Mechatronika Modul 12: Rozhraní Učebnice

Transkript

Mechatronika
Modul 12: Rozhraní
Učebnice
Cvičebnice
Řešení
(koncept)
Matthias Römer
Dr-Ing. Gabriele Neugebauer
np – neugebauer und partner OhG
Nĕmecko
Evropský koncept pro doplňkovou kvalifikaci mechatronik odborných
procovníků v globalizované průmyslové výorbě.
EU – Projekt č. DE/08/LLP-LdV/TOI/147110
„MINOS++“, platnost od 2008 do 2010
Tento projekt byl realizován za finanční
podpory Evropské unie.
Za obsah publikací (sdělení ) odpovídá
výlučně autor. Publikace (sdělení)
nereprezentují názory Evropské komise a
Evropská komise neodpovídá za použití
informací, jež jsou jejich obsahem.
www.minos-mechatronic.eu
Partneři pro provádění, hodnocení a šíření výsledků projektů MINOS a MINOS**.
-
Chemnitz University of Technology, Institute for Machine Tools and Production
Processes, Germany
np – neugebauer und partner OhG, Germany
Henschke Consulting, Germany
Corvinus University of Budapest, Hungary
Wroclaw University of Technology, Poland
IMH, Machine Tool Institute, Spain
Brno University of Technology, Czech Republic
CICmargune, Spain
University of Naples Federico II, Italy
Unis a.s. company, Czech Republic
Blumenbecker Prag s.r.o., Czech Republic
Tower Automotive Sud S.r.l., Italy
Bildungs-Werkstatt Chemnitz gGmbH, Germany
Verbundinitiative Maschinenbau Sachsen VEMAS, Germany
Euroregionala IHK, Poland
Korff Isomatic sp.z.o.o. Wroclaw, Polen
Euroregionale Industrie- und Handelskammer Jelenia Gora, Poland
Dunaferr Metallwerke Dunajvaros, Hungary
Knorr-Bremse Kft. Kecskemet, Hungary
Nationales Institut für berufliche Bildung Budapest, Hungary
Christian Stöhr Unternehmensberatung, Germany
Universität Stockholm, Institut für Soziologie, Sweden
Obsah studijních podkladů
Minos: moduly 1 – 8 (učebnice, cvičebnice a klíč ke cvičením) zahrnující: základy /
interkulturní kompetence, projektový management / fluidní techniku / elektrické pohony a
řízení/ mechatronické komponenty / mechatronické systémy a funkce / uvedení do provozu,
bezpečnost, vzdálený servis / dálková údržbu a diagnostiku.
Minos **: moduly 9 – 12 (učebnice, cvičebnice a klíč ke cvičením) zahrnující: rychlé
vytváření prototypů / robotiku / migraci / rozhraní.
Všechny moduly jsou dostupné v následujících jazycích:
němčina, angličtina, španělština, italština, polština, čeština a maďarština.
Pro více informací prosím kontaktujte:
Technical University Chemnitz
Dr. Ing. Andreas Hirsch
Reichenhainer Straße 70, 09107 Chemnitz
Tel.: + 49(0)0371 531-23500
Fax.: + 49(0)0371 531-23509
Email: [email protected]
Internet: www.tu-chemnitz.de/mb/WerkzMasch www.minos-mechatronic.eu
Mechatronika
Modul 12: Rozhraní
Učebnice
(koncept)
Matthias Römer
Dr-Ing. Gabriele Neugebauer
Nĕmecko
Rozhraní – Učebnice Minos++ Obsah
1
Rozhraní.............................................................................................................. 5
1.1
1.2
Úvod .............................................................................................................. 5
Napájení ........................................................................................................ 6
1.2.1
1.2.2
1.2.3
1.2.4
1.2.5
1.2.6
1.2.7
1.2.8
1.2.9
Euro zástrčky ...................................................................................................... 6
Schuko zástrčky.................................................................................................. 7
Zástrčky ve Velké Británii ................................................................................... 9
Zástrčky ve Švýcarsku ...................................................................................... 10
Zástrčky v Severní Americe .............................................................................. 11
Další soustavy .................................................................................................. 12
Zdvojovače ....................................................................................................... 13
Světelné zdroje ................................................................................................. 17
Baterie .............................................................................................................. 19
2
Počítačová rozhraní ......................................................................................... 21
2.1
Úvod ............................................................................................................ 21
2.1.1
Koncepce .......................................................................................................... 22
2.2
Vnější rozhraní počítače .............................................................................. 23
2.2.1
2.2.2
2.2.3
2.2.4
2.2.5
Připojení tiskárny .............................................................................................. 23
Sériové rozhraní ............................................................................................... 25
Připojení klávesnice a myši (PS/2) ................................................................... 27
USB .................................................................................................................. 29
FireWire ............................................................................................................ 32
2.3
Připojení monitoru ....................................................................................... 34
2.3.1
2.3.2
2.3.3
2.3.4
VGA .................................................................................................................. 34
DVI .................................................................................................................... 36
HDMI ................................................................................................................. 38
DisplayPort ....................................................................................................... 39
2.4
Vnitřní rozhraní ............................................................................................ 40
2.4.1
2.4.2
2.4.3
2.4.4
2.4.5
2.4.6
2.4.7
2.4.8
2.4.9
2.4.10
2.4.11
2.4.12
Zdroje energie................................................................................................... 40
ISA slot ............................................................................................................. 42
PCI slot ............................................................................................................. 43
PCI-Express...................................................................................................... 45
Další sloty a dodatečné funkce ......................................................................... 46
PCMCIA ............................................................................................................ 47
Připojení disketových mechanik ....................................................................... 48
IDE připojení pevného disku ............................................................................. 50
Sériové ATA...................................................................................................... 52
eSATA .............................................................................................................. 54
SCSI ................................................................................................................. 55
Serial Attached SCSI ........................................................................................ 57
1
Rozhraní – Učebnice Minos++ 2.4.13
2.4.14
2.4.15
RAM sloty ......................................................................................................... 58
SO-DIMM .......................................................................................................... 61
Procesorové patice ........................................................................................... 62
2.5
Zvukové porty .............................................................................................. 64
2.5.1
2.5.2
Analogový přenos zvuku................................................................................... 64
Digitální přenos zvuku ...................................................................................... 67
2.6
Video porty .................................................................................................. 68
2.6.1
2.6.2
2.6.3
2.6.4
Kompozitní video .............................................................................................. 68
S-video.............................................................................................................. 69
SCART .............................................................................................................. 70
Komponentní video ........................................................................................... 71
2.7
Síťová rozhraní v počítačích ........................................................................ 72
2.7.1
2.7.2
2.7.3
2.7.4
Ethernet ............................................................................................................ 72
WLAN ............................................................................................................... 74
Bluetooth........................................................................................................... 76
IrDA................................................................................................................... 78
2.8
Telefony ....................................................................................................... 79
2.8.1
2.8.2
2.8.3
2.8.4
2.8.5
2.8.6
2.8.7
Analogové telefony ........................................................................................... 79
ISDN ................................................................................................................. 81
DECT ................................................................................................................ 82
Mobilní telefony ................................................................................................. 83
UMTS................................................................................................................ 84
WiMAX .............................................................................................................. 84
DSL ................................................................................................................... 85
3
Softwarová rozhraní......................................................................................... 86
3.1
3.2
3.3
4
Programová rozhraní ................................................................................... 86
Internetové protokoly ................................................................................... 87
Univerzální Plug and Play ........................................................................... 88
Rozhraní člověk-stroj....................................................................................... 89
4.1
4.2
4.3
Klávesnice ................................................................................................... 89
Počítačová myš ........................................................................................... 91
Monitory ....................................................................................................... 94
4.3.1
4.3.2
Uživatelská rozhraní založená na znacích ....................................................... 94
Grafická uživatelská rozhraní ........................................................................... 95
4.4
4.5
Hlasová uživatelská rozhraní ....................................................................... 96
Design rozhraní ........................................................................................... 97
2
Rozhraní – Učebnice Minos++ Seznam obrázků
Obr. 1.1: Euro zástrčka .......................................................................................................... 58
Obr. 1.2: Euro zástrčka a schuko zástrčka ............................................................................... 7
Obr. 1.3: Schuko zástrčka s dodatečným bezpečnostním kontaktem a bez něj ...................... 8
Obr. 1.4: Zástrčka používaná ve Velké Británii ........................................................................ 9
Obr. 1.5: Švýcarská zástrčka v adaptéru ............................................................................... 10
Obr. 1.6: Zástrčka používaná v Severní Americe ................................................................... 11
Obr. 1.7: Příklad cestovního adaptéru.................................................................................... 12
Obr. 1.8: Zdvojovač pro nezahřívající se a zahřívající se přístroje ........................................ 13
Obr. 1.9: Zdvojovač remosk ................................................................................................... 14
Obr. 1.10: Čtyřlístková zástrčka a zdvojovač ......................................................................... 15
Obr. 1.11: Zdvojovač pro malé přístroje a zdvojovač pro holící strojek .................................. 16
Obr 1.12: Žárovky s paticemi E27, E14 a E10 ....................................................................... 17
Obr. 1.13: Halogenové žárovky do patice GU10 a do nástrčné patice .................................. 18
Obr. 1.14: Mono-, mignon-, mikročlánek, lithiové baterie a knoflíkový akumulátor ................ 19
Obr. 2.1: Kabel tiskárny .......................................................................................................... 23
Obr. 2.2: Dongl pro paralelní rozhraní .................................................................................... 24
Obr. 2.3: Kabel pro sériové rozhraní RS-232 ......................................................................... 25
Obr. 2.4: Myš s devítipinovým D-Sub konektorem ................................................................. 26
Obr. 2.5: PS/2 porty v počítači ............................................................................................... 27
Obr. 2.6: Zatížení kontaktů mini-DIN konektoru ..................................................................... 28
Obr. 2.7: USB kabel s konektorem typu A, typu B a mikrokonektorem .................................. 29
Obr. 2.8: Diferenční přenos dat .............................................................................................. 30
Obr. 2.9: FireWire kabel s 4-pinovým a 6-pinovým konektorem ........................................... 32
Obr. 2.10: VGA kabel s BNC konektorem .............................................................................. 34
Obr. 2.11: Adaptér mini-VGA na VGA ................................................................................... 35
Obr. 2.12: DVI konektor.......................................................................................................... 36
Obr. 2.13: Adaptér DVI na VGA ............................................................................................. 37
Obr. 2.14: HDMI kabel............................................................................................................ 38
Obr. 2.15: Zásuvkový konektor na dodávku energie pro základní desku ............................... 40
Obr. 2.16: Kabel na dodávku napětí pro mechaniky .............................................................. 41
Obr. 2.17: Zásuvná karta ISA ................................................................................................. 42
Obr. 2.18: Zásuvná karta PCI................................................................................................. 43
Obr. 2.19: Kabel pro disketovou mechaniku .......................................................................... 48
Obr. 2.20: Obrácené vodiče v kabelu pro disketové mechaniky ............................................ 49
Obr. 2.21: Kabel pro IDE připojení ......................................................................................... 51
Obr. 2.22: Pevný disk s připojením SATA .............................................................................. 52
Obr. 2.23: Zařízení se zdířkou pro eSATA ............................................................................. 54
Obr. 2.24: SCSI kabel ............................................................................................................ 55
Obr. 2.25: SIMM, PS/2-SIMM, SD-RAM ................................................................................ 58
Obr. 2.26: SO-DIMM .............................................................................................................. 61
Obr. 2.27: Slot 7 a Intel Pentium ............................................................................................63
3
Rozhraní – Učebnice Minos++ Obr. 2.28: Cinch-Kabel ........................................................................................................... 64
Obr. 2.29: Různé DIN- a Mini-DIN konektory ......................................................................... 65
Obr. 2.30: Audio jack 6,35 mm a 3,5 mm se čtyřmi kontakty ................................................. 66
Obr. 2.31: Cinch kabel po kompozitní video ........................................................................... 68
Obr. 2.32: S-Video kabel ........................................................................................................ 69
Obr. 2.33: Konektor SCART ................................................................................................... 70
Obr. 2.34: Patice u komponentního připojení ......................................................................... 71
Obr. 2.35: Ethernetový adaptér pro 10Base2 a Twisted Pair ................................................. 72
Obr. 2.36: Ethernetový switch ................................................................................................ 73
Obr. 2.37: WLAN anténa ........................................................................................................ 75
Obr. 2.38: Rozhraní IrDA na mobilním telefonu ..................................................................... 78
Obr. 2.39: Telefonní přípojka s kódováním NFN a konektorem F .......................................... 79
Obr. 4.1: Počítačová klávesnice s německým rozložením kláves .......................................... 89
Obr. 4.2: Klávesnice notebooku ............................................................................................. 90
Obr. 4.3: Myš s jedním tlačítkem a myš s více tlačítky ........................................................... 91
4
Rozhraní – Učebnice 1
Rozhraní
1.1
Úvod
Minos++ Rozhraní jsou nezbytná v takových případech, kdy různé systémy
mezi sebou potřebují navzájem komunikovat. Anglické označení pro
rozhraní „interface“ může být odvozeno od latinských termínů „inter“
(„mezi“) a „facies“ („struktura“ či „forma“).
Aby se komunikace mezi dvěma systémy mohla uskutečnit, jejich
rozhraní by měla být kompatibilní. Nezáleží na tom, jakým způsobem
se informace v systému zpracují. Rozhraní mají široké možnosti
standardizace, což zajišťuje bezproblémovou komunikaci mezi
systémy.
V zásadě bychom měli rozlišovat komunikaci mezi přístroji a
komunikaci mezi přístrojem a člověkem. První případ označujeme jako
rozhraní stroj-stroj, druhý pak jako rozhraní člověk-stroj. Rozhraní jsou
v počítačové technice velmi významným elementem.
Hardwarová rozhraní propojují různé části počítače. To umožňuje
kombinovat komponenty od různých výrobců. Hardwarová rozhraní
především přenášejí elektrické signály. Mechanické rozměry rozhraní
ovšem musí také souhlasit.
Softwarová rozhraní propojují různé počítačové programy. Tak si
může například uživatelský program vyměňovat data s operačním
systémem.
Zvláštním případem jsou síťová rozhraní, která zprostředkovávají
vzájemnou komunikaci různých počítačů, přičemž využívají kombinace
hardwaru a softwaru.
Rozhraní jsou nezbytná také pro komunikaci mezi člověkem a
počítačem. Tato uživatelská rozhraní by měla umožnit intuitivní
ovládání s co možná nejnižšími požadavky na průpravu.
5
Rozhraní – Učebnice 1.2
Minos++ Napájení
Příkladem každodenně používaného rozhraní je napájení elektrických
přístrojů, jejichž zástrčka se zapojuje do zásuvky ve zdi. V Evropě i v
mnoha jiných zemích se používá nominální napětí 230 V. Zástrčky a
zásuvky mají různé mechanické rozměry.
Rozlišujeme především dvouvodičové a třívodičové zástrčky. Pro
přenos elektrické energie jsou třeba dva vodiče. Třetí, ochranný vodič,
se používá z důvodu bezpečnosti.
1.2.1
Euro zástrčky
Euro zástrčka má dva kontakty, které jsou mírně ohnuté směrem
k sobě. To umožňuje pevné sevření zástrčky v zásuvce ve zdi.
Kontakty mají 4 mm v průměru. Zhruba polovina délky dotekových
kolíků je izolovaná. Průměr plastových izolačních trubiček je menší
než u kontaktů samotných.
Euro zástrčky povolují proud do 2,5 A. Protože se u nich nepoužívá
žádný bezpečnostní vodič, zařízení s euro zástrčkami by měla mít
ochrannou izolaci. Typickými příklady takových zařízení jsou velké
světelné zdroje a elektrické přístroje s nízkou spotřebou energie.
Euro zástrčky jsou úzké, takže mohou být používány v mnoha
evropských zemích včetně Švýcarska.
Obr. 1.1: Euro zástrčka
6
Rozhraní – Učebnice 1.2.2
Minos++ Schuko zástrčky
Takzvané schuko zástrčky neboli bezpečnostní zástrčky se v Evropě
hojně používají.
Oba jejich dotekové kolíky mají 4,8 mm v průměru, jsou tedy o něco
silnější než kontakty euro zásuvky. Na obou stranách zástrčky se
nacházejí kontaktní plochy pro ochranný vodič.
Elektrická zásuvka má dvě dotekové pružiny na odpovídajících
místech. Při zastrčení se nejprve zapojí bezpečnostní kontakt, teprve
poté se dotekové kolíky spojí s kontakty v zásuvce.
Tvarovaná zástrčka vypadá podobně, avšak bezpečnostní kontakt
chybí. Používá se u přístrojů, jejichž spotřeba proudu je vyšší než
hodnota povolená pro euro zástrčky, jako jsou například vysavače.
Narozdíl od euro zástrčky se tvarovaná zástrčka kvůli svým vnějším
rozměrům a silnějším dotekovým kolíkům nemůže používat
v některých zemích, např. ve Švýcarsku,.
Dotekové kolíky tvarované zástrčky jsou silnější než u euro zástrčky,
čímž se dosáhne vyšší zatížitelnosti. Kolíky nejsou izolované, protože
izolace snižuje průměr. Tvarované zástrčky a bezpečnostní zástrčky
mohou přenášet proud až do výše 16 A za napětí 230 V.
Obr. 1.2: Euro zástrčka a schuko zástrčka
7
Rozhraní – Učebnice Minos++ U francouzského bezpečnostního systému vyčnívá bezpečnostní
dotekový kolík ze zásuvky ve zdi. V kombinaci s těmito zásuvkami
mohou být použity pouze zástrčky, které jsou vybaveny otvorem pro
tento bezpečnostní kontakt.
Zástrčky s bezpečnostními kontakty po stranách mohou být zapojeny
do zásuvek, které tento dotekový kolík nemají. Není to však povoleno,
protože bezpečnostní funkce se v tomto případě neaktivuje.
Euro zástrčky mohou být použity ve francouzském systému, protože
jsou úzké. Tvarované zástrčky musí mít otvor pro bezpečnostní
dotekový kolík zásuvky.
Bezpečnostní dotekové kolíky chrání zástrčky francouzského systému
před změnou polarity. To znamená, že jsou-li otočeny o 180º,
nemohou být zapojeny, narozdíl například od euro zástrček.
Tento systém je výhodný v tom, že živý kabel je při odpovídající
kabeláži zásuvek ve zdi připojen ke stejnému kolíku zástrčky. Díky
tomu se například živý kabel vždy připojí k hluboko uloženému
střednímu kontaktu objímky žárovky, ne k jejímu vnějšímu vláknu.
V dnešní době se již francouzský systém zástrček i zástrčky bez
otvorů pro bezpečnostní kolíky používají velmi zřídka. Téměř všechny
současné bezpečnostní zástrčky mají dodatečný otvor, který je
připojen k bezpečnostnímu vodiči. To umožňuje používání těchto
zástrček i ve Francii.
Obr. 1.3: Schuko zástrčka s dodatečným bezpečnostním kontaktem a bez něj
8
Minos++ Zástrčky ve Velké Británii
Ve Velké Británii se používají zástrčky větších rozměrů. Dotekové
kolíky mají obdélníkový průřez. Bezpečnostní kontakt vyčnívá a vytváří
s ostatními dvěma kontakty trojúhelník.
Tvar kontaktů chrání tuto zástrčku před změnou polarity. Je-li zástrčka
zapojená, bude tedy bezpečnostní kabel vždy na spodní straně.
Všechny zástrčky jsou chráněné, protože veškeré zásuvky ve Velké
Británii mají kruhovou kabeláž. Elektrický kabel vychází z pojistkové
skříně a sériově propojuje všechny zásuvky. Poté se do pojistkové
skříně vrací. Zásuvka proto může být zásobena energií ze dvou stran.
Jinak se v Evropě běžně používá hvězdicovitá kabeláž. Všechny
kabely mají zabezpečení, obvykle 10 A nebo 16 A.
Kruhová kabeláž ve Velké Británii má ovšem zabezpečení 32 A, aby
byli všichni spotřebitelé dostatečně zásobeni energií. Protože tento
proud (32 A) je pro jednotlivé přístroje příliš vysoký, měl by mít každý
přístroj ve své vlastní zástrčce dodatečné zabezpečení. Obvyklá jsou
zabezpečení v hodnotách 3 A, 5 A nebo 13 A.
Obr. 1.4: Zástrčka používaná ve Velké Británii
9
Minos++ Zástrčky ve Švýcarsku
Zástrčky ve Švýcarsku vypadají jako euro zástrčky, ale jsou vybaveny
dodatečným bezpečnostním kontaktem. Tento kontakt je umístěn mezi
ostatními dvěma, lehce mimo střed.
Ačkoliv jsou všechny bezpečnostní kolíky stejně dlouhé, bezpečnostní
kontakt se po zastrčení připojí jako první, protože odpovídající kontakt
v zásuvce není tak hluboko, jako je tomu u ostatních.
Posunutý bezpečnostní kontakt chrání tuto zástrčku před změnou
polarity. Takové zástrčky mohou vést proud až do 16 A, ačkoliv běžné
hodnoty nepřesahují 10 A.
Euro zástrčky mohou být zapojeny do švýcarských zásuvek, zatímco
rázu vzdorné zástrčky jsou nevhodné, protože mají silné dotekové
kolíky. Bezpečnostní kontakt by byl navíc v tomto případě odpojený.
Švýcarské zástrčky jsou ve srovnání s jinými systémy zástrček
úsporné a zároveň velice bezpečné. Podobají se systému zástrček,
který odpovídá normě IEC 60906-1, vydané Mezinárodní
elektrotechnickou komisí (IEC) v roce 1986.
Systém IEC 60906-1 spojuje výhody několika jiných systémů. Ve větší
míře se však využívá pouze v Brazílii. Srovnáme-li jej se švýcarským
systémem, dotekové kolíky mají 4,5 mm v průměru namísto 4 mm, a
bezpečnostní kontakt je posunut 3 mm od středu, nikoliv 5 mm. Euro
zástrčky lze používat se zásuvkami systému IEC 60906-1.
Obr. 1.5: Švýcarská zástrčka v adaptéru
10
Minos++ Zástrčky v Severní Americe
Napětí používané v USA se pohybuje mezi 110 a 127 V na 60 Hz. To
je vedle typu zástrčky další věc, kterou je nutno mít na paměti.
Existují dvoupólové a třípólové zástrčky. Dotekové kolíky dvoupólové
zástrčky jsou ploché a navzájem souběžné. Jeden z kontaktů
(neutrální kontakt) je silnější než druhý, čímž je zajištěna ochrana před
změnou polarity.
Třípólové zástrčky mají navíc zaoblený bezpečnostní kontakt. Protože
bezpečnostní kontakt zaručuje ochranu před změnou polarity, ploché
kontakty mají stejné rozměry.
Zásuvky jsou vyráběny tak, aby pojaly jak dvoupólové, tak třípólové
zástrčky. Jsou ploché, takže vodiče živého kabelu jsou viditelné, neníli zástrčka zcela zapojená. V tomto případě je možný kontakt
s vodičem živého kabelu.
Při zapojování těchto zástrček s plochými kontakty je třeba vyvinout
více síly než u těch s kontakty zaoblenými. Tento typ zástrček navíc
nedrží dostatečně pevně v zásuvce. Ploché dotekové kolíky se mohou
ohnout snadněji než zaoblené.
Na druhé straně je těžší vsunout cizí předmět do zásuvky s plochými
zdířkami než do zásuvky se zdířkami zaoblenými.
Obr. 1.6: Zástrčka používaná v Severní Americe
11
Minos++ Další soustavy
Kromě výše uvedených typů zástrček existuje v různých zemích ještě
několik dalších druhů.
Dotekové kolíky v Austrálii jsou také ploché, stejně jako bezpečnostní
kolík. Ostatní dva kontakty tvoří s ochranným kontaktem
rovnoramenný trojúhelník. Každý z dotekových kolíků je pootočen o
30° vůči ochrannému kontaktu. Ten je umístěn na spodní straně
zásuvky, takže ostatní dva kontakty tvoří jakousi stříšku.
Podobné zástrčky se používají v Izraeli. U těch oba pootočené
kontakty tvoří V, potažmo Y společně s bezpečnostním kontaktem.
Ploché kontakty byly na několik let nahrazeny zaoblenými dotekovými
kolíky. Z tohoto důvodu současné zdířky vyhovují jak plochým, tak
zaobleným kolíkům. Některé ze starých zdířek pro ploché kontakty
jsou uzpůsobené i pro euro zástrčky se zaoblenými kontakty.
Se zástrčkami, které mají zaoblené kontakty umístěné blíž k sobě než
je tomu u rázu vzdorných zástrček nebo euro zástrček, se můžeme
setkat především v Africe a Asii. Tyto typy se v minulosti používaly ve
Velké Británii. Zástrčky, které nejsou kompatibilní s ostatními systémy,
najdeme však i v Dánsku.
Při cestách do zahraničí se doporučuje pořídit si cestovní adaptér.
Základní funkcí adaptérů je zajištění mechanické kompatibility různých
zástrček. Dražší adaptéry dokážou převádět napětí v různých zemích
na vhodnou hodnotu. Takové adaptéry obsahují transformátor.
Obr. 1.7: Příklad cestovního adaptéru.
12
Minos++ Zdvojovače
Ne všechna elektrická zařízení mají pevný spojovací kabel. Kabel se
do přístroje často musí zapojit, jako je tomu u mnoha počítačových
monitorů. Vadné kabely tak mohou být snadno nahrazeny. Taková
zařízení lze také používat v různých zemích, neboť k nim lze připojit
různé spojovací kabely.
Spojovací kabely vyžadují přítomnost zásuvky a zdvojovače.
Zdvojovač
je
umístěn
na spojovacím kabelu, zatímco zásuvka v daném zařízení.
Kontakty zástrčky jsou viditelné, kontakty zdvojovače jsou skryté
uvnitř. Toto umístění je nezbytné, protože obsahují živý kabel.
Zdvojovače jsou občas v běžné řeči nazývány připojovacími vidlicemi.
Kontakty připojovacích vidlic mají ploché kolíky. Bezpečnostní kolík je
umístěn mezi ostatními dvěma mimo střed. Dvoupólové připojovací
vidlice se téměř nevyskytují.
< 70 °C< 120 °C< 155 °C
Obr. 1.8: Zdvojovač pro zahřívající se a nezahřívající se přístroje
13
Rozhraní – Učebnice Minos++ Tvar zástrčky a umístění ochranného kontaktu mimo střed chrání
zdvojovače před změnou polarity. Tato ochrana však pozbývá
účinnosti, nemá-li druhá strana zástrčku chráněnou před změnou
polarity, příkladem čehož je rázu vzdorná zástrčka.
Připojovací vidlice mohou přenášet proud do výše 10 A. Existují i větší
připojovací vidlice, jejichž dotekové kolíky jsou otočené o 90°. Pro ty je
povolen maximální proud 16 A.
Mnoho zařízení se během provozu nezahřívá, nebo se zahřívají pouze
nepatrně. Používají se pro ně zdvojovače a zástrčky pro nezahřívající
se přístroje.
Takové zástrčky mohou být použity pro přístroje, které se zahřejí
maximálně na teplotu 70 °C. Do této skupiny patří mnoho zařízení,
například počítačové monitory.
Přístroje, jejichž kontakty na zástrčce se mohou zahřát až na teplotu
120 °C, vyžadují jiný typ zástrček, schopných snášet tuto teplotu. Mají
půlkruhový obrys na spodní straně, aby k nim bylo možné připojit
pouze zdvojovače vhodné pro dané teplotní rozpětí.
Připojovací vidlice, které snesou teploty až do 155 °C, vykazují dvě
další tvarové odlišnosti na horní straně. Pro ty by se měl používat
odpovídající typ zdvojovače. Zdvojovače určené pro vysoké teploty
samozřejmě mohou být použity i pro nezahřívající se přístroje.
Obr. 1.9: Zdvojovač remosky
14
Rozhraní – Učebnice Minos++ Starší typ zdvojovačů se vyráběl částečně z keramického materiálu.
Tyto spojovací vidlice a zdvojovače najdeme pouze u starých remosek
a waflovačů. Říká se jim keramické zdvojovače. Jsou určeny pro
teploty do 200 °C, a na kratší dobu i pro teploty vyšší. Nyní se tento
typ zástrček prakticky nepoužívá.
Obvykle byly určeny pro proud v hodnotách 10 A, 16 A a 25 A. Mnoho
zdvojovačů mělo zabudovaný vypínač.
Energetické zdroje pro notebooky a některá jiné zařízení mají třípólové
zástrčky. Kontakty zdvojovače jsou izolované plastikovými trubkami.
Tyto zástrčky se kvůli svému tvaru nazývají také čtyřlístkové.
Tento typ konektorů je standardizován v normě DIN VDE 0625, Část
1, platný specifikační list C5. Maximální povolená výše proudu je 2.5
A. Teplota na dotekových kolících by neměla překročit 70 °C.
Ochrana před změnou polarity u čtyřlístkové zástrčky ztrácí účinnost
například tehdy, nachází-li se na druhé straně rázu vzdorná zástrčka.
Obr. 1.10: Čtyřlístková zástrčka a zdvojovač
15
Rozhraní – Učebnice Minos++ Obyčejná připojovací vidlice může být pro některé z malých přístrojů
příliš velká. V takovém případě by se měla užívat menší verze.
Tyto malé připojovací vidlice a zdvojovače jsou dvoupólové. Nemají
kontakty pro ochranný vodič. Plochý zdvojovač má drážkování
uprostřed po obou stranách. Jeho průřez má tvar osmičky.
Maximální povolený proud pro malé připojovací vidlice dosahuje
hodnoty 2,5 A. Teplota by neměla překročit 70 °C.
Některé přístroje s malými připojovacími vidlicemi mohou také
fungovat na baterie. V tomto případě se na zásuvce přístroje nachází
vypínač, který se vypne, jakmile je zdvojovač zasunut. To zastaví
přívod energie z baterií.
Velmi malé přístroje mají zvláštní zástrčky a rozdvojovače s ještě
menšími rozměry. Tvarově jsou podobné, ale drážkování chybí.
Těmto zástrčkám se také říká zástrčky pro holící strojek, k jejichž
používání většinou slouží. Jsou určeny pro maximální proud 0,2 A a
maximální teplotu 70 °C.
Obr. 1.11: Zdvojovač pro malé přístroje a zdvojovač pro holící strojek
16
Minos++ Světelné zdroje
Mnoho elektrických přístrojů se zapojuje do zásuvky pomocí kabelu a
zástrčky. U elektrického osvětlení je třeba dalšího rozhraní mezi
spotřebitelem a zdrojem energie. V případě selhání by měl být vadný
světelný zdroj lehce nahraditelný.
Nejčastěji užívaným světelným zdrojem je vláknová žárovka. Tato
žárovka má na objímce šroubovací patici. Označení a rozměry patice
se datují zpět k Thomasi Edisonovi, který zahájil rozsáhlou výrobu
vláknových žárovek.
