Лекция 1-06 (стр. 1 )

Лекция 1-06

1.3.29. Клавиатура

1.3.30. Параллельный и последовательный порты

1.3.31. Манипуляторы

1.3.32. Диджитайзеры

1.3.33. Принтеры, их типы и характеристики

1.3.34. Матричные принтеры

1.3.35. Струйные принтеры

1.3.36. Лазерные принтеры

1.3.29. Клавиатура

Клавиатура (keyboard) предназначена для ввода в компьютер информации от пользователя и выполняется, как правило, в виде отдельного устройства, подключаемого к компьютеру с помощью специального кабеля.

Внутри корпуса клавиатуры, помимо датчиков клавиш, расположены электронные схемы дешифрации. Сам же контроллер клавиатуры, как уже говорилось, находится на системной плате и выполнен в виде отдельной микросхемы.

Клавиатуры первых компьютеров IBM PC XT имели 84 клавиши. В IBM PC AT были добавлены клавиши F11 и F12, а также дополнительные цифровые и служебные клавиши. Эта клавиатура, называемая улучшенной (enhanced) содержит 101 или более клавиш и применяется во всех современных компьютерах (хотя продолжаются попытки создать более удобные для работы конструкции).

Наиболее распространенным стандартом расположения клавиш является QWERTY (ЙЦУКЕН) – по первым пяти буквам в первом ряду буквенных клавиш.

Под компьютерной клавиатурой находится решетка из проводников. Каждая клавиша расположена над пересечением двух проводников и при нажатии замыкает электрическую цепь. Поскольку ток при этом проходит как по вертикальному, так и по горизонтальному проводнику решетки, микропроцессору, встроенному в клавиатуру, достаточно следить лишь за «строками» решетки, которых меньше, чем «столбцов». Схема дешифрации, содержащая микропроцессор, проверяет, не нажата ли какая-нибудь клавиша, посылая ток по каждой строке тысячи раз в секунду. Такое опрашивание происходит непрерывно независимо от того, работает пользователь с клавиатурой или нет.

Если нажата какая-либо клавиша, замкнувшая цепь, схема дешифрации, запомнив номер строки, начинает теперь опрашивать столбцы, причем состояние нажатия данной клавиши фиксируется до тех пор, пока клавиша не будет отпущена, а опрос клавиатуры продолжается. Таким образом, фиксируется одновременное нажатие двух или более клавиш.

В результате нажатия одной или нескольких клавиш, в контроллер передается уникальный одно или двухбайтовый код, называемый скан-кодом (для первых 128 символов он совпадает с кодом ASCII). Однако свои скан-коды имеют и комбинации клавиш (например, клавиши Alt с какой-либо алфавитно-цифровой клавишей). Кроме того, одинаковые клавиши, в частности правый и левый Shift, имеют разные скан-коды, что позволяет их использовать в некоторых системных программах (например, в драйвере русских букв для переключения с русского на латинский алфавит).

Порядок обработки скан-кода показан на рис. 3.35.

Когда скан-код поступает в контроллер клавиатуры, то инициализи­руется аппаратное прерывание IRQ1, процессор прекращает свою работу и выполняет процедуру, анализирующую скан-код. Данное прерывание об­служивается специальной программой, входящей в состав ROM BIOS. При поступлении скан-кода от клавиш Alt, Ctrl или Shift, CapsLock изменение статуса записывается в RAM. Во всех остальных случаях скан-код трансформируется в код символа (так называемые коды ASCII или рас­ширенные коды). При этом обрабатывающая процедура сначала определяет установку клавиш и переключателей, чтобы правильно получить вводимый код ("а" или "А"). Затем введенный код помешается в буфер клавиатуры, представляющий собой область памяти, способную запомнить до 15 вводи­мых символов, пока прикладная программа не может их обработать.

Рис. 3.35. Обработка скан-кода на клавиатуре.

Каждая клавиша генерирует два типа скан-кодов: код нажатия, когда клавиша нажимается, и код освобождения, когда клавиша отпускается.

Действие клавиш, за исключением следующих комбинаций клавиш:

·  Ctrl+Alt+Del – перезагрузка системы (или прекращение работы программы в многозадачной операционной системе);

·  Ctrl+NumLock или Pause – перевод компьютера в состояние ожидания;

·  Shift+PrintScreen – распечатка на принтере содержимого видеопамяти;

·  Ctrl+Break – завершение работы выполняемый в данный момент программы (если это не отменено в CONFIG. SYS),

полностью определяется выполняемой системной или прикладной программой.

Современные клавиатуры подключаются к контроллеру на материнской плате с помощью 6-контактного разъема Mini DIN, также называемого разъемом PS/2.

Контроллер на материнской плате может не только принимать, но и переда­вать данные, чтобы сообщить клавиатуре различные параметры, например, частоту повтора нажатой клавиши и др. Контроллер отвечает не только за генерирование скан-кодов, но и не­обходим для выполнения функций самоконтроля и проверки нажатых кла­виш в процессе загрузки системы. Процесс самоконтроля отображается однократным миганием трех индикаторов клавиатуры (Num Lock, Caps Lock и Scroll Lock) во время выпол­нения программы POST. Таким образом, неисправность клавиатуры выявля­ется уже на стадии загрузки компьютера.

