Interface Vnější zařízení - tiskárny

Transkript

1 Technické prostředky počítačové techniky 7 Informační systémy 2 Interface Vnější zařízení - tiskárny IS2-4 1

2 Informační systémy 2 Aktuality ze světa ICT 2

3 Aktuality ze světa ICT Informační systémy 2 3

6 Technické prostředky počítačové techniky Signálové přenosy Vstupy Paměť Výstupy řídící sběrnice Procesor ALU ŘADIČ adresní sběrnice datová sběrnice

7 Sběrnice (anglicky bus) je skupina signálových vodičů, kterou lze rozdělit na skupiny řídicích, adresních a datových vodičů (v případě paralelní sběrnice) nebo sdílení dat a řízení na společném vodiči (nebo vodičích) u sériových sběrnic. Sběrnice má za účel zajistit přenos dat a řídicích povelů mezi dvěma a více elektronickými zařízeními. Přenos dat na sběrnici se řídí přenosovým protokolem. V případě modulární architektury elektronického zařízení nebo počítače je sběrnice po mechanické stránce vybavena konektory uzpůsobenými pro připojení modulů

8 lokální sběrnice Technické prostředky počítačové techniky Komunikace mikroprocesoru s okolím Rychlá V/V zařízení operační paměť řadič klávesnice řadič DMA paměť cache mikroprocesor řadič přerušení Rozšiřující desky ostatní zařízení na základní desce systémová sběrnice

9 Technické prostředky počítačové techniky Sběrnice Základní parametr sběrnice: přenosová rychlost: šířka datové a adresní části sběrnice řídící frekvence Standardy nejčastější typy: ISA 8 - bitová, ISA 16 -bitová EISA-Bus (Extended ISA) MCA - Microchannel-Architektura - (IBM) PCI (Peripheral Component Interconected) AGP - jednoúčelová sběrnice určená pro připojeni grafického rozhraní (karty) k systému, přenosová rychlost 260 MB/s - 2 GB/s PCI-Express (PCIe) - nová sériová implementace sběrnice PCI

10 Technické prostředky počítačové techniky ISA - Industrial System Architecture 1981: princip - vyvedené vnější signály procesoru Řešení Localbus rozděluje sběrnici na dvě oblasti: lokální (propojuje graf.karty, síť. karty, HD, SCSI...) - integrována přímo do sběrnice procesoru, ovládány jeho taktovou frekvencí POZNÁMKA: Při vyšších frekvencích (nad cca 30 MHz) se uplatňuje vliv elektromagnetického záření nejvíce z konektorů (fungují jako antény), proto lokální sběrnice obsahuje velmi omezený počet konektorů (obvykle 2-3) vnější sběrnice: pro ostatní zařízení (desky)

11 Technické prostředky počítačové techniky existují různé sběrnice typu Localbus př. PCI PCI - Peripheral Component Interconect Intel novější typ inteligentní sběrnice, šířka 32 nebo 64 bitů, burst režim autokonfigurace karet - v kartě nainstalován "autokonfigurační registr", který si procesor přečte a rozpozná, která karta v slotu PCI je instalována (t.j. odpadá manuální nastavování)

12 Technické prostředky počítačové techniky PCI - Expres Propustnost PCI-E (2.0) je: MB/s (obousměrný provoz 1 GB/s) na obrázku prostřední (nejkratší) - 2 GB/s (resp. 4 GB/s) na obrázku nahoře - 8 GB/s (obousměrně 16 GB/s) nejdelší 2 sloty na obrázku

13 Technické prostředky počítačové techniky Rozhraní PC - interface Typy rozhraní: paralelní rozhraní sériové rozhraní synchronní rozhraní (přítomnost synchronizačních signálů hodinové pulsy) asynchronní rozhraní (nepřítomnost synchronizačních signálů)

14 Technické prostředky počítačové techniky Rozhraní PC - interface Řeší způsob připojení vnějších zařízení Paralelní rozhraní Centronix původně jednosměrné (pro tiskárny "CENTRONICS ) od r je standard obousměrný data adresy příkazy Data Platná data Strobe Busy Ack t 1 t 2 t 3 t

15 Rozhraní PC - interface Sériové rozhraní nejstarší rozhraní, asynchronní port - RS 232, RS 232C, V24 IRQ 3 - COM 2, IRQ 4 - COM 1 25 kolíkový nebo 9 kolíkový konektor CANNON / často i jiný - problémy/ norma" 15/ (vzdálenost do 15m, rychlost do 20 kbd) "on" napětí > 3V, "off" napětí < -3V data adresy příkazy Data se přenášejí po jednom vodiči v jeden okamžik se přenáší vždy jeden bit