Vláknové žárovky používané v domácnosti mají obvykle šroubovací
patice typu E27. Vnější průměr těchto patic bývá 27 mm. Při
napájecím napětí 230 V dosahuje obvyklá spotřeba energie hodnot 40
W, 60 W, 75 W a 100 W. Existují i žárovky s nižší nebo vyšší
spotřebou energie. Šroubovací patice E27 se používá také pro
šroubovací zámky.
Vláknové žárovky s energetickou spotřebou 40 W či 25 W mají často
menší patici typu E14.
Žárovky tohoto typu se používají ve stolních lampách a často mají
protáhlý tvar. Říká se jim také svíčkové žárovky.
Patice E10 se používá například v kapesních svítidlech a lucernách.
Světelné zdroje tohoto typu fungují většinou na nižší napětí. Při stavbě
modelů mohou být použity dokonce ještě menší patice. Patice větší
než typ E27 se používají v průmyslu, a to pro vláknové žárovky se
spotřebou vyšší než 200 W za napětí 230 V.
Obr. 1.12: Žárovky s paticemi E27, E14 a E10
17
Rozhraní – Učebnice Minos++ U pevných objímek žárovky by měl být k patici připojen uzemněný
neutrální vodič. V tomto případě bude živý kabel hluboko v objímce,
čímž se minimalizuje pravděpodobnost kontaktu s člověkem. Toto
opatření však postrádá smysl u světelných zdrojů majících kabel a
rázu vzdornou zástrčku, neboť takové zástrčky nejsou chráněny před
změnou polarity.
Existují i halogenové žárovky stejného tvaru, jaký mají obvyklé
vláknové žárovky, ale jejich zásuvky jsou odlišné.
Vysokonapěťové halogenové žárovky s reflektorem fungují na 230
V při spotřebě energie 35 W nebo 50 W. Odpovídající objímky mají
označení GU10. Pro upevnění žárovky stačí nepatrné pootočení.
Naproti tomu nízkonapěťové halogenové žárovky mají dva kontakty,
které vyčnívají ze skleněného těla žárovky. Tyto žárovky se
nešroubují, ale vsouvají se do objímky přitlačením. Často se používá
také nástrčná patice. Kontakty se nacházejí na plochém skleněném
těle z vnější strany. Svítidlo se vloží do zásuvky společně s částí
skleněné žárovky.
Pro reflektory v autech se používá mnoho různých patic. Kvůli
neustálým vibracím a možným nárazům je velmi důležité, aby byl
světelný zdroj spolehlivě upevněn.
Světelné zdroje pro blinkry, zadní světla a brzdová světla mají
bajonetové patice. Oboustranné trubicové žárovky dnes již nejsou
v oblibě.
Přilbicové lampy mají také různé objímky, podle typu lampy:
dvouvláknové žárovky, halogenové žárovky nebo xenonové žárovky.
Obr. 1.13: Halogenové žárovky do patice GU10 a do nástrčné patice
18
Minos++ Baterie
Baterie a akumulátory dodávají elektrickou energii přenosným
elektrickým přístrojům. Zde jsou důležité rozměry baterie či
akumulátoru a napětí, které poskytují.
Podle rozměrů rozlišujeme následující typy baterií: mono-, baby-,
mignon- a mikročlánky. Všechny tyto typy mají válcovitý tvar. Největší
rozměry mají monočlánky.
Označení závisí na používaném standardu. Baterie mignon jsou
například k dostání jako typ R6 nebo AA.
Všechny čtyři typy poskytují napětí 1,5 V. Staré, slabší zinkokarbonové baterie poskytují stejné napětí jako dnes běžné alkalinové
baterie.
Dalším standardizovaným typem baterie je 9 V-Block nebo E-Block.
Tato krychlovitá baterie je kombinací šesti samostatných válcovitých
baterií, které poskytují napětí 9 V.
V minulosti byly oblíbené ploché baterie, které se skládají ze tří baterií
a poskytují napětí 4,5 V. Narozdíl od ostatních výše zmíněných baterií
neexistují v tomto případě dobíjecí typy. Staré přístroje, které fungují
na ploché baterie, mohou fungovat na dobíjecí baterie pouze tehdy,
použijeme-li tři mignon články spolu s příslušným adaptérem.
Obr. 1.14: Mono-, mignon-, mikročlánek, lithiové baterie a knoflíkový akumulátor
19
Rozhraní – Učebnice Minos++ Akumulátory bývají často označovány jako nabíjecí baterie.
Nejběžnějšími typy jsou niklokadmiové a niklokovové hybridní
akumulátory. Niklokadmiové akumulátory se používají pouze zřídka,
už kvůli toxicitě kadmia. Oba typy poskytují napětí ve výši 1,2 V. To
znamená, že akumulátory poskytují o něco nižší napětí než běžné
baterie.
Napětí je sice o něco nižší, ale během procesu vybíjení zůstává po
dlouhou dobu konstantní, zatímco u běžných baterií po dobu vybíjení
pomalu klesá. Proto by zařízení určená pro provoz na běžné baterie
měla být funkční za nižšího napětí. Baterie tak mohou být v mnoha
případech nahrazeny akumulátory.
Dalším typem dobíjecích baterií jsou baterie lithiové. Jejich největší
výhodou je nízké samovybíjení, což zaručuje dlouhou životnost.
Lithiové baterie se používají například ve fotoaparátech. Baterie tohoto
typu mívají napětí 3 V.
Lithiové baterie se ve výpočetní technice a v průmyslu uplatňují jako
podpůrné baterie. Mají napětí 3,6 V. Podpůrné baterie poskytují
přístrojům energie pouze tehdy, když nemůže být dodávána z jiného
zdroje. Proto jsou jejich nízké samovybíjení a dlouhá životnost
obzvláště důležité.
Hodinkové baterie jsou velmi malé baterie, které se používají
v přístrojích s velice nízkou spotřebou energie. Najdeme je například
v hodinkách, kalkulačkách a naslouchadlech.
Existuje mnoho různých druhů hodinkových baterií. Napětí, které
poskytují, závisí na chemické skladbě článku baterie.
Zinkovzdušné baterie se často používají v naslouchadlech. Dodávají
napětí 1,4 V.
Alkalinové a stříbrooxidové baterie poskytují napětí 1,5 V nebo 1,55 V.
Tyto typy se často používají v hodinkách.
Lithiové knoflíkové baterie mohou poskytovat napětí až do 3,0 V. Kvůli
nízkému samovybíjení se často používají jako záložní a podpůrné
baterie. Označení tohoto typu baterií závisí na jejich velikosti. První
dvě číslice následující po písmenech CR udávají průměr v mm, obě
následující číslice odkazují na tloušťku udávanou v desetinách
milimetru. Knoflíková baterie CR2025 má například průměr 20 mm a
tloušťku 2,5 mm.
20
Počítačová rozhraní
2.1
Úvod
Minos++ Počítače jsou v dnešní době neoddělitelnou součástí každodenního
života. Ačkoliv jsou to složité přístroje, skládají se pouze z několika
standardních komponentů. Tyto musí být kompatibilní, aby počítač
mohl spolehlivě fungovat.
Některá rozhraní slouží pouze pro přenos energie, avšak většina
z nich přenáší také signál. Je třeba rozlišovat dva naprosto rozdílné
typy přenosu.
U sériového přenosu dat jsou balíky informací odesílány jeden po
druhém. Ve výpočetní technice většinou informaci představují bity,
nejmenší informační jednotky.
Paralelní přenos dat funguje odlišným způsobem. Balíky informací
jsou zde odesílány prostřednictvím několika paralelních linek či
přenosových kanálů zároveň.
Ve výpočetní technice je obvyklý paralelní přenos osmi bitů nebo jejich
násobku.
To znamená, že může být zároveň odesíláno jeden nebo více Bajtů.
Na první pohled se zdá, že metodou paralelního přenosu dat může být
za stejnou dobu předáno více informací než sériovou metodou.
Paralelní přenos dat ovšem není dokonalý. Všechny datové linky by
sice měly poskytovat odpovídající informace přesně ve stejném
momentě, avšak při hodně vysokých přenosových rychlostech a různě
dlouhých linkách mohou být signály přijaty v různých časových
odstupech.
Další problém paralelního přenosu dat spočívá v možnosti
vzájemného ovlivnění mezi daty z různých datových linek. Tento jev
se
nazývá
přeslech,
protože
se
vyskytuje
také
u telefonních linek, kdy konverzace probíhající na jedné lince může být
vyslechnuta na jiné lince.
U sériového přenosu dat se jednotlivé bity po ukončení přenosu znovu
složí v Bajty.
V rámci jednoho počítače, kde jsou všechny spojné datové linky
relativně krátké, se využívá převážně paralelního přenosu dat, zatímco
sériová metoda se uplatňuje pro delší spojení s externími přístroji.
21
Minos++ Koncepce
Jednotky Baud a bit/sekunda bývají často zaměňovány. Jeden Baud
znamená jeden přenesený symbol za sekundu. Používá se také
termín přenosová rychlost. Jeden Baud se však může skládat
z několika bitů. Přenosová rychlost dat se ovšem udává
v bit/sekundách.
Například u gigabitového ethernetu se 125 MBaud přenáší
prostřednictvím dvoudrátové linky. Každý Baud se zde skládá ze dvou
bitů,
což
má
za
výsledek
přenosovou
rychlost
250 Mbit/s. Spojení čtyř párů linek umožňuje dosáhnout přenosové
rychlosti dat 1 Gigabit.
Povšimněte si, že při přenosové rychlosti 1 kbit/s je ve skutečnosti
přeneseno
1000
bit/s.
Pro paměťová média se používá jiná počítací metoda. Binární metoda
paměťových článků určuje, že například jednotka kilobajt na pevných
discích odpovídá přesně 1024 Bajtům.
Na skutečnosti, že paměťové články využívají čísla, která jsou
mocninami 2, je založená ještě jedna počítací metoda. 1024 Bajtů se
rovná přesně 2 na 10 Bajtům. Pro rozlišení se 1024 Bajtů označuje
také jako kibiBajt. Tohoto označení se však užívá velmi zřídka.
Rozdíl mezi jedním kilobajtem a jedním kibiBajtem činí zhruba 2,5 %.
U současných pevných disků s úložnou kapacitou jeden terabajt však
tento rozdíl dosahuje zhruba 10 %. Čas, potřebný k přenosu jednoho
terabajtu dat, je tedy o 10 % delší než čas potřebný k přenosu jednoho
terabajtu za stejné přenosové rychlosti.
Údaje o směru přenosu dat jsou také podstatné.
Jednosměrný přenos dat se nazývá simplex. Přenos informací se
v tomto případě uskutečňuje pouze jedním určeným směrem. To platí
pro radiové vysílače, kde se informace přenáší z vysílače do
přijímače.
Poloviční duplex je označení pro systémy s oboustranným přenosem
dat, kde však není možné, aby přenos probíhal v obou směrech
současně. Takovouto střídavou výměnu dat najdeme například u
amatérských rádií.
U úplného duplexního přenosu je možný obousměrný tok informací
zároveň. Jeho příkladem jsou telefonní přístroje.
22
Vnější rozhraní počítače
2.2.1
Připojení tiskárny
Minos++ Zejména u starších počítačů se setkáme se zvláštním portem pro
tiskárny. Tento port je paralelní.
Původně byl označován jako rozhraní CENTRONICS podle jména
výrobce tiskáren. Používaly se pro něj relativně velké konektory s 36
piny. Kontakty byly uspřádané ve dvou řadách ve vzdálenosti 2,2 mm
jeden od druhého.
Pro tiskárny se dodnes používají zástrčky s 36 piny. Od počátku
80tých let se na výstupu počítače užívají 25-pinové D-sub konektory.
Tyto porty jsou malé, takže mohou být společně se sériovým portem
uspořádány na jedné zásuvné kartě.
Kabely obsahují 18 párů stočených drátů. Protože 25-pinové
konektory mají méně kontaktů, jsou jednotlivé zemnící linky částečně
propojené. Maximální délka kabelu závisí na jeho kvalitě. Délka
kvalitního kabelu by neměla překročit 5 m. Některé speciální kabely
ovšem mohou dosáhnout délky až do 30 m.
Osm linek přenáší 8 bitů zároveň. Další linky se používají pro kontrolu
signálu. Sem patří signály pro přeskok řádku, konec papíru a validitu
dat.
Obr. 2.1: Kabel tiskárny
23
Rozhraní – Učebnice Minos++ Pro paralelní rozhraní se od roku 1994 používá standardní IEEE 1284
kabel, který povoluje obousměrný přenos dat. Dříve byl přenos dat
kromě výjimečných případů možný pouze ve směru z počítače do
tiskárny. Teoreticky Maximální rychlost přenosu dat se zvýšila na
4 MB/s.
Nový standard umožnil přenos dat v obou směrech. Proto je možné
připojovat výměnná datová média jako jsou scannery, CD-ROMy a
disketové jednotky ZIP drive. Navíc může být několik přístrojů
připojeno k jedinému paralelnímu rozhraní. Odpovídající přístroje mají
kromě vstupního otvoru pro konektor navíc výstupní port pro připojení
dalšího přístroje.
Porty tiskárny se také používají pro dongly. Dongly jsou konektory
zajišťující ochranu proti přepsání.
Dongle může být zapojen do 25-pinového paralelního portu tiskárny.
Na opačné straně má 25-pinovou zdířku, která umožňuje připojení
tiskárny k počítači.
Používání donglů zaručuje, že software bude zcela funkční pouze
tehdy, pokud byla získána platná licence. V současnosti se dongly
zapojují hlavně do USB portů.
Rozhraní tiskárny je v počítači označeno zkratkou LPT, obvykle
následovanou číslovkou, například LPT1. Toto označení je odvozeno
z termínu „line printer“ (česky „řádková tiskárna“), protože starší
bodové tiskárny tiskly řádek po řádku.
Obr. 2.2: Dongl pro paralelní rozhraní
24
Minos++ Sériové rozhraní
Existuje mnoho různých sériových rozhraní, avšak označení “sériové
rozhraní” u počítačů obvykle odkazuje na port RS-232.
Jedním z přístrojů, se kterými se používají nejčastěji, je modem, který
umožňuje přenos dat prostřednictvím telefonní linky. V minulosti patřila
k zařízením se sériovým rozhraním i myš.
Vstup dat a zobrazovací terminály bývaly také připojeny k hlavnímu
počítači prostřednictvím sériových rozhraní. I programovatelné logické
kontroly se při programování připojovaly k počítači přes sériové
rozhraní.
Zástrčku a zásuvku propojují 25-pinové a 9-pinové D-sub konektory.
Protože sériový přenos dat si vystačí pouze s několika málo linkami,
jsou 9-ti pinové konektory častější. Zástrčka je na straně počítače,
zásuvka je umístěna na kabelu.
K RS-232 portu může být připojeno pouze jedno zařízení. Přenos dat
probíhá v 5 a 9 bitových blocích. Každý blog začíná startovacím bitem.
Po odeslání datového bloku může následovat paritní bit. Na konci je
obdržen jeden nebo dva stopbity.
Oba systémy účastnící se komunikace jsou nastaveny v souladu
s tímto modelem přenosu dat. Podíl dat v jednom bloku se obvykle
skládá ze šesti nebo sedmi bitů, což umožňuje kódování odpovídající
ASCII. Pro označení bloku osmi datových bitů bez paritních bitů
a s jedním stopbitem se například používá zkratka 8N.
Obr. 2.3: Kabel pro sériové rozhraní RS-232
25
Rozhraní – Učebnice Minos++ K docílení úspěšného přenosu dat by baudová rychlost měla být u
obou propojených zařízení upravena na stejnou hodnotu. Obyčejně se
používají baudové rychlosti mezi 2400 a 115200 baudy. Maximální
délka kabelu pro nižší baudovou rychlost je zhruba 900 m, u vyšších
přenosových rychlostí se zkracuje na několik metrů.
Dodatečný přenos nejméně dvou bitů pro start a stop snižuje efektivitu
přenosu dat o 20 %. Jestliže je zvoleno nastavení 8N1, zůstává tedy
za přenosové rychlosti 19200 Baudů pouze 15360 Baudů použitelných
dat.
Rozhraní RS-232 je rozhraní napěťové. Napětí mezi –3 V –15 V zde
odpovídá logické jedničce, zatímco napětí mezi 3 V a 15 V odpovídá
logické nule. Rozpětí mezi –3 V a 3 V je nedefinované.
U přenosu dat je možné úplné duplexní spojení. V tomto případě jsou
pro odesílání a přijímání informací použity dvě linky. Linka pro data
odeslaná z počítače se označuje TxD, což znamená „transmit data“
(vysílaná data). Linka používaná pro data, která byla z počítače
získána, se nazývá RxD, tedy „receive data“ (přijímaná data).
Dva počítače mohou být spojeny přes své sériové porty. V takovém
případě by měl být použit křížový kabel. Tento kabel se také označuje
jako nulový modemový kabel.
Sériový port počítače se označuje jako COM port, obvykle s číslovkou
na konci, počínaje COM1. Toto označení je odvozeno z anglického
slovního spojení „koncepční komunikace“.
Obr. 2.4: Myš s devítipinovým D-Sub konektorem
26
Minos++ Připojení klávesnice a myši (PS/2)
Pro klávesnice a myši se používají především porty PS/2. Namísto
myši může být použit kulový ovladač. V současné době bývají
v počítačích PS/2 porty nahrazovány USB porty.
Tento typ rozhraní byl poprvé použit v počítačích IBM série PS/2,
odkud získal svůj název. Později se rozhraní PS/2 rozšířila v jiných
počítačích od různých výrobců.
Rozhraní PS/2 je sériové. Konektor klávesnice má stejný tvar, jako
konektor myši. Ačkoliv jednotlivé dotekové kolíky mají stejnou
konfiguraci, klávesnice a myši využívají rozdílné protokoly přenosu
dat. Jejich konektory by proto neměly být zaměňovány.
Zdířky pro klávesnice a myši jsou barevně odlišené. Zelená zdířka je
určena pro myš a fialová slouží jako port klávesnice. Konektory myši a
klávesnice mají odpovídající barvy.
Používají se šestipinové mini-DIN konektory s vnějším průměrem 9,5
mm. Průměr plechové dutinky je 7 mm. Tyto konektory nahradily větší
pětipinové DIN klávesnicové konektory. Před zavedením rozhraní
PS/2 se myši připojovaly k sériovému rozhraní počítače přes
devítipinové D-Sub-konektory.
Obr. 2.5: PS/2 porty v počítači
27
Rozhraní – Učebnice Minos++ Dotekový pin 1 je datová linka. Dotekový pin 3 je připojen k zemnící
lince.
Dotekový pin 4 poskytuje připojenému zařízení energii +5 V. Hodinový
signál
nezbytný
pro přenos dat probíhá přes dotekový pin 5. Kontakty 2 a 6 obvykle
nebývají zapojené. Někteří výrobci je používají pro pomocné signály.
Protože se používá metoda sériového přenosu dat, je třeba startovací
bit. Po něm je obdrženo 8 bitů vlastních dat. Následuje paritní bit a na
konci stopbit.
V případě klávesnic mohou být data přenášena také z počítače do
klávesnice, což umožňuje zapnout a vypnout kontrolky klávesnice.
Ke každé zdířce PS/2 v počítači může být připojeno pouze jedno
zařízení. Výjimku tvoří určitý typ notebooků, který umožňuje připojit
myš a klávesnici přes kabel Y do společné zdířky mini-DIN. Obvykle
nezapojené kontakty se v tomto případě používají pro podporu
připojení klávesnice a myši zároveň.
Jiní výrobci používali volné kontakty ve zdířce mini-DIN pro pomocné
klávesnicové tlačítko. To je nutné brát v úvahu při připojování jiných
vstupních zařízení k počítači.
PS/2 rozhraní neumožňují připojování a odpojování zařízení během
provozu. To by mohlo vést k poškození počítače, klávesnice či myši.
Obr. 2.6: Zatížení kontaktů mini-DIN konektoru
28
Minos++ USB
Na počátku počítačové éry využívala většina přídavných zařízení
přímé spojení. To znamená, že mohla být například připojena pouze
jedna tiskárna k odpovídajícímu portu v počítači. Pokud se mělo
používat několik tiskáren zároveň, byl nutný
několikapolohový
přepínač. V roce 1996 Intel zavedl Universal Serial Bus („univerzální
sériová sběrnice“) verze 1.0 za účelem snížení počtu četných typů
počítačových rozhraní.
USB port se nerozšířil okamžitě. Různí výrobci začali nejprve vedle
myší a klávesnic navrhovat širokou škálu přídavných zařízení,
v důsledku čehož Apple v roce 1998 nahradil stará rozhraní svého
iMac portem USB.
Vylepšená verze USB 1.1 byla zavedena na konci roku 1998. První
zařízení pro rychlejší USB verzi 2.0 se začala objevovat v roce 2002.
Přenosová rychlost dat USB 1.1 je 1,5 nebo 12 MBit/s. Tato rychlost je
dostatečná
pro vstupní zařízení, jako jsou klávesnice a myši, pro propojování
pevných disků však již například nestačí. USB 2.0 podporuje
přenosové rychlosti dat až do 480 MBit/s, což odpovídá 60 MB/s.
V praxi ovšem může být dosaženo pouze MB/s. Tato rychlost se také
označuje jako vysokorychlostní USB.
Superrychlé USB 3.0 dále zvyšuje přenosovou rychlost dat. Od roku
2010 by mělo být možné dosáhnout rychlosti 5 GBit/s. To však
vyžaduje jiný typ konektorů.
Obr. 2.7: USB kabel s konektorem typu A, B a minikonektorem
29
Rozhraní – Učebnice Minos++ USB je sériové rozhraní. Jednotlivé bity jsou odesílány jeden po
druhém. V počítači je hostitelský ovladač, také nazývaný řídící.
Huby umožňují připojit k hostitelskému ovladači několik přídavných
zařízení. Hub tedy funguje jako rozdělovač impulsů. Několik hubů
může být uspořádáno za sebou v hvězdicovité struktuře. USB myš
může být například připojena k USB klávesnici s hubem. Klávesnice je
dále připojena k počítači.
Huby propojují všechna přídavná zařízení s hostitelským ovladačem.
Přímá výměna dat mezi přídavnými zařízeními není možná. Máme
tedy několik point to point spojení mezi jednotlivými zařízeními a
hostitelským počítačem.
To znamená, že USB porty jednotlivých přídavných zařízení mají velmi
jednoduchou stavbu. Veškerá výhoda USB spočívá v hostitelském
ovladači. Ačkoliv je tím hlavní procesor počítače o něco více zatížen,
jedno USB rozhraní má zcela nepatrný vliv.
Spojovací kabel se skládá ze čtyř samostatných vodičů. Dva z nich
jsou kroucené a používají se pro přenos dat. Další dva, +5 V vodič a
zemnící linka, představují přívod energie. Kroucení není nutné pouze
u kabelů s maximální přenosovou rychlostí 1,5 MBit/s. Takové kabely
jsou pevně spojeny s přídavnými zařízeními, jako je například myš.
Požadavky na ochranné krytí jsou u těchto kabelů také nižší, což jim
dává větší pružnost. AB++––
Obr. 2.8: Diferenční přenos dat
30
Rozhraní – Učebnice Minos++ Diferenční přenos dat se používá, aby se zabránilo působení rušivých
signálů, které se mohou navzdory ochrannému krytí vyskytnout. Obě
kroucené datové linky přenášejí ve stejném čase stejné signály, mají
však opačnou polaritu.
Veškeré indukční a kapacitní rušení má stejný účinek na oba impulsy.
Rozdíl mezi impulsy však zůstává beze změny, což rušení vyloučí.
Tato metoda se používá u všech typů sériových přenosů dat.
Konce kabelu jsou opatřeny rozdílnými konektory. Plochý konektor
typu A je vždy zapojen do počítače, zatímco čtvercový konektor typu B
je zapojen do přídavného zařízení. To chrání kabel před změnou
polarity.
Délka USB kabelu by neměla překročit 5 m. Huby, které zesilují
impulsy, umožňují připojení několika kabelů za sebou. Sériově může
být připojeno maximálně pět hubů. Maximální délka kabelu tedy může
dosáhnout 30 m.
USB konektor je tzv. hot-plug, to znamená, že může být zapojen a
vypojen během provozu. Oba napájecí kontakty konektoru jsou
předsunuty směrem k datovým kontaktům. Díky tomu může být
napájení zapojeno dříve než datové linky.
Kromě obyčejných konektorů existují i mini konektory a jiné speciální
konektory, které se využívají především pro fotoaparáty a mobilní
telefony. Tyto konektory nejsou šroubovací, takže mohou být odpojeny
zatáhnutím.
Maximální spotřeba proudu u zapojeného přístroje by neměla překročit
500 mA. Pro mnoho externích pevných disků to nestačí. Tato zařízení
vyžadují dodatečný zdroj energie. Pouze některé typy externích
pevných disků s nízkou spotřebou proudu, jako jsou ty, které se
používají pro notebooky, mohou být připojeny přímo k USB portu a
zásobovány energií.
Dále je důležité vědět, že spotřeba proudu pro připojená zařízení je
zpočátku omezená na 100 mA. Maximální spotřeba proudu 500 mA je
možná pouze po registraci k hostitelskému počítači v souladu se
specifikacemi USB. Přídavná zařízení připojená k USB portu, která
pouze spotřebovávají proud, tedy neodpovídají specifikacím USB,
protože nejsou přihlášená k hostitelskému počítači.
K jedné USB řídící jednotce může být připojen maximální počet 127
zařízení. Ten vychází z počtu adresovaných bitů, což je sedm.
31
Minos++ FireWire
FireWire je sériové rozhraní, které vyvinul Apple v polovině 90tých let.
Je standardizované a označuje se IEEE 1394. Sony používá označení
i.LINK.
FireWire umožňuje spojit s počítačem různá vysokorychlostní zařízení,
jako jsou externí disky, DVD mechanika či scannery.
FireWire je široce rozšířený pokud jde o přenos obrazu a zvuku. Poté
co byly vyvinuty digitální videokamery, bylo potřeba rozhraní, které by
umožnilo přenést obrazový záznam do počítače. FireWire využívá pro
tok zvukových a obrazových dat izochronní datový přenos. To
zaručuje, že přenos těchto dat bude mít přednost před ostatními zdroji
dat, jako je pevný disk.
Narozdíl od USB rozhraní FireWire nevyžadují centrální hostitelský
ovladač. To umožňuje připojit přes FireWire dva nebo více počítačů.
Výsledná síť se v tomto případě nazývá IP přes FireWire. Zatíženost
je však ve srovnání s USB vyšší, protože každé zařízení by mělo mít
svůj vlastní ovladač.
Po připojení nového zařízení je systém okamžitě rozpozná a aktivuje.
FireWire je tedy technologie plug & play. Většinou není třeba pomocná
řídící jednotka.
Zařízení mohou být připojena a odpojena během provozu jako u USB.
To se označuje jako hot-plug a hot-unplug.
Obr. 2.9: Kabel FireWire s 4-pinovým a 6-pinovým konektorem
32
Rozhraní – Učebnice Minos++ FireWire využívá dvou párů kroucených vodičů. Dvě další linky slouží
pro dodávku energie z připojených zařízení. Za napětí od 8 V do 33
V může být přenesen maximální proud ve výši 1,5 A. To například
umožňuje zásobit externí 2,5“ pevný disk proudem přímo z rozhraní
FireWire. Tento typ přívodu energie je známý jako výměna energie
přes sběrnici.
Obvyklé konektory FireWire mají 6 pinů, což odpovídá počtu použitých
vodičů. Protože videokamery mají svůj vlastní zdroj energie, obvykle
používají 4-pinový konektor. Tyto čtyři kontakty slouží k přenosu dat.
Mnoho zařízení má dva porty FireWire, což umožňuje sériové
připojení několika zařízení. Délka spojení mezi každou dvojící těchto
zařízení by však neměla překročit 4,5 m.
Maximální počet zařízení v jednom řetězci je 17, přičemž maximální
délka řetězce činí 72 m. Navzájem může být propojeno maximálně 63
zařízení FireWire.
Standardní sběrnice IEEE 1394a vymezila maximální přenosovou
rychlost dat na zhruba 400 MBit/s. Nižší rychlosti ve výši 200 a 100
MBit/s jsou také možné. Pro rozlišení se před hodnotu rychlosti
přidává písmeno S. Můžeme se například setkat s připojením
označeným S400.
Ačkoliv maximální rychlost 400 MBit/s je o něco nižší než 480 MBit u
USB 2.0, prakticky dosažitelná rychlost přenosu dat je při propojení
pevných harddisků pro oba systémy zhruba 30 MB/s.
Se standardní IEEE 1394b mohou být dosaženy vyšší přenosové
rychlosti. Protože přenosová rychlost činí 800 MBit/s, používá se
označení FireWire 800. Plánují se přenosové rychlosti 1600 a 3200
MBit/s.
Použitím kabelů z optického vlákna se u FireWire 800 dosáhne
zvýšení délky kabelu až na 100 m. Měděné kabely stále dosahují
maximální délky 4,5 m.
Pro FireWire 800 se kvůli vysoké rychlosti přenosu dat používá
devítivodičový kabel. Tomu odpovídají 9-pinové konektory. Ty nejsou
kompatibilní s konektory FireWire 400, proto by se měl v tomto
případě používat adaptér.
33
Připojení monitoru
2.3.1
VGA
Minos++ Rozhraní VGA je analogové propojení mezi grafickou kartou počítače
a monitorem. Nemělo by být zaměňováno s VGA rozlišením, což je
640x480 pixelů.
Pro toto propojení se používá 15-pinový D-sub-konektor. Kontakty
jsou uspořádány ve třech řadách, v každé z nichž je pět jednotlivých
kontaktů. Prostřední řada je posunuta o šířku poloviny pinu od
ostatních.
Zdířka je umístěna na grafické kartě. Také monitor má zdířku, takže je
nezbytný spojovací kabel s dvěma konektory. Často se setkáme i s
kabely integrovanými do monitorů.
Tři kontakty přenášejí signály pro červenou, zelenou a bílou. Jiné tři
kontakty představují zemnící linky pro tyto barvy.
Další tři kontakty přenášejí signály pro horizontální a vertikální
synchronizaci a jejich zemnící linku.
Při vyšším rozlišení než 1280x1024 pixelů je obraz na monitoru často
rozmazaný.
Pro dosažení lepší kvality obrazu se používají kabely, u nichž jsou
jednotlivé linky pro každou z těchto tří barev zapojeny do BNC
konektorů. Dvě další linky slouží k horizontální a vertikální
synchronizaci.
Maximální délka do značné míry závisí na kvalitě kabelu. Kabely velmi
vysoké kvality mohou dosahovat délky až 30 m.
