Dagmara Juszczyszyn

Informatyka 1a.

Urządzenia wejścia, wyjścia oraz o obu funkcjach.

1. Urządzenia wejścia:

• Klawiatura

Klawiatura komputerowa to uporządkowany zestaw klawiszy służący do ręcznego sterowania urządzeniem lub ręcznego wprowadzania danych. W zależności od spełnianej funkcji klawiatura zawiera różnego rodzaju klawisze - alfabetyczne, cyfrowe, znaków specjalnych, funkcji specjalnych oraz o znaczeniu definiowanym przez użytkownika.

Klawiatury występują w najróżniejszych urządzeniach domowych (maszynach do pisania, klawiszowych instrumentach muzycznych, kalkulatorach, telefonach) w szczególności jest to jeden z podzespołów wejściowych komputera. Aktualnie używane modele klawiatur komputerowych mają około 100 klawiszy. Coraz częściej w klawiatury komputerowe wbudowuje się dodatkowe elementy sterujące (touchpad, dodatkowe przyciski, pokrętła, suwaki), kontrolne (diody świecące) i inne (np. czytnik kart pamięci, porty USB, gniazda do zestawu słuchawkowego) - najczęściej do obsługi multimediów.

Klawiatury mogą mieć najróżniejszą konstrukcję:

• mechaniczne, historycznie najstarsze - ruch klawisza za pomocą mniej lub bardziej skomplikowanego systemu dźwigni, cięgien itp. układów mechanicznych bezpośrednio wykonuje czynność użyteczną (np. napęd dźwigni w maszynie do pisania, przestawienie tarczy w arytmometrze mechanicznym)

• stykowe - ruch klawisza powoduje bezpośrednio zwarcie (lub, rzadziej, rozwarcie) w układzie elektrycznym/elektronicznym:

• sprężynowa

• membranowa - wykonana jest z kilku warstw: warstwa z nadrukiem graficznym wykonana z poliestru lub poliwęglanu, warstwa laminująca, warstwa poliestrowa z nadrukowanym obwodem drukowanym (technika druku - sitodruk, farby przewodzące prąd), membrana oddzielająca, kolejna warstwa z nadrukowanym obwodem drukowanym i kolejna warstwa laminująca. Membrana oddziela obwody drukowane poza momentem, gdy naciskany jest przycisk.

• z gumą przewodzącą (obecnie najbardziej rozpowszechnione) - wciśnięcie klawisza powoduje dociśnięcie gumy przewodzącej do obwodu drukowanego, powodując znaczne obniżenie rezystancji pomiędzy końcówkami pola stykowego.

• bezstykowa:

• optoelektroniczna - ruch klawisza powoduje wsunięcie lub wysunięcie przesłony do/z transoptora

• pojemnościowa - obecnie stosowana rzadko - klawisz połączony jest z elementem zmieniającym pojemność współpracującego kondensatora najczęściej poprzez wsunięcie się między okładziny

• kontaktronowa - naciśnięcie klawisza powoduje przysunięcie magnesu do kontaktronu wymuszając zwarcie styków

• ekranowa:

• dotykowa - na ekranie wyświetlany jest układ klawiszy, dotknięcie zaznaczonego miejsca jest równoznaczne z wprowadzeniem znaku, konieczne jest posiadanie specjalnego monitora dotykowego

• klasyczna - na ekranie wyświetlany jest układ klawiszy, kliknięcie myszką w wybranym miejscu jest równoznaczne z wybraniem znaku; wariant zbliżony do poprzedniego, ale nie wymaga specjalnego monitora. Zaletą klawiatur ekranowych w porównaniu z fizycznymi jest możliwość wizualnej prezentacji wielu zestawów znaków z różnych alfabetów.

Zasada działania:

Na klawiaturze komputerowej każde naciśnięcie lub puszczenie klawisza powoduje wysłanie sygnału do komputera. Każdy klawisz ma przypisaną własną parę sygnałów, zwanych „scancode”. Od pewnego czasu na rynku dostępne są klawiatury bezprzewodowe stosujące do komunikacji z komputerem podczerwień (musi być kontakt klawiatury z odbiornikiem sygnału) oraz fale radiowe (mogą to być znaczne odległości ok. 5 m). Najnowszym trendem jest łączenie klawiatur za pomocą standardu Bluetooth. Klawiatury wprowadzające znaki łacińskie występują najczęściej w tzw. układzie QWERTY (od pierwszych liter w lewym, górnym rogu klawiatury), rzadziej QWERTZ (klawiatury niemieckie czy polskie w tzw. układzie maszynistki) czy AZERTY (francuskie).

Istnieją również inne układy klawiatur, między innymi klawiatura Dvoraka, której celem jest przyśpieszenie pisania.

Układ znaków na klawiaturze klawiatury komputerowe odziedziczyły po klawiaturach mechanicznych maszyn do pisania - występował tam problem blokujących się dźwigni podczas szybkiego pisania, który próbowano rozwiązać poprzez umieszczenie klawiszy z najczęściej powtarzającymi się sekwencjami liter w taki sposób, by leżały możliwie daleko od siebie. Obecnie produkuje się głównie klawiatury na łącze PS/2 i USB. Długotrwała praca na klawiaturze może prowadzić do zespołu RSI.

Historia:

• 82-klawiszowa - klawiatura typu PC i XT

• 84-klawiszowa - klawiatura typu AT

• 101-klawiszowa - klawiatura rozszerzona o klawisze numeryczne

• 104-klawiszowa - klawiatura 101 rozszerzona o dodatkowe klawisze dla menu Windows

• multimedialna - klawiatura 104 rozszerzona o dodatkowe klawisze

• multimedialna - klawiatura 145 rozszerzona o dodatkowe klawisze, nowy moduł kodowania i zapamiętywania klawiszy. Klawiatura jest w stanie zapamiętać ponad 230 różnych kombinacji.

Pierwszy komputer wyposażony w klawiaturę powstał w 1960 roku.

• Mysz komputerowa

Mysz (z ang. mouse) to urządzenie wskazujące używane podczas pracy z interfejsem graficznym systemu komputerowego. Mysz umożliwia poruszanie kursorem po ekranie monitora poprzez przesuwanie jej po powierzchni płaskiej. Mysz odczytuje zmianę swojego położenia względem podłoża i wysyła ją w formie danych cyfrowych do komputera, który dokonuje odpowiedniej zmiany położenia kursora na ekranie. Najczęściej wyposażona jest w dwa przyciski i kółko do przewijania ekranu, które może również pełnić rolę trzeciego przycisku.

Historia:

Już w 1963 roku Douglas Engelbart stworzył prototyp obecnej myszy, był to drewniany przyrząd z dwoma kołami zębatymi umieszczonymi prostopadle do siebie. Pozwalało to na ruch względem jednej osi. W 1968 zaprezentował model z trzema przyciskami. W 1972 Jack Hawley i Bill English konstruują mysz dla firmy Xerox. Pionierska mysz komputerowa przeznaczona do nawigacji dla komputera personalnego była dostarczana wraz z Xerox 8010 Star Information System dopiero w roku 1981.

Mechanizm:

• Mysz mechaniczna

Najstarszym typem myszy jest mysz mechaniczna. W urządzeniu tym wykorzystuje się metalową (ciężką) kulkę pokrytą gumą (substancją o dużym współczynniku tarcia względem większości materiałów) oraz system rolek. Kulka pod wpływem tarcia o powierzchnię, po której przesuwamy mysz, obraca się i powoduje obrót dwóch prostopadle umieszczonych rolek. Ruch ten jest interpretowany elektronicznie. Rolki poruszają talerzyki o pewnej (najczęściej 32 lub 36) liczbie otworów rozłożonych równo na brzegu talerzyka. Obrót talerzyka powoduje przecinanie strumienia światła (podczerwieni), który odbierany jest przez czujnik. Ponieważ znany musi być kierunek prowadzenia myszy, czyli kierunek obrotu talerzyka, stosuje się na jedną oś dwa czujniki umieszczone w pewnym odstępie od siebie, oświetlane jedną lub dwiema podczerwonymi diodami elektroluminescencyjnymi (LED). Sygnał z czujników jest doprowadzany do wstępnej postaci cyfrowej przez komparator napięcia. Impulsy z czujników są zliczane w danym przedziale czasu i jest to przekazywane do komputera, w sposób nazywany protokołem komunikacji (najczęściej PS/2). Ze względu na to, że do poruszania kulką myszy potrzebna jest równa powierzchnia o odpowiednio dużym tarciu, stosuje się specjalne podkładki. W trakcie używania myszy brud z podkładki przenosi się na kulkę i wałki. Powoduje to problemy z działaniem urządzenia i wymusza jego czyszczenie co jakiś czas.

• Mysz diodowa (mysz optyczna)

Nowszym rozwiązaniem jest tzw. mysz optyczna. W podstawie takiej myszy zainstalowana jest jedna lub więcej diod elektroluminescencyjnych oświetlających powierzchnię pod myszą, soczewka ogniskująca oraz matryca CCD. Mysz tego typu posiada także specjalizowany procesor DSP (zazwyczaj zintegrowany z matrycą) służący do analizowania względnych zmian w położeniu mocno powiększonego obrazu powierzchni. Zaletą tego rozwiązania jest brak mechaniki, która łatwo ulega zanieczyszczeniu i wymaga częstej konserwacji oraz to, że mysz działa na prawie każdej powierzchni (oprócz szkła i lustra) i teoretycznie nie wymaga podkładki. Wadą tego typu urządzeń jest jednak wrażliwość na silne światło dzienne, które padając z boku może zakłócać pracę myszki.

