полосой по ширине формата устройства, а система фотодатчиков – набор микродатчиков, способных реагировать на освещенность и спектральный состав отраженных от изображения лучей. Во время сканирования система освещения вместе с системой фотодатчиков перемещаются вдоль изображения, система освещения освещает изображение под определенным углом, а система датчиков, ориентированная под таким же углом, воспринимает отраженные лучи и осуществляет их обработку. Число фотодатчиков на единицу плоскости определяет максимально возможное разрешение устройства, а возможность различать спектральный состав света – цветность устройства.

Выпускаются цветные и черно-белые (воспринимающие лишь уровни освещенности – градации серого) сканирующие устройства с разрешающей способностью до 1600х1200 и более, способные обрабатывать за один проход форматы изображений до А1. Дизайн и конструкция внешнего и внутреннего исполнения сканеров весьма разнообразны. Производятся как ручные, так и планшетные полуавтоматические и автоматические устройства. Ручные сканеры имеют узкую ширину полосы захвата изображения и не имеют системы управления перемещением устройства вдоль носителя, таковое осуществляется рукой пользователя. Полуавтоматические планшетные устройства имеют систему автоматического перемещения сканирующего устройства вдоль носителя (подобно системам копировальных аппаратов), а автоматические – и систему автоподачи листов с изображением.

В качестве интерфейсов с персональным компьютером в сканерах могут использоваться как коммуникационные порты, так и специализированные интерфейсы типа SCSI.

Сканер обслуживается специальным программным обеспечением, в состав которого входят как драйверы устройства, так и прикладные программы, осуществляющие прием графического изображения в цифровом формате от драйвера, его дальнейшую обработку и визуализацию. Многие программные системы сканеров позволяют эмулировать высокое разрешение программным путем, что увеличивает исходное аппаратное разрешение в два и более раза.

Плоттеры, графопостроители

Плоттеры и графопостроители имеют много общего с печатающими устройствами – принтерами. Их отличительной особенностью является работа с большими форматами бумаги – А1 и А0, а также, ориентированность на построение изображений чертежей. В конструктивном плане такие устройства могут иметь матричную или струйную технологии получения изображения. Часто, как вариант струйной технологии, используется технология фломастеров.

В общем случае у плоттеров система построения изображения такая же как и у матричных или струйных принтеров, а изображение получается путем одноразового прохода вдоль носителя печатающей головки. Плоттеры принимают изображение как растровую картинку, а их разрешающая способность, также, как и у принтеров зависит от количества иголок или сопел печатающей головки.

Графопостроители представляют собой устройства со струйным принципом получения изображения, в которых чертящим устройством является фломастер (у черно-белых устройств) или система фломастеров (у цветных устройств). Лист бумаги может перемещаться в вертикальном, горизонтальном или в обоих направлениях, головка с фломастерами, также, может перемещаться в одном или в двух направлениях. Существуют планшетные конструкции, где лист бумаги закрепляется на плоском столе и неподвижен, и конструкции, в которых стол составляет лишь малую полосу от общего формата листа и бумага перемещается в одном или в двух направлениях.

Общее время построения листа чертежа на плоттере практически не зависит от сложности изображения, а на графопостроителе – прямо пропорционально сложности, т.к. графопостроитель способен в определенный момент времени рисовать только несколько линий чертежа.

В качестве интерфейса с персональным компьютером для графопостроителей используются как коммуникационные порты, так и специализированные интерфейсы типа SCSI и др.. Графопостроители и плоттеры обслуживаются специализированным программным обеспечением, в основе которого лежит собственный драйвер устройства. Прикладные программы взаимодействуют с драйвером при помощи стандартизированных интерфейсов.

Плоттеры и графопостроители являются дорогостоящим громоздким оборудованием, требующим постоянного технологичного обращения и обслуживания и применяются в основном в производственных сферах, однако выпускаются и мини варианты.