Obr. 2.10: VGA kabel s BNC konektorem
34
Rozhraní – Učebnice Minos++ Signály jednotlivých barev vytváří grafická karta s úrovní signálu 0,7 V.
Při nižší úrovni signálu bude obraz příliš tmavý, při vyšších úrovních
signálu naopak příliš jasný.
U moderních monitorů a grafických karet dochází k přenosu ještě
jiného signálu než pouze obrazové informace. Tento signál se
označuje DCC a pomáhá grafické kartě a počítači rozpoznat připojený
monitor.
DDC je zkratka „Data Display Channel“ („předávání zobrazovacích
dat“). Tato technologie umožňuje Plug & Play pro monitory připojené
přes rozhraní VGA. Bez DDC se může stát, že grafická karta odešle
do monitoru rozlišení, které ani nemůže být zobrazeno. K tomu může
dojít například tehdy, když zapojíme do počítače cizí monitor. Monitor
v takovém případě zůstane černý.
Používají se tři různé standardy. U DDC1 monitor nepřetržitě přenáší
data na grafickou kartu. Standardní DDC2B povoluje obousměrný
přenos dat. Grafická karta může požadovat data z monitoru.
Standardní DDC2AB umožňuje posílat do monitoru dodatečné signály,
jako je nastavení jasu. DDC2B je obecně používaným standardem.
Kvůli prostorovému omezení nemají zdířku VGA všechny notebooku.
V tomto případě může být použita zdířka mini-VGA. Odpovídající
adaptér umožní připojit klasický VGA kabel.
Alternativně mohou být adaptéry pro kompozitní video nebo S-video
připojeny ke zdířce mini-VGA. To umožňuje například připojit televizor
k notebooku.
Obr. 2.11: Adaptér mini-VGA na VGA
35
Minos++ DVI
Rozhraní DVI je následníkem rozhraní VGA. DVI je zkratkou termínu
„Digital Visual Interface“ („digitální obrazové rozhraní“). To znamená,
že obrazová data jsou přenášena digitálně. DVI konektory však
umožňují také přenos analogových signálů.
Pomocí digitálního rozhraní mohou být digitální signály z grafické karty
přenášeny přímo na digitální displej, aniž by byl potřeba konvertor
digitálního signálu na analogový. To má pozitivní vliv na kvalitu
obrazu.
DVI s jedním kabelem může pracovat s monitory do rozlišení
1920x1200 pixelů. Pro vyšší rozlišení je potřeba další kabel.
V takovém případě je konektor DVI vybaven dostatečným počtem
kontaktů pro toto duální zapojení.
DVI připojení samostatnou linkou se označuje Single-Link. Má 18
kontaktů uspořádaných ve dvou skupinách po devíti kontaktech.
DVI konektory, které se používají pro připojení Dual-Link, mají mezi
18ti kontakty připojení Single-Link dalších 6 kontaktů. Ty se používají
pro přenos dat do monitoru přes druhý kabel. Konektory, které jsou
určeny výhradně pro přenos dat, jsou označeny DVI-D. Mimo
zmíněných kontaktů mají i jeden plochý kontakt.
Obr. 2.12: DVI konektor
36
Rozhraní – Učebnice Minos++ Pokud má DVI konektor přenášet také analogové signály, jsou okolo
plochého kontaktu umístěny čtyři další kontakty. Tyto konektory mají
označení DVI-I.
Plochý kontakt je u konektorů DVI-I oproti konektorům DVI-D o něco
rozšířený. To zabraňuje zapojení konektorů DVI-I do zdířek DVI-D.
Konektory DVI-A umožňují získávat analogové signály nezávisle na
zdířce DVI. Díky tomu mohou být například starší monitory CTR
připojeny a ovládány prostřednictvím DVI-I portu. Digitální signál však
v tomto případě není převáděn na analogový.
Tak jako je tomu u mini-VGA portů, mají některé notebooky také miniDVI porty, jelikož vyžadují malá, prostorově nenáročná rozhraní.
Odpovídající adaptéry umožňují připojit obyčejné DVI či VGA
konektory. Mini-DVI porty však ještě nejsou příliš rozšířené.
Maximální délka kabelu DVI činí cca 5 m. Narozdíl od přenosu
analogových signálů, kde se kvalita obrazu s narůstající délkou kabelu
zhoršuje, v případě DVI obraz zmizí úplně.
Obr. 2.13: Adaptér DVI na VGA
37
Minos++ HDMI
HDMI pochází z anglického slovního spojení „High Definition
Multimedia Interface“. Tyto porty podporují kromě přenosu zvukových
dat také přenos obrazového signálu.
HDMI se využívá především v oblasti spotřebitelské elektroniky.
Umožňuje přehrát data uložená na digitálních médiích jako jsou DVD
či Blu-ray disky, na plochých monitorech, nebo používat projektor bez
nutnosti konverze na analogový signál. S HDMI porty se setkáme také
u počítačových monitorů.
Z pohledu vizuálních dat jsou tyto porty podobné DVI portům, což
znamená, že klasické DVI adaptéry mohou být použity s rozhraním
HDMI. HDMI však obsahuje integrovanou ochranu proti kopírování,
která byla zavedena, aby se zabránilo neautorizovanému kopírování
filmů. Chráněný vizuální signál může být přehrán pouze tehdy, pokud
je jak vysílač, tak přijímač vybaven ochranou proti kopírování HDCP.
Maximální délka kabelu u HDMI činí 5 m. Vysoce kvalitní kabely
mohou být i delší. Konektory jsou menší než u DVI, ale nemohou se
ve zdířce mechanicky zacvaknout. Při zatáhnutí za kabel tedy mohou
ze zdířky vyklouznout.
Single-link konektory se označují jako typ A, dual-link jako typ B. Dále
existuje typ C, který je obdobný jako konektory typu A, avšak má
menší rozměry. Používá se pro kompaktní zařízení.
Obr. 2.14: HDMI kabel
38
Minos++ DisplayPort
DisplayPort je nejnovější standard pro přenos obrazových dat. Stejně
jako HDMI povoluje
DisplayPort také přenos zvukových dat.
DisplayPort obsahuje i ochranu proti kopírování HDCP. Tato zkratka
znamená „High-bandwidth Digital Content Protection“, tedy „ochrana
digitálního obsahu ve vysokém rozlišení“. Kromě toho se uplatňuje
také další typ ochrany, tzv. „DisplayPort Content Protection“, DPCP.
Podobně jako HDM je i DisplayPort kompatibilní s DVI.
Stejně jako HDMI používá DisplayPort drobné konektory, jejichž
rozměry jsou podstatně menší než rozměry DVI konektorů. Proto
DisplayPorty slouží především pro mobilní zařízení. Apple pro některé
počítače, obzvláště pro notebooky, používá ještě menší konektory
Mini DisplayPort.
Narozdíl od HDMI se mohou konektory DisplayPort zaklapnout, což
zabraňuje jejich vyklouznutí ze zdířky.
Délka kabelu dosahuje u DisplayPortu 15 m. Obrazové signály jsou
přenášeny přes jeden, dva nebo čtyři páry vodičů. Dále je zde
dodatečný podpůrný kanál s přenosovou rychlostí 1 MBit/s.
Podpůrný kanál přenáší zvukové signály a jiná data sloužící k ovládání
monitoru, jako je rozlišení displeje. Přenosová rychlost tohoto kanálu
by měla být zvýšena na 480 MBit/s.
Další linka se využívá pro rozpoznání napojení monitoru. Připojování
během provozu se nazývá Hot-Plugging.
DisplayPort se u notebooků používá také pro ovládání monitoru.
DisplayPorty navíc nejsou zatíženy žádnými poplatky, což je velice
výhodné.
Plánuje se rozšíření zavádění DisplayPortu, čímž se umožní sériové
zapojení několika monitorů. Z počítače v tomto případě povede pouze
jeden kabel do prvního monitoru, který bude dále připojen ke druhému
monitoru, atd.
39
Vnitřní rozhraní
2.4.1
Zdroje energie
Minos++ Energie je počítačům dodávána prostřednictvím napájecích jednotek.
Napájecí jednotky zásobují energií základní desku a jiné mechaniky,
které mají různá napětí.
Napájecí jednotky poskytují napětí ve výši +12 V, -12 V, +5 V a -5 V,
v novějších počítačích také +3,3 V. Redukce na nižší napětí,
využívané například vlastními procesory, se provádí na základní
desce.
U starších počítačů byly napájecí jednotky připojeny k hlavní desce
dvěma šestipinovými konektory, umístěnými v jedné řadě. Jsou-li oba
konektory zapojené, obě zemnící linky každého z nich se nacházejí
uprostřed.
Zdroje energie typu ATX mají 20-pinové konektory. Kontakty jsou
uspořádané ve dvou řadách. Dodatečné kontakty poskytují také napětí
3,3 V. Konektory jsou chráněny před změnou polarity.
Procesory Pentium IV mají relativně vysokou spotřebu proudu; proto
se pro jejich zásobování energií používají dodatečné čtyřpinové
konektory. Dva kontakty jsou určeny pro +12 V linky, druhé dva pro
zemnící linky.
Moderní zdroje energie a základní desky využívají 24-pinové
konektory. To je nutné kvůli PCI-Express slotu, který musí být
dostatečně zásoben energií. Tyto sloty se často používají pro grafické
karty s vysokou spotřebou energie.
Obr. 2.15: Zásuvkový konektor na dodávku energie pro základní desku
40
Rozhraní – Učebnice Minos++ Zdroje energie s 20-pinovými konektory mohou být použity se
základními deskami, které mají 24-pinové zdířky, pokud není kvůli
PCI-Express slotu vyžadován vysoký proud. Naproti tomu 24-pinové
zdroje energie mohou být použity s 20-pinovými základními deskami
kdykoliv, pokud to není kvůli nadbytečné části 24-pinového konektoru
mechanicky nemožné.
Různé řadiče jsou kabely zásobovány energií přímo z napájecího
zdroje počítače. Na to se používají dva různě velké konektory.
U některých moderních pevných disků jako SATA se však setkáme
s jiným typem konektoru.
Pro mechaniky s šířkou 5,25 palců se používají čtyřpinové konektory.
Jde především o CD a DVD mechaniky. Ty stejné konektory se
používají pro pevné disky, přesněji pro ty s šířkou 3,5 palce.
Dva externí kontakty poskytují napětí +12 V a +5 V, prostřední
kontakty jsou zemnící linky. Dvě strany konektoru jsou zkosené, čímž
se předchází nesprávnému zapojení. Nedostačují-li porty napájecích
zdrojů, mohou být dvě mechaniky pomocí adaptéru ve tvaru Y
připojeny k jednomu konektoru napájecího zdroje. Je však třeba dávat
pozor, aby nedošlo k přetížení napájecí jednotky.
3,5 palcové disketové mechaniky si vystačí s menším konektorem. I
ten má čtyři piny. Uspořádání kontaktů pro +12 V, +5 V a zemní linku
je stejné jako u velkých konektorů. Tyto konektory však již nejsou
chráněny proti nesprávnému zapojení. Moderní počítače už disketové
mechaniky nemívají, proto se tento konektor prakticky nepoužívá.
Obr. 2.16: Kabel na dodávku napětí pro mechaniky
41
Minos++ ISA slot
ISA je zkratka anglického termínu „Industry Standard Architecture“.
Tento slot se nachází na základní desce počítače. Umožňuje
aktualizovat počítač prostřednictvím zásuvných karet.
ISA sloty spojují zásuvné karty s hlavním počítačem. Mají 16ti bitovou
sběrnici, což znamená paralelní přenos dat.
Slot je rozdělený na dvě části. Velký konektor se používal pro starší
osmibitovou sběrnici XT-Bus. Dodatečný konektor rozšířil sběrnici až
na 16 bitů.
Větší konektor má 62 kontaktů, uspořádaných po obou stranách karty,
menší má pouze 36 kontaktů. Dva sousedící kontakty jsou od sebe
vzdáleny 2,54 mm.
ISA sloty se v moderních počítačích již nepoužívají. Některé typy
zásuvných karet však přetrvávají v průmyslu po značně dlouhou dobu,
například I/O karty či karty určené pro různé měřící funkce. Výroba
zásuvných karet ISA je navíc jednodušší než výroba vývojově
pozdějších systémů. Z tohoto důvodu průmyslové počítače ještě
mívají ISA slot.
Do karty přes kontakty proudí +12 V, –12 V, +5 V a –5 V. Často
používaný takt sběrnice odpovídá 8,33 MHz. To umožňuje dosáhnout
prakticky maximální přenosové rychlosti dat okolo čtyř MB/s.
Obr. 2.17: Zásuvná karta ISA
42
Minos++ PCI slot
PCI je zkratka „Peripheral Component Interconnect“. Jde o široce
standardizovaný sběrnicový systém na zásuvné karty, který byl vyvinut
společnostmi Intel, IBM a Microsoft. Zamýšlelo se, že sběrnice PCI
nahradí sběrnici ISA. Po dlouhou dobu se však v základních deskách
používaly oba systémy.
Taktovací rychlost sběrnice PCI byla nejprve 33 MHz. Tato hodnota
byla zdvojnásobena a počínaje verzí 2.1 dosáhla 66 MHz. Uvedené
hodnoty představují maximální možné rychlosti. V případě nutnosti
může být rychlost omezena, například aby se snížila spotřeba proudu.
Jednotky sdílející sběrnici získávají skutečný takt prostřednictvím
zvláštní taktovací linky.
U sběrnice PCI jsou data přenášena paralelně. Sběrnice má 32
samostatných linek. Nejprve se odešle adresa a teprve potom data
samotná. Kapacita sběrnice povoluje odeslat každý takt čtyři bity.
Přenos pouhých 16ti nebo 8mi bitů zároveň je ale také možný.
Kromě tohoto “multiplexního” typu přenosu dat je také možné přejít do
souvislého režimu. V tomto případě se adresa odešle pouze jednou a
za ní následuje blok dat libovolné délky.
Pozdější verze PCI mohou mít také 64-bitovou sběrnici, u které jsou
adresy a data odesílány zároveň. Tato verze se využívá především u
serverů.
Jsou také stanoveny maximální rozměry. Existují dlouhé a krátké
karty, jejichž maximální délka je 31,2 cm a 17,5 cm. Maximální výška
by neměla překročit 10,7 cm nebo 6,4 cm u nízkých karet.
Obr. 2.18: Zásuvná karta PCI
43
Rozhraní – Učebnice Minos++ Kartám PCI je dodáváno napětí 5 V nebo 3,3 V. Kontaktní pásky karet
jsou vybaveny drážkami, aby se předešlo jejich zasunutí do
nesprávných slotů. U karet s napájecím zdrojem 3,3 V se drážka
nachází blízko záslepky slotu, ale u karet s 5 V je umístěna dále od ní.
Karty určené pro oboje napětí mají dvě drážky.
Výše napětí také určuje maximální provozní proud karet. Za napětí 3,3
V je maximální proud 6 A, zatímco za napětí 5 V pouze 5 A. Spotřeba
energie je obecně omezená na 25 W.
Zvláštní systém řízení energie umožňuje přepnutí jednotlivých karet na
různé režimy šetření energií. Karty, které nemají specifikovaný režim
šetření energií, mohou být přepnuty na úsporný režim.
Co se týče maximální rychlosti přenosu dat, specifikovaná rychlost se
rozdělí mezi veškeré připojené karty. Sběrnice PCI může fungovat až
s deseti připojenými komponenty. V jednom počítači těžko najdeme
tolik slotů, ale některé komponenty PCI mohou být umístěny přímo na
základní desku.
Systém PCI také umožňuje rozpoznat a automaticky nakonfigurovat
jednotlivé zásuvné karty. ISA karty k tomu potřebují zásuvné jumpery.
PCI je tedy systém schopný fungovat jako Plug & Play.
PCI je v podstatě také schopné fungovat jako Hot Plug. To znamená,
že karty mohou být připojeny a odpojeny, aniž by bylo nutné vypnout
počítač. Tuto funkci by měl ovšem podporovat také počítač a operační
systém. Možnost vyměňovat komponenty během provozu je důležitá
především u serverů.
Maximální teoreticky možná rychlost přenosu dat pro 32 bitovou
sběrnici PCI při taktu 33 MHz je 133 MB/s. Tato hodnota se
zdvojnásobí při taktu 66 MHz.
S PCI-X mohou být dosaženy vyšší přenosové rychlosti. Tato verze se
často vyskytuje u serverů. PCI-X pracuje při maximálním sběrnicovém
taktu 133 MHz a za napětí 3,3 V. Při sběrnicovém taktu 133 MHz
může však být využíván pouze jeden slot na sběrnici. Čím více slotů
se využívá, tím více PCI sběrnic je potřeba.
Verze PCI-X 2.0 umožňuje vyšší přenosové rychlosti a obsahuje i
opravu chyb v přenesených datech. PCI-X by neměla být zaměňována
s PCI Express.
44
Minos++ PCI-Express
PCI-Express je následníkem rozhraní PCI. Často se užívá označení
PCIe nebo PCI-E. PCIe umožňuje dosáhnout výrazně vyšších
přenosových rychlostí dat než jeho předchůdci.
Narozdíl od rozhraní PCI používá PCIe sériový přenos dat, což je
point to point přenos. Jediné sériové připojení se nazývá Link nebo
Lane. Několik linků může být spojeno a společně se podílet na
procesu přenosu dat.
Spojení jednotlivých linků k sobě i jejich připojení k hlavnímu
procesoru se uskuteční pomocí přepínače. Z hlediska softwaru se
PCIe od PCI neliší. To znamená, že nejsou nutné žádné změny v
ovladačích a operační systém nerozpozná žádné změny.
Každý link je tvořen dvěma páry vodičů. Každý pár vodičů je nezbytný
pro diferenční přenos dat. Data jsou také odesílána a přijímána
prostřednictvím různých linek. PCIe je tedy řízeno v úplném duplexním
režimu.
Taktovací frekvence činí 1,25 GHz. Pro přenesení jednoho Bajtu je
třeba deset bitů, což má za výsledek maximální teoretickou
přenosovou rychlost 125 MB/s v každém směru. Přenosová rychlost
dat se může zvýšit až na 250 MB/s, použije-li se technologie DDR, kdy
dochází k přenosu dat jak na stoupajícím, tak na klesajícím konci
taktu.
V praxi může být dosaženo zhruba 150 MB/s, a výrazně více
v případě dlouhodobého přenosu dat. Verze PCIe 2.0 umožňuje
teoretickou přenosovou rychlost dat 500 MB/s na link.
Přenosová rychlost dat se dá zvýšit také kombinací několika linků.
Sloty se obvykle vyrábí pro 1 link nebo pro 16 linků, podle čehož se
označují PCIe x1 a PCIe x16. K nahrazení obyčejného PCI slotu stačí
krátký slot PCIe x1. Odpovídající zásuvné karty se však prakticky
nepoužívají.
S PCIe x16 sloty se setkáme především u grafických karet. Tyto sloty
jsou podstatně delší. Mohou být zapojeny i karty s menším počtem
linků. V takovém případě zůstanou zbylé linky nevyužité.
Karty jsou zásobeny napětím ve výši 0,8 V. Maximální spotřeba
energie pro každý slot je 25 W. Především grafické karty však mají
větší potřebu energie, která je zajištěna prostřednictvím jednoho nebo
více dodatečných kontaktů.
45
Minos++ Další sloty a dodatečné funkce
Slot pro zásuvné karty Extended ISA, často označovaný EISA, má
sběrnicovou kapacitu 32 bitů namísto 16ti. Taktovací frekvence 8,33
MHz zůstává beze změny. Operační napětí se také shoduje s ISA
sloty.
Prakticky dosažitelná přenosová rychlost dat se zvyšuje zhruba na 20
MB/s. EISA by tudíž nemohla soupeřit s PCI sloty. Její výhodou byla
možnost využívat starší ISA karty. Přesto se však EISA příliš
nerozšířila.
Na vyvinutí lokální sběrnice VESA Local Bus se podílelo několik
počítačových výrobců. Ti se spojili ve sdružení „Video Electronics
Standards Association“, z jehož názvu pochází zkratka VESA. Byl
třeba nový slot pro grafické karty, protože sběrnice ISA nedokázala
poskytnout požadovanou přenosovou rychlost. Dalším označením
VESA Local Bus je VLB.
Lokální sběrnice VESA má kapacitu 32 bitů. Sloty jsou podobné ISA
slotům, ale rozšířené o dodatečnou řadu kontaktů. Maximální
taktovací rychlost je 40 MHz. U pozdější verze VLB 2.0 bylo možné
dosáhnout taktu 50 MHz. Sběrnice VESA Local Bus byla se svou
taktovací rychlostí spojená s procesorem. VLB se přestala používat,
jakmile se objevily nové procesory s vyššími taktovacími rychlostmi.
Dalším zvláštním portem pro grafické karty je tzv. „Accelerated
Graphics Port“, zkratka AGP. AGP je podobný slotu PCI. Narozdíl od
PCI jde však o point to point spojení procesoru a grafické karty.
Z tohoto důvodu je většinou AGP slot pouze jeden.
Taktovací rychlost AGP činí 66 MHz. U verze 1.0 dosahuje přenosová
rychlost dat 32 bitů za takt. Tato rychlost se označuje jako 1x. Tato
hodnota se zdvojnásobila na 2x využíváním stoupajícího i klesajícího
konce taktu k přenosu dat. Tento systém se označuje jako
dvojnásobná datová rychlost. Napětí napájecího zdroje u karet AGP
verze 1.0 je 3,3 V.
U verze 2.0 se rychlost 4x zvýšila. Protože taktovací frekvence zůstala
beze změny, musí být každý takt přeneseny 4 datové balíky.
Napájecí napětí se snížilo na 1,5 V.
U verze 3.0 se rychlost znovu zvýšila, a to na 8x, zatímco napájecí
napětí se snížilo na 0,8 V. Drážky na kontaktních páscích zabraňují
zapojení do slotů s nekompatibilním zdrojem energie.
Stejně jako PCI-slots byly i AGP sloty nahrazeny rozhraním PCIExpress.
46
Minos++ PCMCIA
PCMCIA je standardní zásuvná karta používaná v noteboocích. Tato
zkratka znamená „Personal Computer Memory Card International
Association“.
Zásuvné karty tohoto typu mohou sloužit k rozšíření notebooku o
modem, síťové rozhraní nebo jiné rozhraní. Můžeme se setkat i se
zásuvnými kartami s velkokapacitní pamětí nebo malými pevnými
disky.
Standard PCMCIA vymezuje rozměry karty a její spojovací port pro
napájení. Její délka je 85,6 mm a šířka 54 mm. Tloušťka se mění dle
typu karty.
Karty typu I mají tloušťku 3,3 mm. Obvykle jsou to paměťové karty.
Tloušťka karet typu II je 5,0 mm. Tyto karty obvykle zahrnují modem
nebo síťové rozhraní. Karty typu I mohou být zapojeny do slotů pro
karty typu II.
Karty typu III mají tloušťku 10,5 mm kvůli vestavěným pevným diskům.
Jedna karta typu III může být vložena na místo dvou karet typu II,
zasunutých jedna nad druhou. V moderních noteboocích se však tyto
karty již téměř nepoužívají. Mnoho notebooků pro ně nemá žádné
sloty.
Elektrický přívod je pro všechny tři typy vykonáván prostřednictvím 68pinového zásuvného portu se dvěma řadami kontaktů. Karty podporují
hot plug, mohou tedy být zapojeny a odpojeny během provozu.
Provozní napětí je 3,3 V nebo 5 V. Aby se zabránilo případným
závadám, je nemožné vložit karty určené pro napětí 3,3 V do 5 V
slotu. Karty, které fungují na 5 V, mohou být zapojeny do 3,3 V slotu,
nebudou však funkční. Existují i karty, které mohou využívat obou
těchto napětí.
Karty PCMCIA mají sběrnicovou kapacitu 8 bitů nebo 16 bitů.
Přenosová rychlost dat se shoduje s ISA kartami.
Další modifikací je PC karta. Hlavní rozdíl spočívá ve sběrnicové
kapacitě 32 bitů a ve vyšší taktovací rychlosti 33 MHz. Specifikace
slotů jsou téměř shodné s PCI sloty. PC karty však nemohou být
vloženy do PCMCIA slotů.
Moderní ExpressCards mají zhruba dvakrát menší rozměry a nejsou
kompatibilní se starými PCMCIA sloty. Spojení může proběhnout
vnitřně přes USB 2.0 nebo PCIe x1.
47
Minos++ Připojení disketových mechanik
Disketové mechaniky jsou sice v dnešní době zastaralé, ale v mnoha
počítačích se s nimi ještě setkáme. Nejrozšířenější jsou mechaniky
pro diskety o rozměrech 3,5 palců. Starší 5,25 palcové mechaniky se
již prakticky nevyskytují.
Mechaniky jsou připojené k základní desce počítače pomocí plochého
kabelu, který vypadá jako kabel na propojení pevného disku, ale má
pouze 34 vodičů.
Zástrčky používané pro spojení s mechanikami a ovladači se také
nazývají čtvercové. Jejich kontakty jsou uspořádané do dvou řad po
17ti kontaktech. Všechny konektoru kabelu jsou v podstatě zdířkami.
Vlastní konektory s dotekovými piny se nacházejí na ovladači a
disketové mechanice.
Data jsou přenášena sériově. Přenosová rychlost se pohybuje mezi
250 kBit/s a 500 kBit/s podle typu ovladače. Skutečná rychlost však
závisí na rychlosti čtení/zapisování disku.
Další linky plochého kabelu se používají pro kontrolní signály. Mohou
sloužit například k zapnutí motoru, k ochraně disku proti přepisování
nebo k výběru mechaniky.
K jednomu ovladači mohou být připojeny dvě disketové mechaniky.
Plochý kabel má tedy kromě konektoru zapojeného do základní desky
ještě dva další konektory, které jsou připojeny k disketovým
mechanikám.
Obr. 2.19: Kabel pro disketovou mechaniku
48
Rozhraní – Učebnice Minos++ Starší disketové mechaniky bývaly vybaveny jumpery, které sloužily
k rozpoznání připojené mechaniky jako disku A nebo B. Nové
mechaniky byly již k dispozici pouze jako disk B. Plochý kabel
v takovém případě musí mít několik kroucených vodičů mezi konektory
obou disketových mechanik.
Používá-li se pouze jedna disketová mechanika, měla by být připojená
k poslednímu konektoru, neboť kroucení kabelu způsobuje, že ovladač
mechaniku rozpozná jako disk A. Pokud by se zapojil střední konektor,
ovladač by mechaniku rozpoznal jako disk B. To by mohlo způsobit
problém, protože počítač při spuštění z diskety předpokládá, že je
připojená mechanika A.
Častou chybou při zapojování disketových mechanik je obrácené
zapojení kabelu do konektoru mechaniky. Pokud k němu dojde, LED
mechaniky bude nepřetržitě svítit, což na tuto chybu upozorní.
Obr. 2.20: Obrácené vodiče v kabelu pro disketové mechaniky
49
Minos++ IDE připojení pevného disku
IDE je zkratka pro „Integrated Device Electronics“. Toto rozhraní se
používá k připojení pevných disků, CD a DVD mechanik k základní
desce.
Softwarový protokol pro přenos dat se nazývá „Advanced Technology
Attachment with Packet Interface“, zkráceně ATA nebo ATAPI.
Po zavedení rozhraní IDE byl do pevného disku integrován ovladač.
Hostitelský ovladač, ke kterému je pevný disk připojen, je obvykle
umístěn na základní desce. V minulosti se používaly také zásuvné
karty s rozhraním IDE.
Pevný disk a hostitelský počítač jsou spojeny pomocí 40-pinového
plochého kabelu. 40 dotekových pinů je uspořádáno ve 2 řadách.
K dosažení rychlejších přenosových rychlostí slouží 80-pinové kabely.
Dodatečných 40 linek je umístěno mezi původními 40ti.
Všech 40 dodatečných linek je připojeno k zemnící lince, nepřenášejí
tedy žádná data. Tyto linky by měly zabránit přeslechu mezi
jednotlivými datovými linkami. Konektory mají 40 pinů.
Protože se jedná o paralelní přenos dat, uskutečňuje se souběžný
přenos 16 bitů. Přenosová rychlost stoupá s délkou probíhajícího
přenosu. DMA (Direct Memory Access) umožnil přenos dat z pevného
disku do hlavní paměti (RAM) a naopak bez účasti hlavního
procesoru.
Dalším vylepšením DMA bylo rozhraní Ultra DMA či UDMA. Tato
zkratka poukazuje na rychlost přenosu dat.
Označení UDMA66 značí přenosovou rychlost 66,6 MB/s. Počínaje
UDMA66 začalo být nutné používat 80-pinové kabely. Přenosová
rychlost 133 MB/s, někdy také označovaná ATA/133, představuje
pravděpodobně nejvyšší rychlost u paralelního přenosu dat. Vyšších
rychlostí může být docíleno pouze při sériovém přenosu dat.
Konektor 80-pinových kabelů, který je zapojen do hostitelského
počítače, má kontakt připojený k zemnící lince. Hostitelský počítač
tedy může rozpoznat, že je připojen 80-ti pinový kabel. Pouze poté, co
byl kabel rozpoznán, může být aktivována vyšší přenosová rychlost
dat.
50
Rozhraní – Učebnice Minos++ Dvě zařízení mohou být připojeny k jednomu hostitelskému počítači.
Mnoho spojovacích kabelů je proto vybaveno třemi konektory. U
novějších kabelů jsou tyto konektory barevně odlišeny. Modrý
konektor by měl být zapojen do hostitelského počítače, protože jako
jediný obsahuje kód pro rychlý přenos dat.
Připojujeme-li k hostitelskému počítači dvě zařízení, měla by být
nastavená na master a slave. Je nezbytné za tímto účelem nastavit
také odpovídající jumpery na každém z přístrojů.
Zařízení slave musí být připojeno k prostřednímu konektoru kabelu,
který má šedou barvu. Master je připojen k černému konektoru na
konci kabelu. Používá-li se pouze jedno zařízení, mělo by se připojit
ke konci kabelu.
Další možností je nařídit obě zařízení na režim Cable Select, zkráceně
CS. V tomto případě bude zařízení připojené k černému konektoru
nastaveno jako master a zařízení připojené k šedému konektoru jako
slave.
Délka kabelu je pevně daná. Vzdálenost mezi modrým a šedým
konektorem činí 31 cm. Zbývající část kabelu mezi šedým a černým
konektorem má délku 15 cm, takže celý kabel měří 46 cm. Existují i
kratší kabely. Některé typy nemají prostřední šedý konektor.
Na každém konektoru je výstupek, který zabraňuje nesprávnému
zapojení. Kontakt č. 20 na zdířce je navíc obvykle nepřístupný. To
také předchází nesprávnému zapojení konektoru.
Obr. 2.21: Kabel pro IDE připojení
51
Minos++ Sériové ATA
Zejména pevné disky mají obvykle vysoké přenosové rychlosti dat.
