Компьютерная периферия

Внешние устройства персонального компьютера, или, как их еще называют, периферийные, или попросту периферия, подразделяются на устройства вывода, передающие пользователю информацию из компьютерной системы, и ввода, предназначенные для ввода информации из внешних источников. Периферийные устройства во многом определяют возможности применения компьютера.

Самыми распространенными устройства вывода являются всевозможные принтеры и мониторы, а наиболее используемыми для ввода — клавиатура и мышь.

Главенствующее место

Клавиатура остаётся одним из основных устройств ввода текста и команд, хотя современные компьютеры также широко используют сенсорный ввод, голосовое управление, стилусы, игровые контроллеры и другие интерфейсы. С технической точки зрения клавиатура представляет собой совокупность миниатюрных переключателей. Содержащийся в ней микропроцессор отслеживает состояние этих переключателей и при нажатии или отпускании каждой клавиши посылает соответствующие сообщения, а программы компьютера обрабатывают эти сообщения.

Первая клавиатура, разработанная для персонального компьютера специалистами фирмы IBM, содержала всего 83 клавиши. У современных полноразмерных клавиатур часто около 104–105 основных клавиш, а дополнительные мультимедийные кнопки зависят от модели. Управление лотком CD-привода, когда-то типичное для мультимедийных клавиатур, сегодня встречается редко, поскольку оптические приводы перестали быть обязательной частью персонального компьютера.

Мышь с хвостом и без

В современных ЭВМ очень большое значение в диалоге пользователя с компьютером отводится манипулятору «мышь» (в обиходе просто «мышь» или «мышка»). Он представляет собой небольшое устройство, скользящее по плоской поверхности. Относительные координаты ее перемещения передаются в компьютер и обрабатываются таким образом, чтобы управлять движениями на экране дисплея специально выделенного маркера, который называется курсором. Такой диалог с компьютером очень удобен тем, что пользователь, даже незнакомый с программированием, может задать любую команду.

Первая компьютерная мышь была создана американским изобретателем Дугласом Энгельбартом (1925) в 1963 г. Она состояла из двух перпендикулярных колес, выступающих из корпуса устройства. При перемещении мыши колеса крутились каждое в своем измерении. Тогда же она получила свое необычное название из-за схожести сигнального провода с хвостом одноименного грызуна.

В наши дни на смену мыши с колесиками пришли оптические (или, как их еще называют, лазерные). Они содержат фотосенсор и процессор обработки изображения. Фотосенсор периодически сканирует участок рабочей поверхности под мышью. При изменении рисунка процессор определяет, в какую сторону и на какое расстояние сместилась мышь. Чаще всего на ней, кроме двух стандартных кнопок, устанавливают дополнительные, например для имитации двойного нажатия.

Кроме того, современные мыши часто выпускают без ее главного атрибута — сигнального провода (хвоста). Такой манипулятор называют беспроводной мышью. Данные от него поступают на приемное устройство, подключенное к компьютеру, по радиоканалу. Такая мышь имеет большую свободу в перемещении, но лишена стационарного питания и вынуждена получать энергию от аккумуляторов, которые необходимо периодически подзаряжать.

Современный монитор

Монитор служит для пользователя своеобразным окном в компьютер. Он позволяет наблюдать за его работой и узнавать о полученных результатах. На экран монитора выводятся текст, рисунки, различная справочная информация, т.е. все, что необходимо пользователю для работы.

Если в первых персональных компьютерах в качестве экрана использовалась электронно-лучевая трубка обычного телевизионного приемника, то в дальнейшем требования к нему увеличились.

ЭЛТ-мониторы (CRT) были практически вытеснены плоскими дисплеями ещё в 2000–2010-х гг. Сегодня наиболее распространены жидкокристаллические панели разных типов, а в части устройств применяются OLED-дисплеи. Современные экраны различаются по частоте обновления, яркости, цветопередаче и энергопотреблению; утверждение о полном отсутствии мерцания для всех ЖК-мониторов неверно, поскольку подсветка некоторых моделей может использовать широтно-импульсную модуляцию.

Емкость ограничена

Раньше для съёмных носителей в компьютеры устанавливали дисководы для дискет, ZIP- и магнитооптических дисков, а затем приводы CD/DVD. В современных персональных компьютерах основными съёмными носителями стали USB-флеш-накопители и внешние SSD/HDD; оптический привод обычно является дополнительным устройством.

При записи дискеты используется принцип переноса информации на ее магнитный слой. Это позволяет переносить документы и программы с одного компьютера на другой, хранить информацию и делать архивные копии информации, содержащейся на жестком диске. Однако их емкость составляет всего несколько мегабайт (Мб), и по этой причине в наши дни они используются крайне редко.

Многоликие диски

Стандартный CD-ROM обычно вмещает около 650–700 Мбайт данных; существуют менее распространённые варианты большей ёмкости, но «до 1 Гбайт» не является типичной характеристикой обычного компакт-диска. Он представляет собой прозрачный пластиковый диск с нанесенной на него информацией. Считывание информации с компакт-диска происходит при помощи лазерного луча, который, попадая на отражающий свет островок, отклоняется, и фотодетектор воспринимает это как двоичную единицу. Луч лазера во впадине рассеивается и поглощается — фотодетектор фиксирует двоичный ноль.

