Upoznajte bolje vaš računar.
Eksterna (periferna) memorija - drives
Memorija računara organizovana je u dva nivoa: centralna i periferna memorija. Za razliku od centralne memorije, periferne memorije su trajne memorije, tj. podaci ostaju upisani sve dok ih ne izbrišemo. Općenito, poredeći sa centralnom memorijom, možemo uočiti da su periferne memorije znatno većeg kapaciteta, ali i znatno sporije od centralne memorije.
Prvobitni PC računari imali su samo disketne jedinice (floppy disk) kao jedinice periferne memorije. Nedugo nakon pojave prvih PCa, tvrdi disk (hard disk) je postao neizostavan dio personalnog računara. Iako je disketna jedinica veoma malo napredovala i ostala spori uređaj malog kapaciteta, i danas je još uvijek sastavna komponenta osnovne konfiguracije personalnog računara. Tokom godina razvoja PC tehnologije, najveći napor posvećen je razvoju tvrdog diska, čija je istorija duža od 40 godina, kao i razvoju novijih jedinica periferne memorije, kao što je CDROM, CDR/W, DVD.
PC svijet jedinice periferne memorije naziva drajvovima (drives), pa će u ovom tekstu biti ravnopravno korišten i ovaj naziv.
Prilikom startovanja računara, BIOS program prepoznaje koji od drajvova je prisutan u sistemu. Na kraju ovog procesa, svakom drajvu dodijeljena je slovna oznaka koja se u nastavku rada koristi za pristup odgovarajućem drajvu. Tipično, disketna jedinica ima pridružene slovne oznake A: i B:, hard disk C:, D:...., CDROM F: itd. Za ispravno funkcionisanje periferne memorije također je bitan i način organizacije datoteka, poznat kao file system, o čemu će također biti govora. Operativni sistem i file system su komponente koje moraju biti usklađene.
Periferni memorijski uređaji koriste različite medije za memorisanje podataka i različite tehnologije memorisanja. Tipični mediji je magnetni medij prisutan kod diskete i tvrdog diska, odnosno optička tehnologija karakteristična za CDROM, CDR/W, DVD.
Pojedinačni drajv komunicira sa ostalim komponentama računara preko odgovarajućih kontrolera. Tvrdi disk koristi IDE ili SCSI interfejs, koji je kod modernih PCa povezan na PCI bus. Neki uređaji mogu biti povezani preko paralelnog porta ili floppy kontrolera. Tipično, interfejsi su prikazani u slijedećoj tabeli:
Interfejs Drajv
IDE, EIDE Hard disks, CD-ROM
SCSI Hard disks (all sizes) and CD-ROM
ISA (internal) Floppy drives
Tvrdi disk - hard disk
Osnovne karakteristike hard diska
Memorijski medij koji danas ima najvažniju ulogu u personalnom kompjuteru svakako je tvrdi disk. Osnovne karakteristike tvrdog diska su slijedeće:
koristi direktan pristup podacima
omogućava veliku brzinu pristupa podacima
ima veliki kapacitet memorisanja
prihvatljiva cijena za prosječnog korisnika
male dimenzije u odnosu na kapacitet
velika pouzdanost
Za razliku od sekvencijalnog pristupa podacima kod kojeg se podaci čitaju sukcesivno sve dok se ne nađe traženi podatak (tipično za magnetnu traku), hard disk koristi direktan pristup podacima kod kojeg se željenom podatku pristupa direktno. Ovakav način pristupa omogučava velike brzine pristupa podacima.
Osnovna odrednica tvrdog diska sa stanovišta korisnika je kapacitet. Danas, “mali korisnici” koriste diskove od 60 GB, standarno tržište nudi diskobe kapaciteta od 80-120 GB, a trenutno najveći imaju kapacitet od 250 GB.
Princip rada
Hard disk koristi kružne ravne diskove zvane ploče (platters), koji su sa obje strane presvučeni specijalnim materijalom (media) sposobnim da memorišu informacije u magnetskoj formi. Ploče imaju otvor u centru i pričvršćene su na valjkasti nosač ploča (spindle). Ploče se okreću velikom brzinom pomoću specijalnog motora (spindle motor) koji služi da okreće nosač, a samim tim i ploče. Specijalni elektromagnetski uređaji za čitanje i upis koje se zovu glave (heads) postavljene su na slajdere (sliders) i služe za upisivanje na disk ili čitanje sa njega. Svi slajderi su montirani na nosače slajdera (actuator arms), koji su mehanički spojeni (zajedno se pomjeraju) i pozicionirani iznad površine diska pomoću uređaja koji se zove aktuator (actuator). Štampana ploča, tj. kontrolerska logika na njoj, kontroliše aktivnosti svih komponenata diska i komunicira sa ostatkom računara. Hard disk mora biti izrađen sa velikom preciznošću zbog ogromne minijaturizacije komponenata i zbog povećanja pouzdanosti. Unutrašnjost diska je izolovana od spoljašnjeg svijeta, da se ne bi dopustilo da prašina i ostali vidovi kontaminacije dospiju na površinu ploča, jer to može dovesti do trajnog oštećenja glava ili same površine diska i time dovesti do gubitka podataka.
Svaka ploča ima dvije korisne površine od kojih svaka može da primi više milijardi bitova podataka. Podaci su organizovani u veće grupe da bi bio omogućen lakši i brži pristup informacijama. Svaka ploča ima dvije glave, jednu za donju, a jednu za gornju površinu ploče tako da disk sa npr. 3 ploče ima 6 glava. Koncentrične kružnice koje glave opisuju po površinama ploča i na kojima su upisani podaci nazivaju se trakama (tracks), a skup svih takvih kružnica, na svim površinama naziva se cilindrima (cylinders). Svaka traka je, dalje, ugaono podijeljena na sektore (sectors), koji sadrže po 512 bajtova i predstavljaju najmanji blok kome može da se pristupi. Broj sektora može biti jednak na svim cilindrima, a može biti i manji na unutrašnjim, a veći na spoljnim, da bi se omogućila ravnomjernija gustina zapisa i optimalnija upotreba većeg obima spoljnih cilindara. Ta tehnologija, koja se i danas koristi, naziva se ZBR (Zoned Bit Recording) i ima za posljedicu neravnomjernu brzinu transfera sa različitih delova diska - podaci se bže prenose sa spoljnih nego sa unutrašnjih cilindara.
Ploče hard diska su tipično napravljene od aluminijuma (bilo je eksperimenta sa pločama od stakla). Trenutno, diskovi na jednom inču imaju više od 2000 staza. (Na floppy disku ih je samo 135). Hard disk obično sadrži tri ploče sa ukupno 6 glava za upis i čitanje. Glave za upis/čitanje kreću se sinhronizovano, pa se podaci upisuju s obje strane ploče. Stoga, jedan file može biti upisan na svih šest strana. Zamislimo da upis počne na stazi 112 prve ploče. Nakon tog upisa, slijedeća glava upisju podatak na istoj ploči ali sa druge strane, naredni se upisuje na slijedeću ploču i tako redom do poslednje ploče. Tek nakon toga upis se nastavlja na stazu 113.
Kontroler tvrdog diska
Svi moderni hard diskovi imaju na sebi integrisanu inteligentnu kontrolersku logiku. Štampana ploča kontrolera na disku sadrži mikroprocesor, internu memoriju i ostale komponente koje kontrolišu rad diska. Ona predstavlja pravi računar u malom, koji je sofisticiraniji od prvih PC-a, ima više memorije i koristi brže mikroprocesore. Kako diskovi postaju napredniji i brži sve više funkcija se dodaje na štampanu ploču, pa se koriste sve moćniji procesori, prateći čipovi i veća memorija. Mikroprocesor diska između ostalog obavlja i slijedeće funkcije:
Kontroliše rad spindle motora
Kontroliše rad aktuatora i njegovo pomjeranje na tačan broj staze
Upravlja tajminzima signala za operacije čitanja i upisa
Implementira power management funkcije
Koordinira i kontroliše ostale funkcije potrebne za rad hard diska
Pošto moderni diskovi imaju interne mikroprocesore, oni imaju i interni "softver" koji ih pokreće. Te rutine, koje se nazivaju firmware, upravljaju kontrolnom logikom diska i smještene su u ROM čipu na štampanoj ploči.
