EB

II PWr

1

URZ DZENIA ZEWN TRZNE

EB

II PWr

2

Urz dzenia zewn trzne (peryferyjne)

– urz dzenia zapewniaj ce komunikacj

komputera z otoczeniem.

Urz dzenia peryferyjne komunikuj si z systemem za po rednictwem
specjalnych układów wej cia/wyj cia zwanych

sterownikami (kontrolerami).

Układy te stanowi tzw.

interfejs

poszczególnych urz dze .

Dlaczego stosuje si układy wej cia/wyj cia:

• format informacji dostarczanej przez system jest ró ny od formatu informacji

wykorzystywanej przez urz dzenie peryferyjne

• parametry elektryczne sygnałów w systemie i urz dzeniu peryferyjnym s

ró ne

• wyst puje ró nica w szybko ci transmisji informacji

EB

II PWr

3

CPU

MEM

WE/

WY

Urz dzenia

peryferyjne

interfejs

EB

II PWr

4

Układy we/wy (interfejsy) mog by montowane:

• bezpo rednio na płycie głównej komputera

• na kartach montowanych w gniazdach rozszerzaj cych

Programy obsługi układów we/wy s nazywane

sterownikami programowymi

.

Sterowniki popularnych urz dze standardowych s elementami systemu
operacyjnego i cz sto s instalowane automatycznie.

Urz dzenia nowe b d nietypowe wymagaj sterowników dostarczonych przez
producenta (na dyskietce lub CD-ROM).

Poprawne funkcjonowanie urz dzenia warunkowane jest zarówno
wła ciwym działaniem jego układów, jak i odpowiednimi dla niego,
poprawnie działaj cymi sterownikami !!!

EB

II PWr

5

Przykłady interfejsów

EIDE

Dysk twardy

CD-ROM

Karta

graficzna

Monitor

Centronics

Drukarka

Mikrofon

Gło niki

Karta

d wi kowa

SCSI

Skaner

Dysk twardy

Streamer

Modem

Mysz

RS 232C

EB

II PWr

6

CD-ROM

Pendrive

USB

Dyski

Uniwersalny interfejs USB

Skaner

Mysz

Drukarka

EB

II PWr

7

Transmisja szeregowa i równoległa

• transmisja szeregowa

Bity s przesyłane po kolei, jeden po drugim.

• transmisja równoległa

Jednocze nie wysyła si wiele bitów, np. cały bajt

1 0 0 1 1 0 1 1

1

0

0

1

1

0

1

1

EB

II PWr

8

Transmisja szeregowa i równoległa

Nadajnik

Odbiornik

Nadajnik

Odbiornik

szeregowa

równoległa

mo e by jedna linia fizyczna
podzielona na podkanały
cz stotliwo ciowe

EB

II PWr

9

Transmisja szeregowa

Nadajnik

Odbiornik

•

jest wykorzystywana jedna linia danych.

• bity s przesyłane kolejno bit po bicie pojedynczym kanałem

• zwykle stosuje si na wi kszych odległo ciach

• cechy

- mniejszy koszt, szczególnie na wi kszych odległo ciach
- bardziej niezawodne na wi kszych odległo ciach

• popularne standardy

RS 232C, RS 449, X.21, V.35

EB

II PWr

10

Transmisja równoległa

Nadajnik

Odbiornik

•

grupa bitów jest równocze nie (równolegle) przesyłana wi zk przewodów

• zwykle stosuje si na małych odległo ciach

• Problemy

- u ywanie wielu linii jest kosztowne
- cz sto wymagane grubsze przewody w celu ograniczenia tłumienia
- rezystancja przewodów mo e spowodowa dryft bitów

EB

II PWr

11

Standardy ł cza szeregowego

Standard RS 232C

Interfejs RS 232C realizuje transmisj szeregow asynchroniczn .
Opracowany w USA na potrzeby obsługi modemów.
W Europie otrzymał oznaczenie V24.

W PC-tach jest standardem ł cza szeregowego. Kolejne porty szeregowe s
oznaczane jako COM1, COM2, COM3 ...

Umo liwia obsług modemów, myszy. Mo na poł czy ze sob dwa komputery.

W PC-tach s stosowane dwa rodzaje gniazd tego standardu:

• DB-25, gniazdo 25-pinowe

• DB-9, gniazdo 9-pinowe

Oba zł cza s od strony komputera zł czami m skimi (bolce).

EB

II PWr

12

DB-9

DB-25

Standardy ł cza szeregowego

EB

II PWr

13

Standardy ł cza równoległego

Interfejs Centronics

Został stworzony głównie na potrzeby drukarek.
W PC-tach stał si standardem ł cza równoległego.
Poszczególne porty s oznaczane LPT1, LPT2, ....