Первые компакт-диски были разработаны компаниями «Филипс» и «Сони» вначале 80-х гг. XX в. К началу 90-х гг. диски стали основными носителями всевозможной информации: данные, звук, фильмы, графические изображения. В 1995 г. крупнейшие производители приводов CD-ROM и связанных с ними устройств подписали соглашение о переходе на новый вид носителя информации, имеющего больший объем — DVD. В наши дни выпускают DVD следующих типов: DVD-ROM — изготовлены методом литья с нанесенной информацией, они не пригодны для записи. DVD-R — диски однократной (R — Recordable) и DVD-RW — многократной (RW— Rewritable) записи.

В роли телевизора

На компьютере можно просматривать телевизионные программы. Для этого необходимо лишь приобрести ТВ-тюнер (от английского слова «tuner», «tune» — «настраивать» (на длину волны)). Это устройство может представлять собой как отдельное внешнее устройство, таки встраиваемую в компьютер плату. Кроме телевизионных сигналов, большинство современных ТВ-тюнеров способны принимать FM-радиостанции и могут использоваться для захвата видеосигнала.

Рассматривать и вводить информацию

Сканером (от английского «to scan» — «внимательно рассматривать, пробегать глазами») называется устройство, позволяющее вводить в компьютер образы изображений, представленных в виде текста, рисунков, слайдов, фотографий и другой графической информации. Существуют ручные и настольные (страничные или планшетные) сканеры.

Основным элементом любого сканера служит сканирующая головка, сделанная в виде одной строки микроскопических фотоэлементов. Она вручную или механически перемещается вдоль страницы с изображением и передает компьютеру его цифровое описание. Важнейшей характеристикой сканера является его разрешающая способность, т.е. умение различать мелкие детали.

Лазерная, струйная и другие виды печати

Компьютерный принтер (англ. «printer» — «печатник) предназначен для вывода графической информации на твердый носитель, обычно на бумагу. Некоторые принтеры позволяют печатать только в одном цвете (черном), другие могут выводить и цветные изображения. Этот процесс называется «вывод на печать», а получившийся документ — распечатка.

В 80-х гг. прошлого столетия были наиболее распространены матричные принтеры. Изображение отдельных знаков строилось на матрице размером 9 х 9 точек и переносилось на бумагу ударами тонких стержней через красящую ленту. В наши дни эти печатающие устройства сильно потеснили струйные и лазерные принтеры. Однако матричные принтеры применяются до сих пор, так как они недороги, а стоимость отпечатанной страницы у них самая низкая.

Благодаря приемлемому соотношению стоимости и качества печати наибольшее распространение получили струйные принтеры. Принцип струйной печати (ink-jet printing) был разработан в 70-х гг. прошлого столетия. В таких устройствах изображение формируется микро-капля ми специальных чернил, выбрасываемых на бумагу через сопла в печатающей головке. В отличие от матричных струйные принтеры работают с гораздо меньшим шумом, обеспечивают лучшее качество печати и самую дешевую цветную печать.

Лазерные принтеры особенно удобны для быстрой и экономичной печати больших объёмов текста, тогда как качественная фотопечать часто лучше реализуется специализированными струйными или сублимационными устройствами. Поэтому универсально называть лазерную печать «наилучшей» некорректно. В этих устройствах используется принцип ксерографии: на медленно вращающийся светочувствительный цилиндр лазерным лучом наносится «электрическая картинка». А дальше происходит то же самое, что в ксероксе: заряженные участки цилиндра притягивают красящий порошок и изображение переносится на бумагу. Завершает операцию термическое закрепление порошка.

Объединяющее устройство

Сетевая плата, сетевая карта или сетевой адаптер позволяет объединить несколько компьютеров в единую сеть. Раньше это устройство приобреталось отдельно и устанавливалось на материнской плате. В наши дни чаще всего сетевой адаптер уже встроен в материнскую плату.

На сетевой плате для соединения с локальной сетью имеются разъемы для подключения кабеля витой пары, а также несколько информационных светодиодов, сообщающих о наличии подключения и передаче информации.

Скоростная передача данных

Название модема произошло от сокращения слов «модулятор-демодулятор». Это устройство предназначено для передачи компьютерных данных по телекоммуникационным каналам, например по обыкновенной телефонной сети. Фактически модем преобразует цифровой электрический сигнал в тоновый и передает его по каналу связи, на другом конце которого другой модем осуществляет обратное преобразование тонового сигнала в цифровой.

Главной характеристикой модема является скорость передачи данных, измеряемая в битах в секунду (бод). Первое такое устройство для персональных компьютеров выпустила компания Hayes Microcomputer Products в 1979 г. — Micromodem II для персонального компьютера Apple. Этот модем работал со скоростью до 300 бод. В наши дни скоростные возможности даже самого простого устройства во много раз превосходят пропускную способность телефонной линии.

По исполнению модемы бывают внешними (имеют собственный блок питания и подключаются к компьютеру через специальный разъем) и внутренними (устанавливаются на материнской плате).

В режиме реального времени

Веб-камера, подключенная к компьютеру, позволяет пользователю в реальном времени фиксировать изображения, предназначенные для дальнейшего сохранения на жестком диске или передачи по сети Интернет. В последнем случае с помощью специальных программ (например, Instant Messenger) можно устраивать видеоконференции с человеком, находящимся в любой точке земного шара.

Первая в истории общественная веб-камера была установлена в 1991 г. и показывала кофейник в Троянской комнате Кембриджского университета. В наши дни работает множество общественных и личных веб-камер, транслирующих через Интернет различные изображения, например, поведение животных, природу, городские панорамы, извергающиеся вулканы и т.п.