Komunikacja z komputerem lub jak działają urządzenia wejściowe

Komputer to maszyna zdolna do wykonywania określonej, jasno określonej sekwencji operacji. Te maszyny są mocno osadzone w naszym codziennym życiu, zastępując człowieka w prawie wszystkich dziedzinach. Jednak nawet komunikując się z komputerem codziennie, wiele osób nie w pełni rozumie, jak działa system.

Komputer "mózg"

Jeśli dobrze się myślisz, to struktura i sposób działania tego wynalazku jest bardzo podobny do osoby. Tak jak człowiek, komputer może odbierać, przetwarzać i przechowywać informacje, a także wyciągać wnioski na podstawie wcześniej przygotowanych algorytmów. Sercem każdego urządzenia komputerowego, od kalkulatora po stacjonarny komputer, jest procesor. Z wyglądu jest to płyta krzemieniowa z wszczepionymi tranzystorami. Układ lub układ procesora, którego strona ma 2,5 centymetra, może zawierać miliony tranzystorów. W tym procesie procesor jest jak uproszczony model ludzkiego mózgu, przez który przechodzi około 200 milionów nerwów. Struktura tkanki nerwowej obejmuje neuron - komórkę, która może odbierać, kodować, przechowywać i przekazywać informacje. Ponadto nerwy, podobnie jak druty, przewodzą prąd elektryczny przez ludzkie ciało, a raczej impulsy elektryczne, bez których mięśnie po prostu się nie kurczą. Ta zasada opiera się na pracy komputera. Procesor zawiera magistrale adresowe i danych, rejestry, licznik instrukcji, pamięć podręczną, logikę arytmetyczną i urządzenie matematyczne. Spróbujmy to rozgryźć!

Co to jest opona?

Przesyłanie danych między procesorem a dowolną inną jednostką operacyjną odbywa się za pośrednictwem magistrali. Składa się z licznych linii sygnałowych, innego protokołu transmisji danych i charakterystyki elektrycznej, w połączeniu z przeznaczeniem (transmisja danych lub adresu). Rozmiar bitowy, metoda przesyłania danych, przepustowość, rodzaj i liczba obsługiwanych urządzeń, protokół roboczy, cel (wewnętrzny lub interfejs) mają różne charakterystyki różnych magistrali. Istnieją dwa typy: dane lub adresy magistrali. Ponadto można je podzielić na 3 grupy: szyny pamięci procesora, magistrale I / O i magistrale systemowe.

Rodzaje opon komputerowych

Do komunikacji centralny procesor Szyna procesor-pamięć jest używana z pamięcią podręczną lub pamięcią główną urządzenia. Intensywna wymiana danych procesora z pamięcią wymaga największej przepustowości tego elementu. W maszynach opartych na procesorze Pentium przepustowość takiej części może wynosić 66-800 MHz. W niektórych przypadkach funkcje te mogą wykonywać magistralę systemową. Interakcja urządzeń wejścia / wyjścia z procesorem jest zapewniona przez magistrale SCSI lub PCI. Urządzenie wejściowe lub wyjście nie wymaga dużej prędkości. W autobusach I / O występuje kilka razy mniej linii niż w tym samym procesorze, ale nie ma to wpływu na wydajność komputera. W niektórych modelach, w celu zmniejszenia kosztu maszyny, używa się tylko jednej wspólnej "systemowej" magistrali. Łączy funkcje obu, nie tracąc przy tym żadnej wydajności. Liczba linii w magistrali systemowej może osiągnąć kilkaset, a ich kombinację można podzielić na 3 grupy funkcyjne: magistralę adresową, magistralę danych i magistralę sterującą. Do tych ostatnich należą linie zasilające moduły systemu.

Informacje o kodowaniu

Wszystkie informacje w systemie komputerowym są przetwarzane i przesyłane w postaci impulsów elektrycznych. Tylko osoba nie jest w stanie odbierać sygnałów elektrycznych jako informacji, dlatego też do komunikacji z komputerem wykorzystuje się kod binarny, który jest dobrze rozumiany przez maszynę, do kodowania informacji przychodzących i tabelę konwersji dla przedstawienia zer i jedynek dla użytkownika, w porównaniu, w literach i liczbach. W sumie istnieją 4 główne tabele kodowania: DKOI-8, ASCII, CP1251, Unicode. Każda litera, cyfra, znak interpunkcyjny ma przypisany określony numer. Podczas transkodowania informacji system porównuje literę z danymi w tabeli i przedstawia ją jako sekwencję impulsów elektronicznych. Na wyjściu występuje odwrotna procedura porównywania od cyfry do litery na tabeli. Podczas pracy z tekstem ważne jest używanie jednej tabeli. W przeciwnym razie dane wyjściowe nie wygenerują słów, ale zbiór hieroglifów, który jest wyjaśniony różnicą w zestawie liczb przypisanych do symbolu w różnych tabelach. Konwertery służą do przechodzenia z jednej tabeli do drugiej.

Urządzenia wejściowe

Teraz dla urządzeń wejścia / wyjścia. IBM, który opracował pierwszy komputer osobisty, wykorzystał zasadę "otwartej architektury", która umożliwiła rozdzielenie głównych systemów montażowych w celu zastąpienia poszczególnych części w przypadku awarii. W tym przypadku podstawowy schemat, a także algorytmy pracy, udostępnił IBM. Z biegiem czasu technologia ewoluowała, umożliwiając ulepszanie i tworzenie nowych urządzeń wejścia / wyjścia. Wszystkie zewnętrzne lub, jak się je nazywa, urządzenia peryferyjne można podzielić na 3 grupy. Pierwsza grupa obejmuje urządzenia do wprowadzania informacji w komputerze: manipulatory, klawiatury, mikrofony, kamery itp. Urządzenia wejściowe przekształcają informacje w kod binarny zrozumiały dla maszyny. Druga grupa obejmuje urządzenia wyświetlające informacje: monitory, głośniki, słuchawki itp. Trzecia grupa składa się z urządzeń, które jednocześnie służą do wprowadzania i wyprowadzania informacji. Do tej grupy należą dyski, dyski wymienne, modemy. System znajduje urządzenie zewnętrzne pod adresem (prawdopodobnie według grupy adresów), które w komputerze są zarezerwowane na około tysiąc.

Zasada klawiatury

Zastanów się nad zasadą podstawowego urządzenia wejściowego - klawiatury. Okazuje się, że ona też jest wyposażona w procesor. Ale procesor klawiatury, składający się tylko z jednego układu, jest w stanie wykonywać tylko podstawowe zadania, a mianowicie śledzić obwód obwód elektryczny i wyślij numer wciśniętego klawisza do komputera centralnego, gdzie przetwarzanie już trwa, a dane wyjściowe są wykonane zgodnie z programem.

Zasada manipulatora

Najczęstszy manipulator - mysz - działa trochę trudniej. Myszy są podzielone na 3 typy zgodnie z zasadą działania: mechaniczną, opto-mechaniczną i optyczną. Zastanów się nad zasadą działania każdego z nich.

Mysz mechaniczna

Podczas przesuwania mechanicznego manipulatora na powierzchni stołu, uruchamiana jest gumowa piłka. 2 rolki stykają się z piłką, prostopadle do siebie. Za kulkami znajdują się detektory, które przechwytują i transmitują na planszę z obwodem elektronicznym (elementarny procesor) ruch kul. W zależności od odebranych danych współrzędne są obliczane i przesyłane do centralnego procesora. Obecnie manipulatory mechaniczne jako takie są prawie całkowicie nieczynne z powodu gwałtownego zużycia gumowej piłki, co często powodowało, że kursor po prostu przestał się poruszać.

Manipulatory optyczne

Zastąpił mechaniczny myszy optyczne. Nie ma w nich gumowej piłki. Zamiast tego są 2 czujniki fotoelektryczne, składające się z diody LED (nadajnika) i fotokomórki (czujnika foto). Jedna dioda LED emituje czerwone światło, a druga emituje podczerwień. Komórki fotograficzne są tak skonfigurowane, że każdy akceptuje tylko własne światło. Kiedy manipulator się porusza, światło jest odbijane, a jego intensywność zmienia się w zależności od podejścia lub odległości od linii dywanowej. Zmiana natężenia światła wskazuje, że manipulator porusza się wzdłuż osi X lub Y. Czujniki odczytują i przesyłają dane do tablicy myszy, skąd sygnał przechodzi do centralnego procesora.

Myszy optyczno-mechaniczne

Myszy optyczne noszą wiele razy wolniej, ale wszędzie jest "ale". Użycie optycznego jest bardzo niewygodne na gładkiej powierzchni. W takim przypadku znacznie wydajniej będzie używać myszy optyczno-mechanicznej. Podobnie jak mechaniczny, jest on wyposażony w kulkę o stosunkowo dużym rozmiarze, do której dociskane są rolki, ustawione pod kątem 90 stopni względem siebie za pomocą dwóch światłoczułych fotodiod (LED - fotodioda) po przeciwnych stronach tarczy ze szczelinami.

W zależności od kierunku ruchu myszy, jeden lub oba wałki są aktywowane jednocześnie. Każdy z dwóch czujników ustawia prędkość ruchu rolki i przesyła je do tablicy myszy, gdzie są obliczane współrzędne, które następnie przesyłane są do centralnego procesora.