1 устройство для оперативного вывода информации с компьютера на бумагу или прозрачный носитель
Обновлено: 04.07.2024
Прежде чем компьютер сможет обработать ваши данные, вам нужно каким-то образом ввести данные в машину. Устройство, которое вы используете, будет зависеть от того, какую форму принимают эти данные (будь то текст, звук, изображение и т. д.).
Аналогичным образом после того, как компьютер обработает ваши данные, вам часто потребуется вывести результаты. Этим выводом может быть изображение на экране компьютера, печатная копия на печатных страницах или даже аудиовоспроизведение музыки, которую вы сочинили на компьютере.
Термины «ввод» и «вывод» используются как глаголы для описания процесса ввода или отображения данных, так и существительные, относящиеся к самим данным, введенным или отображаемым компьютером.
Ниже мы обсудим различные периферийные устройства, используемые для компьютерного ввода и вывода.
Устройства ввода
Клавиатура
Клавиатура компьютера используется для ввода текстовой информации в компьютер, например, при вводе содержимого отчета. Клавиатуру также можно использовать для ввода команд, предписывающих компьютеру выполнять определенные действия. Команды обычно выбираются из экранного меню с помощью мыши, но часто есть сочетания клавиш для ввода тех же самых команд.
Помимо клавиш основной клавиатуры (используемых для ввода текста), клавиатуры обычно также имеют цифровую клавиатуру (для эффективного ввода числовых данных), набор клавиш редактирования (используемых в операциях редактирования текста) и строку функциональных клавиш вверху (чтобы легко вызывать определенные функции программы). Ноутбуки, в которых нет места для больших клавиатур, часто имеют клавишу «fn», чтобы другие клавиши могли выполнять двойную функцию (например, иметь функцию цифровой клавиатуры, встроенную в основные клавиши клавиатуры).
Неправильное использование или расположение клавиатуры может привести к повторяющимся стрессовым травмам. Некоторые эргономичные клавиатуры имеют расположенные под углом клавиши и встроенные упоры для запястий, которые могут свести к минимуму риск RSI.
Большинство клавиатур подключаются к ПК через разъем PS/2 или порт USB (новее). В старых компьютерах Macintosh использовался разъем ABD, но уже несколько лет все клавиатуры Mac подключаются через USB.
Указывающие устройства
Указывающие устройства, такие как мышь, подключенные к ПК через последовательный порт (старый), порт мыши PS/2 (более новый) или порт USB (новейший). Старые компьютеры Mac использовали ADB для подключения мышей, но все современные компьютеры Mac используют USB (обычно к USB-порту прямо на USB-клавиатуре).
Мышь
Клавиатура ПК (у вас есть одна перед вами, которую вы можете рассмотреть поближе)
Указательное устройство мыши располагается на рабочей поверхности и перемещается рукой. В более старых мышах шарик в нижней части мыши катится по поверхности, когда вы двигаете мышь, а внутренние ролики воспринимают движение шарика и передают информацию на компьютер через шнур мыши.
В новой оптической мыши не используется катящийся шарик, вместо этого используется свет и небольшой оптический датчик для обнаружения движения мыши путем отслеживания крошечного изображения поверхности стола. Оптические мыши позволяют избежать проблемы с грязным шариком мыши, из-за которого обычные мыши неравномерно катятся, если шарик мыши и внутренние ролики не очищаются часто.
Беспроводная или беспроводная мышь связывается с компьютером с помощью радиоволн (часто с использованием оборудования и протокола BlueTooth), поэтому шнур не нужен (но таким мышам нужны внутренние батареи).
Мышь также включает одну или несколько кнопок (и, возможно, колесо прокрутки), чтобы пользователи могли взаимодействовать с графическим интерфейсом. Традиционная мышь для ПК имеет две кнопки, а традиционная мышь для Macintosh — одну. На любом типе компьютера вы также можете использовать мышь с тремя или более кнопками и небольшим колесиком прокрутки (которое также обычно можно нажимать как кнопку).
Сенсорная панель
Двухкнопочная мышь с колесиком прокрутки
Беспроводная мышь для Macintosh
Сегодня большинство портативных компьютеров имеют указывающее устройство с сенсорной панелью. Вы перемещаете экранный курсор, проводя пальцем по поверхности сенсорной панели. Кнопки расположены под панелью, но большинство сенсорных панелей позволяют выполнять «щелчки мышью», нажимая на саму панель.
Преимущество сенсорных панелей перед мышами в том, что они занимают гораздо меньше места. Их преимущество перед трекболами (которые использовались на первых ноутбуках) заключается в том, что в них нет движущихся частей, которые могли бы загрязняться и приводили к прерывистому управлению курсором.
