Развитие периферийных устройств

Содержание:

Введение

При всем многообразии модификаций и вариантов ПК (персонального компьютера) в любой, даже самый экзотический комплект неизменно входят одни и те же виды устройств: внутренние (комплектующие) и внешние (периферийные).  В  к внешним устройствам относят устройства ввода-вывода информации (клавиатура, монитор, мышь, принтер, сканер и пр.). Все это обязательный набор, без которого сама работа с компьютером становится невозможной. Раньше первые ПК состояли из системного блока и клавиатуры,  роль монитора исполнял обычный телевизор.

Сейчас существует масса дополнительных внешних устройств – принтеров, сканеров, акустических систем (колонок), игровых манипуляторов и др. Их присутствие не является обязательным для ПК, но они могут сделать работу несколько более комфортной и качественной. Эти устройства  постоянно развиваются и усовершенствуются с течением времени.

Внешние устройства (периферия)

Помимо устройств, которые скрываются в  системном блоке,  компьютер должен быть укомплектован дополнительными, внешними устройствами или периферией. Эти устройства  принято разделять на устройства ввода и вывода информации.

Глава 1. Устройства ввода информации

Клавиатура

Клавиатура – это приспособление для ввода данных в электронно-вычислительную машину и управления ею. Все клавиатуры унифицированы, то есть имеют одинаковый набор клавиш, такой же, как был на печатных машинках, а также дополнительные клавиши управления движением курсора и функциональные.

Очень часто в них устанавливаются еще и малые клавиатуры, содержащие цифровые клавиши и кнопки осуществления математических операций.

История компьютерной клавиатуры насчитывает уже более 150 лет. Прообразом современной клавиатуры были пишущие машинки, которые появились в середине XIX столетия. Первая печатная машинка была запатентована Кристофером Лэтем Шоулзом, ее клавиши с буквами располагались по алфавиту. Со временем пользователи поняли, что такое расположение неудобно, так как буквы, которые использовались часто, находились далеко от центра. Спустя чуть более 20 лет была изобретена латинская раскладка клавиатуры, называемая «QWERTY». Она же используется и сейчас. Интересно, что русская раскладка клавиатуры была придумана в Америке на заре XIX века и практически в неизменном виде дошла до наших дней. Название «QWERTY» произошло от первых 6-ти клавиш верхнего буквенного ряда раскладки.

В 1943 году появился первый компьютер «ENIAC», который поверг мировую науку в шок. Как и многие другие изобретения, в первую очередь компьютер стал применяться в военной сфере, с его помощью проводились расчеты баллистических данных. Программирование и ввод значений осуществлялось с помощью наборных панелей и переключения штекеров.

Спустя 5 лет с целью внедрения компьютеров в массовое производство началась разработка новых моделей BINAC и UNIVAC. Особое внимание создатели уделили проектированию устройств ввода/вывода.

Кардинальный перелом в истории создания компьютерной клавиатуры произошел с появлением электрических печатных машинок. В них были установлены емкостные клавиатуры, позволяющие осуществлять ввод информации более мягкими и легкими нажатиями на клавиши.

В 1965 году при разработке фирмами General Electric и Bell новой операционной системы, был впервые создан интерфейс видеотерминального показа. Это значительно облегчило пользователям работу с компьютерами, так как теперь они могли увидеть на экране вводимую информацию и отредактировать ее.

С начала 80-х годов прошлого века компьютеры стали доступны не только крупным фирмам, но и простым людям. Материнская плата таких компьютеров располагалась в одном корпусе с клавиатурой, к нему же подсоединялось устройство отображения информации. Клавиатуры также претерпели некоторые изменения: были добавлены клавиши «Alt», «Control», а клавиша «Enter» обзавелась функцией ввода данных. Для удобства работы с документами на клавиши цифровой клавиатуры добавили функции управления движением курсора.

В дальнейшем с появлением так называемых модульных персональных компьютеров, в которых материнская плата с процессором и памятью была вынесена в отдельный корпус, клавиатура тоже стала самостоятельным устройством. В едином корпусе были установлены 83 клавиши, разбитые на два неравных блока. Первый – алфавитно-цифровой, включающий также стрелки управления курсором, второй – служебный, в нем располагались системные клавиши.

А в 1987 году в массовое производство была запущена клавиатура известная нам и сегодня. В связи с тем, что количество клавиш было увеличено с 83 до 101, такая клавиатура получила название – расширенная. Функциональные клавиши в ней были вынесены отдельно в верхний ряд, а их количество увеличилось на 2 единицы: «F11» и «F12». Клавиши, ответственные за управление движением курсора, выделились в отдельный блок, размещенный между основным и цифровым блоками. Клавиши Alt и Ctrl были продублированы и размещены попарно слева и справа от клавиши «пробел».

Вспомнив о том, как происходила эволюция клавиатуры, мы понимаем, что на этом ее развитие не заканчивается. Она менялась и будет меняться с появлением новых устройств и функций.

Микрофон

Первый в мире микрофон был запатентован 4 марта 1877 года. Поэтому этот день называют днем рождения звукоусиливающего устройства. Об истории микрофона рассказали специалисты лидера по производству микрофонной техники в России — тульского завода «Октава» Госкорпорации Ростех.

Первые угольные микрофоны

Впервые патент на микрофон получил американский изобретатель Эмиль Берлинер, но его изобретение — не первое устройство, способное усилить голос. Системы акустического звукоусиления существовали со времен античного театра. Комедии и трагедии представляли в открытых амфитеатрах, в стены и ряды были вмонтированы сосуды-резонаторы, а в маски актеров — рупоры.

Но оспорить в суде первенство Берлинера решились не театры, а телефонная компания. Американец Александр Белл на год раньше оппонента — в 1876 году — представил на международной выставке в Филадельфии изобретение для передачи звука и назвал его «передатчиком жидкостным».

«Передатчик имел форму резервуара, в котором перманентная диафрагма разделяла провод и слабый раствор кислоты. При воздействии голоса диафрагма колебалась, провод соприкасался с жидкостью больше или меньше, меняя сопротивление электрической цепи», — рассказал дизайн-директор завода «Октава» Госкорпорации Ростех Владимир Шипилов.

В 1877 году Эмиль Берлинер усовершенствовал изобретение Александра Белла. Он сделал звук для передачи чище и сильнее. Это изменение и посчитали изобретением первого микрофона — передатчика с неплотным контактом для телефонии. В споре между двумя изобретателями суд выбрал сторону молодого Берлинера. Тогда Белл выкупил патент за 50 тысяч долларов, а оппонента принял работать на должность главного специалиста по телефонной технике в Bell Telephone Company.

Среди первооткрывателей микрофонных устройств называют также россиянина Павла Голубицкого и поляка Генриха Махальского. Но в мае 1878 года самым известным стало изобретение английского и американского физика Дэвида Хьюза, принцип работы которого был таким: заостренный стержень из угля соприкасался с двумя угольными чашами и имел точечное соединение с движущейся мембраной. Позже микрофон Хьюза много раз видоизменяли.

«Хотя микрофон Берлинера называют первым угольным микрофоном, сегодня этот тип микрофонов известен благодаря Томасу Эдисону, который предложил вариант устройства из герметичной капсулы с порошком угля между пластин из металла. Еще один автор наиболее прижившейся конструкции угольного микрофона — Энтони Уайт. Он придумал свой микрофон в 1890 году. В России производство микрофонов началось во времена второй пятилетки. Угольные микрофоны выпускали в советское время на тульском заводе «Октава». Среди известных моделей — ММ-1 и МРУ», — отметил Владимир Шипилов.

