Technické prostředky počítačové techniky Obsah: Sběrnicová struktura PC Počítačový interface Vnější zařízení - tiskárny IS2-4 1
Dnešní info: Apple 40 let Informatika 2 07 2
Dnešní info: Informatika 2 07 FBI vnikne do libovolného Applu 3
Dnešní info: 4
Dnešní info: Uchovávání osobních dat??? Blokování webu??? Počítačové hry??? 5
Technické prostředky počítačové techniky 7. Počítač - stroj, který podle předem připravených instrukcí zpracovává data Základní části: centrální procesorová jednotka (schopná řídit se posloupností instrukcí a ovládat další části počítače) zařízení pro ukládání dat (paměť) zařízení pro vstup dat (např. klávesnice, myš, ) a výstup dat (např. monitor, tiskárna, ) Vstupy Paměť Výstupy Procesor ALU ŘADIČ Sběrnice John von Neumann koncepce počítače 17.5.2016 6 +
Technické prostředky počítačové techniky Signálové přenosy Vstupy Paměť Výstupy řídící sběrnice Procesor ALU ŘADIČ adresní sběrnice datová sběrnice 17.5.2016 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. 17.5.2016 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 17.5.2016 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 17.5.2016 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) 17.5.2016 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) 17.5.2016 12 +
Technické prostředky počítačové techniky PCI - Expres Propustnost PCI-E (2.0) je: - 500 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 17.5.2016 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) 17.5.2016 14 +
Technické prostředky počítačové techniky Rozhraní PC - interface Řeší způsob připojení vnějších zařízení Paralelní rozhraní např. Centronix původně jednosměrné (pro tiskárny "CENTRONICS ) od r. 1994 je standard obousměrný data adresy příkazy Data Platná data Strobe Busy Ack t 1 t 2 t 3 t 4 17.5.2016 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" 15/20 000 (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 17.5.2016 16
Rozhraní PC - interface SCSI typicky paralelní rozhraní 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 17.5.2016 17 PC
USB - Universal Serial Bus Rozhraní PC - interface standard sériové sběrnice vyvinutý firmami Compaq, Intel, IBM, Microsoft, v roce 1995 hlavní cíl - definovat externí rozšiřující sběrnici, umožňující snadné připojování periferních zřízení K host controlleru je připojen tzv. root hub (kořenový rozbočovač), ke kterému je možné připoj 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 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 17.5.2016 18
USB - Universal Serial Bus Rozhraní PC - interface Je rovněž možné, aby zařízení mělo svůj vlastní napájecí zdroj Připojování zařízení s USB_1 a USB_2 se provádí pomocí standardního čtyřvodičového kabelu Jednotlivá zařízení je možné k USB sběrnici připojovat (odpojovat) i za chodu počítače (hot-swap) - je úkolem programového vybavení, aby příslušné změny rozpoznalo 17.5.2016 19
USB - Universal Serial Bus Rozhraní PC - interface 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 jde až 127 zařízení. 17.5.2016 21
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 1.152 Mb/s Pulsně polohová modulace (PPM) 4 Mb/s Formát dat je stejný jako na sériovém portu, tedy asynchronně vysílané slovo uvozené startbitem 17.5.2016 22
Rozhraní PC - interface Bluetooth základní vlastnosti bezdrátová radiokomunikace standard IEEE 802.15.1 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 4.0 (2011): větší dosah (až 100 metrů), přenosová rychlost 24 Mb/s menší spotřeba elektrické energie podpora šifrování AES-128 17.5.2016 23
Rozhraní PC - interface Firewire (IEEE 1394) základní vlastnosti 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 Nahrazuje SCSI FireWire na rozdíl od USB charakterizuje spíše na ústup ze slávy 17.5.2016 24
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 nezávisí na různých televizních a satelitních standardech, protože přenáší nekomprimovaná video data. V současnosti existují čtyři typy HDMI konektorů HDMI 2.0 - přenosové rychlosti až 18 Gb/s. - přenos až 32 zvukových kanálů najednou - podpora 4k obrazu při obnovovací frekvenci 60 Hz a širokoúhlého formátu 21:9 17.5.2016 25
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 ð ð ð ð ð ð zobrazovaní jednotky datové projektory tiskárny zapisovače (plotery) akustický výstup virtuální realita 17.5.2016 26
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 17.5.2016 27
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. 17.5.2016 28
Tiskárny nejstarší - technologie vycházející z koncepce psacího stroje (typové páky, typová hlava), později jehličkový tisk xerografický tisk - objeven již v roce 1938. první počítačové tiskárny (řádkové) začaly vznikat začátkem šedesátých let. k rozšíření inkoustového tisku došlo v polovině 80. let 17.5.2016 29
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 17.5.2016 30
Inkoustové tiskárny 1977 - inkoustová trysková tiskárna PT-80 od firmy Siemens 1987 - barevná inkoustová tiskárna PaintJet od firmy Hewlett Packard princip - tiskové hlavy se speciální náplní 17.5.2016 31
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. 17.5.2016 32
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. 17.5.2016 33
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 17.5.2016 34
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 17.5.2016 35
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 1 200 DPI, nicméně jejich cena je nevhodná pro běžné uživatele.. 17.5.2016 36
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. 17.5.2016 37
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
GOOGLE CLOUD PRINT propojení tiskárny s webem prohlížeč Google Chrome a účet u Google