Первая страница
Наша команда
Контакты
О нас

    Головна сторінка



6 Стандартні пристрої введення/виведення

6 Стандартні пристрої введення/виведення




Дата конвертації28.05.2017
Розмір93.7 Kb.

5.1. Стандартні пристрої виведення. Монітори

6.1. Стандартні пристрої введення/виведення


Процес взаємодії користувача з комп’ютером неодмінно містить в собі процедури вводу вхідних даних та отримання результатів обробки цих даних. Тому, обов’язковою частиною типової конфігурації комп’ютера є різноманітні пристрої вводу/виводу, серед яких можна виділити стандартні пристрої, без яких процес діалогу взагалі неможливий, та додаткові, так звані периферійні пристрої.
Пристрій виведення інформації (англ. output device) - периферійний пристрій для виведення інформації (результатів роботи обчислювальної машини) для людей і в зрозумілій для людей формі. Найчастіше пристрої виведення інформації виводять інформацію через звук і візуально.
Перифері́йний при́стрій - частина технічного забезпечення, конструктивно відокремлена від головного блоку обчислювальної системи.

До стандартних пристроїв вводу/виводу відносяться:


  • Монітор.

  • Клавіатура.

  • Маніпулятор мишка.

Монітор (Дисплей)


Монітор - це стандартний пристрій виводу, що призначений для візуального відображення текстових та графічних даних.

В перших комп’ютерах моніторів не було. Користувачі мали набір світлодіодів на системному блоці, що блимали і роздруківки результатів на принтері. З розвитком комп’ютерної техніки з’явились монітори і тепер вони є необхідною складовою базової конфігурації комп’ютера.


За принципом дії монітори поділяються на:


  • Монітори з електронно-променевою трубкою.
    Електро́нно-промене́ва тру́бка, кінескоп - електронний прилад, який має форму трубки, видовженої (часто з конічним розширенням) в напрямку осі електронного променя, що формується в ЕПТ. ЕПТ складається з електронно-оптичної системи, відхиляючої системи і флуоресцентного екрана або мішені.


  • Рідкокристалічні дисплеї.

  • Газоплазмові панелі.

  • Сенсорні екрани.

Монітори з електронно-променевою трубкою (CRT Cathode Ray Tube)


Монітор з електронно-променевою трубкою є подібним до телевізора. Основною складовою є вакуумна запаяна трубка. Передня частина трубки, яку бачить користувач покрита прошарком люмінофору – спеціальною речовиною, що здатна світитися. В задній частині трубки (горловині) містяться 3 електронні пушки, які при нагріванні випромінюють потоки електронів. Електронні промені пришвидшуються за допомогою спеціальної системи, проходять скрізь металеву сітку і попадають на люмінофорове покриття екрану.

Люмінофорове покриття складається з точок, що містять 3 складові RGB – червону, зелену та синю (Red, Green, Blue).

Для кожної складової базових кольорів використовується своя пушка зі своїм променем, що має змінну інтенсивність, тому кожна колірна складова може підсвічуватися по іншому.

Сполучення трьох базових кольорів в різних пропорціях надає до 16 мільйонів відтінків. Якщо всі складові мають максимальну інтенсивність світіння – утворюється білий колір, якщо нульову інтенсивність – чорний колір.

Чо́рний ко́лір - ахроматичний колір, точніше - відсутність світлового потоку від об'єкта. Відтінки чорного кольору іменуються сірим кольором.
Бі́лий ко́лір - це ахроматичний колір, точніше зорова рівноважна сукупність усіх кольорів видимого спектру сонячного світла, сприймана людиною. Має найвищу яскравість, відтінок - 0. Білий колір може бути створений шляхом поєднання трьох основних кольорів - червоного, зеленого і синього (RGB-модель), або жовтого, пурпурного і блакитного (CMYK-модель) - у рівних концентраціях при найвищій яскравості.

Колірна схема RGB використовується для формування кольорів у пристроях, що випромінюють світло.

Для засвічування всього екрану трійка променів з великою швидкістю проходить по крану рядками, починаючи з лівого верхнього кута, поступово доходячи до правого нижнього кута, а потім шлях повторюється.

Під дією електронів, люмінофор випромінює світло, яке бачить користувач. Оскільки випромінювання люмінофору зникає доволі швидко, процес проходження променів по екрану є безперервним.

Частоту проходження променів (частоту поновлення випромінювання екрану) називають частотою розгортки, вона вимірюється в Герцах. В сучасних моніторах цей показник є в межах 100-180 Гц, тобто промені пробігають весь екран 100-180 разів за секунду.

