Перспективы развития устройств ввода

Введение:

В информатике, ввод/вывод (в  англ. языке часто используется сокращение I/O — input/output) означает взаимодействие между обработчиком информации (например, компьютер) и внешним миром, который может представлять как человек, так и любая другая система обработки информации. Ввод — сигнал или данные, полученные системой, а вывод — сигнал или данные, посланные ею (или из нее). Термин также может использоваться как обозначение (или дополнение к обозначению) определенного действия: «выполнять ввод/вывод» означает выполнение операций ввода или вывода. Устройства ввода-вывода используются человеком (или другой системой) для взаимодействия с компьютером. Например, клавиатуры и мыши — специально разработанные компьютерные устройства ввода, а мониторы и принтеры — компьютерные устройства вывода. Устройства для взаимодействия между компьютерами, как модемы и сетевые карты, обычно служат устройствами ввода и вывода одновременно.

Стоит отметить, что назначение устройства в качестве устройства ввода  или вывода зависит от перспективы. Мыши и клавиатуры принимают физическое взаимодействие, осуществляемое человеком-пользователем (кстати, относительно него это будут  действия по выводу информации), и превращает его в сигналы, понятные компьютеру. Вывод информации из этих устройств  является вводом ее в компьютер. Аналогично, принтеры и мониторы получают на входе  сигналы, которые выводит компьютер. Затем они преобразуют эти  сигналы в такой вид, который  человек сможет увидеть или прочитать. (Для людей-пользователей процесс  чтения или просмотра подобных вариантов  представления информации является вводом или получением информации).

В компьютерной архитектуре  объединение процессора и основной памяти (то есть памяти, из которой процессор  может читать и записывать в нее  напрямую с помощью особых инструкций) составляет «мозг» компьютера, и с  этой точки зрения, любой обмен  информацией с этим объединением, например, с дисковым накопителем, подразумевает  ввод-вывод. Процессор и его сопутствующие  электронные цепи реализуют ввод-вывод  с распределением памяти, используемый в низкоуровневом программировании при реализации драйверов устройств.

Высокоуровневая операционная система и программное обеспечение  используют другие, более абстрактные  концепции и примитивы ввода-вывода. Например, большинство операционных систем реализуют прикладные программы через концепцию файлов. Языки программирования Си и C++, а также операционные системы семейства Unix, традиционно абстрагируют файлы и устройства в виде потоков данных, из которых можно читать и в которые можно записывать, или и то и другое вместе. Стандартная библиотека языка Си реализует функции для работы с потоками для ввода и вывода данных.

Альтернативой специальным  простейшим функциям служит монада ввода-вывода, которая позволяет программам просто описывать ввод-вывод, а действия выносятся за рамки программы. Это  весьма примечательно, так как функции  ввода-вывода имеют побочные эффекты  в любом языке программирования, но сейчас получило распространение  чисто функциональное программирование.

 

Клавиатуры

Внешние устройства вычислительной техники играет большую роль, поэтому  совершенствованию компьютерной периферии  также придаётся большое значение. Одно из направлений совершенствования  вычислительной техники в этой области - это создание эмуляторов клавиатуры. Это специальные устройства, воспроизводящие  обычную клавиатуру компьютеров. К  таким устройствам относятся.

Виртуальная клавиатура - это клавиатура, изображённая на экране дисплея или спроецированная светом на плоскую поверхность, например, на стол. Нажатие на клавиши осуществляется специальным устройством, стилусом, или пальцами на экран или на место проецирования клавиш.

Проекционная  клавиатура - разновидность виртуальной клавиатуры, которая отслеживает движения пальцев и переводит их в нажатия клавиш.

Объёмная (голографическая) клавиатура - клавиатура, которая относится к управляющим экранам или панелям.

 

Мыши:

Механическая  мышь

Первые мыши имели механическую конструкцию. В ней использовался  маленький шар, который выступал через нижнюю поверхность устройства и вращался по мере его перемещения по поверхности. Переключатели внутри мыши определяли перемещение и направление движения пира.

Хотя шар может вращаться  в любом направлении, определяются только четыре направления. Это ассоциируется  с двумя направлениями в двухкоординатной системе. Перемещение в каждом из четырех направлений измеряется в сотых долях дюйма. После того как шар пройдет это дискретное расстояние, формируется специальный сигнал для центрального блока.