Paralelní metoda přenosu dat již neumožňovala tuto rychlost dále
zvyšovat, proto byla rozhraní IDE adaptována pro sériový přenos dat.
Za účelem rozlišení se dnes starší paralelní rozhraní označují také
PATA.
První verze sériového ATA měla přenosovou rychlost 1,5 GBit/s.
Protože jsou k přenosu jednoho Bajtu třeba další dva kódovací bity,
výsledkem je maximální přenosová rychlost dat 150 MB/s. To je o
něco vyšší hodnota než maximální přenosová rychlost dat u
paralelního přenosu, která dosáhla 133 MB/s.
V další generaci, nazývané Serial ATA Revision 2, se přenosová
rychlost dat zdvojnásobila. Zde již dosahuje 3,0 GBit/s, což odpovídá
300 MB/s. Od toho se odvozuje označení Serial ATA 3,0 GBit/s.
Rychlost se znovu zdvojnásobila se zavedením nejnovější Serial ATA
Revision 3. Přenosová rychlost dat dosáhla 6,0 GBit/s nebo 600 MB/s.
Nejvýznamnějším rozdílem oproti paralelnímu rozhraní je použitý typ
kabelu. Namísto širokého plochého kabelu se zde užívá úzký
osmivodičový kabel. Pro funkce přijímání a odesílání dat se používají
dva páry linek. Tyto vodiče nejsou kroucené, ale uspořádané vedle
sebe. Zemnící linky vedou podél datových párů vodičů, takže výsledný
kabel je plochý a úzký. Konektor má sedm pinů a je chráněn proti
nesprávnému zapojení.
Obr. 2.22: Pevný disk s připojením SATA
52
Rozhraní – Učebnice Minos++ Tyto kabely měří do jednoho metru. Díky menším rozměrům a větší
délce se vejdou do počítače lépe než paralelní kabely, které mohou
být někdy dokonce na překážku proudění vzduchu z větráku. Počínaje
Revision 2 jsou konektory vybaveny západkou, což zabraňuje
nechtěnému vypojení.
Sériový přenos dat je tzv. point to point přenos. To znamená, že
jedním kabelem může být k hostitelskému počítači připojeno pouze
jedno zařízení. V tomto případě tedy není třeba rozpoznávat disky jako
master a slave.
Napájecí konektory se ve srovnání s disky s paralelním připojením
také změnily. Jsou ploché, tak jako konektory pro přenos dat, a mají
15 kontaktů.
Tři kontakty jsou určeny pro napětí ve výši 3,3 V, 5 V a 12. Pět dalších
vodičů představuje připojení zemnících linek. Jeden ze tří uvedených
napěťových vodičů musí být vždy mírně prodloužený, takže se při
zasunutí do zdířky zapojí jako první. To umožňuje připojení a odpojení
disků během provozu, čemuž se také říká podpora hot-plug.
Další kontakt slouží k vysílání signálů o činnosti pevného disku. To
například umožňuje zapnout LED. Jinou možností je kontrola
nastartování pevného disku. Několik pevných disků může být
nastartováno jeden po druhém. Proud potřebný k nastartování
pevného disku, který je vyšší než provozní proud, tak může být
rozložen na delší časový úsek. To snižuje celkové zatížení zdroje
energie.
Protože ani současné pevné disky plně nevyužívají rychlosti SATA,
zavadí se v nové verzi násobiče portů. To umožňuje připojení až 15ti
disků k jednomu rozhraní SATA. Jednotlivé disky pak sdílejí celkovou
dostupnou přenosovou rychlost.
Starší disky s paralelními porty mohou být k rozhraní SATA připojeny
prostřednictvím odpovídajícího adaptéru.
53
Rozhraní – Učebnice Minos++ 2.4.10 eSATA
Délka kabelu jeden metr umožňuje umístit řadiče SATA dále od
základní desky než řadiče s paralelními porty. Pro externí zařízení to
ovšem stále nestačí. Tento problém byl vyřešen zavedením eSATA,
kde “e” znamená externí.
eSATA využívá jiných konektorů, avšak signály jsou stejné jako u
běžných rozhraní SATA. Zdířky jsou vybaveny malými pružinami, díky
kterým se konektor lépe zaklapne a je chráněn před nezamýšleným
odpojením.
Kabely SATA nepasují do zdířek eSATA. Při navrhování konektorů
eSATA se v souladu s jejich zamýšleným účelem počítalo, že oproti
konektorům pro interní SATA porty výrazně vzroste počet
zapojovacích a vypojovacích úkonů.
Také design kabelů eSATA je odlišný. Jelikož tyto kabely již nejsou
chráněné krytem počítače, musejí mít lepší krytí než kabely uvnitř
počítače. Maximální délka kabelu je 2 m.
Externí zařízení se však ještě stále zapojují do vnitřních SATA portů.
Pro tento účel může být použit například záslepka slotu, která je
připojena k vnitřnímu SATA portu a má externí zdířku eSATA.
Narozdíl od USB a FireWire nemohou kabely eSATA poskytovat
přívod energie. To se v příští verzi může změnit.
Obr. 2.23: Zařízení se zdířkou pro eSATA
54
Rozhraní – Učebnice Minos++ 2.4.11 SCSI
SCSI znamená „Small Computer System Interface“. Jde o paralelní
rozhraní, které umožňuje připojit k počítači pevný disk a jiná zařízení.
Kromě pevných disků se prostřednictvím SCSI k počítači běžně
připojují také scannery a magnetické páskové mechaniky či optické
mechaniky jako je CD-ROM.
SCSI používá k přenosu dat sběrnicový systém. Adaptér HCB (HostBus-Adapter) se obvykle nachází na základní desce nebo na zvláštní
zásuvné kartě. Zodpovídá za komunikaci s připojenými zařízeními.
První standard SCSI se datuje k roku 1986. Využitá přenosová
rychlost byla 5 MB/s. Maximální délka kabelu dosahovala 6 metrů, což
umožňovalo připojení jak vnitřních, tak externích zařízení.
Ke sběrnici SCSI může být připojeno až 7 různých zařízení. Každé
z nich v tomto případě vyžaduje zvláštní adresu. Z tohoto důvodu jsou
vnitřní zařízení vybaveny jumpery, zatímco externí zařízení se často
regulují pomocí otočného přepínače.
Sekvenci SCSI jsou přiděleny adresy od 0 do 7. Každá adresa by
měla být použita pouze jednou, přičemž 7 je rezervována pro adaptér
HBA. Oba konce sekvence by měly být vybaveny koncovým odporem.
Tomu na jednom konci napomáhá adaptér HBA, zatímco druhý konec
musí mít koncový konektor.
Obr. 2.24: SCSI kabel
55
Rozhraní – Učebnice Minos++ Koncovým odporům se také říká omezovače. Existují omezovače
aktivní a pasivní.
Pro napájení omezovačů energií se používá dodatečný konektor
v SCSI kabelu. Napájení energií by mělo být prováděno pouze
z jednoho přístroje.
SCSI kabely mají 50 vodičů. Uvnitř počítače se používají ploché
kabely, pro vnější kabeláž kulaté kabely. Spojovací porty pevných
disků mají také 50 kontaktů uspořádaných ve dvou řadách.
Externí konektory připomínají konektory Centronics, používané pro
tiskárny. Mohou se však objevit také 25-pinové D-Sub konektory.
V takovém případě se několik zemnících linek spojí dohromady.
Kapacita sběrnice dat je pro SCSI-1 osm bitů. Za účelem zvýšení
přenosové rychlosti byla v roce 1989 při zavedení SCSI-2 kapacita
rozšířena na 16 bitů. Tento způsob se označoval Wide SCSI. Kromě
rozšíření sběrnice se také zdvojnásobil maximální počet připojených
zařízení.
Druhou možností jak zvýšit rychlost bylo použití vyššího sběrnicového
taktu. Tento způsob se označoval
Fast SCSI. Obě metody
umožňovaly dosáhnout rychlosti 10 MB/s.
Rozšířená sběrnice potřebovala nové konektory. Ty mají 68 kontaktů.
Naopak maximální délka kabelu se při zvýšení sběrnicového taktu o 3
m snížila. Kombinací obou metod se dosáhlo přenosové rychlosti 20
MB/s. Když hovoříme o Wide SCSI, máme obvykle na mysli tuto
kombinaci.
V 90tých letech došlo na zavedení Ultra-SCSI. Sběrnicový takt se
zdvojnásobil, takže dosažená přenosová rychlost činila 20 MB/s při
sběrnicové kapacitě 8 bitů a 40 MB/s pro 16 bitů. Novější Ultra2-SCSI
opět zdvojnásobila rychlost.
Další zdvojnásobení přenosové rychlosti až na 160 MB/s umožnilo
Ultra-160 SCSI. Zde se uplatňuje pouze sběrnicová kapacita 16 bitů.
Tohoto zdvojnásobení bylo dosaženo přenášení dat jak na
stoupajícím, tak na klesajícím konci taktovacího signálu.
Přenosový rychlost dat se zavedením Ultra-320 SCSI opět
zdvojnásobila, a to na 320 MB/s. To bylo poslední vylepšení
paralelního rozhraní SCSI. K dalšímu zvyšování přenosové rychlosti
dat již narůstajícím problémům týkajícím se požadované simultánnosti
datového přenosu nedošlo. Vývoj pokračuje směrem k sériovému
přenosu dat.
56
Rozhraní – Učebnice Minos++ 2.4.12 Serial Attached SCSI
Serial Attached SCSI („Sériově připojené SCSI“), zkr. SAS, je aktuální
vývoj SCSI. Nejdůležitější změnou je zavedení metody sériového
přenosu dat namísto metody paralelní.
První vývojová fáze přenosovou rychlost dat 3 Gbit/s. Jelikož je pro
přenos jednoho Bajtu třeba 10 bitů, lze dosáhnout přenosové rychlosti
300 MB/s. V dalších vývojových fázích se plánují přenosové rychlosti
ve výši 6 MBit/s a 12 MBit/s.
SAS funguje na principu úplného duplexního přenosu dat. Pro
současně probíhající odesílání a přijímání dat jsou tedy nutné dva
vodiče.
Pevné disky SAS mají dva spojovací porty, také nazývané linky. Oba
linky mohou být současně připojeny k adaptéru HBA (Host-BusAdapter). To za prvé zdvojnásobuje přenosovou rychlost dat, a za
druhé zvyšuje spolehlivost, neboť v případě selhání jednoho linku
zůstává druhý link použitelný pro přenos dat.
Navíc mohou být pevné disky SATA také připojeny na hostitele SAS.
Ty jsou levnější než pevné disky SAS, což poskytuje dodatečný úložný
prostor za nízkých nákladů. Pevný disk SAS nemůže být připojen
k hostiteli SATA.
Narozdíl od paralelního SCSI nejsou u SAS potřeba omezovače.
Očekává se, že budou vyráběny pevné disky s elektrickými kontakty
v podobě zásuvných konektorů umístěnými na zadním panelu
upevnění. Zemnící linky jsou posunuté dopředu, což umožňuje
nahradit pevný disk během provozu.
Nákladné pevné disky SAS je lepší používat pro servery a výpočetní
střediska, protože jsou vysoce spolehlivé.
57
Rozhraní – Učebnice Minos++ 2.4.13 RAM sloty
Hlavní paměť počítače se nazývá RAM („Random Access Memory“).
Tato „paměť s libovolným přístupem“ poskytuje podstatně vyšší
přístupové rychlosti než pevný disk. Může však uchovávat data pouze
do vypnutí počítače. Proto se tento typ paměti nazývá také dynamická,
Dynamic RAM, nebo DRAM.
Ve starších počítačích se do základní desky umísťovaly jednotlivé
paměťové čipy. Později bylo několik čipů zkombinováno do modulu,
který se zasunul do odpovídajícího slotu na základní desce. Tento
postup umožnil používat moduly s různou paměťovou kapacitou, vždy
podle aktuální potřeby RAM,
První moduly měly 30-pinovou řadu kontaktů. Označovaly se „Single
Inline Memory Module“, zkr. SIMM. Kontakty jsou zde uspořádány tak,
že se na obou stranách modulu nachází stejný počet dotekových pinů.
SIMM modul má délku zhruba 90 mm. Drážka na jednom konci
zabraňuje nesprávnému zasunutí do slotu. Modul se zapojí tak, že se
zešikma vloží do slotu. Poté je pevně zafixován ve správné poloze
pomocí dvou pružin.
Při odpojování modulu je nutné nejprve odtlačit obě pružiny, a poté lze
modul otočit na stranu a vyjmout ze slotu.
Podobný typ „Single Inline Pin Package-Module“, zkr. SIPP, má 30
jednotlivých pinů uspořádaných do řady.
Obr. 2.25: SIMM, PS/2-SIMM, SD-RAM
58
Rozhraní – Učebnice Minos++ Kapacita datové sběrnice u modulu SIMM je 8 bitů. Proto jsou při
použití 16bitových procesorů třeba dva moduly SIMM. Tomu
odpovídají čtyři moduly pro 32bitové procesory.
Paměťová kapacita jednoho modulu může být 256 KB, 1, 4 nebo 16
MB. Nejpoužívanější byly moduly s kapacitou do 4 MB, protože ostatní
moduly s větší kapacitou byly tehdy příliš drahé.
Od roku 1994 byly spolu s rozšířením 32bitových sběrnicových
procesorů zavedeny moduly PS/2-SIMM. Toto označení je spojené s
počítači IBM ze série Personal System/2, v nichž byly tyto paměťové
moduly poprvé použity.
Moduly PS/2-SIMM mají 72 kontaktů a jsou o něco větší než moduly
SIMM. Drážka rozděluje řadu kontaktů na dvě části. Sběrnicová
kapacita těchto modulů je 32 bitů, takže v tomto případě postačoval
pro 32bitové sběrnicové procesory jediný modul. Teprve poté, co se
u procesorů Pentium objevily 64bitové paměťové sběrnice, musely být
moduly PS/2-SIMM užívány v párech.
Existují PS/2-SIMM s úložnou kapacitou 1, 4, 8, 16, 32, 64 nebo 128
MB. Obě největší kapacity se používaly zřídka, protože nebyly
kompatibilní se všemi typy základních desek.
V době přechodu z typu SIMM na PS/2-SIMM existovaly adaptéry,
které umožňovaly zapojit čtyři SIMM do slotu PS/2-SIMM. Tak mohly
být tyto drahé paměťové moduly použity s novou základní deskou.
Napájecí napětí u modulu SIMM je 5 V. Obecně rozlišujeme tzv.
Fastpage-RAM a EDO-RAM. EDO-RAM podporuje o něco vyšší
přenosovou rychlost dat. Datové Bajty na stejné adresové lince are
jsou přečteny bez opakovaného přenosu adresy. Daná sloupcová
adresa postačuje.
Taktovací frekvence čtení paměťových modulů dosahuje 66 MHz u
Fastpage-RAM a 83 MHz u EDO-RAM. 30-pinové SIMM bývají
obvykle typu Fastpage-RAM.
Paměťové moduly
To souvisí s tím,
paměťové moduly
podporu paritního
dat.
mívají většinou osm jednotlivých paměťových čipů.
že jeden Bajt se skládá z osmi bitů. Některé
mají devět paměťových čipů. Devátý čip je zde na
Bajtu, který slouží k opravě chyb během přenosu
59
Rozhraní – Učebnice Minos++ Okolo 1999 byly moduly SIMM nahrazeny SDRAM. Tato zkratka
znamená „Synchronous Dynamic Random Access Memory“
(„synchronní dynamická paměť s libovolným přístupem“).
Paměťové moduly mají 168 kontaktů. Narozdíl od modulů SIMM jsou
kontakty umístěny na obou stranách modulu. Tato struktura se
označuje DIMM, tedy „Dual In-Line Memory Module“ („dvojitý zásuvný
paměťový modul“). Jedna drážka je uprostřed a další blízko kraje
modulu. Řada kontaktů je tak rozdělena na tři části.
Moduly SDRAM jsou v taktovací synchronizaci s procesorem.
Dosažená přenosová rychlost dat je oproti staršímu EDO-RAM zhruba
dvojnásobná.
Sběrnicová kapacit je u SDRAM 64 bitů. Napájecí napětí kleslo na 3,3
V. Taktovací rychlost paměťových modulů dosahuje 66, 100 nebo 133
MHz. Vybrané paměťové prvky lze vyhnat až na 150 či 166 MHz.
Paměťové prvky se označují podle taktovací rychlosti jako PC-66, PC100 nebo PC-133. Paměťové moduly určené pro vyšší taktovací
rychlosti je možné použít v základních deskách s nižší hodinovou
rychlostí.
Paměťová kapacita modulů SDRAM se pohybuje od 16 MB do 1024
MB. Rozlišujeme jednostranné a oboustranné moduly, podle toho, zda
se paměťové čipy nachází na jedné či na obou stranách.
Dalšího zvýšení přenosové rychlosti dat se dosáhlo se zavedením
modulu DDR-SDRAM, obvykle označovaného DDR-RAM. DDR je
zkratka „Double Data Rate“, což znamená, že data jsou přenášena jak
na stoupajícím, tak na klesajícím kraji hodinového signálu.
Označení DDR-RAM obsahuje čtyři čísla, která odkazují na
zaokrouhlenou hodnotu přenosové rychlosti dat v MB/s. U modulu s
označením PC-2100 je tedy přenosová rychlost dat okolo 2100 MB/s.
Při sběrnicové kapacitě 64 bitů činí požadovaná efektivní taktovací
rychlost 266 MHz, což odpovídá skutečné taktovací rychlosti základní
desky 133 MHz.
Paměťové moduly DDR-RAM mají 184 kontaktů a vyžadují napájecí
napětí 2,5 V. Novější paměťové moduly právě vyvíjené technologie
DDR2 mají 240 kontaktů. To v kombinaci se zdrojem energie 1,8
V znamená, že jsou s DDR-RAM nekompatibilní jak mechanicky, tak
elektricky.
Moduly DDR3, které jsou dostupné od roku 2007, mají také 240
kontaktů, avšak jejich napájecí napětí je 1,5 V, tudíž jsou taktéž
nekompatibilní se staršími sloty.
60
Rozhraní – Učebnice Minos++ 2.4.14 SO-DIMM
V noteboocích se kvůli omezenému prostoru často používají zvláštní
paměťové moduly. Tyto moduly se SO-DIMM, což znamená „Small
Outline Dual Inline Memory Module“. Jsou navrženy na nízkou
spotřebu energie.
Moduly SO-DIMM mají 72 nebo 144 kontaktů, které jsou uspořádány
po obou stranách modulu, v souladu s označením DIMM. Počet
kontaktů odpovídá šířce 32-bitové a 64-bitové datové sběrnice
v uvedeném pořadí.
Napájecí napětí pro 72-pinový SO-DIMM je 5 V nebo 3,3 V, zatímco
144-pinový SO-DIMM je zásobován pouze 3,3 V. Oba paměťové
moduly mají mezi řadami kontaktů drážku, umístěnou poblíž středu
modulu. Oba typy mohou mít navíc paritní bit.
SO-DIMMy s DDR-SDRAM mají 200 kontaktů uspořádaných po obou
stranách modulu. Drážka se nachází ve vzdálenosti 15 mm od kraje
modulu. Napájecí napětí je 2,6 V.
SO-DIMMy s DDR2-SDRAM mají také 200 kontaktů, ale drážka se
nachází 16 mm od kraje a napájecí napětí činí 1,8 V.
Naproti tomu SO-DIMMy s DDR3-SDRAM mají 204 kontaktů.
Provozní napětí činí pouze 1,5 V. Za účelem rozlišení se drážka
nachází v blízkosti středu modulu.
Obr. 2.26: SO-DIMM
61
Rozhraní – Učebnice Minos++ 2.4.15 Procesorové patice
Hlavní procesor je velmi nákladná část základní desky. Často se
k základní desce připojuje pomocí zásuvné patice. To umožňuje
nahradit vadné procesory nebo vyjmout procesor z vadné základní
desky a použít jej jinde. Mimo to může být počítač snadno
upgradován, nahradí-li se jeho počítač rychlejším typem.
Procesory v noteboocích bývají kvůli omezenému prostoru často
připájeny k hlavní desce.V takovém případě samozřejmě procesor
nahradit nelze.
V průběhu času vyvinuly různé společnosti širokou škálu procesorů.
Budeme se zde zabývat pouze některými typy zásuvných patic.
Počet kontaktů v procesoru stále vzrůstal v závislosti na složitosti
procesoru. Jedním z nejrozšířenějších zásuvných patic pro první
procesory Pentium byla patice 7. Měla 321 jednotlivých kontaktů a
byla určena pro sběrnicové hodiny do 66 MHz.
Tato patice byla vybavena páčkou, kterou lze procesor posunout lehce
na stranu, takže jeho kontakty zapadnou do kontaktů patice. Otevřená
páčka umožňuje procesor z patice lehce vyjmout.
Tyto patice byly částečně navrženy tak, aby do procesoru mohla být
přiváděna dvě různá napětí zároveň. Pentium MMX tedy vyžadovalo
rozdílná napájecí napětí pro jádro procesoru a datovou sběrnici.
Patice 7 může být vedle procesorů Intel použita i pro procesory od
jiných výrobců, jako jsou procesory K6 od AMD.
Společnost Intel zavedla pro Pentium 2 nový slot, označovaný jako
slot 1. Procesor a cache zde byly umístěny na tištěný plošný spoj,
který se zapojoval do podélného slotu, stejně jako zásuvné karty. Tato
deska měla 242 kontaktů a byla zabudovaná v krytu.
AMD používal pro své procesory Athlon slot A, také nazývaný K7.
Tento slot je mechanicky kompatibilní se slotem 1, elektricky však
nikoliv. Slot A nahradil patici A. Ta již měla 462 kontaktů a vyhovovala
mnoha AMD procesorům.
První procesory Pentium 3 využívaly slot 1, který byl později nahrazen
paticí 370. Tato patice měla, jak napovídá její označení, 370 kontaktů.
Taktovací rychlost používaná pro komunikaci mezi procesorem a
čipovou sadou na základní desce dosáhla 133 MHz.
62
Rozhraní – Učebnice Minos++ Protože čipová sada představuje spojení mezi hlavním procesorem a
ostatními komponenty, jako jsou sloty a hlavní paměť, je tato taktovací
rychlost velmi podstatná pro celkovou rychlost počítače.
Procesor Pentium 4 se často k základní desce připojoval pomocí
patice 478, jejichž 478 kontaktů umožňovalo taktovací rychlost až do
200 MHz.
Chladící prvky v procesorech Pentium 4 mají kvůli velkému množství
tepla, které musí rozptýlit, značné rozměry. Proto tyto chladící prvky
potřebují podporu dodatečného mechanického připojení k základní
desce.
Patice 775 je kompatibilní jak s Pentiem 4, tak se současnými
procesory Core 2 Duo a Xeon. Provedení jejích 775 kontaktů je
ploché, nejsou to již piny. Tento systém se nazývá „Land Grid Array“ a
umožňuje vyšší taktovací rychlosti. Proto je také patice 75 vhodná pro
taktovací rychlosti až do 400 MHz.
Nejnovější procesory jako Core i7, i5 a i3 vyžadují patice s ještě
větším počtem kontaktů. Používají se pro ně patice 1156 a 1366,
jejichž označení odpovídá počtu kontaktů.
S využitím těchto nových patic jsou data odesílána z hlavního
procesoru do čipové sady několika sériovými vysokorychlostními
sběrnicemi, nazývanými linky. Tento sběrnicový systém se nazývá
QuickPath Interconnect a při úplném duplexním spojení je schopen
přenosu až 6,4 GBit/s na link.
Pro ovládání hlavní paměti je třeba několik kontaktů patice. Hlavní
proces komunikuje s DDR3-SDRAM přímo, bez přemostění čipového
setu.
Obr. 2.27: Patice 7 a Intel Pentium
63
Zvukové porty
2.5.1
Analogový přenos zvuku
Minos++ Zvukové signály obvykle bývají stereo signály. Je proto zapotřebí dvou
linek pro pravý a levý kanál.
Pro každý z kanálů se používá koaxiální kabel. Z tohoto důvodu je
nemožné uplatnění diferenčního přenosu dat, který je běžný u mnoha
sériových rozhraní v případě vysokých přenosových rychlostí dat.
V Německu mají kabelové konektory podobu cinch konektorů. Známé
mezinárodní označení RCA jack pochází z názvu „Radio Corporation
of America“. Na externím kontaktu koaxiálních kabelu je ochranné
krytí.
Konektory jsou barevně odlišené. Červený konektor se používá pro
pravý kanál, bílý nebo černý konektor pro levý kanál. U zařízení, která
kromě reprodukce zvukového záznamu podporují také nahrávání
zvuku, jsou dodatečné porty označené černou barvou pro levý kanál a
žlutou pro pravý.
Protože střední kontakt vystupuje směrem k externímu zemnícímu
kontaktu, měly by se cinch konektory připojovat pouze je-li zařízení
vypnuté.
Cinch konektory nemají pevně stanovený standard, proto se
v profesionální oblasti namísto cinch konektorů používají převážně
symetrické audio jacky. S cinch konektory se naopak často setkáme
v okruhu jednotlivých uživatelů. Jsou-li spojeny dva nahrávací
přístroje, není zapotřebí propojovací kabel, protože se pro nahrávání a
reprodukci využívají různé linky.
Obr. 2.28: Cinch kabel
64
Minos++ Rozhraní – Učebnice Konektory DIN tvoří velkou skupinu. Mají zaoblený kovový rám s
průměrem 13 mm. Uvnitř tohoto rámu jsou uspořádány kontaktní piny.
V oblasti přenosu zvuku byly konektory DIN z velké míry nahrazeny
cinch konektory. Nejpoužívanější byly konektory se třemi dotekovými
piny pro mono signály a s pěti dotekovými piny pro stereo signály. DIN
konektory se však používaly i v jiných oblastech. Existují také
konektory s ještě větším počtem dotekových pinů.
Konektory
počítačové
C64 byly
konektorů,
konektory.
DIN s pěti dotekovými piny se používaly také pro
klávesnice. U populárních domácích počítačů Commodore
disketové mechaniky připojeny pomocí šestipinových
zatímco pro zdroj energie se používaly sedmipinové
Pětipinové konektory sloužily k připojení sluchátek. Kontakty tohoto
typu konektorů však nebyly uspořádány do půlkruhu, ale podoby pětky
na hrací kostce.
Konektory DIN se dosud používají v průmyslu. Aby se zabránilo
nechtěnému odpojení, používají se obměny vybavené spojovacími
maticemi nebo bajonetovými uzávěry.
Další variantou je konektor Mini-DIN. Kovový rám tohoto konektoru má
průměr 7 mm. Počet dotekových pinů se pohybuje od tří do devíti.
Čtyřpinové konektory se například používají pro přenos S-video
signálů a šestipinové pro myši a klávesnice.
Obr. 2.29: Různé DIN a Mini-DIN konektory
65
Minos++ Rozhraní – Učebnice Další typ zvukového rozhraní představují
standardizovány v normě DIN IEC 60603-11.
audio
jacky.
Jsou
Audio jacky mají průměr 6,35 mm nebo 3.,5 mm. Pro velmi malá
zařízení se vyrábí audio jacky o průměru 2,5 mm.
Kruhovité kontakty jsou uspořádané jeden za druhým. První kruh je
opatřen drážkou, z níž při zapojení do zdířky vyskočí pružina.
Počet kontaktů se pohybuje od dvou do čtyř. Dva kontakty mohou
přenášet pouze mono signál. Pro stereo signál jsou zapotřebí tři
kontakty. Čtvrtý kontakt může například u některých videokamer
sloužit k přenosu kompozitních obrazových signálů.
U dvoupólových konektorů přenáší přední kontakt signál, zatímco
zadní kontakt představuje zemnící linku. Přední kontakt třípólových
konektorů přenáší zvukový signál z levého kanálu, zatímco střední
kontakt signál z pravého kanálu. Zadní kontakt je opět zemnící linka.
V profesionální oblasti se třípólové konektory používají k uskutečnění
symetrických spojení. V tomto případě se přední kontakt použije pro
samotný signál, zatímco střední kontakt přenáší ten stejný signál
v opačné fázi. Vnější poruchy mají na obě linky stejný účinek, takže
rozdílový signál zůstává neovlivněn.
Patice audio jacků mohou být také vybaveny přepínacím kontaktem,
který při zapojení sluchátek vypíná vestavěné reproduktory.
Obr. 2.30: Audio jack 6,35 mm a 3,5 mm se čtyřmi kontakty
66
Minos++ Digitální přenos zvuku
Rozhraní pro digitální přenos zvuku se označují S/P-DIF. Tato zkratka
znamená „Sony/Philips Digital Interface“. Jejich hlavní uplatnění je na
poli zábavní elektroniky. V oblasti motorových vozidel je výhodou nižší
množství digitálních připojení ve srovnání s těmi analogovými.
Zvukové signály jsou přenášeny buď elektricky nebo opticky. Pro
elektrický přenos dat se používají koaxiální kabely s cinch konektory
nebo audio jacky o průměru 3,5 mm.
Konektory pro optický přenos se nazývají TOSLINK. Toto označení
odkazuje ke společnosti Toshiba, která toto rozhraní využívala již
v 80tých letech pro spojování CD přehrávačů s jinými přístroji.
Pro optický přenos se používají umělohmotné světlovody. Průměr
světlovodu je 1 mm. Umělá hmota je srovnatelná se skelným vláknem
co se týče skutečně možného poloměru ohybu.
Protože zeslabení signálu je u těchto umělohmotných kabelů vyšší
než u kabelů ze skelného vlákna, nesmí jejich délka přesáhnout
několik metrů. Výhoda optického přenosu spočívá v dosaženém
potenciálním odstupu připojených zařízení a v nepřítomnosti vlivu
elektrického a magnetického šumu na kabely.
V mnoha noteboocích se využívá kombinace elektrických a optických
portů. Elektrický přenos se uskutečňuje prostřednictvím 3,5 mm audio
jacku. Hlavice tohoto jacku má průhlednou umělohmotnou koncovku,
která představuje port pro optické signály.
Pro převod elektrických signálů a optické a naopak se používá
konvertor S/P-DIF. Ne všechny konvertory mohou zajistit převod
v obou směrech.
Na začátku se nejdříve digitalizovaly analogové signály za vzorkovací
frekvence 32, 44,1 či 48 kHz, a poté byla digitální dat odeslána přes
rozhraní S/P-DIF. Využívala se kódová impulsová modulace PCM.
Vyšší vzorkovací frekvence zvyšuje kvalitu, ale také rychlost přenosu
dat.
Dnes jsou již zvuková data dostupná v digitální podobě, zvláště u
vícekanálových přenosů zvuku jako je Dolby Digital nebo DTS. Tato
data lze také přenášet přes S/P-DIF. Přijímač ovšem musí být
schopný tato data dekódovat. Měl by proto podporovat přepínání mezi
PCM a vícekanálovým audio.
