Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования

ФАКУЛЬТЕТ_____________Фундаментальные науки

КАФЕДРА_______________Физика

Р Е Ф Е Р А Т

по дисциплине «Естественно-научные методы решения инновационных задач»

«Компьютерная мышь»

Москва, 2020

Оглавление

по дисциплине «Естественно-научные методы решения инновационных задач» 1

ВВЕДЕНИЕ 3

ОСНОВНАЯ ЧАСТЬ 5

1.История компьютерной мыши 5

2. Виды компьютерных мышей 6

3.Физические принципы работы мыши 9

4. Концепция “Нового” устройства и недостатки 11

5. Современные компьютерные мыши 12

6. Оценка стоимости различных типов компьютерных мышей 13

Заключение 14

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 15

ВВЕДЕНИЕ

Компьютер обменивается информацией с внешним миром с помощью периферийных устройств. Только благодаря им, человек может взаимодействовать с компьютером. Все периферийные устройства делятся на устройства ввода и устройства вывода информации. К устройствам ввода информации относятся следующие устройства: клавиатура, сканер, средство речевого ввода (микрофон), световое перо (light pen), и, так называемые, манипуляторы.

Манипулятор — внешнее устройство компьютера, предназначенное для перемещения курсора по экрану дисплея. Манипуляторы осуществляют непосредственный ввод информации, указывая курсором на экране монитора команду или место ввода данных. Они предназначены для облегчения управления компьютером (ПК). К манипуляторам относятся мышь, трекбол, графический планшет (дигитайзер), тачпад, сенсорный экран, Roller Mouse, pointing stick, джойстик и игровые манипуляторы.

Компьютерная мышь представляет собой довольно-таки простое устройство, которое используется для того, чтобы перемещать курсор на компьютерном мониторе и совершать разнообразные действия с объектами рабочего стола. Это электронное устройство, которое по размеру немного меньше человеческой ладони и имеет одну, две, а иногда больше, кнопок, но представить себе работу за компьютером без мыши довольно сложно. Ведь с помощью мыши за долю секунды делается то, что при использовании клавиатуры заняло бы значительно больше времени (если не использовать “горячие клавиши”).

Поэтому ведущие производители компьютерных устройств постоянно работают над совершенствованием эргономики и дизайна компьютерной мыши.

Цель данного реферата – изучение истории, строения, принципа работы компьютерной мыши.

Задачи данного реферата:

Задачи для данного реферата:

1. Подбор материалов для изучения темы

2. Изучения строения и принципа работы компьютерной мыши

3. Написание реферата

Актуальность темы реферата обусловлена повсеместным использованием данного девайса.

Объектом исследования является компьютерная мышь

ОСНОВНАЯ ЧАСТЬ

1.История компьютерной мыши

Компьютерная мышь появилась во время работы группы ученых Стэнфордского университета, возглавляемая Дугласом Энгельбартом над проектом новых световых перьев для радиолокационных систем. Целью команды разработчиков было создание наиболее удобного способа ввода информации и взаимодействия человека с компьютером.

9 декабря 1968 года инженер Дуглас Энгельбарт, выступая на выставке вычислительной техники в Калифорнии, представил деревянную коробочку с двумя колесами, одной кнопкой и шнуром, который соединял ее с компьютером. Передвигая это устройство по поверхности стола, Энгельбарт в реальном времени управлял курсором на экране. Так была представлена первая компьютерная мышь. Провод у первой мыши находился не спереди, а сзади, что делало манипулятор похожим на известно грызуна. Отсюда и появилось название устройства.

Первым компьютером, в комплект которого включалась мышь, был миникомпьютер Xerox 8010 Star Information System представленный в 1981 году. Мышь фирмы Xerox имела три кнопки и стоила 400 долларов США, что соответствует примерно $900 в ценах 2007 года с учётом инфляции [1].

В 1983 году фирма Apple выпустила свою собственную модель однокнопочной мыши для компьютера Lisa, стоимость которой удалось уменьшить до $25. Широкую популярность мышь приобрела благодаря использованию в компьютерах Apple Macintosh и позднее в ОС Windows для IBM PC.

Вместе с устройством мышей менялся их внешний вид. От угловатой и неудобной коробочки они эволюционировали до высокоэргономичных устройств, где продумана каждая мелочь. Кроме того, со временем у мыши "отпал" хвост, а обилие кнопок позволяет ей иногда заменять клавиатуру.