• Mysz laserowa

Jednym z najnowszych rozwiązań jest zastosowanie diody laserowej zamiast diod świecących, co jeszcze bardziej podnosi rozdzielczość myszy, a tym samym jej czułość. Zaletą tego rozwiązania jest brak mechaniki, która łatwo ulega zanieczyszczeniu i wymaga częstej konserwacji oraz to, że mysz działa bezproblemowo na praktycznie każdej powierzchni (oprócz szkła, granitu i lakierowanego drewna). Nie świeci w oczy światłem widocznym. Firma A4Tech zaprezentowała w czerwcu 2012 roku technologię Holeless, która pozwala na konstrukcję myszek bez otworu na laser. Dzięki temu rozwiązaniu, sensor laserowy jest chroniony przed zabrudzeniami, a myszka może pracować na każdej powierzchni - zarówno mokrej jak i brudnej.

Połączenie:

• Mysz przewodowa

Najbardziej rozpowszechniony typ myszy, podłączony do komputera za pomocą kabla.

• Mysz bezprzewodowa

Mysz bezprzewodowa nie wymaga przewodowego podłączenia do komputera. Do komputera podłączony jest moduł. Pomiędzy modułem a myszą dane przesyłane są przy pomocy fal radiowych (Bluetooth lub własny protokół) lub w starszych modelach za pomocą podczerwieni.

Interfejs:

• Złącze PS/2 w kolorze zielonym (drugie takie samo złącze, w kolorze fioletowym, przeznaczone jest do podłączenia klawiatury).

• USB

• Bluetooth

• Port szeregowy (RS-232), noszący również oznaczenia COM1, COM2, COM3, COM4 itp.

Komunikacja z komputerem:

Mysz, jako układ odwzorowujący ruch ręki użytkownika, mierzy chwilową prędkość ruchu (inaczej niż touchpad lub akcelerometr). Co około 10 milisekund jest oznaczana liczba jednostek długości ruchu zwanych mickey, dla każdej osi oddzielnie i jeżeli ma ona niezerową wartość, jest przekazywana w formie pakietów danych do komputera. Liczby te są proporcjonalne do pikseli (jednostek długości ekranu). Sterownik myszy mnoży je przez ustawiony przez użytkownika współczynnik (tzw. "prędkość") oraz drugi współczynnik obliczony z uśrednienia kilku chwilowych przesunięć ("przyspieszenie"). Tak obliczone przesunięcie jest dodawane do aktualnej, bezwzględnej pozycji kursora na ekranie.

Protokół komunikacyjny myszy (dawniej protokół szeregowy, dziś jest to część protokołu PS/2) składa się z kilku typów pakietów danych. Zawierają one dane o czasie, naciskanych i zwalnianych przyciskach, a także o przesunięciu (a w przypadku urządzeń posiadających własny układ odniesienia, o położeniu) w każdej z mierzonych osi. Podstawowy ruch myszy odbywa się względem osi X/Y. Ruch kółka może być reprezentowany przez oś Z, jednak w wielu myszach dla komputerów PC jest on przybliżony danymi o naciskaniu wirtualnych przycisków. Protokół PS/2 umożliwia jednak dokładne odwzorowanie wielu osi ruchu, czego przykładem jest, odkryta niedawno, możliwość odczytu gestów multitouch w urządzeniach touchpad.

Kształt:

Pierwsze modele miały kształt prostopadłościanu z dwoma przyciskami. Z czasem zaczęto projektować myszy ergonomiczne, dopasowane kształtem do dłoni.

• Mysz do obsługi gier

Charakteryzuje się większą liczbą programowalnych przycisków, często z możliwością przypisywania do nich makr. Zwykle posiada większą czułość i częstotliwość próbkowania niż myszy przeznaczone do pracy biurowej.

• Mysz wertykalna

Kolejnym rodzajem myszy jest tzw. mysz wertykalna (ang. vertical mouse, V-Mouse). Urządzenie wyglądem przypomina długopis, czujnik optyczny znajduje się w dolnej części. Mysz jest lekka, trzymana w ręku, a nie opierana na stole, co pozwala na pracę na zakrzywionych i miękkich powierzchniach.

• Touchpad

Touchpad, trackpad (po polsku - gładzik lub panel dotykowy) - urządzenie wskazujące często spotykane w laptopach, zastępujące mysz. Spotyka się różne ich rozmiary, ale rzadko przekraczają one powierzchnię 50 cm².

Zasada działania:

Najczęściej spotykaną metodą działania touchpada jest wyczuwanie pojemności elektrycznej palca (dlatego nie reaguje on np. na ołówek lub dłoń w rękawiczce). Czujniki pojemności umieszczone są w osiach (poziomych i pionowych). Zmianę położenia palca odczytuje się jako przesunięcie punktu o określonej pojemności elektrycznej.

Touchpady obrazują płaszczyznę względnie, czyli nie ma żadnego bezwzględnego odniesienia pomiędzy ekranem a touchpadem. Zamiast tego względne przesunięcie palca w określonym kierunku powoduje odpowiedni ruch kursora po ekranie. Obok panelu (z reguły nad lub pod nim, choć czasami po bokach) znajdują się dwa przyciski, działające jak przyciski myszy. Nie jest to jednak jedyny sposób w jaki można wywołać kliknięcie - podobnie zadziała pojedyncze uderzenie palcem w touchpad. Po zaznaczeniu obiektu można stosować przemieszczenie metodą przeciągnij i upuść.

Niektóre touchpady mają „gorące miejsca": fragmenty, przez które można wydawać komendy inne niż wskazywanie - np. w niektórych modelach przesunięcie palcem wzdłuż prawej krawędzi panelu powoduje ruch suwaka paska przewijania wzdłuż, a na dolnej krawędzi panelu - wszerz. Najczęściej decyduje o tym sterownik, niektóre z nich oferują dość duże możliwości konfiguracji touchpada (np. naciśnięcie prawego przycisku myszy w przypadku puknięcia dwoma palcami czy przewijanie w przypadku przesuwania dwoma palcami). W laptopach firmy Apple wypuszczonych pod koniec 2008 roku wprowadzono touchpady bez żadnego widocznego przycisku, w tym przypadku cały touchpad jest przyciskiem.

Zastosowanie:

Gładziki spotyka się przede wszystkim w komputerach przenośnych, ponieważ standardowa mysz wymaga fragmentu płaskiej powierzchni w pobliżu komputera, co często jest nieosiągalne poza biurem czy domem. Kolejną zaletą touchpadów jest to, że zawsze znajdują się one blisko klawiatury, co przyspiesza korzystanie z tych urządzeń (w porównaniu do np. konieczności zdejmowania ręki z klawiatury i sięgania do myszy, a następnie powrotu). Dlatego też niektórzy użytkownicy wolą z nich korzystać, używając specjalnej, poszerzonej o touchpad klawiatury. Bliskość klawiatury i touchpada może być równocześnie jego wadą, ponieważ podczas pisania łatwo o przypadkowe uderzenia w touchpad, w wyniku których w niekontrolowany sposób przemieszcza się kursor w pisanym tekście. Z tego też powodu montowane są w nich wyłączniki.

• Skaner

Skaner to urządzenie służące do przebiegowego odczytywania: obrazu, kodu paskowego lub magnetycznego, fal radiowych itp. do formy elektronicznej (najczęściej cyfrowej). Skaner przeszukuje kolejne pasma informacji odczytując je lub rejestrując. Nie jest to więc zwykły czytnik, a czytnik krokowy (np. skaner obrazu nie rejestruje całego obrazu w jednej chwili jak aparat fotograficzny, a zamiast tego rejestruje kolejne linie obrazu - dlatego przesuwa się głowica czytająca skanera lub skanowane medium). Nazwa skanera jako czytnika przebiegowego, często przenoszona jest na czytniki nieprzebiegowe (np. elektroniczne).

Rodzaje skanerów:

• Optyczne

Skaner optyczny w komputerach to peryferyjne urządzenie wejściowe umożliwiające przetworzenie statycznego obrazu rzeczywistego obiektu (np. kartka papieru, powierzchnia ziemi, siatkówka ludzkiego oka) do postaci cyfrowej, w celu dalszej obróbki komputerowej. Skanery optyczne stosuje się w celu przygotowania do obróbki graficznej obrazu, rozpoznawania pisma, w systemach zabezpieczeń i kontroli dostępu, archiwizacji dokumentów i zbiorów starodruków, badaniach naukowych, medycznych itd.

Skanery optyczne kodów kreskowych są powszechnie stosowane w szeroko pojętej logistyce do szybkiego i automatycznego odczytywania informacji o produktach. Najczęściej spotykane są w kasach sklepowych, magazynach części zamiennych a także w kasach pocztowych (odczytywanie informacji z rachunków) czy w bibliotekach (identyfikacja książek i klientów).

• Magnetyczne

Czytniki te posiadają głowice odczytujące informację zapisaną zwykle na pasku magnetycznym. W ten sposób są zapisane informacje np. na większości kart płatniczych.

• Elektroniczne

Czytnik odczytuje informacje zapisane w obiekcie poprzez bezpośredni styk z układem w obiekcie. W ten sposób jest między innymi realizowana autoryzacja użytkownika komputera przy pomocy karty elektronicznej.

• Radiowe

Czytnik drogą radiową odczytuje informacje zapisane w obiekcie. Zwykle zasięg takiego czytnika wynosi kilka do kilkunastu centymetrów, choć popularne są także czytniki o zasięgu kilkudziesięciu centymetrów. Ze względu na wygodę użytkowania coraz częściej zastępują rozwiązania oparte na czytnikach magnetycznych np. w systemach kontroli dostępu.

Pojęcie skaner radiowy odnosi się również do szerokopasmowych odbiorników sygnałów radiowych, służących głównie do nasłuchu wszelkich informacji przesyłanych drogą radiową (zwłaszcza analogowego przekazu głosowego).