67
Video porty
2.6.1
Kompozitní video
Minos++ Nejjednodušší způsob připojení videopřehrávače k televizi je použití
anténního kabelu. Ten stejný signál může být přenášen přes
kompozitní port.
Narozdíl od metody užívání anténního portu není kompozitní obrazový
signál není na určité frekvenci modulovaný a také neobsahuje zvukové
informace.
Obrazové informace jsou přenášeny v analogové podobě. V němčině
se přenesená data označují také FBAS, což je odvozeno
z německého slovního spojení „Farb-Bild-Austast-Synchron signál” a
lze přeložit jako „barevně-zobrazovací-zatemňovací-synchronní
signál“. Zatemňovací a synchronní signály jsou potřebné ke zobrazení
jednotlivých vrstev obrazu jedné za druhou.
Obrazový signál představuje černobílý obraz. Informace o barvách se
k obrazovému signálu přidává.
Kompletní obrazové informace se přenášejí prostřednictvím jediného
kabelu. Často se používají žluté cinch konektory. Kromě toho jsou pro
zvukový stereo signál nezbytné bílé a červené cinch konektory.
Kompozitní video také může být přenášeno pomocí SCART
konektoru. Kvalita obrazu je u kompozitního videa vyšší než u
připojení přes anténu. Měla by se však používat vysoce kvalitní
rozhraní. Kvalita obrazu může být ovšem podstatně zvýšena i použitím
vysoce kvalitního kabelu.
Obr. 2.31: Cinch kabel pro kompozitní video
68
Minos++ S-video
S-video rozhraní přenášejí obrazové signály dvěma samostatnými
linkami pro informace o jasu a barvách. Označení S-video znamená
„separate video“. Informace o jasu označuje písmeno Y, pro informace
o barvách se používá písmeno C, z čehož plyne další označení tohoto
rozhraní, totiž Y/C.
Označení S-video bývá často zaměňováno s video formátem S-VHS.
Pravděpodobně to souvisí s tím, že rozhraní S-video častěji najdeme u
videopřehrávačů S-VHS než u videopřehrávačů VHS video.
S-video zaručuje vyšší kvalitu přenosu video signálu než kompozitní
video. Proto se s rozhraními S-video častěji setkáme u vysoce
kvalitních videopřehrávačů.
Díky tomu, že informace o jasu a barvách jsou přenášeny samostatně
přes zvláštní pár vodičů pro každý z těchto signálů, lze pro získání
informací o jasu využít celé frekvenční pásmo linky, což u
kompozitního videa není možné. Tím se zvyšuje horizontální rozlišení
obrazových informací pro každý řádek obrazu a vynikne více detailů.
U dlouhých připojení se však může vyskytnout dvousměrný šum mezi
vodičovými páry. Z tohoto důvodu je kvalita obrazu u kabelů delších
než 10 m horší než u kompozitního videa.
Pro rozhraní S-video se používají konektory mini-DIN, také nazývané
Hosiden konektory. V minulosti se používaly i jiné typy konektorů.
S-video signál může být také přenášen za použití konektorů SCART.
Video přístroje, které nejsou kompatibilní s S-video, dokážou
zpracovat pouze jasový signál. Důsledkem toho bude obraz černobílý.
Obr. 2.32: S-Video kabel
69
Minos++ SCART
Připojení SCART bylo vyvinuto ve Francii na konci 70tých let 20. století.
Setkáme se s ním především v Evropě, proto se označuje také jako EuroAV.
Konektory SCART mají 20 kontaktů uspořádaných ve dvou řadách. Krytí
kabelu představuje 21. kontakt. U konektoru na sebe krytí bere podobu
kovového plátku, který rámuje ostatní kontakty. Tento rám je na jedné straně
zkosený, což umožňuje zapojit konektor SCART pouze jedním směrem.
SCART různé obrazové signály a stereo zvuk. Jednoduché kabely SCART, u
nichž je připojena pouze část dotekových pinů, přenáší pouze zvukové a
kompozitní signály.
Kompletně připojené kabely SCART jsou vhodné pro S-video a RGB signály.
U RGB se tři základní barvy červená, zelená a modrá přenášejí
prostřednictvím tří zvláštních linek. Protože signály RGB neobsahují žádné
synchronizační informace, jsou tato data převzata z kompozitních signálů.
RGB poskytuje díky tomu, že se informace o jednotlivých barvách přenášejí
samostatně, velmi dobrou kvalitu obrazu.
Část kontaktů používaných pro S-video je stejná jako u RGB. Souhlasná
zařízení lze mezi RGB a S-video přepojovat s ohledem na signál přenášený
přes připojení SCART. Signály RGB a S-video nemohou být přenášeny
zároveň.
Pro přepojení napětí slouží další kontakt. Může sloužit například k přepojení
televizoru do odpovídajícího SCART portu po zapnutí video přehrávače.
Obr. 2.33: Konektor SCART
70
Minos++ Komponentní video
Komponentní připojení má stejně jako RGB tři linky s cinch konektory.
Je to vysoce kvalitní připojení, používané především u DVD
přehrávačů. Kromě digitálních DVD obrazových informací lze docílit i
velmi dobré kvality obrazu. Toto rozhraní také umožňuje přenášet
analogové HDTV signály.
Narozdíl od RGB zde zmíněné tři linky neslouží k přenosu tří
základních barev. Jedna linka zprostředkuje pro informace o jasu. Tu
označujeme Y.
Zbývající dvě linky se označují Pb a Pr. Ty přenášejí diferenční signál
modré a červené ve vztahu k hodnotě šedi obrazového signálu.
Hodnoty diferenčního signálu se pohybují v rozmezí od –0,5 do +0,5.
U Pb odpovídá maximální pozitivní hodnota modré, zatímco maximální
negativní hodnota představuje žlutou barvu. Podobně odpovídá
pozitivní hodnota u Pr červené a její negativní doplnění tyrkysové.
Označení YPbPr bývá často zaměňováno s YUV. YUV také přenáší
diferenční barevné signály, ale používá se u ní jiná výpočtová metoda.
YUV se používá například u standardu PAL. Barevně diferenční
signály lze také vypočíst podle YCbCr. Tento typ se používá pouze
pro přenos digitálního obrazu, jako je zemnící digitální televizní
vysílání DVB-T.
Tyto vysoce kvalitní analogová rozhraní budou v budoucnosti
pravděpodobně nahrazena digitálními rozhraními jako je HDMI, jejichž
součástí jsou prostředky na ochranu proti kopírování, jako HDCP.
Obr. 2.34: Patice u komponentního připojení
71
Síťová rozhraní v počítačích
2.7.1
Ethernet
Minos++ Vzájemné propojení různých počítačů umožňuje rychlý přenos dat
z jednoho místa na druhé. Dnes nejrozšířenější standard místní sítě
propojené kabely, která se nazývá také LAN („Local Area Network“), je
Ethernet.
Zastaralá verze Ethernetu využívala koaxiální kabel. Jednalo se o síť
se sběrnicovou strukturou, v níž byli všichni uživatelé připojeni na
jeden kabel. Rozvětvení k jednotlivým uživatelům se uskutečňovalo
pomocí T-kusů. Ty byly napojeny přímo na síťovou kartu. Oba konce
kabelu musely být vybaveny koncovým odporem.
Tato varianta Ethernetu se nazývá 10Base2. Každý úsek kabelu musí
dodržovat maximální délku 185 m a maximální počet 30 připojených
uživatelů. Rychlost přenosu dat zůstává na 10 MBit/s. Nevýhodou
sběrnicové struktury je, že při připojování dodatečných uživatelů musí
být síť krátce rozdělena, a vyskytne-li se na kabelu závada, je narušen
celý úsek.
U standardu 10Base-T se namísto koaxiálního kabelu používá kabel
s kroucenými páry vodičů. Říká se mu také „Twisted-Pair“. Jednotliví
uživatelé jsou hvězdicovitě propojeni přes hub nebo switch, takže
každý uživatel je s tímto rozdělovačem připojen pomocí vlastního
kabelu. Použitím více hubů či switchů se dosáhne stromové struktury.
Maximální přenosová rychlost u 10Base-T je taktéž 10 MBit/s. Kabely
pro tuto rychlost se nazývají Cat 3 pro kategorii 3. Mohou být až 100 m
dlouhé a skládají se ze dvou dvojitých vodičů.
Obr. 2.35: Ethernetový adaptér pro 10Base2 a Twisted Pair
72
Minos++ Rozhraní – Učebnice Pouze čtyři kontakty osmipinových konektorů
Hovorově se tyto konektory nazývají RJ45.
jsou
obsazeny.
Pro přímé spojení dvou počítačů bez hubů či switchů se používají
zvláštní křížově propojené propojovací kabely. Moderní síťové karty
jsou však také schopny automaticky rozpoznat použitý kabel, čímž se
propojovací kabely stávají nepotřebnými.
Zvýšení přenosové rychlosti na 100 MBit/s se uskutečnilo zavedením
Fast Ethernetu, také označovaného 100Base-T.
Maximální délka kabelu může i u Fast Ethernetu dosahovat 100 m.
Kvůli vyšší přenosové rychlosti dat by měly být v tomto případě
používány kabely kategorie 5, krátce nazývané Cat.
Dalšího zdesetinásobení přenosové rychlosti dat se docílí s
Gigabitovým Ethernetem. Zde se používají čtyři páry vodičů, takže je
obsazeno všech osm kontaktů konektoru.
V uzlech Ethernetové sítě se nacházejí huby nebo switche.
Jednoduché huby fungují převážně jako rozdělovače. Datový balík,
obdržený na jednom připojení, je rozdělen na všechna ostatní
připojení. Na kapacitě jednoho hubu se tedy podílí všechna připojená
zařízení.
Naproti tomu switch může navzájem přímo propojit dva uživatele. Na
jednom switchi se čtyřmi připojeními, nazývanými porty, si například
mohou vždy dva počítače nezávisle na druhých dvou plnou rychlostí
vyměňovat data.
V zásadě mohou Ethernetové sítě fungovat také přes optická vlákna.
Přes měděné kabely může být ovšem koncový přístroj prostřednictvím
Power over Ethernet zásoben elektrickou energií do 15 W.
Obr. 2.36: Ethernetový switch
73
Minos++ WLAN
WLAN je zkratka pro „Wireless Local Area Network“. V některých
zemích se používá také označení Wi-Fi. Prostřednictvím WLAN lze
například vzájemně propojit více počítačů bez použití kabelu nebo
získat přístup k internetu.
WLAN je standardizován v normě IEEE 802.11. V Evropě se využívají
frekvence v rozsahu od 2,412 do 2,472 a od 5,18 do 5,70 GHz v rámci
bezlicenčních frekvenčních pásem 2,4 a 5 GHz.
Nejčastěji využívané pásmo leží ve frekvenčním rozsahu 2,4 GHz a
v Evropě je rozděleno na 13 jednotlivých kanálů. Protože se kanály
kvůli své šířce pásma 20 MHz částečně překrývají, měly by se pro
WLANy, které se nacházejí v těsné blízkosti, používat co možná
nejvzdálenější kanály. Překrývání se tedy nevyskytuje pouze u kanálů
1, 7 a 13.
V pásmu 5 GHz je v Evropě dostupných 19 kanálů. U žádného z nich
nedochází k překrývání.
V průběhu let získala norma IEEE 802.11 další doplnění. Norma IEEE
802.11b pochází z roku 1999. Přístroje fungují v pásmu 2,4 GHz. Je
dosaženo přenosové rychlosti dat zhruba do 11 MBit/s, což odpovídá
skutečné přenosové rychlosti dat okolo 5 MBit/s.
Norma IEEE 802.11a pochází ze stejného roku, ale je poněkud
rozšířená. Důvodem je využívání pásma 5, které bylo tehdy ještě
značně omezeno. Bylo již ovšem možné dosáhnout přenosových
rychlostí dat zhruba 54 MBit/s, přičemž skutečná rychlost byla
poloviční.
Od roku 2003 bylo s normou IEEE 802.11g dosaženo přenosových
rychlostí dat zhruba 54 MBit/s i v pásmu 2,4 GHz. Přístroje podle této
normy jsou také široce rozšířené. Přístroje podle normy IEEE 802.11g
jsou kompatibilní s přístroj podle normy IEEE 802.11b, mohou však
pracovat také s nižšími přenosovými rychlostmi dat.
První přístroje podle normy IEEE 802.11n jsou k dostání od roku 2009.
Ty mohou fungovat jak ve frekvenčním pásmu 2,4 GHz, tak v pásmu 5
GHz. Je možné dosáhnout přenosových rychlostí až do zhruba 300
MBit/s, a to použitím několika antén.
Zatímco maximální dosah WLANu může být 35 m v budovách a okolo
100 m venku, u standardu IEEE 802.11n se prodlouží zhruba na
dvojnásobek. Stejně jako u všech bezdrátových sítí dosah ovšem
hodně závisí na místních podmínkách, jako je například typ stěn.
74
Rozhraní – Učebnice Minos++ Standard IEEE 802.11a byl dále vyvíjen spolu se standardem IEEE
802.11h. Přenosová rychlost dat se nezvýšila. U pásma 5 GHz je
třeba mít na paměti, že některé kanály lze využívat pouze
v uzavřených prostorách.
Maximální vysílací výkon je 100 mW v pásmu 2,4 GHz. V pásmu 5
GHz může vysílací výkon dosáhnout 200 mW, u některých frekvencí
dokonce 1000 mW.
Přestože WLAN umožňuje přímé spojení dvou uživatelů, často se
využívá centrální základní stanice, tzv. Access Point. Access Point
nezřídka navazuje spojení se sítí po lince nebo se připojuje přímo
k internetu. Tato zařízení se nazývají WLAN Router.
K rozšíření bezdrátové sítě může dojít pouze prostřednictvím WLANRepeateru. Mnoho Access Pointů lze provozovat v tomto režimu.
Snižuje se tím však propustnost dat ke koncovému uživateli, protože
Repeater musí současně udržovat kontakt s Access Pointem. Bridge
naproti tomu představuje spojení dvou bodů, například bezdrátové
propojení dvou budov.
WLAN může být na základě svého dosahu využíván i osobami, které
k jeho užívání nejsou oprávněny. WLAN by se proto měl provozovat
zásadně pod šifrou.
Šifrovací algoritmus WEP, což znamená „Wired Equivalent Privacy“,
se již nedoporučuje, protože moderní počítače dokážou šifru vypočítat.
Lépe vyhovuje standardní WPA. Tato zkratka znamená „Wi-Fi
Protected Access“ (česky „Wi-Fi chráněný přístup).
Veřejně přístupné WLANy se označují jako Hot Spoty. Často bývají
zpoplatněné.
Obr. 2.37: WLAN anténa
75
Minos++ Bluetooth
Bluetooth je radiové rozhraní, které by mělo pomoci snížit vysoký
počet kabelů u počítačů a jejich periferních zařízení. Na vyvíjení
tohoto standardu měla zásadní podíl firma Ericson. Název Bluetooth
je upomínkou na dánského krále Blauzahna, který v 10. století
sjednotil velké části Dánska a Norska.
Bluetooth vysílá v rozsahu od 2,402 do 2,480 GHz. Tyto frekvence leží
v tzv. ISM pásmu, což znamená „Industrial Scientific and Medical“
(tedy pro průmyslové, vědecké a lékařské účely). V tomto frekvenčním
pásmu potřebují přístroje pouze všeobecný přístup, není však
vyloučeno rušení jinými přístroji. Například mikrovlnné trouby tedy
pracují na stejném vlnovém rozsahu.
Aby se předešlo rušení, používají se měniče frekvencí, jejichž
prostřednictvím se až 1600krát za sekundu změní frekvence.
Dohromady je možné využívat 79 různých frekvencí. Těmto změnám
přenosových frekvencí se také říká Frequency Hopping.
Standardní Bluetooth Verze 1.0 byla zavedena v roce 1999.
Vyskytovaly se u ní ještě různé chyby, takže teprve v roce 2001 se na
trh dostala všeobecně použitelná Verze 1.1. Koncem roku 2003
následovala Verze 1.2.
Počínaje Verzí 1.2 se začíná používat „Adaptive Frequency Hopping“,
při němž se rušené frekvence dočasně nepoužívají.
Maximální přenosová rychlost dat činí u Verze 1.2 1MBit/s, což
odpovídá skutečné přenosové rychlosti okolo 730 kBit/s.
S Verzí 2.0 se v roce 2004 skutečná přenosová rychlost dat
ztrojnásobila zhruba na 2,1 MBit/s. Umožnila to vylepšená modulační
metoda zvaná „Enhanced Data Rate“, zkráceně EDR. V roce 2007
následoval standard 2.1, který obsahoval další vylepšení, například
pro snížení spotřeby energie.
V roce 2009 byla představena Verze 3.0, která slibuje rychlejší přenos
především většího množství dat.
Co se týče dosahu, rozlišujeme u Bluetooth tři třídy. Zařízení třídy 1
vysílají s maximálním výkonem 100 mW, čímž lze dosáhnout dosahu
okolo 100 m.
U zařízení třídy 2 dosahuje maximální vysílací výkon 2,5 mW. To
umožňuje dosah zhruba 50 m. Maximální vysílací výkon u třídy 3 je 1
mW. S tak malým výkonem jsou dostupné pouze vzdálenosti zhruba
do 10 m. Dosah snižují různé překážky jako jsou zdi. Zvýšení
maximální vzdálenosti naproti tomu umožňují směrové antény.
76
Rozhraní – Učebnice Minos++ Malých vysílacích výkonů využívají především zařízení na
akumulátory. Například u mobilních telefonů nebo handsfree headsetů
je tedy maximální délka provozu důležitější než dosah. Naproti tomu u
adaptérů Bluetooth, které se mohou vyskytovat u síťových zařízení
jako například tiskárny, není malá spotřeba energie rozhodující
vlastností.
Bluetooth neumožňuje pouze propojení dvou přístrojů, ale také
vytváření menších sítí. K pikosíti může být připojeno celkem 8
Bluetooth zařízení.
Pouze jedno zařízení v pikosíti může pracovat jako master. Přiděluje
až sedmi zařízením slave konkrétní doby vysílání. Jiné přístroje
mohou být přepnuty do klidového režimu a na žádost znovu
aktivovány.
Lze také navzájem propojit různé pikosítě, a to tehdy, je-li jedno
Bluetooth zařízení přihlášeno v několika pikosítích zároveň. Toto
zařízení může však fungovat jako master pouze v jedné síti.
K jedné velké, tzv. rozložené síti („scatternet“) může být připojeno
celkem 10 pikosítí. Protože mezi sebou jednotliví uživatelé samostatně
navazují kontakt, označuje se tato síť jako samoorganizovaná. U
rozsáhlejších sítí ovšem přenosová rychlost dat výrazně klesá.
Výstavba spojení se uskutečňuje prostřednictvím Bluetooth zařízení,
z něhož se tím stává master. Zařízení, která nejsou propojená,
prověřují v časových odstupech část frekvencí na žádost ostatních
zařízení. Existuje možnost nenechat zařízení na žádost odpovědět.
Tato zařízení jsou pak pokládána za neviditelné.
Přes Bluetooth může sdílet data široká škála zařízení. Přitom
například sluchátka přenášejí jiný typ dat než tiskárny nebo počítačové
myši. Různé datové typy jsou určeny profily. Pomocí nových profilů lze
také zavádět dosud neaplikované požadavky.
K profilům Bluetooth patří například profil HSP pro Headset, který
slouží k nastavení handsfree souprav nebo BPP pro Basic Printing
Profile, který umožňuje nastavení tiskárny.
77
Minos++ IrDA
V případě rozhraní IrDA probíhá přenos dat prostřednictvím
infračerveného světla. Vlnová délka světla se pohybuje v rozmezí od
850 do 900 nm.
Toto rozhraní bylo vyvinuto společností Hewlett-Packard. Ta později
založila ve spolupráci s dalšími společnostmi tzv. „Infrared Data
Association“ („Společnost pro infračervená data“), podle které bylo
rozhraní IrDA pojmenováno.
Protože se jedná o rozhraní s infračerveným světlem, musejí od sebe
být odesilatel a příjemce vzdáleni na dohled. Aby proběhl datový
přenos, nesmí maximální odstup překročit 1 m.
U rozhraní IrDa se jedná o sériový přenos dat, konkrétně poloviční
duplex. Rozlišujeme dvě základní verze.
Verze IrDA 1.0 pracuje za přenosové rychlosti dat ve výši od 9,6 do
115,2 kBit/s. Tato rychlost odpovídá sériovému rozhraní, proto se
Verze 1.0 označuje také SIR, což je zkratka termínu „Serial Infrared“.
S verzí 1.1 lze dosáhnout přenosové rychlosti až 4 MBit/s. Proto je
také známá pod zkratkou FIR pro Fast Infrared.
Rozhraní IrDa se používá především u mobilních telefonů, ale také
například u tiskáren. S narůstajícím rozšiřováním rozhraní Bluetooth
ztrácí rozhraní IrDA na významu.
Rozhraní IrDA se nesmí zaměňovat s dálkovým ovládáním televizních
přístrojů. Ty sice také pracují s infračerveným světlem, ale používají
pro přenos dat jiný protokol.
Obr. 2.38: Rozhraní IrDA na mobilním telefonu
78
Telefony
2.8.1
Analogové telefony
Minos++ Pomocí telefonu můžeme vést hovory s kýmkoliv na celém světě.
Připojení telefonních aparátů se však v různých zemích liší.
Následující text přibližuje především německou telefonní síť.
Aby mohl být každý uživatel telefonu spojen s kterýmkoliv jiným
uživatelem, existují mezi jednotlivými telefonními přípojkami ústředny.
Z těchto ústředen vede ke každé telefonní přípojce samostatný kabel.
Pro předání veškerých informací jako vytočení čísla jiného uživatele a
hlasový přenos stačí jeden kabel s pouhými dvěma vodiči. Ty se
označují písmeny a a b.
Přes tuto dvouvodičovou linku se provozují telefonní aparáty ve
veřejné telefonní síti se stejnosměrným napětím 60 V. U telefonních
zařízení může být napětí i menší. Vodič b má přitom nulové napětí,
zatímco vodič a vede negativní napětí.
Hlas se přenáší ve frekvenčním rozsahu od 300 do 3400 Hz.
Analogový přenos hlasových informací dnes probíhá pouze k ústředně
(tzv. „poslední míle“). Tam se informace digitalizují. Také
zprostředkování rozhovorů se uskutečňuje digitálně.
Dvouvodičová linka končí v tzv. TAE přípojce (telekomunikační
připojovací jednotka). Ta často disponuje třemi zdířkami, které mají
různé typy kódování, F nebo N. Písmeno F přitom značí telefon
(„Fernsprecher“), tedy vlastní telefonní aparát, a písmeno N doplňkové
zařízení („Nachrichten-Endgerät“ nebo „Nebengerät“).
Obr. 2.39: Telefonní přípojka s kódováním NFN a konektorem F
79
Rozhraní – Učebnice Minos++ F a N konektory a zdířky mají různou mechanickou stavbu, aby se
zabránilo nesprávnému zapojení. Zdířky F mají ve spodní a zdířky N
v horní části dodatečné drážky, do kterých mohou být zasunuty pouze
správné konektory.
Konektor F potřebuje pouze dva kontakty, přičemž je vodič a připojen
ke kontaktu 1 a vodič b ke kontaktu 2. Konektor N, který je určen pro
fax či pro záznamník, potřebuje čtyři kontakty.
Zdířky N z elektrického hlediska překonávají zdířky F. Není-li konektor
zapojen, jsou u této zdířky kontakty 1 a 6, jakož i 2 a 5, navzájem
spojeny. Tím je zdířka N bez konektoru jednoduše přemostěna.
Teprve zapojením konektoru se kontakty zdířky N rozpojí a jsou
zavedeny do přístroje. Linka tím pádem musí mít čtyři vodiče, aby
mohl být signál veden dále do zdířky F.
Doporučuje se zapojovat fax do levé zdířky N a záznamník do pravé.
Telefon se zapojuje do prostřední zdířky F. Tak může telefon převzít
hovor nahraný na záznamníku.
Vedle přípojek s kódováním NFN existují i přípojky s kódováním NFF,
u nichž jsou obě linky zapojené do zdířek F zcela nezávislé jedna na
druhé.
Vytvoření spojení se u telefonů dříve uskutečňovalo vytáčením
impulsů pomocí rotační číselnice. Otočení číselnice nazpět generovalo
impulsy, které byly vyhodnoceny ústřednou. Zvolená číslice přitom
odpovídala počtu impulsů, pouze číslice 0 generovala 10 impulsů.
S nástupem digitalizace ústředny byly číselníky vystřídány tlačítky, u
nichž představuje každá číslice dvě tónové frekvence, které se
generují stisknutím tlačítka. Toto vytáčení se proto označuje jako
vícefrekvenční.
Využívá se celkem osm frekvencí, které leží v rozsahu od 697 do 1633
Hz. Číslice 1 se například skládá z frekvencí 697 a 1209 Hz, číslice 2
také z 697 Hz, avšak v kombinaci s 1336 Hz.
Pomocí těchto osmi frekvencí se generují čísla 1 až 0, znaky
hvězdička a křížek a čtyři další tlačítka, která se často označují
písmeny A až D. Dnes by již měly být zaváděny pouze telefony s tímto
způsobem vytáčení.
80
Minos++ ISDN
Pomocí ISDN („Integrated Services Digital Network“), „Digitální sítě
integrovaných služeb“, se uskutečňuje digitální přenos dat
k uživatelům. K tomu je třeba dodatečné síťové zakončení NTBA,
„Network Termination for ISDN Basic Access“. Linka NTBA se
zapojuje do obyčejné telefonní přípojky, ke které pak již nesmí být
připojena žádná jiná zařízení.
NTBA využívá takzvané S0 sběrnice, na kterou se připojují jednotlivá
koncová zařízení. V nejjednodušším případě mohou být přímo na
NTBA připojena dvě ISDN zařízení.
Má-li být připojeno více zařízení, je třeba je s NTBA propojit přes
odbočnici. Maximální délka kabelu závisí na typu kabelu. Kabel
vycházející z NTBA může měřit přes 100 m. NTBA může mít mimo to
také centrální pozici, takže S0 sběrnice vede na dvě strany. Prozatím
nejnovější odbočnice jsou vybaveny koncovým odporem.
Na jednu S0 sběrnici mohou být připojeny maximálně čtyři telefony
bez vlastního zdroje energie. Přívod energie v tomto případě zajišťuje
NTBA, které musí být za tímto účelem zapojeno do 230 V přípojky.
Pokud je k S0 sběrnici připojeno více zařízení, musejí mít v každém
případě vlastní zdroj energie.
Disponují-li všechna zařízení připojená na S0 sběrnici vlastními zdroji
energie, nemusí být NTBA nutně připojeno k 230 V síti. Při výpadku
proudu pak může být energie pro základní funkce telefonu dodávána
přes telefonní síť a NTBA, pokud je telefon tohoto nouzového provozu
schopný.
Analogové telefony mohou být připojeny na S0 sběrnici buď pomocí
jednoduchého adaptéru či ab konvertoru, nebo přes telefonní zařízení.
K tomu pak může být připojeno několik analogových telefonů a také
faxovací zařízení.
Základní připojení ISDN zajišťuje dvě telefonní linky, kanály B, každá
z nichž má přenosovou rychlost dat 64 kBit/s. V případě potřeby
mohou být tyto rychlosti spojeny na výslednou rychlost 128 kBit/s.
Třetí kanál, kanál D, přenáší rychlostí 16 kBit/s řadící informace.
Je-li třeba více telefonů, je možné použít primární multiplexní
připojení, které nabízí 30 B kanálů, každý s rychlostí 64 kBit/s, a jeden
D kanál, který také přenáší rychlostí 64 kBit/s. Propojením B kanálů
tak lze docílit přenosové rychlosti až do 2 MBit/s.
81
Minos++ DECT
Bezdrátové telefony umožňují vyšší pohyblivost během telefonování.
Z anglického termínu „Cordless Telephone“ vznikla zkratka CT. Tyto
telefony bývají často využívány v místnostech.
Centrální základní stanice bezdrátových telefonů je jako u běžných
telefonů připojena kabelem k telefonní přípojce. Přenos dat do
vlastního telefonu probíhá rádiově.
Do konce roku 2008 byly oblíbené hlavně telefony podle standardu
CT1+, protože pracovaly s analogovým přenosem dat a měly mít
nízkou radiaci. Využívaly frekvence v rozsahu od 885 MHz do 887
MHz u vysílače přenosného dílu a od 930 MHz do 932 MHz u vysílače
základní stanice s maximálním vysílacím výkonem 10 mW.
Od 1.1.2009 již v Německu není provoz bezdrátových telefonů podle
standardu CT1+ povolen. Frekvence, které používaly, připadnou jiným
mobilním radiovým službám.
Již od roku 1992 jsou na trhu bezdrátové telefony podle standardu
DECT, který je následníkem CT1+. Tato zkratka pochází ze slovního
spojení „Digital Enhanced Cordless Telecommunications“ a znamená
digitální vylepšenou bezdrátovou komunikaci.
Pro rozhlasový přenos se v Evropě využívají frekvence v rozsahu od
1880 do 1900 MHz. V USA využívají telefony DECT jiné frekvence, a
nesmějí se proto používat v Evropě.
Vysílací výkon základní stanice může dosáhnout až 250 mW. Vysílání
však probíhá pouze v jednom z 24 po sobě následujících krátkých
časových oken. Tím se snižuje střední vysílací výkon na zhruba 10
mW.
Aby byla radiační zátěž co možná nejnižší, snižuje se u standardního
ECO-DECT vysílací výkon přenosného dílu v závislosti na vzdálenosti
od základní stanice, jak je to jen možné.
Díky přenosovému protokolu GAP, což znamená „Generic Access
Profile“ (česky „obecný přístupový profil“), je možné přihlásit na jednu
základní stanici přenosné díly od různých výrobců. V tomto případě
jsou však podporovány pouze funkce telefonu. Ostatní funkce jako
například vyvolání seznamu volaných čísel nemusejí být při použití
přenosných dílů od cizích výrobců proveditelné.
82
Minos++ Mobilní telefony
Starší mobilní telefony pracovaly s analogovým přenosem signálu.
V Německu byla na konci roku 2000 odpojena poslední z takovýchto
sítí, C-Netz.
Mobilní rádiové sítě druhé generace fungují na digitálním principu a
využívají Standardní GSM (zkratka pro „Global System for Mobile
Communications“, v češtině „Globální systém pro mobilní komunikaci).
V Německu se používají frekvence v rozsahu 900 MHz pro tzv. D-sítě
a v rozsahu 1800 MHz pro E-sítě.
