Počítače

Úlohou vstupno-výstupných, ďalej V/V zariadení je sprostredkovávanie spojenia počítača s okolím. Za okolie môžeme považovať človeka, výrobný proces ale aj počítač. Pod pojmom periféria rozumieme všetky zariadenia a prístroje pripojené k počítaču. Ich úlohou je prísun údajov (vstup), výstup spracovaných údajov a uloženie údajov vo veľkokapacitných pamätiach mimo operačnej pamäti. Periféria rozďelujme podľa štyroch faktorov :

1. PODĽA funkčnosti :

pre pripojenie počítač – človek (klávesnica, myš, trackball, monitor, tlačiareň...)
počítač – stroj (prevodníky kódov, D/A a A/D prevodníky ...)
vonkajšie veľkokapacitné pamäte (páskové jednotky, diskové polia)

2. PODĽA smeru prenášanej informácie

vstupné (klávesnica, scanner, myš ...)
výstupné (monitor, tlačiareň ...)
vstupno-výstupné (modem, disky)

3. PODĽA interface

paralelné (prenos viacerých bitov naraz)
sériové (prenos bit po bite)
Interface ďalej môžeme rozdeliť na asynchrónne (prenos informácií riadený korešpodenčnými signálmi, ktoré sú vysielané v nepravideľných časových intervaoch– napr. paralelná tlačiareň) a synchrónne (prenos informácií medzi zdrojom a cieľom je riadený synchrónnym impulzom a je presne stanovený čas, v ktorom sú vysielané jednotlivé impulzy)

4. PODĽA dĺžky uchovania informácie

krátkodobé (zväčša bez média – napr. terminál, ktorý komunikuje s hlavným počítačom typu mainframe)
dlhodobé (obvykle s médiom – diskové polia, veľkokapacitné pásky...)

Spôsoby riadenia periférnych zariadení a možnosti pripojenie z hľadiska prístupu do pamäte

Riadenie periférnych zariadení :

Riadenie povelmi (napr. štart, stop ...)
Riadenie riadiacimi znakmi (klávesnica, tlačiareň)
Riadenie príkazmi (napr. magnetické médium – write, read)

Aby sme mohli komunikovať s perifériami, potrebujeme riadiacu jednotku ,ktorú predstavuje tzv. radič – adaptér. Jej úlohou je prispôsobiť rôzne podmienky pre prenos údajov rozdielnych periférnych zariadení so štandartizovaným rozhraním počítača. Riadiaca jednotka ďalej dekóduje inštrukcie a príkazy procesora, generuje signály pre periféria, príjíma a vysiela stavy periférií do procesora, predekódováva kódy, kontroluje prenášanú informáciu, atď.

Pripojenie periférií k počítaču sa môže realizovať buď priamym prístupom do pamäte, alebo stykom cez pracovné registre procesora, alebo cez kanál.

Priamy prístup do pamäte ( DMA – direct memory access) umožňuje rýchly prenos údajov medzi periférnym zariadením a operačnou pamäťou. Prenos nie je riadený programom, pretože procesor sa nezúčastňuje, ale je riadený periférnym zariadením. Činnosť je vykonávaná následovne : Ak sa uvoľní procesor, potvrdí žiadosť o DMA a uvoľní zbernicu. Po ukončení prenosu procesor opäť prevezme riadenie zbernice a pokračuje opäť vo vykonávaní programu. Počas prístupu do pamäte, keď je procesor odpojený od zbernice, musia byť uchovávané obsahy jeho pracovných registrov.

Styk cez kanál sa využíva najmä pri stredných až veľkých počítačoch. Umožňuje súčasnú činnosť periféria a riadiacej jednotky. Aby kanál mohol pracovať samostatne, je riadený súborom kanálových programov, ktoré môže mať uložene vo svojej pamäti. Konkrétne periférne zariadenia a ich stručný popis

Vstupné zariadenia

Medzi vstupné zariadenia patria už ako som spomenul v úvode napr. klávesnica, myš, trackball, scanner, externá pamäť typu ROM (napr. CD-ROM, DVD), a v dnešnom multimedíalnom svete už môžeme zaradiť medzi ne i kameru, mikrofón, video, televízor a.t.ď.

