Устройства вывода информации. Устройства вывода информации. Мониторы. Принтеры. Плоттеры Содержание

• Название: Устройства вывода информации. Мониторы. Принтеры. Плоттеры Содержание
• Дата: 15.01.2022
• Размер: 1.15 Mb.
• Имя файла: Устройства вывода информации.doc
• Тип: Реферат; #331853

Устройства вывода информации. Мониторы. Принтеры. Плоттеры

Содержание

Введение 3

1. История устройств вывода информации 4

2. Виды устройств вывода информации 9

2.1. Мониторы и их виды 9

2.2. Принтеры 14

2.3. Плоттеры 17

Заключение 21

Список литературы 22

Введение

Около 25 лет назад человечеству и мечтать не приходилось о том, что будет возможно печатать на своем компьютере как на печатной машинке, а тем более организовать собственное печатное мини-агентство. В настоящее время существует большое множество устройств вывода информации: принтеры, принтер Шрифта Брайля, наушники, мониторы, плоттеры, принтеры (матричный принтер, струйный принтер или лазерный принтер), проектор, звуковая карта, колонки, телевизор, видеокарта.

Развитие информационные технологий, науки и техники не стоит на месте. Периферийные устройства аналогично постоянно совершенствуются, разрабатываются новые. Такие устройства как мониторы прошли большой путь от мониторов основанных на ЭЛТ, до тонких ЖКД. При чем их совершенствование не стоит на месте. Постоянно разрабатываются все новые и новые дисплеи, уменьшая их габариты и повышая быстродействие. Принтеры тоже идут в ногу со временем. Если вспомнить первые принтерные установки, то они имели огромные размеры и низкое качество печати. Теперь же мы имеем практически совершенные машины. Но наука и здесь продолжает совершенствовать технологии Такие устройства как плоттеры еще в 60-х годах прошлого века занимали по размерам половина рабочего кабинета, и качество печати оставляло лучшее. То сейчас эти машины не так громоздки и могу переносить печатную информацию практически на любые материалы, причем достаточно хорошего качества. Поэтому тема об устройствах вывода информации актуальна по сегодняшний день.

Цель работы – рассмотреть такие устройства вывода как монитор и его разновидности, принтеры и плоттеры.

Задачи:

1. Изучить учебную литературу по теме реферата.

2. Рассмотреть историю появления устройств вывода информации.

3. Описать особенности таких устройств вывода как мониторы, принтеры, плоттеры.

1. История устройств вывода информации

Любые периферийные устройства, которые получают данные от компьютера, обычно для отображения, проектирования или физического воспроизводства называются устройствами вывода. Например, принтер — устройство вывода, которое может вывести любую информацию в печатном виде с вашего компьютера. Или другой пример – устройство вывода — компьютерный монитор, который выводит изображение на экран. Самые распространенные и известные даже каждому школьнику это мониторы и принтеры.

Большинство устройств, которые впервые использовались для вывода данных, были изобретены еще до появления компьютеров, потом их просто приспособили к ЭВМ. В результате подобных действий получались системы, с одной стороны, неудобные для пользователя, а с другой - не позволяющие полностью обеспечить возможности компьютера. В эту пору устройство каждого типа требовало собственной системы кодирования информации, а также специфической разработки аппаратной части и программного обеспечения, которые позволили бы передавать закодированные данные в компьютер и получать от него результаты их обработки. При всем при этом основным недостатком этих приспособлений было низкое быстродействие.

Постепенно разрабатывались и совершенствовались устройства вывода визуальной информации - мониторы. Первыми устройствами вывода визуальной информации можно считать лампы. Благодаря им можно было считывать информацию, но это было крайне неудобно, сложно и долго. Далее стали разрабатываться мониторы на основе электронно-лучевой трубки. Такие мониторы имели большие габариты. Далее начали появляться жидкокристаллические, плазменные, OLED мониторы.



Рис.1. OLED мониторы
Последние помимо новых технологий имели гораздо меньшие габариты по сравнению с ЭЛТ дисплеями. Самыми современными технологиями вывода визуальной информации являются виртуальный ретинальный и лазерный монитор. Виртуальный ретинальный монитор - это технология, формирующая изображение непосредственно на сетчатке глаза. А лазерный монитор - это монитор на основе лазерной панели.