Сколько было выпущено за 40 лет этих популярных манипуляторов, можно только догадываться. Доподлинно известно, что корпорация Logitech с 1982 года выпустила миллиард мышей.

За изобретение компьютерной мыши, которое стало огромным толчком в развитии полезных мелочей для удобной работы за компьютером, в 1997 году Энгельбарт получил премию Лемельсон-МИТ в пятьсот тысяч долларов, которая, является самой высокой денежной премией в любой области изобретения, в 1998 году Дугласа Энгельбарта вписали в Национальную галерею славы изобретателей (National Inventors Hall of Fame), а в 2000 году получил из рук президента США Национальную медаль за технологию и инновацию.

2. Виды компьютерных мышей

Существует два вида компьютерных мышей – оптико-механическая и оптическая.

Оптико-механические работают благодаря специальному шарику (рис.1), находящемуся в нижней части корпуса мыши. Принцип его работы достаточно прост. Когда мы начинаем двигать мышь по коврику, то шарик поворачивает пару роликов мыши, которые отвечают за горизонтальное и вертикальное перемещение курсора мыши. Эти ролики передают сигнал о перемещении на специальные датчики, которые и формируют движение курсора, повторяющего ваши движения мышью. Такие мыши могут работать и без коврика, но как показывает практика они быстро загрязняются.

Рисунок 1. – Устройство оптико-механической мыши.

Основной частью оптико-механической мыши является шарик. Бытует ошибочное мнение, что шарик резиновый - это не так, он металлический и сверху покрыт не особо толстым слоем резины. Шарик устанавливается в отведенное ему место, где физически хорошо контактирует с тремя валиками. При перемещении мыши шарик цепляется за поверхность стола, вследствие чего вращается, увлекая за собой валики. Ось вращения одного валика имеет направление "назад-вперед", другого - "влево-вправо". На осях установлены диски с прорезями, которые вращаются между двух "кубиков". На первом находится источник света (невидимый глазу частотный диапазон), на другом - фотоэлемент, который безукоризненно определяет, падает ли на него свет -это, конечно, зависит от положения диска с прорезями. Поскольку таких растровых дисков два, то порядок освещения фотоэлементов однозначно определяет направление движения мыши, а частота возникающих на выходах светодиодов импульсов - скорость. Импульсы при помощи контроллера преобразуются в совместимые с компьютером данные и передаются процессору.

Оптические мыши отличаются от оптико-механических наличием сканирующего датчика, внизу корпуса. Благодаря ему мышь сканирует поверхность, на которой она "лежит" и при изменении изображения этой поверхности мышь определяет скорость и направление этого изменении, и передает новые данные о состоянии курсора.

Отличие в том, что в ее конструкции нет ни шарика, ни валиков (рис.2). Основ­ная часть такой мыши - источник света и группа фотоэлементов. Свет излучается в сторону поверхности, на которой лежит мышь. Отражается он от этой поверхности, разумеется, по-разному - она же не однородна по своим оптическим свойствам! На любой, даже одноцветной поверхности есть - возможно, невидимые глазу - небольшие цветовые града­ции, трещины, вздутия и т.п. Чувст­вительнейшие фотоэлементы улав­ливают отраженный свет и сохраня­ют изображение в памяти мыши. За­тем поверхность опять "фотографи­руется" - так несколько тысяч раз в секунду! Процессор мыши выполня­ет весьма интеллектуальную работу - сравнивает два изображения и де­лает вывод: куда оно сместилось. Грубо это можно представить так: была фотография с двумя черными и двумя серыми квадратами соот­ветственно вверху и внизу. Следую­щее изображение - фото с зеленым кругом наверху и двумя черными квадратами внизу. Очевидно, изоб­ражение сдвинулось вниз, что свидетельствует о том, что мышь пере­двигается вверх, точнее вперед. На заре этой технологии оптическим мышам требовались специальные коврики, представляющие собой мелкую сетку в контрастных цветах. Современные модели прекрасно ра­ботают почти на любой поверхнос­ти, за исключением, разве что, идеально отполированных зеркал.

Рисунок 2. Устройство оптической мыши.

3.Физические принципы работы мыши.

Оптическая мышь работает как маленькая фотокамера, которая сканирует поверхность стола и "фотографирует" ее, таких фотографий камера успевает сделать около тысячи за секунду, а некоторые модели и больше. Данные этих снимков обрабатывает специальный микропроцессор на самой мышке и отправляет сигнал на компьютер. Процесс начинается с лазерного или оптического (в случае с оптической мышью) диода. Диод излучает невидимый свет, линза фокусирует его в точку, равную по толщине человеческому волосу, луч отражается от поверхности, затем сенсор ловит этот свет. Сенсор настолько точен, что может улавливать даже мелкие неровности поверхности.

