Современные компьютеры и периферийные устройства

Основными поставщиками мейнфреймов являются известные компьютерные компании IBM, Amdahl, ICL, Siemens Nixdorf и некоторые другие, но ведущая роль принадлежит безусловно компании IBM.

В архитектурном плане мейнфреймы представляют собой многопроцессорные системы, содержащие один или несколько центральных и периферийных процессоров с общей памятью, связанных между собой высокоскоростными магистралями передачи данных. При этом основная вычислительная нагрузка ложится на центральные процессоры, а периферийные процессоры (в терминологии IBM - селекторные, блок- мультиплексные, мультиплексные каналы и процессоры телеобработки) обеспечивают работу с широкой номенклатурой периферийных устройств.

Главным недостатком мейнфреймов в настоящее время остается относительно низкое соотношение производительность/стоимость. Однако фирмами-поставщиками мейнфреймов предпринимаются значительные усилия по улучшению этого показателя.

2. Периферийные  устройства ПК.

 

Периферийными или внешними устройствами называют устройства, размещенные вне системного блока и задействованные на определенном этапе обработки информации. Прежде всего - это устройства фиксации выходных результатов: принтеры, плоттеры, модемы, сканеры и т.д. Понятие "периферийные устройства" довольно условное. К их числу можно отнести, например, накопитель на компакт-дисках, если он выполнен в виде самостоятельного блока и соединен специальным кабелем к внешнему разъему системного блока. И наоборот, модем может быть внутренним, то есть конструктивно выполненным как плата расширения, и тогда нет оснований относить его к периферийным устройствам. Термин «периферия» обозначает устройства, связывающие компьютер с внешним миром. Список периферийных устройств, делающих компьютер "вещью для нас", практически неограничен. Сюда же часто ошибочно относят мониторы. Периферийные устройства также называют внешними. Второе определение периферии - это устройства, с помощью которых информация может или вводится в компьютер, или может выводиться из него.

 

 Периферийные устройства можно разделить на:

1. Основные - без которых работа компьютера практически невозможна;
2. Прочие - которые подключаются при необходимости;

К основным устройствам относятся устройства управления курсором и отчасти модемы (для терминалов и бездисковых станций). Практически к ПК можно подключить любые устройства, которые могут вырабатывать электрические сигналы и/или ими управляться. Периферийные устройства подключаются к компьютеру через внешние интерфейсы или с помощью специализированных адаптеров или контроллеров. Средством стыковки какого-либо устройства и какой-либо шины компьютера является адаптер и контроллер. Понятия "Адаптер" и "Контроллер" не являются синонимами! Контроллер служит тем же целям сопряжения, но он имеет самостоятельные действия (после получения команд от обслуживающей его программы). Сложный контроллер может иметь в своем составе и собственный процессор.

Взаимодействие программ с периферийными устройствами (точнее с программы с адаптерами) происходит через инструкции обращения к портам ввода/вывода, используя прерывания, прямой доступ к памяти и непосредственное управление шиной. Инициатором обмена может выступать как программа, так и периферийное устройство. Программа ожидает какого-либо события в устройстве (например, установки бита готовности), периодически читая его регистр состояния. Такой способ называется обменом по опросу готовности. Прерывания (или аппаратные прерывания) обеспечивают обмен данными только с участием процессора и т.о. подобное сильно загружает процессор. Различают четыре источника прерываний: внутренние прерывания процессора и сопроцессора, немаскируемые внешние прерывания, маскируемые внешние прерывания, программно-вызываемые прерывания. Прямой доступ к памяти или DMA (Direct Memory Access) - метод обмена данными периферийного устройства с памятью почти без участия процессора. В этом режиме процессор инициализирует контроллер прямого доступа к памяти - задает начальный адрес, счетчик и режим обмена, после чего освобождается. Сам обмен производит контроллер. Еще возможно комплексное решение - опрос готовности устройств (polling) по периодическим прерываниям, например, от системного таймера. Устройство, для которого обнаружена готовность - обслуживается, не готовое - пропускается до следующего прерывания.

1. Периферийные устройства ввода информации

Рисунок 2.1 Клавиатура

Клавиатура является основным устройством ввода информации в ПК. Это первое из внешних устройств ввода, с которыми сталкивается пользователь.

История создания

Со времен появления персонального компьютера вплоть до самого последнего времени внешний вид, и устройство клавиатуры оставались, практически, неизменными. В 1995 году после выхода ОС Windows 95 привычные 101-клавишные устройства были заменены клавиатурами со 104 клавишами. Три новые клавиши были добавлены специально, чтобы реализовать некоторые возможности ОС.