Для вывода информации на бумажный носитель были придуманы принтеры. Первый из них был литерный принтер, затем матричный принтер, после струйный принтер, позже придумали лазерные принтеры.

Рассмотрим литерные принтеры. Такие принтеры стали создаваться после того, как появились первые ЭВМ, и возникла необходимость сохранять вычислительные и другие операции на длительное время. Естественно, несравнима их работа с современными машинами. Посмотрим как они установлены и принципы их работы.



Рис.2. Литерный принтер
Ромашковые принтеры можно сравнить с печатными машинками. Такие принтеры были популярны в 50-е и 60-е годы XX века, но с появлением более скоростных принтеров ромашковые практически исчезли.

Механизм достаточно прост. Смысл в том, что в механических печатных машинках каждая клавиша соединяется с рычагом, на конце которого находится соответствующая буква. При нажатии на клавишу происходит удар матрицы по бумаге через красящую ленту. Позже вместо системы рычагов в более поздних печатных машинках встроено одно колесо в виде ромашки, на концах лепестков которого сделаны матрицы буквы, цифр и прочих символы, по одной-две на лепесток.

Соединяясь через привод с шаговым двигателем, ромашка надевается на колесо. Когда происходит включение машинки, осуществляется начальное позиционирование колеса. Весь этот механизм вместе с двигателем подмотки ленты, картриджем с красящей и корректировочной лентой выполняется на каретке.

Далее все происходит достаточно просто. Человек нажимает на клавишу. Затем процессор обрабатывает нажатие и отсчитывает, сколько шагов нужно сделать до следующей буквы.

Для удара по лепестку ромашки используется электромагнитный молоток. Для этого шаговый двигатель поворачивает колесо и останавливает его на нужной букве. Через красящую ленту лепесток ударяет по бумаге.

Каретка ставится перпендикулярно цилиндрическому валу, с помощью которого подается бумага. Каретка движется вдоль вала. Таким образом, формируется каждая следующая буква в строке. Для перехода на следующую строку вал поворачивается на один шаг. Все используемые двигатели — шаговые.

Как известно, существуют два вида красящих лент: тряпичная и пластиковая.

Более четкий отпечаток можем получить благодаря пластиковой ленте, хотя, важно отметить, что после каждого удара краситель полностью переносится на бумагу. И после того, как ленту полностью использовали, она подлежит замене. Тряпичная лента имеет преимущества, которые заключаются в том, что во-первых, она выполняется в виде кольца, во-вторых, такая форма ленты позволяет использовать одни и те же её участки ни дно количество раз.

Существовали также пластиковые корректировочные ленты — с белым красителем. Корректировка происходит после того, как механизм возвращает каретку назад. После чего идет замена обычной красящей ленты на корректирующую, например, поднятием механизма каретки или поднятием натянутой корректировочной ленты. Затем буква, которую нужно исправлять, печатается заново, но уже через корректировочную ленту.

В литерных принтерах вместо движущейся вдоль вала подачи бумаги каретки, на всю ширину бумаги располагается барабан, набранный из дисков, на торцевой поверхности которых расположены литерные матрицы, что обеспечивает высокое быстродействие ему. Барабан вращается с большой скоростью, но в момент прохода матриц нужных литер мимо красящей ленты, молоточки у соответствующих знакомест выдвигаются, прижимая бумагу через красящую ленту к матрицам на барабане, и на бумаге остаются отпечатки литер с барабана. На уровне барабана, прямо за бумагой, расположен ряд молоточков, управляемых электромагнитами. И вся строка оказывается напечатанной за один оборот барабана, далее бумага сдвигается для печати следующей строки. Из-за недостаточной точности времени удара, такие принтеры давали характерный вид «пляшущих» в строке букв.

Существовали принтеры, матрицы литер у которых располагались на соединённых в цепь пластинках. Такая цепь двигалась вдоль печатаемой строки, и молоточки за бумагой в нужный момент прижимали бумагу к ней. Если сравнивать барабан в барабанном принтере, то очевидно, что цепь с набором матриц в таком принтере поменять существенно легче. Для ускорения печати матрицы более часто используемых литер на цепи повторялись большее количество раз.

В следующих параграфах рассмотрим подробнее про виды устройств вывода информации.