Protože je pro telefonní hovory nezbytné využití plného duplexního
přenosu, používají se pro příjem v mobilním telefonu a pro odesílání
informací k vysílači dvě různé frekvence s odstupem 45 MHz. Příjem
mobilním telefonem se označuje termínem downlink a vysílání
mobilního telefonu termínem uplink.
Mobilní radiová síť se dělí na mnoho radiových buněk, v jejichž středu
se nachází vysílač. Velikost jednotlivých buněk závisí na očekávaných
mobilních radiových zařízeních. V rovinatých venkovských oblastech
je reálně možný příjem až do vzdálenosti 35 km, v hustě zastavěných
městech se vzdálenost podstatně zkracuje.
Oproti přenosným telefonům podle standardu DECT se mobilní
telefony mohou pohybovat rychlostí až do 250 km/h, tedy například při
jízdě po dálnici. Může se stát, že mobilní telefon musí být během
hovoru předán další radiové buňce. Tomu se říká handover.
Telefonát je spojení zprostředkované vedením, při kterém mají oba
účastníci rozhovoru k dispozici své vlastní připojení. Tímto způsobem
lze také přenášet data. Rychlosti, kterých je možné dosáhnout, se
ovšem pohybují pouze okolo 14,4 kBit/s, a po odečtení opravy chyb
činí jen 9,6 kBit/s.
Vyšší přenosové rychlosti dat lze dosáhnout paketovým přenosem dat.
Přenášená data se zabalí do jednotlivých paketů a jsou přenášena
nezávisle na sobě. Této techniky využívá například GPRS, což je
zkratka pro „General Packet Radio Service“.
Systém GPRS není závislý na čase spojení, takže může pracovat
neustále. Takový stav se označuje „always on“. Lze dosáhnout
skutečných přenosových rychlostí dat zhruba do 50 kBit/s pro
downlink.
Urychlení GPRS je možné s EDGE, což znamená „Enhanced Data
Rates for GSM Evolution“. Díky lepšímu způsobu modulace se v tomto
případě dosahuje přenosových rychlostí dat okolo 200 kBit/s pro
downlink.
83
Minos++ UMTS
Dalšího zvýšení přenosové rychlosti dat lze docílit s třetí generací
mobilní rádiové sítě. Označení UMTS znamená „Universal Mobile
Telecommunications System“ („Univerzální mobilní telekomunikační
systém“).
Frekvence používané pro UMTS leží v rozpětí od 1900 do zhruba
2200 MHz, tedy nad GSM sítěmi.
Pomocí UMTS lze dosáhnout rychlosti až 384 kBit/s pro downstream a
128 kBit/s pro upstream.
Rozšíření UMTS, „High Speed Downlink Packet Access“, zkráceně
HSDPA, umožňuje ještě vyšší přenosovou rychlost, přičemž se
využívá vylepšených technik modulace dat. Jak je patrné z pojmu
„Downlink“ v názvu, zrychluje se pouze přenos ve směru k mobilnímu
telefonnímu přístroji.
Prostřednictvím HSDPA lze dosáhnout downloadové rychlosti až 3,6
MBit/s či dokonce 7,2 MBit/s. To jsou rychlosti srovnatelné
s kabelovým připojením DSL.
Vyšších upstream rychlosti až do 1,4 MBit/s lze dosáhnout
prostřednictvím HSUPA.
2.8.6
WiMAX
Především ve venkovských oblastech je pokrytí kabelovým broadband
internetem náročné. V tomto případě existuje možnost připojení
k internetu pomocí WiMAX, což je zkratka pro „Worldwide
Interoperability for Microwave Access“ („celosvětově kompatibilní
mikrovlnný přístup“).
V Německu má WiMAX pracovat s frekvencemi od 3400 do 3600
MHz. Rozlišuje se pevný WiMAX a mobilní WiMAX, přičemž posledně
uvedený umožňuje přechod z jedné rozhlasové buňky na druhou, aniž
by se přerušilo spojení.
Ve městech je možný příjem zhruba do vzdálenosti 3 km od vysílače,
v rovinatých venkovských oblastech již bylo optickým spojením
dosaženo až 50 km. Maximální přenosová rychlost dat je 108 MBit/s.
Ve skutečnosti se této hodnoty ovšem ani zdaleka nedosahuje.
Realistický odhad je okolo 5 MBit/s.
Stejně jako u UMTS se musí všichni uživatelé v rámci jedné radiové
buňky dělit o maximální možnou přenosovou rychlost dat. U pevného
připojení se doporučuje použití venkovní antény.
Ve srovnání s WLAN je zde přenosová rychlost dat menší, avšak
dosah vyšší. Budoucnost ukáže, jakým směrem se bude WiMAX dále
vyvíjet.
84
Minos++ DSL
DSL je zkratka pro „Digital Subscriber Line“ (v češtině „Digitální
účastnická linka“). Toto digitální uživatelské připojení umožňuje přístup
k internetu pomocí běžné dvouvodičové telefonní linky. Přenosová
rychlost dat v současné době dosahuje maximálně 50 MBit/s.
Této rychlosti, která je podstatně vyšší než u analogových modemů
nebo u ISDN, se dosahuje použitím vyšších frekvencí až do 30 MHz.
Maximální přenosová rychlost dat však klesá v nepřímé úměrnosti
k délce kabelu.
Aby bylo možné přes tu stejnou telefonní linku i nadále vést telefonní
hovory, rozdělí se u uživatele nižší frekvenční pásma pro analogové
telefony nebo ISDN a vyšší frekvenční pásma pro DSL pomocí
frekvenční výhybky. Tato frekvenční výhybka se obecně nazývá
splitter.
Splitter mimo to odděluje na ústředně frekvenční rozsah pro telefon a
DSL. Uživatel musí vlastnit DSL modem, zatímco na ústředně se
nachází tzv. DSLAM. Tento DSL Access Multiplexer tedy představuje
ústřednu zprostředkující připojení k internetu a často bývá připojen
pomocí kabelu z optického vlákna.
Nezřídka bývá nabízena asymetrická varianta DSL, z toho důvodu
označovaná ADSL. V podstatě je ale možná i symetrická SDSL, u níž
je rychlost pro download i upload stejná.
V Německu se prodávají připojení ADSL s rychlostí okolo 6 MBit/s pro
download a 0,5 MBit/s pro upload. S ADSL2+ narůstá přenosová
rychlost dat na 16 MBit/s pro download a 1 MBit/s pro upload.
Další zvýšení přenosové rychlosti umožňuje VDSL, „Very High Speed
Digital Subscriber Line“. S VDSL2 je možné od roku 2009 dosáhnout
rychlosti až 50 MBit/s pro download a do 10 MBit/s pro upload.
Tak vysoké přenosové rychlost dat jsou možné pouze u kabelů jejichž
délka k ústředně nepřesahuje 1000 m. Z tohoto důvodu se DSLAM
v mnoha městech zavádí jako Outdoor-DSLAM na sídlištích.
85
Softwarová rozhraní
3.1
Programová rozhraní
Minos++ Programová rozhraní jsou nezbytná, aby si různé počítačové
programy mohly navzájem vyměňovat data. Tato rozhraní se také
označují API, což je zkratka pro „application programming interface“,
tedy rozhraní při programování aplikací.
Programová rozhraní jsou důležitá především pro softwarové
programátory, proto se jimi zde nebudeme jednotlivě zabývat. I
uživatelům však mohou být informace o softwarových rozhraních
užitečné, jak vyplývá z následujících několika příkladů.
U webových stránek často oceníme, je-li připojena interaktivní mapa.
Ta může být jednoduchým odkazem na Google Maps. Předpokladem
je registrace u Googlu, takzvané Google konto.
API map, které tvůrce stránek obdrží od Googlu, vloží do vlastní
webové stránky. Při otevření této stránky jsou zpřístupněna
odpovídající data z Google Maps a zobrazí se mapa, kterou si chceme
prohlédnout.
Také vyhledávač Wolfram Alpha má v budoucnu připravit rozhraní,
přes které budou mít ostatní programy přístup k informacím z tohoto
vyhledávače.
Služby jako Flickr nebo Twitter také využívají rozhraní, ať už
k vystavování obrázků na internetu nebo k předávání uživatelem
zpřístupněných krátkých informací dalším programům.
Cestovní agenti také dávají své nabídky k dispozici přes rozhraní.
Například cestovní kanceláře tak mají přístup k těmto datům a mohou
zákazníkům zprostředkovat odpovídající pobyt.
V oblasti finančních transakcí nabízí PayPal, dceřiná firma Ebay,
rozhraní pro převod peněz. S jeho pomocí mohou být v internetových
obchodech přístupné odpovídající platební funkce. Všeobecně lze
dojít k závěru, že společně se stále rozsáhlejším propojením počítačů
na celém světě a s ním spojenými možnostmi vznikla také dlouhá řada
různých rozhraní mezi jednotlivými systémy.
86
Minos++ Internetové protokoly
Pro porozumění tomu, jak funguje internet, napomáhají určité základní
znalosti. Lze je upotřebit také při řešení problémů, které se mohou
vyskytnout.
Aby mohl být počítač v síti detekován, musí disponovat jednoznačnou
adresou. V případě internetových a často i místních sítí jde o tzv. IP
adresu, přičemž zkratka IP značí internetový protokol.
Dnes se obvykle používají adresy čtvrté verze IP, IPv4. Jedná se o
čtyři čísla mezi 0 a 255, které jsou od sebe odděleny tečkami. V
binární číselné soustavě to odpovídá 32místnému číslo, což znamená,
že lze vytvořit téměř 4,3 miliard různých adres.
Dílčí části celkového počtu adres jsou vyhrazeny pro určité účely.
Například je ustanoveno, že rozpětí od 192.168.0.0 do
192.168.255.255 bude sloužit pro soukromé místní sítě. Tyto adresy
nelze vyhledat na internetu a mohou se v každé místní síti vyskytnout
pouze jednou.
Protože adresy IPv4 již pomalu dochází, bude v budoucnu nutný
přechod na IPv6. Tento typ adres má délku 128 bitů, což umožňuje
vytvořit těžko představitelný počet různých adres.
Rozdělování IP adres v místní síti se uskutečňuje pomocí serverů
DHCP. Tento „Dynamic Host Configuration Protocol“ automaticky
přiděluje novým uživatelům v síti volné IP adresy.
„Domain Name System“, překládá IP adresy v internetu na snadněji
zapamatovatelné textové adresy. Za IP adresou 134.109.133.7 se tak
například skrývá webová stránka www.TU-Chemnitz.de.
Odesílání emailů se uskutečňuje pomocí protokolu „Simple Mail
Transfer Protocol“ („jednoduchý protokol pro přenos pošty“). SMTP
server email převezme a předá jej dále příjemci.
Pro příjem emailů existují dva běžné protokoly. Protokol „Internet
Message Access Protocol“, zkráceně IMAP, zpřístupňuje emaily, které
jsou poskytovány určitým serverem. Zde jsou emaily uchovávány,
dokud je uživatel nesmaže.
V případě protokolu POP3, což znamená „Post Office Protocol“, se
naopak emaily ze serveru stahují a ukládají ve vlastním počítači
uživatele.
87
Minos++ Univerzální Plug and Play
Digitální propojení se již neomezuje pouze na počítače. Také jiné
přístroje od různých výrobců, jako televizory, MP3 přehrávače nebo
dokonce bezpečnostní systémy, mohou být mezi sebou propojeny a
sdílet data.
Standardní Universal Plug and Play, zkráceně UPnP, byl původně
vyvinut společností Microsoft. Dnes tento standard podporuje řada
společností jako například Intel.
Co se týče způsobu datového přenosu je UPnP skutečně univerzální.
Komunikace mezi přístroji tedy může probíhat přes kabel
prostřednictvím Ethernetu, ale také bezdrátově přes WLAN, přes
FireWire nebo dokonce přes telefonní kabel. Nezáleží ani na tom, jestli
je na daném zařízení nainstalován Windows, Linux nebo jiný operační
systém.
Přenos dat používá standardy, se kterými se setkáme i u internetu.
Tato zařízení používají IP adresy a rozumí protokolu HTTP. To
dokazuje, že je lze nakonfigurovat na obyčejný internetový prohlížeč.
UPnP lze také velmi jednoduše rozšířit, takže mohou být bez
problémů připojeny nová zařízené či nové funkce.
Navázání kontaktu s určitým zařízením proběhne, je-li toto zařízení
opatřeno IP adresou. Tu může buď obdržet od DHCP serveru, nebo si
náhodně zvolí volnou IP adresu z určitého rozsahu. Poté sdělí
ostatním uživatelům v síti, o jaké zařízení se jedná.
Standard UPnP AV je nakonfigurován speciálně na rozdělování
zvukových a obrazových dat. Zde rozlišujeme, jestli určité zařízení
jakožto server data poskytuje, nebo je přehrává. Přehrávací zařízení
se označuje jako media render.
Výhodou oddělení serveru od přehrávacího zařízení je, že se většinou
hlasitý server může nacházet v jiné místnosti, a že přehrávací zařízení
neruší reprodukci obrazu a zvuku.
Bonjour společnosti Apple je technologie srovnatelná s UPnP,
dostupná i pro operační systém Linux.
88
Rozhraní člověk-stroj
4.1
Klávesnice
Minos++ Klávesnice je velmi starý prostředek, sloužící ke komunikaci
s počítačem. Dokonce i příprava děrných pásek a děrných karet u
starších počítačů se prováděla pomocí klávesnic.
Tlačítka s písmeny jsou na počítačové klávesnice uspořádána stejně
jako u psacího stroje. Toto rozložení však v různých zemích liší.
V Německu se používá klávesové rozložení QWERTZ. To je pořadí
znaků v horní řadě zleva doprava. U anglického klávesového rozložení
jsou písmena Z a Y vyměněná. Odpovídající klávesové rozložení se
tedy nazývá QWERTY.
Různé typy klávesového rozložení mohou způsobit problémy, je-li
připojena německá klávesnice, avšak počítačový program očekává
klávesnici anglickou. To se může stát například při provádění změn
v BIOS, „basic input output system“ (základním vstupně/výstupním
systému) počítače. Na dotaz, zda má být provedena změna, je třeba
odpovědět Yes stisknutím tlačítka Y. Na německé klávesnici se
v tomto případě musí stisknout tlačítko Z.
Další rozdíly v klávesovém rozložení nalezneme u zvláštních znaků,
jako například hranaté či složené závorky. Mohou se zde také
vyskytovat dodatečné specifické jazykové znaky podle toho, o jaký
národní jazyk jde. V Německu jsou to klávesy pro přehlasovaná
písmena Ä, Ö a Ü a pro ß.
Obr. 4.1: Počítačová klávesnice s německým klávesovým rozložením
89
Rozhraní – Učebnice Minos++ Napravo od písmenných kláves se nachází blok s číslicemi. Jednotlivé
číslice jsou uspořádány stejně jako u kalkulačky, díky čemuž mohou
být čísla vkládána rychle a jednoduše. Tento blok dále obsahuje
klávesy pro základní matematické funkce.
Mezi číslicovým blokem a polem s písmeny se u mnoha klávesnic
nachází blok se čtyřmi tlačítky, s jejichž pomocí lze pohybovat
kurzorem po obrazovce. Krom toho jsou zde tlačítka, která přemístí
kurzor na začátek nebo na konec textu.
U notebooků je obvykle k dispozici pouze omezený prostor. Proto
číslicový blok a jiné doplňkové klávesy obvykle chybí. V případě
potřeby lze část písmenných kláves přepnout na číslicový blok
stisknutím funkčního tlačítka.
Počítače mají doplňkové klávesy, které se u psacích strojů
nevyskytují. Na levé straně se nachází klávesa označená „Ctrl“, tedy
„control“, jejímž stisknutím se u zbývajících kláves aktivují zvláštní
funkce. Kombinace kláves „control“ a „S“ například zapne funkci
ukládání. Je nutné stisknout obě tlačítka zároveň.
Podobně funguje tlačítko „Alt“. Tato zkratka znamená „alternate“.
Jednou z nejpoužívanějších klávesových kombinací je „Ctrl“, „Alt“ a
mazací tlačítko „Del“. Tato kombinace otevře Windows Task Manager,
který umožňuje ukončit aktivní programy.
Nad písmenným polem leží několik dalších kláves, které vyvolávají
různé funkce. Tlačítko F1 obvykle otevírá nápovědu, ale mohou mu
být přiřazeny i jiné funkce.
Obr. 4.2: Klávesnice notebooku
90
Minos++ Počítačová myš
Počítačová myš velmi často doplňuje moderní počítače. Myš je spolu
s klávesnicí nejdůležitějším rozhraním typu člověk-stroj pro vstup dat.
Kromě toho je nezbytná pro grafická uživatelská rozhraní.
Uvnitř myši se nachází kulové těleso. Když hýbeme myší po hladkém
povrchu, tato kulička se otáčí. Otáčivý pohyb se převádí na pohyb
horizontální a vertikální prostřednictvím dvou navzájem kolmých
válečků. Třetí váleček podpírá kuličku.
Pohyb prvních dvou válečků je vzorkován a přenášen do počítače.
Pohyb myši se přenáší na pohyb šipky – ukazatel myši na obrazovce.
Ukazatel myši na sebe bere různou podobu podle funkce, kterou
momentálně provádí. Často se také nazývá kurzor.
U optických myší kuličku a válečky nahrazují světelné či laserové
diody. Podložka myši odráží vyzařované světlo, které přijímá optický
senzor. Pohyb myši je vypočítán podle obdržených obrazových dat.
Myš má dále jedno nebo více tlačítek. Stisknutí tlačítka zahájí funkci.
Typ aktivované funkce závisí na poloze kurzoru na obrazovce.
Další tlačítka myši - u myši s více tlačítky je to obvykle pravé tlačítko otevírají kontextové menu.
Toto menu se objeví na místě kurzoru a obsahuje příkazy, které
současná situace vyžaduje.
Obr. 4.3: Myš s více tlačítky a s jedním tlačítkem
91
Rozhraní – Učebnice Minos++ Mnoho myší má mezi tlačítky scrollovací kolečko. To umožňuje
posunutí stránky na začátek či konec dlouhého textu.
Jedním tlačítkem myši lze provádět různé funkce. O jaký druh funkce
půjde závisí na tom, kolikrát bylo tlačítko stisknuto, a zda byla myš
v pohybu nebo ne.
Krátké stisknutí a puštění tlačítka myši se nazývá jednoduché kliknutí
myši. Když například klikneme na text, kurzor se objeví na
odpovídajícím místě v textu. Na toto místo se pak vkládá nový text,
který píšeme.
Jednoduchým kliknutím se také aktivují textová tlačítka. Tato tlačítka
obsahují text, který popisuje jejich funkci. Mezi nejobvyklejší patří
tlačítka „OK“ a „Cancel“, která potvrzují nebo ruší akci.
Pohyb myší se stisknutým tlačítkem umožňuje vybrat několik ikon.
Stisknutím tlačítka se označí hrana obdélníku. Pohybem myší se
stisknutým tlačítkem pak lze na monitor nakreslit rám. Puštění tlačítka
označí opačnou hranu obdélníků. Tím se vyberou veškeré ikony uvnitř
tohoto rámu.
Pohyb myší se stisknutým tlačítkem se také využívá u nabídkových
příkazů. To rozbalí otevřené menu pod kurzorem. Myší se pohybuje,
dokud kurzor nedospěje k požadovanému příkazu. Puštěním tlačítka
se příkaz aktivuje.
Při upravování textů pohyb myší se stisknutým tlačítkem umožňuje
vybrat část textu.
Dále lze tímto způsobem pohybovat objekty a ikonami. Tato funkce
„přetáhnutí“ se často používá u grafických uživatelských rozhraní.
Jedním z použití je přesouvání a kopírování souborů.
Stisknutí tlačítka myši dvakrát za sebou se označuje jako dvojklik. Obě
kliknutí by se měla uskutečnit během určitého časového období, které
je obvykle nastavitelné. Během dvojkliku se myší nepohybuje. Dvojklik
spustí program nebo otevře soubor. Dvojí kliknutí na ikonu také může
otevřít nové okno, které umožňuje provést další nastavení.
92
Rozhraní – Učebnice Minos++ Při upravování textu se používá ještě delších sekvencí kliknutí.
Dvojklik se používá k označení celého slova, zatímco trojklikem
vybereme celou řadu textu. K označení celého paragrafu je třeba
čtyřnásobného kliknutí. Tolik kliknutí za sebou se ovšem uplatňuje
velice zřídka.
Tlačítko myši se také může používat v kombinaci s klávesnicovým
tlačítkem. Například u počítačů Apple je kliknutí levého tlačítka
v kombinaci s klávesou „Control“ ekvivalentem ke kliknutí pravého
tlačítka.
U notebooků se namísto myši používá trackpad. Ukazatel myši se
pohybuje na obrazovce pohybem prstu na trackpadu. Jiné notebooky
jsou vybaveny malou tyčinkou zhruba o šířce tužky. Lehké naklánění
této tyčinky pohybuje ukazatelem myši po obrazovce.
Novější trackpady rozpoznají dotek několika prstů zároveň. To
umožňuje ovládat počítač použitím různých gest. Pohyb prstů od sebe
například přiblíží obrázek. Podobně může být obrázek oddálen
pohybem prstů k sobě. Kroužení prstu okolo centrálního bodu
umožňuje otáčet obrázek na obrazovce. S podobným rozpoznáváním
gest při pohybu myši se můžeme také setkat u programů.
Jinou možností pohybování kurzorem po obrazovce je trackball.
Trackball je v podstatě obrácená myš. Kulička na horní straně je
ovšem větší. Otáčení kuličky pohybuje kurzorem po obrazovce, aniž
by bylo třeba posouvat samotný trackball.
Grafické tablety jsou nejvhodnější k vytváření vlastních kreseb. Pro
kreslení na tabletu se používá zvláštní pero, jehož tahy se zobrazují
na monitoru. Šířku linky lze ovlivňovat různými tlačnými silami. Kreslící
pero může také provádět běžné funkce myši.
Pro vytáčení 3D modelů se užívá zvláštních vstupních zařízení, které
dovolují pohybovat 3D modelem na obrazovce ve třech směrech a
umožňují rotaci kolem všech tří os.
Další vstupní zařízení se používají hlavně pro počítačové hry.
Joysticky mají širokou škálu použití. U leteckých a automobilových
simulátorů se setkáme se speciálními zařízeními jako jsou volanty a
pedály.
93
Monitory
4.3.1
Uživatelská rozhraní založená na znacích
Minos++ Zatímco klávesnice a myš představují zařízení pro zadávání příkazů,
monitory jsou nejdůležitějšími komponenty pro zobrazování a
poskytování informací z počítače uživatelům.
Starší monitory dokázaly zobrazit pouze text. Písmena byla
jednobarevná, přičemž většina monitorů zobrazovala text v zelené,
některé v tmavě žluté barvě.
Počet zobrazovaných písmen byl 40 nebo 80 znaků ve 25 řadách.
S velikostí písmen 8x16 pixelů a celkovým počtem 80 písmen se
dosáhlo rozlišení 640x400.
Tento režim zobrazení se dodnes používá pro teletext. Jedna řada se
může skládat z až 40ti písmen. Jedna s celkem 25 řad tvoří záhlaví a
další zápatí. Je možné zobrazit 96 různých písmen, číslic a zvláštních
znaků a 128 dodatečných grafických symbolů.
Programová kontrola s textovými příkazy se uskutečňuje pomocí
příkazového rozhraní CLI.
Moderní operační systémy také mohou být řízeny příkazovými
výzvami. Odpovídající software se označuje terminál nebo konsola.
Aby mohl být příkaz proveden, nejprve se zadá prostřednictvím
klávesnice. Může být následován jedním nebo více parametry. Příkaz
se provede aktivací funkce konec řádku nebo stisknutím tlačítka Enter.
Jiný způsob zadávání příkazů představuje uživatelské rozhraní
založené na symbolech nebo také textové uživatelské rozhraní, TUI.
Tento typ rozhraní byl zaveden až po grafických uživatelských
rozhraních.
Textové uživatelské rozhraní napodobuje grafické uživatelské
rozhraní, ale využívá pouze písmen abecedy. Zvláštní znaky umožňují
znázornit rámy, menu a další grafické prvky. Taková rozhraní mohou
být ovládána jak pomocí myši, tak klávesnice.
Příkladem uživatelského rozhraní založeného na znacích je známý
řídící program Norton Commander a BIOS v mnoha počítačích.
94
Minos++ Grafická uživatelská rozhraní
Grafická uživatelská rozhraní, GUI, jsou náročnější na operační
prostředky počítače, ale zjednodušují jeho provoz.
První široce rozšířená grafická rozhraní byly Apple Lisa v roce 1983 a
rok později úspěšnější Apple Macintosh. Společnosti Commodore a
Atari své počítače také vybavil grafickým rozhraním. IBM vyvinul
grafický operační systém OS/2. V 1992 Microsoft prorazil s Windows
3.1.
Windows je dnes nejrozšířenějším grafickým rozhraním. Operační
systém na bázi Unixu OS X od Apple má také grafické rozhraní.
Různé operační systémy Linux používají grafická uživatelská rozhraní
jako GNOME nebo KDE.
Grafická uživatelská rozhraní se ovládají v prvé řadě myší. Pro
důležité příkazy se používají také klávesové zkratky.
Jednoduchého ovládání grafických rozhraní se mezi jiným dosáhne
zobrazením plochy na obrazovce. Nachází se zde například
odpadkový koš na smazaná data a různé složky pro jednotlivé archivy.
Mnoho příkazů je uspořádáno do menu. Ta jsou umístěna na horním
okraji monitoru nebo okna a aktivováním se rozbalí. Některá menu
jsou umístěna na spodním okraji monitoru, jako je Menu start, nebo se
objeví tam, kde se momentálně nachází kurzor, jako kontextová menu.
Mezi důležité komponenty grafických uživatelských rozhraní patří
textový tlačítka, která lze aktivovat kliknutím myší. Označení těchto
tlačítek odkazuje na odpovídající příkaz.
Příkazy, které momentálně nemohou být provedeny, se zobrazují
šedou barvou. Toto zobrazení určuje v dané chvíli proveditelné
příkazy.
Pro práci s grafickými uživatelskými rozhraními se upřednostňují
monitory s vysokým rozlišením. Minimální rozlišení 800x600 pixelů je
již na hranici. Současný trend se přiklání k širokým monitorům
s poměrem šířka:výška 16:9.
95
Minos++ Hlasová uživatelská rozhraní
Hlasová uživatelská rozhraní, VUI, se používají převážně v kombinaci
s telefony.
Po vytočení daného telefonního čísla jsou uživateli nabídnuty různé
možnosti, ze kterých si může zvolit stisknutím určité číslice na
klávesnici nebo na telefonu.
Narozdíl od grafických menu, kde uživatel vidí všechny nabízené
možnosti zároveň, jsou tyto možnosti u hlasových rozhraní odříkány
jedna za druhou. Proto je nutné udržet seznam možností na krátkou
dobu v paměti. Vyslechnout si informace navíc zabere podstatně více
času než si je přečíst.
Příkladem tohoto typu vstupu dat je vyvolání hlasové stránky. Někdy
může být třeba zadat heslo nebo telefonní číslo, což lze snadno
vykonat pomocí číselné klávesnice telefonu.
Dialogy informačních systémů jsou již komplikovanější. V tomto
případě musí volající sám zodpovědět dané otázky, což vyžaduje
dobrý systém pro rozpoznávání hlasu.
Například pro získání informací o odjezdu vlaku je nutné na vyžádání
sdělit místo odjezdu a příjezdu. Časové údaje by se měly udávat
v číselné formě. Je-li to nutné, mělo by se vyzkoušet rozpoznávání
výrazů jako například „v poledne“.
Vývoj ovšem směřuje ke komplexnímu rozpoznávání hlasu, aby i
požadavky jako „chtěl bych jet zítra z A do B“ mohly být spolehlivě
vyřízeny.
Lidé s poruchami řeči však nemohou používat rozhraní založená na
hlase, která nejsou schopna rozpoznat nejasně vyslovená slova. Lidé,
kteří by raději komunikovali se skutečnou osobou, mohou této
skutečnosti využít.
V tom případě by odpovědi měly být co možná nejméně zřetelné. Po
několika pokusech počítač zaznamená, že odpovědi jsou nejasné, a
spojí volajícího s operátorem.
96
Minos++ Design rozhraní
Lidé musí čím dál častěji komunikovat se stroji. Tak jako byly povozy
v minulosti taženy koňmi, má dnes člověk na starosti nejen řízení auta,
ale i mnoho pomocných funkcí. V autě se již také často setkáme
s navigačními systémy.
I v mnoha jiných oblastech života bývá člověk nezřídka nahrazen stroji
nebo počítači. Například jízdenky se již většinou kupují v automatech
namísto ve stáncích.
Při navrhování strojů je nutné mít na paměti jejich obsluhovatelnost,
neboť stroje závisí na lidech, ne naopak. Obor design rozhraní se
zabývá tvorbou rozhraní člověk-stroj.
U automatů na jízdenky si můžeme lehce všimnout, že se lidé, kteří se
v nich nevyznají, často po chvíli vzdají, ačkoliv obsluha automatu
pomocí dotekového obrazovky je skutečně jednoduchá. Tyto automaty
také nemohou zákazníkovi vždy nabídnout optimální možnost.
Společně s počítačovými programy bývají často dodávány obsažné
příručky. V tomto případě je lepší, když programátoři vytvoří software
tak, aby bylo možné jej používat pokud možno i bez studia těchto
návodů.
K tomu patří i tolerance chybných zadání. Proto se například
vyhledávač Google v případě možnosti nesprávných vstupních dat
ptá, zda uživatel přece jen neměl na mysli něco jiného.
Všeobecně nezbývá než doufat, že bude v budoucnosti ovládání
všemožných přístrojů co možná nejjednodušší.
97
Mechatronika
Modul 12: Rozhraní
Cvičebnice
(koncept)
Matthias Römer
Dr.-Ing. Gabriele Neugebauer
Nĕmecko
Rozhraní – Příručka pro učitele Minos++ 1 Napájení
Cvičení 1
Jaké opatření zabraňuje nechtěnému vypojení euro zástrčky ze
zásuvky?
........................................................
........................................................
........................................................
........................................................
Jaké maximální hodnoty proudu jsou pro euro zástrčky
povoleny? Jaká je odpovídající spotřeba energie při 230 V, je-li
ohmický odpor spotřebiče v absolutní hodnotě?
........................................................
........................................................
........................................................
........................................................
Jaký je rozdíl mezi tvarovanými zástrčkami a rázu vzdornými
zástrčkami?
........................................................
........................................................
........................................................
........................................................
Část dotekových kolíků u rázu vzdorných zástrček není izolovaná
pomocí plastových trubiček, jako je tomu u euro zástrček. Proč?
........................................................
........................................................
........................................................
........................................................
K čemu slouží otvor pro kontakt u rázu vzdorných zástrček?