Точка отслеживания
Сенсорная панель ноутбука
Некоторые субноутбуки (например, IBM ThinkPad), в которых нет места даже для сенсорной панели, оснащены трекпойнтом , небольшим резиновым выступом, встроенным между клавишами клавиатуры. Трекпойнт действует как небольшой джойстик, с помощью которого можно управлять положением курсора на экране.
Трекбол
Трекбол похож на перевернутую мышь с шариком, расположенным сверху. Вы используете свои пальцы, чтобы вращать трекбол, а внутренние ролики (похожие на то, что внутри мыши) воспринимают движение, которое передается на компьютер. Трекболы имеют преимущество перед мышами в том, что корпус трекбола остается неподвижным на вашем столе, поэтому вам не нужно много места для использования трекбола. Ранние портативные компьютеры часто использовали трекболы (до того, как появились более совершенные сенсорные панели).
У трекболов традиционно была та же проблема, что и у мышей: грязные ролики могут сделать их управление курсором дерганым и неплавным. Но есть современные оптические трекболы, у которых нет этой проблемы, поскольку в их конструкции отсутствуют ролики.
Джойстики
Джойстики и другие игровые контроллеры также можно подключать к компьютеру в качестве указывающих устройств. Обычно они используются для игр, а не для управления курсором на экране в программном обеспечении для повышения производительности.
Сенсорный экран
Некоторые компьютеры, особенно небольшие портативные КПК, оснащены сенсорными экранами. Пользователь может делать выбор и нажимать кнопки изображения на экране. Вы часто используете стилус, который держите как ручку, чтобы «писать» на поверхности небольшого сенсорного экрана.
Графический планшет
Графический планшет состоит из электронной области для письма и специальной «ручки», которая с ней работает. Графические планшеты позволяют художникам создавать графические изображения с движениями и действиями, аналогичными использованию более традиционных инструментов рисования. Перо графического планшета чувствительно к давлению, поэтому нажатие сильнее или мягче может привести к тому, что мазки кисти будут разной ширины (в соответствующей графической программе).
Сканеры
Сканер – это устройство, которое отображает печатную страницу или графику путем ее оцифровки, создавая изображение, состоящее из крошечных пикселей с разной яркостью и цветовыми значениями, которые представляются в числовом виде и отправляются на компьютер. Сканеры сканируют графику, но они также могут сканировать страницы текста, которые затем обрабатываются программным обеспечением OCR (оптическое распознавание символов), которое идентифицирует отдельные формы букв и создает текстовый файл содержимого страницы.
Микрофон
Микрофон можно подключить к компьютеру для записи звука (обычно через вход звуковой карты или схему, встроенную в материнскую плату). Звук оцифровывается — преобразуется в числа, представляющие исходные аналоговые звуковые волны, — и сохраняется в компьютере для последующей обработки и воспроизведения.
MIDI-устройства
MIDI (цифровой интерфейс музыкальных инструментов) — это система, предназначенная для передачи информации между электронными музыкальными инструментами. Музыкальная MIDI-клавиатура может быть подключена к компьютеру и позволяет исполнителю воспроизводить музыку, записанную компьютерной системой, в виде последовательности нот с соответствующей синхронизацией (вместо записи оцифрованных звуковых волн).
Устройства вывода
ЭЛТ-монитор
Традиционным устройством вывода для персонального компьютера является ЭЛТ-монитор (электронно-лучевая трубка). Подобно телевизору (во всяком случае, более старому), ЭЛТ-монитор содержит большую электронно-лучевую трубку, которая использует электронный луч различной силы для «рисования» изображения на цветных фосфоресцирующих точках на внутренней стороне экрана. ЭЛТ-мониторы тяжелые и потребляют больше электроэнергии, чем дисплеи с плоскими панелями, но некоторые художники-графики предпочитают их за точную цветопередачу, а некоторые геймеры предпочитают более быструю реакцию на быстро меняющуюся графику.
Размер экрана монитора измеряется по диагонали экрана в дюймах. Не вся площадь экрана может быть использована для отображения изображения, поэтому также указывается видимая область. Разрешение монитора — это максимальное количество пикселей, которое он может отображать по горизонтали и вертикали (например, 800 x 600, 1024 x 768 или 1600 x 1200). Большинство мониторов могут отображать разрешение на несколько значений ниже максимального значения. Пиксели (сокращение от «элементы изображения») — это маленькие точки, из которых состоит изображение, отображаемое на экране. Расстояние между крошечными точками люминофора на экране называется шагом точки (dp), обычно оно составляет 0,28 или 0,26 (измеряется в миллиметрах). Экран с меньшим шагом точек дает более четкое изображение.