2. Виды устройств вывода информации

2.1. Мониторы и их виды

Устройство вывода символьной и графической информации на экран, путем преобразования машинного представления в форму, понятную человеку называют монитором.

Он подключается к материнской плате через плату видеoадаптера, а его нормальной работе способствует система драйверов, поставляемой вместе с монитором.

Сегодня существует множество мониторов различных фирм и моделей. Чтобы как-то разобраться в их разнообразии, нужно определить признаки, по которым они классифицируются.

По режиму отображения мониторы различают:

• 
  Растровые;
  
• 
  Векторные.
  

Для дисплеев векторных с регенерацией изображения на базе электронно–лучевой трубки используется люминофор с коротким временем послесвечения. Подобные дисплеи иногда называют дисплеями с произвольным сканированием. Это объясняется тем, что время послесвечения люминофора маленькое, изображение на ЭЛТ за секунду должно многократно регенерироваться.

Также, помимо электронно-лучевой трубки, для векторного дисплея нужны дисплейные буфер и контроллер. Непрерывный участок памяти, содержащий всю информацию, необходимую для вывода изображения на ЭЛТ называется дисплейный буфер. Для того, чтобы циклически обрабатывать эту информацию необходим дисплейный контроллер. Сложность изображения ограничивается следующими факторами – размером дисплейного буфера и скоростью контроллера.

Растровое устройство можно рассматривать как матрицу дискретных ячеек (точек), каждая из которых может быть подсвечена. За исключением некоторых случаев невозможно провести прямую из одной адресуемой точки в другую. Эту прямую (или отрезок) возможно лишь аппроксимировать последовательностями пикселей, близко расположенных к нужной траектории отрезка.

Для графических устройств с растровой ЭЛТ в большинстве случаев используется буфер кадра. Он представляет собой большой непрерывный участок памяти компьютера. Как известно, для каждой точки в растре принадлежит как минимум один бит памяти, которая называется битовой плоскостью. При считывании информации из буфера кадра и ее выводе на графическое устройство с растровой электронно-лучевой трубки должно происходить преобразование из цифрового представления в аналоговый сигнал.

По типу экрана мониторы делятся на:

• 
  Дисплеи на основе электронно-лучевой трубки;
  
• 
  Плазменные;
  
• 
  Жидкокристаллические.
  

Поскольку электроны притягиваются к положительно заряженному аноду, то отрицательно заряженный катод нагревают до тех пор, пока возбужденные электроны не создадут расширяющегося облака.



Рис.3. Электронно-лучевая трубка
С помощью линз облако электронов фокусируется в узкий, строго параллельный пучок, а после чего луч дает яркое пятно в центре трубки. Известно, что на внутренней стороне расширенного конца ЭЛТ нанесен люминофор. Отличие векторных и растровых дисплеев проявляется в тот момент, когда луч отклоняется (влево или вправо от центра и (или) выше или ниже центра) с помощью усилителей горизонтального и вертикального отклонения. Из-за люминафорного покрытия на выходе будет практически идеальная прямая. В растровом дисплее луч может отклоняться только в строго определенные позиции на экране, образующие своеобразную мозаику. Таким образом, видеоизображение образует подобная мозаика. В то же время на экране растровой ЭЛТ люминофорное покрытие тоже не непрерывно, оно представляет собой множество плотно расположенных мельчайших точек, куда может позиционироваться луч, образуя мозаику.

Экран жидкокристаллического дисплея (ЖКД) представляет собой две стеклянные пластины, между которыми находится слой, содержащий жидкие кристаллы, которые изменяют свои оптические свойства в зависимости от прилагаемого электрического заряда. ЖКД требуется подсветка, так как жидкие кристаллы не светятся.

К их несменным достоинствам относятся габариты, так как экран плоский. А вот быстродействие оставляет желать лучшего, потому как при изменении изображения на экране происходит мерцание, что можно увидеть при перемещении курсора мыши. Это можно отнести к недостаткам. А еще зависимость резкости и яркости изображения от угла зрения снижает достоинства ЖКД.

Тем не менее, ЖКД имеют преимущества:

1. В отличие от ЭЛТ, жидко-кристаллические дисплеи отличаются малой глубиной и небольшой массой, а следовательно их более удобно устанавливать и перемещать.

2. Сравнивая ЭЛТ и ЖК–дисплей, отметим их энергопотребление. Вторые потребляют меньшую мощность, чем ЭЛТ.