Модемы, факс-модемы

1, 2, 3 – внешние модемы, 4 – внутренний модем, 5 – передняя панель с индикаторами состояний, 6 – разъемы для подключения телефонной линии и телефона, 7 – разъем системной шины, 8 – кнопка сброса (поднятие трубки телефона)

Модемами называются специализированные коммуникационные устройства, предназначенные для соединения двух компьютеров при помощи телефонной сети с целью обмена информацией. Основная их функция – это преобразование цифрового сигнала в звуковой – модуляция и обратное преобразование – демодуляция. Это и является источником их названия. Выпускаются внешние и внутренние модемы. Внешние устройства соединяются с компьютером при помощи последовательных коммуникационных портов и их интерфейсных шлейфов, а внутренние – вставляются в разъем системной шины на материнской плате компьютера как платы расширений. К телефонной сети устройство подключается при помощи стандартного двух- или четырехжильного телефонного кабеля и разъема (как правило, это стандартный разъем RJ11). Многие устройства совмещают в себе свойства обычного модема и факс-аппарата, что проявляется в способности модема общаться не только с другими модемами, но и принимать или отправлять информацию в форматах факс-аппаратов. Такие устройства называются факс-модемами.

Модемы – это полностью программируемые устройства, способные “снимать” трубку телефона и отвечать на звонок модема на другом конце провода. Устройства имеют собственный динамик, дающий возможность слышать, то, как идет процесс обмена данными. Внутренние модемы, часто, имеют возможность ручной регулировки силы звука динамика. Так как внутренние устройства являются устройствами, подключаемыми к системной шине, они требуют жесткого определения аппаратных адресов порта и аппаратного прерывания (IRQ), занимаемого устройством. Такое определение, часто, осуществляется при помощи установки набора переключателей или перемычек на плате модема, или программным путем – при помощи программы конфигурирования устройства и сохраняется в собственной постоянной памяти (постоянном запоминающем устройстве).

Внешние устройства, как правило, содержат на передней панели индикаторы различных состояний устройства: HS – высокоскоростной режим, АА – автоподъем трубки телефона, CD – определение несущей, OH – определение состояния захвата линии, RD – состояние приема данных, SD – состояние передачи данных, TR – состояние приема сигналов команд, MR – готовность и др.. Как внешние, так и внутренние модемы подключаются к телефонной сети, а также, имеют разъем для подключения телефона. Это необходимо, чтобы не исключать возможности использования данной телефонной розетки по прямому назначению. Внутреннее устройство модемов достаточно сложно. Высокоскоростные интеллектуальные устройства могут иметь в своем составе аппаратные системы сжатия данных, коррекции информации, восстановления связи, большой объем оперативной памяти, собственную базовую систему ввода/вывода (BIOS), несколько процессоров и многое другое. Также, все модемы имеют устройства управления данными, систему модуляции и демодуляции сигналов, постоянное запоминающее устройство и др. Внешние устройства, оснащены собственным блоком питания.

Наиболее важными показателями качества модемов являются скорость передачи данных и интеллектуальность устройств. Скорость передачи данных модемов зависит не только от аппаратных возможностей передачи информации, но и от аппаратных или программных систем ее сжатия. Устройства, способные на аппаратном уровне осуществлять компрессию передаваемой информации при низких скоростях аппаратного обмена дают высокие показатели общей скорости передачи данных и коэффициента передачи данных (Data Transfer Rate – DTR). Это, также, является существенным показателем при работе с неустойчивыми шумными телефонными линиями, т.к. на них невозможна связь с высокой аппаратной скорость передачи данных. Выпускаются модели с аппаратной скорость передачи данных от 1200 до 57600 бит/сек и более. Аппаратные и программные системы сжатия способны удвоить или утроить значения скорости передачи данных.

На рисунке представлены различные варианты исполнения модемов: портативный (1), стандартный домашний (2), профессиональный высокоскоростной (3), промышленный многоканальный (4) и внутренний домашний (5). Большинство крупных фирм-производителей модемов специфицируют свои устройства дополнительными расширенными функциями и возможностями, отражающими направление развития индустрии. В настоящее время, модемы распространяются все шире, и становятся неотъемлемой частью домашнего, офисного и научного персонального компьютера. Огромную роль в расширении спектра пользователей модемов играет возможность подключения при помощи данного устройства к локальным и глобальным компьютерным сетям, а также, использование персонального компьютера в качестве удаленного терминала больших вычислительных комплексов и сетей. Часто, модемы используются для организации полнодуплексной сетевой среды между двумя удаленными точками при помощи выделенных телефонных линий. Модемы играют важнейшую роль в распространении информации и создании общего компьютерного информационного пространства.

Индустрия модемного производства постоянно развивается, а устройства – совершенствуются.