Iako se danas sve veći dio kontrole diska prebacuje na kontrolersku logiku integrisanu na sam disk još uvijek postoje kontroleri diska (na kartici ili integrisani na matičnu ploču) pomoću kojih disk komunicira sa ostatkom računara. Stariji "eksterni" kontroleri su kontrolisali i interni rad diska, dok novi predstavljaju samo interfejs između diska i ostatka sistema. Kontrolerska logika na disku sadrži interfejs koji kontroliše tok informacija između sebe i (eksternog) kontrolera sa kojim komunicira. Prije par godina na tržištu su postojala samo dva standarda (IDE i SCSI). Danas ih ima više, a najrašireniji su:
Ultra ATA100/133 (Parallel ATA – PATA) – sa brzinom prenosa 100/133 Mbajta/s (u praksi 50-60 MB)
Serial ATA – sa brzinom prenosa 150 MB/s
Svi današnji hard diskovi imaju određenu količinu keš memorije (2 MB – 8 MB), koja služi kao bafer između interfejsa (relativno brz uređaj) i same mehanike diska (relativno spor uređaj) kao i za smještanje rezultata prethodnih čitanja sa diska (prefetch informacije), koji će najvjerovatnije biti traženi u budućnosti. Upotreba keša značajno povećava performanse bilo kog diska smanjujući broj fizičkih pristupa disku (za pogodak u kešu) i dozvoljavajući podacima sa diska da se neprekidno prebacuju u keš (ili iz keša), bez obzira na to da li je bus slobodan ili zauzet
Performance tvrdog diska
Performanse diska predstavljaju jedan od faktora koji najviše utiču na ukupne performanse sistema, pa čim se poboljšaju preformance diska to se "osjeti" u svakodnevnom radu (brže učitavanje windowsa i korisničkih programa). Pored spomenutog kapaciteta, koji je korisnicima često najvažnija, svakako da je brzina hard diska njegova ključna osobina.
Brzina hard diska zavisi od većeg broja parametara: brzine rotacije diskova, gustine zapisa podataka i brzine pomjeranja glava (unutrašnji faktori), ali na nju može drastično uticati i sam kontroler, tj. elektronika hard diska, kao i fajl sistem (spoljašnji faktori). Karakteristike koje najviše utiču na performanse diska su vrijeme pristupa i brzina prenosa podataka (data transfer rate).
Vrijeme traženja (seek time), predstavlja prosječno vrijeme koje je potrebno da bi se glave pomjerile između dvije trake na slučajnoj udaljenosti. Ovo vrijeme dosta zavisi od mehaničkih karakteristika diska (pomeranje aktuatora ) i od međusobne udaljenosti između traka i izražava se u milisekundama. Prosječno vrijeme traženja kod modernih diskova iznosi od 4ms (kod najboljih Ultra SCSI diskova) do prosječnih 8-12ms kod najrasprostranjenijih EIDE diskova.
Latencija (latency), takođe dosta važna, predstavlja vrijeme koje je potrebno ploči diska da se okrene da se glava koja se već nalazi na odgovarajućoj traci postavi iznad traženog sektora. Latencija se izražava u milisekundama. To vrijeme najviše zavisi od brzine rotacije ploča, a najčešće se koriste prosječna latentnost (average latency vrijeme potrebno za polovinu rotacije - od 8.3ms za 3600RPM do 2ms za 15000RPM) i latentnost u najgorem slučaju (worst case latency - vrijeme potrebno za rotaciju za cio krug).
Vrijeme pristupa (access time) predstavlja zbir vremena traženja i latencije.
Interna brzina prenosa podataka (data transfer rate) presudno utiče na ukupne performanse diska. Ona se izražava u MB/s i predstavlja brzinu kojom disk može da šalje podatke sa diska ka sistemu. Na brzinu prenosa presudno utiču brzina rotacije i gustina zapisa podataka, a na nju dosta utiču i interfejs, keširanje, korekcija grešaka, fragmentacija i sam fajl sistem. Takođe treba obratiti pažnju da se je ova, interna, brzina različita od eksterne brzine prenosa podataka, tj. maksimalnom brzinom interfejsa koja se najčešće reklamira (npr. 66MB/s, 100MB/s itd.).
Brzina rotacije ploča u velikoj mjeri utiče na ukupne performanse diska, jer se njenim povećavanjem u isto vrijeme poboljšavaju i brzina prenosa i vrijeme pristupa (kroz smanjenje latencije). Ona predstavlja broj kojim se najlakše mogu odrediti performasne diska, jer će skoro uvijek npr. 7,200RPM disk biti brži od 5,400RPM diska. Današnji diskovi okreću se brzinom od 5400, 7200 i 10,000 (SCSI 14,000 RPM) rotacija u minuti.
Gustina zapisa koja direktno utiče na kapacitet diska dramatično je napredovala od pojave prvih diskova (2000 bita po kvadratnom inču). U prosjeku, godišnje je uvečavana za 27% - tokom devedesetih i 60%, da bi krajem milenijuma gusina zapisa podataka na tvdom disku dostigla 600-700 MBita po kvadratnom inču.
Datotečni sistem
Način organizovanja podataka na disku određuje datotečni system (file system). Datotečni system je mehanizam koji operativni system koristi da bi organizovao datoteke na disku. Datotečni sistem dijeli disk na klastere, a veličina klastera zavisi od datotečnog sistema i veličine diska. Generalno što je veličina klastera manja, to je iskorištenost prostora na disku bolja, ali to utiče negativno ba performanse – potrebno je pronači optimalnu veličinu klastera.
Osim klastera, na disku se nalazi i poseban file koji čuva sadržaj diska – FAT (file allocation table) u kojem piše gde se šta nalazi na disku, koliko ima slobodnog prostora i sl.
Windows operativni sistem danas nudi izbor između FAT, FAT32 i NTFS datotečnih sistema. FAT je korišten u DOS operativnom sistemu, i danas se rijetko koristi. FAT32 je nastao iz FAT sistema sa podrškom manjim klasterima i večim kapacitetima diskova. Danas se preporučuje NTFS zbog podrške diskovima današnjih kapaciteta, modućnosti komprsije podataka itd.
Optički mediji
Razvoj optičke tehnologije u računarstvu ponudio je novi medijum za čuvanje podataka - optički ili kompakt disk. U početku su se optički diskovi koristili kao pouzdani i kvalitetni nosioci video i audio snimaka. Danas oni predstavljaju najprespektivniji medijum za čuvanje podataka i standardni su dio računarske opreme. Najviše se koriste CD-ROM diskovi-kompakt diskovi velicine 120 mm, čija je prvobitna namjena bila zapisivanje digitalizovanih zvučnih podataka, a u računarskoj tehnologiji služe za pamčenje fiksnih podataka koji se mogu samo čitati, kao što su razne baze podataka, programi, telefonski imenici, i dr.
Cd-rom i Dvd su optički čitački mediji, za razliku od flopi diskova, hard diskova i traka koji su magnetni. Optički mediji se čitaju sa veoma malim preciznim nišanskim zracnim laserom.Oni su dodatak magnetnim medijima.Oni imaju ociglednu prednost u gustoći podataka i stabilnosti. Podaci mogu biti mnogo gušće rasporedeni u optičkim medijima nego u magnetnim medijima. Također, ovi mediji imaju mnogo veci životni vijek. Uobičajno je da magnetni mediji, kao što su hard disk ili DAT(digital audio tape) mogu očuvati svoje podatke maksimalno pet godina. Jednostavno, magnetni mediji izblijedi s vremenom. Medutim, životni vijek optickih medija se procjenjuje na nekoliko desetina godina.
Osnovne karakteristike optickih diskova su:
Veliki memorijski kapacitet(150MB-10GB),
Pouzdanost i trajnost,
Visoka gustina zapisivanja podataka,
Zamjenljivi medijum,
Multimedijalni karakter.
Optički diskovi imaju vrijeme pristupa 150-300 ms, što je još uvijek znatno duže od vremena pristupa kod hard-diskova. Brzina prenosa podataka dostiže više od 1MB/s. Mogu se proizvoditi od razlicitih materijala (aluminium,staklo,plastika,plemeniti metali). Svi oni imaju svojstvo da dobro reflektuju svijetlost (efekat ogledanja). Svaki disk, bez obzira na to od čega je napravljen, presvlači se tankim slojem tvrde plastike.
Jedinica optickog diska
Osnovni dijelovi jedinice optičkog diska su:
motor za okretanje diska;
motor za pomijeranje diska;
motor za izvlačenje i vračanje podloge sa diskom u jedinicu;
optička upisno-čitajuca glava sa nosaćem, fotoćelijama i laserskim diodama koje emituju jedan glavni i dva pomoćna laserska zraka;
Optički system (sočiva i ogledala);
upravljačka elektronika.
Optički disk se postavlja na horizontalnu rotirajuću podlogu koja se pomoću posebnog mehanizma izvlaći i vraća u jedinicu. Podaci na njemu su zapisani po spiralnoj putanji (što nije slucaj kod tvrdih diskova i disketa). Radi boljeg iskorištenja memorijskog prostora, disk se okreće konstantnom linearnom brzinom (1,3m/s) u odnosu na optičku glavu. Time je omogućeno da gustina zapisivanja i dužina sektora bude ista po cijeloj površini medijuma, ali je ugaona brzina razlicita: za spoljašnje staze je oko 200 o/min,a za unutrašnje oko 500 o/min. Parametri koji definišu ugaonu brzinu diska su:
poluprečnik na kome se nalazi optička glava i
popunjenost internog bafera ili čitanju podataka.