Эволюция микрофона

В 1916 году было объявлено об изобретении конденсаторного микрофона. «В его основе находится конденсатор, мембрана колеблется при воздействии звука и емкость конденсатора при этом меняется. При заряженном конденсаторе изменение его емкости приводит к скачку напряжения, который и позволяет воспроизвести сигнал микрофона», — объясняет Шипилов.

Уже в 1920-х годах ученый из Японии Ёгути изобрел электретный микрофон. Он родственен современному конденсаторному микрофону по конструкции и принципу действия. История динамических микрофонов началась в 1924 году, благодаря немецким ученым Эрлаху и Шоттки. Первоначально их изобретение вытеснило конденсаторные микрофоны. А в 1925 году советские конструкторы Ржевкин и Яковлев создали пьезоэлектрический микрофон. Первый в СССР динамический микрофон в 1936 году начали выпускать на «Октаве».

В послевоенные годы завод разработал студийный динамический микрофон РДМ, заменивший угольные микрофоны в системах звукозаписи и звукоусиления страны.

«Но микрофоны с угольным порошком не ушли в прошлое, а заняли другую нишу. Такие микрофоны до середины восьмидесятых годов ХХ века стояли в самых распространенных бытовых телефонных аппаратах с диском для набора номера. В современных устройствах угольные микрофоны применяются только в технике спецназначения. В соответствии с ГОСТом 7153-85, разработка телефонов с угольным микрофоном прекращена с января 1987 года», — отмечает эксперт Ростеха.

Современные микрофоны

К концу 1970-х годов в массовое производство вернулись конденсаторные микрофоны. На тульском электроакустическом заводе их выпуск достиг миллиона штук в год. Именно динамические и конденсаторные микрофоны — самые распространенные в наши дни.

Конденсаторные модели многие считают лучшими: они предназначены для передачи высоких частот, отличаются передачей качественного звука. Но выбор той или иной модели микрофона, во многом зависит от цели использования.

«Например, для живых выступлений чаще используют динамические микрофоны, а в оборудованных звукозаписывающих студиях почти всегда — конденсаторные. Это потому, что при живом исполнении необходимо яркое звучание, а при записи звук должен быть более четким, без посторонних шумов», — говорит дизайн-директор предприятия Ростеха.

Самое главное при выборе микрофона — личные предпочтения вокалиста, его техника исполнения, особенности голоса. Микрофон — вещь индивидуальная и каждый певец в процессе работы находит «свою» марку и модель и редко изменяет этому выбору.

Сканер

Сканер - это устройство выполняющее перевод оптического изображения присущего данному объекту в электрические сигналы, которые используются для хранения, и воспроизведения данного изображения на экране электронных устройств либо на другие физические носители.

Во время сканирования в сканере создаётся цифровое описание внешнего изображения образа объекта в приемлемом для ЭВМ виде, которое затем передаётся посредством системы ввода-вывода на ЭВМ или другие устройства.

Процесс создания цифровой копии исходного изображения носит название сканирование.

История создания сканера.

Эксперименты с преобразованием оптического изображения в электрические сигналы начались еще до появления компьютеров.

Первое подобное устройство было запатентовано в 1843 году шотландским изобретателем Александром Бэйном. Его «записывающий телеграф» работал на телеграфных линиях и был способен передавать только черно-белые изображения, без полутонов. Однако для того времени это было огромным достижением. 

В 1856 году флорентийский аббат Джованни Казелли создал свой прибор для передачи изображения на расстояние, названный впоследствии пантелеграф. Передаваемая картинка в пантелеграфе наносилась токопроводящими чернилами на металлический барабан и считывалась с помощью иглы.

В 1902 году немецкий физик Артур Корн запатентовал технологию фотоэлектрического сканирования, на основе которой был создан телефакс. Передаваемое изображение закреплялось на прозрачном вращающемся барабане, луч света от лампы, перемещающейся вдоль оси барабана, проходил сквозь оригинал, и через призму и объектив, попадал на селеновый фотоприёмник. Такой тип сканеров получил название барабанные сканеры. Они используются до сих пор.

В дальнейшем, с развитием полупроводников и вычислительной техники, начали совершенствоваться конструкции фотоприёмников, был изобретён планшетный способ сканирования, но сам принцип получения электрических сигналов сканируемого визуального изображения, предложенный Артуром Корном, остаётся практически неизменным.

Виды сканеров.

В настоящее время разработано множество универсальных и специализированных сканеров.

Основные типы сканеров. Сканеры бывают: ручные сканеры, настольные сканеры, рулонные сканеры, планшетные сканеры, барабанные сканеры, проекционные сканеры, слайд сканеры и др.

На фотографии ручной сканер.

 

На фотографии настольный документ сканер.

 

На фотографии фото-сканер.

 

На фотографии широкоформатный рулонный сканер.

Глава 2. Устройства вывода информации

2.1. Монитор

«Самой важной частью ПК» можно называть многие детали компьютера. Но монитор самый подходящий кандидат на этот почетный титул.

С экраном монитора мы постоянно контактируем во время работы. От его размера и качества зависит, насколько будет комфортно нашим глазам. И потому именно к монитору предъявляются едва ли не самые строгие требования в области эргономики, безопасности и удобства для человека.

1.          Монитор должен быть максимально безопасным для здоровья по уровню всевозможных излучений, а также по ряду других показателей.
2.          Монитор должен обеспечивать возможность не просто безопасной, но и комфортной работы, предоставляя в распоряжение пользователя качественное изображение.

Виды мониторов.

1)         Самый простой тип — стандартные мониторы на основе электронно-лучевой трубки (ЭЛТ). Такой монитор по принципу работы ничем не отличается от обычного старого телевизора: пучок лучей, выбрасываемый электронной пушкой, падает на поверхность кинескопа, покрытую особым веществом — люминофором. Под действием этих лучей каждая точка экрана светится одним из трех цветов — красным, зеленым и синим. Технология эта старая, а потому ЭЛТ-мониторы сегодня — довольно совершенные и недорогие устройства. На их стороне — отличная яркость и контрастность изображения, низкая цена, а следовательно, и доступность. Но есть и минусы — вес и габариты ЭЛТ-монитора. Еще энергопотребление, а также вредное воздействие излучения на пользователя.

2)        Плоские и тонкие мониторы на основе жидкокристаллической матрицы (ЖК-мониторы).

        Точки на экране такого монитора формирует уже не люминофор, а множество миниатюрных жидкокристаллических элементов, меняющих свои цветовые характеристики под действием подаваемого на него тока.

У ЖК-дисплея есть масса преимуществ перед традиционной ЭЛТ. Они компактны и легки, их толщина составляет всего несколько сантиметров, безопасны в медицинском и экологическом отношении, потребляют в несколько раз меньше энергии, снижение нагрузки на глаза. А главное — обладают плоским экраном, более качественным по сравнению с традиционным выпуклым. Наконец, еще одно преимущество ЖК-мониторов — цифровой метод передачи информации. Ведь в традиционных мониторах на основе ЭЛТ для передачи информации с компьютера используется аналоговый канал, что неизбежно приводит к помехам и искажениям. Цифровой метод передачи информации этих недостатков лишен, разве что пользователю при покупке ЖК-монитора придется обзавестись и видеокартой с цифровым (DV) выходом.

  3)        Плазменные мониторы. Уже из названия можно понять, что изображение в этом мониторе формирует плазма, меняющая сбой цвет под воздействием тока. Яркость красок, контрастность, четкость и прочие параметры картинки у плазменных мониторов ничуть не уступают ЭЛТ, а размеры и энергопотребление сравнимо с ЖК-мониторами.

