Komunikace s počítačem nebo Jak fungují vstupní zařízení

Počítač je stroj schopný provádět zadaný jasně definovaný sled operací. Tyto stroje jsou pevně zakotveny v našem každodenním životě a nahrazují osobu téměř ve všech oblastech. Avšak i při komunikaci s počítačem každý den mnoho lidí plně nerozumí tomu, jak funguje systém.

"Brain" počítač

Pokud si myslíte dobře, pak struktura a způsob činnosti tohoto vynálezu je velmi podobný člověku. Jako člověk může počítač přijímat, zpracovávat a ukládat informace, stejně jako vyvozovat závěry na základě předem připravených algoritmů. Srdcem jakéhokoli výpočetního zařízení, od kalkulačky až po stacionární počítač, je procesor. Ve vzhledu je to deska s implantovanými tranzistory. Procesorový čip nebo čip, jehož strana je 2,5 centimetrů, může obsahovat miliony tranzistorů. V tomto procesoru je proces podobný zjednodušenému modelu lidského mozku, kterým prochází asi 200 milionů nervů. Struktura nervové tkáně zahrnuje neuron - buňku, která může přijímat, zakódovat, ukládat a přenášet informace. Navíc nervy, jako vodiče, vedou elektrický proud skrze lidské tělo, nebo spíše elektrické impulsy, bez něhož se svaly prostě nedotknou. Tento princip je založen na práci počítače. Procesor obsahuje adresové a datové sběrnicové systémy, registry, čítače instrukcí, cache, aritmetickou logiku a matematické zařízení. Zkusme to pochopit!

Co je pneumatika?

Přenos dat mezi procesorem a jinou provozní jednotkou se provádí přes sběrnici. Skládá se z řady signálních linek, různých protokolů přenosu dat a elektrických charakteristik, kombinovaných účelem (přenos dat nebo adres). Velikost bitů, způsob přenosu dat, šířka pásma, typ a počet podporovaných zařízení, pracovní protokol, účel (interní nebo rozhraní) jsou různé charakteristiky různých autobusů. Existují dva typy: data nebo adresy sběrnice. Kromě toho je možné je rozdělit do tří skupin: sběrnice paměti procesorů, I / O sběrnice a systémové sběrnice.

Typy počítačových pneumatik

Pro komunikaci centrální procesor S cache paměti nebo hlavní pamětí zařízení se používá sběrnice paměti procesoru. Intenzivní výměna dat procesoru s pamětí vyžaduje největší propustnost tohoto prvku. V počítačích založených na procesoru Pentium může být šířka pásma takové části 66 až 800 MHz. V některých případech mohou tyto funkce provádět systémovou sběrnici. Interakce vstupních / výstupních zařízení s procesorem je zajištěna pomocí scsi nebo PCI. Vstupní zařízení nebo výstup nevyžadují vysokou rychlost. Existuje několikrát méně řádků v I / O sběrnicích než ve stejném procesoru, ale to neovlivňuje výkon počítače. Některé modely používají pouze jednu společnou "systémovou" sběrnici, aby snížily náklady na zařízení. Kombinuje funkce obou funkcí, aniž by ztratily jakýkoli výkon. Počet řádků v systémové sběrnici může dosáhnout několika set a jejich kombinace může být rozdělena do 3 funkčních skupin: adresová sběrnice, datová sběrnice a řídicí sběrnice. K nim patří linky, které napájejí systémové moduly.

Kódování informací

Veškeré informace v počítačovém systému jsou zpracovány a přenášeny ve formě elektrických impulzů. Pouze osoba není schopna vnímat elektrické signály jako informace, proto komunikovat s počítačem, používá se binární kód, který stroj dobře rozumí, pro kódování příchozích informací a konverzační tabulku pro prezentaci sady nul a hodnot pro uživatele porovnáním písmen a čísel. Celkově existují 4 hlavní kódovací tabulky: DKOI-8, ASCII, CP1251, Unicode. Každému písmenu, číslici, interpunkční značce je přiřazeno určité číslo. Během překódování informací systém porovnává písmeno s údaji v tabulce a představuje jej jako posloupnost elektronických impulzů. Na výstupu se objeví inverzní postup porovnání z číslice s písmenem podle tabulky. Při práci s textem je důležité používat jednu tabulku. V opačném případě nebude výstup produkovat slova, ale sadu hieroglyfů, což je vysvětleno rozdílem v množině čísel přiřazených symbolu v různých tabulkách. Konvertory se používají k přesunu z jedné tabulky do druhé.