Podaci koji se čitaju sa diska prenose se u interni bafer odredenog kapaciteta. Kada se bafer napuni do polovine svoje veličine, počinje prenos podataka ka računaru, tj. pražnjenje bafera konstantnom brzinom. Brzinu pražnjenja bafera kontroliše specijalni ugrađeni kristal i elektronski sklop koji ima za cilj da održava popunjenost bafera na oko 50%. Pri pražnjenju bafera šalju se signali za povećanje ugaone brzine diska, a pri punjenju za smanjenje ugaone brzine.
Postupak upisa i citanja podataka sa optickog diska
Upis i čitanje podataka ostvaruju se pomoću laserskog zraka. Poznato je da laserski zrak predstavlja paralelni snop svijetlosti koji ima jednu talasnu dužinu u istoj fazi. Kada se upisuju podaci, snaga laserskog mlaza se bira tako da bude dovoljna da zagrejavanjem osvjetljene vrlo male površine medijuma (bitske ćelije) promjeni povratno ili nepovratno njegove optičke karakteristike. Tada se stvaraju udubljenja (jame) širine 0,6 mikrometara i dubine 1/4 talasne dužine laserskog zraka koji predstavljaju zapisane podatke.
Pri čitanju je snaga mlaza znatno manja, tako da ne izaziva nikakvu promjenu medijuma. Svijetlost koju medijum odbija se detektuje. Zatim se analiziraju jačina i polarizacija kako bi se utvrdilo da li je zapisana vrijednost 0 ili 1. Ukoliko je laserski zrak naišao na udubljenje, dolazi do pomjeranja faze za 180 stepeni, što prouzrokuje pojavu negativne interferencije i slabljenja svijetlosti koja se vraca fotoćeliji. Pored glavnog laserskog zraka emituju se i dva pomoćna koji imaju ulogu da odrede položaj optičke glave u odnosu na stazu. Za svaki pomoćni laser postoji i odgovarajuća fotoćelija. Ukoliko su pomoćne fotoćelije nejednako osvjetljene šalju se signali za korekciju položaja glave. Glava se pomjera posebnim motorom.
Postoje dva principa koja se koriste prilikom čitanja Cd-roma
CLV - Konstantna linerna brzina se koristila kod ranijih generacija CD-ROM drajvova. Trake se pomjeraju ispod lasera istom brzinom bez obzira da li su na obodu ili pri centru diska, pa se disk mora okretati brže za unutrašnje, a sporije za spoljašnje trake. Ovo je korišteno zbog toga što se CD na početku koristio isključivo za smještanje muzike, pa je svaki disk bio izdjeljen u sektore (blokove) koji su se snimali konstantnom brzinom od 75 blokova po sekundi.
CAV - U modernim i bržim drajvovima, CD-rom rotira konstantan broj krugova po minuti, tj okreće se konstantnom ugaonom brzinom. To ima za posljedicu da se podaci brže čitaju sa spoljašnih nego sa unutrašnjih staza. Kada npr pogledamo 40X CAV disk. Ovaj drajv dostavlja 6MB po sekundi kada čita sa spoljašnjih traka. Međutim, kada čita sa unutrašnjih traka dostavlja 2.6MB po sekundi. Srednja vrijednosti bila bi 4.5 MB/sekundi.
CD-rom koristi slučajan pristup. Čitacka glava mora često skakati na različite dijelove diska, što uzrokuje pauze u čitanju koje možemo “osjetiti”. To je mana CD-ROM-a. Takođe brzi diskovi mogu biti veoma bučni.
Organizacija podataka na optickom disku
Ploča diska sadrži 20 000 staza u jednoj spirali na međusobnom rastojanju od 1,6 mikrometara. Staze se dijele na sektore velicine 2 352 bajta. Svaki sektor sadrži 12 bajtova za sinhronizaciju, 4 bajta za adresu sektora, i 2048 bajtova za podatke. Ostalih 288 bajtova u sektoru se koriste za detekciju i korekciju greške. Format adrese sektora se razlikuje od adresiranja hard-diska jer je naslijeđen od audio-diskova i predstavlja: minut, sekundu i blok. Na osnovu ovih podataka odreduje se položaj sektora na spiralnoj stazi.
Tipovi CD uređaja
Tip Ime draja Mogućnosti drajva
CD-ROM Kompaktni disk(read only memory) Čita CD-ROM i CD-R
CD-R Kompaktni disk(Recordable) Čita CD-ROM i CD-R. Kopira jednom na specijalnom disku zvanom CD-R
CD-RW Kompaktni disk(rewritable) Čita CD-ROM i CD-R.Više puta kopira na specijalne diskove CD-RW
DVD-RAM Digitlni mnogostrani disk Čita sve CD formate. Čita DVD-ove, i kopira DVD diskove
Tip Brzina prenosa podataka Obrtaji po minuti / Spoljašne-unutrašnje trake
1X 150 KB/sec 200-530
2X 300 KB/sec 400-1060
4X 600 KB/sec 800-2.120
8X 1.2 MB/sec 1600-4.240
40X 2.6-6MB/sec 8.900(konstanta)
Višenamjenski digitalni disk – DVD
Tehnološki unaprijeđena varijanta, koja predstavlja budućnost optičkih diskova je DVD (Digital Versatile Disc). DVD je optički medij istog formata kao i standardni CD-ROM, ali znatno većeg kapaciteta. Dok je kapacitet CD-ROMa 650 MB, kapacitet osnovnog DVDa je 4,7 GB do 17 GB, ovisno o formatu.
Osobine DVD-a su:
smanjena je veličina jama po kojima se upisuju binarne 0 ili 1
smanjen je razmak između staza
koristi se laser kraće talasne dužine
omogućen je dvoslojni zapis
podaci se upisuju na obje strane diska
bolja zaštita od neovlaštenog kopiranja
Kao medij za čuvanje podataka postoji DVD-ROM i DVD-RAM, ovisno o mogućnosti izmjene i brisanja sadržaja diska.
Video sistem
Video sistem je jedna od najvažnijih komponenti računarskog sistema koja direktno utiče na naše zadovoljstvo pri radu sa računarom, ali i na naše zdravlje. Da bismo razumjeli kako dobijemo sliku na ekranu, moramo upoznati celi video sistem, koji uključuje tri elementa:
grafička kartica (zovemo je i video karticom ili video adapterom), generiše električne signale koje šalje monitoru
monitor, koji je kablom spojen na grafičku karticu preko određenog interfejsa
upravljački program (driver) koji operativni sistem koristi za kontrolu rada video kartice
Ova tri elementa moraju biti usklađena da bi se postigla kvalitetna slika. Ako to nije tako, čak i najkvalitetniji i najskuplji monitor neće prikazivati kvalitetnu sliku ako je u video sistem uključena loša grafička kartica. Funkcionisanje video kartice ovisi o upravljačkom programu i postavkama određenih opcija - inače, kartica neće raditi kako treba.
Osnovni pojmovi
Iako je prinicpi rada i tehnologija izrade pojedinog tipa monitora različit, svi oni baziraju svoj rad na istim principima. U nastavku su izloženi zajednički principi.
Pixel Slika je sastavljena od tačaka koje nazivamo pikselima - oni su organizovani u redovima. Slika se može sastojati od 480,000 do 1,920,000 piksela. Pixel je skračenica od Picture Elements. Svaki piksel se sastoji od tri boje: crvene, zelene i plave. Stoga možemo reći da se svaka tačka sastoji od tri "podpiksela", koji zajedno predstavljaju tačku kao dio slike na ekranu. Sa ove tri osnovne boje, može se kreirati mnogo različitih boja kombinujući njihove različite intenzitete.
Rezolucija ekrana (screen resolution) je broj piksela koji je iscrtan na monitoru. Npr. 800x600 znači da u svakoj vrsti na ekranu ima 800 i svakoj koloni 600 tačaka. Što je rezolucija veća, to je moguće prikazati više korisnih stvari na ekranu (povečava se površina radnog prostora) i slika je oštrija, ali to više opterećuje CPU i grafičku karticu.
Najniža rezolucija koristila se kod PC koji su koristili DOS operativni sistem - 460x480 piksela. Ova rezolucija naziva se VGA. VGA je bila standardna rezolucija sve do pojave Windows operativnog sistema. Windows je grafičko okruženje koje je nametnulo potrebu za boljim rezolucijama i ubrzalo razvoj na ovom području. Slijedeća tabela daje prikaz različitih standarda koji se danas koriste.