Ваш компьютер должен воспроизводить видеосигнал, который может отображать монитор.Это может выполняться схемой на материнской плате, но обычно обрабатывается видеокартой в одном из слотов расширения компьютера; часто это специальный слот, предназначенный для использования видео, например, слот AGP (ускоренный графический порт). Видеокарты также называют видеоадаптерами и графическими картами. Многие видеокарты содержат отдельные процессоры и выделенную видеопамять для быстрого создания сложной графики без нагрузки на ЦП. Эти графические карты с ускорением нравятся геймерам.
Плоский монитор
Плоский дисплей обычно использует ЖК-экран (жидкокристаллический дисплей) для отображения выходных данных с компьютера. ЖК-дисплей состоит из нескольких тонких слоев, которые поляризуют проходящий через них свет. Поляризация одного слоя, содержащего длинные тонкие молекулы, называемые жидкими кристаллами, может контролироваться электронным способом для каждого пикселя, блокируя различное количество света, чтобы сделать пиксель светлее или темнее. Существуют и другие типы плоскопанельных технологий (например, плазменные дисплеи), но ЖК-дисплеи чаще всего используются в компьютерах, особенно в ноутбуках.
Старые ЖК-дисплеи имели медленное время отклика и низкую контрастность, но ЖК-экраны с активной матрицей имеют прозрачный тонкопленочный транзистор ( TFT ), управляющий каждым пикселем, поэтому отклик, контрастность и угол обзора значительно улучшились.
Плоские дисплеи намного легче и менее громоздки, чем ЭЛТ-мониторы, и потребляют гораздо меньше энергии. В прошлом они были дороже, чем ЭЛТ, но разрыв в цене сокращается. В будущем вы увидите гораздо больше плоских панелей.
Как и в случае ЭЛТ, размер дисплея плоской панели выражается в дюймах, а разрешение — это количество пикселей по горизонтали и вертикали на дисплее.
Струйный принтер
Плоский дисплей (ЖК-дисплей)
Для печатного (печатного) вывода вам потребуется какой-либо принтер, подключенный к вашему компьютеру (или доступный по сети). Наиболее распространенным типом принтера для домашних систем является цветной струйный принтер. Эти принтеры формируют изображение на странице, распыляя крошечные капельки чернил из печатающей головки. Для создания цветных изображений принтеру требуются чернила нескольких цветов (голубой, желтый, пурпурный и черный). Некоторые струйные принтеры фотографического качества содержат больше цветов чернил.
Струйные принтеры недороги, но стоимость расходных материалов (струйных картриджей и специальной бумаги) делает их эксплуатацию дорогостоящей в долгосрочной перспективе для многих целей.
Лазерный принтер
Лазерный принтер печатает изображения хорошего качества по той же технологии, что и копировальные аппараты. Барабан, покрытый светочувствительным материалом, заряжается, затем с помощью лазера (или светодиодов) на него записывается изображение, в результате чего эти участки теряют заряд. Затем барабан перекатывается через тонер (крошечные пластиковые частицы пигмента), которые притягиваются к заряженным участкам барабана. Затем тонер наносится на бумагу, а затем нагревается.
Большинство лазерных принтеров являются монохромными (только один цвет, обычно черный), но более дорогие лазерные принтеры с многоцветными картриджами с тонером могут печатать в цвете.
Лазерные принтеры работают быстрее струйных принтеров. Их скорость оценивается в страницах в минуту (ppm). Лазерные принтеры дороже струйных, но в долгосрочной перспективе они дешевле в эксплуатации, если вам нужны только черно-белые страницы хорошего качества.
Другие принтеры
Доступны многофункциональные принтеры, которые не только работают как компьютерный принтер, но также включают оборудование, необходимое для работы в качестве сканера, копировального аппарата и факсимильного аппарата.
В матричных принтерах используются небольшие активируемые электромагнитным полем штифты в печатающей головке и красящая лента для создания изображений путем удара. Эти принтеры медленные и шумные, и обычно больше не используются для персональных компьютеров (но они могут печатать многослойные формы, чего не могут ни струйные, ни лазерные принтеры).
Вывод звука
Компьютеры также воспроизводят звук: от простых звуковых сигналов, предупреждающих пользователя, до впечатляющих игровых звуковых эффектов и музыки концертного качества. Схема для воспроизведения звука может быть встроена в материнскую плату, но для высококачественного вывода звука с ПК обычно требуется звуковая карта в одном из слотов расширения, подключенная к комплекту внешних динамиков или наушников хорошего качества.