Modyfikacje standardu Centronics (10-krotnie szybsze, kompatybilne wstecz)

- ECP (Extended Capabilities Port)

- EPP (Enhanced Parallel Port)

Stosowanym zł czem jest e skie zł cze DB25.

EB

II PWr

14

EB

II PWr

15

Magistrala USB

Magistrala USB (Universal Serial Bus) jest realizacj nowoczesnego standardu ł cza
szeregowego, przeznaczonego dla urz dze o redniej i niskiej szybko ci transmisji.

Cechy magistrali USB:

• jeden typ konektora niezale ny od typu doł czonego urz dzenia

• mo liwo

doł czenia do 127 urz dze

• instalacja urz dze w locie

• zasilanie urz dze kablem USB

• zastosowanie mechanizmów wykrywania i obsługi bł dów

EB

II PWr

16

USB składa si z dwóch cz ci:

• sprz towej

- główny kontroler/koncentrator
- koncentratory USB

• programowej

- sterownik głównego kontrolera USB
- sterownik USB
- sterowniki urz dze USB

Magistrala USB

EB

II PWr

17

Magistrala USB

1)

USB 1.0

od 1994 r.

do 100 Mb/s

2)

USB 2.0

od 2000 r.

do 480 Mb/s

3)

USB 3.0

od 2009 r.

do 4.8 Gb/s

EB

II PWr

18

Monitory ekranowe

Monitor

jest urz dzeniem słu cym do wyprowadzania informacji z komputera

w postaci obrazów: tekstu lub grafiki.

• Monitory kineskopowe CRT (Cathode Ray Tube)

• Monitory LCD (Liquid Cristal Display)

• Monitory plazmowe

Obraz jest zbudowany z elementarnych punktów zwanych pikselami.

Im wi cej pikseli, tym lepsza jako

obrazu !

Rozdzielczo

– ilo

pikseli mo liwych do wy wietlenia w poziomie i w pionie.

Rozdzielczo

w poziomie jest zwi zana z pasmem przenoszenia wzmacniacza

wideo, a rozdzielczo

w pionie z ilo ci linii rysowanych na ekranie.

Na jako

obrazu ma tak e wpływ

rednica plamki

(piksela).

EB

II PWr

19

Monitor kineskopowy

Ekran kineskopu jest pokryty luminoforem wiec cym pod wpływem zognisko-
wanego strumienia elektronów.

Wi zka elektronów jest odchylana w poziomie, co powoduje kre lenie poje-
dynczej linii, jak i w pionie, co zapewnia kre lenie kolejnych linii jedna po
drugiej.

W miar przesuwania si strumienia elektronów po powierzchni ekranu jego
energia jest zmieniana, co powoduje zmiany jasno ci wiecenia
poszczególnych pikseli.

EB

II PWr

20

EB

II PWr

21

Linie parzyste

Linie nieparzyste

Obraz wideo

EB

II PWr

22

Ekrany płaskie

1. Ekrany LCD

Ciekły kryształ umieszczony pomi dzy dwoma filtrami polaryzuj cymi
powoduje zmian płaszczyzny polaryzacji wiatła w zale no ci od przyło o-
nego napi cia.
W zale no ci od k ta skr cenia płaszczyzny polaryzacji wiatła ró na ilo

wiatła jest przepuszczana na zewn trz.

2. Ekrany LCD z aktywn matryc

Ka demu pikselowi odpowiada osobny tranzystor wykonany w technice TFT
(Thin Film Transistor). Mo e on przeł cza wi ksze pr dy ni matryca pasywna

EB

II PWr

23

Promieniowanie ultrafioletowe wytworzone podczas wyładowania elektrycznego
w mieszaninie gazów szlachetnych pobudza odpowiednio dobrany luminofor,
który pod jego wpływem emituje wiatło widzialne.

3. Ekrany plazmowe

wiec ce punkty s uzyskiwane w wyniku miejscowej jonizacji gazu.

Wymagaj du ego napi cia ok.. 200 V.

Pojedynczy piksel składa si z trzech komórek wypełnionych zjonizowanym
gazem. Poszczególne komórki s

pokryte materiałem fosforyzuj cym w kolorach

odpowiednio czerwonym, zielonym, niebieskim. Gaz pod wpływem ładunku
elektrycznego emituje odpowiednie wiatło.

