Technické prostředky počítačové techniky - 4

Informatika 2

Technické prostředky počítačové techniky - 4 Přednáší:

doc. Ing. Jan Skrbek, Dr. - KIN

Vnější zařízení počítačů. Trendy v oblasti technických prostředků

Přehled V/V zařízení • • • • •

IN2-3

Dělení tiskáren podle principu tisku Parametry tisku Vnější paměti Mechanické tiskárny • Holografické disky Inkoustové tiskárny • Paměti flash Laserové tiskárny 1

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

18.3.2014

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

2

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)

18.3.2014

řádkové (bubnové, řetězové)

nemechanické

inkoustové

IN2-2013-07

laserové

termické

3

Rozlišení tisku

18.3.2014

•

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.

IN2-2013-07

4

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

18.3.2014

IN2-2013-07

5

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 18.3.2014

Nevýhody: – vysoká hlučnost – nízká kvalita tisku – vyšší pořizovací cena

IN2-2013-07

6

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

18.3.2014

7

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.

18.3.2014

IN2-2013-07

8

Piezoelektrické (stříkací)

18.3.2014

•

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.

IN2-2013-07

9

Laserové tiskárny • • • •

18.3.2014

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

IN2-2013-07

10

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.

18.3.2014

- 6 kV

IN2-2013-07

- 6 kV

11

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.

•

18.3.2014

Hustotou diod je definováno rozlišení tisku, v dnešní době lze nalézt tiskárny s 1 200 DPI, nicméně jejich cena je nevhodná pro běžné uživatele. .

IN2-2013-07

12

Speciální tisk

18.3.2014

•

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.

IN2-2013-07

13

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 

Paměťová média - externí CD, DVD, Blu-ray disk 

Čtení a zápis pomocí laseru



CD: 700 MB



DVD: 4,7 – 17,1 GB



BD: 25 – 100 GB

5

Paměťová média - externí Archival Disc s kapacitou 300 GB až 1 TB 

Disk je oboustranný



každá strana nabídne tři vrstvy pro zápis





První generace formátu Archival Disc s kapacitou 300 GB by přitom měla být na trhu dostupná v roce 2015.

Další zdokonalení technologie má umožnit zvýšení kapacity na 500 GB až 1 TB.

Velkokapacitní „nemagnetická“ záznamová média | 19. 12. 2012

5

Holografický víceúčelový disk (HVD) 

Bodový kód viditelný z určitého úhlu podle natočení osy laserového paprsku



1947 Denis Gabor – vynález holografie



1960 konstrukce laseru



2004 specifikace HVD





3,9 TB



1 Gb/s

2011 General Electric 

500 GB

Velkokapacitní „nemagnetická“ záznamová média | 19. 12. 2012

6

Holografické disky (Holographic Versatile Disc) - data jsou v nich na rozdíl od CD nebo DVD zapisována trojrozměrně, - v hloubce aktivní vrstvy První komerční mechaniky pro holografické disky uvedeny na trh v roce 2008

•

cena driveru: 18 tis. $, médium: 180 $

•

kapacita: na jednu plotnu 500 GB

•

střední doba mezi poruchami: 100 000 hodin

•

archivační doba: 50 let

průměr 130 mm, tloušťka 3,5 mm

současnost:

•

20ti vrstvový disk (Holographic Versatile Disc - HVD)

•

dosažitelná kapacita - 1,6 TB

•

přenosová rychlost – 20 - 120 MB/s http://searchstorage.techtarget.com/sDefinition/0,,sid5_gci1311100,00.html

18.3.2014

IN2-12-07

19

Holografické disky Záznam: • Při záznamu se laserový paprsek rozdělí na paprsky dva - referenční a datový. Jejich interferencí vzniknou kontrastní světlé a tmavé body - analogické pitům při záznamu CD. Nevzniknou však v ploše, ale v prostoru. Optika mechaniky je nastavena tak, že k této interferenci dochází v záznamové fotocitlivé vrstvě média. V něm tento "světelný obraz" zůstane zachován, respektive data uložena.

•

Jemnými změnami v úhlu referenčního paprsku, případně změnou vlnové délky lze dosáhnout toho, že v jednom místě záznamové vrstvy může být nahráno několik na sobě nezávislých datových stop.

http://technet.idnes.cz/holograficky-disk-s-gigantickou-kapacitou-65-dvd-na-jedne-placcep74-/hardware.asp?c=A070320_111031_hardware_NYV

18.3.2014

IN2-12-07

20

Holografické disky Čtení: • Při čtení se disk "prosvětluje" referenčním paprskem, optický datový záznam je tak promítán na optoelektronické čidlo, z jehož elektrického výstupu se zpět dekóduje původní datový signál. Všechny potenciální záznamy jednoho místa jsou čteny najednou (paralelně), což umožňuje dosahovat vysokých rychlostí čtení.

