Устройства вывода информации
Урок №
Класс _____. Дата «____» __________ 200__ г.
Класс _____. Дата «____» __________ 200__ г.
Класс _____. Дата «____» __________ 200__ г.
Тема: Устройства вывода информации
Цели урока:
- Показать назначение и классификацию устройств ввода; Рассмотреть особенности работы и характеристики каждого класса устройств вывода.
Опорные понятия:
- Аппаратное обеспечение; контроллер; драйвер.
Новые понятия:
- Устройства вывода; видеокарта; видеосистема..
Задачи учителя:
- определить назначение и классификацию устройств вывода; рассмотреть назначение и характеристики мониторов; рассмотреть назначение и характеристики принтеров; рассмотреть назначение и характеристики плоттеров; рассмотреть возможности устройств звукового вывода..
План урока
Организационный момент;2. Повторение изученного материала:
- понятие «устройства ввода»; классификация устройств ввода; устройства с клавиатурным вводом; группа манипуляторов устройств с прямым доступом; группа сенсорных устройств ввода с прямым доступом устройства сканирования; устройства распознания речи.
- назначение и классификация устройств вывода; назначение и характеристики мониторов; назначение и характеристики мониторов; назначение и характеристики плоттеров; возможности устройств звукового вывода..
Вопросы:
- Для чего нужны устройства вывода? Перечислите основные характеристики монитора. Как вы понимаете термин «разрешающая способность экрана»? Что означает слово «пиксель»? Что такое видеосистема персонального компьютера? Перечислите основные технологии печати. В чем состоит основной принцип работы матричного принтера? В чем состоит основной принцип работы струйного принтера? Дайте сравнительную оценку струйного и лазерного принтеров. Опишите принцип функционирования плоттеров и их типы. Каково применение устройств звукового вывода?
Методика проведения урока
►Классификация устройств вывода
Введенная в компьютер информация преобразуется с помощью программ в некий конечный продукт, который необходим человеку. Однако в компьютере этот результат обработки хранится в двоичном коде и совершенно непонятен человеку. Для преобразования двоичных кодов в форму, понятную человеку, необходимы специальные аппаратные средства, которые получили название устройств вывода.
Устройства вывода – аппаратные средства для преобразования компьютерного (машинного) представления информации в форму, понятную человеку.
Для нормальной работы устройств вывода, так же как и устройств ввода, необходимы управляющий блок (контроллер или адаптер), специальные разъемы, электрические кабели и обязательно – управляющая программа (драйвер). Только при выполнении этих условий устройство вывода обеспечивает необходимую человеку форму представления выводимых результатов в виде текста, изображения, звука и пр. Многообразие устройств вывода определяется различными физическими принципами, которые заложены в основу их работы.
Среди устройств можно выделить по форме представления информации несколько классов: мониторы, принтеры, плоттеры, устройства звукового вывода.
►Назначение и характеристики мониторов
Монитор предназначен для отображения символьной и графической информации. Большинство мониторов реализовано на базе электронно-лучевых трубок, напоминающих кинескопы обычных телевизоров. Пучок электронов из электронной пушки, расположенной в цоколе трубки, попадает на экран, покрытый изнутри люминофором. Экран вспыхивает на короткое время под ударами электронов. Изображение создается в результате перемещения электронного луча слева неправо и сверху вниз.
У портативных компьютеров мониторы выполнены в виде жидкокристаллических панелей. Компактные размеры мониторов на жидких кристаллах, представляющих собой плоские экраны, а также отсутствие вредных факторов, влияющих на здоровье человека, делают данный вид монитора все более популярным и для стационарных компьютеров. Плоские мониторы представляют собой решетку из тысяч крошечных электронных элементов, «выстроенных» по строкам и столбцам. Элементы могут быть темными или светлыми – в зависимости от того, подается ли к ним напряжение. Изображения строятся путем перевода двоичного выхода компьютера в команды включения/выключения отдельных элементов решетки.
Основными характеристиками мониторов являются: разрешающая способность экрана, расстояние между очками на экране, величина диагонали экрана.