1.3.30. Параллельный и последовательный порты

Для того чтобы передать информацию какому-либо устройству или получить ее от этого устройства, компьютеру необходимо специально организовать процесс обмена данными.

Организация операций, связанных с вводом и выводом информации, подразумевает следующее:

·  соблюдение одинакового кода передаваемых данных (то есть «разговор на одном языке»);

·  согласование скоростей передачи и приема информации (или «диалог в одинаковом темпе»);

·  единство формата обмена данными (то есть способ дробления их на фрагменты, передаваемые за один цикл);

·  стандартный протокол специальных управляющих сигналов (команды, «понятные» принимающему и передающему устройству) .

Для того чтобы соблюсти все указанные требования, в компьютере существуют специализированные контроллеры ввода/вывода, предназначенные только для организации работы по обмену информацией с внешним миром. Этот обмен реализуется через специальные «ворота» (каналы), получившие название портов.

Обмен (то есть ввод и вывод) данных между компьютером и периферийным устройством происходит в два этапа: передача информации от компьютера к периферийному устройству и прием информации от периферийного устройства. Такая организация работы требуется для исключения возникающих ошибок (например, при переполнении приемного буфера периферийного устройства или наличии внешней помехи) и оперативного информирования системы о состоянии процесса ввода/вывода.

Помимо оперативной памяти, процессор может адресовать и другую область, известную как адресное пространство ввода-вывода. Каждый порт ввода-вывода имеет уникальное множество адресов ввода-вывода. Микропроцессор включает две команды: IN и OUT, используемые для чтения и записи данных в адресном пространстве ввода-вывода, а также другие инструкции, управляющие портами ввода-вывода (эти команды будут рассмотрены при изучении языка ассемблера).

Порты ввода/вывода, соответственно способам передачи, подразделяют на параллельные и последовательные.

В параллельном порту (Parallel Port) в одном направлении одновременно передаются сразу 8 бит (1 байт) информации. Поэтому разъем параллельного порта содержит восемь линий для передачи данных, а на компьютере с двунаправленным параллельным портом разъем дополнительно восемь линий используются для приема данных.

Для параллельного порта не существует международного стандарта, однако в качестве фактического стандарта используется спецификация, опубликованная фирмой-изготовителем периферийных устройств Centronics (поэтому ее часто называют стандартом Centronics).

Интерфейс Centronics в компьютере использует для обмена данными 25-контактный «материнский» разъем (контактные гнезда под штыри кабеля).

Существуют следующие типы параллельного порта:

·  стандартный;

·  улучшенный параллельный порт EPP (Enhanced Parallel Port);

·  порт с расширенными функциями ECP (Extended Capability Port).

Стандартный параллельный порт предназначен только для односторонней передачи данных от компьютера к принтеру. Он обеспечивает максимальную скорость передачи данных от 120 до 200 Кбайт/с.

Порт EPP является двунаправленным, то есть обеспечивает передачу 8 бит данных в обоих направлениях. Это избавляет центральный процессор от необходимости выполнения медленных команд типа IN и OUT, позволяя программе непосредственно заниматься пересылкой данных. Порт EPP передает и принимает данные почти в 6 раз быстрее стандартного параллельного порта, в основном, за счет наличия буферной памяти. Специальный режим (с использованием прямого доступа в память – DMA) позволяет порту EPP передавать блоки данных непосредственно из оперативной памяти в последовательный порт, минуя процессор. При использовании соответствующего программного обеспечения порт EPP может принимать и передавать данные со скоростью до 2 Мбайт/с. Подобно интерфейсу SCSI порт EPP позволяет подключать в цепочку до 64 периферийных устройств.

Дальнейшим развитием порта EPP явился порт ECP. Он обладает теми же возможностями, что и порт EPP, но количество устройств увеличено до 128. Кроме того, в порту ECP реализована такая важная функция, как сжатие данных.

Для сжатия данных используется метод RLE (Run Length Encoding), в котором длинная последовательность одинаковых символов передается двумя байтами: один байт определяет повторяющийся символ, другой – число повторений. Стандарт ECP допускает сжатие и распаковку данных как программно (с помощью драйвера), так и аппаратно (схемой порта).

В настоящее время стандарты портов EPP и ECP включены в стандарт IEEE 1284. Этот стандарт определяет четыре режима работы: полубайтовый, байтовый, EPP и ECP. Дополнительно к функциям портов EPP и ECP стандарт IEEE 1284 позволяет принтеру послать сигнал при аварии.

Хотя в операционной системе предусмотрено три логических имени для параллельных портов – LPT1 (синоним PRN), LPT2 и LPT3 обычно в комплектацию компьютера входит один параллельный порт (в современных компьютерах контроллер параллельного порта располагается на материнской плате)