  4)        OLED-монитор— на технологии OLED(.organic light-emitting diode— органический светоизлучающий диод)

Принцип действия. Для создания органических светодиодов (OLED) используются тонкопленочные многослойные структуры, состоящие из слоев нескольких полимеров. При подаче на анод положительного относительно катода напряжения, поток электронов протекает через прибор от катода к аноду.

Преимущества и недостатки

• Преимущества в сравнении c плазменными дисплеями
• меньшие габариты и вес
• более низкое энергопотребление при той же яркости
• возможность создания гибких экранов
• В сравнении c жидкокристаллическими дисплеями
• меньшие габариты и вес
• отсутствие необходимости в подсветке
• отсутствие такого параметра как угол обзора— изображение видно без потери качества с любого угла
• мгновенный отклик (на порядок выше, чем у LCD) — по сути полное отсутствие инерционности
• более качественная цветопередача (высокий контраст)
• возможность создания гибких экранов
• большой диапазон рабочих температур (от 40 до +70 C)

Яркость. OLED-дисплеи обеспечивают яркость излучения от нескольких кд/м2 (для ночной работы) до очень высоких яркостей — свыше 100 000 кд/м2, причем их яркость может регулироваться в очень широком динамическом диапазоне. При освещении LCD-дисплея ярким лучом света появляются блики, а картинка на OLED-экране останется яркой и насыщенной при любом уровне освещенности (даже при прямом попадании солнечных лучей на дисплей).

Контрастность. Здесь OLED также лидер. OLED-дисплеи обладают контрастностью 1000000:1(Контрастность LCD 5000:1, CRT 2000:1)

Углы обзора. Технология OLED позволяет смотреть на дисплей с любой стороны и под любым углом, причем без потери качества изображения.

Энергопотребление.

• Недостатки
• маленький срок службы люминофоров некоторых цветов (порядка 2-3 лет)
• как следствие первого, невозможность создания долговечных полноценных TrueColor дисплеев
• дороговизна и неотработанность технологии по созданию больших матриц

      Для дисплеев телефонов, фотокамер и иных малых устройств достаточно 5 тысяч часов непрерывной работы . Поэтому в них OLED успешно применяется уже сегодня.

        Можно считать это временными трудностями становления новой технологии, поскольку разрабатываются новые долговечные люминофоры.            Также растут мощности по производству матриц. Потребность в преимуществах, демонстрируемых органическими дисплеями с каждым годом растёт. Этот факт позволяет заключить, что в скором времени человечество увидит расцвет данной технологии.

     5)        Виртуальный ретинальный монитор (Virtual retinal display, VRD; retinal scan display, RSD)— технология устройств вывода, формирующая изображение непосредственно на сетчатке глаза. В результате пользователь видит изображение, «висящее» в воздухе перед ним

Рассматривался такой вариант использования: пользователь помещает устройство перед собой, система обнаруживает глаз и проецирует на него изображение, используя методы компенсации движения. В таком виде небольшое VRD-устройство могло бы заменить полноразмерный монитор.

Преимущества. Кроме указанных выше преимуществ, VRD, проецирующая изображение на один глаз, позволяет видеть одновременно компьютерное изображение и реальный объект, что может применяться для создания иллюзии «рентгеновского зрения»— отображения внутренних частей устройств и органов (при ремонте автомобиля, хирургии).

VRD, проецирующая изображение на оба глаза, позволяет создавать реалистичные трехмерные сцены. VRD поддерживает динамическую перефокусировку, что обеспечивает более высокий уровень реализма, чем у классических шлемов виртуальной реальности.

Система, примененная в мобильном телефоне или нетбуке, может существенно увеличить время работы устройства от батареи благодаря «целевой доставке» изображения непосредственно на сетчатку глаза.

Разные принципы, разные технологии... Однако, какой бы тип монитора вы не выбрали для своего домашнего или офисного ПК, при покупке вам придется обратить внимание на ряд важных параметров.

Размер диагонали экрана

Измеряется в дюймах (1 дюйм — это примерно два с половиной сантиметра).

На самом деле диагональ видимого вами изображения для стандартного ЭЛТ-монитора всегда окажется на целый дюйм меньше заявленной величины. Так, «реальная диагональ» 17-дюймового монитора составляет на деле от 15,8 до 16,1 дюйма. В ЖК и плазменных дисплеев такое не практикуется — для них указывается реальная диагональ видимого изображения. Вот и получается, что 15-дюймовый ЖК-монитор соответствует 17-дюймовому на основе ЭЛТ.

Величина экранного «зерна»

        Второй важный показатель — величина минимальной точки экрана, измеряемая в десятых долях миллиметра. Эта величина напрямую влияет на качество получаемой картинки: чем зерно больше, тем «грубее» изображение.

У ЖК-мониторов размер пикселя чуть больше — 0,28-0,29 миллиметров. Конечно, столь большое «зерно» приводит к несколько меньшей четкости изображения, однако многочисленные преимущества ЖК-монитора отчасти компенсируют этот недостаток.

Разрешающая способность.

         Эта величина показывает, сколько минимальных элементов изображения — «точек» — может уместиться на экране вашего монитора. Чем больше этих точек, тем менее зернистой и более качественной будет картинка.

Разрешающую способность описывают две величины — количество точек по вертикали и по горизонтали.

Если ЭЛТ-мониторы могут с одинаковой легкостью работать в достаточно большом диапазоне разрешений (в пределах разумного), то      ЖК-мониторы более капризны — они привязаны к тому разрешению, на которое физически рассчитана их матрица.

Максимальная частота развертки (Refresh Rate).

Эту величину можно грубо определить как аналог «частоты обновления кадров» в кино. Чем выше частота развертки — тем меньше будет «рябить» экран  монитора. Как правило, для комфортной работы необходимо, чтобы частота вертикальной развертки составляла не менее 85 Гц, то есть, чтобы изображение на экране обновлялось с частотой не менее 85 раз в секунду. Более низкая частота опасна для глаз — мерцание быстро утомляет их и может привести к преждевременной потере зрения.

У жидкокристаллических дисплеев  изображение создается совершенно другим способом, нет луча, который обегал бы весь экран, подсвечивая пиксели. Каждый пиксель независим от остальных и управляется отдельно. Потому частота  75 Гц для жидких кристаллов — вполне безопасная и комфортная норма.

2.2. Наушники

История

Знакомство с любым устройством следует начинать с его истории. Только так можно понять к чему привело развитие технологий и как оно сказалось на качестве конечного продукта, за который вы готовы отдать свои кровные.

В конце XIX века звукозапись начала делать свои первые шаги. О возможности взять с собой десяток-другой песен, нажать клавишу Play и, прибавив на портативном плеере громкости отправиться по делам, тогда никто не задумывался. Мир мыслил иначе, но также жадно и с воодушевлением поглощал новые музыкальные тенденции и делал робкие шаги по развитию технической составляющей музыки.

Тяжелая работа телефонисток в середине XIX века предусматривала постоянное взаимодействие с двумя устройствам: передатчиком и приемником звука. В 1881 году ассистентка телефонной компании Белла Эзра Джиллилэнд предлагает закрепить части телефона к металлическому пруту, зафиксировав 3-килограммовую конструкцию, состоящую из микрофона и динамика, на голове. Это решение, несмотря на свою несуразность и сложность в использовании, положило начало эволюции наушников, а изобретение Джиллилэнд стало первой телефонной гарнитурой.

1891 год, французский инженер Эрнест Меркадье патентует набор вставных наушников – прадедушек современных вкладышей. Именно Меркадье можно назвать миниатюристом-Левшой в мире звука. Конструкция наушников, описанных в патентной заявке № 454,138, стала революционной для того времени – миниатюрные наушники-пуговки с резиновым колпачком, уберегающим ушную раковину от раздражения и, вместе с тем, использующимся в качестве шумоподавления.

