Vstupno-výstupné zariadenia počítača – princíp fungovania IKT

Vstupno-výstupné zariadenia počítača – princíp fungovania IKT

Vstupno-výstupné zariadenia (V/V – I/O, input/output) sú periférne zariadenia.

Pod pojmom vstupno-výstupné zariadenia (V/V) rozumieme všetky zariadenia a prístroje pripojené k počítaču, ktorých úlohou je vstup a výstup spracovaných údajov do a z počítača, ako aj uloženie údajov vo veľkokapacitných pamätiach mimo operačnej pamäte.

Ovládač zariadenia – driver

Aby sme mohli komunikovať s perifériami, potrebujeme riadiacu jednotku, ktorú predstavuje tzv. ovládač – driver zariadenia. Ovládač zariadenia je počítačový program, ktorý umožňuje komunikáciu operačného systému s hardvérovým zariadením. Ovládač vystupuje ako rozhranie medzi zariadením a programami, ktoré ho používajú.

Pripojenie V/V zariadení – porty

V/V zariadenia pripájame k externým konektorom nachádzajúcim sa na matičnej doske, ktorým hovoríme porty.

Typy portov

Hot plug je port, ktorý umožňuje odpájať a pripájať zariadenia za ich behu. Niektoré porty sa odpojením zariadenia za behu môžu zničiť (napr. veľmi citlivý je PS/2 port).

Plug and Play port (PnP port, P&P port) je port, ktorý dokáže automaticky detegovať zariadenie pripojené do portu a tomu prispôsobiť parametre portu (napr. USB, FireWire).

Druhy portov používaných v počítači:

• sériový port (COM),
• paralelný port (LPT),
• USB port,
• FireWire port (1394, iLink),
• PS/2 port (klávesnicový, myšací),
• audio porty (mikrofón, reproduktor),
• Bluetooth (rádiový prenos),
• IrDA (infračervený prenos),
• gameport,
• LAN (Ethernet) port,
• VGA (monitor – analógový),
• DVI (monitor – digitálny).

Prehľad vstupno-výstupných zariadení

Typ	Skupina	Zariadenia
Vstupné	Tlačidlové ovládače	klávesnica
	Grafické ovládače	myš a jej modifikácie (trackball, touchpad), joystick – pákový ovládač, svetelné pero, dotyková obrazovka
	Grafické snímače	scanner – snímač grafickej predlohy, tablet (digitizér), videokamera, digitálny fotoaparát
	Snímače zvuku	mikrofón
	Sieťové a telekomunikačné dátové vstupy	modem
Výstupné	Dočasné zobrazovanie informácií	CRT monitory, LCD, TFT displeje, LCD projekčné panely
	Permanentné zobrazovanie informácií	tlačiarne (ihličkové, tepelné, atramentové-tryskové, sublimačné, laserové, LED tlačiarne), súradnicové zapisovače (plottre) s valcovým posunom, resp. pohyblivým mostom (kresliace stoly)
	Počítačom riadené stroje	vyrezávacie plottre, roboty, NC frézy...
	Zvukový výstup	reproduktory, hudobné a rečové syntetizátory
	Sieťové a telekomunikačné dátové výstupy	modem

Vstupné zariadenia

Klávesnica

Klávesnica tvorí základné vstupné zariadenie počítača a slúži na bežnú komunikáciu používateľa s počítačom. Typická klávesnica má 102 až 108 klávesov, ale mnoho klávesníc býva doplnených o ďalšie klávesy (napr. na ovládanie multimédií a internetu).

Principiálne rozoznávame klávesy:

• aktívne – ich stlačenie vyvoláva na obrazovke odozvu, t. j. výpis znaku alebo pohyb kurzora,
• pasívne – ich samotné stlačenie nevyvolá odozvu, ale používajú sa pri dvoj- a trojhmatoch, napr. CTRL, SHIFT.

Alfanumerická časť – tvorí základ klávesnice. Obsahuje písmená, číslice a niektoré špeciálne klávesy, napr. ENTER, BACKSPACE, TAB.

Časť riadiacich klávesov – obsahuje klávesy na pohyb kurzora, buď o jednu pozíciu (šípky), alebo o niekoľko pozícií (Home, End, Page Down, Page Up), tiež kláves Insert na prepínanie režimov a Delete na mazanie. Medzi špeciálne klávesy patria Pause, Scroll Lock a Print Screen, ktorých funkciou je zastavenie výpisu na obrazovku, rolovanie obrazovky a skopírovanie obrazovky na tlačiareň.

Numerická časť – slúži na zadávanie čísel a numerických operátorov. Číselné klávesy fungujú iba vtedy, ak je aktívny číselný mód, inak sú aktívne klávesy na pohyb kurzora.

Časť ESC – kláves, ktorý väčšina aplikácií používa na ukončenie činnosti.