........................................................
........................................................
........................................................
........................................................
Čeho lze dosáhnout díky umístění ochranného kontaktu u
francouzského systému v porovnání s ostatními rázu vzdornými
zástrčkami?
........................................................
........................................................
........................................................
........................................................
1
Rozhraní – Příručka pro učitele Minos++ Cvičení 2
Proč jsou zástrčky ve Velké Británii vždy vybaveny
zabezpečením?
........................................................
........................................................
........................................................
........................................................
Jaké hodnoty mohou mít pojistky zástrček ve Velké Británii?
........................................................
........................................................
........................................................
........................................................
Proč je možné používat ve Švýcarsku euro zástrčky, avšak
tvarované zástrčky nikoliv?
........................................................
........................................................
........................................................
........................................................
Jakým způsobem jsou v USA zástrčky se dvěma kolíky chráněny
před změnou polarity?
........................................................
........................................................
........................................................
........................................................
Z jakého důvodu jsou oba ploché kontakty u zástrček se třemi
kolíky v USA stejně silné, od zástrček se dvěma kolíky?
........................................................
........................................................
........................................................
........................................................
Adaptéry umožňují používat zástrčky se zásuvkami různých
systémů. Čeho s jednoduchými adaptéry nelze dosáhnout?
........................................................
........................................................
........................................................
........................................................
2
Do jakých teplot je povoleno používání nezahřívajících se
zásuvek?
........................................................
........................................................
........................................................
........................................................
Jaká opatření zabraňují zapojení zástrček pro střední a vysoké
teploty do zdvojovačů pro nezahřívající se přístroje?
........................................................
........................................................
........................................................
Z jakého důvodu je ochrana před změnou polarity u
nezahřívajících se zástrček bezvýznamná?
........................................................
........................................................
........................................................
Jaký je maximální povolený proud pro zástrčky pro malé
přístroje?
........................................................
........................................................
........................................................
........................................................
Jak se označují patice vláknových žárovek používaných
v domácnosti?
........................................................
........................................................
........................................................
Jak se označují objímky používané pro vysokonapěťové
halogenové s reflektorem?
........................................................
........................................................
........................................................
Co je důležitou výhodou lithiových baterií?
........................................................
........................................................
........................................................
........................................................
3
2 Rozhraní – Příručka pro učitele Minos++ Počítačová rozhraní Cvičení 4
Jaký je rozdíl mezi jednotkami Baud a bit/s?
........................................................
........................................................
........................................................
........................................................
Kolik bajtů má 1 kilobajt a 1 kibibajt?
........................................................
........................................................
........................................................
........................................................
Jaký je rozdíl mezi polovičním a úplným duplexním přenosem
dat?
........................................................
........................................................
........................................................
........................................................
Jakým způsobem je možné přizpůsobit 36 kontaktů konektoru
kabelu tiskárny CENTRONICS 25 kontaktům D-Sub konektoru?
........................................................
........................................................
........................................................
........................................................
Jaký je rozdíl mezi portem tiskárny a portem scanneru u
paralelního počítačového rozhraní?
........................................................
........................................................
........................................................
........................................................
K čemu slouží dongle?
........................................................
........................................................
........................................................
........................................................
4
Rozhraní – Příručka pro učitele Minos++ Cvičení 5 Kolik zařízení zároveň může být připojeno k RS-232 portu?
........................................................
........................................................
........................................................
........................................................
Co je třeba nastavit u obou komunikačních partnerů v sériovém
rozhraní?
........................................................
........................................................
........................................................
........................................................
Proč je skutečná přenosová rychlost dat nižší než teoreticky
možná rychlost?
........................................................
........................................................
........................................................
........................................................
Co znamenají označení TxD a RxD u sériového přenosu dat?
........................................................
........................................................
........................................................
........................................................
Co je to nulový modemový kabel?
........................................................
........................................................
........................................................
........................................................
PS/2 porty pro myš a pro klávesnici by se neměly zaměňovat.
Proč?
........................................................
........................................................
........................................................
........................................................
5
Rozhraní – Příručka pro učitele Minos++ Cvičení 6 Proč má USB kabel dva různé konektory? Jaké je označení těchto
konektorů, a jak se zapojují?
........................................................
........................................................
........................................................
........................................................
Jaký je maximální počet zařízení, která mohou být připojena
k portu USB? Jak lze tento počet zvýšit?
........................................................
........................................................
........................................................
........................................................
Jaká je maximální povolená délka USB spojení mezi dvěma
zařízeními?
........................................................
........................................................
........................................................
Jaká je maximální hodnota proudu dodávaného přes USB port?
........................................................
........................................................
........................................................
Co znamená termín „hot-plug“?
........................................................
........................................................
Zařízení, která při připojení k portu USB pouze spotřebovávají
energii, neodpovídají specifikacím USB. Proč?
........................................................
........................................................
........................................................
........................................................
Proč jsou dva z kontaktů USB konektoru delší než ostatní
kontakty?
........................................................
........................................................
........................................................
........................................................
6
Rozhraní – Příručka pro učitele Minos++ Cvičení 7 Co je to diferenční přenos dat?
........................................................
........................................................
........................................................
........................................................
Na rozdíl od USB nejsou u FireWire potřeba huby. Proč?
........................................................
........................................................
........................................................
........................................................
Jaká je u FireWire maximální povolená délka spojení mezi dvěma
zařízeními?
........................................................
........................................................
........................................................
........................................................
Jaký je maximální proud poskytovaný přes FireWire port?
........................................................
........................................................
........................................................
Vysvětlete, co znamená přívod energie přes sběrnici.
........................................................
........................................................
........................................................
........................................................
Které kontakty se u čtyřpinových konektorů v porovnání
s šestipinovými konektory nevyskytují?
........................................................
........................................................
........................................................
........................................................
Proč vyžaduje FireWire 800 nový typ konektoru?
........................................................
........................................................
........................................................
........................................................
7
Jaké barvy přenáší rozhraní VGA?
........................................................
........................................................
........................................................
........................................................
Jaké signály, kromě signálů barev, se přes rozhraní přenášejí?
........................................................
........................................................
........................................................
........................................................
Co znamená DDC a jaké informace přenáší?
........................................................
........................................................
........................................................
........................................................
Co znamená „Dual-Link“?
........................................................
........................................................
Za jakých podmínek lze použít rozhraní DVI také k přenosu
analogových signálů?
........................................................
........................................................
........................................................
........................................................
Jaké další informace mohou být přenášeny přes rozhraní HDMI?
........................................................
........................................................
........................................................
........................................................
Co je výhodou konektorů DisplayPort v porovnání s konektory
HDMI?
........................................................
........................................................
........................................................
........................................................
8
Rozhraní – Příručka pro učitele Minos++ Cvičení 9 Jaké hodnoty napětí poskytují počítačové zdroje energie?
........................................................
........................................................
........................................................
........................................................
Jaká napětí jsou potřebná pro 5,25 palcové a 3,5 palcové disky?
........................................................
........................................................
........................................................
........................................................
Jakou kapacitu má sběrnice ISA slot a jaká je její operační
taktovací frekvence?
........................................................
........................................................
........................................................
........................................................
V čem spočívá souvislý režim u zásuvných karet PCI?
........................................................
........................................................
........................................................
........................................................
Zásuvné karty PCI určené pro napětí 3,3 V při vyšším proudu, než
je maximální hodnota proudu používaného pro zásuvné karty
určené pro napětí 5 V. Proč?
........................................................
........................................................
........................................................
........................................................
Jaký je účel různých drážek na zásuvných kartách PCI?
........................................................
........................................................
........................................................
........................................................
9
Jaký je rozdíl mezi PCI-X a obyčejnými PCI sloty?
........................................................
........................................................
........................................................
........................................................
Jak se PCI-Express liší od PCI co se týče přenosu dat?
........................................................
........................................................
........................................................
........................................................
Co určují rozšíření x1 a x16 u PCI-Express?
........................................................
........................................................
........................................................
........................................................
Jaké je nejčastější použití slotů PCI-Express x16?
........................................................
........................................................
........................................................
........................................................
Jaký typ datového přenosu se používá u slotů AGP?
........................................................
........................................................
........................................................
Která zařízení využívají zásuvné karty PCMCIA?
........................................................
........................................................
........................................................
........................................................
Které sloty jsou srovnatelné s kartami PCMCIA co se týče
přenosové rychlosti dat?
........................................................
........................................................
........................................................
........................................................
10
Rozhraní – Příručka pro učitele Minos++ Cvičení 11 Jakými písmeny se v systému Windows označují disketové
mechaniky?
........................................................
........................................................
........................................................
........................................................
Co se stane, připojíme-li plochý kabel do konektoru disketové
mechaniky opačně?
........................................................
........................................................
........................................................
........................................................
Jaké mechaniky se obvykle připojují přes rozhraní IDE?
........................................................
........................................................
........................................................
........................................................
Kolik mechanik může být připojeno k rozhraní IDE, a jak se tyto
mechaniky rozlišují?
........................................................
........................................................
........................................................
........................................................
K čemu se používají dodatečné linky u 80-pinového IDE kabelu ve
srovnání s 40-pinovým IDE kabelem?
........................................................
........................................................
........................................................
........................................................
Co znamená Cable Select?
....................................................
........................................................
........................................................
........................................................
11
Rozhraní – Příručka pro učitele Minos++ Cvičení 12 V čem spočívá základní rozdíl mezi Serial ATA a staršími
rozhraními IDE?
........................................................
........................................................
........................................................
........................................................
Jaké výhody přináší nasazení datového kabelu u pevných disků s
připojením Serial ATA?
........................................................
........................................................
........................................................
........................................................
K čemu je potřeba eSATA, a proč se pro něj musejí používat jiné
kabely?
........................................................
........................................................
........................................................
........................................................
Kolik zařízení může být připojeno k rozhraní SCSI?
........................................................
........................................................
........................................................
........................................................
K čemu jsou u rozhraní SCSI třeba omezovače?
........................................................
........................................................
........................................................
........................................................
Jaké pevné disky mohou být dále připojeny k rozhraní SAS?
........................................................
........................................................
........................................................
........................................................
12
Nač je třeba dbát při používání modulů SIMM, chceme-li použít
32bitový procesor?
........................................................
........................................................
........................................................
........................................................
Jakou sběrnicovou kapacitu disponují moduly PS/2-SIMM?
........................................................
........................................................
........................................................
Co znamená označení DIMM?
........................................................
........................................................
........................................................
Jaký je rozdíl mezi jednostrannými a oboustrannými moduly?
........................................................
........................................................
........................................................
Jakým způsobem se u DDR-RAM ve srovnání se staršími moduly
RAM zvyšuje přenosová rychlost dat?
........................................................
........................................................
........................................................
........................................................
Co znamená čtyřmístná řada čísel v označení DDR-RAM,
například PC-2100?
........................................................
........................................................
........................................................
........................................................
V jakých zařízeních se moduly SO-DIMM používají především, a
proč?
........................................................
........................................................
........................................................
........................................................
13
Jaká je stavba patice, umožňující co možná nejsnazší vložení
procesoru?
........................................................
........................................................
........................................................
........................................................
Proč se u procesoru Pentium 2 používá namísto patice slot?
........................................................
........................................................
........................................................
........................................................
Jaké je maximální taktovací frekvence, kterou mohou procesor
Pentium 3 přes patici 370 a procesor Pentium 4 přes patici 478
sdílet data se základní deskou?
........................................................
........................................................
........................................................
........................................................
Co je třeba mít na paměti u chladících prvků velkých rozměrů?
........................................................
........................................................
........................................................
........................................................
Proč neustále narůstá počet kontaktů?
........................................................
........................................................
........................................................
........................................................
Co znamená „Land Grid Array“, a proč se používá?
........................................................
........................................................
........................................................
........................................................
14
Proč u analogových zvukových signálů často není možný
diferenční přenos dat?
........................................................
........................................................
........................................................
........................................................
Který signál přenáší kabel s červenými cinch konektory?
........................................................
........................................................
........................................................
Jaké DIN konektory by se měly používat, chceme-li se vyvarovat
nechtěného odpojení?
........................................................
........................................................
........................................................
Co je to kostkový konektor a k čemu se nejčastěji používá?
........................................................
........................................................
........................................................
........................................................
Proč se na konektorech audio jacků nachází drážka?
........................................................
........................................................
........................................................
........................................................
Jaké rozdíly existují u optického přenosu dat mezi kabely
z optického vlákna a kabely z umělé hmoty?
........................................................
........................................................
........................................................
........................................................
Jaké přednosti nabízí optický přenos signálu?
........................................................
........................................................
........................................................
........................................................
15
Čím se liší kompozitní obrazový signál od signálu přenášeného
anténou?
........................................................
........................................................
........................................................
Jak lze u kompozitního videa ovlivnit kvalitu obrazu?
........................................................
........................................................
........................................................
Které signály se v případě S-Videa přenášejí odděleně?
........................................................
........................................................
........................................................
Co se stane, když je S-Video signál přenášen zařízením, které
není s rozhraním S-Video kompatibilní?
........................................................
........................................................
........................................................
........................................................
Které obrazové signály mohou být přenášeny prostřednictvím
konektoru SCART?
........................................................
........................................................
........................................................
Co může být na SCART konektoru přepnuto pomocí řadícího
signálu?
........................................................
........................................................
........................................................
........................................................
V čem se liší RGB video a komponentní video, přestože jsou
obrazové informace u obou přenášeny prostřednictvím tří
kabelů?
........................................................
........................................................
........................................................
........................................................
16
Jak vysoké přenosové rychlosti dat lze dosáhnout u Ethernetu
10Base2?
........................................................
........................................................
........................................................
........................................................
Jaké typy kabelů se používají u Ethernetu 10Base2 a u Fast
Ethernetu?
........................................................
........................................................
........................................................
........................................................
Čím se odlišují Ethernet 10Base2 a Fast Ethernet z pohledu
připojení uživatelů ke kabelu?
........................................................
........................................................
........................................................
........................................................
Kolika kontakty disponuje konektor RJ45 u Fast Ethernetu, a
kolik z nich je obsazených?
........................................................
........................................................
........................................................
........................................................
Jaký je rozdíl mezi hubem a switchem?
........................................................
........................................................
........................................................
........................................................
Co znamená Power over Ethernet?
........................................................
........................................................
........................................................
........................................................
17
Která frekvenční pásma využívá WLAN?
........................................................
........................................................
........................................................
........................................................
Které kanály ve frekvenčním pásmu 2,4 GHz by se měly použít
pro tři WLANy, ležící těsně vedle sebe a proč?
........................................................
........................................................
........................................................
........................................................
Jaké šifrovací algoritmy existují, a které metody by se měly
upřednostňovat?
........................................................
........................................................
........................................................
........................................................
Co znamená termín „Frequency Hopping“?
........................................................
........................................................
........................................................
Čím se od sebe liší tři třídy Bluetooth?
........................................................
........................................................
........................................................
Kolik zařízení může být propojeno v rámci jedné pikosítě?
........................................................
........................................................
........................................................
........................................................
Jakou vlnovou délku má světlo využívané rozhraním IrDA?
........................................................
........................................................
........................................................
........................................................
18
Jak se označují dva vodiče telefonního kabelu?
........................................................
........................................................
........................................................
........................................................
Kolik různých tónových frekvencí se používá u vícefrekvenčního
vytáčení, a z kolika tónových frekvencí se skládá impuls pro
jednu číslici?
........................................................
........................................................
........................................................
........................................................
Kolik telefonních linek zajišťuje základní připojení ISDN a
primární multiplexní ISDN připojení?
........................................................
........................................................
........................................................
........................................................
Co máme na mysli, hovoříme-li u telefonů podle standardu DECT
o pulsových signálech?
........................................................
........................................................
........................................................
........................................................
Co znamená označení ECO-DECT?
........................................................
........................................................
........................................................
........................................................
Jaké předpoklady musí splňovat telefonní aparáty podle
standardu DECT, aby bylo možné kombinovat přenosné díly a
základní stanice od různých výrobců?
........................................................
........................................................
........................................................
........................................................
19
Co znamená termín „handover“?
........................................................
........................................................
........................................................
V čem se přenos dat prostřednictvím GPRS liší od přenosu dat
při běžném telefonním hovoru?
........................................................
........................................................
........................................................
Jaký je rozdíl mezi HSDPA a HSUPA?
........................................................
........................................................
........................................................
........................................................
V čem spočívá rozdíl mezi pevným a mobilním WiMAXem?
........................................................
........................................................
........................................................
Jak lze u DSL dosáhnout podstatně vyšší přenosové rychlosti dat
ve srovnání s analogovými modemy, přestože se používají stejné
kabely?
........................................................
........................................................
........................................................
........................................................
K čemu je potřebný splitter?
........................................................
........................................................
........................................................
........................................................
Co znamená písmeno A ve zkratce ADSL?
........................................................
........................................................
........................................................
........................................................
20
Rozhraní – Příručka pro učitele Minos++ 3 Softwarová rozhraní Cvičení 21
Co je to API?
........................................................
........................................................
........................................................
........................................................
V jakém rozpětí by se měly nacházet IP adresy místní sítě?
........................................................
........................................................
........................................................
........................................................
Proč bude v budoucnu nutné přejít z IPv4 na IPv6?
........................................................
........................................................
........................................................
........................................................
Co je to DHCP server?
........................................................
........................................................
........................................................
Jakou funkci plní DNS server?
........................................................
........................................................
........................................................
........................................................
Co vylepšuje UPnP?
........................................................
........................................................
........................................................
........................................................
Co znamená AV v označení UPnP AV?
........................................................
........................................................
........................................................
........................................................
21
Rozhraní – Příručka pro učitele Minos++ 4 Rozhraní člověk‐stroj Cvičení 22
Co znamená zkratka QWERTY?
........................................................
........................................................
........................................................
........................................................
Co je předností klávesnicových zkratek?
........................................................
........................................................
........................................................
........................................................
Proč notebooky často nemají oddělený číslicový blok?
........................................................
........................................................
........................................................
........................................................
Co je to kontextové menu?
........................................................
........................................................
........................................................
........................................................
Co znamená „přetáhnutí“?
........................................................
........................................................
........................................................
........................................................
Co je to trackpad?
........................................................
........................................................
........................................................
........................................................
22
Co je to uživatelské rozhraní založené na znacích?
........................................................
........................................................
........................................................
........................................................
Co znamená zkratka GUI?
........................................................
........................................................
........................................................
........................................................
Čím se grafické uživatelské rozhraní obsluhuje?
........................................................
........................................................
........................................................
........................................................
V čem spočívá problém s hlasovými menu?
........................................................
........................................................
........................................................
........................................................
Uveďte příklady způsobů, jakými lze pomocí telefonu odpovědět
na dotaz.
........................................................
........................................................
........................................................
........................................................
Čím se zabývá obor design rozhraní?
........................................................
........................................................
........................................................
........................................................
23
Mechatronika
Modul 12: Rozhraní
Řešení
(koncept)
Matthias Römer
Dr.-Ing. Gabriele Neugebauer
Nĕmecko
Rozhraní – Příručka pro učitele Minos++ 1 Napájení
Cvičení 1
Jaké opatření zabraňuje nechtěnému vypojení euro zástrčky ze
zásuvky?
Dotekové kolíky jsou lehce nakloněné směrem k sobě. Díky tomu je
euro zástrčka v zásuvce pevně sevřená.
Jaké maximální hodnoty proudu jsou pro euro zástrčky
povoleny? Jaká je odpovídající spotřeba energie při 230 V, je-li
ohmický odpor spotřebiče v absolutní hodnotě?
Euro zástrčky lze používat s proudem nižších hodnot než 2,5 A. To
odpovídá 575 W za 230 V pro spotřebič s absolutní hodnotou
ohmického odporu.
Jaký je rozdíl mezi tvarovanými zástrčkami a rázu vzdornými
zástrčkami?
Na rozdíl od varovných zástrček mají rázu vzdorné zástrčky dodatečný
ochranný kontakt.
Část dotekových kolíků u rázu vzdorných zástrček není izolovaná
pomocí plastových trubiček, jako je tomu u euro zástrček. Proč?
Rázu vzdorné zástrčky mohou přenášet proud až do 16 A. K tomu je
potřebná celá plocha průřezu kontaktu. Plastová trubička by plochu
průřezu zmenšila.
K čemu slouží otvor pro kontakt u rázu vzdorných zástrček?
U francouzského rázu vzdorného systému vyčnívá bezpečnostní
dotekový kolík ze zásuvky. Není zde žádný postranní kontakt pro
bezpečnostní vodič.
Čeho lze dosáhnout díky umístění ochranného kontaktu u
francouzského systému v porovnání s ostatními rázu vzdornými
zástrčkami?
Díky umístění ochranného kontaktního kolíku v zásuvce je možné
zástrčku zapojit pouze v jediné určité poloze. To zaručuje ochranu
před změnou polarity.
Didaktické návrhy
Je možné také vysvětlit koncepci ochranné izolace, přičemž lze zmínit,
v čem se liší od ochranných vodičů.
Dalším aspektem zástrček a zdvojovačů je možnost samoinstalace.
1
Minos++ Rozhraní – Příručka pro učitele Cvičení 2
Proč jsou zástrčky
zabezpečením?
ve
Velké
Británii
vždy
vybaveny
Ve Velké Británii jsou vodiče zásuvek chráněny pojistkami, jimiž
prochází relativně vysoký proud. V případě jejich selhání mohou být
tyto hodnoty pro některá zařízení příliš vysoké. Zabezpečení zástrčky
povoluje nižší hodnoty, což zařízení ochraňuje.
Jaké hodnoty mohou mít pojistky zástrček ve Velké Británii?
Obvyklé hodnoty zabezpečení jsou 3 A, 5 A a 13 A.
Proč je možné používat ve Švýcarsku euro zástrčky, avšak
tvarované zástrčky nikoliv?
Průměr dotekových kolíků u tvarované zástrčky dosahuje 4,8 mm,
zatímco u euro zástrčky jsou to pouhé 4 mm. Ve švýcarském systému
lze používat pouze kontakt s průměrem 4 mm.
Jakým způsobem jsou v USA zástrčky se dvěma kolíky chráněny
před změnou polarity?
U zástrček se dvěma kolíky je jeden z kontaktů, přesněji neutrální
vodič, o něco silnější než ten druhý.
Z jakého důvodu jsou oba ploché kontakty u zástrček se třemi
kolíky v USA stejně silné, od zástrček se dvěma kolíky?
Zástrčky se třemi kolíky jsou již před změnou polarity chráněné tím, že
mají třetí (ochranný) kontakt.
Adaptéry umožňují používat zástrčky se zásuvkami různých
systémů. Čeho s jednoduchými adaptéry nelze dosáhnout?
Jednoduché adaptéry nedokážou převádět napětí působící na
zásuvku.
Didaktické návrhy
Dále lze diskutovat o normě IEC 60906-1, případně o výhodách a
nevýhodách systémů v různých zemích.
Měla by být demonstrována funkce ochranných krytů na zásuvkách,
které zabraňují přímému kontaktu s vodiči.
2
Minos++ Rozhraní – Příručka pro učitele Cvičení 3
Do jakých teplot je povoleno používání nezahřívajících se
zásuvek?
Nezahřívající se zásuvky se mohou používat pro teploty až do 70 °C
na dotekových kolících.
Jaká opatření zabraňují zapojení zástrček pro střední a vysoké
teploty do zdvojovačů pro nezahřívající se přístroje?
Zástrčky pro střední teplotní kategorii lze zapojit do rozdvojovačů,
které mají na spodní straně půlkruhový obrys. Pro vysokoteplotní
zástrčky jsou třeba zdvojovače se dvěma tvarovými odlišnostmi na
horní straně.
Z jakého důvodu je ochrana před změnou
nezahřívajících se zástrček bezvýznamná?
polarity
u
Ochrana před změnou polarity ztrácí smysl, pokud se na druhé straně
spojovacího kabelu nenachází zástrčka chráněná před změnou
polarity, jako v případě rázu vzdorné zástrčky.
Jaký je maximální povolený proud pro zástrčky pro malé
přístroje?
Zástrčky pro malé přístroje mohou vést proud do 2,5 A.
Jak se označují
v domácnosti?
patice
vláknových
žárovek
používaných
Vláknové žárovky používané v domácnosti mají patici E27. Často se
používá také menší patice E14.
Jak se označují objímky
halogenové s reflektorem?
používané
pro
vysokonapěťové
Objímky používané pro vysokonapěťové halogenové s reflektorem
mají označení GU10.
Co je důležitou výhodou lithiových baterií?
Výhodou lithiových baterií je nízké samovybíjení, což zaručuje velmi
dlouhou životnost.
Didaktické návrhy
Dále lze hovořit o označení zásuvek určených pro speciální použití,
jako jsou zásuvky na ochranu proti přepětí nebo pro napájení EDP
zařízení. Taková zařízení mohou být chráněna před výpadky elektřiny
prostřednictvím UPS, „uninterrupted power supplies“ (nepřerušitelný
zdroj energie).
3
2 Rozhraní – Příručka pro učitele Minos++ Počítačová rozhraní Cvičení 4
Jaký je rozdíl mezi jednotkami Baud a bit/s?
Baud je jednotka pro přenesené symboly za časovou jednotku. Jeden
symbol se může skládat z několika bitů. Přenosová rychlost v bit/s je
v tomto případě vyšší než baudová rychlost.
Kolik bajtů má 1 kilobajt a 1 kibibajt?
1 kilobajt má 1000 bajtů. Předpona „kilo“ odkazuje na decimální
systém.
Na
druhé
straně
1 kibibajt má 1024 bajtů. V tomto případě se používá binární číselný
systém.
Jaký je rozdíl mezi polovičním a úplným duplexním přenosem
dat?
Oba způsoby umožňují přenos dat ve dvou směrech, avšak pouze
úplný duplexní systém podporuje současný obousměrný přenos dat.
Poloviční duplexní systém umožňuje přenášet data pouze v jednom
směru zároveň.
Jakým způsobem je možné přizpůsobit 36 kontaktů konektoru
kabelu tiskárny CENTRONICS 25 kontaktům D-Sub konektoru?
Několik zemnících linek se slouží, což sníží celkový počet kontaktů.
Jaký je rozdíl mezi portem tiskárny a portem scanneru u
paralelního počítačového rozhraní?
V případě tiskárny jsou data přenášena pouze jedním směrem, a to
z počítače do tiskárny, zatímco mezi počítačem a scannerem probíhá
přenos dat v obou směrech.
K čemu slouží dongle?
Dongle zaručuje, že bude možné používat pouze software s platnou
licencí.
Didaktické návrhy
Dále je možné demonstrovat problémy, které se mohou objevit u
paralelního přenosu dat při vysokých rychlostech, přičemž se upozorní
na polohu elektrických kabelů na desce s plošnými spoji. Vodiče musí
mít stejnou délku.
4
Rozhraní – Příručka pro učitele Minos++ Cvičení 5 Kolik zařízení zároveň může být připojeno k RS-232 portu?
K RS-232 portu může být připojeno pouze jedno zařízení. Pro více
zařízení je třeba více portů.
Co je třeba nastavit u obou komunikačních partnerů v sériovém
rozhraní?
Kromě přenosové rychlosti je nezbytné určit počet stopbitů, a zda se
použije paritní bit nebo ne. Startovací bit je povinný.
Proč je skutečná přenosová rychlost dat nižší než teoreticky
možná rychlost?
Kromě skutečně použitelných dat musejí být přenášeny i jiné bity, jako
jsou
startovací
bity
a stopbity. To snižuje skutečnou přenosovou rychlost dat.
Co znamenají označení TxD a RxD u sériového přenosu dat?
Označení TxD znamená „Transmit Data“ (vysílaná data) a označuje
porty, které odesílají data. Obdobně je RxD označením pro „Receive
Data“ (přijímaná data) a jedná se o porty, které data přijímají.
Co je to nulový modemový kabel?
Na rozdíl od běžných modemových kabelů je nulový modelový kabel
křížový. To umožňuje zřídit přímé spojení mezi dvěma počítači za
účelem výměny dat.
PS/2 porty pro myš a pro klávesnici by se neměly zaměňovat.
Proč?
Protokoly datového přenosu jsou pro myš a pro klávesnici různé. Je
tudíž možné odesílat data klávesnici, například pro rozsvícení
kontrolek LED.
Didaktické návrhy
Sériová rozhraní nabízejí mnoho dalších aspektů k diskuzi. Může se
například zmínit přenos dat využívající okraje signálu, jako je tomu u
Manchester kódu. Dalším možným tématem je ASCII kód a možné
skupiny symbolů, které mohou být přenášeny v blocích po sedmi nebo
osmi bitech.
5
Rozhraní – Příručka pro učitele Minos++ Cvičení 6 Proč má USB kabel dva různé konektory? Jaké je označení těchto
konektorů, a jak se zapojují?
Konektory USB kabelu se označují jako typ A a typ B. To zaručuje, že
kabel mezi počítačem a přídavným zařízením je vždy zapojen stejným
směrem, což kabel chrání před změnou polarity.
Jaký je maximální počet zařízení, která mohou být připojena
k portu USB? Jak lze tento počet zvýšit?
K portu může být připojeno pouze jedno přídavné zařízení. Pro
připojení většího počtu zařízení je třeba použít hub.
Jaká je maximální povolená délka USB spojení mezi dvěma
zařízeními?
Spojovací kabel mezi dvěma USB zařízeními by neměl být delší než 5
m. Dalšího prodloužení až na 30 m lze dosáhnout použitím maximálně
pěti hubů.
Jaká je maximální hodnota proudu dodávaného přes USB port?
USB port může dodávat maximální proud 500 mA.
Co znamená termín „hot-plug“?
Hot-plug port umožňuje připojování a odpojování přístrojů bez nutnosti
vypnout počítač.
Zařízení, která při připojení k portu USB pouze spotřebovávají
energii, neodpovídají specifikacím USB. Proč?
Jelikož tato zařízení pouze spotřebovávají energii, nejsou přihlášena
k hostitelskému počítači.
Proč jsou dva z kontaktů USB konektoru delší než ostatní
kontakty?
Tyto dva kontakty představují přívod energie. Po zapojení může
zařízení nejprve začít čerpat energii, až pak se zapojí datové kontakty.
Didaktické návrhy
USB by se mělo probrat podrobně, protože má širokou škálu použití.
Je vhodné také zmínit další informace, které s tématem souvisí,
například že paměťová zařízení by měla být opřed odpojením
odhlášena z operačního systému, přestože podporují hot-plugging.
6
Minos++ Rozhraní – Příručka pro učitele Cvičení 7 Co je to diferenční přenos dat?
Při diferenčním přenosu jsou data odesílána zároveň přes dvě linky,
které mají opačnou polaritu. Rušení má účinek na obě linky, rozdíl
mezi impulsy však zůstává beze změny.
Na rozdíl od USB nejsou u FireWire potřeba huby. Proč?
U FireWire má každé zařízení svůj vlastní ovladač.