• Kamera internetowa

Kamera internetowa (ang. webcam) to kamera cyfrowa, podłączana bezpośrednio do komputera, zazwyczaj za pomocą złącza USB. Kamera może transmitować obrazy statyczne (co pewien czas, zwany czasem odświeżania, przesyła pojedynczy obraz) lub transmisja może odbywać się w sposób ciągły (tzw. streaming cams). Najprostsze modele oparte są na tańszej matrycy CMOS, o niewielkich rozmiarach, rozdzielczości 640x480 pikseli i przydadzą się użytkownikom mało wymagającym i mającym niezbyt wydajne łącze internetowe. Przeważnie spełniają swoje zadania, ale jakość obrazu, wykonanie i szybkość działania pozostawiają wiele do życzenia. W słabszym oświetleniu pracuje wyraźnie gorzej. Coraz częściej spotyka się modele pracujące z prędkością 30 klatek/s, w rozdzielczości 800x600 pikseli.

Kamery internetowe wykorzystuje się często także do nagrywania amatorskich filmów.

• Mikrofon

Mikrofon to przetwornik elektroakustyczny służący do przetwarzania fal dźwiękowych na impulsy elektryczne.

Zasada działania:

• Mikrofon dynamiczny

Drgania powietrza wytwarzane przez fale dźwiękowe poruszają cienką elastyczną membranę i połączoną z nią cewkę umieszczoną w silnym polu magnetycznym wytwarzanym przez magnes. W wyniku tego generowane jest napięcie na zaciskach cewki - siła elektrodynamiczna, czyli drgania umieszczonej pomiędzy biegunami magnesu cewki, wzbudzają w niej prąd elektryczny o częstotliwości odpowiadającej częstości drgań fal dźwiękowych.

Podstawową zaletą tej konstrukcji jest prostota i brak konieczności zewnętrznego zasilania. Aby uzyskać wyższe napięcie na wejściu mikrofonu, należy zastosować cewkę o większej ilości zwojów, która z kolei jest cięższa i ma większą rezystancję, a zatem i większą bezwładność i szumy termiczne. Co w konsekwencji utrudni mikrofonowi przetwarzanie wyższych częstotliwości i szybkich impulsów.

• Mikrofon pojemnościowy

W mikrofonach pojemnościowych do przetwarzania fal dźwiękowych na napięcie służy specjalnie skonstruowany kondensator, w którym membrana wykonana jest z bardzo cienkiej i elastycznej folii z napyloną warstwą złota stanowiącą jedną okładkę oraz umieszczonej w niewielkiej odległości od niej drobnej siatce metalowej, która stanowi drugą okładkę. Drgania powietrza spowodowane wytworzonymi falami dźwiękowymi wprowadzają w ruch membranę, która zmienia odległość jednej okładki od drugiej. Jedyną wadą tego typu mikrofonów jest konieczność zasilania prądem.

Złączami, które stosuje się mikrofonach są:

• męskie złącze XLR-3 w mikrofonach profesjonalnych

• wtyk Jack o średnicy 6,5 mm w mikrofonach konsumenckich; spotykane są także wtyki symetryczne (połączenia symetryczne), a w mikrofonach tańszych monofoniczne (połączenia niesymetryczne)

• wtyk Jack mono o średnicy 3,5 mm w bardzo tanich mikrofonach bądź mikrofonach komputerowych

W niektórych mikrofonach przeznaczonych do urządzeń przenośnych używane są inne złącza, takie jak XLR-5 lub mini-XLR. Mikrofony wpinane w klapę marynarki mają złącza dostosowane do miniaturowych nadajników bezprzewodowych. Od 2005 roku pojawiły się profesjonalne mikrofony wyposażone w interfejs USB, przeznaczone do rejestracji dźwięku przez komputer bez udziału karty dźwiękowej.

• Dżojstik

Dżojstik (z ang. joystick, od joy - zabawa, stick - patyk, drążek) to urządzenie wejścia komputera, manipulator służący do sterowania ruchem obiektów na ekranie. W podstawowej wersji zbudowany z wychylnego drążka zamocowanego na podstawce, którego przechylenie w odpowiednim kierunku powoduje stosowną reakcję sterowanego obiektu, oraz w przyciski uruchamiające przypisane im działania i dodatkowe funkcje sterujące, znajdujące się na podstawce i samym drążku. Pierwsze dżojstiki nie służyły do rozrywki, lecz do sterowania samolotami, nazywano je wtedy „drążkami sterowniczymi” (ang. „control stick”).

Stosuje się je również do sterowania robotami, elektrycznymi wózkami inwalidzkimi. W komputerach wykorzystywane do sterowania kursorem, w grach samolotami, samochodami, osobami. Dżojstik jest również bardzo praktyczny przy manipulacji obiektem trójwymiarowym w programach typu CAD, czy do tworzenia obiektów 3D. Znajduje on również zastosowanie w niektórych syntezatorach, elektronicznych instrumentach muzycznych. Umieszczony obok klawiatury umożliwia dodatkowe, płynne kształtowanie cech dźwięku (zamiennie stosowane są m.in. rolki i suwaki).

Historia:

Tradycyjny cyfrowy dżojstik firmy Atari z lat 80. z jednym przyciskiem, przeznaczony do Atari 2600, podłączany był przez port DB9. Specyfikacja tego złącza była przez wiele lat uważana za standard dla dżojstików cyfrowych.

W obecnie tworzonych dżojstikach dostępna jest często dodatkowa funkcja określana jako sprzężenie zwrotne (ang. Force Feedback). Funkcja ta pozwala na odczuwanie przez osobę sterującą reakcji, jaką wywołuje otoczenie. Czyli np. lecąc samolotem wpadamy w turbulencję, na skrzydłach występują dodatkowe siły, rejestrowane przez odpowiednie czujniki, następnie komputer na podstawie sygnałów odebranych z czujnika, próbuje przekazać na drążek dżojstika drgania, pozwalające odczuć co dzieje się z powierzchniami sterowymi (tak jakby gracz leciał samolotem z II wojny światowej, z drążkiem bezpośrednio połączonym ze sterami), gdyby nie sprzężenie zwrotne nie czulibyśmy żadnej reakcji/oporu. Dżojstiki takie są przeważnie ok. pięć do dziesięciu razy droższe od tradycyjnych, ponieważ zawierają serwomechanizmy pełniące funkcje podobne do siłowników, które pozwalają komputerowi sterować ruchem drążka.

Typy:

• Analogowy

Znany również pod nazwą dżojstik proporcjonalny. Dżojstik analogowy pozwala na wskazanie dowolnego azymutu (kierunku), czyli mamy do wyboru pełne 360°, z dokładnością do kilkudziesięciu minut kątowych.

Urządzenie to najczęściej jest wyposażone w dwie niezależne osie obrotu (X i Y), spotyka się również konstrukcje z trzema osiami obrotu (X, Y + Z) (oprócz możliwości przechylania na boki oraz od i do siebie, można przekręcać drążek w prawo lub w lewo wokół jego osi, co odpowiada ruchowi orczyka, który steruje wychyleniem steru kierunku w rzeczywistym samolocie).

Dżojstik analogowy oprócz wskazywania kierunku, umożliwia określenie „intensywności” pchnięcia przez rejestrowanie kąta wychylenia drążka - pomiar ciągłej zmiany rezystancji za pomocą potencjometru. Obrót potencjometru, przez odchylenie drążka wzdłuż danej osi, o pewien kąt, powoduje zmianę aktualnej wartości rezystancji potencjometru, co jest przeliczane na odpowiedni kąt wychylenia.

Dżojstik analogowy należy skalibrować przed użyciem, przez wskazanie programowi kalibrującemu maksymalnej i minimalnej wartości rezystancji, co odpowiada maksymalnym kątom wychylenia „+” i „-” od położenia neutralnego i podanie wartości środkowej, przez ustawienie drążka w pozycji neutralnej (prostopadle do podłoża). Kalibrację przeprowadza się dla każdej z osi obrotu drążka.

• Cyfrowy

Dżojstik cyfrowy/dyskretny pozwala wybrać tylko cztery podstawowe kierunki i cztery pośrednie, ponieważ jest on najczęściej zbudowany z czterech włączników stykowych (załączających obwód jedynie, gdy są „przytrzymywane” w pozycji „włączony”).

Przechylenie drążka w jednym z kierunków głównych powoduje wciśnięcie jednego z czterech włączników. Przechylenie drążka w dowolnym kierunku pośrednim , między dwoma sąsiadującymi kierunkami głównymi, powoduje wciśnięcie dwóch włączników, odpowiadających obu kierunkom, pomiędzy którymi jest wybrany kierunek pośredni.

W dżojstiku cyfrowym jest dostępne osiem kierunków. Wynika z tego, że sygnał nie jest zależny od stopnia wychylenia drążka, jak w dżojstiku analogowym, a sterowany obiekt nie będzie reagował na zwiększony wysiłek użytkownika („pchanie na siłę” drążka w danym kierunku).

Dżojstiki cyfrowe były szeroko stosowane przez graczy, na platformach ośmio- i szesnastobitowych, takich jak Commodore 64, Atari 800 czy ST, ZX Spectrum itp. W przypadku platformy PC, stosowane są dżojstiki analogowe.

Porty:

• Standard DE-9 (błędnie określany jako DB-9) wprowadzony w latach 80. i na początku lat 90. w przyłączaniu dżojstików cyfrowych do ówczesnych platform ośmio- i szesnastobitowych. Istnieje możliwość podłączenia starego dżojstika cyfrowego do komputera klasy PC przez port równoległy i przez GamePort.

• ADB - magistrala do podłączania urządzeń peryferyjnych w komputerach firmy Apple od 1986 do 1998 r. kiedy to zastosowano porty USB. Magistrala ADB przeznaczona była do przyłączania urządzeń (najczęściej wejściowych, chociaż pojawiły się również monitory obsługiwane przez ten interfejs) o niskiej szybkości przesyłu danych, do 154 Bps. Możliwe było obsłużenie do 16 urządzeń, przy czym Apple zalecało podłączanie najwyżej trzech, na odległość do 5 m, kablem o pojemności nie większej od 100 pF/m.

