Vstupní a výstupní zarízení pocítace
Naštestí dávno jsou pryc doby, kdy jediná komunikace s pocítacem byla pomocí derných štítků, a to jak pro vstup, tak i pro výstup. Dávno je pryc také doba, kdy v Ceské republice, mela prístup pouze úzce omezená skupina lidí. Nemyslete si, ze se jedná o hlubokou minulost, ta doba je od nás vzdálena pouze 10 let. Bez nadsázky - na CVUT meli, pro pouzití pocítace v pocítacových laboratorích, poradník do kterého se zapisovalo minimálne 14 dnů dopredu a na dobu pouhých 30 minut. Tato predstava je pro nás v soucasné dobe nepredstavitelná.
Všechna vstupní a výstupní zarízení jsou ovládána I/O modulem, ten je pripojen ke sbernici, komunikuje s procesorem a ovládá prídavná zarízení. Ty jsou pripojována pouze pres tyto moduly. I/O procesor ulehcuje práci procesoru - můze data prenášet i menit jejich formát, můze je zakódovat ci dekódovat. K temto operacím pouzívá vlastní pamet - nezatezuje tím tak sbernici. I/O kanál je rozvinutá DMA (direct memory acces - prímý prístup do pameti, prenáší data z prídavného zarízení prímo do pameti), cinnost je rízena kanálovým programem (kanál můze být selektorový a multiplexový). Technika rízení pomocí prerušení je lepší. Prenos se provádí po slovech a je rízen modulem. Modul se s procesorem o sbernici strídá tehdy, pokud ji nepotrebuje, pokud DMA modul pozádá o sbernici a strídání můze probíhat také pomocí kradení cyklů.
Rozdelení I/O zarízení:
vstupní: klávesnice, myš, scaner, svetelné pero, touch screen, trackball
výstupní: monitor, tiskárna, plotter
- existují také zarízení pracující jako vstupní a výstupní zároven, jsou to zarízení pracující:
: s diskovými jednotkami - s diskem pevným (hard), pruzným (floppy), kompaktním (CD)
: s magnetickou páskou
Klávesnice
Klávesnice je standardní vstupní zarízení pro komunikaci uzivatele s pocítacem. Je pres ní porizována vetšina vstupních informací. Je to zarízení, které má jedinou funkci - prebírat informace od uzivatele o stlacených klávesách a predávat je dále operacnímu systému. Rídící obvod klávesnice vysílá prímo kódy stisknutých kláves, které zpracovává základní systém vstupu a výstupu na úrovni operacního systému (BIOS). Pro klávesnice je speciální obsluzný program, který je aktivován stiskem klávesy, tento program se jmenuje driver
- v operacním systému MSDOS 6.22 je to "keyboard.sys a keybrd2.sys"
Dnes se pouzívají 101/102 prvkové klávesnice (Enhanced keyboard), jejichz základní rozlození alfanumerických kláves odpovídá klávesnici psacího stroje. Krome techto kláves je na klávesnici rada dalších kláves. Obecne lze klávesy rozdelit na nekolik skupin:
: datové klávesy (písmena, císlice, nekteré speciální znaky)
: klávesy pro pohyb kurzoru (kurzorové klávesy)
: rídící klávesy (Enter, Shift, Alt, Ctrl ...)
: funkcní klávesy (klávesy F1 - F12)
Myš
Zarízení pro ovládaní programu, s mozností získávání omezeného mnozství vstupních informací od uzivatele. Toto zarízení musí být podporováno ze strany programu, jelikoz ne kazdý program, lze tímto zarízením ovládat. Pro pouzití myši je nutné mít spuštený speciální program (ovladac, napríklad "mouse.com"). Zmeny polohy myši se na obrazovce uzivateli zobrazují pomocí zvláštního kurzoru (pointer). Základní rozdelení myší je podle poctu tlacítek. Ty mohou být dve nebo tri (to je původní pocet tlacítek, jednotlivá tlacítka byla barevne odlišena - levé (zluté), prostrední (cervené), pravé (modré). Vetšina programového vybavení vyuzívá obe krajní tlacítka myši (tretí (prostrední) tlacítko se prakticky nepouzívá, známou vyjímkou je jeho dosti podstatné vyuzití ve Smalltalku). Práce se zarízením dokáze uzivateli usnadnit práci pomocí premístování kurzoru myši (ukazovátka, pointru) na vybrané objekty - nabídky, potvrzení vybrané volby, dialogy programu s uzivatelem. Tato cinnost, ovládaná klávesnicí, by v nekterých programech mohla být velmi obtízná. Trendem je stále vetší vyuzití myši pro ovládání chodu programu a práci se systémem.