Standard Rezolucija Broj piksela Preporučena CRT veličina ekrana Preporečena TFT veličina ekrana
VGA 640 x 480 307,200 14" n/a
SVGA 800 x 600 480,000 15", 17" 10.4", 12"
SVGA 1024 x 768 786,432 17", 19" 13.3" - 15"
XGA 1152 x 864 995,328 17", 19", 21" n/a
Vesa 1280 1280 x 1024 1,310,720 19", 21" 17.3", 18.3"
Vesa 1600 1600 x 1200 1,920,000 21" and bigger n/a (yet)
Frekvencija osvježavanja ekrana (refresh rate) je broj iscrtavanja slike na ekranu u sekundi, tj. broj slika/s koji grafička kartica pošalje monitoru. Stari monitori i kartice su podržavali refresh samo do 60Hz, što je osjetno zamaralo oči. Preporučuje se da se koristi bar 75Hz, dok se 85Hz smatra frekvencijom potrebnom za udoban rad. Tipično, svaki piksel slike pogođen je snopom elektrona 60, 70, 75 ili 80 puta u sekundi. Stoga, elektronski top mora da se pomjera ekstremno brzo da bi napravio 18 miliona udara u sekundi. Ako se slika osvježi 75 puta u sekundi, govorimo o frekvenciji osvježavanja od 75 Hz.
Paleta boja (colour depth)
Broj boja koji grafička kartica može istovremeno prikazati na ekranu. 32-bitna paleta znači da se na ekranu može istovremeno naći do 2^32 boja. Smatra se da ljudsko oko ne može da razlikuje više od 16,7 miliona boja (24-bitna paleta), ali ipak ima onih koji mogu da primijete razliku (32-bitna slika izgleda ljepše). Prikaz u 32-bitnoj paleti je kod starijih kartica u većini slučajeva skoro duplo sporiji od korištenja 16-bitne palete, dok je kod novijih modela ta razlika manja.
Monitori
Danas se na tržištu uglavnom mogu naći slijedeći tipovi monitora:
monitor sa katodnom cijevi,
monitor sa ravnim ekranom,
monitori sa tečnim kristalima i
elektroluminiscentni monitori
Monitor sa katodnom cijevi je danas još uvijek najzastupljeniji i baziran je na TV tehnologiji. Površina ekrana (prednji dio katodne cijevi) je pokrivena osnovnim elementima, tj. fosfornim tačkama ili trakama. Na zadnjem kraju katodne cijevi nalazi se elektronski top (tačnije tri topa crvene, plave i zelene boje) koji šalje snop elektrona u pravcu pojedinih tačaka i, u zavisnosti od intenziteta zraka, dobija se svjetlija ili tamnija tačka date boje na ekranu. Kombinovanjem intenziteta crvene, plave i zelene boje se dobija bilo koja željena boja.
Snop elektrona se usmjerava magnetima promjenljive jačine koji se nalaze sa strana katodne cijevi (zbog toga dolazi do poremećaja boje slike kada približite magnet televizoru). Taj snop počinje ciklus osvetljavanjem gornje lijeve tačke na ekranu, i onda se pomjera udesno dok ne dodje do suprotne strane ekrana. Vrijeme koje je potrebno zraku da predje ovo rastojanje, tj. da osvetli jednu horizontalnu liniju na ekranu se zove Horizontal Active Time. Tada se zrak gasi, i Horizontal Sync signal postaje aktivan - govori monitoru da treba da pomjeri zrak skroz ulijevo i jedan red nadole. Vrijeme za ovo pomjeranje (dok je zrak ugašen) je Horizontal Blank Time. Kada se iscrta cijela površina ekrana (zrak dođe u donji desni ugao) aktivira se Vertical Sync signal koji obilježava kraj prethodnog i početak slijedećeg vertikalnog ciklusa i nalaže monitoru da vrati zrak u gornji lijevi ugao ekrana. Analogno gore navedenom, vrijeme koje je potrebno zraku da pređe tu dijagonalu je Vertical Blank Time. Vertikalna frekvencija osvježavanja ekrana (Vertical Refresh Rate) je broj izvršenih vertikalnih ciklusa u sekundi, koja može biti 50-150Hz kod današnjih monitora (u zavisnosti od prikazane rezolucije). Horizontalni refresh-rate je broj horizontalnih ciklusa u sekundi (jedan ciklus traje hactive+hblank).
Tradicionalne CRT monitore sve više zamjenjuju monitori sa ravnim ekranima i monitori sa tečnim kristalima (LCD) koji se koriste u laptop računarima. Ravni ekrani su danas sve prihvatljiviji i po cijeni - danas 17.3" LCD displej košta kao i 21" CRT monitor prije nekoliko godina. LCD monitori ne koriste katodnu cijev, te sliku generišu milioni tranzistora.
TFT (Thin Film Transistor) monitori spadaju u LCD (Liquid Crystal Display) vrstu displeja. Ne sadrže katodnu cijev, već tečne kristale u sendviču između dvije staklene ploče, dva polarizaciona filtera, filtera boje i dva sloja za poravnavanje. Iza ovih slojeva se nalazi pozadinsko osvjetljenje koje se obično sastoji od više fluorescentnih lampi. Dovođenjem napona na sloj za poravnavanje se stvara električno polje koje poravnava tečne kristale, što onemogućava svetlosti da prođe kroz njih, dok se ukidanjem napona omogućava prolaz.
Za razliku od CRT monitora, kod TFT-a je vidljiva cijela površina ekrana, tako da 15-inčni TFT ima istu vidljivu površinu kao 17-inčni CRT. Problem kod današnih TFT displeja je ugao gledanja: dok je kod CRT monitora slika vidljiva kada se u ekran gleda i pod velikim uglom (do 160 stepeni) u odnosu na ravan ekrana, kod jeftinijih TFT-a je maksimalni vidljivi ugao samo 100 stepeni (kada se slika pogleda pod većim uglom gubi na jasnoći i preciznosti boja).
Prednost TFT monitora u odnosu na CRT tehnologiju je u tome, što nema grešaka u geometriji slike, i što zbog drugačijeg načina prikaza slika uopšte ne treperi (75Hz je sasvim dovoljna frekvencija osvežavanja za udoban rad). Sa druge strane, brzina prikaza je mnogo lošija nego kod CRT monitora. Kod modernih TFT-a je vrijeme odziva kristala 20-30ms, što znači da će u igrama i programima kod kojih se brzo mijenja slika, prikaz biti mutan (ali mogu glatko prikazati filmove, kod kojih jedan frame traje oko 40ms).
Važna činjenica je da svi TFT displeji imaju fiksnu rezoluciju u kojoj rade (tipično 1024x768), a ukoliko želite da prikažete manju doći će do manjeg gubitka u kvalitetu i brzini prikaza slike zbog interpolacije (najviše se primjeti u radu sa tekstom).
CRT monitori su teški, veliki i troše do 150W, dok su TFT lakši, manje duboki (oko 200mm, a CRT obično onoliko kolika im je dijagonala), troše samo do 40W, imaju bolji fokus (ali i lošiji prikaz boja) i manje zrače.
Pošto interno koriste digitalni video signal, preporučuje se kupovina grafičke kartice koja ima DVI (Digital Video Interface) izlaz, jer se time eliminišu D/A i A/D konverzije signala pri prenosu u monitor, što poboljšava kvalitet slike.
Ergonomski aspekt
Ergonomija je naučna grana koja proučava odnos čovjeka i mašine u savremenim uslovima proizvodnje, koja nastoji uskladiti proizvodni rad i mašinu sa čovjekovim psihičkim i fizičkim mogučnostima i obratno. Ova naučna disciplina bavi se naročito odnosom čovjeka i kompjutera i ima svoje stanovište i kada je u pitanju izbor monitora u računarskom sistemu. Istraživanja su pokazala da je izbor monitora veoma važan element za dobre uslove za rad. Oko reaguje na svaki podsticaj izazvan svetlošću, a mozak kontinuirano obrađuje te podražaje. Kada CRT monitor "trepti" zbog osvježavanja slike, oko to registruje a mozak ih kontinuirano intrepretira. Zbog toga se nakon dugotrajnog rada na računaru sa CRT monitorom čovjek brže umara, te su monitori sa ravnim ekranima i tečnim kristalima znatno preporučljiviji za duži rad. U isto vrijeme, LCD monitor je u prednosti jer ne emituje štetno zračenje, i troše značajno manje energije - još jedan razlog za poštivanje LCD monitora kao monitora budućnosti.
Grafičke kartice
Video kartica je jednako važna komponenta video sistema kao i monitor. Tipično, video kartica se izvodi kao zamjenljivi adapter, iako može biti i integrisana u matičnu ploču. Bez obzira na izvedbu, svaka grafička kartica sadrži slijedeće komponente:
video kontroler, koji kreira signale koji su monitoru potrebni da generiše sliku,
RAM određene veličine koji memoriše kompletnu sliku u bilo kom trenutku. Korištenjem AGP slota, video kartica može u ove svrhe koristiti i sistemsku memoriju sa matične ploče,
RAMDAC čip koji vrši konverziju digitalnih u analogne signale. Kod monitora sa ravnim ekranom ova funkcija nije potrebna.
