03. Ввод информации в память компьютера. Устройства вывода

Введение. Устройства ввода информации

Чтобы обработать информацию (осмыслить прочитанную книгу, оценить десерт, описать впечатления от прослушанной песни), человек сначала должен её получить. То, как это будет сделано, зависит от типа информации — звуковую информацию мы воспринимаем ушами; визуальная информация поступает через органы зрения; а чтобы можно было ощутить вкус еды, природа наделила человека вкусовыми рецепторами. 

Создавая компьютер, человек, конечно, должен был предусмотреть, что компьютер также нуждается в «глазах и ушах», с помощью которых он мог бы получать информацию извне. Устройства, выполняющие эту функцию, получили название «устройства ввода».

Кроме того, компьютер должен уметь представить человеку ту информацию, которую он хочет получить. Для этого служат устройства вывода, о которых мы и поговорим на сегодняшнем уроке.

Устройства ввода — это устройства для ввода информации в память компьютера.

Такие устройства преобразуют любую информацию (графическую, текстовую, числовую, звуковую) в форму, которая будет понятна компьютеру.

Чтобы устройство ввода могло передать информацию компьютеру, оно должно быть с ним соединено. Это может быть сделано через кабель и разъём (проводное соединение), а может и без провода — при помощи технологий Wi-Fi или Bluetooth, которые называют беспроводным соединением.

Обратите внимание, что, например, тачпад вашего ноутбука, конечно, тоже с ним соединён, просто мы этого не видим — он прямо интегрирован в корпус устройства и является его неотъемлемой частью.

Для ввода звуковой информации в память компьютера служит микрофон,а одна из его разновидностей — устройство речевого ввода — позволит преобразовать звуковую информацию в текстовую, и именно в таком виде она сохранится в памяти компьютера.

Существуют также различные датчики, присоединяемые к компьютеру, чтобы измерять и вводить в его память такие числовые характеристики окружающей среды, как, например, температура, влажность, давление и многие другие.

Сканеры, цифровые фотоаппараты и видеокамеры используются для ввода графических изображений (чертежей, рисунков, фотографий) и видеофильмов. Кроме того, фиксировать видеоизображения или фото в памяти компьютера, например для дальнейшей пересылки в Сети, позволяет малоразмерная цифровая видео- или фотокамера (веб-камера).

Графический планшет, или дигитайзер(от англ. «digitizer» — досл. «оцифровщик») — это устройство для создания рисунков от руки, рукописного текста или электронных подписей. Его в своей работе используют в основном художники и дизайнеры.

Графический планшет состоит из пера и плоского планшета, чувствительного к нажатию или близости пера. Такое устройство позволяет создавать двухмерное или трёхмерное изображение.

Целый класс устройств, который называется «указательные (координатные) устройства ввода», позволяет перемещать курсор или другие объекты определённых программ по пространству экрана монитора и обеспечивать таким образом взаимодействие пользователя с компьютером при вводе информации.

Самый распространённый представитель этого класса — компьютерная мышь, получившая своё название из-за сходства с маленьким зверьком по форме.

При её перемещении по коврику на экране перемещается указатель мыши, с помощью которого можно указывать на объекты или выбирать их. Клавиши мыши необходимы для того, чтобы задавать определённый тип операции для объекта или программы.

Трекбол (от английского «Track ball» — «шаровой манипулятор»). Это устройство по внешнему виду и принципу действия лучше всего сравнивать с мышкой, которая лежит «брюшком» вверх.

Джойстик — самое распространённое устройство управления в компьютерных играх.

Джойстик представляет собой рычаг на подставке, который можно отклонять в двух плоскостях.

Применяют его также в различных программах-тренажёрах и в обучающих симуляторах (вместе с виртуальными шлемами, рулями и тому подобным).

Световое перо внешне походит на шариковую ручку или карандаш, соединённую проводом с портом компьютера.

Ввод информации световым пером заключается в прикосновениях или проведении линий на поверхности экрана монитора. Следует обратить внимание на то, что монитор для светового пера нужен особенный, восприимчивый к воздействиям.

В портативных компьютерах многие устройства ввода помещены внутри самого корпуса. Так, например, микрофон, фотоаппарат и даже сканер умещаются внутри смартфона; при этом некоторые привычные компьютеру устройства заменены на схожие по назначению, но отличные по виду и принципу действия:

1. В ноутбуках мышь заменяет тачпад. Тогда ввод осуществляется путём прикосновения одним или несколькими пальцами руки к поверхности тачпада.