Увы, данная конструкция будет забыта на многие годы, а ближайшие 50 лет индустрией будут править громоздкие головные телефоны.

Еще одна попытка создания прототипа внутриканальных наушников принадлежит известному изобретателю Томасу Эдисону. В 1895 году он патентует устройство, получившее имя «кинетофона». Запатентованный аппарат умел воспроизводить звук и кино одновременно. Его принцип работы основывался на передаче звука от фонографа по полым трубкам прямо в ушной канал. В основе лежал медицинский стетоскоп и никакой электроники.

Понимая запросы потребителя, в 1896 году британская компания Electrophone System предложила жителям заманчивый сервис. За 5 фунтов в год подписчик получал возможность удаленного прослушивания прямых трансляций с более, чем 30 церквей и театров, разбросанных по всем уголкам страны.

Необходимое для этого оборудование выглядело в виде небольшого деревянного столика и двух пар наушников с громоздкой ручкой.

За дополнительный фунт слушатель мог получить еще один комплект «ушей». Сравнить Electrophone System можно с современным сервисами потоковой музыки, вроде Spotify или Deezer, вот только возможности самостоятельного выбора композиций у подписчиков не было. Эту задачу на себя брали телефонистки.

Уже к 1908 году количество подписчиков компании достигло 600 человек. Но вернемся к нашему главному герою – наушникам.

За всю историю развития технологий первая отрасль, куда попадали новейшие изобретения и «технические прорывы» всегда становилась военная промышленность. В 1910 году Натаниель Болдуин предлагает ВВС США несколько чертежей с описанием конструкции головных телефонов. Первая модель наушников, предусматривающая размещение дуги над головой, а не в области шеи. Через несколько лет именно предложенная Болдуином модель, будет главным средством связи для всех операторов военно-морского флота.

Тяжеловесная конструкция наушников претерпела еще несколько изменений, оголовье получило обтяжку из кожи и регулировку размера. Усовершенствование конструкции наушников принесло Болдуину звание отца всех современных наушников.

В 1921 году на рынок США выходит серийная модель радиоприемника Western Electric. В комплекте с устройством покупатель получал высокоомные наушники CW-834.

Тридцатые годы XX века. Наушники повсеместно используются для связи, они заполоняют дома жителей крупных городов. Популярные развлекательные передачи по радио предпочитают слушать именно в наушниках. Вместе с этим, их конструкция и технические характеристики были далеки от совершенства. Прослушивание музыки в наушниках было похоже скорее на самоистязание – они прекрасно справлялись с речью, но с музыкой дела обстояли совсем плачевно. Кардинально изменить ситуацию решил 18-летний Ойген Байер, выходец из Швеции, взявший на себя роль революционера аудиотехники.

В 1926 году Байер основывает фирму с громоздким названием Elektotechnische Fabrik Eugen Beyer. Приоритетным продуктом компании долго оставались микрофоны, но в 1937 году Байер все же решается на выпуск наушников.

Первая модель динамических наушников компании Beyerdynamic DT-48. Сегодня именно наушники такого типа являются самыми доступными и распространенными. Легендарная модель наушников Beyerdynamic DT-49 выйдет спустя 16 лет – в 1953 году. Они были рассчитаны на массового покупателя в первую очередь благодаря своей дешевизне.

Но компания, которая действительно смогла встряхнуть мир и выпустить наушники «для всех и каждого», изначально занималась прокатом телевизоров. В 1958 году Джон Косс представляет на выставке потребительской электроники портативный виниловый плеер. По сути, устройство представляло собой традиционную вертушку, установленную в чемодан. В комплекте с плеером поставлялись и наушники, для изготовления которых Джон Косс и Мартин Ланге воспользовались моделью стандартных авиационных головных телефонов. Вооружившись деталями от старого телевизора, изобретатели сумели преобразить качество звука.

Сам проигрыватель особо никого не заинтересовал, а вот звучание наушников сумело поразить всех, присутствовавших на выставке посетителей. Сообразив, что за наушниками большое будущее, Джон Косс выпускает первую серийную модель Koss SP-3.

Именно модель Koss SP-3 стала прототипом современных внутриканальных наушников. Направление звука в SP-3 осуществлялось не в ушную раковину, а в ушной канал. Успех первой серийной модели наушников компании Koss сделал ее практически монополистом на рынке. К 1967 году оборот компании превысил $1 млн. Позднее, в 1983 году, на рынок выйдет еще одна легендарная модель Koss Porta Pro.

За 13 лет продажи SP-3 значительно упали, а конкуренты в лице Beyerdynamic и Sennheiser свою долю рыночного пирога уступать не думали. Именно модель наушников Koss Porta Pro сумела вновь вывести компанию из затянувшейся финансовой депрессии. Доступная цена, выделяющийся из толпы дизайн и главное – хорошее качество звучания сделали очередную революцию в мире портативного звука, а поклонники компании Koss спустя 35 лет отдают предпочтение олдскульным Porta Pro.

Категорию наушников электростатического типа впервые представила японская компания Stax в 1959 году. Наушники Stax невозможно купить в обычном магазине бытовой техники, ими никогда не комплектуются портативные плееры. Эти наушники изначально были созданы для узкой аудитории профессионалов.

Использование сверхтонкой мембраны, размещенной между двумя электродами и усилитель высокого напряжения вызывают звуковые колебания при минимальном уровне гармонических искажений и завидной чувствительности. Из-за высокой цены массовый рынок не готов к такой модели и сегодня, хотя звучание электростатических наушников близко к эталоному.

Свой ответ компании Stax позднее даст и компания Koss, выпустив модель эдектростатических наушников Koss ESP-6.

Вес в 900 грамм и немалая цена не позволили модели прижиться на рынке и в скором времени ее сняли с производства.

В 1964 компания Beyerdynamic выпускает вставной наушник DT 507, вес которого составляет всего 11 грамм. Он поставлялся в комплекте с фирменным радиоприемником. Год спустя в СССР появится «самый маленький радиоприемник», двухдиапазонный «Микро», размер которого не превышал спичечный коробок.

«Микро» комплектовался миниатюрным моно-наушником TM-2M с несколькими резиновыми насадками и гибкой заушиной.

Вплоть до 1968 года весь ассортимент наушников был представлен исключительно моделями закрытого типа. Слышать музыку мог только один человек, а весь звук оставался в «раковине» наушника. Закрытый с обратной стороны уха драйвер не только полностью изолировал музыку, но и делал наушники тяжелыми и громоздкими. Существенно облегчить конструкцию и открыть драйвер решилась немецкая компания Sennheiser, судьба которой пересекается с Beyerdynamic: вплоть до 1960 года Sennheiser занималась исключительно производством микрофонов.

Первыми наушниками с открытой конструкцией стала модель Sennheiser HD 414.

Sennhеizer HD 414 взорвали рынок. Количество проданных наушников превысило 10 миллионов, а слава производителя молниеносно облетела весь мир. Получив патент на наушники открытого типа в далеких 60-х, компания Sennheiser продолжает получать пожизненные отчисление с каждого бренда, выпускающего такой тип наушников.

Поддержать истерию вокруг массового использования наушников сумела и компания Sony. В 1979 году на рынок выходит первый портативный плеер Walkman. Его главным партнером становятся наушники Sony MDL-3L2: легкие, удобные и недорогие.