EB

II PWr

24

Porównanie monitorów LCD i Plazmowych

LCD

plazmowe

Ci ar
Pobór mocy
Kolory
Czer
Kontrast
Odblaski

L ejszy
Mniejszy
Gorsze
Gorsza
Gorszy
Nie

Ci szy
Wi kszy
Lepsze
Lepsza
Lepszy
Jak w CRT

EB

II PWr

25

Thin CRT – cienki kineskop

Wykorzystuje technologi SED (Surface-Conduction Electron-Emitter Display).

Zawiera tysi ce mikroskopijnych pró niowych b belków – po jednym dla
ka dego piksela. Elektrony emitowane s na zimno i uderzaj

o przejrzyst

przedni

ciank pokryt kolorowym luminoforem.

Barwne składowe obrazu s wy wietlane sekwencyjne .
Cało

ma grubo

kilku mm.

Monitory SED osi gaj grubo

kilku centymetrów. Pobieraj 3-krotnie mniej

energii od monitorów plazmowych.

EB

II PWr

26

Monitor kineskopowy

Monitor LCD

EB

II PWr

27

Thin CRT – 32’, gł bokos 15’

EB

II PWr

28

Cechy okre laj ce jako

monitorów

•

wielko

ekranu wyra ana w przek tnej, np. 15’, 17’, 19’, 21’

• rozdzielczo

(wi ksza przek tna wymaga wi kszej rozdzielczo ci)

np. 1280 x 1024

• wielko

plamki (np. 0.26 mm)

• cz stotliwo

od wie ania obrazu (<= 75 Hz)

Dodatkowo dla LCD i plazmowych

• jaskrawo

i kontrast,

• dopuszczalny k t patrzenia np. 170

0

EB

II PWr

29

Karta graficzna

Karta graficzna jest układem we/wy (interfejsem) monitora.

Karta otrzymuje od procesora informacje o tre ci obrazu do swojej pami ci wideo i
na ich podstawie wytwarza sygnały steruj ce prac monitora potrzebne do
uzyskania okre lonego obrazu.

Karty akceleratorowe – cz

operacji zwi zanych z tworzeniem obrazu wykony-

wana jest przez kart graficzn . Wyró nia si :
- akceleratory grafiki 2D
- akceleratory grafiki 3D

EB

II PWr

30

Karta graficzna

Praca karty graficznej w trybie graficznym
Zawarto

pami ci wideo jest interpretowana jako bezpo rednie okre lenie jasno

ci wiecenia ka dego piksela.

Ka dy piksel jest reprezentowany przez zespół bitów , których ilo

zale y od

liczby kolorów.

2

n

>= N

Standardy kart:

• EGA

• VGA (Video Graphics Adapter)

• SVGA (Super VGA)

EB

II PWr

31

Karty graficzna - zestawienie

Parametr

EGA

VGA

SVGA

Rozmiar pam. wideo

4 KB

64-256

KB

>=512 KB

Maks. rozdzielczo

640x350

640x480

1600x1200

Maks. ilo

kolorów

16 z 64

256 z 256

K

16 mln

Cz st odch. pionow

60 Hz

50-70 Hz

50-200 Hz

Cz st odch. poziom.

15.7-21.8 kHz

31.5 kHz

do 90 kHz

Pasmo wzm. wideo

14.3-16.3 MHz

28 MHz

do 100 MHz

EB

II PWr

32

Klawiatura

Po wykryciu naci ni cia b d zwolnienia klawisza jego kod jest przesyłany do
kontrolera na płycie głównej.

Po odebraniu pełnego kodu (numeru) znaku uruchamiany jest program obsługi
(sterownik) klawiatury, który przyporz dkowuje kodowi odpowiadaj cy mu znak
i umieszcza w buforze klawiatury. Pojemno

bufora wynosi 16 znaków.

EB

II PWr

33

Mysz

Mysz steruje ruchami na ekranie tzw. wska nika myszy (strzałka) oraz
powiadamia system o wykonaniu przez u ytkownika takich operacji jak
wskazywanie, klikanie (pojedyncze i podwójne), ci gnienie.

Zadaniem myszy jest przekazanie do systemu informacji o swoich ruchach oraz o
stanie swoich klawiszy.

Mysz komunikuje si z systemem albo przy u yciu interfejsu RS 232C, albo za
pomoc dedykowanego interfejsu tzw. PS2.

Odmiany myszy:

- mysz kulkowa (mechaniczna)

- mysz optyczna

- track-ball („mysz odwrócona do góry nogami”)

EB

II PWr

34

EB

II PWr

35

Drukarki

Drukarki mog pracowa

•

trybie graficznym

System przekazuje do drukarki informacje o ka dej kropce, z której jest
zbudowany obraz (dotyczy to tak e drukowania tekstu)

•

trybie tekstowym

System przekazuje do drukarki kody znaków przeznaczonych do wydrukowania.