Разрешающая способность экрана
Любое изображение на экране представляется набором точек, которые называются пикселями (от английского словосочетания PICture's ELement — элемент картины). Число точек по горизонтали и вертикали экрана определяет разрешающую способность монитора. Стандартный режим работы современного монитора поддерживает разрешение 800 х 600, 1024 х 768 точек. Чем выше разрешающая способность монитора, тем качественнее изображение.
В текстовом режиме на экран выводятся только известные компьютеру символы, в графическом режиме — любое изображение, состоящее из точек. Для представления любого символа в текстовом режиме используется фиксированное количество пикселей, например 8x8 или 8 х 14.
Мониторы бывают черно-белые (монохромные) и цветные. Цветные изображения получаются путем смешивания трех базовых цветов: красного, зеленого, синего. Базовые цвета создаются тремя электронными лучами, каждый из которых отвечает за свой цвет. Все многообразие оттенков объясняется суммированием базовых цветов в различных пропорциях.
Вспомните уроки рисования когда для получения желаемого оттенка приходилось смешивать краски. Так, для получения бирюзового цвета достаточно смешать зеленый и синий цвета, а малиновый цвет получается путем добавления синего цвета к красному.
Расстояние между точками на экране
Четкость изображения на мониторе определяется расстоянием между точками на экране, или величиной шага («размером зерна»). Значение данного параметра колеблется от 0,22 до 0,43 мм. Чем меньше эта величина, тем качественнее изображение.
Величина диагонали экрана
Величина диагонали экрана измеряется в дюймах и колеблется в диапазоне от 9" до 41". Выбор размера экрана монитора зависит от сферы использования персонального компьютера. Для учебных, бытовых задач наиболее популярными являются 14" и 15" мониторы. Работа со специализированными графическими пакетами требует использования мониторов большей диагонали, например 17" мониторов. Для эффективной работы с системами автоматизированного проектирования, где одновременно отображается большое количество графической информации, желательно использование, например, 21" мониторов.
Разрешающая способность экрана во многом определяется соотношением размеров диагонали и величиной шага (см. табл. 2.1). Например, при размере диагонали 14 дюймов и величине шага 0,28 мм оптимальный режим работы монитора обеспечивается при разрешении 800 на 600 точек.
Видеокарта
Управление режимами работы монитора осуществляется с помощью видеокарты. Видеокарта не всегда была компонентом компьютера. В начале в оперативной памяти выделялась небольшая область памяти (видеопамять), куда процессор помещал данные об изображении. Специальный контроллер экрана считывал из ячеек памяти этой области данные о яркости отдельных точек экрана и в соответствии с ними управлял разверткой горизонтального луча электронной пушки монитора.
С переходом от черно-белых мониторов к цветным и с увеличением разрешения экрана области видеопамяти стало недостаточно для хранения графических данных. Тогда и произошло выделение всех операций, связанных с управлением экраном, в отдельный блок, получивший название видеокарта (видеоадаптер).
Реально получаемые режимы работы монитора зависят от типа видеокарты, которая обеспечивает управление и взаимодействие монитора с персональным компьютером. Видеокарта (видеоадаптер) устанавливается в слот расширения на системной плате компьютера в системном блоке компьютера и поставляется с набором программ-драйверов. Монитор, видеоадаптер и набор программ-драйверов образуют видеосистему персонального компьютера.
Для обеспечения возможности подключения к компьютеру телевизора или видеомагнитофона компьютер укомплектовывается видеоконвертором. TV-конвертор позволяет выводить компьютерное изображение на экран телевизора или производить запись на видеомагнитофон. PC-конверторы выполняют обратное преобразование, изображение с экрана телевизора отображается на мониторе.
Все мониторы подлежат обязательной проверке на безопасность для здоровья человека. Поэтому при их покупке нужно требовать сертификат безопасности, подтверждающий качество работы купленного монитора и низкий уровень излучения (Low Radiation).
► Назначение и характеристики принтеров
Принтеры предназначены для вывода данных на бумагу. Они преобразуют машинное представление информации в символы, буквы, цифры, знаки. Любой символ представляется на бумаге набором точек. Формирование изображения осуществляется головкой печатного устройства. Печать производится в двух направлениях: печатающая головка двигается слева на право и справа налево. Получение последовательных строк осуществляется с помощью специального механизма протягивания бумаги между валиками принтера. Функциональные возможности современных принтеров позволяют печатать на бумаге рисунки и графики, а также могут распечатывать информацию и на специальной пленке, например для создания слайдов.