Час випромінювання люмінофору та частота поновлення екрану променем мають відповідати один одному. У випадку, якщо частота розгортки є меншою, то спостерігається блимання екрану, а це втомлює очі і надає загального дискомфорту від роботи з монітором. У випадку малого часу випромінювання люмінофору на екрані спостерігається розмивання або подвоєння контурів зображення.

Основні характеристики електропроміневих моніторів


Розмір екрану. Вимірюється по діагоналі екрану у дюймах. Самими поширеними є розміри 17, 19 та 21 дюймів. Чим більший розмір екрану, тим дорожчий монітор.

Розмір зерна. Це мінімальна точка екрану (яка складається з трьох колірних складових), що має свій колір та яскравість. В сучасних моніторах цей показник складає 0,2-0,24 мм.

Роздільна здатність екрану. Залежить від розміру екрану і вказує скільки точок по горизонталі та вертикалі монітор здатен відтворити чітко.

Для сучасних моніторів цей показник починається з величини 1024х768 точок і вище. В документації на монітор вказують верхню межу роздільної здатності. На сьогоднішній день максимальною роздільною здатністю є 3840х2400 точок (розмір екрану 21дюйм, розмір зерна – 0,2 мм.)



Частота розгортки (частота оновлення екрану). Від цього показника залежить комфортність роботи за монітором. Мінімально допустимою є частота в 75 Гц, але чим вище встановлено цей показник, тим краще.

Цей параметр зворотно залежить від розміру екрану та обраної роздільної здатності. Із збільшенням роздільної здатності чи розміру екрану, збільшується кількість точок, які має засвічувати промінь, тому, його рух уповільнюється, а частота розгортки зменшується. В документації на монітор вказують частоту розгортки при максимально можливій роздільній здатності.



Клас захисту. Загально прийнятим є стандарт ТСО, що гарантує безпечність та екологічність моніторів, які призначені для користувачів Європи та Швеції. На тепер діє клас ТСО’03, що визначає значення різних типів випромінювання, інтенсивності світіння люмінофору, яскравість, енергоспоживання, рівень шумів тощо. Існують стандарти ТСО’93, ТСО’95, ТСО’99.

Рідкокристалічні дисплеї (TFT LCD. Thin Film Transistor Liquid Crystal Display)


Перший працездатний рідкокристалічний дисплей представили вчені Фергесон (Fergason) та Вільямс (Williams) з корпорації RCA (Radio Corporation of America).
Рідкокристалі́чний диспле́й (англ. liquid crystal display (LCD) - це електронний пристрій візуального відображення інформації (дисплей), принцип дії якого ґрунтується на явищі електричного переходу Фредерікса в рідких кристалах.
Перші застосування рідкокристалічних дисплеїв було втілено в калькуляторах, кварцових годинниках, ігрових приставках, згодом у мобільних телефонах та мобільних комп’ютерах.
Ігрова консо́ль (або Ігрова приста́вка) - це спеціалізований електронний пристрій, розроблений і створений для того, щоб грати у відеоігри. Найчастіше пристроєм виводу є телевізор або, рідше, комп'ютерний монітор.
Стільниковий телефон - автономний мобільний телефон, призначений для роботи в мережах стільникового зв'язку; використовує приймач радіодіапазону і традиційну телефонну комутацію для здійснення телефонного зв'язку на території зони покриття мережі.
На тепер це є самий популярний тип дисплеїв для персональних комп’ютерів.

Екран рідкокристалічного дисплею складається з двох скляних пластин, між якими знаходиться матриця з комірками. Комірки заповнені рідиною, так званими рідкими кристалами – це великі молекули, що під впливом електричного заряду здатні змінювати свою орієнтацію і відповідно змінювати властивості світлового променя, що проходить скрізь них.

Рідки́й криста́л - специфічна термодинамічна фаза деяких речовин[джерело?], якій властиві риси як рідини (текучість), так і кристалу (анізотропія властивостей).
Електри́чний заря́д - фізична величина, яка є кількісною мірою властивості фізичних тіл або частинок речовини, що вступають в електромагнітну взаємодію. Електричний заряд звичайно позначають латинськими літерами q або великою буквою Q .

Кожна комірка з’єднана з відповідним транзисторним ключем від якого з певною частотою надходить електронний заряд, що і змінює оптичні властивості рідких кристалів.

Матриця ззаду рівномірно підсвічується білим світлом. Світло проходить скрізь поляризаційний фільтр, що розділяє його на 3 колірні складові базових кольорів, і після проходження через колірний фільтр на екрані утворюється колірне зображення.

