Fachhochschule Dortmund University of Applied Sciences Einf. in die WI 1 (DV-Infrastruktur)1...

FachhochschuleDortmundUniversity of Applied Sciences

1Einf. in die WI 1 (DV-Infrastruktur)

Periphere Geräte

Anschlusstechniken

•Serielle Schnittstelle•parallele Schnittstelle•USB•IEC-Bus•FireWire•Infrarot und Bluetooth

Einf. in die WI 1 (DV-Infrastruktur) 2


Noch eine Übersicht

Gibt es nicht mehr.

parallel

Drucker



Serielle und parallele Übertragung

Seriell: Die Daten werden bitweise nacheinander auf einer Leitung übertragen.1101 1 0 1 1

Zeit

Übertragen nur in einer Richtung: HalbduplexÜbertragen in beiden Richtungen: Vollduplex




Parallel: Es werden mehrere Bit auf parallelen Leitungen übertragen.Bitbreite: 4 bit; 8 bit; 16 bit; 32 bit10111101Werden mehr Daten übertragen, werden sie seriell z. B. byteweise (à 8 bit) auf die parallelen Leitungen gelegt.




Problem:Steuerung des Datenflusses erforderlichz.B. der Wert 0000 wird seriell übertragen.Der Empfänger erhält

ZeitIst das „keine“ Übertragung oder die Übertragung von 0000? Oder wann hört die Übertragung auf?




Bezeichnung: Sender und Empfänger müssen synchronisiert werden.•über eine extra Leitung•durch Senden eines Start- und Ende-Bitmusters. Dieses Bitmuster darf nicht in den Daten vorkommen. Man erreicht dies durch eine spezielle Kodierung der Daten.




Parallel •Bussysteme auf dem Mainboard•Drucker, Scanner (Parallelschnittstelle)•SCSI-Bus (SmallComputerSystemInterface)

Seriell•Modem (serielle Schnittstelle)•Maus, Tastatur (PS2)•USB (moderne Alternative, UniversalSerialBus)•FireWire•Netzwerk

•drahtlose Übertragungsverfahren




Die parallele Schnittstelle verliert an Bedeutung (SCSI dito).Die Geschwindigkeit der seriellen Übertragungen konnte so gesteigert werden, dass sie für die Geschwindigkeit der angeschlossenen Geräte ausreicht.Die klassische serielle Schnittstelle wurde ausgebaut zum USB.



IEC-Bus

Bus mit 8 Leitungen, 3 für Daten, 5 für Steuerung von Bus und Geräten.Einsatz: Anschluss von max. 15 Messgeräten an PC und von Messgeräten untereinander.



USB

Universal Serial Bus12 Mbit/sec, bis zu 127 externe Geräte, nur ein Hardware-Interrupt nötig. Der USB-Controller erkennt neu angeschlossene Geräte und installiert automatisch die erforderlichen Treiber.

USB

HubPC

Eine USB-Hub entspricht einem „Doppel-stecker“. Auf dem Mainbord gibt es i.a. zwei bisdrei Hubs.

Wird Standard für Tastatur, Maus, Drucker, Scanner.

Geräte



Bluetooth

Drahtlose Übertragung, Frequenz 2,4 GHz (Mikrowelle)

USB-Bluetooth-AdapterDrahtlose Übertragung ist grundsätzlich seriell.



FireWire

Hochgeschwindigkeitsanschluss mit drei Leitungspaaren (twisted pair)Doppelte Geschwindigkeit gegenüber USB



CRT Monitor

Leuchtschirm Kathode Anode Vertikal- Horizontal- ablenkung ablenkung

Elektronenstrahl

Bildpunkt auf dem Leuchtschirm Vor der Leuchtschicht auf dem Glaskolben ist eine Lochblende aus Metall. Jedes Loch ist ein physikalischer Bildpunkt.