Дальнейшая история наушников имеет целый ряд ответвлений, появлением новых категорий устройств, основанных на старых принципах. Использование в авиации системы шумоподавление не могло не повлиять и на сферу наушников для рядового потребителям. Начиная с 1986 года, компания Bose стала одним из крупнейших поставщиков наушников с системой активного шумоподавления для пилотов. На массовый же рынок запатентованная компанией система QuietComfort, используемая в наушниках, добралась лишь в 2000 году.

Появление первых беспроводных наушников можно отнести еще к началу девяностых, когда компания Koss анонсировала модель, позволяющую при помощи инфракрасного луча подключаться к усилителю или источнику звука при помощи идущей в комплекте приставки.

Идею беспроводных наушников тут же подхватила и компания Recoton, представив модель наушников, работающих на частоте в 900 МГЦ и имеющих радиус действия вплоть до 45 метров.

В 1997 году Recoton получило отказ от правительства Великобритании на производство беспроводных наушников, работающих на частоте в 900 МГЦ, в связи с тем, что данная длина волны уже используется. В поисках комфорта и альтернативной технологии отказа от проводов в 1998 году перед производителями открываются новые возможности трансляции «звука без проводов» – Bluetooth.

Шесть лет развития технологий и в 2004 году на рынок выходят первые беспроводные наушники Bluetake i-PHONO BT420EX с собственным передатчиком (в 2004 году рынок не заполнен достаточным количеством мобильных Bluetooth-устройств. Спустя год на рынке начнут появляться первые наушники, использующие для передачи звука беспроводную сеть Wi-Fi.

2.3. Проектор

ИСТОРИЯ ВОЗНИКНОВЕНИЯ И РАЗВИТИЯ ПРОЕКТОРА

Трудно назвать какого-то одного конкретного человека создателем кинематографического проектора. Тем не менее, многие историки связывают появление устройства для создания изображения на большом экране с именем изобретателя Генри Гейла. В 1870 году он посредством фазматропа перелистывал фотографии – то есть создавалась иллюзия движения.

Проектор для кинематографа развивался постоянно, люди вкладывали в проекты огромные деньги, понимая всю степень важности оборудования. Например, настоящим прорывом можно считать создание целлулоидной пленки, технические свойства которой позволяли куда интенсивнее развивать процесс съемки кинокартины.

Использование ЖК панели

В конце 80-х годов прошлого столетия фирма Proxima стала использовать LCD панель, которая подключалась непосредственно к компьютеру. Американская компания решила отказаться от пленки с оверхед-проектором, сделав шаг навстречу к мультимедийному проектору – он появился на свет чуть позже. Плюс ко всему к ЖК-панели можно было подключить и видеомагнитофон. Таким образом, разработка фирмы Proxima имела огромное значение для развития всего кинематографа – ведь с того момента к прибору можно было подключать персональный компьютер.

Мультимедийные проекторы

Американская компания Proxima продолжала вносить свой вклад в развитие киноиндустрии, совместив в одном проекторе ЖК-панель и источник света. Первые подобные устройства осуществляли работу только на галогенных лампах. Конечно, качество изображения оставляло желать лучшего, ведь, проходя через матрицу, терялась некоторая часть потока света. Возникла необходимость в альтернативной технологии.

Цифровая обработка света

Фирма InFocus представила общественности первые в мире DLP-проекторы. Новейшая проекционная система, основанная на цифровой обработке света, тут же стала пользоваться успехом у представителей кинематографа. Компании InFocus не только удалось добиться более четкой и естественной картинки, но и заметно облегчить вес самого устройства. Полностью затмить LCD проекторы не удалось, потому как и они совершенствуются и до сих пор.

Глава 3. Устройства ввода/вывода информации

3.1. Жесткий диск

Изобретение первых компьютеров привело к возникновению необходимости хранения цифровых данных, что стало началом истории винчестера на магнитной ленте.

Первые жесткие диски

Дебютный жесткий диск HDD RAMAC 305 был выпущен корпорацией IBM в 1956 году. Он представлял собой устройство из 50 металлических пластин, сопоставимое по габаритам с производственным рефрижератором весом в тонну. Накопитель обеспечивал доступ к данным за 600 миллисекунд, скорость информационного обеспечения составляла 8,8 байтов в секунду. Система была ненадежной, так как элементы быстро нагревались и изнашивались, и в 1961 году выпуск модели RAMAC 305 был остановлен.

Последователем данного винчестера стал IBM 1301, выпущенный в этом же году по технологии Air Bearing, которая позволила увеличить срок службы прибора за счет воздушного слоя между головкой и поверхностью накопителя. В 1962 году появилась модифицированная модель 1311 со сменными кассетами. 

В 1973 году в историю вошла модель HDD диска IBM 3340. Устройство обеспечивало получение доступа к информации за 25 миллисекунд и высокую скорость передачи данных – 885 килобайт в секунду.

Существенное влияние на эволюцию винчестеров оказало изобретение тонкопленочного магнитного покрытия. Благодаря этой разработке в 1979 году появился накопитель IBM 3370, у которого плотность записи была увеличена в десятки раз.

В 1980 году появилась модель 3380 с емкостью 2,52 гигабайта и скоростью информационного обеспечения 3 мегабайта в секунду.

Революция в индустрии HDD

Упомянутые выше винчестеры были направлены на использование в корпоративном сегменте. Ввиду компьютерной революции пользователи ПК стали более придирчивыми – возможности хранить 1,2 мегабайта данных на дискете диаметром 5,25 дюймов людям было уже недостаточно.

С учетом требований пользователей в 1980 году компания Seagate разработала премьерный жесткий диск HDD для широкого потребления, который назывался ST-506.

В 1983 году IBM выпустила видоизмененный стандарт накопителя IBM PC – IBM 5160, который вмещал 10 мегабайт информации.

Значительным прорывом в эволюции стал выпущенный в 1988 году HDD в формате 2,5 дюйма и емкостью 20 мегабайт – PrairieTek 220. Десять лет спустя данный формат начали использовать в разработке ноутбуков. В 1992 году на рынок вышел Seagate Barracuda 2LP – новый HDD диск, шпиндель которого вращался со скоростью 7200 оборотов в минуту.

Конец 20 века был ознаменован временем скоростных пластин и появлением современных стандартов. 

Как работает HDD

Винчестер изготавливают из специализированного пластика и стекла. Запись информации производится на магнитные диски – алюминиевые или стеклянные пластины с покрытием из ферромагнитного материала.

На оси жесткого диска HDD размещается одна или несколько пластин, число которых влияет на его производительность. Устройство делает 5000 оборотов в минуту, поэтому чем больше пластин, тем больший объем данных можно записать.

Площадь HDD состоит из окружностей с отрезками, которые называются дорожками. Диск получается разделен на несколько секторов. Если соединить между собой дорожки всех пластин с одинаковым радиусом, то они образуют цилиндр.

Для получения доступа к определенной ячейке памяти необходимы следующие данные:

• номер цилиндра;
• номер головки чтения;
• номер сектора.

Главным недостатком HDD дисков является большое количество подвижных элементов, что приводит к износу устройства. Кроме того, следует отметить следующие физические ограничения эффективности работы HDD:

• недостаточная скорость вращения диска;
• низкая скорость движения считывающей головки;
• инертность головки чтения/записи;
• высокая концентрация данных на единице площади пластины.

Выпуск интерфейсов IDE и SATA

Для подключения первых винчестеров к ПК использовали платы расширения с интерфейсами ST-506 и ST-412. В 1986 был представлен новый стандарт IDE (АТА), в котором контроллер привода размещался внутри устройства, а не в виде отдельной платы расширения, как в предыдущих интерфейсах.