В рідкокристалічних дисплеях частота поновлення екрану збігається з частотою подання електричного розряду до комірок, тому вона зазвичай є меншою ніж в моніторах з електронно-променевою трубкою і складає порядку 75-85 Гц.


Основні характеристики рідкокристалічних дисплеїв


Розмір екрану. Вимірюється в дюймах по діагоналі екрану. Діапазон розмірів є дуже широким від 19 до 29, 30, 42, 52 дюймів. Важливим фактором тут є відношення сторін екрану (ширина х висота), так званий формат екрану. Популярними є 4х3, 16х9, 16х10, 5х4. Існують моделі, де екран можна повертати на 900, що є зручним для роботи в Інтернеті та з текстовими документами.

Максимальна роздільна здатність. Називається native і відповідає кількості комірок у матриці. Якщо користувач хоче застосувати меншу роздільну здатність, існує 2 способи:

  • Центрування (centering). Для формування зображення використовується та кількість точок, що обрав користувач і зображення з’являється у центрі екрану, навколо будуть чорні поля.

  • Розтягнення (expansion). Зображення займає весь екран і за рахунок інтерполяції погіршується різкість, можуть спостерігатися подвоєння або розмивання контурів.

Яскравість та контрастність. Яскравість вимірюється в канделах на кв.м. і складає 250-300 кд/кв.м.

Контрастність – це відношення між самим яскравим білим кольором і самим яскравим чорним кольором. В сучасних моніторах цей показник складає від 1 000:1 до 30 000:1.



Кут огляду. Великою проблемою рідкокристалічних дисплеїв був обмежений кут огляду, де зображення відображається вірно. Наразі ця проблема вирішується і кути огляду по вертикалі та горизонталі складають 1600-1700.

Переваги рідкокристалічних дисплеїв перед ЕПТ моніторами


  • Зменшене енергоспоживання у 3-4 рази.

  • Малі розміри у глибину (5-10 см.).

  • Мала вага (4-8 кг. проти 20-30 кг.).

  • Електромагнітне випромінювання відсутнє. На користувача світить лише світло.

Недоліки рідкокристалічних дисплеїв


  • Дисплей є вразливим до фізичного впливу. Сильний натиск на екран чи удар може пошкодити комірки і в подальшому вони не будуть працювати (на екрані з’являються чорні точки).

  • Нерівномірність підсвічування екрану (всередині екрану яскравість є на 10-20% більшою ніж по краях).

  • Занадто яскраві та насичені кольори, що невірно відтворює зображення.

Лідерами серед фірм-виробників є компанії Samsung, Sony, Philips, LG. Ціни залежать від розміру екрану і є у межах від 150 дол. і вище.

Плазмові панелі (PDP Plasma Display Panel)


Розробкою таких пристроїв займалися провідні виробники Fujitsu, Mitsubishi, Pioneer.

Принцип дії є схожим на функціонування рідкокристалічних дисплеїв. Простір між скляними пластинами заповнюється інертним газом (аргоном чи неоном). Матриця містить комірки з електродами, до яких подається високочастотна напруга. Під дією напруги в газовій ділянці навколо електроду виникає електричний розряд, і вона починає світитися. Фактично, кожна комірка матриці працює як маленька флуоресцентна лампа (лампа денного світла).

Бла́горо́дні га́зи (також іне́ртні або рі́дкісні гази) (англ. noble gases; нім. іnertgase) - хімічні елементи VIII групи головної підгрупи періодичної системи елементів, або за новою номенклатурою IUPAC групи 18 періодичної таблиці, які мають схожі властивості та за нормальних умов є одноатомними газами без кольору, запаху та смаку з дуже низькою хімічною реактивністю, котра зумовлена наявністю у атомів стійкої зовнішньої електронної оболонки, де у He знаходиться 2 електрони та у решти інертних газів по 8. До благородних газів відносяться гелій (Не), неон (Ne), аргон (Ar), криптон (Kr), ксенон (Хе) та радіоактивний радон (Rn). Останнім часом до цієї групи також зараховують унуноктій.
Св́ітло - електромагнітні хвилі видимого спектру. До видимого діапазону належать електромагнітні хвилі в інтервалі частот, що сприймаються людським оком (7.5×1014 - 4×1014 Гц), тобто з довжиною хвилі від 390 до 750 нанометрів.

В плазмових панелях подолано недоліки, що притаманні рідкокристалічним дисплеям: відтворюються справжні кольори, кут огляду є більшим, розміри екрану є більшими, а глибина меншою.