Мультимедиа – это термин, описывающий вывод компьютера, включающий звук, текст, графику, фильмы и анимацию. Звуковая карта является примером устройства вывода мультимедиа (как и монитор, который может отображать графику).
Возникли проблемы с принтером?Будь то проблема с программным или аппаратным обеспечением, вот как устранить неполадки с принтером.
(Фото: Andrey_Popov/Shutterstock)
Технологии иногда бывают странными. Я могу управлять своим термостатом с помощью голоса, но почему-то принтеры кажутся такими же запутанными и ненадежными, как и 10 лет назад. Если ваш принтер выдает ошибку (или просто полностью игнорирует ваши требования), вот как устранить проблему, чтобы вы могли вернуться к работе.
Проверьте индикаторы ошибок вашего принтера
Как бы неприятно это ни было, принтеры иногда сообщают вам, в чем проблема, чтобы вы могли избежать проб и ошибок в процессе устранения неполадок. Ваш принтер может отображать сообщение об ошибке в виде серии загадочных миганий цветных индикаторов на самом принтере.
Однако не всегда ясно, какие индикаторы что означают, поэтому вам может потребоваться обратиться к руководству, чтобы расшифровать то, что говорит ваш принтер. Если вы потеряли руководство, вы обычно можете загрузить копию в формате PDF со страницы поддержки производителя вашего принтера.
После того, как вы выясните причину ошибки (например, замятие в принтере или отсутствие чернил), перейдите к соответствующему разделу этого руководства, чтобы диагностировать ее дальше. (Если ваш принтер не показывает ошибку, продолжайте читать.)
Очистить очередь печати
Иногда очередь печати вашего компьютера может быть забита старыми документами, которые не удалось распечатать по той или иной причине, что задерживает документ, который вам нужен прямо сейчас.
Щелкните правой кнопкой мыши значок принтера в области уведомлений Windows, затем выберите «Открыть все принтеры», чтобы просмотреть список элементов, находящихся в очереди. В macOS очередь можно увидеть в «Системных настройках» > «Принтеры и сканеры» > «Открыть очередь печати». Щелкните правой кнопкой мыши все старые элементы и очистите их, чтобы все снова заработало.
Кроме того, в Windows вы можете перезапустить диспетчер очереди печати, который попытается напечатать эти документы, как если бы они были только что добавлены в очередь (поэтому вам не нужно их очищать).
Есть несколько способов сделать это, но самый простой, вероятно, из командной строки. Откройте меню «Пуск», найдите «Командная строка», щелкните правой кнопкой мыши появившийся параметр и выберите «Запуск от имени администратора». Затем вставьте следующие команды, нажимая Enter после каждой:
сетевая очередь очереди
del %systemroot%\System32\spool\PRINTERS\* /Q /F /S
сетевая очередь очереди
Если повезет, это вернет к жизни ваш принтер, и вы получите долгожданный документ.
Укрепите связь
Это может показаться глупым, но если бы я получал по пять центов за каждый час, потраченный на поиск и устранение неисправностей чего-то, что не было подключено к сети, я был бы уже на полпути к покупке батончика Snickers. Убедитесь, что кабель USB плотно вставлен с обоих концов, а кабель питания подключен к розетке. Вы никогда не знаете, когда кто-то отключил его, чтобы зарядить свой телефон, не сказав вам об этом.
Если вы пытаетесь печатать через Wi-Fi, попробуйте подключить компьютер через USB. Если это работает, вы знаете, что проблема связана с подключением к Wi-Fi, и можете сосредоточить свои усилия на ней.
У вашего принтера достаточно хороший сигнал? Посмотрите, отображается ли принтер в списке сетей вашего маршрутизатора, или попробуйте переместить принтер ближе к маршрутизатору, чтобы убедиться, что он просто находится вне зоны действия. Шутка ли, принтер моего тестя не работает, если все двери наверху не открыты, потому что они мешают и без того слабому сигналу Wi-Fi.
Убедитесь, что у вас правильный принтер
Опять же, это может показаться элементарным, но уверены ли вы, что отправили документ на правильный принтер? Если вы использовали свой компьютер с несколькими принтерами — скажем, если вы ходите туда-сюда между домом и офисом или если у вас только что появился новый принтер дома — Windows может пытаться отправить документы не на тот принтер.
Попробуйте распечатать документ еще раз и обязательно выберите в меню «Файл» > «Печать», а не используйте ярлык. Затем обратите особое внимание на отображаемые параметры: если в раскрывающемся меню отображается другой принтер, чем тот, который вы хотите, щелкните его, чтобы выбрать правильный принтер, прежде чем продолжить. В некоторых программах, таких как Google Chrome, вам может даже потребоваться нажать «Подробнее», чтобы просмотреть полный список подключенных принтеров.