3 Elektronenstrahlen pro Bildpunkt ROT GRÜN BLAU Additive Farbmischung

Cathode Ray Tube; Kathodenstrahl-Röhre

negativ

positiv



CRT-Monitor

Es gibt unterschiedliche Ausprägungen der Lochmaske.Z. B. Trinitron: senkrechte Drähte



TFT/LCD- Monitor (Flachbildschirm)

LCD steht dabei für die Verwendung von Flüssigkristallen in den einzelnen Bildpunkten des Bildschirms und TFT für kleinste Transistor-Elemente, welche die Ausrichtung der Flüssigkristalle und damit deren Lichtdurchlässigkeit steuern. TFT bedeutet Thin Film Transistor (Dünnfilm-Transistor) und LCD steht für Liquid Cristal Display (Flüssigkristall-Display).




Jeder Bildpunkt wiederum besteht aus drei LCD-Zellen (Sub-Pixel), entsprechend den Farben Rot, Grün und Blau. Ein 15-Zoll Bildschirm enthält etwa 800'000 Bildpunkte oder ungefähr 2.4 Millionen LCD-Zellen.




Bei einer LCD-Zelle werden mehrere Schichten von einer Lichtquelle angestrahlt. Die erste Schicht polarisiert das Licht (senkrecht). Die letzte Schicht lässt nur (waagrecht) polarisiertes Licht durch. Die Schichten dazwischen können die Polarisation des Lichtstrahles von senkrecht in Richtung waagrecht umdrehen.

A: Drehung: Lichtstrahl wird an der letzten Schicht duchgelassen.B: Keine Drehung: Lichtstrahl wird an der letzten Schicht nicht durchgelassen.

A B

Farbfilter

rotblaugrün

leuchtetleuchtet nicht




Bildpunkte: wieder Blau/Grün/Rot

Über die Ansteuerung des Tran-sistors wird die Polarisation des Lichtstrahls gedreht.



Monitor - Messgrößen

Bildwiederholfrequenz besagt, wie oft pro Sekunde der Monitor das gesamte Bild neu aufbaut (synonym: Vertikalfrequenz, Refreshrate). Neunzig Prozent der Menschen nehmen ab 75 Hz kein Flimmern mehr wahr; schnellere Standardtimings arbeiten mit 85 Hz.

Horizontalfrequenz gibt an, wie viele Zeilen pro Sekunde auf den Bildschirm geschrieben werden (synonym: Zeilenfrequenz). Sie ist das Produkt der Bildwiederholfrequenz und der Zeilenzahl. Dabei sind zusätzliche Synchronisationszeilen zu berücksichtigen.

Bei einem 85-Hz-Standard-Timing mit 1024 Zeilen ergibt sich aus 85 × (1024 × 48) = 91 120 eine Horizontalfrequenz von 91,12 kHz.



Monitor - Messgrößen

Pixeltakt ist die Geschwindigkeit, mit der die Signale einzelner Bildpunkte aufeinander folgen (synonym: Dot Clock). Der Pixeltakt berechnet sich aus der Zeilenfrequenz multipliziert mit der horizontalen Auflösung. Für die Erkennung des Synchronsignals und die `Rückführung´ der Elektronenstrahlen zum nächsten Zeilenanfang benötigt ein Röhrenmonitor eine Dunkelpause und somit zusätzliche Synchronisationspixel im Videosignal. Unser 1280er Test Timing läuft mit einem Pixeltakt von: (1280 + 448) × 91,12 kHz [~=] 157,5 MHz.

Bei einem LCD-Monitor spielt die Refresh-Rate keine Rolle, da die eingebauten Kapazitäten den Wert halten und das Bild flimmerfrei ist. Im Gegenteil, wenn die Kapazitäten zu groß sind, kann das Bild schnellen Sequenzen nicht folgen.