Световое и планшетное перо

Световое перо представляет устройство – разновидность манипулятора, позволяющее указывать положение объекта на экране и/или светящемся планшете. Манипулятор может быть снабжен одной или несколькими кнопками управления интерфейсом программ, подобно манипулятору мышь. Принцип действия устройства состоит в улавливании различной освещенности и/или полос растра изображения и определения координат положения в определенный момент времени – траектории движения манипулятора. Аналогом манипулятора световое перо является манипулятор планшетное перо, построенный аналогично, но действующий по магнитным, а не фото принципам. Манипуляторы такого типа достаточно схожи по обслуживанию и управлению с манипулятором мышь. Они, также подключаются к последовательным коммуникационным портам компьютера и обслуживаются программами драйверами. Сканирование координат положения и состояния управляющих клавиш осуществляется автоматически и постоянно, дальнейшая обработка полученных данных ложится на программное обеспечение – драйвер и прикладную программу.

Манипуляторы световое и планшетное перо являются довольно удобными устройствами для изображения сложных геометрических фигур, однако, менее удобны для управления графическими интерфейсами программ, что и обусловило их вытеснение манипуляторами типа мышь или трекбол .

Дигитайзер

Дигитайзер является устройством координатного ввода, предназначенным для векторной оцифровки изображений. Основное их отличие от сканеров заключается в том, что они позволяют получить векторные координаты линий и точек изображения, а не графический растровый образ. Используются, в основном, в картографической и подобных областях. Дигитайзеры, как и другие периферийные устройства оцифровки информации, могут иметь как собственный интерфейс и интерфейсную карту, вставляемую в разъем системной шины материнской платы, так и подключаться к компьютеру при помощи коммуникационных портов. Программно, дигитайзер обслуживается аналогично сканерам или манипуляторам – при помощи драйвера и прикладного программного обеспечения устройства. Выпускаются как ручные, так и планшетные или стационарные напольные варианты черно-белых и цветных устройств.

Внешние динамические колонки, головные телефоны (наушники)

1 – наушники с микрофоном, 2, 3, 5 – внешние стереофонические звуковые колонки, 4 – блок питания звуковых колонок с усилителем звука

Внешние динамические колонки и головные телефоны – наушники являются средствами мультимедиа и предназначены для воспроизведения стереофонического и монофонического звукового сигнала звуковых адаптеров и устройств чтения музыкальных компакт-дисков – CD-ROM. Это обычные аудио устройства, используемые в системах мультимедиа. Основные характеристики устройств воспроизведения звука – диапазон воспроизводимых частот, внутреннее сопротивление и мощность. Колонки могут быть пассивными – не иметь усилителя звука и активными – имеющие собственные системы усиления звукового сигнала. Многие устройства, имеют возможности регулирования громкости и частоты звука раздельно по двум каналам для стерео устройств или совместно – для моно устройств.

Выпускаются устройства с частотами воспроизведения от 20 Гц до 25 кГц, внутренним сопротивлением 4 и 8 Ом, мощностью от 0.5 до 10 Ватт. Дизайн и общая конструкция элементов колонок и наушников могут быть весьма разнообразны. Подключение данных устройств осуществляется либо к разъему звукового интерфейса карты, либо к разъему выхода звукового сигнала устройства CD-ROM.

Звуковые колонки являются частью систем мультимедиа персональных компьютеров.

Джойстики, игровые манипуляторы

Различные варианты исполнения игровых манипуляторов

Устройство джойстик является разновидностью игровых манипуляторов, применяемых для имитации отдельных элементов управления объектами в компьютерных играх, тренажерах и системах мультимедиа. Джойстики могут быть выполнены в виде рычага с кнопками управления, руля с кнопками управления и т.п. и выполняют самые разнообразные функции управления программными продуктами. Джойстики, как и другие манипуляторы, могут подключаться к компьютеру посредством коммуникационных портов, хотя многие игровые манипуляторы подключаются при помощи специального интерфейса – игрового порта, как правило, располагающегося на материнской плате, звуковых или видео картах. Игровые манипуляторы, как и другое мультимедиа оборудование, программируются при помощи драйверов устройств, встроенных в системное или прикладное программное обеспечение.

Использование и функции манипуляторов в программах также разнообразны, как и их дизайн. В настоящее время появляется все больше комплексных устройств, объединяющих в себе манипуляторы нескольких типов, датчики и системы визуализации и озвучивания. Все это призвано создать наиболее достоверное восприятие мира виртуальной реальности в мультимедиа системах.