Na slici je prikazan način funkcionisanja pojedinih komponenti grafičke kartice.
Video kontroler je najznačajniji dio grafičke kartice koji upravlja radom ostalih dijelova i obezbjeđuje sinhronizaciju rada računara i video sistema. Nazivamo ga i video procesorom. Radom ostalih dijelova grafičkog adaptera upravlja preko sopstvenih sabirnica.
Video kartica uvijek sadrži određeni RAM, kojeg nazivamo i frame buffer, koji sadrži sliku koju monitor u datom trenutku treba prikazati. CPU šalje podatke video kartici. Video procesor formira sliku koja treba biti prikazana na monitoru i pohranjuje je u frame buffer. Slika je velika matrica bita. Ona se kontinuirano koristi za osvježavanje slike na ekranu. Starije kartice su imale 1,2 ili 4 MB RAMa. Koliko je dovoljno, ovisi o tome koliko finu rezoluciju želimo imati na ekranu. Pogledajmo tabelu koja prikazuje odnos rezolucije i potrebnog RAMa.
Resolution Bit map size with 16 bit colors Potreban RAM na video kartici
640 x 480 614,400 bytes 1 MB
800 x 600 960,000 bytes 1.5 MB
1024 x 768 1,572,864 bytes 2 MB
1152 x 864 1,990,656 bytes 2.5 MB
1280 x 1024 2,621,440 bytes 3 MB
1600 x 1200 3,840,000 bytes 4 MB
Sve video kartice imaju i RAMDAC čip zadužen za konverziju signala iz digitalne u analognu formu. CRT monitori koriste analogne signale, dok PC radi sa digitalnim podacima koje procesor šalje grafičkom adapteru. Prije no što ovi signali budu poslani monitoru, RAMDAC vrši njihovu konverziju.
Orginalni VGA adapter bio je "neinteligentan" - primao je signale i podatke od procesora i proslijeđivao ih monitoru. CPu je morao vršiti sve neophodne kalkulacije da bi kreirao sliku. Kako je svaka slika velika matrica bita, CPU je morao trošiti mnogo procesorskog vremena na ovaj posao, te je rad bio prilično usporen. Npr, za sliku rezolucije 1024x768 u 16 bitnoj boji, matrica koja je predstavljala sliku bila je veličine 1,5 MB. Svako osvježavanje slike, npr. na frkvenciji od 75Hz zahtijevalo je transfer ovih 1,5 MB podataka. Nadalje, podaci su se prenosili I/O sabirnicama, u početku sporim ISA sabirnicama. To nikako nije bilo zadovoljavajuće, posebno uz grafičke interfejse, kao što je Windows.
Ranih devedesetih, pojavile su se grafičke kartice sa akceleratorima. Najnovije kartice, poseduju specijalizovan procesor (GPU – Graphics Processing Unit) koji se po brzini rada i kompleksnosti može meriti sa CPU koji se danas nalaze u računarima. Ti procesori imaju ugrađene funkcije koje vrše najveći dio manipulacije tačkama, što oslobađa CPU za druge poslove. Sa karticama koje imaju akcelerator, CPU ne mora da vrši kalkulacije i generisanje cijele slike jer su video kartice programirane da crtaju linije, prozore i ostale elemente slike. Ukratko, CPU može proslijediti informaciju o tome koji elementi slike su promijenjeni od zadnje transmisije. Ovo može uštedjeti CPU mnogo rada u kreiranju slike.
Osim toga, današnje kartice koriste PCI i AGP slotove za komunikaciju sa CPU.
Driver- skoro najvažniji dio video sistema
Razlika između dobre i osrednje kartice jasno se vidi u softveru koji je prati. Kompanije kao što su ATI, Maxtor i creative Labs isporučuju odlične upravljačke programe sa svojim karticama.
Upravljački program moderne grafičke kartice je od vitalnog značaja za njene performance. Za većinu aplikacija, driver prevodi šta aplikacija želi da prikaže na ekranu u instrukcije koje grafički procesor može da koristi. Način kako driver vrši ovo prevođenje je od najvećeg značaja. Moderni grafički procesori mogu rade mnogo više od promjene pojedinog piksela: oni imaju sposobnosti sofisticiranog crtanja linija i oblika, mogu prenositi velike količine informacija među elementima kartice i mnogo toga još. U nadležnosti drivera je da pronađe najefikasniji način za korištenje ovih sposobnosti kartice, ovisno o tome šta aplikacija traži od video kartice.
Kada jednom imate obje komponente: daobar monitor i dobru grafičku karticu, morate još nešto uraditi da biste bili zadovoljni svojom opremom. Ovo se radi pod kontrolom operativnog sistema, Windows - instalacija uređaja, koja je od izuzetne važnosti. Ako prepustite Windowsu da sam instalira drivere, rezultat će biti osrednji.
Windows driveri povezuju video karticu i monitor te omogučavaju njihov zajedniči rad. Stoga ovome treba posvetiti dužnu pažnju.
PC zvuk
Namjena originalnih IBM PC-ja bila je čisto poslovna, tako da nije bilo zvučnog čipa ukljućenog u arhitekturu, već je postojao (i danas postoji) ugrađeni PC Speaker - zvučnik čija je jedina uloga bila davanje prostih (bip-bip) signala upozorenja. Zbog toga je potrebno ugraditi posebnu zvučnu karticu u PC da bi dobili pristojan zvuk. Prve zvučne kartice su se pojavile krajem 80-ih, dok su vještiji pojedinci i prije toga sami pravili proste D/A konvertore koji su se kačili na serijski port, i koji su mogli kvalitetnije od PC Speaker-a reprodukovati zvuk.
Neki (uglavnom stariji) modeli imaju ugrađeno pojačalo od 5-6W, dok većina sadašnjih kartica zahtijeva aktivne zvučnike, tj. eksterno pojačanje. Skoro sve kartice imaju na sebi MIDI/game port koji omogućava povezivanje klavijatura i džojstika, kao i CD-ROM kontrolere (koji se i ne koriste jer svi noviji drajvovi imaju EIDE interfejs).
Standardni ulazi na karticama su Line In (nepojačan signal sa npr. muzičkog stuba), Mic In (mikrofon) i interni CD In za slušanje muzike sa ugrađenog CD drajva. Izlazi koji se uglavnom nalaze su Speaker Out (pojačan signal), Line Out (nepojačan) i na boljim karticama S/PDIF (Sony/Philips Digital Inteface) digitalni izlaz (optički ili koaksijalni).
Sve nove kartice koriste PCI magistralu, što posredno smanjuje opterećenje procesora i omogučava korištenje do 64 ili više kanala, za razliku od 16 koliko je moguce dobiti na ISA magistrali. Uvedena je i podrška za priključivanje više zvucnika (npr. 7.1 sistemi - subwoofer, centralni i 5 satelita) čime se dobija mogucnost reprodukcije Dolby Surround kodirane muzike.
Zvučna kartica ima najmanje četiri funkcije:
sintisajzer
MIDI interfejs
Analogno/digitalna konverzija za snimanje (A/D)
Digitalno/analogna konverzija za preslušavanje (D/A)
Sinitisajzer generiše muziku. Postoje tri sistema generisanja zvuka koji se koriste kod zvučnih kartica:
FM sinteza, Frequency Modulation
Wave table sinteza
Najjeftinije zvučne kartice za generisanje zvuka koriste tehnologiju frekventne modulacije. Ove kartice simuliraju zvuk različitih instrumenata - zvuk je "sintetički", možda zvuči kao klavir, ali nije klavir. FM sintisajzer jeste i zvuči kao vještački zvuk, usotalom i čini ga vještački zvuk.
Za razliku od predhodne tehnologije, tehnologija wave table sinteze koristi snimljene semplove instrumenata. Sempl (sample) je digitalni snimak određenog zvuka. Starije ISA kartice su ove snimke držale u ROM, dok novije PCI kartice te semplove čuvaju u sistemskom RAM-u, i mogu se softverski dodavati novi. Dok je razlika u kvalitetu zvuka FM kartica minimalna, WaveTable kartice se značajno razlikuju, uglavnom zbog kvaliteta snimka instrumenata, frekvencije kojom su oni snimani, broja semplova po instrumentu i metodima kompresije tih semplova. Tipične kartice sadrže oko 700 semplova u 4MB memorije, ali bi za realističnu reprodukciju npr. klavira bilo potrebno 6-10MB, tako da se zvuk iz prosječnih kartica ipak ne može mjeriti sa pravim instrumentom. Dobar dio 16-bitnih zvučnih kartica ima mogućnost dodavanja WaveTable podkartice (daughterboard), čime se značajno dobija na kvalitetu sintetizovanog zvuka (što ima više memorije na sebi to su semplovi vjerniji originalu).