Weitere Angaben zum Monitor

TFT/LCD-Monitor: (Beispielwerte)- Auflösung: 1280x1024- Helligkeit: 250 cd/m² cd = Candela- Kontrast (max.): 500:1- Einblickwinkel (h/v): 170°/170°- Reaktionszeit: 25 ms- Anschluss: analoger VGA-Anschluss oder digitaler Anschluss DVI-D



Weitere Angaben zum Monitor

CRT-Monitor

- 30-96 kHz Zeilenfrequenz- Dot Pitch: 0,20 mm Pixel-Größe (Bildpunkt) - Art der Lochmaske - max. Auflösung: 1920 x 1440 bei 64 Hz (Bildwieder-holung) - Üblich: analoger VGA-Anschluss oder BNC-Anschluß



Graphikadapter

Der Adapter stellt das anzuzeigende Bild zur Verfügung. Es ist im internen Speicher des Adapters gespeichert.



VRAM

Short for video RAM, and pronounced vee-ram. VRAM is special-purpose memory used by video adapters. Unlike conventional RAM, VRAM can be accessed by two different devices simultaneously. This enables the RAMDAC to access the VRAM for screen updates at the same time that the video processor provides new data. VRAM yields better graphics performance but is more expensive than normal RAM.



Graphikadapter

Anschluss des Graphikadapters auf dem Mainboardam (üblichen) Beispiel AGP Accelerated Graphic Port

Andere Varianten:•Graphik on board - nutzt den normalen Hauptspeicher -langsam•PCI-Adapter (veraltet)

AGP-Bus ist wegen doppelter Bitbreiteschneller als PCI-Bus.



Graphikadapter

•Grafikspeicher enthält digitales „Monitorabbild“, wird wie normaler PC-Speicher addressiert

•Grafikcontroller/-chip enthält Register für Bildsteuerung und wird über I/O-Adressen angesprochen

•DAC - Digital Analog Converter (ab VGA-Karten benötigt, um Monitor anzusprechen)

Es stehen dabei nicht soviele Adressen zur Verfügung, wie der Größe des Videospeichers entspricht, daher „seitenweise“ Übertragung nötig.



Graphikadapter

Auflösung Farbanzahl Min. RAM

640x480 16 256 KB

640x480 256 512 KB

800x600 65536 1024 KB

1024x768 16,7 Millionen 2560 KB

1280x1024 65536 3072 KB

1280x1024 16,7 Millionen 4096 KB

Auflösung und Speicherbedarf (Auswahl)

Speicherbedarf = Auflösung * Bitbreite der Farbdarstellung / 8



Graphikadapter

Engpass: Datenübertragung aus dem Arbeitsspeicher in den Videospeicher. Daher erhält der Adapter einen eigenen Prozessor und berechnet viele Dinge, die sonst die CPU berechnen müsste.

•Accelerator - Chip: 2D/3D Beschleunigung

•RAM: Grafikspeicher (D RAM,V RAM,SD RAM,DDR SD RAM)

•GPU: heutige Bezeichnung des Grafikkchips, da „Graphics Process-

ing Unit“ immer mehr Prozessorfunktionen übernimmt (Dreiecks- und

Beleuchtungsberechnung, programmierbare Shading-Einheiten)

•RAMDAC moderner DAC-Nachfolger



Drucker- Laserdrucker

Funktionsweise

Das Druckprinzip ist ähnlich wie beim Fotokopierer. Eine Seite wird durch einen Laserstrahl Punkt für Punkt auf einer elektrisch geladenen Drucktrommel abgebildet. Eine Bildtrommel besteht aus Metall und einer lichtempfindlichen Schicht. Während des Druckvorganges wird diese Bildtrommel über ein so genanntes Lade-Coroton (Corona) negativ aufgeladen. Anschließend wandert der Strahl eines Lasers über die Trommel, während alle anderen Stellen negativ geladen bleiben. Dabei wird der Strahl des feststehenden Lasers durch ein Ablenksystem gesteuert und mit einem rotierenden Polygonspiegel zeilenweise über die Bildtrommel geleitet. Das eigentliche Färbemittel, der Toner wird ebenfalls negativ geladen. Der Toner ist ein schwarzes, feinkörniges Pulver mit Schmelzharz. Die Entwicklerstation trägt dieses Pulver auf die Bildtrommel, jedoch nur dort, wo die Bildtrommel entladen ist.