EB

II PWr

36

Podział drukarek pod wzgl dem sposobu drukowania:

•

igłowe

Tre

obrazu jest nanoszona na papier przez zespół igieł, które uderzaj w niego

poprzez ta m barwi c . Im wi cej igieł, tym lepsza jako

wydruku.

•

atramentowe

Wydruk uzyskuje si nanosz c na papier mikroskopijne kropelki atramentu
wyrzucane z zespołu dysz głowicy drukuj cej.

•

laserowe

Wymaga przygotowania wydruku pełnej strony.

Zasada nanoszenia wydruku na papier jest podobna jak w fotokopiarkach.

Drukarki

EB

II PWr

37

Głowica igłowa

EB

II PWr

38

Drukarka atramentowa

(Epson)

HP LaserJet 4200

EB

II PWr

39

Plotery

Plotery słu

do wykonywania

rysunków technicznych

.

Rysunek jest tworzony przez pisak, który porusza si wzgl dem papieru w kie-
runku poprzecznym i wzdłu nym.

Mo liwe jest wykonywanie rysunków kolorowych. W tym przypadku ploter musi
umie zmienia rodzaj pisaka.

Plotery mog by podł czane przez interfejs RS 232C lub przez dedykowany.

Jako

rysunku zale y w du ym stopniu od minimalnego skoku pisaka.

EB

II PWr

40

EB

II PWr

41

Skanery

Skaner jest urz dzeniem przetwarzaj cym

obraz graficzny

(zdj cia, rysunki, tekst)

na

posta cyfrow

.

Najprostsz metod jest utworzenie tzw. mapy bitowej, która zawiera bezpo rednio
informacj o kolorze ka dego punktu tworz cego obraz.

Zasada działania skanera

Skaner składa si ze ródła wiatła, zespołu luster i linijki składaj cej si z ele-
mentów wiatłoczułych o du ej czuło ci.

Ilo

odbitego wiatła zale y od jasno ci skanowanej powierzchni. Odbite wiatło

wytwarza w elementach wiatłoczułych sygnał elektryczny.

EB

II PWr

42

Skanery

Podstawowe parametry skanerów:

• rozdzielczo

• szybko

skanowania

• format skanowanego obrazu

• rodzaj interfejsu

• gł boko

kodowania kolorów

• ilo

przebiegów skanowania kolorów

EB

II PWr

43

Podział skanerów:

• r czne

• płaskie (stołowe)

• b bnowe

Skanery

Interfejsy skanerów:

• równoległy

• SCSII

• USB

EB

II PWr

44

Digitizery

Zadanie jest podobne do skanera. Inny jest cel stosowania.

Zadaniem digitizera jest wprowadzenie precyzyjnych wymiarów i odległo ci
przedstawionych na fizycznych rysunkach.

Celem digitalizacji (cyfryzacji) rysunku jest wykonanie obiektu np. obwodu
drukowanego.

Parametry digitizera:

• rozdzielczo

• dokładno

• format digitalizowanych rysunków

Uwaga: Tak e mo e oznacza tablet – urz dzenie do cyfryzacji np. r cznego
pisma.

EB

II PWr

45

Tablety

EB

II PWr

46

Modemy

MoDem (Modulator/Demodulator), podstawowe funkcje:

•

Modulacja

- odbieranie od komputera informacji w postaci cyfrowej i kodowa-

nie jej za pomoc przebiegu analogowego

•

Demodulacja

– odbieranie informacji w postaci analogowej od modemu zdal-

nego i przekształcenie jej do postaci cyfrowej.

Komputer

Modem

Komputer

Modem

W modemach stosuje si zarówno transmisj synchroniczn jak i asynchroniczn .

Standard ł cza od strony komputera to RS 232C.

Szybko

transmisji modemów klasycznych wynosi od 1200 b/s do 56 000 b/s.

Nowsze rozwi zania: modemy xDSL (szybko ci do kliku Mb/s)

EB

II PWr

47

Modem wewn trzny

karta rozszerze montowana
wewn trz komputera (PCI, ISA)

Modem zewn trzny

poł czony z komputerem przy
u yciu przewodu (RS-232, USB)

Klasyfikacja modemów

EB

II PWr

48

Karty d wi kowe

ADC

Filtr

Mikser

Wzmacniacz

Wzmacniacz

Mikser

Filtr

DAC

Synteza

MIC

ADC – Przetwornik analogowo-cyfrowy

DAC – Przetwornik cyfrowo-analogowy

EB

II PWr

49

EB

II PWr

50

K O N I E C