Устройства ввода

На уроке вводится понятие «устройство ввода», рассматривается классификация устройств ввода, особенности работы и характеристика каждого класса устройств ввода.

Цель урока:

• определить назначение и классификацию устройств ввода;
• рассмотреть особенности работы и характеристики каждого класса устройств ввода.

Оборудование:

• доска, компьютер, компьютерная презентация.

План урока:

Орг. момент

Приветствие учащихся, проверка отсутствующих.

Актуализация опорных знаний

В какой форме может быть представлена информация, с которой работает человек? (Информация может быть в форме текста, изображений, звуков и т. д.)
Как должна быть представлена информация в компьютере? (В виде последовательности нулей и единиц. Единица означает наличие сигнала, нуль — отсутствие сигнала)

Объяснение нового материала

Органы чувств человека способны воспринимать информацию в разнообразных формах, например текст в учебнике, сообщение по телефону, запах газа на кухне, вкус горького перца и пр. Эта информация может быть преобразована в другие формы, напри­мер в мысли и эмоции. Результаты обработки информации чело­веком отражаются в его решениях и действиях.

Компьютеру, как и человеку, необходимы свои «глаза и уши», с помощью которых он мог бы воспринимать информацию из­вне. В настоящее время имеются разнообразные устройства, вы­полняющие эти функции в составе компьютера. Они называют­ся устройствами ввода, так как обеспечивают ввод в компьютер данных в различных формах: чисел, текстов, изображений, зву­ков. Устройства ввода преобразуют эту информацию в цифровую форму для последующей обработки и хранения в компьютере. Многообразие устройств ввода определяется разнообразием форм представления информации, которая может быть обработана с помощью компьютера.

Устройства ввода — аппаратные средства для преобразования информации из формы, понятной человеку, в форму, воспринимаемую компьютером.

Аппаратное обеспечение компьютера по вводу данных вклю­чает само устройство ввода, управляющий блок, называемый контроллером (адаптером), специальные разъемы и электриче­ские кабели. Однако для достижения правильной работы как устройства ввода, так и устройства вывода одного лишь пра­вильного аппаратного подключения недостаточно. Требуется за­грузить в оперативную память специальную управляющую про­грамму, называемую драйвером. Причем для каждого устройст­ва нужен свой драйвер. В комплект поставки любого устройства ввода должна входить дискета с соответствующим драйвером.

Драйвер устройства — программа, управляющая работой кон­кретного устройства ввода/вывода информации.

Устройства ввода по способу ввода информации можно под­разделить на два основных класса:

• с клавиатурным вводом, при котором осуществляется ручной ввод с клавиатуры;
• с прямым вводом, при котором данные читаются непосредственно компьютерными устройствами.

В свою очередь, среди устройств с прямым вводом данных вы­деляются подклассы устройств: манипуляторы, сенсорные уст­ройства, сканеры, устройства распознавания речи. Рассмотрим основные характеристики этих классов технических средств.

Стандартным устройством для ввода информации в компьютер является клавиатура. С ее помощью вы можете вводить чис­ловую и текстовую информацию, а также различные команды и данные.

Обычно вводимая с клавиатуры информация в целях контро­ля отображается на экране монитора. Место ввода информации на экране указывается специальным значком, который называ­ется курсором. Вид курсора может быть различным в зависимо­сти от используемой программы и режима работы. Это может быть мигающая черточка, прямоугольник и пр.

Как правило, используется 101-103-клавишная клавиатура американского стандарта. Кроме клавишной, клавиатура бывает мембранной и сенсорной. На клавиши алфавитно-цифрового по­ля дополнительно наносится разметка букв национального алфа­вита. Если на компьютере установлена операционная система, не настроенная на работу в режиме национального алфавита (не-локализованная версия), то необходима дополнительная специ­альная программа — драйвер клавиатуры. В локализованных версиях Windows драйвер клавиатуры входит в комплект по­ставки.

На современном компьютерном рынке большой популярно­стью пользуются эргономические клавиатуры и специальные прокладки для запястий, обеспечивающие наиболее комфорт­ные условия работы. Различные модели эргономических кла­виатур имеют:

• форму буквы V и разъедине­ние посередине, угол между частями можно плавно изме­нять в зависимости от особен­ностей строения кистей рук человека;
• большие опоры для ладоней, поддерживающие кисти в пря­мом положении;
• мембранную бесшумную замену клавишам;
• сенсорную панель, движение пальцев по которой заменяет действие мыши.

Работа на персональном компьютере невозможна без освоения клавиатуры.