2. Смартфоны и планшеты заменили сразу несколько устройств ввода сенсорным экраном — устройством ввода информации, реагирующим на прикосновения к нему.

Как работает сенсорный ввод

Сенсорный экран, или тачскрин, — это устройство, способное реагировать на прикосновение к нему пальца или другого предмета — стилуса. Сенсорные экраны были изобретены ещё в 70-е годы прошлого века, но долгое время использовались в основном в промышленности и медицине.

Всё изменилось с появлением смартфонов и других миниатюрных устройств. Клавиатуру на них разместить можно, но она получается слишком маленькой, а мышь для карманных устройств совсем не годится. Сенсорный экран — отличный способ управления, который умеет всё.

Точечное касание запускает приложение, скользящее движение пролистывает содержимое экрана, а технология мультитач позволяет пользоваться сразу несколькими пальцами для уменьшения и увеличения изображения.

Наиболее распространены два типа сенсорных экранов: резистивные и ёмкостные.

Резистивный — способный к сопротивлению. Чуть позже на физике вы будете изучать резисторы, устройства, дающие сопротивление в электрической цепи. Экран здесь твёрдая стеклянная пластина, покрытая снаружи тонким слоем токопроводящего материала, сверху которой распложена гибкая мембрана из пластика, покрытая таким же слоем изнутри, а между ними расположено множество микроскопических изоляторов. При прикосновении к эрану проводящие слои замыкаются, а специальная электроника определяет координаты точки замыкания по вертикали и горизонтали. Таким образом и вычисляется место прикосновения. Такие экраны работают от прикосновения любым предметом, но не очень надёжны. Технологию мультитач на нём организовать невозможно.

Ёмкостный экран устроен так: между двумя стеклянными слоями располагается материал, способный проводить электрический ток. Если поднести к определённому месту проводящий предмет, то этот ток усиливается, а палец человека, как и всё тело, является проводником. Специальная электроника определяет точку прикосновения. Недостаток такого экрана в том, что он не реагирует на не проводящие ток предметы. Именно поэтому телефоном не получается воспользоваться в обычных перчатках, их приходится снимать или приобрести специальные, на которых как раз находятся проводящие вставки. Зато такой экран намного долговечнее и прозрачнее, а кроме того, поддерживает технологию мультитач.

Стоит отметить, что у каждого из рассмотренных устройств одна цель — взять внешний сигнал (свет, звук и так далее) и превратить этот сигнал в последовательность 0 и 1, то есть в набор цифр, которую может воспринимать почти любое устройство.

Например, вы записали видео на телефон, перенесли его на карту памяти, отдали другу, и он открыл его на своём компьютере. При этом самого видео (как движущегося изображения, сопровождающееся звуками), очевидно, на карте памяти не было. Была только его цифровая кодировка, которую в данном случае компьютер друга смог превратить обратно в видео в привычном нам виде.

Но такая схема работала не всегда, поскольку её поддерживает только цифровая техника, то есть та, которая умеет переводить изображения или видео в набор цифр (и обратно), хранить и передавать информацию таким образом. Раньше использовали фотоаппараты и видеокамеры, фиксирующие картинку на плёнке. Такая информация, конечно, обрабатывалась и передавалась совсем по-другому.

Клавиатура

Чтобы успешно работать на компьютере, необходимо ориентироваться в клавишах клавиатуры. Клавиатура — одно из важнейших устройств ввода информации в компьютер.

Внимательно рассмотрим клавиатуру.

Все клавиши можно условно разделить на несколько групп:

1. Функциональные клавиши.

2. Символьные (алфавитно-цифровые).

3. Клавиши управления курсором.

4. Специальные клавиши.

5. Клавиши дополнительной клавиатуры.

Группа функциональных клавиш F1–F12 располагается в верхней части клавиатуры. Действия, которые происходят в результате нажатия этих клавиш, зависят от используемой в этот момент программы, хотя ряд клавиш практически всегда исполняет одно и то же действие. Например, за вызов справки обычно отвечает клавиша F1.

В центральной части клавиатуры размещаются символьные клавиши. Они представляют собой цифры, специальные символы (!, ;, * и так далее), буквы русского алфавита и латинские буквы. Между буквами русского алфавита и латинскими буквами можно переключаться, способ переключения обычно зависит от модели компьютера и настройки клавиатуры.

