Interface Vnější zařízení - tiskárny

Informační systémy 2

Technické prostředky počítačové techniky 7

Interface Vnější zařízení - tiskárny

IS2-4

1

Informační systémy 2

Aktuality ze světa ICT

2

Informační systémy 2

Aktuality ze světa ICT

3

Informační systémy 2

Aktuality ze světa ICT

4

Informační systémy 2

Aktuality ze světa ICT

5

Technické prostředky počítačové techniky Signálové přenosy Vstupy

Paměť

Procesor řídící sběrnice

17.5.2016

ALU ŘADIČ

Výstupy

datová sběrnice adresní sběrnice 6

+

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

7

Technické prostředky počítačové techniky Komunikace mikroprocesoru s okolím

řadič klávesnice

řadič DMA řadič přerušení

paměť cache

lokální sběrnice

Rychlá V/V zařízení

operační paměť

mikroprocesor

Rozšiřující desky

ostatní zařízení na základní desce

systémová sběrnice 17.5.2016

8

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

+9

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

10

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

+11

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

+12

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

+13

Technické prostředky počítačové techniky

Rozhraní PC - interface Řeší způsob připojení vnějších zařízení

Paralelní rozhraní Centronix

data adresy příkazy

– původně jednosměrné (pro tiskárny "CENTRONICS“) – od r. 1994 je standard obousměrný Platná data

Data Strobe Busy Ack t1

17.5.2016

t2

t3

t4

+14

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 „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" zař. SCSI • přenosy asynchronní i synchronní 1 zař. • plochý kabel do 12 m PC 2 • terminátor zař.

3 17.5.2016

terminátor

17

Rozhraní PC - interface USB - Universal Serial Bus • 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 – – – – – – – 17.5.2016

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

Rozhraní PC - interface USB - Universal Serial Bus • 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

17.5.2016

19

USB 3

Rozhraní PC - interface USB 3.0

USB 2.0

Přenosová rychlost Rozhraní

4,8 Gbit/s dual-simplex, čtyři datové vodiče oddělené od USB 2.0

480 Mbit/s

Vodiče

4 pro SuperSpeed, 2 pro ostatní 2 pro low, full-speed i high (+ 2 napájení, celkem 8) speed (+ 2 napájení, celkem 4)

Parametr

Transakční protokol sběrnice řízený hostitelem (řadičem) asynchronní packetový tok je směrován

Napájení

Detekce připojení

17.5.2016

half-duplex, dva datové vodiče

• 9 vodičů (4 datové) • nižší spotřeba

řízený hostitelem (řadičem) dotazovací packetový tok se vysílá na všechna zařízení

jako USB 2.0 s možností 50% zvýšení pro nekonfigurovaná podpora low/high power (100 zařízení a 80% pro resp. 500 mA) zařízení konfigurovaná hardwarové detekce připojení hardwarová detekce s portu, softwarový ovladač přechodem do provozního přepne zařízení do stavu stavu pro datovou komunikaci 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 17.5.2016

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 17.5.2016

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... 17.5.2016

23

Bezdrátové rozhraní • • • •

IrDA Bluetooth Wi-Fi Wireless USB

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

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-128. 17.5.2016

26

Wi-Fi

• • • •

Převážně pro tvorbu počítačových sítí Bezlicenční frekvenční pásmo (2,4 GHz) IEEE 802.11 (1997) IEEE 802.11g (54 Mb/s)

Wireless USB

• • • •

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

Perspektivy

USB 3.1 • • • •

20.11.2014 Singapore SuperSpeed USB 10Gbps Oboustranný konektor Standard nabíječky všech mobilních telefonů

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

Technické prostředky počítačové techniky Vstupní a výstupní zařízení VSTUP • • • • • • • • • • • •

ZPRACOVÁNÍ (PROCESSING)

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)

– adaptérové karty • zvuk • video

VÝSTUP     



zobrazovaní jednotky datové projektory tiskárny zapisovače (plotery) akustický výstup virtuální realita

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

maticové (jehličkové)

řádkové (bubnové, řetězové)

nemechanické

inkoustové

laserové

termické

33

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 1938. první počítačové tiskárny (řádkové) začaly vznikat začátkem šedesátých let. k rozšíření inkoustového tisku došlo v polovině 80. let

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

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

37

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

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

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

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. .

42

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 

IS2-7-2015

44

GOOGLE CLOUD PRINT propojení tiskárny s webem  prohlížeč Google Chrome a účet u Google 

Oracle  5TB

IS2-7-2015

45