· Toto zarízení vzniklo v PARC - Palo Alto Research Center a to jiz v 70. letech.
Scanner
Je optický snímac grafických predloh (obrázků, ale i textu). Obraz je preváden na císelná data (digitalizace) zpracovatelná pak urcitým programem. Snímá se tištená informace (pracuje opacne nez tiskárna). Můze být:
: rucní (snímá šírku 10 cm, tj. pruhy, které je pak nutné urcitým programem spojovat)
: stolní (snímá dokument najednou)
Trackball
Zarízení pracující prakticky na opacném způsobu nez myš. Principem zarízení je kulicka, která je umístena zvlášt ("myš polozená na záda") nebo je pevne zabuvodáno do klávesnice. Zarízení plní stejnou funkci jako myš.
Svetelné pero
Svetelné pero je zarízení, které spolupracuje s obrazovkou pocítace. Prakticky se jedná o silnejší tuzku, která má na konci místo hrotu svetelnou bunku. Pokud na obrazovce ukázeme na libovolný bod, je pocítac schopen identifikovat souradnice tohoto bodu, coz je vyuzito pro další zpracování.
Dotyková obrazovka (touch screen)
Pracuje na podobném principu jako svetelné pero. Monitor pocítace je vybaven citlivou vrstvou, která je rozdelena na oblasti. Dotykem prstu je oblast vybrána, pricemz to je pocítacem vyhodnoceno jako výber volby, která je dané oblasti prirazena. Dotykové obrazovky se pouzívají v aplikacích informacních systémů, pro komunikaci s obsluhou pri rízení výrobních procesů a pododbne.
· Toto zarízení vzniklo v PARC - Palo Alto Research Center a to jiz v 70. letech.
Tiskárny
Zarízení, které umoznuje uzivateli výstup informací z pocítace. Je to po monitoru nejdůlezitejší zarízení pro výstup. Delení tiskáren se provádí podle toho zda je tiskací zarízení v kontaktu s papírem ci nikoliv, proto rozeznáváme:
kontaktní:
: písmenové (otisk písmene pres pásku)
: bodové - "jehlickové, maticové, mozaikové" (znak je tvoren maticí bodů, tiskací hlava s jehlami (9, 24 jehel - 2 rady posunutých jehel po 12), nejznámejší výrobci tohoto druhu zarízení jsou EPSON, STAR)
bezkontaktní (jsou vetšinou bodové, vytvárejí pouze originál a pouzívají buď chemické nebo fyzikální vlastnosti upraveného papíru):
: elektrografický tisk (nabíjení, expozice, vyvíjení, tepelná fixace)
: termografický tisk (teplocitlivý papír, speciální barvicí páska pokrytá voskovou vrstvou)
: tryskový tisk (normální papír, kapky barviva, presne rízené trysky)
Kvalita tisku:
: Draft - nejrychlejší tisk s nejhorší kvalitou
: NLQ (Near Letter Quality - skoro dopisní kvalita, rádek se u 9 jehlickové tiskárny prejízdí dvakrát)
: LQ (Letter Quality - dopisní kvalita, nejlepší kvalita - jen u 24 jehlickových tiskáren)
Ovládání tiskárny:
# pomocí celního panelu:
· ON LINE - tiskárna prijímá data
· OFF LINE - neprijímá data, je v rezimu sleep
· Line Feed - posun o rádku
· Form Feed - posun o stránku
# programove (textové editory generují rídící kódy pro tiskárnu, moznosti programového rízení):
· šírka a výška znaků
· volba znakové sady (fontu)
· tisk s podtrzením, fázovým posunutím, 2x prepisovaný tisk
· délka stránky atd.