HDD с параллельным интерфейсом подключения к компьютеру имели следующие преимущества:

• улучшение функциональности винчестера за счет меньшего расстояния до контроллера;
• упрощение управления накопителем, так как контроллер канала IDE находится отдельно от элементов привода;
• снижение стоимости дисковой подсистемы за счет отсутствия необходимости покупки дополнительных модулей;
• облегчение производственного процесса благодаря тому, что контроллер привода предусмотрен для конкретного стандарта HDD.

Интерфейс IDE (ATA) ежегодно совершенствовался, и в январе 2003 года была представлена новая спецификация SATA Revision 1.0. Ключевой ценностью HDD с интерфейсом SATA стало применение последовательной шины, а не параллельной. Это позволило работать на более высоких частотах за счет отсутствия потребности синхронизации каналов и большей устойчивости кабеля к помехам. Интерфейс SATA быстро развивался: в 2004 году было выпущено второе поколение, а в 2008 году третье. 

Перспективы эволюции HDD

Спрос на хранение больших объемов информации растет, поэтому можно с уверенностью сказать, что потребность в жестких дисках сохранится на ближайшие пару десятилетий.

Кроме того, в наши дни существуют методы, которые могут сгладить недостатки HDD. Например, был создан избыточный массив RAID, благодаря которому HDD работает быстрее и надежнее. 

Жесткие диски используют в персональных компьютерах и в центрах обработки данных. Виртуальные выделенные серверы и хостинги также размещают на HDD дисках (хотя все чаще на SSD и NVMe).

Прекращение эксплуатации жестких дисков возможно в случае совпадения двух факторов:

• Стоимость гигабайта SSD будет равна или меньше цены гигабайта HDD.
• Пользователи станут использовать только облачное хранение для всего развлекательного контента (книги, фильмы, игры, приложения, сериалы). В таком случае отпадет необходимость в локальном хранении больших объемов информации, но возникнет потребность масштабного размещения облачных массивов. Теоретически можно представить исчезновение жестких дисков с потребительского рынка, но их роль в центрах обработки данных пока незаменима.

Несмотря на рост популярности твердотельных накопителей и систем облачного хранения данных, развитие жестких дисков HDD тоже не стоит на месте. Еще долгое время винчестеры будут занимать свою нишу на рынке и иметь постоянный спрос.

3.2. Дисковод

Дисковод — устройство компьютера, позволяющее осуществить чтение или запись информации на носители информации. Основное назначение дисковода, в рамках концепции иерархии памяти — организация долговременной памяти. Основная характеристика дисковода — объём дискового пространства (объем памяти), измеряемый в байтах.

История создания дисковода

В конце 1960-х годов Алан Шугарт изобрел накопитель на гибких дисках. В 1967 году он возглавлял команду, которая разрабатывала дисководы в лаборатории IBM. Именно здесь были созданы накопители на гибких дисках. Дэвид Нобль, один из старших инженеров, работающих под руководством Шугарта, предложил гибкий диск (прообраз дискеты диаметром 8 дюймов) и защитный кожух с тканевой прокладкой.

В 1969 году Шугарт и вместе с ним более ста инженеров покинули IBM, и в 1976 году его компания Shugart Associates представила дисковод для миниатюрных (mini-floppy) гибких дисков на 5,25 дюйма, который стал стандартом, используемым в персональных компьютерах, быстро вытеснив дисководы для дисков диаметром 8 дюймов. Компания Shugart Associates также представила интерфейс Shugart Associates System Interface (SASI), который после формального одобрения комитетом ANSI в 1986 году был переименован в Small Computer System Interface (SCSI). В 1983 году Sony впервые представила компьютерному сообществу накопитель и дискету диаметром 3,5 дюйма. В 1984 году Hewlett-Packard впервые использовала в своем компьютере HP-150 этот накопитель. В этом же году Apple стала использовать накопители 3,5 дюйма в компьютерах Macintosh, а в 1986 году этот накопитель появился в компьютерных системах IBM. Алан Шугарт внес огромный вклад в индустрию персональных компьютеров. Им созданы гибкие и жесткие диски, накопитель SCSI и интерфейсы контроллеров, которые используются по сей день.

В середине 1980-х годов улучшение конструкции головок записи / считывания и усовершенствование носителей магнитной записи привело к созданию менее гибкой 3,5-дюймовой дискеты емкостью 1,44 Мбайт, используемой и в наши дни. В течение нескольких лет в компьютерах использовались дисководы гибких дисков обоих размеров (3,5 и 5,25 дюйма). Однако в середине 1990-х годов дискеты 5,25 дюйма утратили популярность, частично по той причине, что поверхность записи дискеты легко загрязнялась отпечатками пальцев через открытую зону доступа.

Глава 4. Манипуляторы

4.1. Мышь

9 декабря считается днем рождения компьютерной мыши — именно в этот день почти 50 лет назад, в 1968 году, на конференции по интерактивным устройствам в Сан Франциско Дуглас Энгельбарт представил публике компьютерную мышь. И все это время такой манипулятор был и остается самым массовым: даже сейчас, во времена повального распространения тачпадов, сенсорных экранов и голосовых помощников, мышка зачастую является неотъемлемой частью ПК и ноутбуков. Причин на то, в общем-то, хватает: тут и удобство использования (не нужно запоминать всякие жесты 3-4 пальцами; самое сложное, что нужно знать — двойной клик), и максимальная точность (при желании можно попасть в нужный пиксель монитора — сделать это на тачпаде и тем более на сенсорном экране — из разряда фантастики). В итоге мышь и не думает умирать — и хотя со временем потерялся ее хвост, она, как и VGA с 3.5 мм аудио разъемом, будут существовать еще долго (хотя достаточно компаний хотят их убрать с рынка). Но давайте все же начнем с самого начала — с истории создания первой мыши.

История появления компьютерной мыши.

В 1961 году Энгельбарт, сидя на конференции по компьютерной графике (да, для суперкомпьютеров графика появилась на десятилетия раньше, чем для персональных компьютеров), задумался — а как можно удобно управлять графическими элементами на мониторе? Без графики (при текстовом выводе информации) клавиатуры хватало заглаза, но вот управлять элементами, разбросанными по всему экрану, с нее не очень-то удобно (хотя, в принципе, возможно даже сейчас — та же Windows 10 вполне сносно, но очень медленно, управляется только с клавиатуры). Идея, пришедшая ему в голову, была крайне простой: по сути любой дисплей представляет из себя двумерный массив пикселей, каждый из которых имеет свою координату на двух перпендикулярных осях (назовем их X и Y). На экране можно иметь метку-курсор, которая позволяет работать с объектом, находящимся на экране под ним. Но вот как управлять курсором? Да очень просто — мы сделаем два диска, каждый их которых будет отвечать за движение по каждой из осей. Снимать данные с каждого диска нетрудно (значение числа Pi можно округлить, тут это не особо важно), и в результате из двух колесиков и нескольких палочек с простейшим микропроцессором можно получить устройство, которое фигурирует в патенте как «Индикатор положения XY для системы с дисплеем». Сама заявка на патент была подана в 1967 году, а сам патент был получен только в 1970ом.

Представленная в 1968 году мышь выглядела так:

С виду что-то отдаленно напоминающее современную мышку, правда тут было три кнопки и весила она как утюг. Но в те времена такое устройство не прижилось: во-первых, дабы не хромала точность, контроллер в мыши должен был обсчитывать движения хотя бы с десяток раз в секунду — в противном случае можно было легко промазать мимо кнопки (для сравнения, современные мыши имеют частоту опроса 125-1000 Гц, то есть 125-1000 раз в секунду). Но тут уже сдавался сам чип в мыши: напомню, что это был конец 60ых, и частоты микропроцессоров был даже не мегагерцы, а десятки или сотни килогерц. В итоге было решено пойти на хитрость: очевидно, что нам нужно раз в 100 мс получать данные о том, как сильно прокрутилось то или иное колесико. При этом начальная точка каждого движения по умолчанию является конечной точкой предыдущего. Тогда зачем нагружать контроллер вычислениями типа (координата конца) - (координата начала), если можно каждый раз обнулять начальную координату? В таком случае нам остается всего-то передвинуть курсор на экране на то количество пикселей, которое соответствует координате конца движения, а такие данные обсчитать контроллер мыши уже без проблем мог. Ну а самую первую координату после старта системы стали брать в центре экрана — именно поэтому даже сейчас после загрузки системы курсор мыши находится в центре дисплея.