Источники бесперебойного питания

Источники бесперебойного питания (UPS) являются устройствами обеспечивающими питание компьютера сетевым напряжением требуемых стандартных характеристик при перебоях в сети централизованного энергоснабжения. Простейшие модели позволяют завершить работу, свернуть систему и выключить компьютер, для чего, как правило, необходимо от 2 до 10 минут рабочего времени. Более сложные устройства позволяют осуществлять работу продолжительное время (до нескольких часов) и могут иметь программируемый интерфейс с компьютером (как правило, соединяются с компьютером через последовательный коммуникационный порт), позволяющий управлять источником питания при помощи системного программного обеспечения, встроенную систему фильтрации и сглаживания пульсаций и др.. Такие устройства нуждаются в системном программном обеспечении – драйверах. Основными характеристиками данных устройств являются их общая максимальная выходная мощность (Ватт), нагрузка (Ампер) и наличие программируемого интерфейса (интеллектуальность) и его развитость. Выпускаются устройства мощностью от 150 до 500 Ватт и более, с наличием и без наличия программируемого интерфейса, способные удерживать систему в рабочем состоянии от 10 минут до нескольких часов.

Источники бесперебойного питания могут обеспечивать напряжением не только компьютеры, но и другую периферийную аппаратуру (мониторы, печатающие устройства, сканеры, накопители информации, модемы и т.п.) и являются незаменимыми компонентами системы в условиях постоянных перебоев в энергоснабжении, необходимости постоянной активности системы и использовании современного системного программного обеспечения. Последнее представляет основную опасность, т.к. при внезапном выключении напряжения или отключении блока питания компьютера из-за неполадок в энергетической сети может произойти непоправимый сбой операционной системы, потеря данных файлов пользователей, повреждение файловой системы, нарушение работы компьютерной сети или системы, выход из строя аппаратуры компьютеров или периферийного оборудования и другие трудно восстановимые повреждения.

В ситуациях опасности частого возникновения внезапного отказа питания сети централизованного энергоснабжения рекомендуется комплектовать систему источниками бесперебойного питания.

Внешние дисковые накопители

1 – внешний дисковод, 2, 3 – внешние оптические накопители, 4 – интерфейсные разъемы

Внешние дисковые накопители представляют модификацию конструктивного исполнения дисковых накопителей предназначенную для использования в качестве устройства быстрого монтажа и демонтажа. Их конструкция не отличается от таковых у обычных дисковых накопителей, однако, их интерфейсная часть и программные драйверы предназначены для удобного пользования в качестве временно подключаемых устройств. Внешние дисковые накопители помещаются в отдельный корпус, который имеет автономный блок питания и систему поддержки накопителя, а также интерфейс. Как правило, в качестве интерфейса используются коммуникационные порты. Внешними могут быть жесткие и гибкие дисковые магнитные, оптические и магнитооптические накопители. Наиболее распространены внешние модификации дисковых накопителей со сменным носителем. С этой целью разработаны сменные жесткие дисковые накопители, устройство которых представляет интерфейс и управляющие схемы, а непосредственно носитель – герметичная камера с магнитными дисками и приводом их вращения.

Внешние дисковые накопители представляют устройства большой емкости, предназначенные для архивной транспортировки информации большого объема и быстрого доступа. Альтернативой внешним накопителям являются сменные магнитооптические дисковые накопители большой емкости и внешние ленточные накопители.

Внешние накопители на магнитной ленте

Внешние накопители на магнитной ленте, как и внешние дисковые накопители представляют вариант исполнения обычных накопителей на магнитной ленте, которые предназначены для быстрого монтажа и демонтажа. Их конструктивное исполнение включает корпус, собственный интерфейс и блок питания. В качестве интерфейсов, как правило, используются коммуникационные порты. Накопитель предназначен для архивной транспортировки информации и функций резервного копирования.

Сетевые и коммуникационные устройства

К сетевым и коммуникационным устройствам относятся периферийные устройства обеспечивающие возможности связи между различными системами в компьютерной сети, или связь нескольких компьютеров, принтеровили других устройств между собой с целью обмена информацией. К таким устройствам относятся сетевые адаптеры или карты, модемы и факс-модемы, маршрутизаторы, повторители и т.п..

Сетевые коммуникационные устройства используются для организации и поддержки локальных и глобальных компьютерных сетей, а также, точечного соединения.