 

 Еще ряд изменений был связан с эргономическими показателями, то есть с необходимостью соответствия новых клавиатур современным требованиям медицины. Было замечено, что при каждодневной интенсивной работе со старыми плоскими клавиатурами у "операторов ЭВМ" начинало развиваться профессиональное заболевание кистей рук. Поэтому сейчас на рынке появилось множество новых, "эргономичных" клавиатур самых причудливых форм: как бы "разломанных" надвое, изогнутых, снабжённых подставками для кистей рук и т. д.

Всё более популярными становятся клавиатуры на ИК-лучах, не требующие шнура для подключения к системному блоку. Передача сигналов с такой клавиатуры осуществляется по принципу аналогичному (дистанционному) управлению.

Самое главное изменение, однако, не коснулось ни устройства, ни формы клавиатуры - изменилась её роль в ПК. Сегодня круг обязанностей клавиатуры едва ли не целиком и полностью ограничивается вводом текста и цифр. А все функции по управлению, отданию команд с приходом графического интерфейса успешно выполняет мышь.

При нажатии на любую клавишу клавиатуры срабатывает миниатюрный переключатель, сигнал от которого отслеживается специальным микропроцессором, посылающим соответствующие сообщения в компьютер, где они обрабатываются операционной системой.

Клавиши на клавиатуре можно разделить на блоки. Большинство клавиш служит для ввода букв, цифр, различных символов и знаков препинания – основная группа символов. Двенадцать функциональных клавиш: от <F1> до <F12>, имеют специальное назначение, зависящее от конкретной программы.

Дополнительная клавиатура расположена справа. Она предназначена как для ввода чисел, так и для дублирования клавиш управления курсором. Если нажата клавиша <Num Lock> (горит индикатор), то вводятся цифры. При повторном нажатии на эту клавишу индикатор гасится, и дополнительная клавиатура дублирует управляющие клавиши.

Рассмотрим более подробно служебные клавиши на примере таблицы.

Таблица 2.1 Служебные клавиши

Название клавиши	Функция клавиши
Esc(Escape)	Обычно служит для отмены какого-либо действия или для выхода из программы.
Enter	Служит для завершения ввода строки и перехода на следующую строку, принятия положительного ответа на вопрос и т.д.
Tab	Предназначена для формирования отступов в тексте, переключения между различными альтернативами в диалогах.
Shift	Клавиша переключения регистра. Если нажать эту клавишу и, не отпуская её, нажать клавишу с буквой, то введётся заглавная буква. Кроме того, некоторые клавиши (например, цифровые) имеют два символа. Простое нажатие клавиши вводит символ, указанный на клавише снизу. Нажатие с клавишей <Shift> вводит символ, указанный сверху. На клавиатуре, для удобства, имеется две клавиши <Shift>. Как правило, они идентичны, хотя в некоторых программах они могут иметь различные функции.
Caps Lock	Фиксированное переключение регистра в режим ввода прописных букв. Горит индикатор.
Ctrl	Управляющая клавиша, расширяет возможности клавиатуры. Используется в комбинации с другими клавишами. Какую именно клавишу необходимо нажать для той или иной команды – зависит от конкретной программы.
Alt	Альтернативная управляющая клавиша. Её назначение сходно с клавишей <Ctrl>, однако они не идентичны. Комбинации с клавишей <Alt> и с клавишей <Ctrl>, как правило, запускают разные программы.
Backspace	Стирает последний введённый символ или символ, стоящий слева от курсора.
Insert(сокращение: <Ins>)	Служит для переключения режимов вставки/замены символов при редактировании текста, для добавления нового элемента в список.
Delete(сокращение:<Del>)	Служит для удаления чего-либо, например, выделенного фрагмента текста, символа справа от курсора, элемента списка и т.д.
Home	Предназначена для перехода в начало (строки, списка и т.п.)
End	Предназначена для перехода в конец (строки, списка и т.п.)
PageUp (сокращение:<PgUp>)	Предназначена для перехода на предыдущую страницу или прокрутки изображения на экране вверх.
PageDown (сокращение:<PgDn>)	Предназначена для перемещения изображения на экране вниз.
Стрелки	При редактировании текста позволяют перемещать курсор в соответствующим направлении.
Scroll Lock	В далёком прошлом служила для включения/отключения режима прокрутки экрана, однако давно уже утратила сво первоначальное назначение. Сейчас её назначение зависит от конкретной программы, но используется она крайне редко.
Print Screen (сокращение:<PrnScr>)	Ранее использовалась для того, чтобы напечатать содержимое экрана на принтере. Иногда и в наши дни она используется таким или подобным образом.
Pause/Break	Имеет два назначения: простое нажатие этой клавиши включает режим паузы, и нажатие вместе с клавишей <Ctrl> служит для того, чтобы прервать выполняемое действие.