3. Еще одна особенность заключается в том, что в ЭЛТ электронные лучи при развертке движутся по экрану, постоянно обновляя изображение. А на экране ЖК–дисплея мерцания нет, так как каждый пиксель либо включен, либо выключен. Сюда же можно отнести то, что для ЭЛТ–мониторов характерно электромагнитное излучение, а в ЖК–мониторах такого излучения нет.

Стоит отметить недостаток ЖКД перед ЭЛТ, безусловно, это их стоимость. Но и этот вопрос с каждым годом менее актуален. Так как технологии не стоят на месте.

DSTN–дисплеи всегда были дешевле, чем ЖК–устройства на тонкопленочных транзисторах, но по качеству они значительно уступали позиции: DSTN–дисплеи не могут обеспечить такой контрастности и четкости, как матрицы TFT, а их медленная реакция приводит к мерцанию и дублирующих изображений на экране, в частности, при отображении движущихся объектов.

Панели HCA могут обеспечить такую же контрастность изображения, как матрицы TFT, причем они практически не уступают им по скорости реакции при воспроизведении видео. Большой вклад внесла фирма Arithmos. Она разработала процессор визуализации специально для DSTN. Он способствует улучшению качества изображения. Таким образом, для пользователей дисплеев DSTN такой подход является удачным компромиссным решением.

В ЖКД угол обзора и асимметричен, и мал: как правило, он составляет 45 градусов по горизонтали и +15...–30 по вертикали. Если брат дисплеи, такие как электролюминесцентные, плазменные и на базе ЭЛТ, то они имеют конус обзора от 80 до 90 по обеим осям. В последние годы уже появились модели ЖКД с увеличенным углом обзора 50–60 градусов.

По мнению Тим Патон, представителя компании Hitachi, в традиционных ЖК–дисплеях есть зависимость контрастности и цвета изображения от угла зрения. По мере увеличения размеров ЖК–дисплеев и приобретения ими способности воспроизводить больше цветов эта проблема обострялась.



Рис.4. Плазменный дисплей



Рис.5. Устройство плазменной панели
Что бы этого не допускать Hitachi при создании своего нового дисплея SuperTFT за основу взяла технологию IPS. В новой технологии IPS(in–plane switching) происходит чередование в горизонтальной плоскости двух углов, при этом оба электрода находятся на одной из подложек. В силу этого угол обзора достигает градусов около 70 по вертикале.

2.2. Принтеры

К наиболее популярным устройствам вывода информации на бумажный носитель относятся принтеры. По технологии печати эти устройства можно классифицировать на матричные, струйные и лазерные принтеры.

Рассмотрим матричные принтеры. Так как струйные принтеры работали не достаточно хорошо, а лазерные была недоступны обычному пользователю по цене, до последнего времени они являлись основным устройством вывода информации на бумажный носитель для персональных компьютеров.

Достоинства матричных принтеров это скорость печати и способность работать с любой бумагой, а так же низкая стоимость печати [2].

Благодаря иголкам в головке принтера матричный принтер формирует знаки. Бумага втягивается при помощи вала, а красящая лента располагается между бумагой и головкой принтера. Красящий след образуется при ударе иголки по этой ленте. Благодаря электронагнитному методу иголки активизируются. Управление головкой осуществляется шаговым двигателем, а сама головка осуществляет движение по горизонтальной направляющей. Принтер и называют матричным, потому как напечатанные знаки внешне представляют собой матрицу, а для воспроизведения этой матрицы применяется игольчатый принтер.

Безусловно, качество печати зависит от разрешения принтера, то есть от числа точек, которое печатается на одном дюйме – dpi. Данная характеристике важна, в основном, при работе принтера в графическом режиме.

В основу работы струйных принтеров положены принципы игольчатых принтеров. Но вместо иголок применяются тонкие сопла, которые находятся в головке принтера. В этой головке установлен резервуар с жидкими чернилами, которые через сопла как микрочастицы переносятся на материал носителя. Число сопел находится в диапазоне от 16 до 64, а иногда и до нескольких сотен.