Установите драйверы и программное обеспечение
Когда вы подключаете принтер к компьютеру, Windows обычно загружает для вас необходимые драйверы. Но в редких случаях вам может потребоваться зайти на веб-сайт производителя принтера, найти страницу поддержки для вашей модели и вручную загрузить драйвер или программный пакет. Если вы еще этого не сделали, попробуйте прямо сейчас.
Добавить принтер
Если вы используете свой принтер через Wi-Fi, вам может потребоваться добавить его в список доступных принтеров Windows, прежде чем Windows предложит его в качестве опции. В Windows 10 перейдите в «Настройки» > «Устройства» > «Принтеры и сканеры» и нажмите кнопку «Добавить принтер или сканер».Если вы все еще используете Windows 7 (а этого делать не следует), перейдите в Панель управления > Устройства и принтеры.
На Mac откройте «Системные настройки» > «Принтеры и сканеры» и нажмите значок «плюс». Ваш компьютер должен выполнить поиск принтеров в сети, и когда он найдет нужный, щелкните его, чтобы добавить принтер в список. Теперь вы сможете распечатать документ.
Убедитесь, что бумага установлена (не замята)
Я предполагаю, что вы уже убедились, что бумага есть в лотке, но на всякий случай: положите бумагу в лоток. Однако иногда принтеры привередливы — бумага может быть загружена, но если принтер не может ее захватить, он будет думать, что она пуста. Попробуйте вынуть лоток для бумаги, заново выровнять бумагу и вставить ее обратно.
В других случаях в механизме может быть замята бумага. Обычно ваш принтер сообщает вам об этом, и вам просто нужно открыть панель доступа и вытащить скомканную бумагу. (Опять же, вам может понадобиться обратиться к руководству, если вы не уверены, где оно открывается.)
Рекомендовано нашими редакторами
В некоторых случаях ваш принтер может сообщить о замятии бумаги, даже если вы не видите лист бумаги, застрявший в механизме. Когда это произойдет, внутри роликов могут застрять мелкие кусочки бумаги или другие остатки, которые вы не можете видеть. Это означает, что вам придется удалить некоторые из этих компонентов, чтобы устранить проблему. Если вам это неудобно, обратитесь за помощью в мастерскую по ремонту компьютеров.
Поиграйтесь с картриджами
Если ваш принтер сообщает вам, что в нем закончились чернила, но вы знаете, что это не так, вы можете сделать несколько вещей. Во-первых, печатающая головка может быть забита или загрязнена, и вы можете очистить ее с помощью встроенной процедуры очистки вашего принтера (о которой вы найдете подробное описание в руководстве).
В качестве альтернативы, если головки вашего принтера лежат на самих чернильных картриджах — маленькой медной полоске, через которую выходят чернила, — вы можете промокнуть ее влажным бумажным полотенцем, чтобы очистить ее. Как только чернила начнут более свободно стекать на полотенце, быстро промокните его сухим бумажным полотенцем, прежде чем снова вставлять картридж.
Если у вас есть лазерный принтер, вы можете получить немного больше тонера из картриджа, встряхнув его из стороны в сторону, а затем снова вставив.
Возможно также, что ваш принтер просто не понимает, что вы установили новые чернильные картриджи. Если новые чернила не определяются автоматически, возможно, в принтере есть настройка, позволяющая «сбросить» уровни заполнения. Обратитесь к руководству по эксплуатации вашего принтера, чтобы узнать, как это сделать на вашей конкретной модели.
Помните, что некоторые сторонние картриджи также могут вызвать проблемы, поэтому попробуйте оригинальные картриджи от производителя принтера, чтобы проверить, работают ли они лучше.
Запустите самопроверку принтера
Если вы все еще не можете понять проблему, попробуйте выполнить несколько диагностических тестов. И ваш принтер, и ваш компьютер могут распечатать тестовые страницы, которые могут помочь вам сузить круг проблем.
Обычно вы можете запустить самопроверку принтера, нажав ряд кнопок во время загрузки принтера, как описано в руководстве к принтеру. Тестовые страницы Windows можно распечатать, выбрав «Настройки» > «Устройства» > «Принтеры и сканеры». Выберите свой принтер, затем нажмите «Управление» > «Напечатать пробную страницу».
Если собственная тестовая страница вашего принтера печатается нормально, но Windows выдает ошибку, вы можете быть уверены, что проблема связана с программным обеспечением. Если принтер не может распечатать даже собственную тестовую страницу, вам следует сосредоточиться на ремонте принтера, а не на проблемах с драйверами или программным обеспечением. Если вам повезет, ваш принтер может даже выдать вам тестовую страницу с кодом ошибки или другой информацией, которую вы сможете расшифровать.