К одному системному блоку можно подключить от одного до трех принтеров любых типов.
По способу формирования изображения на бумаге принтеры делятся на:
- последовательные, когда документ формируется символ за символом; строчные, когда формируется сразу вся строка; страничные, когда формируется изображение целой страницы.
По количеству цветов, используемых при печати документа, принтеры бывают черно-белые и цветные.
По способу печати принтеры бывают ударные и безударные.
Важнейшими характеристиками принтеров являются:
- ширина каретки принтера, определяющая максимально возможный формат документа: А4 или A3; скорость печати, определяющая число знаков или число страниц, распечатываемых принтером в секунду или минуту; разрешающая способность принтера, определяющая качество печати как число точек на дюйм — dpi при печати символа.
По способу получения изображения на бумаге, способу нанесения красящего материала (тонера) принтеры бывают: матричные, струйные, лазерные, термические, литерные.
Матричные принтеры
Матричные принтеры относятся к ударным печатающим устройствам, т. к. изображение формируется с помощью иголок, ударяющих по бумаге через красящую ленту, помещенную в специальный футляр – картридж. Красящая лента оставляет оттиск изображения на бумаге. Управление перемещением каждой иголки для получения требуемого изображения производится с помощью электромагнита, расположенного в головке матричного принтера. Головка принтера, содержащая набор иголок, активизирует нужные иголки для получения, требуемого изображения. Чем больше иголок, тем выше качество печати. Матричные принтеры бывают 9, 18 и 24 игольчатые. Скорость печати оценивают по количеству печатаемых знаков в секунду.
Струйные принтеры
Струйные принтеры относятся к безударным устройствам, т. к. головка печатающего устройства не касается бумаги. Работа их практически безшумна.
Для получения изображения используют чернила, поэтому головка принтера представляет собой чернильницу, в которой из дырочек-сопел выбрасываются тонкие струи чернил. Мельчайшие капельки их отклоняются под действием управляющих электромагнитов и, достигнув бумаги, наносят требуемое изображение. Количество сопел колеблется от 12 до 64. Чем меньше диаметр сопел, тем больше количество сопел на единицу площади и тем выше качество печати. Струйные принтеры дают изображение по качеству близкое к типографскому, что определяет широкую сферу использования струйных принтеров для создания различных документов.
Скорость печати струйных принтеров выше, чем у матричных. Но, работая со струйным принтером, нельзя забывать, что чернила при соприкосновении с водой имеют свойство растекаться. Поэтому использовать данный вид принтера можно только в сухих помещениях. По этой же причине в струйном принтере используется только качественная гладкая бумага.
Лазерные принтеры
В лазерных принтерах для формирования изображения используется лазерный луч. Принцип действия основан на свойстве прилипания мелких частиц краски к заряженной поверхности. Поверхность цилиндра равномерно заряжается, а затем разряжается лазерным лучом в нужных местах. С помощью специального валика пылевидная краска наносится на цилиндр. В тех местах, где заряд остался, пылинки прилипают и далее вращением цилиндра переносится на бумагу. Скорость печати определяется количеством страниц в минуту.
С помощью системы линз тонкий луч лазера формирует электронное изображение на светочувствительном барабане. К заряженным участкам электронного изображения притягиваются частички порошка-красителя (тонера), который затем переносится на бумагу.
Лазерные принтеры обеспечивают высокое качество печати, высокую скорость печати от нескольких страниц в минуту при цветной печати и свыше десяти страниц при черно-белой печати. Эти свойства лазерного принтера определяют его использование в качестве сетевого принтера, обеспечивающего режимы коллективного доступа. Лазерные принтеры находят широкое применение в издательской деятельности.
Принтер, как правило, подключается к параллельному порту, который обозначается как LPT1. Число параллельных портов в компьютерах может быть от одного до трех (LPTI—LPT3).