Головні недоліки плазмових панелей:


  • Високе енергоспоживання.

  • Поки що низька роздільна здатність.

  • Обмежений термін придатності (10 000 годин, для офісного режиму роботи складає приблизно 5 років).
    Термін придатності - термін, установлений виробником товару, протягом якого органолептичні, фізико-хімічні, медико-біологічні та інші показники товару в разі дотримання відповідних умов зберігання повинні відповідати вимогам нормативних документів.


  • Вигоряння плазми. Не бажано, щоб на екрані постійно була одна картинка (логотипи, піктограми), тому що комірки можуть запам’ятати цю інформацію і в подальшому не реагувати на іншу.

  • Висока ціна від 1 000 дол. і вище.

Через такі обмеження газоплазмові панелі найчастіше використовують як телевізори, інформаційні табло для презентацій, конференцій та реклами.

Сенсорні екрани (Touch Screen)


Сенсорний екран — це координатний пристрій, що дозволяє дотиками (пальцем, стилусом і т.п.) по області екрана монітора робити вибір необхідного елемента даних, меню або вводити дані в певний спосіб. Сенсорні екрани є кращим застосуванням для організації гнучкого інтерфейсу, що буде зрозумілим для користувачів-початківців.
Сенсорний екран або тачскрін (англ. Touchscreen) - пристрій для введення інформації, що є екраном, який реагує на дотики до нього.

Застосування в багатьох областях:


  • Інформаційні та платіжні термінали.

  • Ресторанні системи.

  • Системи самообслуговування.

  • Тренінг системи.

  • Портативні комп’ютери

З появою операційної системи Windows7, сенсорні екрани можна використовувати і для комп’ютерів.
Платі́жний терміна́л (інша назва - POS-термінал) - електронний пристрій, призначений для ініціювання переказу з рахунка, у тому числі видачі готівки, отримання довідкової інформації і друкування документа за операцією із застосуванням спеціального платіжного засобу, наприклад, банківської платіжної картки;
Операці́йна систе́ма, скорочено ОС (англ. operating system, OS) - це базовий комплекс програм, що виконує управління апаратною складовою комп'ютера або віртуальної машини; забезпечує керування обчислювальним процесом і організовує взаємодію з користувачем.
Тут сенсорний екран є як пристроєм виводу так і пристроєм вводу інформації.
Пристрій введення - пристрій для внесення даних до комп'ютера під час його роботи.

Сенсорний екран складається з:


  • Сенсору.

  • Контролеру.

  • Драйвера підтримки.

Сенсор – це панель з чистого скла, що реагує на дотики. Ця панель розміщена поверх екрану.

Існує кілька типів сенсорних панелей і в кожній втілено свій метод розпізнавання натиснень. Зазвичай, сенсорні панелі мають електричний заряд чи сигнал, що проходить скрізь них і натиснення певної ділянки на екрані викликає зміни в напрузі чи сигналі.



Контролер – це невелика плата, що з’єднує сенсорний екран з комп’ютером. Комп’ютер отримує інформацію від сенсорного екрану і перетворює її у зрозумілий для процесора вид. Контролер зазвичай є вбудованим в екран або розміщений в окремому корпусі.

Драйвер підтримки – це програмне забезпечення, що дозволяє сенсорному екрану та комп’ютеру працювати разом.
Програ́мне забезпе́чення (програ́мні за́соби) (ПЗ; англ. software) - сукупність програм системи обробки інформації і програмних документів, необхідних для експлуатації цих програм.
Драйвер повідомляє операційній системі як реагувати на інформацію про натиснення, що отримана від контролера.

Поки що сенсорні екрани заміняють роботу мишки (клік лівою /правою клавішею, подвійний клік, перетягування), але перспективи в екранів є дуже широкими, особливо у поєднанні з Інтернет технологіями.


Переваги сенсорних екранів


  • Підвищена надійність

  • Стійкість до зовнішніх впливів (антивандальні), пилонепроникні та вологозахищені.

  • Інтуїтивно зрозумілий інтерфейс.

Недоліки


  • Для вертикальних екранів важко тримати руку, придатні лише для епізодичного використання.

  • На горизонтальному екрані руки закривають огляд.

  • Обмеження точності позиціонування дій користувача без курсору.

  • Якщо екран не має спеціального покриття, відбитки пальців можуть заважати правильному функціонуванню.

Фірми-виробники: 3MTouch, HYNDay, NEC, TUS, ELOTouch, IIYAMA. Розміри екранів 17, 22, 24, 30 дюймів. Ціни від 400-600 дол.