Рис.6. Струйный принтер
Преимущество струйных цветных принтеров относительно матричных заключается в более высоком качестве печати, и невысокой стоимостью по сравнению с лазерными. Можно, используя наложение четырех базовых цветов, получить цветное изображение. Неотъемлемой особенностью является уровень шума. У матричных принтеров уровень шума гораздо выше струйных, это объясняется тем, что, источником струйных принтеров является только двигатель, управляющий перемещением печатающей головки. Если рассматривать черновую печать, то ее скорость у струйного принтера гораздо выше, чем у матричных. При печати с качеством LQ скорость составляет 3–4 (до 10) страницы в минуту. Качество печати зависит от количества сопел в печатающей головке – чем их больше, тем выше качество. [2]

Основной недостаток струйного принтера: возможность засыхания чернил внутри сопла, что приводит к необходимости замены печатающей головки.

В отличие от струйных и игольчатых принтеров лазерные обеспечивают более высокое качество печати. Но стоимость будет печати выше, особенно при использовании цветных лазерных принтеров. Поэтому для получения высококачественной черно–белой печати целесообразно использовать лазерный принтер, а для получения цветного изображения можно использовать цветной струйный принтер. В лазерных принтерах используется механизм печати, применяемый в ксероксах. [6]

В лазерном принтере для переноса изображения на бумагу применяется вращающийся барабан, представляющий собой металлический цилиндр, покрытый тонкой пленкой фотопроводящего полупроводника. По поверхности этого барабана равномерно распределяется статический заряд. Высокое напряжение, подаваемое на коронирующий провод вызывает возникновение вокруг него светящейся ионизированной области – короны. Лазер, управляемый микроконтроллером, генерирует тонкий световой луч, отражающийся от вращающегося зеркала. На барабане возникает скрытая копия изображения в результате того, что луч падает на барабан и изменяет его электрический заряд в точке падения. А благодаря тонеру, нанесенному на барабан, под действием статического заряда образуется экспозиция и формируется изображение. С помощью системы валиков бумага втягивается с подающего лотка и перемещается к барабану. Бумага соприкасается с барабаном и притягивает, благодаря заряду, частички тонера от барабана. Перед барабаном бумаге сообщается статический заряд. А так же для того, чтобы зафиксировать тонер на бумаге, ее вновь заряжают и пропускают между двумя роликов. При этом ролики имеют достаточно высокую температуру, около 180 градусов. Затем барабан разряжается, очищается от прилипших частиц и готов для нового процесса печати.

Для цветного лазерного принтера изображение формируется на светочувствительной фотoприемной ленте последовательно для каждого из 4–х основных цветов и печать происходит за четыре прохода: имеются четыре емкости для тонеров и от двух до четырех узлов проявления. Система управления состоит из большого объема памяти, процессора, а при функционировании в сети, винчестера. Цена цветного лазерного принтера значительно выше, чем черно–белого, но скорость печати при этом у него ниже.



Рис.7. Лазерный принтер
Лазерные принтеры со средними возможностями печатают 4–8 страниц в минуту. Высокопроизводительные сетевые лазерные принтеры могут печатать до 20 и более страниц в минуту. При печати сложных графических изображений время печати больше.

2.3. Плоттеры

Плоттером называет устройство автоматического формирования изображений, диаграмм, графиков на бумажном носителе, пластике, фоточувствительном материале либо другом носителе путем черчения, гравирования или иным способом [6].



Рис.8. Плоттер

По сути плоттеры работают по принципу струйных принтеров. Плоттеры еще называют графопостроителями. Они могут и чертить, и рисовать, и резать. У них для этого есть специальные насадки и приспособления. При чем, изображение они могут выводить практически на любой носитель.

Первые графопостроители были разработаны и выпущены в 6о-х годах. Позже, в 70-80-х годах их начали совершенствовать, уменьшать их в габаритах, улучшать технологии. Ведь первые такие устройства занимали половина комнат, сейчас они могут умещаться на рабочем столе.

Различают:

• 
  планшетные графопостроители. Для таких устройств используют формат бумаги А3 – А2. Фиксация листа происходит электростатическим способом и пишущим узлом, перемещающимся в двух координатах (на плоскости);
  
• 
  рулонные плоттеры с чертежной головкой. Применяется формат бумаги А1 или А0. Рулоны бумаги в длину могут достигать несколько десятков метров. Головка перемещается в одном направлении при одновременном перемещении носителя в перпендикулярном ему направлении;
  
• 
  барабанные плоттеры с носителем, закрепляемым на вращающемся барабане.
  

