Режим прямого доступа к памяти

Данный режим ввода вывода информации используется для высокоскоростных переферийных устройств в этом режиме активным устройством является контроллер прямого доступа к памяти (КПДП). Процессор получив заявку на прямой доступ прерывает свою работу и отключается от интерфейса, при жтом процессор не производит контексное переключение, а может осуществлять свою работу при условии что ему не требуется использовать данный интерфейс. Управление интерфейсом переходит к КПДП, который по средством операции чтения записи передает информацию между ОЗУ и ПУ, с соответствуюшим заданием адресов памяти. Так же используется механизм задания уровня приоритета.

Принципы реализации клавиатуры. Структурная схема функционирования клавиатуры в интерфейсы подключения клавиатуры, особенности поддержки клавиатур средствами bios и различных os.

Устройство ввода - устройство преобразующее информацию в форму понятную компьютеру. После чего ЭВМ может обрабатывать и запоминать данную информацию.

Клавиатура это устройство ручного ввода информации или данных в ЭВМ, кодируемых путем нажатия на ней клавиш. Для упрощенной работы с клавиатурой используется принцип кодирования клавиш, независяший от кодирования символов. В системное устройство посылается не код символа которому соответствует данная клавиша а код самой клавиши (позиционный код). Интерпретация нажатой клавиши осуществляется программным путем, что обеспечивает гибкость и мобильность различных систем.

Непосредственно к коду символа осуществляется специальной системой управления клавиатуры. В зависимости от требований предявляемых клавиатурам в них используются переключатели различных типов.

По способу управления:

- контактные
- герконовые переключатели - включени, отключени осуществляется под действием миниатюрного постоянного магнита приводимого в движение с помошью клавишного стержня. Долговечны и почти бесшумны. Недостатки - залипание клавиш и так как присутствует магнит - воздействие магнитных полей.
- мембранные переключатели - обычно состоит из 3х слоев, на двух из них нанесены проводяшие дорожки, третий слой - изолирующий или разделяющий. Места где распологаются клавиши имеют вырезы, позволяюший при нажатии клавиши замыкатся. Низкая стоимость, гибкость, надежность, защишеность от попадания влаги и грязи. Основной недостаток - низкая ремонтопрегодность.
- переключатель на основе токопроводяшей резины - изготавливаются из силиконовой резины на нижней поверхности колпочка клавиши из непроводяшей резины помешается прокладка из токопроводяшей резины. Клавиши располагаются на плате на которой печатным способом выполнены необходимые электрические контакты и схемы соединения. В момент нажатия клавиши, токопроводяшая прокладка прижимается к плате и замыкается.
- безконтактные

Механическое воздействие вызывается изменением емкости, индуктивности или сопротивления, а затем воздействие превращается в электрический сигнал.

Мышь, характеристики, параметры

- чувствительность
- функциональное назначение клавиши
- чувствительность к двойному клику

Классификация мыши

- простой привод, конструкция состояла из двух перпендикулярных колес
- шаровый привод, прорезиненый шарик, к шарику прижаты ролики, который снимает изменение по каждому из измерений и передает их на датчики, преобразуя механические действия в электрический сигнал. (загрязнение шарика, вывод из строя роликов; простота конструкции и конкуренция с альтернативными датчиками)
- оптические мыши - в основе оптические датчики которые призваны непосредственно отслеживать перемешение рабочих поверхностей относительно мыши (оптронные датчики - состоит из двойной оптопары которая состоит из светодиода и двух фотодиодов, так же в состав датчиков входит диск с отверстиями или лучевыми прорезями, которые перекрывают световой поток по мере перемещения мыши) При перемещении мыши диск вращается и с фотодиода снимается сигнал соответствующий скорости перемещения мыши. А второй фотодиод смещен на некоторый угол служит для определения направления вращения диска.