Kada snimamo analogni zvuk, npr. pomoću mikrofona, potrebno je izvršiti A/D konverziju. S druge strane, D/A konvertor koristi se da bi se digitalni zvuk mogao reproduktovati pomoću zvučnika.
Zvučni talasi se preuzimaju pomoću mikrofona i predaju zvučnoj kartici. Ovi talasi se konvertuju u seriju digitalnih impulsa koje eventualno snimamo u fajl.
Prilikom reprodukcije zvuka, niz bita iz samplovanog fajla konvertuje se u analogne signale, koji "završavaju" u zvučnicima.
Kvalitet zvuka
Kao što je spomenuto, osnovni koncept digitalnog snimanja zvuka naziva se sampling. Zvuk možemo snimiti ako imamo zvučnu karticu i mikrofon u fajl posebnog formata - Wav file. Sampliranje može biti različitog kvaliteta, što ovisi o različitim parametrima:
8 bitno ili 16 bitno sampliranje
11,22 ili 44 KHz
stereo ili mono.
Snimanje se vrši “sempliranjem” mnogo puta u sekundi. Sempl (sample) je digitalni snimak odredjenog zvuka. Što češće uzimamo uzorak zvuka, kvaliteta je bolja. Za snimanje audio CDa sempliranje se vrši 44,100 puta u sekundi. Ovo nazivamo 44.1 KHz sempliranjem.
Kvalitet snimljenog zvuka određen je i rezolucijom - brojem bita koji se koriste za snimanje sempla. Postoji 8 bitna i 16 bitno sempliranje. 16 bitno sempliranje daje dobar kvalitet zvuka.
Ove parametre podešavamo pomoću upravljačkog programa koji isporučuje proizvođač zvučne kartice.
Novije zvučne kartice koriste novi 3D procesor koji može da generiše veoma moćnu iluziju 3D zvuka. Ovaj zvuk dizajniran je za PC igre. Obično se koristi 4 do 6 zvučnika, ali i same slušalice omogučavaju puni užitak. Sound Blaster Live firme Creative Labs je jedna od takvih kartica.
Slijedeći trend u razvoju 3D zvučnih kartica je Environmental Sound. Ovaj efekat podrazumijeva promjenu zvuka ovisno o fizičkim karakteristikama situacije a koristi se u PC igrama. Ako osoba ulazi u tunel, to može biti eho. U velikoj praznoj dvorani zvuk je potpuno drugačiji - igra može slati komande zvučnoj kartici koja podešava zvuk fizičkim karakteristikama situacije u kojoj se trenutno odvija igra.
Veoma kvalitetan zvuk može se dobiti i pomoću USB busa. Razlika u odnosu na standardni zvučni sistem je u tome što ovdje nema zvučne kartice - zvučnici se spajaju na USB port. U ovom sistemu, zvučni signali u digitalnoj formi dolaze sa hard diska (ili nekog drugog medija) ostaju u toj formi i kada se šalju ka USB kanalu i USB zvučnicima.
Unutar PC postoje mnogi izvori statičkog elektriciteta koji može negativno uticati na kvalitetu zvuka. USB zvučnici daju bolji kvalitet jer su izvan domana tih štetnih uticaja.
USB zvuk podrazumijeva svu obradu zvuka unutar centralnog procesora, te obrada i proizvodnja zvuka uzima procesorsko vrijeme. Međutim, ovo danas i nije problem s obzirom na performanse novijih procesora.
Formati zvučnih fajlova
Wave file sadrži zvuk u digitalnoj formi - semplove zvuka. Ovaj zvuk zvučat će isto, bez obzira na zvučnu karticu koju imamo u PCu. Pošto sadrži "čisti zvuk", ovi fajlovi traže mnogo memorije, pa stoga obično sadrže samo kratkotrajne sekvence muzike.
MIDI (Musical Instrument Digital Interface) je izvorno standard koji definiše način komunikacije između sinitisajzera, ali je postao standard koji omogučava reprodukciju zvuka preko zvučne kartice PCa.
MIDI je standardni kompjuterski standard zvučnih fajlove. MIDI fajlovi ne sadrže zvuk nego opis kako će se reprodukovati muzika, koji instrument će svirati, kako i kada će svirati - "muzika je u zvučnoj kartici". Npr. MIDI sekvenca koja opisuje udarac na tipku klavira sadrži slijedeće informacije:
instrument,
nota,
trajanje pritiska na tipku, itd.
Sam zvuk generiše zvučna kartica, te je kvalitet zvuka u potpunosti ovisan o zvučnoj kartici.
MIDI format stoga možemo označiti kao muzika " na nivou nota", bez zvuka. Ovi fajlovi ne zauzimaju tako mnogo memorijskog prostora kao wav fileovi sa "čistim zvukom". Stoga je MIDI format mnogo češće korišten, na Internetu npr. Prednost MIDI formata je što je standardan format, te ove fajlove možemo slušati na bilo kakvoj zvučnoj kartici. Ipak, obično iz ovih fajlova možemo dobiti samo par minuta muzike, te je daleko češći format kojeg koristimo MP3 format.
1998. godine MP3 standard doživljava enorman uspjeh. MP3 format omogučava ogromnu kompresiju fajlova sa digitalnim zvukom. Jedan minut muzike na CD odgovara količini od 1 MB podataka, a u MP3 formatu 1 minut odgovara 1 MB. I pored kompresije, kvaliteta zvuka MP3 fajlova je izuzetna zahvaljujući veoma inteligentnom algoritmu za reduciranje veličine fajla koji ovaj sistem koristi.
MP3 format mogu čitati programi kao Winamp, MusicMatch ili Windows Media Player. MP3 fajlovi mogu se dekodirati i snimati na CD. Za kodiranje fileova u MP3 format koristimo ripper.
Širom Interneta mogu se naći piratske kopije muzike. Najveća muzička senzacija na Internetu bila je Nepster stranica, koja je tokom 2000. i 2001. godine mnogo puta bila "zatvarana" zbog različitih sudskih postupaka - Nepster je tužen zbog nelegalne distribucije muzike.
Ulazni uređaji
Tastatura
Tastatura je osnovni ulazni uređaj za ručno unošenje podataka. Sastoji se iz niza tastera, koji se mogu grupisati u slijedeće kategorije tastera:
alfanumerički, koji sadrže alfanumeričke i interpukcijske tastere,
numerički, koji sadrže tastere sa ciframa i osnovnim aritmetičkim operacijama,
tasteri za pomjeranje kursora,
funkcijski tasteri, čija funkcija se može definisati posebnim programima, i
upravljački ili kontrolni tasteri kojima se mogu direktno pokrenuti ili podesiti neke aktivnosti računara.
U tastaturi se nalazi mikroporcesorski čip koji je zadužen za rad tastature. Glavni zadaci ovog kontrolera su:
provjerava ispravnost tatature prilikom startovanja računara,
testira signale i obavještava ROM BIOS uvjek kada se neki taster pritisne ili otpusti,
podržava dvosmjernu serijsku komunikaciju sa računarom
kontroliše rad i ukazuje na greške,
privremeno pamti do 20 aktivnosti sa tastature ukoliko računar nije u stanju da ih prihvati.
Ispod matrice tastera nalazi se rešetka provodnika. Svaki taster se nalazi iznad presjeka dva provodnika i pritiskom na njega uspostavlja se električni kontakt. Mikroprocesor tastature u određenom ciklusu, od 900 mikrosekundi, pretražuje koji je taster pritisnut. Kada se taster pritisne ili otpusti, generiše se kod koji jednoznačno definiše taster, tzv. kod skeniranja ili scan kod. U zavisnosti od toga da li je taster pritisnut ili otpušten, generiše se različit scan kod. Kontroler tastature interpretira signale pomoću ugrađenog programa proizvođača. Ako je npr. pritisnut taster u trećem redu i koloni B, kontroler ga dekodira kao "A" i šalje odgovarajući kod PCu. Ovi kodovi su definisani prema standardu ugrađenom u PC BIOSu, a sam raspored tastera u matrici je specifičan pojedinom tipu tastature.
Komunikacija tastature i računara vrši se preko 5-pinskog DIN konektora. Uvijek kada pritisnemo ili otpustimo neki taster na tastaturi uređaj generiše jednobajtni broj, scan kod, koji jednoznačno definiše dirku. Tatstura generiše različit skan kod kada se pritisne ili otpusti različit taster. Uvijek kada pritisnemo ili otpustimo taster, skan bajt uzima vrijednost od 1 do 83 (za standardnu PC tastaturu). Kada nešto unesemo, tastatura ne zna značenje pritisnutog tastera, već samo aktivnost koju u datom trenutku treba da poduzme. Značenje tastera zna ROM BIOS, koji sadrži rutinu za tastaturu. Na osnovu scan koda pritisnutog tastera ROM BIOS šalje određene aktivnosti uređajima koji treba da izvrše program.