Laserové tiskárny
Laserová tiskárna spojuje kvalitu tisku s dostatecnou rychlostí. Pracuje na principu fotokopírky. Laserový paprsek prenáší predlohu na pohyblivý elektricky nabitý válec. Nabité body pritahují prášek toneru, který se otiskne na papír a v peci tepelne fixuje. Proto není tisk prováden po znacích nebo rádkách, ale po celých stránkách (jako u kopírky). Znaky se tvorí bodove, hustota bodů se udává v dpi (dots per inch - pocet bodů na palec) a bývá 300 - 600 dpi. Rychlost tisku je asi 10 stran za minutu. Pro sestavení stránky A4 se na válci vytvorí asi 8 milionů bodů. Skládá se z techto cástí: tiskový válec, vývojka, toner (práškové barvivo), papír.
Technologie barevného tisku
Jehlickové tiskárny s 9, 18, 24 nebo 48 jehlickami, které pouzívají krome standardní cernobílé tiskárny ješte ctyrbarevnou pásku (cerná, modrá, cervená a zlutá). Další barvy lze vytváret pomocí pretisků. Obraz vzniká po rádcích, ctyrikrát se prejízdí rádek. Barva se zachycuje na jehlickách a obarvuje pásky (barvy se slijí do jedné, veliká hlucnost).
Do strední kategorie barevných tiskáren patrí inkoustové tiskárny. K sestavení barevných odstínů se pouzívá systém CMYK (cyan - azurová, magenta - purpurová, yellow - zlutá, black - cerná). Prekrytím dvou barev se vytvárejí sekundární barvy zelená, cervená a fialová. Všechny dohromady dávají cernou jako sedmý barevný tón. Zádný tiskový bod nemůze mít jinou barvu nez jednu z uvedených sedmi. Všechny ostatní barvy lze vytváret pouze tak, ze se huste vedle sebe umistují body s různými barvami, címz se dosáhne pozadovaného barevného dojmu. Pri 256 stupních (8 bitech) pro kazdou základní barvu lze násobením docílit az 16,7 milionů barev. Kvalita výstupu závisí na kvalite pouzívaného papíru a kvalite tiskového zarízení.
Tiskárny termosublimacní a laserové. U laserových tiskáren je treba mít pro kazdou barvu zvláštní toner (práškové barvivo).
Cinnost grafické tiskárny rídí specializovaný mikroprocesor, který komunikuje s pocítacem. Pro tisk musí rídící cást tiskárny predat mechanické cásti bitový obraz tišteného objektu. Bitové obrazy písma se obvykle trídí do kategorií (fontů, kazdý font pak můze existovat v různých rezech (normální písmo, tucné písmo, kurzíva aj.) a různých velikostech - typografických bodech). Nekteré z fontů jsou ulozeny v ROM pameti. Prenesení fontů z pocítace do RAM pameti tiskárny se nazývá download tiskárny. Pro definici grafických objektů dnes existují dva standardy a sice jazyk PCL (Printer Command Language) a Postscript (pouzití u laserových tiskáren).