18.3.2014

IN2-12-07

21

Holografické disky

18.3.2014

parametr:

hodnota:

parametr:

hodnota:

průměr disku (bez cartridge):

130 mm

hustota záznamu:

350 Gb / čtvereční palec

tloušťka záznamové vrstvy:

1,5 mm

životnost záznamu:

50 let

tloušťka substrátu:

1,0 mm

životnost prázdného disku:

3 roky

celková tloušťka disku (bez cartridge):

3,5 mm

počet možných čtecích cyklů:

> 10 mil.

materiál disku:

HDS-5000 photopolymer

provozní teplota:

+10 - +40 °C

rozměry cartridge:

135 x 11 x 153 mm

teplotní odolnost:

-20 - + 60 °C

formát:

write once/read many

provozní vlhkost:

10 - 85 % (nekondenzující)

kapacita:

300 GB

odolnost proti vlhkosti:

5 - 90 % (nekondenzující)

objem sektoru:

nastavitelný v 512bytových krocích

vlnová délka:

400 - 410 nm

IN2-12-07

22

SSD – Solid-State Drive 

Pevný disk bez pohyblivých částí



Výhody:





Tichý chod



Nezahřívá se příliš



Nízká spotřeba energie



Malé rozměry



Vysoká přenosová rychlost

Nevýhody: 

Omezený počet přepsání jedné buňky

Velkokapacitní „nemagnetická“ záznamová média | 19. 12. 2012

8

SSD – Solid-State Drive 

1978 Texas Memory Systems (16 kB)



Dnes 512 GB, rychlost čtení 800 MB/s



Základní části: 

Řadič



Cache



Energetická záloha



Flash paměti

Velkokapacitní „nemagnetická“ záznamová média | 19. 12. 2012

9

USB flash paměť 

2000 - IBM USB Memory Key (8 MB)



Dnes až 64 GB, rychlost čtení okolo 35 MB/s



Výhody 

Vyšší fyzická odolnost



Nemá pohyblivé části



Kompatibilní rozměry



Velká kapacita



Snadná připojitelnost přes USB

Velkokapacitní „nemagnetická“ záznamová média | 19. 12. 2012

10

Paměťové karty I 

Pro různá elektronická zařízení



Boj o standardy



CompactFlash (CF) 

1994 SanDisk Corporation



128 GB



Digitální fotoaparáty a kamery



Pevné disky v průmyslových počítačích

Velkokapacitní „nemagnetická“ záznamová média | 19. 12. 2012

11

Paměťové karty II 



Memory Stick 

1998 Sony (128 MB)



Dnes 32 GB



Nahrazována SD

XD-Picture Card 

2002 Olympus a Fujifilm



Pro digitální fotoaparáty



V porovnání s předchozími je rychlejší a má malou spotřebu energie

Velkokapacitní „nemagnetická“ záznamová média | 19. 12. 2012

12

Paměťové karty III 

Secure Digital (SD) 



Výhody: 

Nízká a klesající pořizovací cena



Miniaturní poruchovost



Miniaturní provedení



Dobrá přenosová rychlost



Velké rozšíření



Univerzálnost

Nevýhody 

Kompatibilita se staršími zařízeními

Velkokapacitní „nemagnetická“ záznamová média | 19. 12. 2012

13

Paměťové karty IV 

Secure Digital (SD): 2 GB



MikroSD: 32 GB



SDHC (SD 2.0): 64 GB 



Secure Digital High Capacity

SDXC: 64 GB 

Secure Digital eXtended Capacity

Velkokapacitní „nemagnetická“ záznamová média | 19. 12. 2012

14

Technické prostředky počítačové techniky Flash Memory •

Paměť je vnitřně organizována po blocích a na rozdíl od pamětí typu EEPROM, lze programovat každý blok samostatně (obsah ostatních bloků je zachován).

•

1994 – Compact Flash

•

„pevný disk“ pro PDA, fotoaparáty

•

spousta formátů

•

standardní kapacita - do 512 GB

•

příznivá cena karet i čteček

•

formáty Compact Flash I a II, Memory Stick, Secure Digital, Multimedia Card, xD, Smart Media …

•

Nebezpečí Flash-disků: omezený počet zápisů (statisíce)

18.3.2014

IN2-12-07

30