2.3.2. Устройства вывода


Монитор — компьютерное устройство вывода информации для визуального восприятия пользователем. Монитор выдаёт изображение, передаваемое ему в текущий момент времени видеокартой по интерфейсному кабелю. Тип монитора, его качество и функциональные возможности значительно влияют на эффективность использования компьютера.

Принтер (от англ. printer — печатник) — устройство для преобразования информации, хранящейся на запоминающих устройствах (текст, графика) в твёрдую копию, обычно на бумаге. Процесс этот называется вывод на печать, а получившийся документ — распечатка.

Принтеры, в зависимости от вида печати разделяют на цветные, чёрно-белые и фотопринтеры, в зависимости от способа нанесения символов/точек на носитель – на алфавитно-литерные, матричные, струйные, лазерные.

Из истории принтеров.

Барабанные принтеры (drum printer). Первый принтер, получивший название UNIPRINTER, был создан в 1953 году компанией Remington Rand для компьютера UNIVAC. По принципу действия напоминал печатную машинку.

Основным элементом такого принтера был вращающийся барабан, на поверхности которого располагались рельефные изображения букв и цифр. Ширина барабана соответствовала ширине бумаги, а количество колец с алфавитом было равно максимальному количеству символов в строке. За бумагой располагалась линейка молоточков, приводимых в действие электромагнитами. В момент прохождения нужного символа на вращающемся барабане, молоточек ударял по бумаге, прижимая её через красящую ленту к барабану. Таким образом, за один оборот барабана можно было напечатать всю строку. Далее бумага сдвигалась на одну строку и машина печатала дальше.

В СССР такие машины назывались АЦПУ (алфавитно-цифровое печатающее устройство). Их распечатки можно узнать по шрифту, похожему на шрифт печатной машинки и «прыгающим» по строке буквам.

Ромашковые принтеры (daisywheel printer). Ромашковые (лепестко-вые) принтеры по принципу действия были похожи на барабанные, однако имели один набор букв, располагающийся на гибких лепестках пластмассового диска. Диск вращался, и специальный электромагнит прижимал нужный лепесток к красящей ленте и бумаге. Так как набор символов был один, требовалось перемещение печатающей головки вдоль строки, и скорость печати была заметно ниже, чем у барабанных принтеров.

Гусеничные принтеры (train printer). Набор литер закреплён на гусе-ничной цепи.

Цепные печатающие устройства (chain printer). Отличались размеще-нием печатающих элементов на соединенных в цепь пластинах.

Матричные принтеры. Наиболее распространённый вид принтеров, его механизм был изобретён в 1964 году компанией Seiko Epson.

Изображение формируется печатной головкой, которая состоит из набора иголок (игольчатая матрица). Иголки ударяют по бумаге через красящую ленту, головка передвигается построчно вдоль листа. Выпускались принтеры с 9, 12, 14, 18 и 24 иголками. Основное распространение получили 9-ти и 24-х игольчатые принтеры. Качество печати напрямую зависит от числа иголок, поскольку таким образом получается больше точек на дюйм, принтеры с 24-мя иголками называют LQ (Letter Quality).

Основными недостатками данного типа принтеров являются низкая скорость работы и высокий шум, однако благодаря дешевизне копии (расходным материалом, по сути, является только красящая лента) — они распространены до сих пор. Одна из самых первых технологий печати остается актуальна и на сегодняшний день благодаря низкой себестоимости расходных материалов.

Струйные принтеры. Первый работающий принтер по этой технологии появился в 1976 году — это был принтер от компании IBM.

Принцип их действия похож на матричные принтеры тем, что изображение на носителе формируется из точек. Вместо головки с иголками в струйных принтерах используется картридж с чернилами, на дне которого есть небольшие отверстия — сопла. Дальше различие идёт в строении картриджа, существует три метода выталкивания жидкости из него:

  • Пьезоэлектрическая — самая первая технология, над соплом расположен пьезокристалл с диафрагмой. Когда на пьезоэлемент подаётся электрический ток он изгибается и тянет за собой диафрагму — формируется капля, которая впоследствии выталкивается на бумагу. Используется в принтерах компании Epson. Технология позволяет «играть» размером капли, например, чтобы рисовать тонкие линии более мелкими каплями.
  • BubbleJet — Разработчик — компания Canon. Принцип технологии был разработан в конце 70-х годов, однако прежде, чем она воплотилась в реальном устройстве прошло 8 лет. В 1981 году технология была представлена на выставке Canon Grand Fair и сразу приковала к себе внимание специалистов. В 1985-ом появилась первая коммерческая модель монохромного принтера — Canon BJ-80, а первый цветной принтер — BJC-440 (формата A2, с разрешением 400 точек на дюйм) — появился в 1988 году. К каждому соплу идёт тонкий канал — дюза, в ней расположен микроскопический нагревательный элемент, который при прохождении электрического тока мгновенно нагревается до температуры около 500°С, при нагревании в чернилах образуются газовые пузырьки (англ. — bubbles — отсюда и название технологии), которые выталкивают на капли жидкости из сопла на носитель.
  • Drop-on-demand — Разработана компанией Hewlett-Packard в конце 70-х. От разработки технологии, до её реализации также прошло немало времени и в 1985 году увидел свет первый принтер, созданный по этой технологии HP ThinkJet. Метод схож с пузырьковой технологией, однако используется более низкая температура нагрева и на бумагу попадает не капля, а из сопла выходит не капля, а пар. Эта технология работает немного быстрее, чем BubbleJet и позволяет получить более чёткую печать.

Лазерные принтеры. Технология — прародитель современной лазерной печати появилась очень давно. В 1938 году Честер Карлсон изобрёл способ печати, названный электрофотография, а затем переименованный в ксерографию. Принцип технологии заключался в следующем. По поверхности фотобарабана — (металлический цилиндр, покрытый тонкой плёнкой из фотопроводящего полупроводника (обычно оксид цинка)) равномерно распределяется статический заряд, после этого лазер наносит на барабан рисунок, изменяя заряд в тех местах, где необходимо поставить точки. Другим барабаном на фотобарабан наносится тонер — красящая пыль, после этого барабан прокатывается по бумаге, заряженной положительно и тонер перетягивается на бумагу. После этого бумага проходит через валики и нагревается для фиксации краски, а фотобарабан разряжается и очищается от остатков тонера.

Однако прежде чем технология дошла до рядового потребителя прошло очень много времени. Первым устройством, которое можно назвать первым лазерным принтером, стал EARS (Ethernet, Alto, Research character generator, Scanned Laser Output Terminal) изобретённый в 1972 году в корпорации Xerox, серийное производство возникло во второй половине 70х. Принтер Xerox 9700 можно было приобрести в то время за 350 тысяч долларов, зато печатал он со скоростью 120 стр./мин.

Эра домашних принтеров началась с 1985 года, когда на рынке появились принтеры LaserJet от Hewlett-Packard и LaserWriter от Apple Computer.

Способы соединения с компьютером. Изначально, для соединения принтера с компьютерами использовался параллельный порт (LPT — line printer terminal), данные передавались принтеру со скоростью до 50 кб/с, в ответ принтер мог сообщать компьютеру о своём состоянии, готовности, наличии бумаги и прочих.

Однако скорость работы оставалась недостаточной и все современные принтеры могут соединяться с компьютером через USB-интерфейс. Скорость передачи данных, по USB 1.1 до 12 Мб/с, легче происходит процесс подключения, принтер может гораздо больше сообщать о себе.

Кроме этих двух способов подключения, некоторые принтеры имеют сетевой интерфейс и способны подключаться не к компьютеру, а в локальную сеть компании. Этот способ подключения позволяет пользоваться принтером с нескольких компьютеров, при том, что принтер будет доступен всегда, а не только когда включён компьютер, к которому подсоединён принтер.

Графопостроитель (от греч. grapho — пишу, рисую), плоттер — устройство для автоматического вычерчивания с большой точностью рисунков, схем, сложных чертежей, карт и другой графической информации на бумаге размером до формата A0 включительно (или на кальке).

Графопостроители рисуют изображения с помощью пера (пишущего блока).

Связь с компьютером графопостроители, как правило, осуществляют через последовательный, параллельный или SCSI-интерфейс. Некоторые модели графопостроителей оснащаются встроенным буфером (1 Мбайт и более).

Типы графопостроителей: рулонные и планшетные; перьевые, струйные и электростатические; векторные и растровые.

Назначение графопостроителей – высококачественное документирование чертежно-графической информации.