Display
Slouzí k výstupu informace ve tvaru svetelného signálu. Skládá se z radice (adaptéru, videoadaptéru) a monitoru. Adaptér komunikuje s procesorem - prijímá od procesoru pozadavky na zobrazení a podle nich rídí cinnost monitoru. Monitor obsahuje elektrooptický menic (nejcasteji obrazovku televizního typu) a pozadované zobrazení realizuje. Je to nejdůlezitejší výstupní zarízení pro optický príjem informace uzivatelem. Podle způsobu zobrazení delíme displaye na rastrové a vektorové
: rastrový display (zobrazovací plochu elektrooptického menice tvorí rastr, elementární bunky tohoto rastru se nazývají pixely a obraz je slozen z techto pixelů, braz se vytvárí postupným zobrazováním všech pixelů (obvykle po rádcích zleva doprava a od shora dolů))
: vektorový display (obraz se skládá z car, které se vykreslují postupne bod po bodu (po vykreslení jednoho bodu cáry následuje vykreslení jejího sousedního bodu), vektorové displaye vyzadují pro zobrazení speciální typ elektroptického menice a sice obrazovku stejného typu jako je v osciloskopech, zobrazení můze být jen cernobílé, výhodou je dosazení vetšího rozlišení, pouzívají se jen ve speciálních aplikacích, pri kterých je treba dosáhnout co mozná nejvyššího rozlišení)
Rozdelení monitorů
podle konstrukce:
· klasické (CRT - Cathod Ray Tube - katodová trubice)
· tekuté krystaly (LCD - Liquid Crystal Display, plochý display)
· plazmové displaye (plochý display)
podle schopnosti zobrazovat barvy:
· monochromatické (jedno, dvouodstínové, prípadne více odstínů jedné barvy)
· barevné
Display charakterizuje rozlišení v pixelech (pixel je obrazový prvek - picture element, bod - nejmenší plocha která se dá rozzárit nebo ztmavit), rozmer obrazovky (úhloprícka tzv. stínítka (standard je 35.5 cm = 14")), roztec bodů (u špickových monitorů je to 0,21 mm), pocet barev nebo stupnů šedi u monochromatických displejů (jas a kontrast). Výsledná snímková frekvence (vertikální frekvence, ideální frekvence je 70 Hz). Doporucuje se pouzívat monitory
se snízeným vyzarováním (LR - Low Radiation). Rozlišení a barvy zálezí na pouzité grafické karte (ovladaci výstupního zarízení monitoru). Nejdůlezitejší cástí monitoru je elektrooptický menic. Můze to být: obrazovka televizního typu, plasmový panel, menic s kapalnými krystaly. Nejcasteji se pouzívá obrazovka televizního typu.
Barevná obrazovka televizního typu
Obraz se vytvárí dopadem elektronových paprsků na vrstvu luminoforů umístených na vnitrní strane stínítka obrazovky. Barevné svetlo obrazovky se získá slozením ze trech barev základních: cervené, zelené a modré. Na bunku pixelu musí dopadat zároven tri elektronové paprsky, jejichz intensita odpovídá intensite trech barevných slozek generovaného svetla. Svazek trech paprsků je generován ze trech katod. Intensita paprsku je rízena napetím na katode nebo na rídící mrízce, která je umístena v blízkosti katody. Aby svazek paprsků postupne dopadal na jednotlivé pixely, je vychylován magnetickým polem a a prochází pres mrízky konvergence uvnitr obrazovky (masku). Magnetické pole je generováno vychylovacími cívkami. Podle geometrie usporádání katod rozlišujeme obrazovky typu delta a in line.
Rozhraní pro zobrazovací jednotku (videokarta, zobrazovací adaptér)
Videokarta je prídavná deska, která obsluhuje monitor pocítace. Podle druhu výsledného zobrazení lze rozlišovat mezi grafickými a znakovými adaptéry. U osobních pocítaců se dnes vyskytují pouze grafické adaptéry, které dovolují zobrazení textu i grafiky. Mohou být monochromatické i barevné. Všechny dovolují práci s 25 rádky po 80 sloupcích. Důlezitým parametrem z hlediska kvality adaptéru je pocet bodů (pixelů), které lze zobrazit a pocet barev. Postupným vývojem bylo vytvoreno nekolik druhů videoadaptérů, z nichz pro PC mely nejvetší význam následující adaptéry:
· HGC (Hercules) - monochromatický, rozlišení 720x348 bodů, 2 barvy,
· CGA (Color Graphics Adapter) - rozlišení 320x200 bodů, 4 barvy,
· EGA (Enhanced Graphics Adapter) - rozlišení 640x350 bodů, 16 barev,
· VGA (Video Graphics Array) - rozlišení 640x480 bodů, 256 barev,
· SVGA (Super VGA) - velkým pocet barevných odstínů, rozlišení do 1024x768, 256 barev.
Pro ukládání obsahu obrazovky (nekolika obrazovek) je pouzívána videopamet (videoram), která je prímo soucástí zobrazovacího adaptéru. Obrazovka je pametove mapovaná. Tedy kazdému bodu obrazovky odpovídá nekolik bitů ve videopameti (kombinace jejich hodnot urcuje barvu, intenzitu, blikání, ...). Kapacita videopametí je minimálne 256 kB, 512kB, spíše 1 MB. Pro zrychlení grafických operací existují videokarty s akcelerátory.