Vstupní zařízení

Nyní pro vstupní / výstupní zařízení. IBM, která vyvinula první osobní počítač, použila princip "otevřené architektury", která umožnila oddělit hlavní montážní systémy, aby se v případě poruchy nahradily jednotlivé díly. V tomto případě IBM sdílí základní schéma i algoritmy práce. Postupně se technologie vyvíjela a umožnila vám vylepšovat a vytvářet nové vstupní / výstupní zařízení. Všichni externí, nebo jak se nazývají, periferních zařízeních lze rozdělit do 3 skupin. První skupina obsahuje informační vstupní zařízení v počítači: manipulátory, klávesnice, mikrofony, kamery atd. Vstupní zařízení převádějí informace do binárního kódu, který je pro stroj pochopitelný. Druhá skupina zahrnuje zařízení pro zobrazení informací: monitory, reproduktory, sluchátka atd. Třetí skupina se skládá ze zařízení, které současně slouží k zadávání a výstupu informací. Tato skupina zahrnuje jednotky, vyměnitelné jednotky, modemy. Systém nalezne externí zařízení na adrese (případně podle adresové skupiny), které je v počítači uloženo zhruba tisíc.

Princip klávesnice

Zvažte princip základního vstupního zařízení - klávesnice. Ukazuje se, že i ona je vybavena procesorem. Ovšem procesor klávesnice, který se skládá pouze z jednoho čipu, je schopen provádět pouze základní úkoly, a sice sledovat okruh elektrický obvod a pošlete číslo stisknutého tlačítka do centrálního počítače, kde již probíhá zpracování a výstup se provádí podle programu.

Princip manipulátoru

Nejběžnější manipulátor - myš - funguje o něco těžší. Myši jsou rozděleny do tří typů podle principu působení: mechanické, opto-mechanické a optické. Zvažte princip fungování každého z nich.

Mechanická myš

Při pohybu mechanického manipulátoru na povrch stolu se nastartuje gumová koule. 2 válce jsou v kontaktu s kuličkou, vzájemně kolmé. Za kuličkami se nacházejí detektory, které zachycují a přenášejí do desky elektronický obvod (elementární procesor) pohyb kuliček. V závislosti na přijatých datech jsou souřadnice vypočítávány a předávány centrálnímu procesoru. V současné době jsou mechanické manipulátory jako takové téměř úplně mimo použití díky rychlému opotřebení gumové koule, což často způsobilo, že se kurzor jednoduše zastavil.

Optické manipulátory

Nahrazen mechanickým příchodem optické myši. V nich není gumová koule. Namísto toho jsou k dispozici 2 fotosenzory, které se skládají z LED (foto vysílače) a fotobuňky (foto senzor). Jedna LED vyzařuje červené světlo, zatímco ostatní vyzařují infračervené záření. Fotografické buňky jsou nastaveny tak, aby každý přijal pouze vlastní světlo. Když se manipulátor pohybuje, světlo se odráží a jeho intenzita se mění v závislosti na přiblížení nebo vzdálenosti od linky. Změna intenzity světla signalizuje, že se manipulátor pohybuje podél osy X nebo Y. Senzory čte a vysílají data do desky myši, odkud signál přejde do centrálního procesoru.

Optické mechanické myši

Optické myši se opotřebovávají mnohokrát pomaleji, ale všude tam je "ale". Použití optiky je na hladkém povrchu velmi nepohodlné. V tomto případě bude mnohem efektivnější používat optickou mechanickou myš. Stejně jako mechanická, je vybavena kuličkou o poměrně velké velikosti, na kterou jsou válce pevně přitlačeny, umístěné v úhlu 90 stupňů vůči sobě s dvěma fotosenzory (LED - fotodioda) na protilehlých stranách disku se štěrbinami.

V závislosti na směru pohybu myši se aktivuje najednou jeden nebo oba válečky. Každý ze dvou snímačů zaměřuje rychlost pohybu svého válečku a pošle je na desku myši, kde jsou vypočteny souřadnice, a pak jsou odesílány do centrálního procesoru.