 

Специально для работы с Microsoft Windows 95/98/2000/NT4/XP на клавиатуре появились две клавиши вызова системного меню с изображением логотипа Windows и клавиша вызова контекстного меню с изображением меню.

Для полноценной работы с клавиатурой требуется определённый навык, на развитие которого потребуется время. Существуют специальные программы – клавиатурные тренажёры, позволяющие ускорить приобретение навыка.

1. Манипуляторы

Для управления работой современных программ используются различные манипуляторы. Манипуляторы осуществляют непосредственный ввод информации, указывая курсором-указателем на экране монитора команду или место ввода данных.

Рисунок 2.2 Компьютерная мышь

 

 

Мышь- это устройство, предназначенное для обеспечения удобства работы с современным программным обеспечением.

Мышь представляет собой электронно-механическое устройство, с помощью которого осуществляется дистанционное управление курсором на экране монитора. Внутри мыши помещен шарик, покрытый мягкой резиной. При движении мыши по гладкой поверхности шарик вращается. Его вращение передается двум валикам (перфорировананные колесики), оси которых перпендикулярны между собой. На валиках установлены диски с прорезями. С одной стороны от диска стоит небольшой источник света (светодиод), а с другой стороны - приемник света (фототранзистор). При вращении дисков луч света, идущий от светодиода к фототранзистору, прерывается, в результате чего на фототранзисторе возникают импульсы (сигналы). Эти сигналы по проводам передаются в компьютер, где и обрабатываются.

Основной характеристикой мыши является разрешающая способность, которая измеряется в точках на дюйм (dpi). Эта характеристика показывает, какое минимальное перемещение мыши по плоскости фиксируется следящей системой. Некоторые модели имеют динамическое разрешение более 100 dpi. Это означает, что механика фиксирует перемещение мыши менее чем 1/40 миллиметра. На самом деле, динамическое разрешение - величина не постоянная для данной модели. Ее можно регулировать при перемещении указателя по экрану. Если разрешение порядка 400 dpi, то очень трудно установить курсор в нужное место. Он будет прыгать из стороны в сторону как бы по невидимым квадратикам.

Манипулятор "мышь" - как правило, самый дешевый из компонентов компьютера, поэтому и отношение к нему соответствующее: очень часто почти безразличное ("лишь бы была"). В то же время, очевидно, что мышь - крайне важное устройство в составе ПК, поскольку вместе с клавиатурой постоянно используется для ввода информации и управления ею внутри компьютера.

 

 Мыши различаются по свойствам:

• способ считывания информации (механические, оптические, оптико-механические);
• количество кнопок;
• способ соединения (проводные и беспроводные).

 

2. Джойстик

Рисунок 2.3 Джойстик

Джойстик представляет собой ручку управления и наиболее часто используется в компьютерных играх. Джойстики управляют перемещениями курсора по экрану. Призваны усилить реалистичность во время игры-симулятора машины, самолёта, космического корабля и пр.

3. Трекбол

Трекбол (шаровой манипулятор) – это шар, расположенный вместе с кнопками на поверхности клавиатуры (перевёрнутая мышь). Для него не требуется коврик и пространство для перемещения манипулятора. Перемещение указателя по экрану обеспечивается вращением шара. Применяется в портативных компьютерах.

4. Сенсорные устройства ввода

Такие устройства называют ещё тактильными, поскольку ввод информации в них выполняется через прикосновение к светочувствительной поверхности устройства.

5. Сенсорный манипулятор

Представляет собой коврик без мыши. В данном случае управление курсором производится простым движением пальца по коврику.

6. Световое перо

Имеет светочувствительный элемент на своём кончике. Соприкосновение пера с экраном замыкает электрическую цепь и определяет место ввода или коррекции данных. Перемещая перо по экрану можно рисовать или писать. Применяются такие устройства в дизайнерских работах. Часто используется в карманных микрокомпьютерах.

7. Дигитайзер (графический планшет)

Позволяет создавать или копировать рисунки. Рисунок выполняется на поверхности дигитайзера специальным пером или пальцем. Результаты работы производятся на экране монитора.

8. Сканеры

В этих устройствах изображение преобразуется в цифровую форму для дальнейшей обработки компьютером или воспроизведения на экране монитора.

Рисунок 2.4 Сканер