16 SCSI Rozhraní PC - interface Small Computer System Interface připojování rychlých periferií (disky serverů, CD/DVD-ROM, streamery, optické disky...) logika řadiče přímo v periferním zařízení - umožňuje zónový záznam (Zone Bit Recording - ZBR) inteligentní interface - periferní zařízení se "oslovuje" úplnými příkazy (Common Command Set - CCS) vysoká přenosová rychlost - až 640 MB/s (Ultra-640) sériová verze SCSI, nejrychlejší FC AL 4Gb 400 MB/s připojování až 8 nebo 16 zařízení (vyšší číslo = vyšší priorita) nastavení adresy "v řadě" přenosy asynchronní i synchronní plochý kabel do 12 m terminátor SCSI zař. 1 zař. 2 zař. 3 terminátor PC

17 USB - Universal Serial Bus Rozhraní PC - interface standard sériové sběrnice vyvinutý firmami Compaq, Intel, IBM, Microsoft, v roce 1995 hlavním cílem - definovat externí rozšiřující sběrnici umožňující snadné připojování periferních zřízení K host controlleru je připojen tzv. root hub (kořenový rozbočovač), ke kterému je možné připojit: USB zařízení (může obsahovat i USB hub) USB hub: zařízení, které slouží jako rozbočovač pro připojení dalších USB zařízení Tímto vzniká stromová (pyramidová) fyzická topologie, avšak logická topologie (princip komunikace) odpovídá topologii sběrnice USB1a USB2-2 diferenciální datové vodiče + 2 napájecí vodiče 5 V/500 ma podpora Plug and Play přenosové rychlosti 1,5 Mb/s (USB1), 480 Mb/s (USB 2), 4,8 Gb/s (USB3) podpora současných operací na více zařízeních připojení až 127 zařízení možnost připojování za chodu počítače napájení 5V součástí interface

18 USB - Universal Serial Bus Rozhraní PC - interface Je rovněž možné, aby zařízení mělo svůj vlastní napájecí zdroj Připojování zařízení se provádí pomocí standardního 4 vodičového kabelu Jednotlivá zařízení je možné k USB sběrnici připojovat (odpojovat) i za chodu počítače (hot-swap) a je úkolem programového vybavení, aby příslušné změny rozpoznalo

19 USB 3 Parametr Rozhraní PC - interface USB 3.0 USB 2.0 Přenosová rychlost 4,8 Gbit/s 480 Mbit/s Rozhraní dual-simplex, čtyři datové half-duplex, dva datové vodiče vodiče oddělené od USB 2.0 Vodiče 4 pro SuperSpeed, 2 pro ostatní (+ 2 napájení, celkem 8) 2 pro low, full-speed i high speed (+ 2 napájení, celkem 4) 9 vodičů (4 datové) nižší spotřeba Transakční protokol sběrnice řízený hostitelem (řadičem) asynchronní packetový tok je směrován Napájení Detekce připojení jako USB 2.0 s možností 50% zvýšení pro nekonfigurovaná zařízení a 80% pro konfigurovaná hardwarová detekce s přechodem do provozního stavu pro datovou komunikaci řízený hostitelem (řadičem) dotazovací packetový tok se vysílá na všechna zařízení podpora low/high power (100 resp. 500 ma) zařízení hardwarové detekce připojení portu, softwarový ovladač přepne zařízení do stavu zapnuto (může začít datový přenos)

20 Rozhraní PC - interface USB - Universal Serial Bus - přenos dat Dva typy přenosového modelu: Tok dat (stream) - izochronní přenos dat v reálném čase. Nemá přesně definovanou strukturu - není prováděna žádná korekce chyb. Zpráva (message) využívá asynchronní přenos. Zabezpečení přenosu zajišťuje CRC (Cyclic Redundancy Check) Zařízení typu slave se musí synchronizovat s datovým tokem: Používá se k tomu metoda NRZI (Non Return to Zero Inverted). Nuly v datech vedou ke změně úrovně, jedničky nechávají úroveň beze změny. Kódování a dekódování signálů je hardwarovou záležitostí. Přijímač musí být schopen získat signál, přijmout a dekódovat data. Speciální prostředky zajišťují, aby nedocházelo ke ztrátě synchronizace. Obsahuje-li původní datový tok šest po sobě jdoucích jedniček, přidá vysílač automaticky jednu nulu (vkládání bitů bit-stuffing), aby se tím vynutila změna úrovně. Wireless USB - výrobci by rádi navázali na úspěch USB rychlosti: od 110 Mbit/s na vzdálenost 10 m až po 480 Mbit/s na vzdálenost 3 m. Připojit půjde až 127 zařízení sdílející tuto sběrnici