Na tastaturi se nalaze tri LED diode: NUM LOCK, CAPS LOCK i SCROLL LOCK. Da bi se one uvele, tastatura je morala da prestane da bude isključivi otpremnik signala. Kao što tastatura šalje kodove računaru, tako i PC može da šalje naredbu tastaturi. Neke od ovih naredbi je i paljenje pomenutih indikatora. Za komunikaciju sa tastaturom i PC ima poseban kontrolerski čip sličan onom kojeg koristi tastatura.
Proizvođači tastatura danas nude sofisticirane tastature koje se mogu prograimirati. Ovakve tastature omogućavaju da neki tasteri mogu imati više funkcija. Upravljanje radom ovih programabilnih tastera omogućavaju upravljački programi koje izvršava PC. Ovi programi preuzimaju podatke sa tastature i mijenjaju ih onako kako mi želimo.
Miš
Prvi PC bio je standardno opremljen tradicionalnih ulaznim uređajem - tastatur
om. Krajem decenije, miš postaje dio standardne PC opreme za rad u grafički orjentisanom okruženju (GUI) - Windows operativnom sistemu.
Miš se sastoji od kuglice sa mehanikom i prateće elektronike smještene u plastično kućište. Na kućištu se nalaze tasteri koji omogućavaju izbor komandi iz menija programa ili fiksiranje neke tačke na crtežu na ekranu. Pomjeranjem miša po radnoj podlozi, loptica se okreće a prateći mehaničke i elektronske komponente to pomjeranje pretvaraju u električne signale, te se kursor kreće po ekranu u željenom smjeru.
Sinhronizaciju između kretanja miša i kursora na ekranu obezbjeđuje odgovarajući softver. Pri aktiviranju miša računar prekida sve druge aktivnosti i pomjera kursor na ekranu na osnovu dobijenih ulaznih signala. Veći prioritet prekida od miša imaju samo tastatura i sat realnog vremena.
Na kućištu miša obično se nalaze dva ili tri tastera. Dok lijevi taster služi za potvrdu izabrane opcije na ekranu, desni realizuje prekid programa ili odustajanje od trenutne opcije u programu. Srdenji taster, ukoliko je prisutan, koristi se za neke specijalne aktivnosti definisane konkretnim programom.
Postoje serijski i paralelni miš. Razlika je u načinu na koji se pomjeranje loptice pretvara u električni signal, kao i u komunikaciji sa računarom, ali se po spoljašnjem izgledu i ne primjećuje. Paralelni miš se preko kontakata sa 9 kontakata i paralelnog interfejsa priključuje na adresnu sabirnicu i sabirnicu podataka računara, preko koje ostvaruje vezu sa procesorom. Serijski miš komunicira sa računarom preko standardnog serijskog interfejsa RS232 i konektora sa 9 ili 25 kontakata. Karakteriše ga jednostavnost funkcionisanja. Aktivnost kuglice ili tastera miša formiraju određene električne signale koji se pretvaraju u serijski tok podataka koje komunikacioni kontroler pretvara u 8-bitne podatkae pogodne za obradu u računaru.
Korak dalje od opisanog miša predstavlja miš-olovka (mouse rep) i optički miševi. Miš olovka radi identično kao standardni miš i izgleda kao obična olovka, samo što je u vrh olovke ubačena kuglica. Zgodna je za slobodno crtanje i pisanje.
Unutar miša nalazi se i prekidač za svaki od tastera, kao i mikrokontroler koji interpretira signale sa senzora i prekidača, pomoću programa proizvođača miša, te ih prevodi u paket podataka koje šalje PCu. Serijski miš koristi napon od 12V i asinhroni Microsoftov protokol koji sadrži tri bajta: jedan za X poziciju, drugi za Y poziciju i treći za pritisnuti taster. PS/2 miš koristi 5V i IBMov komunikacijski protokol i interfejs.
1999. pojavio se radikalno napredan dizajn miša u formi revolucionarnog Microsoftovog IntelliMouse. Umjesto kugle i drugih komponenti koje su bile osnovni dijelovi dotada standardnog miša, ovaj miš sadrži CMOS optički senzor (isti čip koji se koristi kod digitalnih kamera) i ugrađeni procesor digitalnih signala (DSP - Digital Signal Processor).
Touchscreen
Ekran koji regauje na dodir -
Touchscreen
je savremeni ulazni uređaj koji radi tako što dodirujemo ekran, prstom ili olovkom, umjesto da kucamo na tastaturi ili pokazujemo pomoću miša.
Ovaj tip ekrana sadrži tri osnovne komponente:
senzor, koji se nalazi na displeju i generiše signale određenog napona u ovisnosti od toga gde je dodir korisnika
kontroler, koji obrađuje signale koje prima od senzora i transformiše ih u podatke koji se proslijeđuju PC procesoru, obično preko serijskog ili USB interfejsa
upravljački program, koji je interfejs ka PC operativnom sistemu i koji prevodi podatke o dodiru, simulirajući miš
I
nterfejs između korisnika i PCa odvija se tako što korisnik upravlja radom računara dodirujući ikone ili linkove na ekranu. Ovo je ne
jjednostavniji ulazni uređaj koji je dobio svoje mjesto u
sledeći
m aplikacijama:
Javni sistemi informisanja: Informacione kioske, turističke informacije i drugi elektronske prikaze lako koriste korisnici koji nemaju mnogo iskustva u radu sa PC. "User friendly" ekran na dodir opšte je prihvaćen u mnogim aplikacijama ovog tipa.
POS (Point Of Sale) sistemi /restorani: Vrijeme je novac, posebno u brzim restoranima ili prodajnim objektima. Pošto se touchscreen lako koristi, trening novih zaposlenih značajno je kraći, a sam posao može biti brže obavljen jer radnik ne mora pritiskati niz tastera na tastaturi ili pomjeranjem miša birati akcije.
Samoposluživanje korisnika: Touchscreen interfejs je koristan u svim sistemima, počev od industirjskih procesa pa do automatizacije domova. Integrisanjem ulaznog uređaja u displej, štedi se vrijedan radni prostor. Pomoću grafičkog interfejsa, operator može kontrolisati compleksne operacije u realnom vremenu jednostavnim dodirom ekrana.
Traning baziran na PCu: Pošto je touchscreen "user friendly" interfejs u odnosu na tastaturu i miša, vrijeme treninga i troškovi treninga značajno mogu biti smanjeni. Također, učenje može pružiti više zabave i interakcije, što obezbjeđuje mnogo korisniji trening i za polaznike i za nastavnike.
Izlazni uređaji - štampači
Štampač predstavlja standardnu izlaznu jedinicu koja izlazne podatke iz računara transformiše i prikazuje ih u papirnoj formi. U zavisnosti od tehnologije i načina rada postoje različite vrste štampača.
Prema ciklusu štampanja, dijele se na:
serijske, koji štampaju jedan znak u jednom ciklusu,
linijske, koji štampaju jedan red u jednom ciklusu, i
stranične, koji najprije pripreme a zatim odštampaju jednu cijelu stranicu
Prema načinu štampanja, dijele se na:
elektromehaničke ili udarne, koji znakove na papiru formiraju udarom u papir preko trake natopljene bojom, i
nemehaničke ili bezudarne, čiji princip rada se zasniva na elektrostatičkom, termičkom ili piezolektričnom principu, kao što je slučaj sa termičkim, laserskim i štampačima sa ubrizgavanjem tinte.
Najznačajnije karakteristike štampača su kvaliteta štampe i brzina rada. Kvaliteta štampe određena je rezolucijom koja se označava u jedinicama DPI, što predstavlja broj tačaka po inču koje štampač može da kontroliše pri generisanju otiska. Standardno, kreće se od 300-600 dpi kod inkjet štampača, te 1200 dpi kod laserskih. Brzina rada se izražava u broju odštampanih strana u minuti.
S obzirom da se danas najviše koriste laserski i ink jet štampači, u nastavku će biti objašnjeni sa više detalja.
Laserski štampači
Prvi laserski štampač proizvela je kompanija Hewlett-Packard 1984. godine. Ovaj tip štampača postao je brzo popularan zahvaljujući visokoj kvaliteti i relativno maloj cijeni. Spada u grupu nemehaničkih straničnih štampača.