информационный бюллетень с советами экспертов по максимально эффективному использованию вашей технологии.","first_published_at":"2021-09-30T21:23:24.000000Z","published_at":"2021-09-30T21:23:24.000000Z ","last_published_at":"2021-09-30T21:23:13.000000Z","created_at":null,"updated_at":"2021-09-30T21:23:24.000000Z">)" x-show="showEmailSignUp ()">
Нравится то, что вы читаете?
Подпишитесь на информационный бюллетень с советами и рекомендациями, чтобы получить советы экспертов, чтобы максимально эффективно использовать свои технологии.
Этот информационный бюллетень может содержать рекламу, предложения или партнерские ссылки. Подписка на информационный бюллетень означает ваше согласие с нашими Условиями использования и Политикой конфиденциальности. Вы можете отказаться от подписки на информационные бюллетени в любое время.
двоичные сигналы, цифровая связь, информационные технологии
Автомобиль выезжает из туннеля Сион-Маунт-Кармель в Национальном парке Сион, штат Юта. Кредит: Викисклад.
Наконец-то лето! Вы и ваша семья находитесь в путешествии по пересеченной местности. У вас включено радио, и вы все подпеваете своей любимой песне. Вы проезжаете тоннель, и музыка останавливается. Если вы слушаете местную радиостанцию, музыка станет статической, но если вы слушаете спутниковое радио, музыка полностью замолкнет. Радио, будь то спутник или эфир, передается в виде сигнала, который интерпретируется вашим устройством. Если вы слушаете спутниковое радио, сигнал будет цифровым, а если вы слушаете вещание или «эфирное» радио, то сигнал будет аналоговым. В следующих упражнениях мы больше узнаем об особенностях цифровых и аналоговых сигналов, моделируя, как эти два типа сигналов передаются и используются для хранения информации.
Аналоговый или обычный Цифровые сигналы
Цифровые и аналоговые сигналы передаются посредством электромагнитных волн. Изменения частоты и амплитуды создают музыку, которую вы слушаете, или изображения, которые вы видите на экране. Аналоговые сигналы состоят из непрерывных волн, которые могут иметь любые значения частоты и амплитуды. Эти волны бывают гладкими и изогнутыми. С другой стороны, цифровые сигналы состоят из точных значений единиц и нулей. Цифровые волны имеют ступенчатый вид.
Аналоговые сигналы подвержены искажениям, поскольку даже небольшие ошибки в амплитуде или частоте волны изменят исходный сигнал. Цифровые сигналы являются более надежной формой передачи информации, поскольку ошибка в значении амплитуды или частоты должна быть очень большой, чтобы вызвать переход к другому значению.
| Аналоговый | цифровой |
|---|---|
| Сигналы состоят из бесконечного числа возможных значений. | Сигналы состоят только из двух возможных значений: 0 или 1. |
| Звуковые сигналы могут плавно изменяться по громкости и высоте. | Сигнал переходит от одного значения к другому. |
Эти два типа сигналов используются для связи и отправки информации в различных формах, таких как радиопередача, текстовые сообщения, телефонные звонки, потоковое видео и видеоигры. Они также могут использоваться для хранения информации и данных. Хранилище данных используется крупными компаниями, такими как банки, для хранения записей. Частные лица также используют хранилище данных в личных целях, например для хранения файлов, фотографий, результатов игр и многого другого.
Узнайте больше о возможностях хранения данных в серии статей Science Friday, File Not Found .
Призраки в барабанах
Интерьер ленточной библиотеки StorageTek в NERSC. Предоставлено: Викисклад.
Упражнение 1: Моделирование сигнала связи
В этом упражнении учащиеся будут моделировать отправку аналоговых и цифровых сигналов, как в детской игре «телефон», но в форме копирования серии рисунков. Это упражнение моделирует ключевые различия между цифровыми и аналоговыми сигналами в их разрешении и точности сигнала. Учащиеся выполнят две симуляции: одну, имитирующую многократную передачу аналогового сигнала, и одну, имитирующую многократную передачу цифрового сигнала.
Аналоговые изображения состоят из закругленных линий, чтобы показать, что аналоговые волны могут иметь бесконечные значения.
Цифровые изображения состоят из прямых линий, которые следуют сеткам на раздаточном материале, показывая, как цифровые сигналы состоят из квантованных значений.