Механическая мышь может  работать практически на любой поверхности. Вы можете вращать шар даже пальцами (хотя в этом случае возникнут проблемы с нажатием кнопок). Однако гораздо  лучше использовать специальную  подложку (коврик), чтобы минимизировать или исключить проскальзывание  шарика по гладкой поверхности стола. При этом сам коврик должен достаточно хорошо прилипать к столу

К минусам механических мышей  можно отнести тот факт, что  для их работы требуется пространство (обычно места на рабочих столах всегда не хватает). А кроме того, механические части часто ломаются. Мыши имеют тенденцию к собиранию грязи, что приводит к уменьшению надежности их функционирования. Поэтому это устройство необходимо периодически чистить, хотя оно как будто работает на чистой поверхности стола.

Дешевизна и простота механических мышей сделала их самыми распространенными  устройствами.

 

Оптическая  мышь

Альтернативой механической мыши является оптическая мышь. В ее устройстве вместо крутящегося шарика используется луч света, сканирующий  координатную сетку, нанесенную на специальную  подложку. С помощью такого механизма  и определяется движение. Отсутствие движущихся частей в таком устройстве повышает его надежность.

В оптических мышах используются две пары светодиодов и фотодетекторов, устанавливаемых на задней стенке. Одна пара ориентирована под прямым углом по отношению к другой. Подложка покрыта перекрывающимся множеством желтых и голубых координатных сеток. Каждая пара светодиодов и фотодетекторов определяет движение в обоих направлениях при прохождении через соответствующие  риски сетки. Специальное покрытие нижней стенки мыши облегчает скольжение по покрытой пластиком подложке.

Большим недостатком оптической мыши является необходимость использовать специальную подложку. С одной  стороны, вы можете положить ее в любое  место, и устройство будет работать. Но, с другой стороны, такая подложка легко загрязняется и устройство может работать некорректно. Да и само пластиковое покрытие легко повреждается. Хотя в нормальных условиях современных офисов оптические мыши работают долго и надежно.

Однако несколько лет  назад Microsoft выпустила оптическую мышь intelliMouse Explorer, которая не нуждается и специальном коврике и вообще может работать почти на любой поверхности (лишь бы она не была абсолютно гладкой и отражающей). Она оснащена сложным оптическим датчиком, который как бы фотографирует поверхность иод манипулятором.

 

TOUCH PAD

Что представляет собой TouchPad (тач-пэд)? На русский язык это слово можно перевести как «сенсорная панель». TouchPad представляет собой панель, обычно прямо-угольной формы, чувствительную к нажатию пальцев или ладони. Нажав пальцем на TouchPad « передвигая его по ее поверхности, пользователь может маневрировать курсором так же, как и при использовании мышки. Для выбора какого-то пункта меню можно нажать на кнопку, а можно непосредственно на плоскость TuuchPad. TouchPad играет такую же роль, как и мышка, но является более компактным, не требующим пространственного перемещения устройством ьвода и идеально подходит для портативных компьютеров. К тому же она обладает расширенными функциональными возможностями

Физически TouchPad представляет собой сетку из металлических проводников, разделенных тонкой изолирующей прокладкой из лавсановой пленки, т. с. получается набор большого количества маленьких конденсаторов  Так как человеческое тело является хорошим проводником, то при приближении руки к поверхности панели происходит изменение злектрическогополя, а следовательно, емкости этих конденсато роз. Измеряя изменение емкости каждого конденсатора is ест ке, можно точно определить координаты пальца на поверхности панели. Более того, измеряя величину емкости, можно также приблизительно определить давление, оказываемое па панель. Это возможно благодаря тому, что чем большее давление прилагается к поверхности или чем болы-ice количество пальцев находится вблизи поверхности, тем полнее емкость. Таким образом, Тоис-hPad может вычислить моменты прнблн жепия, нажатия, движения и удаления пальца от поверхности панели.

Обычно TouchPad поддерживает стандарт «mouse» и codственные, специфические, расширенные протоколы. Поддержка «mouse» означает, что, подключив к компьютеру TouchPad, вы сразу можете использовать ее как обычную мышку, без инсталляции ее собственного драйвера. После этого вы установите драйвер и получаете целый набор дополнительных возможностей. Например, некоторые области TouchPad можно запрограммировать под определенные действия.