Однако основная проблема энгельбартовской мыши была даже не в этом: колесики могли крутиться строго по горизонтали или вертикали, поэтому вы могли перемещаться по дисплею или вертикально, или горизонтально — никаких движений по диагонали не было. В итоге такая мышь, конечно, позволяла быстрее перемещаться по элементам на дисплее, чем клавиатура, но до удобной работы было еще далеко.

Исправить этот досадный недостаток смог Билл Инглиш, причем всего через 2 года после получения патента Энгельбартом — в 1972 году. Он, к слову, был ассистентом Энгельбарта, и предлагал ему воспользоваться шаровым приводом, который военные использовали еще с 1952 года: он представлял собой обычный шар для боулинга, прикрепленный к сложной аппаратной системе, и вращение шара вызывало смещение курсора на экране. Разумеется, тут не было никаких проблем с перемещением курсора по диагонали, но Энгельбарт признал такой способ неэффективным.

В итоге Инглиш, раздосадованный таким решением своего начальника, перешел работать в Xerox, где в 1972 году представил рабочую мышь с шаровым приводом. Решив, что управлять шаром напрямую неудобно, он расположил его внутри мышки, и два ролика снимают его вращение по обеим осям. Для определения угла поворота каждого ролика изначально использовался контактный энкодер (как и в военной схеме 1952 года) — это был диск с нанесенными на нем на равных расстояниях металлическими дорожками и тремя контактами, прижатыми к нему. При вращении ролика вращался диск, и контакт то пропадал, то появлялся — это позволяло отследить, в какую сторону и как сильно вращается ролик:

Основная проблема — передвижение только по двумя осям — была решена, зато появилась масса других. Во-первых, шарик катался по столу и быстро собирал грязь и пыль, что приводило к загрязнению и заеданию роликов. Во-вторых, контакты на энкодерах быстро окислялись и истирались, что опять же ухудшало точность. Ну а самыми основными проблемами была стоимость и то, что графических интерфейсов тогда как бы и не было, так что изобретение использовали лишь внутри компании, а в продажу первый ПК с мышью вышел лишь в 1981 году (это был Xerox 8010), причем мышь там стоила 400 долларов (больше 1000 долларов по текущему курсу). Разумеется, за такую цену манипулятор провалился — люди привыкли работать только с клавиатурой и не видели смысла в графических интерфейсах, особенно если для них нужен манипулятор с ценой, сравнимой со стоимостью всего ПК целиком.

Однако Стиву Джобсу этот манипулятор очень понравился, и в 1983 году Apple представляет мышь для своего компьютера Lisa. Отлично понимая, что даже за 100 долларов сей продукт провалится, инженеры в Apple сделали действительно невозможное: цена была уменьшена аж до 25 долларов! При этом, увы, пришлось пожертвовать кнопками — она осталась только одна (и это кстати до сих пор у Apple так). Продукт оказался удачным, и, вкупе с все большим распространением графических интерфейсов, мыши тоже стали развиваться и изменяться — так что об этом и поговорим.

Шаровой привод с оптическим энкодером.

Итак, мировое сообщество решило, что мышь таки нужна. Но мышь Инглиша имела достаточно много проблем, о которых я писал выше. То, что загрязнялся шарик, особой проблемой не было — его можно было легко достать, почистить . А вот то, что со временем выходил из строя контактный энкодер, было существенной проблемой — ведь его просто так не заменишь, это был самый основной элемент мыши. В итоге решено было применить оптический энкодер. Суть его состоит в том, что теперь на диске были не контакты, а прорези, и напротив них были фотодиоды. Соответственно при вращении свет или проходил в прорези, или не проходил, что опять же позволяло оценить, в какую сторону и насколько повернулся ролик:

Так как трения теперь не было, то и проблема с истиранием и окислением контактов ушла, и мышь в таком виде существовала как минимум до начала нулевых (а кое-где используется и до сих пор). 

Оптические мыши первого поколения.

Многие думают, что оптические мыши — изобретение уже 21 века. На самом деле они всего на 10 лет старше мыши Инглиша — первая такая мышь появилась в 1982 году, но особого распространения не получила: проблема была в том, что для ее работы требовался специальный коврик с нанесенной на ней сеткой — именно от нее отражался свет от диода и принимался датчиком на мыши, ну а отследить перемещение по сетке особого труда не составляло. Вторая проблема была в большой стоимости — в разы выше, чем у шариковых мышей, которые к тому же еще и работали почти с любой поверхностью. Однако и плюсов у оптических мышек хватало: во-первых, это повышенная точность: если в случае с энкодерами было множество передач импульса (стол — колесо — ролик — энкодер), что достаточно сильно снижало точность и уменьшало максимальную скорость передвижения манипулятора, и в итоге если попасть по крестику или ссылку особого труда не составляло, то вот более точные (или быстрые) действия были затруднены, то в случае с оптическими мышками точность была уже на уровне пары пикселей, что позволяло более удобно работать с графикой. Ну и к тому же оптические мыши были все же более надежными — ничего чистить не надо, да и шансов поломки было меньше, так как нет механических элементов.

Оптические мыши с матричным сенсором.

Вот мы и подобрались к современности: если вы пойдете в любой магазин электроники, то в дешевом сегменте вы встретите скорее всего именно такие мыши (их от лазерных отличает видимая подсветка сенсора, но об этом ниже). Как же такие мыши работают? Да очень просто: в мыши установлена сверхбыстрая видеокамера, способная делать сотни и тысячи снимков в секунду, и микроконтроллер, сравнивая их, определяет направление и величину смещения мыши. Для упрощения работы камеры используется контрастная подсветка — обычно красная. Основной плюс в сравнении с первым поколением оптических мышей — не нужен специальный коврик, такая мышь в теории работает на любой, даже стеклянной, поверхности (хотя, конечно, максимальная точность достигается все же на ковриках). 

Лазерная мышь.

Ну и самыми современными и дорогими являются лазерные мыши. Их принцип действия схож с оптическими — все также есть сверхбыстрая видеокамера, однако для подсветки поверхности используется уже не светодиод, а полупроводниковый лазер, а сенсор настроен на улавливание только его длины волны:

Это позволяет добиться еще большей точности — до нескольких тысяч dpi. В общем-то, для обычных пользователей такие мыши не нужны, а вот геймеры их оценили, ибо они позволяют «стрелять в пиксель».

Индукционная мышь.

Еще один тип мышей, который можно назвать псевдобеспроводными: они не требуют физического подключения к ПК, и, в отличии от обычных беспроводных мышей, не требуют еще и аккумуляторов — однако, для их работы обязателен специальный коврик, а сама мышь питается засчет индукции (внутри мыши есть катушка, и под действием переменного магнитного поля от коврика на этой катушке появляется электрический ток). Плюсы таких мышек очевидны — вы получаете и беспроводную мышь, и отсутствие проблем при разрядке аккумулятора или батареек. С другой стороны, работать вы сможете только на коврике, что тоже не всем удобно.

Гироскопические мыши.