(необходимость использования специализированных ковриков, необходимость определенной ориентации мыши, чувствительность к загрязнению коврика, высокая стоимость)

В нижней части мыши устанавливается специальный светодиод который подсвечивает нижнюю повернъность в которой перемещается мышь, миниатюрная камера "фотографирует" (снимает данные) с поверхности более чем 1000 раз в секунду, эти данные передаются процессору который обрабатывает данные события и делает выводы о изменении положения мыши. (работа на любой поверхности, некоторые мыши пресутствует детектирование мелких движений, данная мышка не может быть использована с кграфическими планшетами(ввиду их аппаратных особенностей))

- гироскопические мыши - оснащены гироскопом которые распознают движения не только на поверхности но и в пространстве (logitech, и что то там еше корейсоке)

Основные интерфейсы

rs232 (com порт), miniDin(PS/2), USB, bluetooth

Джойстик - устройство ввода информации который представляет собой манипулятор посредством которого можно задавать экранные координаты графического объекта. Джойстик представляет собой ручку наклоном которой можно задавать направление в двумерной плоскости. По меимо координатных осей x и y возможно изменение координаты z за счет вразения рукоядки вокруг оси а так же наличие второй ручки или дополнительного колесика.

Разновидности джойстиков по количеству степеней свободы (плоскости в которых можно изменять положения контролируемого объекта)

- одномерные - управление перемещением объекта вверх вних влево вправо
- двумерные
- трехмерные

технологии джойстиков можно разделит на несколько видов

- дискретные - сенсоры таких ждойстиков могут принимать два значения (0,1) при этом каждое нажатие выдает один управляющий импульс и смещает курсор на одну позицию. Диапазон смещения курсора при этом не ограничен.
- аналоговые - у таких выходной сигнал меняется от 0 до max в зависимотси от отклонения рукоядки. Диапазон перемещения курсора ограничен ходом ручки. (потенциометр и АЦП, енкодер - оптический датчик на подобие тех что применяются в компьютерных мышах (зубчатое колесо при вращении пересекает луч от светодиода к фотодиоду), тензометрические датчики, оптическая матрица, магнитные датчики)

Трекбол (англ. trackball) — указательное устройство ввода информации об относительном перемещении для компьютера. Аналогично мыши по принципу действия и по функциям. Несмотря на внешние различия, трекбол и мышь конструктивно похожи — при движении шар приводит во вращение пару валиков или, в более современном варианте, его сканируют оптические датчики перемещения (как в оптической мыши).

Дигитайзер.

Дигитайзер – устройство для преобразования готовых изображений (чертежей, карт) в цифровую форму. Представляет собой плоскую панель – планшет, располагаемую на столе, и специальный инструмент – перо, с помощью которого указывается позиция на планшете.

Устройство ввода графической информации. Характеристики, класификация. Планшеты. Сканеры. Варианты конструктивного исполнения и принципы функционирования. Датчики CCD, CIS. Программные интерфейсы TWAIN, WIA.

Процесс преобразования графической информации в цифровую состоит из двух этапов:

- считывание
- кодирование

Считанная информация при кодировании по определенным правилам (алгоритму) преобразуется в цифровой код. Данный процесс называется кодированием.

Основные характеристики графического ввода информации:

- рабочее поле (поверхность устройства в пределах которого производится процесс считывания)
- аппаратная скорость (максимальная скорость считывания информации)
- реальная скорость
- погрешность считывания (максимальное отклонение)
- разрешаюшая способность (растояния между двумя точками считывания информации)
- полуавтоматический и автоматический ввода информации
- полуавтоматический - поиск и выделение определенных элементов осужествляется с помошью оператора, а в кодировании пользователь не задействован (графический планшет)
- автоматическии - преобразование сигнала, считывание и кодирование происходит без участия пользователя (сканер)

Графический планшет - дигитайзер.

Характеристики планшетов:

- разрешение
- чувствительность к нажатию
- уровни давления (512 уровней давления)

Конструктивной особенностью является размер планшета и интерфес подключения (usb, com)

Сканер - устройство для преобразования расположеного на клоском насителе (как правило бумаги) изображения в цифровой формат. Процесс получения цифровой копии - сканирование.

Основные характеристики сканера

- оптическое разрешение (определяется количесвом дфото-атчиков на дюйм горизонтали сканирования изображения)
- разрешение по x (количество пикселей у фоточувствительной линейке)
- разрешение по y (определяется величиной хода шагового двигателя и точностью работы механики, механическое разрешение значительно выше разрешения фотолинейки)
- скорость сканирования
- глубина цвета (состоит из двух параметров внутреняя и внешняя глубина. Внутреняя глубина - разрядность АЦП который определяет сколько цветов может быть просканировано, внешняя глубина - сколько непосредствено цетом можно передать от сканера - компьютеру). При цветопередаче как правило передается 24 бита (пл 8 бит на каждый цвет)
- максимальная оптическая плотность
- максимаольная плотность оригинала которую сканер отличает от "полной темноты"
- источники света (ксеноновые лампы - долгий срок службы, долго прогреваются, дешевые. Флуорисцентные - долгий срок службы. LED - низкое энергопотребление, цветопередача низкая)
- типы датчика сканера (CIS,CCD) (картинки их работы)

CIS представляет собой линейку фотоэлементов которая равна ширине сканируемой поверхности, во время сканирования она перемещается под стеклом и строка за строкой передает информацию об изображении на оригинале в виде электрического сигнала. Для освещения или подстветки используются светодиоды, которые расположены в непосредственной близости от фотолинейки на тойже движушейся платформе.

Классификация сканера:

- ручной сканер (склейка фрагментов)
- листопротяжные сканеры (через щель протащить лист бумаги)
- планшетные сканеры (на специальное стекло кладется лист), планшетные с листопротяжными вставками
- барабанные сканеры (ао светочувствительности гораздо выше, разрешение - 2000 х 5000)

Общий принцип функционирования:

- калибровка преобразовательной системы
- перемещение сканирующей головки
- опрос фотодатчиков (эл сигнал)
- аналогово - цифровое преобразование (эл -> цифровой сигнал)
- обработка данных
- передача данных на компьютер (носитель)

Сканеры, черно-белые, полутоновые

Источник белого цвета (как правило лампа), объектив и ПЗС размещены в каретке, которая перемещается по направлению и осуществляет оптическое сканирование строк документов. Отраженное оптическое изображение строки записывается в ПЗС, в виде разрядов различной величины, зависящей от интенсивности отраженного света. Эти заряды формируется в виде аналогового сигнала, сдвигаются к выходу и поступают на АЦП или компараторы. Черно-белые сканеры, входной сигнал сравнивается с опорным напряжением и в результате данного сравнения на выходе формируется сигнал нулевого уровня, который соответствует белому цвету, и еденичного уровня который соответствует черному цвету. Черно-белые сканеры, содержащие АЦП позволяют различать оттенки серого цвета, АПЦ преобразует аналоговый сигнал в n-разрядный код, в результате чего может распозноваться 2^n уровней серого цвета. На качество получаемого изображения влияет 3 составляющих: оптическая система, блок ПЗС, АЦП. ПЗС может представлять собой выполненую в виде линейки фоточувствительных элементов или матриц.

Схема цветных сканеров, с поворотным цветофильтром.

Эффект селективного поглазения света.

Схема с разделительной призмой.

Специальная призма реализует эффект дихроизма - окраска кристала при попадании белого цвета через нее в зависимости от расположения оптической оси. За счет преломления исходного пучка света в призме выполняется его пространственное разложение на компоненты RGB которые поступают на соответствующие линейки ПЗС.

Интерфесы подключения:

- USB, не только передача данных но используется в качестве источника питания
- Centronics
- wifi

Програмный интерфейс сканеров:
Идеология стандарта twain расчитана на взаимодействие програмно аппаратных воздействия изображения и разделена на 4 уровня: преложения, протокола, уровень драйвера, устройсва.
Система twain не имеет лицензионых отчислений.
WIA - интерфейс доставки изображений windows. Теснно взаимодействует с ядром системы windows, и содержит широкий спектор системных компонентов.
2sobject - подключение устройств;
scanerwizard - мастер сканирования;
windows explorer user interface;