Мультимедиа устройства

Мультимедиа устройствами или компонентами называется группа устройств, предназначенных для сопровождения программ видео и аудио информационными каналами, позволяющие воспроизводить и записывать звуковую и видео информацию. К этой категории устройств принадлежат такие устройства как: высокопроизводительные видео карты и видеоакселераторы, устройства чтения и записи оптических компакт-дисков CD-ROM и CD-RAM, звуковые адаптеры, колонки, наушники и микрофоны, игровые адаптеры, манипуляторы и устройства. Все мультимедиа устройства могут использоваться как комплекс средств по приданию системе возможностей мультимедиа станции, так и в отдельности, как самостоятельные системные устройства. Большинство современного системного программного обеспечения ориентировано на поддержку мультимедиа систем и устройств, что достигается как на уровне драйверов мультимедиа устройств, так и на уровне разнообразных стандартов на использование графической, аудио и видео информации. Мультимедиа системы и устройства позволяют превратить персональный компьютер в мощнейшую и увлекательную познавательную и развлекательную систему, создающую мир виртуальный реальности.

Драйверы

Драйверами называется особый вид системного программного обеспечения, предназначенный, непосредственно, для обслуживания устройств на низком уровне и составляющие промежуточное звено в интерфейсной цепи взаимодействия программ и устройств. Драйверы могут размещаться в трех принципиально различных видах программного обеспечения: базовой системе ввода/вывода, операционной системе и в прикладной программе. Как правило, драйверы устройств, размещаемые в BIOS не обладают оптимальной производительностью, но являются абсолютно совместимыми. Драйверы в составе прикладного программного обеспечения достаточно универсальны и имеют максимальную теоретическую производительность, однако, не всегда взаимозаменяемы и, часто, не поддаются подмене или пополнению. Драйверы, входящие в состав операционных систем, являются наиболее перспективными и показывают хорошую производительность, наряду с полной взаимозаменяемостью и пополняемостью. Все стандартные (часы реального времени, система памяти, система дисковых и ленточных накопителей, система коммуникационных портов ввода/вывода и т.п.), нестандартные и особенные, с точки зрения управления, устройства (SCSI устройства), а также, периферийные устройства (дисковые накопители CD-ROM, видео и аудио карты, принтеры, плоттеры, графопостроители, факсы и т.п.) комплектуются пакетом программного обеспечения – драйверами, предназначенными для различных операционных систем и режимов работы устройств. Полная производительность и комплекс возможностей обеспечиваются устройствами только при использовании оригинальных драйверов фирм-производителей, которыми комплектуются устройства при поставке. Более общие (generic) драйверы, входящие в состав операционных систем и сред, а также прикладного программного обеспечения, как правило, не являются оптимальными и “свежими” и обеспечивают лишь общую устойчивую работоспособность устройства в системе.

Разработка драйверов устройств является сложной задачей системного программирования, которая решается, в основном, с использованием языка ассемблера и низкоуровневых средств языков программирования высокого уровня. Структура и формат модулей драйверов стандартизован для операционных систем и сложных программных сред.

Драйверы устройств являются необходимым программным средством и компонентой любой развитой системы программ, операционной системы и т.п..

Адаптеры, интерфейсы, контроллеры, карты, расширения

Различные адаптеры и карты (1 – видео карты, 2 – мультикарты ввода/вывода, 3 – звуковая карта с интерфейсами оптических накопителей, 4 – сетевые карты, 5 – игровые карты)

Все перечисленные понятия и названия относятся к одному виду устройств, предназначенных для непосредственного управления устройством или/и организации интерфейса обмена информацией между устройствами персонального компьютера. Большинство устройств, будь то накопители информации, мультимедиа или другие устройства не подключаются напрямую к системной шине, а используют для подключения собственные аппаратные средства. Зачастую, от стандарта и физических параметров и возможностей адаптеров или карт зависят характеристики работы устройств, подсистем персонального компьютера и всей системы в целом.

Устройства адаптеры, интерфейсные карты, контроллеры, расширения и т.п. могут располагаться как на материнской плате и быть интегрированными, так и выполняться как в виде внутренних устройств, подключаемых непосредственно к разъему системной шины, так и в виде внешних устройств, подключаемых к разъему системной шины при помощи интерфейсного кабеля или шлейфа.

В состав персонального компьютера, чаще других, входят: видеокарты, звуковые карты, мультикарты интерфейсов дисковых накопителей и портов, сетевые карты, универсальные интерфейсы (например SCSI) и т.п.. Все они могут отличаться как по техническим параметрам, принципиальному назначению, так и по внешнему виду и форме.