• GamePort to domyślny port do podłączania dżojstików analogowych, manipulatorów i innych urządzeń dla gracza, w komputerach klasy PC w latach '90 XX wieku. Często na śledziu kart muzycznych. Do jednego GamePortu można podłączyć jeden dżojstik 4-osiowy/4-przyciskowy lub przez rozdzielacz GamePortu dwa dżojstiki 2-osiowe/2-przyciskowe. GamePort nie jest obsługiwany w systemie Microsoft Windows Vista i nowszych.

• USB to uniwersalny port szeregowy, pozwalający podłączać do komputera prawie każde urządzenie zewnętrzne, także nowoczesne dżojstiki, jednocześnie pozwala na znaczne zwiększenie ich możliwości i szybkości reakcji. W obecnych konstrukcjach stosuje się prawie wyłącznie złącza USB, czasem można spotkać rozwiązania hybrydowe (łączące dwa podejścia, tu dwa sposoby podłączania dżojstika, przez GamePort i USB), wyposażone w stosowne przejściówki.

• Gamepad

Gamepad (także joypad, pad) to urządzenie sterujące używane w grach wideo i komputerowych. Standardowo jest dodawany do każdego zestawu z konsolą. Każdy producent opracowuje unikatowy dla danej konsoli model, dlatego ważne jest wybranie kontrolera odpowiedniego dla danego urządzenia.

Z powodu rosnącej popularności gamepadów wśród użytkowników konsoli stawały się one coraz bardziej popularne wśród użytkowników komputerów. Istnieje wiele modeli padów przeznaczonych dla komputerów osobistych, które swoim wyglądem imitują urządzenia konsolowe. Najczęściej wykorzystywanym jest wzór kontrolera do PlayStation oraz Xbox. Istnieją również odpowiednie przejściówki umożliwiające podłączenie padów przeznaczonych dla danej konsoli do komputera osobistego tak, aby zachować pełną ich funkcjonalność.

Porównanie z innymi kontrolerami:

Dżojstik jest kontrolerem zbudowanym z drążka znajdującego się na podstawce umieszczanej na stole, natomiast gamepad trzymany w dłoniach zawiera wyłącznie przyciski kierunkowe (tzw. krzyżak albo D-pad), przyciski akcji oraz gałki analogowe (najczęściej dwie).

Istnieje możliwość podłączenia starego gamepada cyfrowego do komputera klasy PC przez port równoległy i przez GamePort.

• Kierownica

Kierownica to typ kontrolera gier, który można opcjonalnie podłączyć do komputera w grach wyścigowych lub konsoli gier wideo i kierować jak w prawdziwym samochodzie bez używania myszki oraz klawiatury.

• Cyfrowy aparat fotograficzny

Aparat cyfrowy to aparat fotograficzny rejestrujący obraz w postaci cyfrowej, zapisuje on obraz podobnie jak informacje w pamięci komputera. Jego zaletą jest to, że otrzymane zdjęcia mogą być w prosty sposób zmieniane na komputerze, a następnie drukowane w dowolnej liczbie kopii.

Karty pamięci, stosowane w aparatach cyfrowych jako nośnik danych, mogą pomieścić dużo więcej zdjęć niż błony fotograficzne, w związku z tym fotografowanie za pomocą aparatów cyfrowych jest tańsze. Ponadto nieudane zdjęcia można usunąć.

Zasada działania:

Układ optyczny tworzy obraz na przetworniku optoelektronicznym (CCD, CMOS), a współpracujący z nim układ elektroniczny odczytuje informacje o obrazie i przetwarza na postać cyfrową w układzie zwanym przetwornikiem analogowo-cyfrowym.

Dane w postaci cyfrowej są zapisywane w jednym z formatów zapisu obrazu - zazwyczaj JPEG (kompresja stratna), TIFF (kompresja bezstratna) lub RAW (pełna informacja z matrycy aparatu) - w cyfrowej pamięci aparatu (w pamięci półprzewodnikowej lub na miniaturowym dysku magnetycznym lub optycznym) albo przesyłane bezpośrednio do komputera.

Najczęściej wykorzystywanymi pamięciami w aparatach cyfrowych są pamięci typu flash.

Cyfrowe aparaty fotograficzne bywają wbudowane w inne urządzenia, zwykle telefony komórkowe (również laptopy). Mimo że ich rozdzielczości sięgają nawet 12 Mpix, to jakość matryc (szumy), a przede wszystkim układów optycznych zazwyczaj mocno ustępuje urządzeniom dedykowanym do fotografii.

• Slidepad

Slidepad to urządzenie komputerowe służące do sterowania kursorem na ekranie monitora wynalezione przez polskich inżynierów ze Szczecina. W odróżnieniu od podobnych rozwiązań, takich jak mysz komputerowa, umożliwia również sterowanie kursorem na ekranie laptopa, telefonu komórkowego, palmtopa i innych podobnych urządzeń.

Opis działania:

Slidepad ma większą dokładność wskazań kursora od myszy komputerowej z uwagi na większą rozdzielczość faktyczną. Ma także znacznie większą płynność oraz naturalność ruchu. Umożliwia przeglądanie na ekranie komórki całych stron WWW. Dużym ograniczeniem myszy komputerowej jest fakt, że położenie kursora wyznacza wektor przesunięcia jaki dokonujemy ręką - przyjecie za podstawę określenia ruchu wektora przesunięcia powoduje, że ruch kursora jest zawsze wielokątem, pomimo, iż użytkownik myszy kreśli po podłożu krzywe. Efekt ten jest widoczny przy wykonywaniu szybkich ruchów myszą. W Slidepadzie natomiast wewnętrzna podkładka manipulatora posiada dokładnie takie same proporcje, jak monitor komputera. Oznacza to, że odpowiednio oznaczony punkt na środku jej powierzchni odpowiada wierzchołkowi kursora i jest wielkości jednego piksela. Wychylenie urządzenia w dowolnym kierunku powoduje przesuniecie punktu ponad mini kamerą. W wyniku tego przesunięcia, zmienia się położenie punktu względem mini kamery. Obraz z kamery analizowany jest przez prosty program, który wylicza nowe współrzędne punktu. Współrzędne te odpowiadają współrzędnym kursora na ekranie, a informacja o nich wysyłana jest z urządzenia do komputera. Dzięki wysyłaniu z urządzenia wskazującego do komputera współrzędnych położenia kursora ruch kursora zawsze odpowiada ruchowi wykonanemu ręka, a dzięki temu staje się on idealnie płynny.

Historia:

Slidepad został wymyślony pod koniec lat 90. przez graczy komputerowych i początkowo miał ułatwiać zabawę na komputerze. Pierwsze prototypy zbudowane były z półokrągłego dna aluminiowej puszki po napoju. Wynalazek okazał się dla graczy lepszym manipulatorem od konwencjonalnej myszy, trackpointów, mini-joysticków czy touchpada, co skłoniło twórców do dopracowania swojego pomysłu. Prototyp urządzenia poddano wstępnym badaniom w laboratoriach Politechniki Szczecińskiej oraz Uniwersytetu Szczecińskiego. Po pierwszych testach został zaprezentowany w 2008 roku podczas międzynarodowych targów inwestycyjnych w czeskiej Pradze zorganizowanych m.in. przez firmę Microsoft, gdzie - jak podała prasa - spotkał się z zainteresowaniem firm tworzących gry komputerowe, produkujących telefony itp. Obecnie Slidepad został opatentowany w USA, Polsce i Unii Europejskiej. Doczekał się także szeregu wersji i prototypów, a producent oferuje go obecnie w czterech różnych wersjach: komórkowej, palmtopowej, laptopowej oraz stacjonarnej.

• Tablet graficzny

Tablet to urządzenie wskazujące, służące przede wszystkim do rysowania elementów graficznych na komputerze, choć z powodzeniem może działać w zastępstwie myszy komputerowej.

Konstrukcja:

Tablet składa się ze specjalnej podkładki oraz wskaźnika zwanego piórkiem (rysikiem), zwykle w kształcie długopisu. Ruch rysika po podkładce jest przenoszony do komputera jako informacja o bieżącym położeniu oraz o sile nacisku wskaźnika na tablet. Bardziej złożone konstrukcje rejestrują również nachylenie i obrót (wokół własnej osi i względem powierzchni tabletu) celem odwzorowania tego ruchu przy np. dokładnej imitacji smugi farby z pędzla.

Odwzorowanie powierzchni:

Poza kształtem wyróżniającym te urządzenia wskazujące od większości pozostałych jest pobieranie absolutnych współrzędnych ruchu, nie zaś względnych, znanych np. z myszy. Jednak niektóre firmy udostępniają w swoim oprogramowaniu przełączanie pomiędzy trybem absolutnym i relatywnym, tak aby urządzenie można było dostosować do własnych potrzeb. Powierzchnia tabletu stanowi dokładne odwzorowanie ekranu (czy np. okna programu graficznego) w mniejszej skali. Zatem dotknięcia rysikiem poszczególnych rogów podkładki przenoszą kursor natychmiast w narożniki ekranu, ruch myszy zaś przesuwa kursor względem jego bieżącego położenia.

Wymiary i zastosowania:

Tablety udostępniane są w bardzo wielu rozmiarach, zwykle z przeznaczeniem do konkretnych zastosowań - od A6 (retusz fotografii i hobbystyczny rysunek) aż po A0 (programy CAD, tworzenie map i innych projektów). Większość modeli posiada obszar roboczy pokryty ruchomą folią, pod którą można umieścić rysunek referencyjny.

Komunikacja:

Większość tabletów posiada doskonałe wsparcie pod systemami Microsoft Windows, Mac OS i Linux, choć inne systemy takie jak FreeBSD nie stoją w przegranej pozycji. W systemach operacyjnych, które nie wykrywają możliwości tabletów, konstrukcje oparte na porcie USB są rozpoznawane jako standardowe urządzenia HID i działają jak zwykłe myszy lub też, co jest regułą w przypadku starszych tabletów komunikujących się poprzez port RS232, nie działają w ogóle. Programy graficzne takie jak: Adobe Photoshop, GIMP, Corel Photo Paint lub Krita potrafią przenieść dodatkowe dane z tabletu takie jak siła nacisku czy nachylenie.

Rysiki:

Do komunikacji między podkładką a rysikiem wykorzystywane jest pole elektromagnetyczne, w niektórych stanowi ono źródło zasilania rysika, w innych wykorzystywane są nadal baterie (zasadniczo zmniejsza to wygodę użytkowania ze względu na zwiększoną wagę).

Jeden tablet może być obsługiwany za pomocą całego zestawu rysików pełniących różne funkcje, m.in.:

• ołówek (podstawowa funkcja),

• gumka (często umieszczana na przeciwnym końcu rysika, na wzór drewnianych ołówków),

• aerograf (włącznie z regulacją gęstości i rozmiaru pokrycia na samym wskaźniku),

• pędzel (posiadający specjalnie profilowaną, miękko sprężynującą końcówkę, dającą wrażenie malowania prawdziwym pędzlem).

• TrackPoint

TrackPoint (po polsku - punkt dotykowy lub manipulator punktowy) to manipulator, jedno z urządzeń wejściowych komputera, służy do interakcji użytkownika z systemem operacyjnym i programami.

Nazywany w zależności od producenta: TrackPoint (IBM, a później Lenovo), TrackStick (Dell), Pointstick (Hewlett-Packard Compaq), touchstick (Fujitsu Siemens Computers), FineTrack (Acer), NX Point (NEC) lub AccuPoint (Toshiba).

Funkcjonalnie trackpoint to mały dżojstik (w postaci niewielkiego gumowego kapturka), reagującego na siłę i kierunek nacisku, umieszczony w środkowej części klawiatury (okolice klawiszy G, H, B (pomiędzy nimi)). Stosowany w laptopach w zastępstwie touchpada lub jako jego alternatywa. W przypadku trackpointa dwa lub trzy klawisze odpowiadające przyciskom myszy, umieszczane są zaraz pod klawiszem spacji.

• Trackball

Trackball (po polsku - manipulator kulkowy lub manipulator dotykowy) urządzenie wskazujące komputera lub innego urządzenia elektronicznego (np. telefonu), służy do interakcji użytkownika z systemem operacyjnym i programami. Jest to kulka umieszczana w niektórych klawiaturach pod najniższym rzędem klawiszy (może to też być osobne urządzenie).

Niekiedy nazywane nieformalnie i żartobliwie kotem (dla odróżnienia od myszki komputerowej). Wygląda jak mechaniczna mysz komputerowa odwrócona do góry kulką. Funkcjonalnie trackball jest identyczny z myszą komputerową. Spotykany najczęściej w komputerach przenośnych. Składa się z obudowy i kuli, której poruszenia są przekładane na ruch kursora na ekranie. W chwili obecnej istnieją dwa mechanizmy przekładania ruchu na sygnały elektryczne:

• mechaniczno-optyczny - kulka porusza rolkami, na których zamocowane są elementy przesłaniające czujniki optyczne

• optyczny - kulka pokryta jest wzorem, światło odbijane w różny sposób od elementów wzoru pada na czujnik optyczny, zmiany w oświetleniu czujnika przekładane są na ruch kursora.

• Pióro świetlne

Pióro świetlne (ang. light pen) to obecnie rzadko spotykane (głównie w pracowniach projektowych) urządzenie peryferyjne w kształcie długopisu służące do sterowania komputerem (np. zamiast myszy).

Budowa:

Pióro świetlne jest urządzeniem wskazującym. Kształtem przypomina ono zwykłe pióro podłączone do jednostki wizualizującej. Wskazująca końcówka pióra posiada światłoczuły element, który umieszczony przy ekranie wykrywa światło pozwalając komputerowi zlokalizować położenie kursora. Lokalizacja odbywa się na podstawie rejestrowania częstotliwości pracy monitora CRT (odświeżanie ekranu LCD uniemożliwia zastosowanie tej technologii) i porównywania otrzymanych wyników z wysyłanymi przez komputer danymi.

Działanie:

Obsługa komputera za pomocą pióra świetlnego nie różni się zbytnio od obsługi myszy czy tabletu; polecenia, takie jak kliknięcie na obiekt, wydaje się poprzez nakierowanie pióra w odpowiednie miejsce ekranu i wciśnięcie znajdującego się na nim przycisku.

Pióra świetlne nigdy nie zdobyły większej popularności takiej, jaką udało się zdobyć myszom, padom czy joystickom, jednakże miały swój udział między innymi w branży rozrywkowej (popularny pistolet świetlny konsoli NES, bardziej znanych na naszym rynku jako Pegasus). Obecnie urządzenia te zostały prawie całkowicie wyparte przez tablety.

2. Urządzenia wyjścia:

• Monitor komputera

Monitor komputerowy to ogólna nazwa jednego z urządzeń wyjścia do bezpośredniej komunikacji operatora z komputerem. Zadaniem monitora jest natychmiastowa wizualizacja wyników pracy komputera.

Od około 2005 roku rynek zdominowały monitory LCD. W najtańszych modelach sygnał jest nadal przesyłany analogowo przez złącze D-Sub. Bardziej bogato wyposażone modele posiadają gniazda cyfrowe, takie jak DVI, HDMI, DisplayPort, pozwalające uzyskać znacznie lepszą jakość obrazu i wyższe rozdzielczości.

Historia:

Pierwszy polski komputer XYZ z 1958 r. używał synchroskopu, wyświetlającego na ekranie oscyloskopu, zawartość 16 słów pamięci w postaci 16 rzędów po 36 jasnych i ciemnych punktów. Następnie używany był dalekopis (np. ZAM 41) lub elektryczna maszyna do pisania (np. Odra 1305). Rolę monitora komputera domowego przeważnie pełnił telewizor.

W latach dziewięćdziesiątych i w pierwszych latach XXI wieku był najczęściej podłączany do gniazda 15-pinowego D-Sub. Do monitora sygnały przesyłane były w postaci analogowej (sygnały RGB). W tych czasach do profesjonalnych zastosowań graficznych stosowano specjalne karty graficzne i monitory, podłączano kartę graficzną za pośrednictwem złącz BNC, a każdy z kolorów był przesyłany oddzielnie, co zmniejszało liczbę zniekształceń.

Podział współczesnych monitorów wygląda następująco:

• monitor CRT - przypomina zasadą działania i po części wyglądem telewizor. Głównym elementem monitora CRT jest kineskop;

• monitor LCD - inaczej panel ciekłokrystaliczny. Jest bardziej płaski od monitorów CRT. Zasada generowania obrazu jest odmienna niż w monitorach CRT.

Porównanie:

• Monitor CRT

• obszar faktycznie wykorzystywany jest mniejszy od nominalnego, np. monitor 15" faktycznie ma ekran od ok. 13,8" do 14" (w zależności od producenta),

• posiada mniejszą plamkę i bezwładność, dla monitorów CRT już w połowie lat 90. (1994-1996) wycofano z produkcji monitory z plamką powyżej 0.28 (przekątna plamki), z handlu takie monitory zniknęły kilka lat później,

• posiada lepsze odwzorowanie kolorów,

• są większe, obecnie monitory 14" już nie występują, a monitory 15" są już prawie całkowicie wycofane z rynku (pozostały tylko nieliczne z bardzo dobrymi parametrami, UVGA i XVGA z plamką poniżej 0,25 mm),

• dominują monitory CRT 17" i 19",

• rozdzielczość można ustawiać dynamicznie bez problemów związanych ze skalowaniem,

• monitory CRT są ciężkie, zajmują dużo miejsca, ale cały czas są niezastąpione dla profesjonalnych aplikacji CAD/CAM

• obraz jest widoczny pod każdym kątem (nie ma efektu zanikania obrazu przy patrzeniu pod ostrym kątem z boku),

• nie występuje charakterystyczny dla większości obecnych matryc LCD problem z wyświetlaniem koloru czarnego,

• przez wielu graczy nadal uważany jest za lepszy, zwłaszcza w grach typu FPP.

• Monitor LCD

• jest zdecydowanie mniejszy gabarytowo niż CRT,

• zużywa mniej prądu,

• jest wolny od efektu migotania,

• w pierwszych modelach ekranów LCD występuje tzw. efekt smużenia, co oznacza, że niepoprawnie wyświetlany jest szybko zmieniający się obraz (filmy, gry),

• oferuje pracę w różnych rozdzielczościach - np. 800x600, 1280x1024 czy 1920x1080 pikseli (konstrukcja full HD), lecz przystosowany jest do jednej rozdzielczości. Jej zmiana możliwa jest tylko w dół i działa na zasadzie skalowania, co pogarsza jakość obrazu.

• nie odkształca obrazu - obraz jest odwzorowywany na niemal płaskiej powierzchni

• optycznie ma większą przekątną niż analogiczne monitory CRT (np. LCD 15" jest w przybliżeniu równy CRT 16,5"), ze względu na to, że nie ma tzw. martwego pola

• generuje słabsze pole magnetyczne i według wielu użytkowników, jest mniej szkodliwy dla wzroku.

• czas reakcji jest nieporównywalnie większy niż w monitorach CRT (istnieją monitory LCD o porównywalnym do CRT czasie reakcji, jednak są to modele z najwyższej półki z matrycami MVA i PVA, chociaż popularyzują się i tanieją bardzo szybko). Wysoki czas reakcji wiąże się ze smużeniem (opisanym w punkcie 4).

• większość modeli LCD, zwłaszcza matryce typu TN, nie potrafi poprawnie odwzorować czerni na monitorze (jest to spowodowane koniecznością podświetlania powierzchni monitora od tyłu na całej powierzchni ekranu). Matryce typu IPS mają głębszą czerń.

• w małej części modeli LCD czasami pojawiają się martwe piksele, które odwracają uwagę od wyświetlanego obrazu - nie zawsze powracają do normy.

Budowa:

Podstawowym problemem przy produkcji monitorów CRT jest taka ich konstrukcja, aby z jednej strony nie miały zbyt dużych gabarytów, a z drugiej, aby ich ekran był możliwie jak najbardziej płaski. Jest to trudne do osiągnięcia, gdyż powierzchnia lampy kineskopowej jest zawsze wycinkiem sfery (ewentualnie walca).

Monitory LCD wypierają swoją starszą konkurencję jaką są monitory CRT. Stopniowo poprawiają się parametry monitorów LCD oraz spadają ich ceny. Podstawowym problemem przy produkcji monitorów ciekłokrystalicznych jest osiąganie dużej rozdzielczości przy zachowaniu jak najmniejszej bezwładności. Bezwładność monitorów ciekłokrystalicznych wynika z faktu, że każdy piksel wyświetlanego obrazu musi być osobno włączany (lub wyłączany) przy każdym odświeżeniu obrazu. Piksele są włączane i wyłączane sekwencyjnie - jeden, po drugim. Czym większa rozdzielczość, tym potrzeba więcej pikseli, co powoduje, że na włączenie każdego z nich zostają coraz krótsze odcinki czasu. Minimalny czas włączenia/wyłączenia piksela jest zaś ograniczony czasem orientacji ciekłych kryształów w polu elektrycznym, które to zjawisko jest podstawą działania tych monitorów.

• Słuchawki

Słuchawka to przetwornik elektroakustyczny, mający za zadanie przekształcenie sygnału elektrycznego w słyszalną falę dźwiękową podobnie, jak czyni to głośnik; od głośnika jednak odróżnia słuchawkę sposób, w jaki jest wykorzystywana: słuchawka służy do indywidualnego odbioru dźwięku, najczęściej umieszcza się ją w bezpośredniej bliskości ludzkiego ucha, a nawet wewnątrz ucha.

Konstrukcja:

Ze względu na użyty przetwornik elektroakustyczny słuchawki dzieli się na:

• elektromagnetyczne (czasem w skrócie nazywane „magnetycznymi”), z membraną z materiału ferromagnetycznego (najczęściej ze stali), której ruch wzbudzany jest przez zmiany pola magnetycznego w nieruchomej cewce znajdującej się w bezpośredniej bliskości membrany;

• elektrodynamiczne (albo krótko „dynamiczne”), z membraną papierową lub z tworzywa sztucznego, której ruch wzbudzany jest przez przyklejoną do niej małą cewkę, umieszczoną w silnym stałym polu magnetycznym, poruszającą się wskutek przepływającego przez nią prądu zmiennego;

• elektrostatyczne, z membraną wzbudzaną przez zmiany pola elektrycznego;

• piezoelektryczne („krystaliczne”), z membraną pobudzaną wskutek zjawiska piezoelektrycznego.

• elektrodynamiczne z kotwicą zrównoważoną (ang. Balanced Armature), z rdzeniem z miękkiej stali połączonym sztywno z membraną, znajdującym się pomiędzy nieruchomymi magnesami stałymi i nawiniętą wokół cewką.

Ze względu na konstrukcję słuchawki odróżnia się:

• słuchawki wokółuszne (zamknięte, półotwarte lub otwarte), w których cała małżowina uszna zakryta jest wraz ze słuchawką w niewielkiej komorze,

• słuchawki nauszne (zamknięte, półotwarte lub otwarte), w których małżowina uszna przykryta jest słuchawką w niewielkiej komorze,

• słuchawki otwarte, których używa się poprzez zbliżenie ucha do membrany słuchawki tak, że małżowina ucha pozostaje odsłonięta,

• słuchawki półotwarte, o konstrukcji częściowo osłaniającej ucho,

• słuchawki douszne, które wsuwa się (częściowo) do wnętrza kanału słuchowego,

• słuchawki dokanałowe, które do poprawnego odsłuchu wymagają uszczelnienia kanału słuchowego.

Słuchawki bywają czasem - zwłaszcza słuchawki nauszne - mocowane do sprężynującego pałąka, który trzyma je na głowie; czasem do pałąka mocowany jest dodatkowo miniaturowy mikrofon. Często słuchawki używane są parami, na lewe i prawe ucho, co umożliwia odsłuch stereofoniczny. W zastosowaniach wojskowych słuchawki wmontowywane bywają do wnętrza hełmu (hełmofonu).

Słowem słuchawka określa się także tzw. mikrotelefon, czyli uchwyt mieszczący zarówno samą słuchawkę, jak i mikrofon telefonu, a także czasem - jak w telefonach komórkowych - cały aparat.

• Ploter

Ploter (ang. plotter) to komputerowe urządzenie peryferyjne, służące do pracy z dużymi płaskimi powierzchniami, mogące nanosić obrazy, wycinać wzory, grawerować itp. Ploterów używają głównie graficy komputerowi, poligrafowie i architekci.

Wyróżnia się następujące rodzaje ploterów:

• ze względu na prowadzenie papieru

• ploter płaski

• ploter bębnowy

• ze względu na zastosowanie

• nanoszące obraz

• ploter atramentowy

• ploter solwentowy

• ploter kreślący

• ploter laserowy

• ploter grawerujący

• ploter tnący

• Drukarka

Drukarka to urządzenie współpracujące z komputerem, służące do przenoszenia danego tekstu, obrazu na różne nośniki druku (papier, folia, płótno itp). Niektóre drukarki potrafią również pracować bez komputera, np. drukować zdjęcia wykonane cyfrowym aparatem fotograficznym (po podłączeniu go do drukarki lub po włożeniu karty pamięci z zapisanymi zdjęciami do wbudowanego w drukarkę slotu).

Mianem drukarki określa się też sterownik w systemie operacyjnym, natomiast samo urządzenie określane jest jako urządzenie drukujące.

Podstawowe rodzaje drukarek:

• Drukarka igłowa, drukarka mozaikowa (ang. dot-matrix printer, needle printer, wire printer) to niegdyś najpopularniejszy typ drukarek. Wykorzystują do drukowania taśmę barwiącą podobną do tej stosowanej w maszynach do pisania. Ich główną zaletą są niskie koszty eksploatacji i możliwość drukowania kilku kopii na papierze samokopiującym; do dziś często używana jest do druku faktur itp.; najczęściej spotykane są głowice 9- i 24-igłowe, istnieją także drukarki wielogłowicowe (każda głowica drukuje fragment wiersza).

• Drukarka atramentowa (ang. ink-jet printer) to najpopularniejszy obecnie typ drukarek. Drukuje poprzez umieszczanie na papierze bardzo małych (od kilku do kilkudziesięciu pikolitrów) kropli specjalnie spreparowanego atramentu do drukowania. Praktycznie wszystkie dzisiejsze drukarki atramentowe umożliwiają druk w kolorze. Stosowany jest atrament w czterech kolorach: cyjan, magenta (ciemny róż), żółty i czarny (model CMYK). Ponadto w niektórych drukarkach można stosować specjalne tusze „fotograficzne” (są one nieco jaśniejsze niż standardowe i lepiej oddają barwy przy drukowaniu zdjęć) oraz inne dodatkowe kolory. Wadą tanich drukarek atramentowych są dość wysokie koszty eksploatacji (wysoka cena tuszu w stosunku do ilościowej możliwości pokrycia nim papieru). Jeden z niewielu typów drukarek umożliwiających druk w kolorze białym (obok technologii termotransferowej). Wysokiej jakości drukarki atramentowe, dobrze symulujące druk offsetowy zwane są prooferami. Dzięki wydrukowi proofa zleceniobiorca akceptuje projekt druku, a akceptowany proof stanowi dla drukarni wzorzec dla sprawdzania poprawności druku.

• Drukarka laserowa (ang. laser printer) - drukuje poprzez umieszczanie na papierze cząstek tonera. Zasada działania drukarek laserowych jest bardzo podobna do działania kserokopiarek. Wałek selenowy jest elektryzowany, następnie naświetlany światłem laserowym (lub diod LED). Przez to miejsca naświetlone tracą swój ładunek elektryczny i nie przyciągają cząsteczek tonera. Następnie toner z wałka przenoszony jest na papier. Na końcu prowadzony jest proces utrwalania wydruku. Karta papieru przechodzi przez fuser - utrwalacz termiczny, gdzie toner jest rozgrzewany i wprasowywany w kartkę papieru. Drukarki laserowe charakteryzują się bardzo wysoką jakością i szybkością wydruku, a druk pod wpływem wody się nie rozpływa. Drukarki laserowe pracują głośniej niż drukarki atramentowe, za to zwykle drukarki laserowe drukują szybciej od drukarek atramentowych.

• Głośnik

Głośnik to przetwornik elektroakustyczny (odbiornik energii elektrycznej) przekształcający prąd elektryczny w falę akustyczną. Idealny głośnik przekształca zmienny prąd elektryczny o odpowiedniej częstotliwości na falę akustyczną proporcjonalnie i liniowo. Rzeczywisty zakres częstotliwości, w którym głośnik wytwarza falę ciśnienia proporcjonalnie do napięcia (z dopuszczalnym odchyleniem) nazywa się pasmem przenoszenia głośnika.

Potocznie głośnikiem nazywa się również zespół głośników zamknięty we wspólnej obudowie poprawnie nazywanej kolumną głośnikową.

Historia głośnika:

Pierwszym głośnikiem był auxetophone, opatentowany przez Horacego Shorta z Londynu w 1898 roku. Po raz pierwszy użyto go publicznie na Wystawie Paryskiej w 1900 roku, aby nadać fonograficzny zapis arii operowych ze szczytu wieży Eiffla. Maszyna była poruszana sprężonym powietrzem i - według opowieści ówczesnych - słychać ją było w całym Paryżu.

Pierwszy głośnik elektryczny - dictograph, prototyp większości dzisiejszych systemów, został skonstruowany w 1906 roku, przez Millera Reese'a Hutchinsona i Kelly'ego Turnera z Hutchinson Acoustic Co. z Nowego Jorku. Pierwszy raz publicznie użyto elektrycznych głośników we wrześniu 1912 roku, kiedy firma Bell Telephone Co. we współpracy z Western Electric zainstalowała dwa chłodzone wodą nadajniki głośnikowe, induktor i dziesięć głośników w teatrze Olympic w Chicago. Nie tylko wzmacniały one głos ze sceny, lecz transmitowały także na widownię efekty dźwiękowe spoza niej. Po raz pierwszy głośniki zostały wykorzystane jako element systemu nagłaśniającego na początku 1913 roku, kiedy gubernator stanu Oklahoma wygłosił mowę transmitowaną dla 345 osób odległych o 122 mile od miejsca nadawania.

W roku 1924 dwaj inżynierowie C.W. Rice i E.W. Kellog z firmy General Electric, opracowali konstrukcję (głośnik magnetoelektryczny), która przypomina dzisiejsze modele. Przełom polegał na wykorzystaniu magnesu, ruchomej cewki i membrany. Pierwsze kolumny, czyli głośniki zamknięte w obudowie opatentowano dopiero w 1958 roku.

Podział ze względu na zasadę działania:

• Magnetoelektryczne (dynamiczne) - w polu magnetycznym magnesu umieszcza się przewodnik (cewkę magnetyczną), w którym płynie prąd elektryczny. Oddziaływanie magnesu i przewodnika z prądem wywołuje ruch przewodnika, do którego przymocowana jest membrana. Cewka jest połączona sztywno z membraną, a całość jest odpowiednio zawieszona, tak aby zapewnić osiowy ruch cewki w szczelinie magnesu bez ocierania się o magnes.

• Elektromagnetyczne - przepływ prądu o częstotliwości akustycznej powoduje powstanie zmiennego pola magnetycznego. Pole to magnesuje rdzeń ferromagnetyczny połączony z membraną. Przyciąganie i odpychanie rdzenia powoduje drgania membrany.

• Elektrostatyczne - na naelektryzowaną membranę z cienkiej folii (mającą napyloną warstwę metaliczną z jednej lub dwu stron, bądź będącą elektretem) oddziałują dwie perforowane elektrody, umieszczone z obu stron folii (jedna elektroda ma odwróconą fazę sygnału o 180 stopni w stosunku do drugiej), w ten sposób wywołując drgania folii w takt sygnału.

• Magnetostrykcyjne - pole magnetyczne wywołuje zmianę wymiarów materiału ferromagnetycznego (zjawisko magnetostrykcyjne). Ze względu na duże częstotliwości drgań własnych elementów ferromagnetycznych, tego typu głośniki stosowane są do otrzymywania ultradźwięków.

• Piezoelektryczne - pole elektryczne wywołuje zmianę wymiarów materiału piezoelektrycznego, stosowane w głośnikach wysokotonowych i ultradźwiękowych,

• Jonowe (bezmembranowe).

3. Urządzenia wejścia-wyjścia:

• Napęd taśmowy

Napęd taśmowy (ang. streamer) to urządzenie do przenoszenia danych z systemów komputerowych na taśmę magnetyczną w celu archiwizacji. Obecnie najbardziej popularne napędy wykorzystują taśmy umieszczone w specjalnych kasetach.

Kasety mieszczą nawet do kilkuset gigabajtów danych. Dodatkowo większość z napędów wykorzystuje kompresję, dzięki czemu możliwe jest zmieszczenie większej ilości danych. Streamery wykorzystują cyfrową technikę zapisu danych. Są one wykorzystywane głównie do archiwizacji danych i nie nadają się do przenoszenia danych między komputerami z powodu długiego czasu dostępu i odczytu danych.

Napędy taśmowe, ze względu na raczej profesjonalne zastosowanie, zazwyczaj wyposażane były w interfejs SCSI, a obecnie również w interfejsy sieciowe (Fibre-Channel), stając się częścią sieci SAN.

• Karta telewizyjna

Karta telewizyjna (ang. tuner card) to urządzenie wejścia/wyjścia komputera. Umożliwia rejestrację, przetwarzanie i odtwarzanie obrazu telewizyjnego. Często posiada komplet wejść i wyjść analogowych, umożliwiających podłączenie do komputera magnetowidu, gry wideo czy telewizora.

Karta telewizyjna umożliwia odbiór programów telewizji naziemnej, telewizji satelitarnej (również telewizji cyfrowej). Może służyć do przechwytywania sekwencji wideo i prostej (liniowej) edycji wideo.

Karty telewizyjne wystarczające do zastosowań amatorskich często zintegrowane są z monitorem. Pojawiły się również zewnętrzne tunery telewizyjne podłączane do komputera przez port USB lub nawet bezpośrednio do monitora.

• Stacja dyskietek

Stacja dyskietek (FDD; Floppy Disk Drive) to element komputera przeznaczony do obsługi jednego z rodzajów zewnętrznej pamięci komputerowej, jakim jest dyskietka. Stacje dyskietek zwane są stacjami dysków miękkich.

W komputerach osobistych używane były następujące rodzaje stacji dyskietek:

• 8" - w pierwszych maszynach, pojemność 79,7 kB, 175 kB, 237,25 kB, 500,5 kB;

• 5 1/4" - obecnie praktycznie nie jest spotykana (pojemność dyskietki: SS/SD - 160 kB, SS/DD - 180 kB, DS/SD - 320 kB, DS/DD - 360 kB, HD 1,2 MB),

• 3 1/2" - mimo zmniejszenia znaczenia dyskietek, nadal czasem można spotkać te dyskietki (pojemność dyskietki: DD - 720 kB, HD - 1,44 MB, ED - 2,88 MB),

• 3" - praktycznie się nie przyjęły i na masową skalę występowały tylko w komputerach Amstrad/Schneider. Miały pojemność 170 kB.

Obecnie ich rolę przejęły płyty CD i DVD, a także coraz powszechniejsze nośniki USB. Dzisiaj stacje dyskietek nie są już standardowo montowane w komputerach, jednak w starszych systemach bez nich nie jest możliwe przywrócenie systemu z kopii zapasowej lub wykonanie niektórych innych istotnych operacji bez rozkręcania komputera.

Organizacja zapisu danych:

Najmniejszymi jednostkami zapisu danych na dyskietkach są: sektory i klastry. Pogrupowane stanowią ścieżki, których może być 40 lub 80 (niektóre systemy komputerowe umożliwiały natywną obsługę nieco większych rozmiarów). Jednostki te nanoszone są na nośnik podczas procesu formatowania.

Dane na dyskietce mogą być zapisane w różnych formatach plików. Najczęściej spotykanym jest FAT.

Pierwszym sektorem na dyskietce jest sektor rozruchowy przechowujący podstawowe parametry nośnika (podobnie jak w dysku twardym).

Początkowo stacje dysków zapisywały dane jednostronnie (SS), szczególnie dotyczy to nośników większych niż 3,5 cala. Spotykane były też dyskietki jednostronne, choć w ostatnim etapie ich egzystencji, często były to odpady z produkcji nośników obustronnych, co umożliwiało ich formatowanie tak jak nośnika DS.

• Napęd optyczny

Napęd optyczny (ang. Optical Disc Drive - ODD) jest to urządzenie, które za pomocą wiązki lasera odczytuje lub zapisuje, dane na tzw. nośnikach optycznych.

Do najpopularniejszych napędów optycznych zalicza się (chronologicznie):

• CD-ROM - napęd czytający płyty CD w formatach CD-R, CD-ROM, CD-RW, CD-DA, CD-Extra, CD-TEXT, Photo-CD, Video-CD, Multisession CD

• nagrywarka CD - napęd czytający oraz zapisujący płyty CD w wyżej wymienionych formatach

• DVD-ROM - napęd czytający płyty CD (patrz CD-ROM) oraz DVD w formatach DVD±R, DVD±RW, DVD±R DL, DVD-ROM, DVD-RAM, DVD-Video

• combo CD/DVD - napęd będący hybrydą nagrywarki CD oraz DVD-ROM

• nagrywarka DVD - napęd czytający oraz nagrywający płyty CD oraz DVD w formatach DVD±R, DVD±RW, DVD±R DL, DVD-ROM, DVD-RAM, DVD-Video

• combo Blu-Ray - napęd będący hybrydą nagrywarki DVD oraz czytający płyty Blu-Ray w formatach BD-ROM, BD-R, BD-RE

• nagrywarka Blu-Ray napęd czytający oraz nagrywający płyty CD, DVD oraz Blu-Ray

We wszystkich powyższych napędach, podstawowym formatem nośnika są płyty o średnicy 12cm (występują też pochodne o średnicy 8cm oraz nośniki w kształcie kart kredytowych). Prędkość napędów optycznych podaje się w wielokrotnościach podstawowej prędkości 1x, która odpowiada przepustowości 150 kB/s (napędy CD), 1350 kB/s (napędy DVD) lub 4500 kB/s (napędy Blu-Ray). Np. maksymalny transfer CD-ROM-u o prędkości 8x wynosi 1,2 MB/s. Stały, niezależnie od rodzaju technologii nośnika, jest czas potrzebny na odczyt (zapis) całkowicie zapełnionego nośnika odpowiadający mnożnikowi, np. dla mnożnika 4x jest to ok. 22 minut (dla strategii ze stałą prędkością liniową).

Napęd optyczny może znajdować się we wnętrzu komputera. Jest wówczas podłączony za pomocą interfejsu ATA, SATA lub SCSI. Może też stanowić odrębne, zewnętrzne urządzenie, podłączane do komputera za pomocą złącza USB, FireWire, SCSI, eSATA lub do sieci komputerowej poprzez złącze LAN.

• Karta dźwiękowa

Karta dźwiękowa (ang. sound card, audio card) to komputerowa karta rozszerzeń, umożliwiająca rejestrację, przetwarzanie i odtwarzanie dźwięku. Poprawnym jest też równie często stosowany termin karta muzyczna.

Najbardziej znaną grupą kart dźwiękowych jest seria Sound Blaster firmy Creative Labs.

Obecnie układy dźwiękowe wystarczające do zastosowań amatorskich są zazwyczaj wbudowywane w płytę główną komputera, a nie stanowią karty rozszerzenia. Z powodów historycznych są jednak określane mianem „zintegrowana karta dźwiękowa”. Pojawiły się również zewnętrzne karty dźwiękowe podłączane do komputera przez port USB.

Budowa karty dźwiękowej:

Karty dźwiękowe w zależności od stopnia skomplikowania i zaawansowania mogą posiadać następujące elementy:

• Generator dźwięku - występował w starszych kartach i był to zazwyczaj generator drgań o zadanej częstotliwości połączony z generatorem obwiedni (amplitudy) oraz generator szumu, służył do sprzętowego generowania dźwięków za pomocą modulacji i łączenia fal oraz szumu,

• Przetworniki A/C i C/A - umożliwiające rejestrację i odtwarzanie dźwięku (umożliwiające zamianę sposobu reprezentacji sygnału z analogowego na cyfrowy i odwrotnie),

• Bufor - mała (często tylko kilka kilobajtów) pamięć RAM, używana przez przetworniki A/C i C/A, do których cyfrowy dźwięk jest zapisywany i odczytywany przez procesor główny komputera lub odtwarzany po uprzednim wgraniu tam danych,

• Mikser dźwięku - służy do łączenia sygnałów dźwięku z różnych źródeł, generatorów dźwięku, przetworników C/A w skrócie PCAA], wejść zewnętrznych, itp.,

• Wzmacniacz sygnałów wyjściowych - służy do wzmacniania sygnału wyjść przeznaczonych dla urządzeń pasywnych (np. wyjście słuchawkowe),

• Złączy wejściowych i wyjściowych dźwięku, zarówno analogowych i cyfrowych,

• Interfejs do komputera - służący do komunikacji i wymiany danych z kartą dźwiękową, zazwyczaj ISA, PCI lub USB,

• Interfejs MIDI - służy do podłączania do komputera cyfrowych instrumentów muzycznych w standardzie MIDI.

Próbkowanie:

Pojęciem próbkowania (sampling) określa się digitalizację fragmentów dźwiękowych. Decydujący wpływ na jakość nagrania ma rozdzielczość digitalizacji. Starsze karty zapisują dźwięk w trybie 8-bitowym, co pozwala na rozróżnienie 256 różnych wartości dźwięku. Z uwagi na fakt, że taki zakres jest zbyt mały, by uzyskać dobrą jakość, nowsze karty pracują już z rozdzielczością 16 bitową. W przypadku nagrań stereofonicznych każdy pojedynczy dźwięk (sample) jest więc zapisywany na 4 bajtach. Takie rozwiązanie pozwala na rozróżnienie 65536 różnych wartości dla każdego kanału stereo, dzięki czemu generowany dźwięk ma już naturalne brzmienie o jakości hi-fi. Równie istotna jest szybkość próbkowania (samplingu), czyli częstotliwość z jaką generowane są kolejne 16-bitowe sekwencje. Im częściej jest próbkowany oryginalny dźwięk, tym wyższa jest górna częstotliwość uzyskiwanego nagrania. Częstotliwość samplingu rzędu 8 kHz odpowiada w przybliżeniu poziomowi jakości rozmowy telefonicznej natomiast do uzyskania jakości płyty CD potrzebna jest częstotliwość 44,1 kHz (pozwala to na rekonstrukcję dźwięku aż do częstowlitości 22 kHz, co jest powyżej górnej granicą słyszalności dźwięków przez człowieka, tj. około 20 kHz). W przypadku nagrań stereofonicznych objętość zapisywanych danych ulega podwojeniu. Jednominutowe nagranie klasy hi-fi bez kompresji danych zajmuje więc nieco ponad 10 MB (44100 × 4 bajty x 60 sekund). Jeszcze większą objętość mają dane uzyskane w wyniku miksowania (mieszania) próbek. Niektóre gry oferują możliwość definiowania kilku różnych dźwięków. Dzięki temu można na przykład słuchać podczas gry odgłosów pięciu przeciwników jednocześnie. Zadania tego zwykle nie wykonuje jednak karta dźwiękowa, lecz procesor komputera co negatywnie wpływa na płynność działania samej gry. Maksymalną liczbę dostępnych głosów warto więc wykorzystywać tylko na bardzo szybkich komputerach lub profesjonalnych kartach ze sprzętowym miksowaniem (analogowym lub cyfrowym - odciąża to procesor od miksowania, ale wymaga przesłania większej ilości danych do karty dźwiękowej i większych buforów na niej).

• Karta graficzna

Karta graficzna to karta rozszerzeń komputera odpowiedzialna za renderowanie grafiki i jej konwersję na sygnał zrozumiały dla wyświetlacza.

Podzespół ten jest też nazywany kartą VGA.

Historia:

• Pierwsze karty graficzne potrafiły jedynie wyświetlać znaki alfabetu łacińskiego ze zdefiniowanego w pamięci karty generatora znaków - tryb tekstowy.

• Kolejna generacja kart graficznych potrafiła już wyświetlać w odpowiednim kolorze poszczególne punkty (piksele) - tryb graficzny.

Nowoczesne procesory graficzne udostępniają wiele funkcji ułatwiających i przyśpieszających pracę programów. Możliwe jest narysowanie odcinka, trójkąta, wieloboku, wypełnienie ich zadanym kolorem lub wzorem, tzw. akceleracja 2D.

Większość kart na rynku posiada również wbudowane funkcje ułatwiające tworzenie obrazu przestrzeni trójwymiarowej, tzw. akceleracja 3D. Niektóre posiadają zaawansowane algorytmy potrafiące na przykład wybrać tylko widoczne na ekranie elementy z przestrzeni.

W nowych układach graficznych zrezygnowano ze sztywnego schematu obliczeń, dając użytkownikowi pewną ilość jednakowych „rdzeni”, które może on sobie zaprogramować (przy pomocy shaderów) do wyświetlania dowolnych efektów graficznych. Umożliwia to też wykorzystanie karty graficznej jako procesora ogólnego przeznaczenia (GPGPU), zdolnego do przeliczania dużych zbiorów uporządkowanych danych.

Typy:

Wyróżniamy dwa typy procesorów karty graficznej:

• Przystosowane do pracy jako oddzielne karty graficzne tzw. dedykowane:

• procesory serii Radeon Graphics produkowane przez ATI technologies, marka AMD

• procesory serii GeForce produkowane przez nVidia

• procesory firmy Matrox

• procesory firmy XGI Technology

• Zintegrowane z mostkiem północnym lub bezpośrednio w CPU:

• procesory marki Intel GMA

• procesory firmy AMD

• procesory firmy SiS

• procesory firmy VIA Technologies

Większość kart graficznych (i wszystkie współczesne) składają się z następujących elementów:

• Procesor graficzny (GPU) - odpowiedzialny za generowanie obrazu w pamięci obrazu

• Pamięć obrazu - bufor ramki (ang. framebuffer) - przechowuje cyfrowe dane o obrazie, tekstury, dane geometrii sceny, etc

• Pamięć ROM - pamięć przechowująca dane (np. dane generatora znaków) lub firmware karty graficznej, obecnie realizowana jako pamięć flash EEPROM

• RAMDAC (ang. Digital-to-Analog Converter) przetwornik cyfrowo-analogowy - odpowiedzialny za przekształcenie cyfrowych danych z pamięci obrazu na sygnał sterujący dla monitora analogowego; w przypadku kart wyłącznie z wyjściem cyfrowym RAMDAC nie ma zastosowania.

• Interfejs do systemu komputerowego - umożliwia wymianę danych i sterowanie kartą graficzną - zazwyczaj PCI, AGP, PCI-Express

• Interfejs na slocie karty graficznej - zazwyczaj P&D, DFP, VGA, DVI, HDMI, DisplayPort

Wiele z kart graficznych posiada także:

• Framegrabber - układ zamieniający zewnętrzny, analogowy sygnał wideo na postać cyfrową (tylko w kartach posiadających przechwytywanie obrazu)

• Procesor wideo - układ wspomagający dekodowanie i przetwarzanie strumieniowych danych wideo; w najnowszych konstrukcjach zintegrowany z procesorem graficznym.

Układ chłodzenia:

Większość kart graficznych do poprawnego działania potrzebuje układu chłodzenia. Najwięcej ciepła wytwarza GPU, dlatego montuje się na nie same radiatory (chłodzenie pasywne) bądź z wentylatorem lub turbiną (chłodzenie aktywne), która używana jest w chłodzeniach referencyjnych. Jej plusem jest to, że ogrzane powietrze jest wypuszczane poza obudowę komputera ponieważ radiator jest zabudowany plastikową obudową. Jest wydajna przy wyższych obrotach co wiąże się z dużym hałasem. Firma NVIDIA na procesor graficzny nakłada IHS czyli aluminiową osłonę mającą na celu lepsze rozpraszanie ciepła oraz chronić procesor przed uszkodzeniami. Następnym elementem wydzielającym ciepło są pamięć RAM karty graficznej. Często chłodzi je ten sam radiator co GPU. W starszych modelach kart pamięci nie posiadają dodatkowego chłodzenia. Na nowszych kartach posiadających dodatkowe złącza PCI 6 pin lub 8 montowane są radiatory na sekcje zasilania. Jest ona chłodzona pasywnie. W radiatorach coraz częściej dodatkowo są montowane Heat pipe dla poprawienia wydajności układu chłodzenia. Możliwa jest wymiana radiatora standardowego na chłodzenie wodne bądź inny, większy, bardziej wydajny radiator co podniesie karcie podatność na overclocking.

---