Секрет в том, что именно неровности позволяют мышке замечать даже малейшие движения. Снимки, полученные камерой сравниваются, микропроцессор сравнивает каждый последующий снимок с предыдущим. Если мышка сдвинулась, между снимками будет отмечена разница.

Иллюстрация представлена на рисунке 3.[5]

Рисунок 3. Слева- схема работы оптического сенсора, справа-лазерного.

Оптико-светодиодный сенсор состоит из излучателя, специального датчика и микросхемы, которые регистрируют скорость и направление перемещения компьютерной мыши.[6] Работает это следующим образом:

1. Светодиод, находящийся в верхней части устройства под углом к основанию, ярким светом создает тени в микронеровностях используемой поверхности: коврике, дереве, пластике.

2. Датчик мини-камеры по кадрам фиксирует рабочую плоскость с высокой частотой — от 1 кГц и выше.

3. Установленная микросхема читает каждый полученный кадр, преобразуя их смещение в систему координат перемещения мышки.

В недорогих девайсах используют светодиоды красного цвета. Это связано с низкой ценой таких излучателей и высокой чувствительностью кремниевых фотоприемников к частотному диапазону излучения в пределах 660 нанометров. В дорогих моделях могут применяться светодиоды прочих цветов, включая спектры, не воспринимаемые глазом.

В лазерных мышках подсветку создает лазерный инфракрасный диод. Тонкий луч передается через сенсор непосредственно на процессор. Инфракрасное излучение позволяет точно фокусироваться на плоскости с более мелкими неровностями, чем может воспринять устройство с обычным источником света.

4. Концепция “Нового” устройства и недостатки.

Первой серийной компьютерной мышью стало изделие компании Xerox, она входила в комплект с мини-компьютером. Она стала легче и удобнее- корпус был изготовлен из пластика и количество кнопок увеличилось до трёх. Курсор приводился в движение с помощью шара и двух роликов, расположенных внутри. У конструкции был минус — пыль скапливалась на шаре и со временем засоряла ролики. Из-за этого курсор становился неточным или полностью «залипал», что затрудняло работу вдвое. Поэтому использовать такую мышь можно было только на специальном коврике. Чтобы мышка работала исправно, нужно было открутить нижнюю пластиковую панель, достать ролики и шарик и почистить их. Инженеры поняли, что следующий шаг — предусмотреть возможность для лёгкой разборки и чистки устройства.

Первая мышь стоила $400 (26 680 рублей). Сегодня такой контроллер обошёлся бы в $1100 (73 370 рублей) с учётом инфляций и изменений на валютном рынке за это время. Из-за высокой цены прототип Xerox не стал массовым и популярным.

Как говорил Стив Джобс – “Если бы тогда Xerox понимала потенциальные возможности своего изобретения, то компания превратилась бы в промышленного гиганта, превосходящего масштабы IBM, Microsoft и самой Xerox вместе взятых.”

Джобс захотел сделать мышь массовым продуктом, поэтому дал дизайнерам несколько установок: себестоимость устройства не может превышать $15, оно должно быть долговечным, и чтобы им можно было пользоваться на любой поверхности, даже водя по джинсам. Только так получилось бы избежать ошибок Xerox.

В 1983 году Apple купила лицензию Xerox и выпустила первую собственную мышь в комплекте к компьютеру Lisa. А прототип Lisa Mouse нашли спустя 30 лет в «Капсуле времени» Джобса с шестью банками пива. За счёт развития технологий компании удалось сократить расходы на производство, поэтому цена одного устройства уменьшилась до $25. Инженеры Apple не стали копировать модель Xerox даже в дизайне — вместо трёх кнопок оставили одну, но широкую. Эта кнопка выполняла одну опцию. Пользователи могли нажимать её двумя пальцами[3].

5. Современные компьютерные мыши

На данный момент популярностью пользуются беспроводные компьютерные мыши. Первая серийная модель вышла на рынок в 2001 году от компании Logitech, а в 2004 году компания представила мышь с лазерным сенсором[2].

Сенсор был в десятки раз чувствительнее оптического — поэтому курсор на экране отображался более точно и не дёргался. Управлять мышкой можно было на любой поверхности, кроме