В общем-то, тут и так понятно — в данном случае манипулятор достаточно далек от обычных мышей, и имеет внутри себя гироскоп, который позволяет устройству ориентироваться в трехмерном пространстве. Для работы в системе, где все плоское, он, в общем-то бесполезен, зато при 3D-моделировании или играх позволяет управляться с объектами в пространстве без привлечения клавиатуры.

Эргономические мыши.

Где-то с 90ых годов мыши особо не менялись по внешнему виду — это небольшие прямоугольные или овальные бруски с утолщением в центре, на верхнем крае расположены 1-2 кнопки и колесико — в общем-то, я мог этого не писать, и так все знают, как выглядят мыши. Однако не так давно стали появляться мыши, выглядящие как что угодно, но не как мышь — эдакие пирамидки с кнопками сбоку:



В чем их смысл? В том, что такой хват более удобен и привычен человеческой руке, что может позволить избежать для некоторых людей болей в кисти при длительном использовании мыши, ну и повысить точность. На деле, разумеется, все индивидуально, но попробовать стоить каждому — возможно, что именно вам такая нетрадиционная мышь понравится.

Ну а на этом, в общем-то, все по истории и устройству компьютерных мышей: удивительно, но за 50 лет человечество так и не придумало ничего более удобного и простого. Возможно, что все изменится в будущем, ну а пока что можете погладить своего хвостатого (или бесхвостого) зверька на столе и поздравить его с 49-летием.

4.2. Джойстик

Эволюция геймпадов. От 1972 года, до наших дней

В данный момент насчитывается 8 поколений консолей, которые с успехом эволюционировали от поколения к поколению, и эволюция не обошла стороной и геймпады, которые с расширением игровых механик и возросшими запросами пользователей были вынуждены кардинально видоизменяться.

Первое поколение. 1972 год

Впервые само понятие джойстика нам принесла Magnavox Odyssey. В то время разработчики еще не особо не задумывались об эргономике и удобстве использования, был важен лишь функционал, именно эти взгляды и породили первый в истории геймпад:

Поскольку в тех играх максимум что Вам позволялось - перемещать игровой объект по полю, и именно поэтому было всего два "барашка", отвечающих за горизонтальное и вертикальное перемещение, центральная кнопка же просто перезагружала зависшую Одисею.

Второе поколение. 1976 год

Во втором поколении консолей доступные действия расширились, что потребовало внедрения новых элементов управления, и лучше всех своих конкурентов с этим справились ребята из Atari со своей 2600, сделав свой контроллер самым удобным среди всех тех, что были в тот момент:

Третье поколение. 1983 год

В третьем поколении консолей до разработчиков стало доходить, что люди предпочитают играть на диванах, стараясь удержать джойстики на ногах, и лучше сделать их наиболее подходящими для того, что бы держать в руках. К тому же доступные действия в играх вновь добавились, что потребовало геймпадов с двумя кнопками действий. Atari 7800 и Sega для свой SG-1000 сделали интересные и очень похожие геймпады, но Nintendo пошла своим путём:

Atari 7800

Sega SG-1000

Famicom/NES

Однако, в 1985 году SEGA и Atari пересмотрели своё мнение относительно геймпадов, и выкатили обновления, которые принесли не только новые геймпады, как в случае с Atari, но и "новую" приставку- Sega Master System.

Четвертое поколение. 1987 год

В четвертом поколении консолей, помимо добавления новых кнопок, разработчики так же озаботились удобством пользования. На предыдущие поколения геймпадов пользователи жаловались, что их углы несколько впиваются в ладони. Nintendo и Sega прислушались к пользователям, но новички игрового рынка в лице NEC и SNK, но они продержались на рынке совсем немного времени.

SNES

Sega Mega Drive 2

NEC

Neo Geo

Пятое поколение. 1992 год

С пятым поколением консолей появились шутеры, которые требовали наличия возможности изменять углы взгляда, это так же принесло необходимость изменить дизайн джойстика, так как раньше они держались указательными пальцами, а сейчас они были задействованы. Многие разработчики стали решать эту проблему по своему, и так как именно пятое поколение отметилось большим количеством консолей, я покажу только самые известные и интересные геймпады.

AMIGA CD-32

Nintendo 64

Atari Jaguar

PlayStation One

Шестое поколение. 1998 год

В шестом поколении разработчики, имея формулу идеального геймпада, просто начали работать над эргономикой и надежностью своих устройств. Гораздо лучше в этом плане поработали Sega и Nintendo, но Microsoft пошла дальше, и представила свое видение устройства, а Sony и вовсе все силы направила в надежность.

Sega DreamCast

Nintendo GameCube

Sony PlayStation 2

Microsoft Xbox

Седьмое поколение. 2004 год

Вот наступил век акселерометров и отсутствия проводов. И пока Microsoft продолжала работать над эргономикой и отсутствием проводов, Sony напичкала свой контроллер всеми модными штучками. По этому же пути пошла и Nintendo, представив миру... Я не знаю как это назвать:)

XBox 360

PlayStation 3

Nintendo Wii

Восьмое поколение. 2012 год

Вот мы и добрались до современных консолей. В этом поколении Sony наконец стала работать над эргономикой, Nintendo как всегда отправилась на поиски чего-то нового, и лишь Microsoft продолжили собирать отзывы и улучшать своё творение:)

Nintendo Wii U

PlayStation 4

Заключение

Целью моего реферативного исследования было рассмотреть изменения, происходящие с периферийными устройствами персонального компьютера и постараться по возможности определить тенденции их дальнейшего развития.

Чтобы это сделать достаточно, проанализировать современные темпы развития IT-индустрии:

Очевидная и самая главная тенденция в развитии мониторов – это увеличение доли жидкокристаллических мониторов.

Другая тенденция – тенденция для кинескопных мониторов. Она заключается в том, что мониторы, у которых поверхность экрана не плоская, потихоньку снижают свою долю, уступая место плоским мониторам.

Также на место под солнцем претендуют дисплеи создаваемые по технологии. Они обещают быть очень экономичными, очень тонкими и гибкими. А с учетом высокой яркости и контрастности, возможностей цветопередачи, обеспечиваемых широких углов обзора, а также готовности OLED дисплеев работать при любых условиях внешнего освещения, у дисплеев созданных по другим технологиям остается мало шансов выстоять в конкурентной борьбе.

В развитии акустических систем увеличиваются только некоторые параметры относительно их размеров и характеристик.

У клавиатуры меняется только количество кнопок и скорость отклика, но это важно лишь для геймеров.

Персональный компьютер преобразится до неузнаваемости. Мышку и клавиатуру заменит сенсорный экран. Компьютеры стремительно научатся узнавать лица, прослеживать взгляд и даже чувствовать настроение. Велика вероятность, что машина сможет читать мысли «хозяина». Появятся такие функции, как голосовой набор, распознавание речи, движения и жестов. Пользователя порадуют интуитивно понятный интерфейс, независимость от электричества, простота, безопасность, эргономичность, «самоисцеление» компьютера от зависания и вирусов, тонкий, как бумага, корпус, беспроводной доступ в Интернет практически из любой точки планеты. Вся необходимая личная информация будет храниться в Сети.

Литература

https://pikabu.ru/story/yevolyutsiya_geympadov_ot_1972_goda_do_nashikh_dney_6493843

https://www.iguides.ru/main/other/istoriya_poyavleniya_i_raznovidnosti_kompyuternykh_myshey/

https://история-вещей.рф/byitovaya-tehnika/istoriya-kompyuternoy-myishi.html

https://www.kino.nn.ru/istoriya-vozniknoveniya-i-razvitiya-proektora.html

https://www.iphones.ru/iNotes/403344