Plotter
Plotter je souradnicový zapisovac pro tvorbu technických výkresů. Vyuzívá se v CAD (Computer Aided Design - pocítacem podporované návrhárství). Plottery umoznují i vícebarevnou kresbu. Nejznámejším výrobcem je Hewlett Packard. Delí se podle toho, zda:
· pouzívají ci nepouzívají pero
· jak je umístený papír (v rovine nebo na válci, který se pohybuje v jedné ose)
· které cásti jsou pohyblivé
· podle způsobu rízení pohybu kreslicí hlavy
Streamer
Streamer je speciální magnetopásková jednotka, která je urcena výhradne pro zálohování a prípadnou obnovu dat pevného disku. Nosným médiem je zvláštní kazeta s magnetickou páskou. Jedná se o pomerne pomalé zarízení, které se ale vyznacuje velkou kapacitou (20, 40 a více MB).
Fax
Vývojem vzniklo spojení faxu s pocítacem (faxmodemy a interní faxmodemové karty), které můze nahradit v budoucí dobe faxové jednotky. Vývojem se výrobcům darí zvyšovat rychlosti a výkony techto zarízení. Fax je spojení trí zarízení, které umoznují posílat obraz po telefonní lince, jsou to:
: scanner (pro digitalizaci grafické predlohy)
: tiskárna
: modem (menic signálu, mení digitální signál na analogový pri vstupu do telefonní síte a naopak, musí být na obou koncích prenosu)
Faxmodemy
Jejich vlastnosti jsou dány pouzitým programem pro faxování. Jde i o takové funkce, které by bezný fax nezvládl (automatické rozesílání zprávy i více príjemcům najednou, zmena formátu zprávy a její pouzití v jiném dokumentu, plánování odeslání zpráv). Prijaté zprávy lze vytisknout na bezný papír - u faxů se vetšinou tiskne na termální papír (citlivý na teplo), který má omezenou zivotnost (vybledne). Není zde scanner, nejslabší clánek systému. Zprávy z pocítace jsou výrazne lepší kvality.
# výhody samostatné faxové jednotky:
: je stále pripojena k telefonní síti a můze kdykoliv prijmout zprávu
: jednoduché ovládání
: moznost posílat jiz vytisknutých dokumentů
T
erminál
Terminál je zarízení, které slouzí pro vstup i výstup. Jeho soucástí je obvykle display, klávesnice a myš. V soucasné dobe se nejvíce pouzívá znakový terminál RS232 a X-terminál .
: znakový terminál RS232 (znakový displej, klávesnice a myš, nekdy i tiskárna, pripojení pres seriové rozhraní RS232, pokud je vzdálenost terminálu od pocítace velká, do prenosové cesty se ješte zarazují modemy, je schopen soucasne zobrazit maximálne 25 rádek po 80 znacích)
: X - terminál (mezistupen mezi pocítacem a grafickým displejem s klávesnicí, má procesor, ale zádné vnejší pameti, pokud je v cinnosti, bezí na nem jednoduchý operacní systém a manazer X - WINDOWS, má sítový adaptér, kterým je pripojen na lokální pocítacovou sít a se svým okolím, vcetne svého nadrazeného pocítace, komunikuje prostrednictvím této síte)
info: modem (modulátor, demodulátor) slouzí k prenosu datového signálu v prelozeném pásmu. To znamená, ze pokud prenosový kanál není schopen prenést datový signál prímo, tj. v základním pásmu, je signál namodulován na takovou nosnou frekvenci, kterou kanál prenést můze. Modemů je treba pouzít vzdy, kdyz prenosovým kanálem je telefonní linka. Prenos informace pres rozhranní RS232 je seriový (bit po bitu) a asynchronní (zacátek prenosu prichází z pohledu prijímacího zarízení asynchronne, realizace standardním integrovaným obvodem UART (Universal Asynchronous Receiver Transmitter)).