Die Trommel rollt über das Papier, unter dem sich ein zweites - positiv geladenes - Coroton befindet. Die Farbpartikel lagern sich daher lose auf dem Papier ab. Das Papier wird zwischen Fixiertrommeln auf 150° C erwärmt, das im Toner enthaltene Harz schmilzt und haftet auf dem Papier. Der überflüssige Toner wird von der Trommel entfernt, eine helle Lampe entlädt die Bildtrommel, ein neuer Vorgang kann beginnen. Demzufolge benötigt die Trommel ca. drei Umdrehungen, um ein Blatt zu bedrucken.

Da dieses Belichtungssystem ziemlich kompliziert und dessen Realisation auch kostspielig ist, wurden alternative Belichtungseinheiten entwickelt. Es entstanden die LCD- und LED-Drucker. Trotzdem hat sich im Sprachgebrauch der Begriff Laserdrucker für diese Seitendrucker eingebürgert.




Trommel negativ

Schriftzug positiv

Toner negativ

Schriftzug zieht Toner an

Toner des Schriftzuges geht auf das Papier

Toner auf Papier wird erhitzt

Gescanntes Bild



Tintenstrahldrucker

Über die Piezos od. die Heizelemente werden die Röhrchen plötzlich verengt, und ein Tintentröpfchen wird heraus-geschleudert. Aus diesen Pixeln ergibt sich das Druckbild.



Tastatur

Tastaturschnittstelle Tastatur IRQ1 IRQ-Logik Y-Dekoder D0 Tastaturcontroller D1 8042/8741/8742 Scan-Matrix 11Bit SDU D7

Tastaturchip X-Dekoder Taste Ein Tastendruck stellt eine Verbindung zwischen zwei kreuzenden Leitungen der Scan-Matrix her, durch die X- und Y-Dekoder wird der Matrixpunkt (entspr. der Tastennummer) ermittelt.



Tastatur

Betätigen einer Taste

Der Tastaturchip stellt die Tastennummer fest, weiterhin stellt er fest, ob die Taste gedrückt oder losgelassen wurde. 0=gedrückt, 1=losgelassen Daraus wird ein Tastencode gebildet: (8 bit) 0/1 Tastennummer (7Bit)

Der Tastencode wird seriell zum Tastaturcontroller übertragen und dort dem Port 60h zugewiesen.

Der Tastaturcontroller erzeugt einen Interrupt.

Die Interruptfunktion setzt den Interrupt zurück und liest den Tastencode und verarbeitet ihn.



Maus

Mechanische Maus Sie benutzt eine Rollkugel, deren Drehung über Lochscheiben und Fotodioden in Impulse umgesetzt wird.Die Kugel muss über eine feste Oberfläche bewegt werden.

Konstruktionsbedingt kann sie durch Staub und Schmutz beeinträchtigt werden, bei durchscheinenden Gehäusen auch durch Licht.

Optische Maus, die durch Leuchtdiode auf ihrer Unterseite den Untergrund abtastet und die Bewegungsabläufe in elektrische Impulse umwandelt.



Maus

Wird die Maus ein Stück bewegt, so wird die zurückgelegte Entfernung -aufgeteilt in horizontal und vertikal- in die IO-Variablen eingetragen, und es wird ein Interrupt erzeugt. Die Interruptfunktion liest diese Werte aus und korrigiert die Lage des Mauszeigers auf dem Bildschirm.Ebenso wird bei einem Mausklick verfahren: Es gibt einen Interrupt und in den IO-Variablen steht, welche Taste -mit welchen Klick- betätigt wurde.Über den Stand des Mauszeigers auf dem Bildschirm wird dann festgestellt, welches Objekt mit dem Mausklick gemeint ist.

Fachhochschule Dortmund University of Applied Sciences Einf. in die WI 1 (DV-Infrastruktur)1...

Documents

Transcript of Fachhochschule Dortmund University of Applied Sciences Einf. in die WI 1 (DV-Infrastruktur)1...