Основные устройства ввода-вывода информации. Современные smart-устройства. Лекция №4

1. Лекция №4

Основные устройства ввода-вывода
информации. Современные smartустройства.

2. 1. Введение. Роль устройств ввода/вывода в информационной системе

Любая компьютерная система обрабатывает данные. Но чтобы
передать ей данные и получить результат, нужны специальные
инструменты – устройства ввода и вывода (I/O devices).
• Устройства ввода преобразуют информацию от человека или из
внешней среды в форму, понятную компьютеру (цифровые
сигналы).
• Устройства вывода, наоборот, преобразуют результаты работы
компьютера в форму, воспринимаемую человеком (изображение,
звук, текст).
Они являются интерфейсом (мостом) между человеком и
машиной.

3. 2. Классификация и основные устройства ввода

2.1. Клавиатурные устройства
Принцип: ввод символьной (текстовой) информации.
Примеры:
• Клавиатура (Keyboard): основное устройство. Бывают
мембранные, механические, оптические. Могут быть
проводными и беспроводными (Bluetooth).
• Банковская клавиатура (POS-клавиатура): часто совмещена со
считывателем карт.

4.

2.2. Указательные устройства (манипуляторы)
Принцип: управление курсором на экране, взаимодействие с
графическими объектами.
Примеры:
• Мышь (Mouse): оптические и лазерные мыши заменили
старые шариковые.
• Трекбол (Trackball): перевёрнутая мышь, шар вращается
пальцами.
• Тачпад (Touchpad): сенсорная панель, стандарт для ноутбуков.
• Джойстик (Joystick) / Геймпад: для игр и симуляторов.

5.

2.3. Устройства сканирования
Принцип: преобразование графической информации (текст,
изображение) в цифровую форму.
Примеры:
• Сканер (Scanner): планшетные, протяжные, ручные.
• Графический планшет (Digitizer): для ввода рисунков от руки.
Преобразует движение пера в цифровые линии.

6.

2.4. Устройства ввода звуковой информации
Принцип: преобразование аналоговых звуковых волн в цифровой
сигнал.
Пример: Микрофон (Microphone).

7.

2.5. Устройства ввода видеоинформации
Принцип: захват и оцифровка видеопотока.
Примеры:
• Веб-камера (Webcam): для видеосвязи.
• Цифровая видеокамера / Фотоаппарат: могут подключаться к
ПК для передачи данных.
• Системы видеонаблюдения.

8.

2.6. Сенсорные устройства
Принцип: ввод информации через прикосновение к экрану.
Технологии: резистивные, емкостные (самые распространенные),
проекционно-емкостные (мультитач).
Пример: Сенсорный экран / дисплей (Touchscreen). Основа всех
смартфонов, планшетов, информационных киосков.

9. 3. Классификация и основные устройства вывода

3.1. Устройства визуального отображения (Дисплеи)
Принцип: преобразование цифрового сигнала в видимое
изображение.
Технологии и примеры:
• Монитор (Monitor):
• LCD (ЖК): на основе жидких кристаллов, подсветка.
• LED: усовершенствованная LCD с светодиодной подсветкой.
• OLED: каждый пиксель светится самостоятельно. Лучшая
цветопередача и черный цвет (смартфоны, ТВ).
• QOLED: квантовые точки + OLED.
• Проектор (Projector): проецирует изображение на большую поверхность.

10.

3.2. Устройства печати (Принтеры)
Принцип: перенос информации на твердый носитель (обычно
бумагу).
Технологии и примеры:
• Струйный принтер: печать микроскопическими каплями
чернил. Высокое качество фото.
• Лазерный принтер: использование тонера и лазера. Высокая
скорость и чёткость текста.
• 3D-принтер: послойное создание физического объекта из
цифровой модели. (Устройство вывода в самом прямом
смысле!)

11. 4. Устройства ввода-вывода (комбинированные)

Совмещают обе функции.
• Многофункциональное устройство (МФУ): принтер + сканер +
копир.
• Сенсорный дисплей: ввод (касание) и вывод (изображение).
• Гарнитура VR/AR: выводит изображение и звук, принимает
данные с датчиков движения (ввод).

12. 5. Современные smart-устройства (умные устройства)

Smart-устройство – это устройство, обладающее вычислительной
мощностью, подключением к интернету (IoT — Internet of Things) и
часто оснащенное датчиками для взаимодействия с окружающей
средой. Они расширяют понятие ввода/вывода, делая его
повсеместным и незаметным.

13.

5.1. Ключевые особенности:
• Связь: Wi-Fi, Bluetooth, Zigbee, 4G/5G.
• Датчики: гироскопы, акселерометры, GPS, микрофоны,
камеры, датчики температуры, освещенности, движения и т.д.
• Программное обеспечение: часто со встроенным ИИ для
анализа данных и самообучения.
• Удалённое управление: через приложения на смартфоне или
голосовые помощники.

14.

5.2. Примеры smart-устройств и их функции ввода/вывода:
• Смартфон:
• Ввод: сенсорный экран (ёмкостный, мультитач), микрофон, камеры, GPSприёмник, акселерометр, гироскоп, сканер отпечатка пальца/лица.
• Вывод: высококачественный OLED-экран, динамики, вибромотор.
• Умная колонка (Amazon Echo, Яндекс.Станция):
• Ввод: массив микрофонов (для распознавания голоса с большого
расстояния).
• Вывод: мощный динамик, световая индикация.

15.

• Умные часы/фитнес-браслеты:
• Ввод: сенсорный экран, оптический датчик пульса, акселерометр (подсчёт
шагов), микрофон.
• Вывод: небольшой OLED-экран, вибромотор (уведомления).
• Умный дом:
• Умная лампочка: вывод — свет заданной интенсивности и цвета.
• Умная розетка: ввод — команда на включение/выключение; вывод —
подача/прекращение питания.
• Умный замок: ввод — отпечаток пальца, цифровой код, команда из
приложения; вывод — механизм открытия/закрытия.
• Датчик движения/дыма: ввод — информация об окружающей среде.
• Носимые устройства (Wearables):
• Умные очки (дополненная реальность), умная одежда с датчиками пота и
температуры.

16. 6. Тенденции и будущее устройств ввода/вывода

• Дематериализация интерфейсов: Уход от физических кнопок в пользу
голосового управления (Alexa, Siri, Алиса), жестов (Microsoft Kinect, системы в
VR) и даже управления силой мысли (нейроинтерфейсы — пока на ранней
стадии).
• Повсеместные вычисления (Ubiquitous Computing): Устройства ввода/вывода
становятся невидимыми, встраиваются в окружающую среду (стены, мебель,
одежду).
• Интеграция ИИ: Устройства не просто выполняют команды, а предугадывают
желания пользователя на основе анализа данных с датчиков.
• Тактильная обратная связь (Haptic Feedback): Развитие технологий,
позволяющих "пощупать" виртуальный объект (например, в контроллерах
VR).
• Биометрические системы: Использование отпечатков пальцев, радужной
оболочки глаза, голоса и лица для идентификации становится стандартом.