Funkčné klávesy F1 – F12 – klávesy, ktoré v programoch zastávajú isté funkcie. Napr. F10 aktivuje hlavnú ponuku programu, F1 je pomocník atď.

Pripojenie: PS/2, bezdrôtové, USB.

Myš

Myš je polohovacie zariadenie, ktoré obsahuje senzory reagujúce na zmenu jej polohy. Podľa druhu senzorov delíme myši na guľôčkové, optické a laserové.

Guľôčkové myši majú guľôčku, ktorá sa pri pohybe otáča. Optické myši majú svetielko a senzor citlivý na odraz svetla od povrchu. Sú presnejšie. Myši môžu mať dve alebo tri tlačidlá alebo koliesko. Laserová myš pracuje na podobnom princípe ako optická.

Pripojenie: PS/2, bezdrôtové, USB.

Tablet

Tablet je polohovacie zariadenie zložené z pevnej snímacej podložky a pera. Používa sa najmä v projektantských (CAD) alebo grafických programoch na presnejšie a pohodlnejšie kreslenie.

Mikrofón

Mikrofón premieňa zvukové vlny na elektromagnetické. Pripája sa k zvukovej karte PC Jack konektorom. Skladá sa z membrány, na ktorú je pripevnený magnet s navinutým vodičom. Pôsobením zvuku membrána vibruje a vytvára elektromagnetické vlnenie, ktoré je zvukovou kartou digitalizované.

Joystick

Joystick, tiež pákový (krížový) ovládač, slúži na ovládanie počítačových hier. Do tejto skupiny patria taktiež hracie konzoly, volanty a pedále.

Skener

Skener je plošný obrazový snímač grafických predlôh.

Je to zariadenie, ktorého úlohou je previesť obrazovú informáciu z tlačenej predlohy do digitálnej podoby a „odoslať“ ju na ďalšie spracovanie do osobného počítača.

Okrem dnes najrozšírenejších plošných skenerov poznáme skenery ručné, bubnové, filmové a špeciálne skenery, ktoré nájdeme v najrôznejších zariadeniach, počínajúc snímačmi čiarových kódov a končiac 3D skenermi.

Ďalšie parametre dôležité pre výber skenera sú rozlišovacia schopnosť a farebná hĺbka. Oba charakterizujú možnosti skenera. V súčasnosti je štandardom rozlíšenie 1200 dpi. Pokiaľ ide o farebnú hĺbku, stretneme sa s hodnotami od 36 do 48 bitov.

Digitálny fotoaparát, webkamera, videokamera

Digitálny fotoaparát, webkamera a videokamera snímajú obraz v digitálnej forme (fotografia, video) a ukladajú ho na pamäťovú kartu alebo ho priamo prenášajú do PC pomocou kábla na ďalšie spracovanie.

Výstupné zariadenia

Monitor

Monitor je zariadenie na zobrazenie obrazu generovaného počítačom a spracovaného grafickou kartou na obrazovku. Pri výbere monitora rozhoduje jeho rozlíšenie, obnovovacia frekvencia, farebná hĺbka, druh obrazovky a dĺžka jej uhlopriečky.

Rozlíšenie určuje počet grafických bodov, ktoré je schopný monitor zobraziť. Udáva sa ako dve čísla – jedno určuje počet stĺpcov grafických bodov (pixelov) a druhé počet riadkov. Napr. 1024 × 768.

Rozlíšenie súvisí aj s dĺžkou uhlopriečky displeja, ktorá sa udáva v palcoch. Meria sa dĺžka v diagonále a medzi CRT a LCD tu vzniká rozdiel. Ak si kúpite 17-palcový displej CRT, jeho skutočná viditeľná plocha sa pohybuje niekde nad úrovňou 15 palcov. Do plnej „sedemnástky“ sa započítava aj plocha v okolí displeja. Pri LCD sa udáva viditeľná zobrazovacia plocha displeja.

Farebná hĺbka – počet zobraziteľných farieb. Udáva sa ako číslo určujúce počet bitov vyhradených pre informáciu o farbe jedného bodu. Napr. farebná hĺbka 16 bitov znamená, že monitor je schopný zobraziť 2¹⁶ farieb. Štandardom je 32 bitov, keďže ľudské oko nie je schopné rozpoznať viac farieb a predpokladá sa, že sa už nebude zvyšovať.

Farby sa vytvárajú z troch základných farieb RGB (red, green, blue). Skladaním rôznych kombinácií intenzity základných farieb môžeme vygenerovať viac ako 16 miliónov farieb.

Tzv. „tru color“ typ je 24-bitový režim, kde farba jedného bodu je popísaná tromi 8-bitovými číslami, udávajúcimi jas R, G, B zložiek, pričom každá zložka môže mať až 256 úrovní. Skladanie farieb môžeme znázorniť tzv. RGB modelom.

Obnovovacia frekvencia určuje, koľkokrát za sekundu je každý bod obnovený.

Druh obrazovky – CRT a LCD. CRT sú lacnejšie, ale zaberajú viac miesta. LCD nie sú vhodné na profesionálnu grafiku.

Základom CRT obrazovky sú tri elektrónové delá vyžarujúce lúče elektrónov, ktoré pri dopade na tienidlo na malú chvíľu spôsobia rozsvietenie grafického bodu. Hneď ako lúč opustí bod, bod začne tmavnúť, preto je potrebné, aby elektrónové delá niekoľkokrát za sekundu obnovili každý bod.

LCD obrazovky sú tvorené pevnou mriežkou zloženou z buniek tekutých kryštálov. To, či nejaký bod svieti, určujú elektródy v bunkách. Najdôležitejším parametrom pre LCD je doba odozvy, t. j. minimálny čas, ktorý potrebuje jeden prvok na rozsvietenie a zhasnutie. Udáva sa v ms. Je to obdoba parametra obnovovacej frekvencie pri CRT.

Tlačiareň

Tlačiareň je zariadenie na výstup textovej a grafickej informácie v tlačenej podobe.

Druhy tlačiarní:

• Ihličkové (bodové, maticové) – 9, 24, resp. 48 ihličiek vytvára udieraním cez pásku na kovový valec znak z istého počtu stĺpcov. Môže pracovať v textovom režime (dostáva ASCII kódy alfanumerických znakov) aj grafickom režime. Charakteristiky: tlač s rozlíšením 150 dpi, lacná prevádzka, vysoká hlučnosť, kostrbaté obrysy písma.
• Tepelné – vypaľujú mozaiku na špeciálny tepelne citlivý papier (potiahnutý fóliou, ktorá tmavne pri teplote cca 90 °C), tlačia celý riadok naraz. Charakteristiky: lacná, rýchla, nehlučná tlač, avšak vysoké náklady na používaný papier.
• Atramentové tryskové (Ink Jet) – trysky s tekutým atramentom sú umiestnené na piezoelektrických doštičkách. Privedením elektrického náboja doštička zmení svoj objem a katapultuje mikrokvapku, po jej uvoľnení natečie nový atrament.
• Atramentové sublimačné (Bubble Jet) – termosublimačné tlačiarne, ktoré používajú voskové farbivo. Prudkým zahriatím odporového telieska sa vytvorí vzduchová bublina, ktorá vytláča kvapku z trysky. Charakteristika atramentových tlačiarní: nehlučné, rýchle, rozlíšenie 300 – 1200 dpi, potrebný nerozpíjavý papier pre tlač, vhodné na tlač fotografií, menej kvalitná tlač textových predlôh.
• Laserové (Laser Jet) – používajú práškové farbivo – toner, zmes uhlíka, železa a želatínového prášku. Valec nabitý veľkým statickým nábojom sa vybíja laserovým svetlom modulovaným signálom z počítača, resp. buffera tlačiarne. Toner sa prichytí na valec a ten predlohu otlačí na papier, kde sa toner tepelne prilepí. Charakteristika: nehlučné, rýchle, rozlíšenie 300 – 1200 dpi, tlač na bežný papier a fólie, kvalitná tlač textových predlôh.

Pri farebnej tlači má farebná hlava viac farebných zásobníkov. Všetky farby sa vytvárajú skladaním z tzv. doplnkových farieb – CMYK (cyan, magenta, yellow, black). Biela sa nevytvára, odtiene sivej sa vytvárajú metódou ditheringu.

Rozlišovacia schopnosť tlače sa udáva v jednotkách dpi (dot per inch) – počet zobrazovaných bodov na palec.

Plotter

Plotter je súradnicový zapisovač – valcový alebo stolný s pohyblivým mostom. Používa sa najmä pri CAD projekcii, pri kreslení konštruktérskych výkresov a v dizajnérstve až do formátu A0.

Pracuje na princípe súradnicovej sústavy. Do hlavy sa vkladá pero a ním sa kreslí príslušná schéma z monitora počítača.

Modem

Modem – modulátor a demodulátor – moduluje digitálny signál na analógový a demoduluje analógový signál na digitálny pri prenose dát v MAN a WAN sieťach (prenos dát cez analógovú telefónnu linku).

Reproduktor

Reproduktor premieňa elektromagnetické vlnenie na zvuk. Zvuková karta premieňa digitálne zvukové informácie z PC na analógové elektromagnetické vlnenie.

Ďalšie vstupno-výstupné zariadenia

• multimediálne V/V zariadenia pre systémy virtuálnej reality – okuliare, helmy, hmatové simulátory (piezoelektrické rukavice),
• UPS – „neprerušiteľný zdroj energie“,
• interaktívna tabuľa,
• dataprojektory,
• vizualizér,
• mobilné telefóny,
• GPS navigácie,
• ...