Материалы
— Черная ручка или маркер с тонким наконечником (учащимся не разрешается несколько попыток воссоздать изображение)
— Одна копия каждого из 5 цифровых и 5 аналоговых пришельцев на таблицу (по одному типу пришельцев на человека) со страниц чертежей моделирования сигналов связи
Настройка учителя
- Разбейтесь на группы по пять человек вокруг стола. (Пять – это количество инопланетян, представленное в наборе, а также предоставляет учащимся оптимальные возможности для рисования заданных инопланетян.)
Моделирование сигнала связи Указания для учащихся
Мы собираемся смоделировать обмен сообщениями во времени и на расстоянии. Это занятие требует передачи бумаги от человека к человеку, чтобы каждый человек воспроизвел на ней рисунок, а затем передал его следующему человеку за вашим столом. Передача бумаги и воспроизведение рисунка имитируют время и пространство, по которым распространяются сигналы. В первой части задания мы будем моделировать аналоговые сигналы. Во второй части мы будем моделировать цифровые технологии.
- Разрежьте бумагу по пунктирной линии и склейте две половинки встык.
- В сетке справа от инопланетянина используйте ручку или маркер, чтобы максимально перерисовать изображение инопланетянина. Вам не разрешается стирать или исправлять свой рисунок. Вам будет дано две минуты, чтобы завершить рисунок.
Вопросы об активности
(Заполнить после аналогового и цифрового раундов)
Разверните свои рисунки инопланетян и посмотрите на изображения, нарисованные во время игры.
– Сравните исходное изображение с окончательным рисунком. Определите и опишите сходства и различия между двумя изображениями.
– Наблюдайте за развитием рисунков во время занятия. Определите и опишите, что изменилось во время каждого рисунка.
Примечание для учителя. В ходе аналогового моделирования учащиеся увидят, как крошечные изменения (искажения/шумы) в каждой копии изображения (сигнала) приводят к значительным искажениям конечного изображения после многократной передачи.
Сравнение аналогового и цифрового раундов
Сравните изображения из заданий 1-го и 2-го раундов.
– Какой раунд привел к более точному финальному жеребьевке? Подтвердите свой выбор доказательствами из упражнения.
Примечание для учителя. В моделировании цифрового раунда изображения инопланетян состоят из прямых линий, которые следуют сеткам на раздаточном материале, показывая, как цифровые сигналы состоят из квантованных или ограниченного числа значений. Когда учащиеся сравнивают изображения, переданные ими с помощью аналоговых и цифровых «сигналов», они заметят, что в изображении, переданном в цифровом виде, даже после многократной передачи мало искажений, в отличие от того, что они наблюдали, когда передавали изображение с помощью аналогового сигнала.
Предотвращение «цифрового темного века»
Задание 2. Сортировка цифровых и аналоговых сигналов
В этом упражнении учащиеся познакомятся с характеристиками цифровых и аналоговых сигналов и применят свои характеристики для выбора цифрового или аналогового хранилища для конкретного примера.
Материалы
Настройка учителя
- Разбейте учащихся на группы по три человека.
- Подготовьте и перемешайте набор карточек для каждой группы.
- Поделитесь критерием CER со студентами.
Указания для учащихся
- Рассортируйте изображения и утверждения по двум категориям: цифровые сигналы или аналоговые сигналы.
- Используйте отсортированные изображения и утверждения, чтобы направлять свои мысли при заполнении письменной подсказки.
Подсказка о написании
Какой тип сигнала вы бы предложили для записи очень подробной песни исчезающей птицы? Подтвердите свой выбор доказательствами из вашей карты. Используйте критерий «утверждения-доказательства-обоснование» (CER), чтобы помочь вам в написании.
Совместная программа преподавателей Science Friday 2019
Действие 3: Двоичное преобразование
В этом упражнении мы будем использовать двоичное кодирование для представления путей через ряд «высоких» и «низких» вариантов выбора, которые представляют, какой путь выбрать на логической карте. Учащиеся будут действовать как цифро-аналоговые преобразователи для декодирования двоичных импульсов и создания изображения путем преобразования импульсов в цветные пиксели.
Музыка, передаваемая в автомобиль по спутниковому радио, и информация, хранящаяся в библиотеках данных, представляют собой цифровые сигналы, использующие двоичную систему. В двоичной системе есть только две цифры, 1 и 0. Значение или значение этих цифр может варьироваться. Например, они могут обозначать «истина» и «ложь», «включено» и «выключено» или «высокое» и «низкое».
На этом рисунке показано, как можно использовать двоичное кодирование для представления путей с помощью ряда «высоких» и «низких» вариантов. Следование двоичному коду укажет путь к логической карте и поможет найти нужные цвета.