Osnovni dijelovi laserskih štampača su:
mikroprocesor,
ROM memorija, koja sadrži definisane znakove (fontove),
RAM memorija, u koju se smiješta sadržaj stranice koja se štampa,
aluminijumski valjak presvučen elektroosjetljivim materijalom,
laserska dioda koja emituje laserski zrak,
ogledala koja usmjeravaju laserski zrak na valjak,
šestougaona prizma koja pomjera laserski zrak po cijeloj dužini valjka,
sočiva koja fokusiraju laserski zrak,
spremnik elektroosjetljive boje u prahu (toner),
kaseta za papir,
sistem za prihvatanje i transport papira,
sistem za zagrijavanje i sušenje boje otisnute na papiru.
Prvi laserski štampač bazirao je svoj princip rada na tehnologiji rada fotokopir aparata, s tim da je kod laserski štampača izvor svjetlosti bio laser.
Kada PC proslijedi štampaču sliku koju treba odštampati, prvi posao kojeg štampač treba da obavi je da je transformiše iz niza signala dobijenih PCa u bitmap - matricom tačaka koje čine sliku. Ovu funkciju obavlja interni mikroprocesor štampača, što rezultuje slikom koja se smješta u RAM memoriju štampača.
Osnovni elemenat štampača je mali rotirajući valjak presvučen materijalom koji omogućava zadržavanje elektrostatičkog naboja. Inicijalno, celi valjak je pozitivno nalektrisan. Laserski zrak skenira duž površine valjka, te selektivno vrši negativno naelektrisanje tačaka na površini valjka - one tačke na kojima treba da bude otisak postaju negativno nelektrisane. Širina valjka odgovara širini papira na kojem će se štampati slika, svaka tačka na valjku odgovara tačci na papiru.
Laserski zrak je usmjeren prema centru valjka. Ima ulogu da osvijetli ona mjesta na kojima treba da bude otisak. Šestougaona prizma, koja stalno rotira, skreće laserski zrak po cijeloj dužini valjka. Jedna stranica prizme usmjerava laserski zrak duž jedne linije. Kada se nova stranica prizme nađe ispred zraka, usmjerava ga na početak reda. Istovremeno, valjak se obrne za određeni stepen i praktično započne štampanje nove linije. Valjak pri obrtanju prolazi kroz toner koji se lijepi za valjak na onim mjestima koja su obrađena laserskim zrakom. Toner je veoma fini crni prah koji je pozitivno naelektrisan, tako da biva privučen negativno naelektrisanim tačkama na površini valjka. Stoga, nakon punog okreta valjka, površine valjka sadrži cijelu sliku sa selektovanim crnim tačkama. Na taj način, kada se valjak okrene za cio krug, ispišu se sve linije i dobija se cijela stranica.
Pored valjka, na kojem je formirana slika, na vrlo malom rastojanju prolazi papir, ali ga ne dodiruje. Naelektrisani toner prelazi na papir formirajući sliku. Papir zatim prolazi kroz sistem za sušenje koji trajno učvršćuje toner zagrijavajući ga do 200 stepeni Celzijusa. Poslije štampanja valjak se očisti i spremi za štampanje nove stranice.
InkJet štampači
Iako su inkjet štampači bili raspoloživi i u osamdesetim godinama, njihov masivan ulazak na tržište dešava se devedesetih godina što je omogućilo padanje njihove cijene, stoga je ova vrsta štampača postala optimalan izbor za "home" korisnike. Bez sumnje, inkjet printeri su doživjeli zavidan uspjeh kasnih devedesetih. Najprije su se proizvodili samo inkjet štampači koji su ispisivali crnom bojom (kasnih osamdesetih), a zatim su masivno prihvačeni inkjet štampači koji štampaju u boji. Kako je krajem devedesetih počela padati cijena kolor laserskih štampača, ova prednost inkjet štampača polako je počela gubiti na značaju. Razvoj inkjet štampača usmeravao se ka razvoju fotografske kvalitete štampa, te im se ipak zadržala pozicija na tržištu.
S druge strane, iako su generalno jeftiniji od laserskih štampača, inkjet štampači su mnogo skuplji za održavanje: Cartridge, se mora mijenjati mnogo češće nego toneri kod laserskih štampača, za štampanje fotografija mora se koristiti specijalni, jako skup papir. Ako poredimo cijenu jedne odštampane stranice, inkjet štampač je skuplji oko deset puta u odnosu na laserski.
InkJet štampači, kao i laserski, spadaju u grupu štampača koji koriste neudarni metod štampanja. Tinta u različitim bojama se raspršuje iz štrcaljke na papir i na taj način se formira slika. Glava za štampanje kreće se horizontalno po papiru pomoću motora koji je pomjera s lijeva na desno i obratno, pomoću drugog motora papir se pomjera u vertikalnim koracima. Da bi se povećala brzina rada, u jednom prolasku s lijeva na desno, glava ne štampa piksel po piksel, nego vertikalni red piksela - jednu vertikalnu traku.
Postoji više različitih tipova tehnologija koje se koriste kod ovih štampača, ali najčešća je "drop on demand" (DOD) tehnologija - mala količina tinte direktno se raspršuje na papir kroz uske štrcaljke: kao kada bismo slavinu za vodu otvorili i zatvorili 5,000 puta u sekundi. Količina tinte koja se ispusti iz štrcaljke određena je upravljačkim softverom štampača (driver), koji određuje kada će i koliko štrcaljka ispustiti tinte.
U zavisnosti od toga kakva se tinta koristi i kako se prebacuje na papir, razlikujemo slijedeće varijante ovih štampača:
Štampači sa stalnim mlazom imaju stalno aktivan mlaz tinte i u trenutku kada treba odštampati neki znak, stvori se električno polje koje skrene mlaz na određeno mjesto na papiru. Kada prestane djelovanje električnog polja, tinta se vraća u rezervoar. Karakteriše ih dobra kvaliteta štampanja, ali i vosoka cijena.
Štampači sa tečnom tintom formiraju sliku od tačaka. Svaka tačka na papiru nastaje iz jednog mlaza tinte. Iznad papira se nalaze štrcaljke sa tintom i kada treba otisnuti tačku, tinta se ubrizgava na papir. Tinta se može ubrizgati korištenjem piezoelektričnog efekta kojim se tinta potiskuje (pumpa) iz štrcaljke ili pomoću minijaturnih grijača (termalni inkjet štampači) koji zagrijavaju tintu do tačke vrenja, što dovodi do stvaranja mjehurića koji onda predstavlja potisnu silu.
Štampači sa amorfnom tintom rade na principu topljenja tinte. Tinta je na sobnoj temperaturi u agregatnom stanju između čvrstog i tečnog. Tokom rada štampača, tinta se stalno zagrijava i topi. Istopljena tinta se po potrebi istiskuje piezoelektričnim ili termodinamičkim putem. Kada tinta dođe na papir, ona se naglo, na sobnoj temperaturi, ohladi i očvrsne, čime se izbjegava razlijevanje tinte po papiru.
Termalna tehnologija je narasprostranjenija. Da bi se tinta mogla izbaciti iz štrcaljke koristi se zagrijavanje tinte. Tri su osnovne faze, koje su predstavljene na slici. Zagrijavanjem tinte, formira se mjehurić tinte, sve dok ga pritisak ne prisili da se rasprsne i udari na papir. Tinta u vidu mjehurića koja je ubrizgana na papir se zatim hladi zajedno sa glavom za štampanje, a rezervoar štrcaljke se puni novom količinom tinte da bi se nadoknadila istisnuta.
Prednosti inkjet štampači su slijedeće:
dobar kvalitet štampe,
relativno niska cijena,
bezšumnost u radu,
dobar kvalite štampanja grafike,
jednostavna konstrukcija,
mala potrošnja energije,
male dimenzije i težina, što ih čini pogodnim za korištenje uz prenosive kompjutere.
Nedostaci su:
slaba izdržljivost pri intenzivnom korištenju,
relativno visoka cijena odštampane stranice,
relativno visoka cijena tinte.
Matrični štampači
Matrični štampači su serijski elektromehanički štampači koji se danas sve manje koriste. Njihova upotreba uglavnom se ograničava na masovna štampanja u poslovnim aplikacijama koje uglavnom štampaju znakovne podatke, bez (ili sa malo) grafike.
Sačinjavaju ih slijedeći dijelovi:
glava za štampanje sa iglicama i elektromagnetima,
koračni motor za pokretanje papira,
koračni motor za pokretanje glave za štampanje,
mikroprocesor koji upravlja radom,
ROM i EPROM u kojima su smješteni već formirani znakovi.
Glava za štampanje sadrži 9 ili 24 iglice postavljene na tačno određenom odstojanju i usmjerene ka papiru. Glava se kreće po osovini postavljenoj pod pravim uglom u odnosu na kretanje papira i pomjera duž jednog štampanog reda. Iglice glave se aktiviraju pomoću elektromagneta, udaraju u traku sa bojom i ostavljaju otisak na papiru.
Glavni nedostaci ovih štampača su velika buka pri radu, mnogo mehanike i nizak kvalitet štampanja. |