Графопостроители можно классифицировать следующим образом:

• по способу формирования чертежа - с произвольным сканированием и растровые;

• по способу перемещения носителя - планшетные, барабанные и смешанные (фрикционные, с абразивной головкой);

• по используемому инструменту (типу чертежной головки) - перьевые, фотопостроители, со скрайбирующей головкой, с фрезерной головкой.

Планшетные графопостроители. В планшетных графопостроителя носитель неподвижно закреплен на плоском столе. Закрепление либо электростатическое, либо вакуумное, либо механическое за счет притягивания, прижимающих бумагу пластинок, к электромагнитам, вмонтированным в поверхность стола. Специальной бумаги не требуется. Головка перемещается по двум перпендикулярным направлениям. Размер носителя ограничен размером планшета.

В некоторых устройствах небольших размеров головка закреплена неподвижно, а перемещается стол с закрепленным на нем носителем, как это сделано во фрезерных станках с числовым программным управлением.

Модем — (аббревиатура, составленная из двух слов — Модулятор-Демодулятор) периферийное устройство для компьютера, позволяющее связываться с другим ПК, оборудованным модемом через телефонную или кабельную (кабельное ТВ) сети.

Из истории  модемов. Первым модемом для ПК стало устройство компании Hayes Microcomputer Products, которая в 1979 году выпустила Micromodem II для персонального компьютера Apple II. Модем стоил $380 и работал со скоростью 110/300 б/сек.

В 1981 году фирма Hayes выпустила модем Smartmodem 300 б/сек, система команд которого стала фактически стандартом.

Типы модемов по исполнению:

  • внешние — подключаются к COM или USB порту, имеют внешний блок питания;
  • внутренние — устанавливаются в системный блок компьютера в слот ISA или PCI.
  • по принципу работы:
  • аппаратные — все операции и преобразования (цифро-аналоговые и аналого-цифровые) сигнала производятся отдельным процессором - Digital Signal Processor DSP;
  • программные — все операции над сигналом реализованы программно и производятся центральным процессором компьютера. При этом в модеме находится только линейная часть, обеспечивающая сопряжение уровней сигнала и их передачу в телефонную линию.

Наиболее распространены в настоящее время внутренний программный модем и внешний аппаратный модем.

Устройство модема.

  1. Порты ввода-вывода с адаптерами. Предназначены для обмена данных между телефонной линией и модемом, с одной стороны и модемом и компьютером — с другой.
  2. Сигнальный процессор (Digital Signal Processor, DSP) модулирует исходящие сигналы и демодулирует входящие в соответствии с используемым протоколом передачи данных.
  3. Контроллер управляет сигнальным процессором и обрабатывает команды компьютера.

   Микросхемы памяти: 

  • ROM — энергонезависимая память, в которой хранится микропрограмма управления модемом — прошивка, которая включает в себя наборы команд управления модемом, всех используемых коммуникационных протоколов и интерфейс с компьютером. Для обеспечения нормальной работы модема эта память доступна только на чтение, а часто пользователь совсем не имеет к ней непосредственного доступа. Обновление прошивки модема доступно в большинстве современных моделей, для чего служит специальная процедура описанная в руководстве пользователя. Для обеспечения возможности перепрошивки для хранения микропрограмм применяется флэш-память.
  • EPROM, EEPROM или NVRAM — энергонезависимая электрически перерепрограммируемая память, в которой хранятся настройки модема в момент выключения. Пользователь может изменять установки, пользуясь набором AT-команд или средствами операционной системы.
  • RAM — оперативная память модема, используется для буфериза-ции принимаемых и передаваемых данных, работе алгоритмов сжатия и прочего.
  • Флэш-память — дополнительная память, которая используется для записи входящих голосовых и факсимильных сообщений при выключенном компьютере (её имеют не все модемы).

Модемы с дополнительными возможностями .

Факс-модем — позволяет компьютеру, к которому он присоединен, передавать и принимать факсимильные изображения на другой факс-модем или обычную факс-машину.

Голосовой модем — имеет функцию оцифровки голосового сигнала с микрофона в блок данных и обратно. Это позволяет осуществить:

  • передачу голосовых сообщений в режиме реального времени на другой удаленный голосовой модем и прием сообщений от него и воспроизведение их через внутренний динамик;
  • использование такого модема в режиме автоответчика и для организации голосовой почты.