«1» указывает на «высокий» путь, а «0» — на «низкий» путь. С помощью этой карты, называемой «картой логических ворот», двоичная последовательность 0 и 1 может указывать, когда «идти вверх» или «идти вниз», передавая путь на карте для «кодирования» для цвета. Например, используя приведенную выше логическую карту, 010 будет означать, что «0» идет вниз, «1» идет вверх, «0» идет вниз. Это будет кодировать зеленый цвет.
Теперь вы попробуете
Используйте эту таблицу, чтобы определить, какой цвет будет кодироваться числом 111?
Если вы закончили черным цветом, вы его получили!
Цифровые сигналы передаются на компьютеры в виде электронных сигналов, посылаемых в виде импульсов. Цифровое устройство интерпретирует напряжение каждого импульса как 0 или 1. На изображении ниже показан пример оцифрованной волны.
Используя этот график, где красные линии в верхней части представляют собой «1», а красные линии в нижней части представляют «0», вы можете видеть, что вся красная линия представляет собой последовательность единиц и нулей. вверху графика: 11001110111011.
Если бы нам нужно было использовать каждую группу из трех чисел, чтобы найти соответствующий цвет в таблице выше, мы бы использовали:
110 — розовый
011 — синий
101 — красный
Пояснения к пикселям
Большинство электронных устройств, таких как смартфоны, компьютеры и телевизоры, используют технологию жидкокристаллических дисплеев (ЖК-дисплеев). Экран состоит из миллионов крошечных кусочков, называемых пикселями. Электронное устройство получает закодированную информацию в виде цифровых сигналов и использует электричество для управления цветом пикселей. Каждый крошечный пиксель просто меняет цвет с одного на другой в зависимости от электрического сигнала, но, поскольку пиксели настолько малы, что ваш глаз улавливает движение на общем изображении. Удивительным примером этого в природе являются чешуйки или «пиксели» на изображении крыла бабочки ниже и в этом классном видео.
Сложные узоры на крыльях мотылька состоят из отдельных клеток, которые выражают разные цвета. Предоставлено: Викисклад.
Как работает задание?
Каждому учащемуся назначается цифровой волновой график, как показано на рисунке ниже. Используя карту логических элементов, учащиеся будут декодировать сигнал в цвета пикселей для части мозаики.
Чтобы создать собственный мозаичный шедевр в классе, четыре класса дополняют панель большой фрески Post-it.
Фреска, созданная четырьмя классами, представляет собой сцену океана. Фото: Андреа ЛаРоса
Материалы
— Бумага формата Legal, разрезанная пополам по длине для этикеток с сеткой
— Восемь досок для плакатов размером 22×28 дюймов (рекомендуется использовать по две на класс):
— 2 стикера Post-it размером 2 дюйма:
— Примечание для преподавателей: из приведенных выше наборов получится полная мозаика с правильными цветами (154 стикера Post-it на плакат). Если стикеры Post-it недоступны, учащиеся могут раскрасить сетку маркерами.
Подготовка
Распечатайте бинарные последовательности учащихся и таблицы назначения сетки. Разрежьте эти листы по пунктирным линиям и дайте каждому учащемуся заданную последовательность и соответствующую таблицу сетки. Ваша установка должна выглядеть так:
Процедура для учащихся
Расшифровка: вы расшифруете 10-12 квадратов на сетке. Ниже приведен пример графа двоичной последовательности. Красная линия представляет собой цифровое представление сигнала.Используйте назначенный вам график сигнала и логическую карту, чтобы декодировать двоичную последовательность и цвет в таблице сетки. Прежде чем переходить к построению мозаики, уточните свои ответы у учителя.
Конструкция: получите количество и цвета стикеров для вашего участка мозаики. Поместите свои стикеры на соответствующие квадраты в сетке плакатной доски.
Совет учителю: создайте заранее размеченную доску для плакатов, чтобы помочь учащимся создать мозаику. Фото: Андреа ЛаРоса
Добавьте стикеры на сетку плаката в правильном порядке. При этом думайте о каждом квадрате на сетке как о пикселе, а о выборе цвета — как о результате обработки двоичного кода для получения правильного цвета!
— Что сделал ваш класс?
— Как вы думаете, можно ли создать руководство по двоичному коду для создания росписи?
Занятие 4: Моделирование сигнала и отражение двоичного преобразования
Материалы
Настройка учителя
- Поделитесь с учащимися раздаточным материалом «Имитация сигнала и отражение двоичного преобразования» и критерием CER.
Подсказка о написании
— Используйте следующие таблицы, чтобы определить, какой тип сигнала, цифровой или аналоговый, является более надежным способом кодирования и передачи информации. Предоставьте три доказательства, подтверждающие ваше заявление, основанные на ваших выводах, полученных в ходе обучения по моделированию сигналов и бинарному преобразованию.
Читайте также: