Kompiuteriai

Visi uždaviniai, kuriuos nuostabiai gali išspręsti kompiuteris, būtų bereikšmiai, jei jis negalėtų palaikyti ryšio su išoriniu pasauliu. Tačiau sparčiam procesoriui bendrauti su skirtingos prigimties "išorės" prietaisais - pelėmis, modemais, vaizdo skaitytuvais, spausdintuvais - nėra paprasta. Skiriasi jų jungimo būdas, veikimo principai ir sparta. Be to, procesorius privalo stebėti ir sugebėti vertinti aplinką: pasibaigusį ar suglamžytą spausdintuvo popierių, neteisingai įdėtą diskelį, skaitymo klaidą ir pan. Užtikrinti sklandžius duomenų mainus tarp įrenginių padeda vadinamosios sąsajos (interfaces) - linijų (laidininkų), signalų, elektroninių schemų ir algoritmų (protokolų) visuma. Beveik visuose asmeniniuose kompiuteriuose veikia nuosekliosios ir lygiagrečiosios sąsajos.

Pirmųjų dešimtmečių kompiuteriai buvo dideli, jais naudojosi tik aukštos kvalifikacijos specialistai, mokslininkai, inžinieriai. Apie masinį kompiuterių vartojimą, pritaikymą buityje buvo galima tik svajoti - dešimtis tonų sveriantys įtaisai galėjo būti įrengiami tik didelėse įmonėse, universitetuose, mokslinio tyrimo įstaigose. Tačiau apie 1970 metus mikroelektronikai pasiekė tokį aukštą puslaidininkinių prietaisų integracijos laipsnį, kad į vieną "korpusą" galėjo sudėti tūkstančius tranzistorių. Toks lustas su ypač sudėtingu vidum neišvengiamai tapo specializuotas, tinkantis tik tam tikrai sričiai. Tokiems iš pradžių brangiems produktams reikėjo masinės rinkos. Tuo metu panašių aukštos integracijos produktų masiškai reikėjo tik elektroninių laikrodžių ir kišeninių skaičiuotuvų pramonei. Gana greitai poreikis buvo patenkintas - skaičiuotuvai ir laikrodžiai atpigo.

Vaizdo kameros yra analoginės ir skaitmeninės. Analoginės kameros turi videosignalo išvesties jungtį, kurią sujungus su televizoriaus videosignalo įvesties jungtimi vaizdas matomas televizoriaus ekrane. Iš tokios kameros vaizdą į kompiuterį galima įvesti tik tada, kai kompiuteryje yra įranga televiziniam vaizdui apdoroti. Analogine vaizdo kamera nufilmuotos medžiagos kopija kitoje vaizdajuostėje visada yra prastesnė už originalą. Gaminamos VHS, Video 8, Hi-8 ir S-VHS tipų mėgėjiškos analoginės vaizdo kameros. VHS ir Video 8 vaizdo kamerų skiriamoji geba yra apie 250 eilučių, S-VHS ir Hi-8 - apie 400 eilučių kadre. Nuo kameros tipo priklauso ir vaizdajuostės konstrukcija bei kokybė.

Nuo 1960 m. didžiuosiuose, o vėliau ir minikompiuteriuose projektuotojai "įrengdavo" tiek komandų tipų, kiek manydavo esant naudinga įvairiausiems, net ir labai retai pasitaikantiems uždaviniams spręsti. Atskiros komandos galėjo atlikti pakankamai sudėtingus veiksmus. Jų pačių struktūra, adresavimo būdai taip pat buvo komplikuoti. Nuo pat mikroprocesorių eros pradžios (1970 m.). sią tradiciją "paveldėjo" mikroprocesorinės technikos kūrėjai. Mikroprocesorių komandų sąrašai ilgi, komandos labai įvairios. Pavyzdžiui, vien tik duomenų persiuntimo komanda MOVe turi daugybę atmainų: persiųsti duomenis iš kaupiklio į atmintį, iš atminties į kaupiklį, iš registro į registrą, iš atminties į registrą (registrus) ir t.t.

Kompiuterio garso įranga skirta bylose įrašytiems garsams atkurti, įvairiems garsams sintezuoti (pvz., muzikai, kalbai, triukšmui), garsui įvesti į kompiuterį iš mikrofono, MIDI instrumento ar kito įtaiso. Specialių programų valdoma ji gali kurti įvairius garso efektus (pvz., reverberaciją, daugiabalsiškumą, erdvinį garsą), stiprinti analoginį signalą ir keisti jo dažnines savybes, leidžia kurti muziką, "karpyti" ir "klijuoti" įrašą, "piešti" garsą (pvz., pašalinti kai kuriuos įrašo defektus, pele "pataisant" garso signalų vaizdą ekrane), kalbėtis telefonu per internetą.

Darbo programos ir duomenys arba darbui reikalinga jų dalis iš informacijos kaupiklių įkraunama į spartesnę (sparta - šimtai MB/s) RAM atmintinę. Ji tiesiogiai "bendrauja" su pagrindiniu procesoriumi. Ši atmintinė turi būti talpi (dešimtys ir šimtai MB), pakankamai sparti, kad netrukdytų procesoriui dirbti, ir nebrangi. Dažnai naudojamos dinaminio tipo atmintinės DRAM (Dynamic RAM).Į jas informacija (1 ir 0) įrašoma elektros krūviu įkraunant arba iškraunant atmintinės ląstelių talpas. Tokios atmintinės vadinamos dinaminėmis todėl, kad ląstelių krūvius reikia dažnai regeneruoti (atkurti). Norint paspartinti duomenų perdavimą iš atmintinės į procesorių ir atgal, tarp DRAM ir procesoriaus įterpiama palyginti mažos talpos (kelių šimtų ar tūkstančių KB) spartesnė statinė atmintinė SRAM (Static RAM), vadinama atsargos arba spartinančiąja atmintine (cache).

Virtualiojo pasaulio įranga jau senokai naudojama įvairiuose treniruokliuose, kiek galima realiau imituojančiuose, pavyzdžiui, lakūno arba tankisto darbo aplinką. Tokie treniruokliai turi specialias judinamas operatoriaus kabinas ir valdomi galingo kompiuterio. Dabar jau ir asmeniniu kompiuteriu galima bandyti virtualiojo pasaulio sistemas. Pavyzdžiui, galima įsigyti: specialų šalmą, kuriame yra du spalvoti ekranai, stereofoninės ausinės ir galvos padėties davikliai; kombinezoną, kuris perduotų kompiuteriui informaciją apie juo vilkinčio operatoriaus judesius; pirštines, kurios ne tik perduotų informaciją apie pirštų ir plaštakos judesius, bet ir sukurtų lytėjimo pojūtį; vairus, krėslus ir kitokius priedus, pakeičiančius darbo, sporto, buities priemones.

Pagrindinis kompiuterio informacijos išvesties įtaisas yra vaizduoklis. Vaizdai jo ekrane sudaromi iš taškų. Kiekvienas spalvoto vaizdo taškas susideda iš akimi neatskiriamų trijų taškelių: raudono (R - Red), žalio (G - Green) ir mėlyno (B - Blue). Šios spalvos parinktos todėl, kad tamsiame fone jas maišant (spalvas sumuojant) tam tikromis proporcijomis, galima gauti beveik visus akimi matomus atspalvius. Vaizdo kokybė priklauso nuo ekrano skiriamosios gebos (eilučių ir stulpelių skaičiaus ekrane), spalvingumo (atspalvių skaičiaus) ir kadrų dažnio (per sekundę parodomų kadrų skaičiaus). Vaizduoklių dydis nusakomas jų ekranų įstrižainės ilgiu, kuris matuojamas coliais (pavyzdžiui, 15", 17", 19" ekranai). Atvaizduojamų spalvų skaičius priklauso nuo grafinės plokštės atmintinės talpos. Yra du vaizduoklių tipai: vaizduokliai su kineskopais ir be jų (dažniausiai skystųjų kristalų).

Išvesties įtaisai kompiuteriu apdorotą informaciją pateikia vartotojui patogia forma. Būtų gerai, jei informaciją iš kompiuterio galėtume priimti visais savo jutimo organais: girdėtume garsus, matytume vaizdus, užuostume kvapus, jaustume skonį, įvertintume rezultatą lytėdami. Kol kas tenka pasikliauti tik akimis ir ausimis, nors jau sukurti kompiuteriai, kurie atpažįsta ir skleidžia kvapus. Dauguma dabartinių kompiuterio spausdintuvų vaizdus popieriuje suformuoja iš taškų. Vieną vaizdo tašką dažnai sudaro keli maži taškeliai. Keičiant tašką sudarančių taškelių skaičių, dydį ir spalvą, galima keisti taško tamsumą ir atspalvį. Išspausdinto vaizdo kokybė priklauso nuo popieriaus, spausdintuvo skiriamosios gebos (taškų skaičiaus colyje - dpi) ir spausdinimo tikslumo.

Duomenys yra saugomi įvairiuose kaupikliuose: diskuose ir diskeliuose, pastoviosiose ir laikinosiose atmintinėse. Kompiuterio operacinė sistema, visos darbinės programos, tarpiniai ir galutiniai darbo rezultatai dažniausiai saugomi diskiniuose kaupikliuose. Nedideli kiekiai duomenų, kuriuos norime perkelti iš vieno kompiuterio į kitą arba saugoti kaip atsarginę kopiją, įrašomi į 1,44 MB talpos diskelius. Daugumoje kompiuterių dar yra CD-ROM kaupikliai (Compact Disk - Read-Only Memory), į kuriuos galima įdėti ir išimti diskus su tik skaitomais duomenimis ir programomis. Palaipsniui šiuos diskus turėtų pakeisti talpesni DVD (Digital Versalile Disk) diskai. Kai reikia pernešti didelius duomenų kiekius, naudojami diskai su įrašymo ir skaitymo galimybe: MO (magnetiniai-optiniai), CD-RW (Read-Write) ir kt. Informacijos archyvams saugoti dar naudojami kaupikliai su magnetine juosta.

Vaizdo skaitytuvai skirti duomenims, daugiausia grafiniams, į kompiuterį įvesti tiesiai iš dokumento. Į kompiuterį nukopijuotą vaizdą galima naudoti tiesiogiai, pavyzdžiui, įterpti į kuriamą dokumentą kaip paveikslėlį, arba prieš naudojant apdoroti įvairiomis programomis. Labai svarbu, kad nukopijuotą tekstą kaip grafinį vaizdą vėl galima paversti redaguojamu tekstu. Tam naudojamos rašto ženklų atpažinimo programos (OCR - Optical Character Recognition). Visi skaitytuvai turi tolygiai dokumentą apšviečiantį šviesos šaltinį ir fotoimtuvą, dažniausiai fotoelementų liniuotę ar matricą, kuri atsispindėjusią nuo dokumento arba perėjusią per skaidrę, šviesą paverčia elektriniu signalu, proporcingu jos intensyvumui.

Lietimui jautrūs ekranai naudojami viešose informacinėse sistemose. Pavyzdžiui, priėję prie oro uoste stovinčio informacinio kiosko ir pirštu palietę ekrane matomą klausimą, netrukus vaizduoklyje pamatysite atsakymą. Panašūs ekranai naudojami kišeniniams kompiuteriams (palmtop) valdyti. Jie veikia panašiai kaip grafinės lentelės.