Широкое использование графического интерфейса привело к по­явлению манипулятора «мышь».

По способу считывания информации их можно классифици­ровать на:

• механические;
• оптико-механические;
• оптические.

На нижней поверхности механической мыши имеется шарик. Перемещение мыши по ровной поверхности (столу, коврику) приводит к вращению шарика. При этом он взаимодействует с датчиками внутри корпуса мыши, в результате чего выраба­тывается сигнал, который заставляет перемещаться указатель мыши на экране монитора.

Оптическая мышь имеет красный светодиод для подсветки и ми­ниатюрную видеокамеру, которая делает снимки поверхности под ней (от 1500 до 6000 кадров в секунду). Специальный про­цессор сравнивает два последовательных кадра, чтобы вычис­лить величину и направление смещения.

На верхней поверхности мыши расположены 2 или 3 кнопки. На­жатие на ту или иную кнопку («щелчок») мыши компьютер вос­принимает как указание на выпол­нение некоторого заданного дейст­вия. Использование мыши позволяет более быстро и удобно управлять работой различных программ. Качество мыши определяется ее разрешающей способностью, которая измеряется числом точек на дюйм — dpi (dot per inch). Этой характеристикой обусловливается, насколько точно указа­тель мыши будет передвигаться по экрану. Для мышей среднего класса разрешение составляет 400-800 dpi.

Достаточно ли одного ролика с датчиком для определения направления перемещения? (Один ролик позволит определить величину перемещения в одном направлении, следовательно, одного ролика недостаточно)

Разные типы мыши также отличаются друг от друга способом соединения с компьютером (проводные — присоединяемые с по­мощью кабеля; беспроводные, или «бесхвостые» мыши — соеди­нение с компьютером обеспечивается инфракрасным сигналом, который воспринимается специальным портом).

Дизайн мыши предполагает различные формы конструкций. Наиболее популярными становятся эргономические мыши, ко­торые имеют обтекаемую поверхность и обеспечивают естествен­ность размещения кисти руки на ее поверхности. Установка ко­лесика между двумя традиционными кнопками мыши обеспечи­вает перемещение по документу без использования экранных полос прокрутки. Беспроводная «летучая» мышь работает в лю­бом месте: на столе она работает как обычная мышь; если ее поднять и нажать кнопку на основании, то такую мышь можно использовать в воздухе.

Трекбол, или шаровой манипулятор, напоминает переверну­тую мышь. Его не надо, как мышь, двигать по столу. В трекболе шарик вращается рукой и вращение также пре­образуется в перемещение указателя по экрану. Он очень удобен в тех случаях, когда мало мес­та, так как не требует коврика и пространства для перемещения манипулятора по столу. Это свойство определило широкое применение трек­бола в портативных компьютерах. Тачпад служит для перемещения курсора в зависимости от движений пальца пользовате­ля и используется для замены мыши в ноутбу­ках. Для перемещения курсора на весь экран достаточно небольшого перемещения пальца по поверхности тачпада.

Джойстик, или ручка управления, был разработан специально для игр. Так же как мышь и трекбол, он позволяет перемещать курсор или графический объект по экрану монитора. Джойстик представляет собой рукоятку, отклоняющуюся во все стороны, и несколько кнопок на небольшой панели — для выполнения простейших действий.

Джойстики имеют различное количество кнопок и число на­правлений перемещения курсора по экрану. С целью соблюдения эргономических требований ручка джойстика имеет форму, повторяющую рельеф кисти руки при обхвате ручки. Современный рынок джой­стиков очень разнообразен. Созданный для до­суга, он совершенствуется, и работа с ним все более приближается к естественным условиям имитируемой ситуации. Среди последних моде­лей наиболее удачен джойстик с силовой обратной связью на со­бытия, происходящие на экране. Например, если в ходе игры вы ведете машину по ухабистой дороге под вражескими пулями, то джойстик дрожит в руке и вы чувствуете, как пули попадают в капот автомобиля.

Сенсорный, или тактильный, экран представляет собой поверх­ность, которая покрыта специальным слоем. Прикосновение к оп­ределенному месту экрана обеспечивает выбор задания, которое должно быть выполнено компьютером, или коман­ды в экранном меню. Так, например, во время про­ведения олимпиад сенсорные экраны помогают спортсменам, тренерам, корреспондентам быстро выбрать интересующую его информацию о резуль­татах соревнований, составе команд и т. п. указани­ем пальца в соответствующем меню. Сенсорный экран позволяет также перемещать объекты. Он удобен в использовании, особенно когда необходим быстрый дос­туп к информации. Такие устройства ввода можно увидеть в бан­ковских компьютерах, аэропортах, а также в военной сфере и про­мышленности.

Световое перо похоже на обычный карандаш, на кончике кото­рого имеется специальное устройство — светочувствительный элемент. Соприкосновение пера с экраном замыкает фотоэлек­трическую цепь и определяет место ввода или коррекции данных. Если перемещать по экрану такое перо, можно рисовать или писать на экране, как на листе бумаги.

Световое перо используется для ввода информации в самых маленьких персональных компьютерах — в карманных микро­компьютерах. Оно также применяется в различных системах проектирования и дизайна.

Графический планшет, или дигитайзер, используется для созда­ния либо копирования рисунков или фотографий. Он позволяет создавать рисунки так же, как на листе бумаги. Изображение преобразуется в цифровую форму, отсюда название устройства (от англ. digit — цифра). Условия создания изображения при­ближены к реальным, достаточно спе­циальным пером или пальцем сделать рисунок на специальной поверхности. Результат работы дигитайзера воспро­изводится на экране монитора и в слу­чае необходимости может быть распечатан на принтере. Диги­тайзерами обычно пользуются архитекторы, дизайнеры.

Большое распространение в наше время прибрели устройства сканирования изображений, таких как тексты или рисунки. Термин «сканирование» происходит от английского глагола to scan, что означает «пристально всматриваться».

Сканер предназначен для ввода в компьютер графической или текстовой информации с листа бумаги, со страницы журнала или книги. Для работы сканера необходимо программное обес­печение, которое создает и сохраняет в памяти электронную ко­пию изображения. Все разнообразие подобных программ можно подразделить на два класса — для работы с графическим изобра­жением и для распознавания текста.

Сканеры различаются по следующим параметрам:

• глубина распознавания цвета: черно-белые, с градацией се­рого, цветные;
• оптическое разрешение, или точность сканирования, из­меряется в точках на дюйм (dpi) и определяет количест­во точек, которые сканер различает на каждом дюйме; стандартные разрешения — 200, 300, 600, 1200 точек на дюйм;
• программное обеспечение, входящее в комплект поставки сканеров: обучаемые программы, которые имеют образцы почерков для распознания текста; интеллектуальные — сами обучаются;
• конструкция: ручные, страничные (листовые) и планшет­ные

К важным характеристикам сканера также относятся время сканирования и максимальный размер сканируемого документа.

Сканеры находят широкое применение в издательской дея­тельности, системах проектирования, анимации. Эти устройства незаменимы при создании презентаций, докладов, рекламных материалов высокого качества.

К таким устройствам относятся, например, терминалы, установ­ленные в больших магазинах. Эти терминалы оснащены разно­образными устройствами считывания штрих-кодов — специаль­ных символов и меток для определения условий приобретения товара и его цены. Считанная информация преобразуется, выво­дится на экран или бумажный чек и по линиям связи передает­ся на более мощный компьютер для дальнейшей обработки.

С помощью обычного микрофона речь человека непосредственно вводится в компьютер и преобразуется в цифровой код. Боль­шинство систем распознавания речи могут быть настроены на особенности человеческого голоса. Это реализуется путем сравне­ния сказанного слова с образцами, пред­варительно записанными в память ком­пьютера. Некоторые системы способны определять одинаковые слова, сказан­ные разными людьми. Однако список этих слов ограничен. Лучшие системы распознают до 30 тысяч слов и реагиру­ют на индивидуальные особенности го­лоса. Есть системы, которые не только распознают речь, но и осуществляют пе­ревод с одного языка на другой. Системы распознавания речи находят широкое применение в образовании, например при изучении иностранных языков. Функции распознавания и коррекции речи незаменимы для фор­мирования правильного произношения.

Проверка усвоенного материала

Что может являться параметром, характеризующим качество работы мыши? (Насколько точно указатель мыши на экране отслеживает движение мыши по поверхности)
В каких ситуациях может быть удобен сенсорный ввод данных? (Когда необходим быстрый доступ к информации и есть возможность обеспечить этот доступ, организовав выбор действия из фиксированного набора)
Возможно ли преобразовать звуковой сигнал в электрический? (Да, это делается с помощью микрофона)

Домашнее задание

1. Читать учебник
2. Проследить эволюцию устройств ввода

Презентация к уроку

предыдущие:

• Внешняя память
• Назначение и основные характеристики памяти. Внутренняя память
• Взаимодействие устройств компьютера
• Представление о модели объекта
• Архитектура персонального компьютера