Наиболее часто встречается одна из комбинаций клавиш:
Alt (слева) + Shift или Ctrl + Shift.

Тексты, формулы и математические выражения набирают именно с помощью символьных клавиш.

Буквы алфавита могут быть прописными или строчными, то есть большими или маленькими. Переключаться между режимами можно нажатием клавиши Caps Lock. Когда индикатор клавиши горит, вводятся прописные буквы, иначе — строчные.

Ввести одну или несколько прописных букв удобно, также используя комбинацию клавиш Shift + буква.

В нижней части клавиатуры располагается самая длинная клавиша — пробел. Её используют, чтобы отделять слова друг от друга.

Курсор ввода — мигающая чёрточка, отмечающая место ввода следующего символа.

Курсорные стрелки помогают перемещать курсор по тексту в одном из направлений на одну позицию за одно нажатие.

Клавиши PageUp и PageDown помогают пролистывать текст вверх и вниз, Home и End переводят курсор в начало или конец строки.

Специальные клавиши не собраны в одну группу, а разбросаны по клавиатуре так, чтобы их было удобно нажимать.

Клавиша Enter (часто сопровождается изображением изогнутой стрелки) завершает ввод команды и вызывает её выполнение. При наборе текста служит для завершения ввода абзаца.

В левом верхнем углу располагается клавиша Esc. Чаще всего она служит для отказа от последнего выполненного действия.

Нажатием клавиши Delete можно удалить символ справа от курсора, а чтобы удалить символ слева от него — можно использовать клавишу BackSpace.

Клавиши Shift, Ctrl, Alt изменяют действия других клавиш.

Клавиша Num Lock переключает режимы на дополнительной клавиатуре:

• когда индикатор включён, это клавишная панель с цифрами и знаками арифметических операций, расположенными как на калькуляторе;

• когда индикатор выключен, то работает режим управления курсором.

Как устроена китайская клавиатура

Каждый знает, что китайский алфавит — один из самых древних и самых объёмных. Он содержит около 60 тысяч знаков (иероглифов). Так как же тогда может выглядеть китайская клавиатура? Давайте посмотрим.

Оказывается, всё не так уж страшно — вместо гигантских размеров клавиатуры перед нами вполне стандартная. Всё потому, что далеко не все иероглифы используются в повседневной жизни, а только лишь около 3 тысяч. Только на клавиатуре нельзя увидеть ни одного из них, она наполнена графемами — структурными элементами, из которых складывается иероглиф. Обычно для этого используется около семи-восьми. Таким образом, современные китайские клавиатуры представлены 200 графическими составляющими. Тогда пользователям нужно только выучить их расположение ну и, конечно, знать нужные иероглифы.

Клавиатура — это электронное устройство, и, как любое электронное устройство, она требует бережного и аккуратного обращения. Нельзя допускать загрязнения клавиатуры пылью, мелким мусором и прочим. Не нужно сильно стучать по клавишам, движения должны быть лёгкими, короткими и отрывистыми.

Основная позиция пальцев на клавиатуре

Чтобы овладеть навыками быстрого ввода на клавиатуре, нужно познакомиться со слепым десятипальцевым способом печати. Этот способ заключается в том, что при наборе используются все 10 пальцев, а взгляд направлен на экран, а не на клавиши. 

Почему буквы на клавиатуре расположены именно так?

Расположение букв на современной компьютерной клавиатуре досталось нам по наследству от печатных машинок позапрошлого века.

На первых таких устройствах буквы располагались в алфавитном порядке в два ряда, при ударе по клавише с буквой специальный молоточек отпечатывал её на бумаге. Однако со временем скорость печати возрастала, и появилась проблема — некоторые молоточки не успевали вернуться в своё исходное положение и цеплялись за соседние.

Тогда производители модернизировали машинки и расположили буквы так, чтобы часто встречающиеся буквы располагались дальше друг от друга. Так появилась привычная всем раскладка QWERTY, которая с появлением компьютеров досталась и клавиатурам, на которых проблемы сцепления молоточков, кстати, не существует.

Вообще говоря, такое расположение букв на клавиатуре не самое удобное и рациональное. Профессор статистики Вашингтонского университета Артур Дворак предложил лучшую версию раскладки, в которой буквы расположены по принципу, благодаря которому нагрузка на пальцы снижена в разы по сравнению с привычной клавиатурой. В клавиатуре Дворака наиболее часто употребляемые буквы находятся в среднем и верхнем рядах. Под левой рукой в среднем ряду расположены все гласные, а под правой рукой — самые частые согласные.