Дальнейшим развитием  TouchPad является Touch\Vri;.t:r панель TouchPad с повышенной чувствительностью, одпнаки во хорошо работающая как с пальцем, так и со специальной ручкой и даже с ногтем. Эта панель позволяет вводить данные призывным для человека образом— записывая их ручкой. Кроме того, ее можно использовать для создания графических изображений или для подписывания документов. Для желаюших писать иероглифами существуют даже специальные программы, которые позволяют вводить иероглифы, непосредственно рисуя их на панели. Причем программа по мерс ввода предлагает готовые варианты иероглифов

Трекбол

Трекбол   - это «мышка наоборот»   Само устройство, и  отличие от мышки, всегда остается неподвижным, а управление перемещением курсора  осуществляется вращением шарика, который  находится в верхней части  трекбола. При этом, вращая шарик  пальцами, вы получаете лучший, нежели у мышки, контроль над его вращением  и, как следствие, более точное позиционирование курсора. Этому способствует и то, что, в отличие от крохотного шарика мыши, шарик трекбола, как правило, имеет значительно больший размер и меньший (относительно размера) вес

Помимо шарика трекболы имеют по крайней мере две кнопки (как любая двухкноночная мышь), а вот оснащение их коле елками для прокрутки, дополнительными кнопками и т. и. зависит исключительно от производителя. Таким образом, область применения трекболов   - работа с графическими пакетами, пакетами для автоматизированного проектирования и им по лобными, т е. такими приложениями, в которых наиболее ос тро ощущается необходимость плавного перемещения и точного позиционирования курсора.

Слежение за шариком в  трекбола осуществляется так же, как  и в мышках: движение шарика счигывается двумя валиками (дю одному для каждой из координатных осей;, ври щенис которых ечнтывастся посредством оптонар (СПутодиод и фотоэлемент). Однако поскольку шарик находится сверху вся механика в гораздо большей степени подвержена након ленига грязи, чем в мышке Для решения ЗКИ проблемы некоторые фирмы предложили новую технологию оптического слежения. Суть ее JJ ТОМ, ЧТО слежение за шариком осуществляется только при помощи света. Отсутствие какой-либо мс-ланики исключает возможность ее загрязнения и, соответственно, влияния на точность перемещения курсора.

Джойстик

Джойстик — устройство ввода информации, выполненное в  виде рукоятки управления И напоминающее по форме переключатель скоростей автомобиля или штурвал самолета. В основном джойстик используется для компьютерных игр. Он позволяет пользователю испытать новые ощущения, а также предохранить клавиатуру от преждевременного разрушения во время воздушных сражений с самолетами противника. Джойстик подключается к компьютеру через специальный игровой порт.

Джойстики бывают аналоговыми  и цифровым!!. Аналоговый джойстик посылает в игровой порт аналоговый сигнал — некий переменный электрический  сигнал определенного напряжения и  силы тока. Сигнал обрабатывается контроллером игрового порта и процессором, а дальше, уже в цифровом виде, используется программными интерфейсами. Аналоговые джойстики построены на основе потенциометров.

Цифровые джойстики подают на компьютер уже цифровой сигнал, который был сгенерирован самим  джойстиком. При этом такие джойстики  чаще всего тоже используют потенциометры, просто их аналоговый сигнал оцифровывается внутри устройства. Преимуществом такого решения является то, что аналоговый сигнал превращается в цифровой дп того, как он попал в игровой порт, который находился во внутреннем пространстве компьютера, где много электронных шумов. Недостатком такого решения является зачастую возникающая несовместимость игр и нестандартных игровых портов, тнк как передача цифровых данных через игровой порт иг стандартизирована, и каждый производитель делает это своим способом.

Существуют также оптические джойстики. В оптическом джойстике  вместо потенциометров используются оптические сенсоры, похожие на тс, которые применяются в мышках. Естественно, сигнал на компьютер подается в цифровом виде, отсюда следуют те же преимущества и Недостатки, что и у цифровых джойстиков. Однако оптические системы считывания ис подвержены механическому износу, что является известной проблемой потенциометров

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Список литературы: 

library.fentu.ru

ru.wikipedia.org

a-nomalia.narod.ru

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ФГОУ СПО 
«Дзержинский химический техникум имени Красной Армии»

 

 

 

 

 

 

 

 

Доклад:

Перспективы развития устройств ввода информации.

 

 

 

 

 

 

 

 

Выполнил: студент 37 группы 
      Балякин С. А.

 

Преподаватель:

Клопов П. Н.