Klávesnica

Umožňuje spojenie medzi človekom a počítačom, jej časti sú klávesové pole, kódovacie obvody a riadiace obvody výstupu. Dnešná bežná klávesnica pre počítače IBM-PC komunikuje so systémom prostredníctvom špeciálného 8-bitového kódu. (pre zaújmavosť : minimálna doba stlačenia klávesy je 15 ms)

Klávesové pole môžeme rozdeliť podľa usporiadania na QWERTY, QWERZ, ABCD a mnoho iných. (medzi iné zaraďujeme napr. klávesnice vo filmových štúdiach, ktoré sú upravené podľa potrieb softwaru, alebo klávesnice na vreckových počítačoch, kde sa môže stať, že jedno fyzické tlačídlo obsahuje viacero písmen)

Klávesy existujú bezkontaktové a kontaktové. Myš

Pomocou myši sa človek taktiež spája s počítačom. Pomocou polohy myši na podložke určuje polohu virtuálneho kurzora v počítači. Poloha sa môže snímať viacerými spôsobmi. Najviac používané myši sú mechanické s guličkou. Vo vnútry má tato myš guličku, ktorá vystupuje asi 3mm pod jej úroveň a tým sa pri každom pohybe myšou pootočí. Ďalej sú tam dva snímacie valčeky otočené oproti sebe o 90 stupňou na ktorých sú upevnené dierkované krúžky. Pred každým krúžkom sú umiestnené dve svietiace diódy a za ním dva fototranzistory, ktoré snímajú svetlo s diód tak, že nikdy nemôže nastať sitúacia kde oba fototranzistory by súčasne zosnímali svetlo. Ak sa krúžok pootočí, potom jeden z tranzistorov dostane svetlo a druhy bude zatemnený. Pri otáčaní sa sníma počet zmien na fototranzistoroch za čas a taktiež sa určuje smer.

Tieto údaje sa vyhodnotia a v konečnom dôsledku dostaneme rýchlosť. Kedže sú krúžky dva, potom sú aj dva smerové vektory (horizontálny a vertikálny) s ktorých počítač ľahko dostane výsledný smerový vektor pohybu. Tak ako pri všetkých perifériach existuje aj pri myšiach množstvo štandartov (Genius, Microsoft, Apple, PS/2...). Zväčša sa tieto myši pripájajú na sériový port počítača. Iným druhom myši sú optické myši, kde nie je myš, ani valček, ale špeciálna rastrovaná zrkadlová podložka a myš, na ktorej spodku sú diódy a fototranzistory.

Trackball

„Otočená myš“, kde človek točí priamo guličkou sa nazýva trackball.

Joystick

Joystick je zariadenie, ktoré sa prezýva podľa svojho tvaru "zábavná palička". Joysticky rozdeľujeme na analógové a digitálne. Analógové joysticky dokážu snímať viacero pozícií na rozdiel od digitálneho, ktorý pozná iba štyri. Analógový pracuje na princípe potenciomentrov. Jednoduchšie povedané, každé posunutie joystickom znamená zmenu hodnoty signálu. Takto sa dá s veľkou presnosťou simulovať napr. lietadlo. Digitálny pozná na každý smer iba dve hodnoty.

Scanner

Slúži na snímanie predlôh z okolia. Zväčša sú to zatial 2D scannery, ktoré sa využívajú na prenos z podoby papierovej do podoby elektronickej. Líšia sa farebnosťou, rozlíšením, ktorého hodnotu tak ako pri tlačiarňach určuje počet DPI (dots per inch – počet bodov na palec), ďalej sa líšia pripojením k počítaču (cez štandartné radiče SCSI , LPT , COM , alebo cez vlastný radič) a taktiež počtom skenovaní potrebných na načítanie dokumentu. Staršie scannere potrebovali perjsť dokument až 4 krát, aby získali údaje o farebnosti. Mali v sebe zabudované 3 farebné filtre, alebo 4 farebné výbojky, ktoré osvedcovali materiál. Súčtom výsledných hodnôt sa získala farebná informácia. (Najčastejšie to boli filtre RGB – červený, zelený, modrý, ale aj filtre CMY – oblohovo modrý, fialový a žltý. Pri RGB prešiel scanner dokument 3x a pri CMY 4x, pretože pri CMY musel prejsť navyše celú predlohu bez filtrov na doplňujúcu informaciu o čiernej, teda vznikla farebná informácia „CMYK“, ktorá sa dnes najviac používa pri farebnej ofsetovej a tampoprintovej tlači)

CD-ROM a DVD-ROM

Jedná sa o externú pamäť v podobe plastovej platne, na ktorej je nanesená reflexná vrstva, do ktorej boli pred čítaním vylisované, alebo vypálené pity. (pity – odbornejšie povedané dierky)

Táto tzv. kompaktná doska sa potom číta v mechanike CD-ROM resp. DVD-ROM, kde sa laserovým lúčom zisťuje prítomnosť, alebo neprítomnosť jednotlivých pitov, ktoré úrčujú binárnu informáciu.

Na 1 CD-ROM klasickej 12cm veľkosti sa vojde približne 680Mb dát a na 1 DVD-ROM asi 4Gb dát. DVD-ROM by mal výsť na trh v priebehu rokov 97-98.

Výstupné zariadenia

Výstupné zariadenia môžu byť napr. monitor, tlačiareň, reproduktor, plotter, display, atď.

Monitor

Mení signál na viditeľnú časť – obraz. Slúži ku komunikácií počítača s užívateľom.