Так за восьмичасовой рабочий день пальцы проделывают на клавиатуре Дворака путь около двух километров, в то время как на традиционной клавиатуре QWERTY этот же показатель увеличивается до целых семи. Отсюда получается, что и скорость печати может быть выше.

А что насчет русской клавиатуры, спросите вы. В России печатные машинки появились позже, чем на Западе. И поэтому многие трудности уже были обнаружены и устранены. Русская клавиатура изначально разрабатывалась как клавиатура с правильным расположением клавиш. Самые часто используемые клавиши — зона ответственности самых сильных и быстрых пальцев — указательных. Под мизинцами — самыми слабыми — самые редкие.

 Сначала необходимо условно разделить клавиатуру на две части — для левой и правой рук. За каждым пальцем нужно закрепить определённый набор клавиш. Обратите внимание на изображение: на нём зоны ответственности каждого пальца выделены цветом.

Для печати на символьной части клавиатуры руки нужно держать в строго определённой позиции, которая позволит каждому пальцу вслепую двигаться в своей зоне. Такое положение называют основной позицией.

Устройства вывода информации

Устройства вывода информации — это устройства, которые переводят информацию с машинного языка в формы, доступные для человеческого восприятия.

Цель любого устройства вывода — распознать (расшифровать) ту информацию, которую оно получило в виде сочетания 0 и 1, и представить её уже в форме, пригодной для понимания человеком (видео, фотография, музыкальное произведение). 

Для того чтобы каждое из устройств работало, конечно же, необходимы специальные разъёмы в системном блоке компьютера и кабели или соединение по сети Bluetooth Wi-Fi.

К устройствам вывода информации относятся:

• Монитор (дисплей) — универсальное устройство визуального отображения всех видов информации.

Обратите внимание, что сегодня большинство устройств, таких как планшеты, смартфоны, а также некоторые ноутбуки и ПК, имеют сенсорные экраны, которые способны не только выводить разного рода информацию (показывать фильмы, открывать тексты и программы), но и получать её в тот момент, когда человек касается пальцем или другим предметом экрана, чтобы сообщить какую-то информацию устройству. Такой вид дисплеев является устройством ввода-вывода.

• Мультимедийный проектор (мультимедиапроектор, проектор) — прибор, который обеспечивает передачу (проецирование) на большой экран информации от компьютера.

• Принтер — устройство для вывода информации в виде печатных копий текста или графики.

• Графопостроитель, плоттер — устройство для автоматического вычерчивания с большой точностью рисунков, схем, сложных чертежей, карт и другой графической информации на бумаге.

• Акустические колонки и наушники — устройства для вывода звуковой информации.

Сегодня существует огромное множество самых необычных устройств вывода, а также комбинированных устройств, которые могут и принимать информацию, и обрабатывать её, и выводить на языке, понятном человеку. Среди таких устройств:

1. VR-устройства (шлемы, перчатки, экраны, мониторы). VR — virtual reality, искусственная реальность) — система визуальных, аудиальных и других эффектов, воздействующих на органы чувств человека и позволяющих как бы очутиться в другом мире, в котором можно даже больше, например летать.

Такие устройства принимают сигналы от человека, передающего их при помощи специальных перчаток виртуальной реальности, обрабатывают их и выводят соответствующие изображения, звуки и даже тактильные ощущения.

2. Вторая необычная для многих группа устройств — это умные колонки. Они также способны принимать внешние сигналы, в том числе голосовые, обрабатывать эти сигналы и выводить необходимую информацию (всё чаще благодаря голосовым помощникам и способностям ИИ).

Каждое из устройств, которые мы разобрали сегодня, позволяет нам как пользователям разного вида компьютеров настраивать с ними полноценный контакт и обмениваться информацией любого вида.

Список литературы

1. Информатика. 5-й класс: учебник / Л. Л. Босова, А. Ю. Босова. — М.: Просвещение, 2022.

Домашнее задание

1. Какие типы подключения устройств вы знаете? Назовите пример устройства каждого типа подключения.

2. Назовите пять устройств ввода информации и опишите их назначение.

3. Какие группы клавиш есть на клавиатуре?

4. Назовите пять устройств вывода информации и опишите их назначение.