► Назначение и характеристики плоттеров
Плоттеры, или графопостроители, предназначены для вывода графической информации, создания схем, сложных архитектурных чертежей, художественной и иллюстративной графики, карт, объемных изображений. Плоттеры используются для производства высококачественной, цветной документации и являются незаменимыми для художников, дизайнеров, оформителей, инженеров, проектировщиков.
«Прадедом» плоттера можно назвать графическое регистрирующее устройство для записи изменений электрических параметров, типа самописцев, применяемых для получения электрокардиаграмм. Это устройство состояло из механизма равномерного передвижения бумаги (оси Х) и механизма преобразования измеряемых величин в движение пера. Впоследствии для технического черчения были созданы барабанные плоттеры, затем появились плоттеры планшетного типа.
Размеры выходных документов на плоттере превышают размеры документов, которые можно создавать с помощью принтера. Максимальная длина печатаемого материала ограничена, как правило, длиной рулона бумаги, а не конструкцией плоттера.
Изображение на бумаге получается с помощью печатающей головки. Точка за точкой наносится изображение на бумагу (кальку, пленку), отсюда и название графопостроителя — плоттер (to plot — «вычерчивать чертеж»).
К основным характеристикам плоттеров относятся:
- скорость вычерчивания изображения, измеряемая в миллиметрах в секунду; скорость вывода, определяемая количеством листов, распечатываемых в минуту; разрешающая способность, измеряемая, аналогично принтеру, в dpi.
Плоттеры подключаются к компьютеру через параллельный или последовательный интерфейс, либо в слот расширения встраивается плата.
По конструкции плоттеры делятся на планшетные и барабанные. В планшетных плоттерах бумага неподвижна, а печатающая головка перемещается по двум направлениям. В барабанных по одной координате двигается головка, а по другой оси - с помощью системы прижима двигается бумага.
По принципу действия плоттеры делятся на перьевые, струйные, электростатические, с термопереносом, карандашные.
Перьевые плоттеры используют для получения изображения обычные перья. Для получения цветного изображения используется несколько перьев различного цвета.
Струйные плоттеры формируют изображение подобно струйным принтерам, разбрызгивая капли чернил на бумагу. Качество печати, превосходящее возможности перьевых плоттеров, определяет широкое распространение струйных плоттеров в различных областях человеческой деятельности, включая автоматическое проектирование, инженерный дизайн.
Электростатические плоттеры создают изображение с помощью электрического заряда. Электростатические плоттеры очень дороги и используются, когда требуется высокое качество выходных документов.
Плоттеры с термопереносом создают двухцветное изображение, используя теплочувствительную бумагу и электрически нагреваемые иглы.
Карандашные плоттеры используют для получения изображения обычный грифель. Они самые дешевые и требуют дешевого расходного материала.
►Возможности устройств звукового вывода
Все звуки возникают в результате колебаний воздуха. В обычных шумах эти изменения хаотичны, в музыкальных звуках повторяются в определенной закономерности, которую можно описать. Колебания давления воздуха можно представить графически как волновые функции, простейшей из которых является синусоида. Частота синусоиды воспринимается человеческим мозгом как высота тона, амплитуда — как громкость.
На первом этапе синтеза звука (речи или музыки) компьютер генерирует сложный сигнал, состоящий из многих синусоидальных составляющих. Этот сигнал проходит через цифровой фильтр. Выходной сигнал фильтра представлен в виде электрического сигнала, имеющего два состояния, в так называемой цифровой (дискретной) форме. Этот сигнал поступает в цифро-аналоговый преобразователь, где дискретная форма представления электрического сигнала преобразуется в форму, соответствующую непрерывному сигналу. Затем громкоговоритель преобразует этот сигнал в звуки.
Операции, связанные с обработкой звука, выполняет звуковая карта.
Для вывода звуковой информации к компьютеру подсоединяют колонки, наушники которые преобразуют данные в двоичном представлении в звук.
Устройства голосового вывода при наличии соответствующих программ в компьютере могут воспроизводить звуки, подобные человеческой речи. Примеры использования речевого вывода мы находим в современных супермаркетах на выходном контроле для подтверждения покупки, в телефонных устройствах, в автомобильном оборудовании. Широкое распространение эти устройства находят также в образовании при обучении иностранным языкам.