21 Rozhraní PC - interface Firewire (IEEE 1394) základní vlastnosti Apple 1986 Plug and Play (automatická detekce a konfigurace) - jednoduché (žádné) nastavení -> odpadají nastavení ID, přepínače, terminátory... Hot Swap (možnost připojení a odpojení za chodu) vysoká přenosová rychlost 3,2 Gb/s (možnost až na 6,4 Gb/s) datový tok nemusí řídit procesor univerzální použití, orientace ale zejména na multimédia poněkud vyšší cena implementace FireWire na rozdíl od USB není tak hodně rozšířen. Ačkoli nominální rychlost FireWire 400 (400 Mbit/s) se zdá být nižší než u USB 2.0 (480 Mbit/s), v reálu FireWire dosahuje vyšších rychlostí přenosu dat než USB 2.0, zejména díky svému přenosovému protokolu

22 Rozhraní PC - interface HDMI High-Definition Multimedia Interface přenos nekomprimovaného obrazového a zvukového signálu v digitálním formátu. propojování zařízení typu počítač, satelitní televizní přijímač, DVD přehrávač nebo A/V receiver s kompatibilním zařízením podporuje přenos videa ve standardní, rozšířené nebo high-definition kvalitě, a až 8-kanálový digitální zvuk. nezávisí na různých televizních a satelitních standardech, protože přenáší nekomprimovaná video data. V současnosti existují čtyři typy HDMI konektorů Přenosové rychlosti až 10,2 Gb/s

23 Bezdrátové rozhraní IrDA Bluetooth Wi-Fi Wireless USB

24 Rozhraní PC - interface IrDA IrDA zařízení komunikuji pomocí infračervených LED diod s vlnovými délkami vyzařovaného světla 875 nm IrDA 1.0 a 1.1 pracují do vzdálenosti 1.0 m při maximální úrovni okolního osvětlení 10 klux (denní svit slunce) Rychlosti jsou pro IrDA 1.0 do 115,2 kb/s, pro verzi 1.1. do Mb/s Pulsně polohová modulace (PPM) 4 Mb/s Formát dat je stejný jako na sériovém portu, tedy asynchronně vysílané slovo uvozené startbitem

25 Rozhraní PC - interface Bluetooth základní vlastnosti bezdrátová radiokomunikace miniaturní velikost nízká cena (při vysokých objemech produkce) robustní spojení krátký dosah (standardně 10m) malý příkon (vyplývajícího z tohoto omezeného dosahu) automatické konfigurace (uživatelsky jednoduchá technologie) Bluetooth 2.0 EDR (Enhanced Data-Rate) zavádí novou modulační techniku a zvyšuje tak datovou propustnost na trojnásobnou hodnotu oproti Bluetooth 1.2 (2,1 Mbit/s) Bluetooth 4.0 (2011): větší dosah (až 100 metrů) menší spotřeba elektrické energie podpora šifrování AES

26 Wi-Fi Převážně pro tvorbu počítačových sítí Bezlicenční frekvenční pásmo (2,4 GHz) IEEE (1997) IEEE g (54 Mb/s)

27 Wireless USB První výrobky v roce 2007 Náhrada drátového USB Parametry USB 2.0 Datová propustnost záleží na vzdálenosti

28 Perspektivy

29 USB Singapore SuperSpeed USB 10Gbps Oboustranný konektor Standard nabíječky všech mobilních telefonů

30 Brain-computer interface Mozek-Počítač pomoc, rozšíření nebo opravu lidské kognitivní či smyslově-motorické funkce Převod myšlenek na text ovládání prostředí na monitoru

31 Technické prostředky počítačové techniky Vstupní a výstupní zařízení VSTUP ZPRACOVÁNÍ klávesnice myš digitizér scaner hlasový vstup (mikrofon) MIDI zařízení digitální kamera OCR snímače (optical character recognition) MICR snímače (magnetic ink character recognition) snímač čarových kódů senzitivní obrazovka (touch screen) psací vstupy (pen-based inputs) (PROCESSING) adaptérové karty zvuk video VÝSTUP zobrazovaní jednotky datové projektory tiskárny zapisovače (plotery) akustický výstup virtuální realita 32

32 Technické prostředky počítačové techniky Tiskárny nejrozšířenější počítačové periferie výstupní zařízení, která umožňují tisknout data na tisková média první počítačové tiskárny - modifikované elektrické psací stroje, dálnopisy mechanické nemechanické maticové (jehličkové) řádkové (bubnové, řetězové) inkoustové laserové termické 33

33 34 Rozlišení tisku Rozlišení tiskárny znamená, kolik různých bodů je schopna vytisknout na určité ploše. DPI (dots per inch) - počet bodů na palec V praxi tedy 600dpi znamená, že čára dlouhá 2,54 cm (1 palec) je složena přesně ze 600 bodů. Rozlišení by mělo být uváděno zvlášť v horizontálním a zvlášť vertikálním směru tisk je vždy plošný.