Відеоплата (Відеоадаптер)


Для того, щоб на моніторі з’явилося зображення потрібен посередник між процесором та монітором. Ці функції виконує спеціальна плата, яка називається відеоплатою (відеоадаптером). Вона перетворює цифрові (дискретні – «0» та «1») дані процесора в аналоговий (неперервний) сигнал монітору.

Відеоплата містить наступні складові:


  • Відеопам’ять.

  • Відеоконтролер.

  • Цифро-аналоговий перетворювач (ЦАП).

  • Відео постійний запам’ятовуючий пристрій.

Власне зображення міститься у відеопам’яті, тому, чим більшим є її об’єм, тим краще. Особливі вимоги до відеопам’яті існують в дизайнерів, проектувальників та геймерів. На 2010 рік показники складають 1024 Мбайт, 2048 Мбайт і вище.

Відеоконтролер керує процесом виведення зображення з відеоплати, його поновленням, а також здійснює обмін даними між відеоплатою та процесором. Цифро-аналоговий перетворювач перетворює цифровий потік даних, що сформований відеоконтролером в неперервний сигнал монітору.
Поті́к да́них (англ. data stream) в телекомунікаціях і програмуванні - це послідовність кодованих когерентних сигналів (пакетів даних) в цифровій формі, яка використовується, щоб передавати або отримати інформацію це знаходиться в передачі.
Відео постійний запам’ятовуючий пристрій містить в собі BIOS відеоплати, службові таблиці та іншу потрібну інформацію.

В перших комп’ютерах з монохромними моніторами відеоплат не було. В оперативній пам’яті комп’ютера певне місце відводилося під відеопам’ять, куди процесор заносив дані про зображення. Контролер екрану на підставі цих даних керував електронним променем і формував зображення на екрані монітора.



При вдосконаленні моніторів ділянки відеопам’яті стало бракувати, а процесор не встигав обробляти інформацію про зображення, тому, всі операції, що пов’язані з виведенням зображення на монітор були винесені до окремого блоку - відеоплати.

Відеоплата буває в двох виконаннях:


  • Окрема плата, вставляється в слот AGP або PCI Express.

  • Інтегрована мікросхема, що міститься на материнській платі.

Сучасні відеоплати підтримують стандарт SVGA (Super Video Graphics Array) з високими роздільними здатностями і понад 16 мільйонів кольорів.
Матери́нська пла́та, систе́мна пла́та, ба́зова пла́та (англ. motherboard), відома також як головна плата (mainboard) - плата, на якій містяться основні компоненти комп'ютера, що забезпечують логіку. Плата є основою не лише персонального комп'ютера, а також смартфонів, гральних консолей.
VGA (англ. Video Graphics Array) - відеоадаптер та відповідний стандарт дисплеїв вперше введений на комп'ютерах IBM PS/2 у 1987 році, але через його розповсюдженість також став означати і 15-контактний D-subminiature VGA connector та роздільність 640×480.
Ціни від 50дол. і вище.

Контрольні запитання


  1. Яким чином функціонують монітори з електронно-променевою трубкою?

  2. Що означає вираз «роздільна здатність монітора складає 1024х768»?

  3. Яка частота розгортки є комфортною для користувача?

  4. Принципи роботи дисплеїв на рідких кристалах?

  5. Які переваги рідкокристалічних дисплеїв перед ЕПТ моніторами?

  6. Які недоліки притаманні плазмовим панелям?

  7. Особливості сенсорних екранів?

  8. Які функції виконує відеоплата?






  • До стандартних пристроїв вводу/виводу відносяться
  • За принципом дії монітори поділяються на
  • Монітори з електронно-променевою трубкою (CRT Cathode Ray Tube)
  • Основні характеристики електропроміневих моніторів
  • Рідкокристалічні дисплеї (TFT LCD. Thin Film Transistor Liquid Crystal Display)
  • Основні характеристики рідкокристалічних дисплеїв
  • Переваги рідкокристалічних дисплеїв перед ЕПТ моніторами
  • Недоліки рідкокристалічних дисплеїв
  • Плазмові панелі (PDP Plasma Display Panel)
  • Головні недоліки плазмових панелей
  • С енсорні екрани (Touch Screen)
  • Застосування в багатьох областях
  • Сенсорний екран складається з
  • Переваги сенсорних екранів
  • В ідеоплата (Відеоадаптер)
  • Відеоплата містить наступні складові
  • Відеоплата буває в двох виконаннях