Любая классификация может быть разложена по разному признаку. Если рассматривать плоттеры с точки формирования и вывода печатного изображения, то, например, растровые графопостроители можно разделить на:

• 
  электростатические плоттеры с электростатическим принципом воспроизведения;
  
• 
  струйные. В их основе лежит струйная печать (выдавливании красящего вещества через сопла форсунок);
  
• 
  лазерные плоттеры;
  
• 
  светодиодные плоттеры;
  
• 
  термические плоттеры;
  
• 
  микрофильм–плоттеры, фотоплоттеры с фиксацией изображения на светочувствительном материале.
  

С точки зрения построения изображение, плоттеры различают:

• 
  векторные плоттеры. Которые формируют картинки с помощью фломастера, шариковых, перьевых рапидографов, карандаша;
  
• 
  растровые плоттеры (применяя технологии принтеров, создают изображение путем построчного воспроизведения).
  

Большинство струйных аппаратов обеспечивают печать графических файлов формата TIFF, BMP, PCX.

Размер рабочего поля, разрешение, точность, формат изображения скорость изготовления или прорисовки единицы продукции заданного формата относятся к базовым конструктивным и эксплуатационным характеристикам графопостроителей. Еще к основным характеристикам относят наличие или отсутствие собственной памяти (буфера), программное обеспечение (драйверы, программы растеризации), наличие сетевой платы. Для дополнения графопостроителей функциями сканера некоторые модели плоттеров комплектуют насадками.

Заключение

В работе рассмотрены исторические вопросы создания устройств вывода информации. Раскрыты особенности таких устройств, как мониторы, принтеры, плоттеры.

Применение устройств вывода в настоящий момент достаточно высоко в настоящее время. Работу современного компьютера невозможно представить без оснащения его вышеперечисленными устройствами, так как они оказывают незаменимую помощь при работе пользователя с компьютером, а знание принципов работы этих устройств, обеспечивает более эффективное их пользование. Непрерывное изменение технико-экономических характеристик компьютера, например, такие, как быстрота действия, ёмкость памяти, надёжность в работе, стоимость, удобства в эксплуатации, габаритные размеры, потребляемая мощность и др. приводит к тому, что и меняются, развиваются, совершенствуются периферийные устройства.

Список литературы

1. 
   Авдеев В.А. Компьютерное моделирование цифровых устройств (+ CD-ROM). – М.: ДМК Пресс, 2012
   
2. 
   Авдеев В.А. Периферийные устройства. Интерфейсы, схемотехника, программирование. – М.: ДМК Пресс, 2012.
   
3. 
   Александр Богаевский und Александр Осичев. Восьмиразрядные микроконтроллеры. Архитектура и программирование. – М.: LAP Lambert Academic Publishing, 2014
   
4. 
   Баран Е.Д. LabVIEW FPGA. Реконфигурируемые измерительные и управляющие системы. – М.: ДМК Пресс, 2014
   
5. 
   Горнец Н.Н., Рощин А.Г.. ЭВМ и периферийные устройства. Устройства ввода-вывода. – М.: Academia, 2013. 
   
6. 
   Партыка Т.Л., Попов И.И.. Периферийные устройства вычислительной техники. – М.: Форум, 2012
   
7. 
   Паттерсон Д., Хеннесси Дж.. Архитектура компьютера и проектирование компьютерных систем. – СПб.: Питер, 2012.
   
8. 
   Рюмик С.М. 1000 и одна микроконтроллерная схема. Выпуск 2 (+ CD-ROM). – М.: Додэка XXI, 2011
   
9. 
   Сид Катцен. PIC-микроконтроллеры. Все, что вам необходимо знать. – М.: Додэка XXI, 2008
   
10. 
    Сид Катцен. PIC-микроконтроллеры. Полное руководство. – М.: Додэка, ДМК Пресс, 2014
    
11. 
    Сильвен Ретабоуил. Android NDK. Руководство для начинающих. – М.: ДМК Пресс, 2016. – 518 с.
    
12. 
    Соммер У. Программирование микроконтроллерных плат Arduino/Freeduino. – СПб.: БХВ-Петербург, 2012
    
13. 
    Чуркина Т.Е. Информатика М., 2010г.