34 Tiskárny nejstarší - technologie vycházející z koncepce psacího stroje (typové páky, typová hlava), později jehličkový tisk xerografický tisk - objeven již v roce první počítačové tiskárny (řádkové) začaly vznikat začátkem šedesátých let. k rozšíření inkoustového tisku došlo v polovině 80. let 35

35 Impaktní tiskárny (jehličkové) tištěný znak se skládá z určitého počtu bodů, které vznikají narážením jehliček, vystřelovaných přes barvící pásku na tiskový válec barvicí páska - obvykle textilní, napuštěná černou barvou oblasti využití: průklepové kopie, cena za stránku vytlačeny z trhu tiskárnami inkoustovými a laserovými Výhody: + nízké provozní náklady + průklepový tisk + tisk na tzv. traktorový (nekonečný) papír Nevýhody: vysoká hlučnost nízká kvalita tisku vyšší pořizovací cena 36

36 37 Inkoustové tiskárny inkoustová trysková tiskárna PT-80 od firmy Siemens barevná inkoustová tiskárna PaintJet od firmy Hewlett Packard princip - tiskové hlavy se speciální náplní

37 38 Bublinkové (Bubble-jet) Kazeta naplněná inkoustem, připojená k tiskové hlavě se pohybuje do stran přes stránku papíru, tisková hlava má přibližně 50 komůrek naplněných inkoustem, které jsou napojeny na trysky, dochází k zahřívání tenké vrstvy inkoustu na dně komůrky ( až 482 C), inkoust se dá do varu - vytvoří bublinku páry, bublinka páry se roztahuje (vzniká tlak), vytlačuje tryskou inkoust, v ústí trysky se vytváří kapička, ta překoná povrchové napětí a je vržena na papír rychlostí asi 100km/h.

38 39 Piezoelektrické (stříkací) Inkoust se protlačuje tryskami na základě elektricky řízené změny objemu jednotlivých piezokrystalů, ovládací impuls dojde na piezoelektricky ovládanou destičku, destička se vymrští kupředu a tím kapička inkoustu na papír, barevný tisk má speciální zásobník, kde jsou tři primárně subtraktivní barvy (azurová, purpurová, žlutá), příslušný odstín se získá překrytím těchto barev v tiskovém bodě.

39 Laserové tiskárny tiskárny stránkové než se stránka vytiskne, je celá uložena do paměti tiskárny (velké nároky na paměť) dokáží vytisknout i několik stránek za minutu ostré a syté, co se týče textu a grafiky dva typy laserových tiskáren - laserové - LEDkové 40

40 41 Princip laserového tisku Polovodičový laser vysílá laserový paprsek vychylovaný soustavou zrcadel na rotující válec ten je nabit záporným nábojem (-6 kv). V místech, kam tento paprsek na válec dopadne, dojde k odsání záporného náboje. Rotující válec dále prochází kolem kazety s barvícím práškem (tonerem), nabitým záporným nábojem (-6 kv) - vlivem statických nábojů - je toner přitažen k místům s odsátým nábojem na povrchu válce. Papír je nejdříve nabit kladným elektrostatickým nábojem na potenciál vyšší než jsou nabitá místa na válci. Když tento papír prochází kolem válce, dojde k přitažení toneru z nabitých míst válce na papír. Nažehlení toneru do papíru (180 stupňů) a následné zbavení elektrostatického náboje. - 6 kv - 6 kv

41 42 LED tiskárny Místo jednoho laserového paprsku a zrcadla jsou zde použity LED diody vytvářející řadu napříč tiskovým válcem. K tomu jsou mezi válcem a diodami umístěny optické čočky. Hustotou diod je definováno rozlišení tisku, v dnešní době lze nalézt tiskárny s DPI, nicméně jejich cena je nevhodná pro běžné uživatele..

42 43 Speciální tisk Dělí se především na termotransferové a termosublimační. Využívají teplo a většinou i speciální papír. Voskové tiskárny - místo inkoustu či barvící pásky používají barevnou voskovou vrstvu, vykazují vynikající kvalitu, ale tomu odpovídají i vysoké náklady. Plottery velkoformátové inkoustové tiskárny, původně určeny ke kreslení plánů a nákresů.

43 3D TISKÁRNY tisk předlohy ve 3D prostoru tisknutí z plastu, z kovu, keramiky... rozřezávání virtuálního prostorového modelu do jednotlivých vrstev o minimální tloušťce materiál je po vrstvách přidáván IS

44 GOOGLE CLOUD PRINT propojení tiskárny s webem prohlížeč Google Chrome a účet u Google Oracle 5TB IS