Existuje množstvo rôznych monitorov s rôznymi obrazovkami (LCD /liquid crystal display/ – obrazovka je z tekutých kryštálov, CRT /cathode ray tube/ – klasická fluorescenčná obrazovka, PLASMATRON – plazmatická obrazovka ...).

Najčastejšie rozmery obrazoviek sú 13“, 14“, 15“, 17“, 20“ a 21“ , kde najbežnejší rozmer je 14“. Monitory môžu byť monochromatické (čierno-jednofarebné), alebo viacfarebné. Monochromatické monitory sú zväčša čierno – zelené. Používajú sa napr. pri termináloch, kde je neekonomické a nevhodné kôli rýchlosti prenosu použiť monitor farebný. Najpoužívanejšie grafické karty k týmto monitorom sú tzv. MGA a CGA karty.

Farebné monitory existujú vo viacerých modifikáciach. Rozdeľujeme ich na :

TTL monitory, ktoré spracovávajú priamo digitálny signál z počítača. Grafické karty na tieto monitory sú napr. CGA (color graphics adapter) , EGA (enhanced graphics adapter) , MGA (monochrome graphics adapter). Analógové monitory, ktoré vyžadujú desiatkový tvar signálu. Na to je potrebná karta v počítači, ktorá obsahuje D/A prevodník na každú farbu zvlášť (na červenú, modrú a zelenú). Tieto karty získali jeden spoločný hlavný názov VGA (video graphics array)
Video monitory, ktoré najčastejšie používajú rozhranie TARGA. Ako videomonitor sa dá použiť skoro ľubovolný televízor. Kvalitu monitoru určuje okrem spomenutých faktorov aj ich horizontálna a vertikálna vzorkovacia frekvencia, ktorá udáva počet prekreslení obrazu za sekundu. Čím je frekvencia vyššia, tým monitor menej „bliká“ a tým menej trápi naše školou ubolené oči.

Tlačiarne

rozdeľujeme na mechanické a nemechanické, ďalej na sériové alebo paralelné, na statické a letmé. Medzi mechanické tlačiarne patria napr.ihličkové (mozaikové, bodové) a typove tlačiarne (kladivkové, podobne ako staré mechanické písacie stroje – kladivko, na ktoré obsahuje vždy jedno písmeno). Ihličkové tlačiarne obsahujú zväčša pohyblivú hlavu, rotačný válec na posun papiera a farebnú pásku. V hlave majú najčastejšie umiestnenú 1, 9 alebo 24 ihličiek, ktoré preklepávajú cez farbiacu pásku body priamo na papier.

Nemechanické tlačiarne sú napr. laserové , tryskové, termotransferové, termosublimačné, bulbinkové a iné.

O ich funkcií by sa dalo písať na 100 strán, takže to prenechám na individuálne štúdium. Najviac o týchto technológiach bolo písane v roku 1993 v časopisoch BYTE.

Vstupno-výstupné zariadenia

Ako už názov hovorí bude sa jednať o zlúčenie schopností doteraz spomenutých zariadení. Medzi najznámejšie vstupno- výstupne zariadenie a zároveň pamäťové médium patrí „pružný disk“, ktorý už v súčasnosti stráca na popularite. Jeho hlavnú funkciu prenecháva kapacitne a rýchlostne modernejším magneto-optickým prepisovateľným diskom. Ďalšim vstupno-výstupným zariadením je napr. modem, ktorý sa začína húfne používať pri komunikácií počítačov hlavne cez JTS – jednotnú telefónnu sieť. Modifikovaným modemom sa dá uskotočniť aj prenos cez rádiové spojenie. Takýto modem sa z neznámych príčin začal nazývať POCKET, čo vo voľnom preklade znamená vreckový.. Modem sa pripája zväčša na sériový port. Iba najnovšie modemy vykazujúce veľké rýchlosti musia kôli schopnosti dostať data v reálnom čase do počítača komunikovať cez port paralelný. V súčasnosti ako jedna z mála firiem vyrábajúca takéto modemy je fa. MICROCOM, ktorá okrem iného vyvinula ešte keď boli modemy v plienkach vlastný opravný protokol MNP 1 (Microcomm Networking Protocol). Neskôr, po vyvinutí protokolov MNP 2,3.. 10 sa tieto stali štandartom. Okrem toho protokol MNP 5 je zároveň aj komprimujúci protokol, čo zvyšuje rýchlosť prenosu niekedy až na 10- násobok. Najčastejšie rýchlosti súčasných modemov sú 14 400bps a 28 800bps (bps – počet prenesenych bitov za sekundu). Ale táto informácia je velice kolísavá, veď ešte pred nedávnom sa považoval modem 14 400 za veľký luxus a bežne sa pracovalo s modemami o rýchlostiach 2400 až 9600bps.