Jaká je u FireWire maximální povolená délka spojení mezi dvěma
zařízeními?
Délka spojení mezi dvěma zařízeními FireWire by neměla překročit
4,5 m. Kabely z optického vlákna podporují délku až do 100 m pro
FireWire 800.
Jaký je maximální proud poskytovaný přes FireWire port?
Port FireWire může dodávat proud do 1,5 A.
Vysvětlete, co znamená přívod energie přes sběrnici.
Pojem přívod energie přes sběrnici znamená, že připojené zařízení je
napájeno přes ten stejný kabel, který se používá k přenosu dat. To
například umožňuje zásobit 2,5“ pevný disk proudem přímo z rozhraní
FireWire, aniž by byl třeba jakýkoliv dodatečný napájecí zdroj.
Které kontakty se u čtyřpinových konektorů
s šestipinovými konektory nevyskytují?
v porovnání
Čtyřpinové konektory jsou vybaveny kontakty pro oba páry kroucených
vodičů pro přenos dat, avšak kontakty pro napájení chybí.
Proč vyžaduje FireWire 800 nový typ konektoru?
Vyšší přenosová rychlost dat u FireWire 800 vyžaduje devítivodičové
kabely,
od šestivodičových kabelů, které se používají pro FireWire 400. Proto
se v tomto případě používají i jiné konektory.
Didaktické návrhy
Je vhodné zvýraznit důležitou roli, které rozhraní FireWire díky
izochronnímu přenosu dat hraje v oblasti audia a videa. Měla by se
demonstrovat možnost sériového připojení několika zařízení oproti
USB. K tomuto účelu mají zařízení FireWire obvykle dva přípojné
porty.
7
Jaké barvy přenáší rozhraní VGA?
Rozhraní VGA přenáší tři barvy: červenou, zelenou a modrou.
Jaké signály, kromě signálů barev, se přes rozhraní přenášejí?
Kromě informací o barvách jsou přenášeny také signály pro
horizontální a vertikální synchronizaci.
Co znamená DDC a jaké informace přenáší?
DDC je zkratkou „Data Display Channel“ („předávání zobrazovacích
dat). Používá se především k přenášení informací ohledně možných
hodnot rozlišení monitoru. Může ovšem přenášet i jiné informace, jako
je nastavení jasu.
Co znamená „Dual-Link“?
Rozhraní DVI s připojením Dual-Link umožňuje propojit dva monitory.
Také monitory s rozlišením vyšším než 1920x1200 vyžadují rozhraní
DVI s připojením Dual-Link. Další data jsou přenášena prostřednictvím
šesti dodatečných kontaktů.
Za jakých podmínek lze použít rozhraní DVI také k přenosu
analogových signálů?
Mají-li být kromě digitálních dat přenášeny analogové obrazové
informace, měly by být přítomny a propojeny čtyři další kontakty.
Jaké další informace mohou být přenášeny přes rozhraní HDMI?
Rozhraní HDMI přenášejí kromě obrazových informací také zvukové
signály. Dále jsou vybaveny integrovanou ochranou proti kopírování,
HDCP.
Co je výhodou konektorů DisplayPort v porovnání s konektory
HDMI?
Konektory DisplayPort se mohou ve zdířce zaklapnout, což zabraňuje
jejich nechtěnému vypojení.
Didaktické návrhy
Měla by být zmíněna lepší kvalita obrazu u digitálních portů ve
srovnání s analogovými porty, a to obzvláště pro vysoká rozlišení.
Dále je vhodné vyzdvihnout kromě funkce ochrany proti kopírování
také důležitou roli, kterou HDMI hraje v oblasti televizních přístrojů.
8
Rozhraní – Příručka pro učitele Minos++ Cvičení 9 Jaké hodnoty napětí poskytují počítačové zdroje energie?
Počítačové zdroje energie poskytují napětí ve výši +12 V, –12 V, +5 V
a –5 V. Novější počítače podporují také +3.3 V.
Jaká napětí jsou potřebná pro 5,25 palcové a 3,5 palcové disky?
5,25 palcové a 3,5 palcové disky vyžadují napětí +12 V a +5 V.
Jakou kapacitu má sběrnice ISA slot a jaká je její operační
taktovací frekvence?
Kapacita této sběrnice je 16 bitů. Používá se taktovací frekvence 8,33
MHz.
V čem spočívá souvislý režim u zásuvných karet PCI?
V běžném režimu se nejprve odešle adresa a pak data, a tak stále
dokola. V souvislém režimu se adresa odešle pouze jednou a za ní
následuje blok dat libovolné délky.
Zásuvné karty PCI určené pro napětí 3,3 V při vyšším proudu, než
je maximální hodnota proudu používaného pro zásuvné karty
určené pro napětí 5 V. Proč?
Je omezena spotřeba energie, nikoliv výška proudu. Proto mají nižší
hodnoty
napětí
za následek vyšší proud a naopak.
Jaký je účel různých drážek na zásuvných kartách PCI?
Různé drážky zabraňují vložení zásuvných karet PCI do slotů, které
podporují jiné napětí, než je třeba. Zásuvné karty určené pro obě výše
napětí mají tím pádem dvě drážky.
Didaktické návrhy
Dále lze hovořit o dimenzování napájecích zdrojů. Vysoce kvalitní
zdroje energie mají vysoké výkonnostní faktory, a to i při kolísavém
zatížení. U zásuvných karet by měl být vysvětlen trend rozšiřování
sběrnic, který později zmizel kvůli sériovému přenosu dat.
9
Jaký je rozdíl mezi PCI-X a obyčejnými PCI sloty?
Maximální sběrnicový takt činí u PCI-X 133 MHz. To znamená, že je
zhruba dvakrát vyšší než maximální sběrnicový takt běžného PCI, což
je 66 MHz. PCI-X pracuje na 3,3 V. Napájení 5 V jako u PCI není
v tomto případě podporováno. Kvůli vyšší taktovací frekvenci PCI-X
může být u každé sběrnice využit pouze jeden slot. PCI-X se často
používá pro servery.
Jak se PCI-Express liší od PCI co se týče přenosu dat?
PCI-Express je sériové rozhraní, zatímco PCI je rozhraní s paralelním
přenosem dat.
Co určují rozšíření x1 a x16 u PCI-Express?
Tato rozšíření určují počet linků, tudíž počet jednotlivých spojení.
Jaké je nejčastější použití slotů PCI-Express x16?
Sloty PCI-Express x16 se používají především pro grafické karty.
Jaký typ datového přenosu se používá u slotů AGP?
AGP sloty využívají paralelní přenos dat, stejně jako PCI sloty.
Která zařízení využívají zásuvné karty PCMCIA?
Zásuvné karty PCMCIA mají uplatnění především v noteboocích.
Které sloty jsou srovnatelné s kartami PCMCIA co se týče
přenosové rychlosti dat?
Přenosové rychlosti dat karet PCMCIA jsou srovnatelné s kartami ISA.
Didaktické návrhy
Je možné detailně vysvětlit kódování osmi bitů datového bajtu na
deset bitů během přenosu dat. Tento 8B10B kód se také používá u
jiných typů rychlých sériových přenosů dat.
Dále lze podrobněji probrat používání okrajů signálů pro přenos dat a
z toho plynoucí zvýšení přenosové rychlosti.
10
Rozhraní – Příručka pro učitele Minos++ Cvičení 11 Jakými písmeny se v systému Windows označují disketové
mechaniky?
Disketové mechanicky se označují jako disk A a disk B. Spuštění
disketové mechaniky obvykle probíhá z disku A.
Co se stane, připojíme-li plochý kabel do konektoru disketové
mechaniky opačně?
Je-li plochý kabel připojen opačně, disketová mechanika nefunguje.
Na tuto chybu upozorní nepřetržité svícení LED disketové mechaniky.
Jaké mechaniky se obvykle připojují přes rozhraní IDE?
Rozhraní IDE obvykle slouží pro připojení pevných disků a CD nebo
DV mechanik.
Kolik mechanik může být připojeno k rozhraní IDE, a jak se tyto
mechaniky rozlišují?
Na jedno rozhraní IDE mohou být připojeny maximálně dvě
mechaniky. Jedno zařízení se nastaví jako master, druhé jako slave.
K tomu často slouží jumper.
K čemu se používají dodatečné linky u 80-pinového IDE kabelu ve
srovnání s 40-pinovým IDE kabelem?
Dodatečné linky jsou linky zemnící. Zabraňují rušení mezi jednotlivými
datovými linkami. Počínaje UDMA66 je používání 80-pinových kabelů
bezpodmínečně nutné.
Co znamená Cable Select?
Rozlišení na master a slave lze provést také přes konektory obou
spojovacích kabelů. V takovém případě je nutné nastavit jumpery
pevných disků na režim CS.
Didaktické návrhy
Je možné demonstrovat ukládaní dat počínaje disketami přes CD a
DVD až po pevné disky. Lze vydedukovat rozdíly v uspořádání
sektorů, v počtu otáček a ve vybavovací době dat.
11
Rozhraní – Příručka pro učitele Minos++ Cvičení 12 V čem spočívá základní rozdíl mezi Serial ATA a staršími
rozhraními IDE?
U rozhraní IDE probíhal přenos dat paralelně. Za účelem dosažení
vyšších přenosových rychlostí dat se přešlo se zavedením Serial ATA
na sériový přenos dat.
Jaké výhody přináší nasazení datového kabelu u pevných disků s
připojením Serial ATA?
Datové kabely Serial ATA jsou podstatně užší než dřívější kabely pro
paralelní přenos dat. Vejdou se do počítače podstatně lépe a nejsou
na překážku proudění vzduchu z větráku.
K čemu je potřeba eSATA, a proč se pro něj musejí používat jiné
kabely?
ESata umožňuje připojení externích zařízení k rozhraní Serial ATA.
Protože kabely vedou vně krytu počítače, musejí mít lepší krytí než
kabely uložené uvnitř počítače.
Kolik zařízení může být připojeno k rozhraní SCSI?
K rozhraní SCSI může být připojeno až sedm zařízení.
K čemu jsou u rozhraní SCSI třeba omezovače?
Omezovače jsou koncové odpory, které se musí nacházet na obou
koncích SCSI spojení.
Jaké pevné disky mohou být dále připojeny k rozhraní SAS?
K rozhraní SAS mohou být připojeny také pevné disky s rozhraním
Serial ATA. Opačný případ není možný.
Didaktické návrhy
Je možné podrobněji rozebrat, z jakého důvodu se používají koncové
odpory. Dále lze uvést detaily průběhu přechodu z paralelních
rozhraní na sériová vysokorychlostní rozhraní.
Mohou se porovnat rozhraní pro externí zařízení jako USB, FireWire a
eSATA.
12
Nač je třeba dbát při používání modulů SIMM, chceme-li použít
32bitový procesor?
Kapacita datové sběrnice u modulu SIMM je 8 bitů, proto jsou pro
32bitové procesory třeba čtyři tyto moduly.
Jakou sběrnicovou kapacitu disponují moduly PS/2-SIMM?
Sběrnicová kapacita u PS/2-SIMM je 32 bitů. Při použití 32bitového
procesoru mohou být jednotlivě zapojeny do odpovídajících slotů na
hlavní desce.
Co znamená označení DIMM?
DIMM je zkratka pro „Dual In-Line Memory Module“ a znamená, že
kontakty jsou umístěny po obou stranách modulu.
Jaký je rozdíl mezi jednostrannými a oboustrannými moduly?
U jednostranných modulů je pouze jedna strana osazena kontakty,
zatímco u oboustranných modulů se kontakty nacházejí na obou
stranách.
Jakým způsobem se u DDR-RAM ve srovnání se staršími moduly
RAM zvyšuje přenosová rychlost dat?
U DDR-RAM dochází k přenosu dat jak na stoupajícím, tak na
klesajícím konci taktu.
Co znamená čtyřmístná řada čísel v označení DDR-RAM,
například PC-2100?
Tato čísla představují přenosovou rychlost dat v MB/s, tedy například
2100 MB/s.
V jakých zařízeních se moduly SO-DIMM používají především, a
proč?
Moduly SO-DIMM se používají především v noteboocích. Kvůli často
omezenému prostoru jsou pro ně běžné paměťové moduly příliš velké.
Didaktické návrhy
Jako doplnění k operační paměti lze uvést také další typy paměti, jako
například ROM nebo flashdisky. Je podstatné představit možnosti
opravy chyb pomocí dodatečných paměťových prvků.
Je možné podrobněji rozebrat skladbu operační paměti.
13
Jaká je stavba patice, umožňující co možná nejsnazší vložení
procesoru?
Patice disponuje páčkou, kterou lze část zásuvné patice posunout
lehce na stranu, takže kontakty procesoru zapadnou do kontaktů
patice a zasunutý procesor je pevně sevřen..
Proč se u procesoru Pentium 2 používá namísto patice slot?
Hlavní procesor a cache jsou umístěny odděleně na tištěný plošný
spoj, nikoliv na společný čip. Deska s procesorem a čipem se zasouvá
do slotu.
Jaké je maximální taktovací frekvence, kterou mohou procesor
Pentium 3 přes patici 370 a procesor Pentium 4 přes patici 478
sdílet data se základní deskou?
Pro patici 370 u procesoru Pentium 3 bylo možné maximálně 133
MHz. Patice 478 procesoru Pentium 4 umožňovala maximálně 200
MHz.
Co je třeba mít na paměti u chladících prvků velkých rozměrů?
Tyto chladící prvky potřebují podporu dodatečného mechanického
připojení k základní desce, procesor sám zatížení neunese.
Proč neustále narůstá počet kontaktů?
Na jedné straně se stále rozšiřuje kapacita sběrnice, přes kterou je
hlavní procesor připojen k základní desce, takže je potřeba více a více
konektorů. Na druhé straně se stále více funkcí přesouvá na hlavní
procesor.
Co znamená „Land Grid Array“, a proč se používá?
V případě „Land Grid Array“ jsou kontakty ploché, nejsou to již
dotekové kolíky. To umožňuje dosáhnout vyšších taktovacích
frekvencí.
Didaktické návrhy
Měla by se ukázat jak stavba počítače všeobecně, tak propojení
hlavního procesoru s ostatními komponenty na základní desce. Dále
lze demonstrovat spotřebu energie, vznik tepla a chlazení hlavního
procesoru.
Pro doplnění lze také zmínit přenos dat uvnitř hlavních procesorů.
14
Proč u analogových zvukových signálů často není možný
diferenční přenos dat?
Analogové zvukové signály se často přenáší přes koaxiální kabel
s jedním vodičem. Pro diferenční přenos dat jsou ovšem potřeba dva
vodiče.
Který signál přenáší kabel s červenými cinch konektory?
U stereo signálů přenáší kabel s červenými cinch konektory obvykle
pravý kanál.
Jaké DIN konektory by se měly používat, chceme-li se vyvarovat
nechtěného odpojení?
DIN konektory vybavené spojovacími maticemi nebo bajonetovými
uzávěry zabraňují nechtěnému vyklouznutí kabelu ze zdvojovače.
Co je to kostkový konektor a k čemu se nejčastěji používá?
Kostkové konektory se řadí pod DIN konektory. Jejich pět dotekových
pinů je uspořádáno jako pětka na hrací kostce. Často se používají pro
sluchátka.
Proč se na konektorech audio jacků nachází drážka?
Z drážky při zapojení vyskočí pružina, díky níž konektor sedí pevněji
ve zdířce a nemůže sám od sebe vyklouznout.
Jaké rozdíly existují u optického přenosu dat mezi kabely
z optického vlákna a kabely z umělé hmoty?
Kvůli menšímu zeslabení signálů mohou být kabely z optického vlákna
delší než kabely z umělé hmoty. Možné poloměry ohybu jsou naproti
tomu u kabelů z umělé hmoty nižší.
Jaké přednosti nabízí optický přenos signálu?
Optickým přenosem signálu se dosáhne galvanického oddělení
propojených zařízení. Elektrické a magnetické rušení nemají na
přenos dat žádný vliv.
Didaktické návrhy
Měl by být rozebrán velký počet různých konektorů DIN a jejich
použití.
Pro doplnění se také může se zmínit stavba kabelů z optického vlákna
a šíření světla v těchto kabelech.
15
Rozhraní – Příručka pro učitele Minos++ Cvičení 16 Čím se liší kompozitní obrazový signál od signálu přenášeného
anténou?
U anténního signálu se kompozitní obrazový signál na určité frekvenci
moduluje. Na rozdíl od kompozitního signálu obsahuje anténní signál
také signály zvukové.
Jak lze u kompozitního videa ovlivnit kvalitu obrazu?
Na kvalitu obrazu má zásadní vliv výběr kabelu. Především u delších
kabelů by se měly používat kabely velmi vysoké kvality.
Které signály se v případě S-Videa přenášejí odděleně?
U S-Videa se přenášejí odděleně signály pro informace o jasu a o
barvách.
Co se stane, když je S-Video signál přenášen zařízením, které
není s rozhraním S-Video kompatibilní?
Není-li dané zařízení kompatibilní s S-Video, mohou být zpracovány
pouze informace o jasu a obraz je černobílý.
Které obrazové signály mohou být přenášeny prostřednictvím
konektoru SCART?
Konektory SCART mohou přenášet kompozitní obrazové signály, SVideo signály a RGB signály, poslední dva jmenované typy ovšem ne
zároveň.
Co může být na SCART konektoru přepnutu pomocí řadícího
signálu?
Řadící signál slouží k přepnutí televizoru na aktuální připojení SCART.
V čem se liší RGB video a komponentní video, přestože jsou
obrazové informace u obou přenášeny prostřednictvím tří
kabelů?
U RGB videa se přes tyto tři kabely přenášejí informace pro tři
základní barvy: červenou, zelenou a modrou. U komponentního videa
slouží jedna linka k přenosu informací o jasu a zbývající dvě přenášejí
diferenční signál modré a červené ve vztahu k hodnotě šedi.
Didaktické návrhy
Dále lze sdělit obecné informace o stavbě televizního signálu. Zde je třeba
vysvětlit půlsnímkovou metodu. Pro doplnění je možné zmínit zobrazování
televizních signálů, případně různé formáty obrazu až po HDTV.
Kromě toho lze nastínit přechod od analogového přenosu obrazu
k digitálnímu.
16
Jak vysoké přenosové rychlosti dat lze dosáhnout u Ethernetu
10Base2?
U Ethernetu 10Base2 lze dosáhnout přenosové rychlosti dat 10
MBit/s.
Jaké typy kabelů se používají u Ethernetu 10Base2 a u Fast
Ethernetu?
U Ethernetu 10Base2 se používá koaxiální kabel. Naproti tomu u Fast
Ethernetu se využívá kabel se dvěma kroucenými páry vodičů.
Čím se odlišují Ethernet 10Base2 a Fast Ethernet z pohledu
připojení uživatelů ke kabelu?
U Ethernetu 10Base2 jsou uživatelé navzájem propojeni lineárně. Fast
Ethernet vytváří při propojení uživatelů hvězdicovitou síť. Uprostřed
sítě se nachází hub nebo switch.
Kolika kontakty disponuje konektor RJ45 u Fast Ethernetu, a
kolik z nich je obsazených?
Konektor RJ45 u Fast Ethernet disponuje osmi kontakty, z nichž jsou
obsazené pouze čtyři.
Jaký je rozdíl mezi hubem a switchem?
Hub funguje pouze jako rozdělovač. Datový balík, obdržený na jednom
připojení, je rozdělen na všechna ostatní připojení. V případě switche
se naproti tomu jedná o přímé spojení dvou uživatelů, které neovlivní
výměnu dat u ostatních připojení.
Co znamená Power over Ethernet?
Pomocí Power over Ethernet mohou být uživatelé zásobeni elektrickou
energií přes ethernetový kabel, a to až do výše 15 Wattů.
Didaktické návrhy
Dále lze hovořit využití Ethernetu v oblasti průmyslu. Nabízí se zmínit
různé systémy průmyslových sběrnic, jako například Profibus.
V rámci základních vědomostí je třeba probrat referenční model
datové komunikace OSI.
17
Která frekvenční pásma využívá WLAN?
WLAN pracuje na frekvencích v rozsahu 2,4 GHz a 5 GHz. Tato
frekvenční pásma jsou bezlicenční.
Které kanály ve frekvenčním pásmu 2,4 GHz by se měly použít
pro tři WLANy, ležící těsně vedle sebe a proč?
Pouze kanály 1, 7 a 13 pracují s frekvencemi, které se nepřekrývají.
Použitím těchto tří frekvencí se tedy vyvarujeme vzájemného rušení.
Jaké šifrovací algoritmy existují, a které metody by se měly
upřednostňovat?
Zašifrování může proběhnout podle standardů WEP a WPA. Šifrování
podle WPA by mělo být upřednostňováno, protože šifrovací algoritmus
WEP lze snáze překonat.
Co znamená termín „Frequency Hopping“?
Jde o metodu, při níž se neustále mění používaná frekvence. Tím se
podstatně sníží výskyt rušení.
Čím se od sebe liší tři třídy Bluetooth?
Zařízení třídy 3 vysílají s vyšším výkonem než zařízení třídy 1, což
znamená, že mají také širší dosah. Díky nižšímu vysílacímu výkonu u
zřízení třídy 1 se zase zvyšuje délka provozu baterie. Hodnoty
zařízení třídy 2 leží mezi hodnotami tříd 1 a 3.
Kolik zařízení může být propojeno v rámci jedné pikosítě?
K pikosíti může být u Bluetooth připojeno až osm zařízení zároveň.
Jakou vlnovou délku má světlo využívané rozhraním IrDA?
Rozhraní IrDA pracuje s infračerveným světlem o vlnové délce
v rozpětí od 850 do 900 nm.
Didaktické návrhy
Je třeba podrobně rozebrat aspekt bezpečnosti a představit různé
možnosti šifrování.
Možnosti nastavení se předvedou na příkladu WLAN routeru.
18
Jak se označují dva vodiče telefonního kabelu?
Dva vodiče telefonního kabelu se označují písmeny a a b.
Kolik různých tónových frekvencí se používá u vícefrekvenčního
vytáčení, a z kolika tónových frekvencí se skládá impuls pro
jednu číslici?
U vícefrekvenčního vytáčení se používá celkem osm různých
tónových frekvencí, přičemž impuls pro jednu číslici tvoří vždy dvě
tónové frekvence.
Kolik telefonních linek zajišťuje základní připojení ISDN a
primární multiplexní ISDN připojení?
Základní připojení ISDN zajišťují dvě telefonní linky, zatímco u
primárního multiplexního ISDN připojení je zároveň k dispozici 30
telefonních linek.
Co máme na mysli, hovoříme-li u telefonů podle standardu DECT
o pulsových signálech?
U telefonů podle standardu DECT probíhá rádiový přenos pouze
v jednom z 24 stejně dlouhých časových oken. Tím se snižuje
průměrný vysílací výkon.
Co znamená označení ECO-DECT?
U telefonů podle standardu ECO-DECT SE vysílací výkon snižuje
v závislosti na vzdálenosti mezi přenosným dílem a základní stanicí,
jak je to jen možné.
Jaké předpoklady musí splňovat telefonní aparáty podle
standardu DECT, aby bylo možné kombinovat přenosné díly a
základní stanice od různých výrobců?
Aby bylo možné propojit přenosné díly a základní stanice různých
výrobců, musejí obě zařízení ovládat přenosový protokol GAP.
Didaktické návrhy
Informace týkající se telefonní sítě lze doplnit o specifické zvláštnosti
různých zemí.
Dále lze poukázat na to, že telefon DECT mohou rušit satelitní příjem
některých televizních kanálů.
Tématem k diskuzi mohou být možné zdravotní problémy způsobené
používáním bezdrátových telefonů.
19
Co znamená termín „handover“?
Termínem „handover“ se označuje předání spojení mobilního telefonu
z jedné radiové buňky jiné radiové buňce. K přerušení rozhovoru při
něm nedojde.
V čem se přenos dat prostřednictvím GPRS liší od přenosu dat
při běžném telefonním hovoru?
Telefonní hovor bývá obvykle zprostředkován pomocí kabelu, telefonní
linka je k dispozici pouze pro tento hovor. U GPRS se data odesílají
v malých balíčcích, jedná se tedy o paketový přenos dat.
Jaký je rozdíl mezi HSDPA a HSUPA?
HSDAP umožňuje v síti UMTS vyšší přenosové rychlosti dat pro
download. Pomocí HSUPA se naopak zvýší přenosové rychlosti dat
pro Upload.
V čem spočívá rozdíl mezi pevným a mobilním WiMAXem?
Stejně jako u mobilních telefonů je u mobilního WiMAXu možnost
předávání mobilního příjemce z jedné radiové buňky na druhou. U
pevného WiMAXu to není možné.
Jak lze u DSL dosáhnout podstatně vyšší přenosové rychlosti dat
ve srovnání s analogovými modemy, přestože se používají stejné
kabely?
DSL využívá frekvenci až do 30 MHz. V analogové telefonní síty jsou
naproti tomu obvyklé pouze frekvence do 3,4 kHz.
K čemu je potřebný splitter?
Splitter představuje frekvenční výhybku. S jeho pomocí se rozdělují
frekvenční pásma pro telefony a internetové připojení.
Co znamená písmeno A ve zkratce ADSL?
Písmeno A zastupuje pojem „asymetrický“. To znamená, že se
rychlost pro download a rychlost pro upload liší.
Didaktické návrhy
Je třeba podrobně rozebrat rozdíl mezi kabelovým a paketovým
spojením. S tím souvisí zásady způsobu činnosti Internetu.
Dále lze věnovat pozornost přenosovým protokolům jako je TCP nebo
HTTP.
20
Minos++ Rozhraní – Příručka pro učitele 3 Softwarová rozhraní Cvičení 21
Co je to API?
API je softwarové rozhraní, které umožňuje počítačovým programům
přístup k datům jiných programů.
V jakém rozpětí by se měly nacházet IP adresy místní sítě?
Pro lokální IP adresy slouží rozpětí mezi
192.168.255.255. Jsou však přípustné i jiné okruhy.
192.168.0.0
a
Proč bude v budoucnu nutné přejít z IPv4 na IPv6?
Počet zařízení připojených k internetu neustále stoupá. Maximální
možný počet téměř 4,3 miliard adres tedy v budoucnosti již nebude
dostačující.
Co je to DHCP server?
DHCP server rozděluje v místní síti IP adresy pro zařízení nově
připojená k síti.
Jakou funkci plní DNS server?
DNS server převádí alfanumerické adresy internetových stránek na IP
adresy.
Co vylepšuje UPnP?
Prostřednictvím UPnP se zjednodušuje propojené nejrůznějších
zařízení, takže nejsou třeba žádné zvláštní znalosti.
Co znamená AV v označení UPnP AV?
Zkratka AV značí Audio a Video. S jeho pomocí lze zjednodušit přenos
zvukových
a obrazových signálů ze serveru do přehrávače.
Didaktické návrhy
Mohou být dále rozvedeny jednotlivé oblasti IP adres. Lze také
vypočítat počet možných adres u IPv6.
Dále lze předvést rozdíl mezi staticky a dynamicky přidělovanými IP
adresami. Je třeba objasnit ukládání IP adres poskytovateli služeb.
21
Rozhraní – Příručka pro učitele Minos++ 4 Rozhraní člověk‐stroj Cvičení 22
Co znamená zkratka QWERTY?
Písmena QWERTY se nacházejí vlevo nahoře v písmenném poli
klávesnic s anglickým rozložením kláves. U německého rozložení
kláves se například na místě Y nachází písmeno Z.
Co je předností klávesnicových zkratek?
Pomocí klávesových zkratek mohou být prováděny příkazy menu, aniž
by člověk musel zvednout ruce od klávesnice a sáhnout po myši.
Především při vkládání dlouhých textů tak mohou být odpovídající
příkazy vyvolány rychleji.
Proč notebooky často nemají oddělený číslicový blok?
Prostor, který je noteboocích k dispozici, často nedostačuje k tomu,
aby mohl být k písmennému poli přidán i číselný blok.
Co je to kontextové menu?
Kontextové menu se často vyvolávají pravým tlačítkem myši. Toto
menu se otevře na místě, kde se nachází kurzor, a nabídne příkazy,
které momentální situace vyžaduje.
Co znamená „přetáhnutí“?
Funkce „přetáhnutí“ umožňuje přesunout symboly či objekty na
grafickém rozhraní a „odložit“ je na vyhovujícím místě. S jejich
odložením je často spojeno vyvolání určitého příkazu.
Co je to trackpad?
Trackpad je plocha citlivá na dotek, která se často používá i notebook.
Trackpady se obsluhují pomocí prstů a nahrazují myš.
Didaktické návrhy
Dále lze hovořit o jednotlivých klávesnicových zkratkách. Kromě
trackpadu je dobré upozornit také na dotekové obrazovky, které
mohou být obsluhovány i několika prsty zároveň. Mělo by se předvést
používání gest.
22
Co je to uživatelské rozhraní založené na znacích?
Uživatelské rozhraní založení na znacích napodobuje grafické
uživatelské rozhraní, ale využívá pouze alfanumerické znaky ze sady
znaků. Jako příklad lze uvést BIOS počítače.
Co znamená zkratka GUI?
GUI je zkratka pro „Graphical User Interface“, tedy dnes široce
rozšířené grafické uživatelské rozhraní jako například Windows.
Čím se grafické uživatelské rozhraní obsluhuje?
Grafické uživatelské rozhraní se obvykle ovládá pomocí myši. Podle
toho, o jaké zařízení se jedná, lze případně použít tyčinku nebo prst.
V čem spočívá problém s hlasovými menu?
U hlasových menu je nezbytné, aby si uživatel zapamatoval všechny
nabízené možnosti, a teprve potom se rozhodl.
Uveďte příklady způsobů, jakými lze pomocí telefonu odpovědět
na dotaz.
Odpověď může být ústní, nebo se uskuteční stisknutím tlačítka na
klávesnici telefonu.
Čím se zabývá obor design rozhraní?
Obor design rozhraní má na starosti tvorbu rozhraní člověk, přičemž je
navrhuje tak, aby se stroj přizpůsobil člověku, nikoli naopak.
Didaktické návrhy
Je vhodné demonstrovat přednosti a nevýhody grafických
uživatelských rozhraní. Lze také zmínit možnosti využití zástupných
znaků, především při vyhledávání slov. Je třeba zohlednit aktuální
vývoj v oblasti designu rozhraní.
23

Mechatronika Modul 12: Rozhraní Učebnice

Transkript

Podobné dokumenty

ASUS WL-500 Manual Cz

PortStore5 MANUÁL

Stříbrooxidové baterie

katalog baterií 2015 - Panasonic Batteries

katalog baterií panasonic

katalog baterií panasonic

1 Úvodem ISBN 80-86097-71-4

Základní pojmy - Střední škola polytechnická, Olomouc

Aktuálně vypsaná témata BP/DP/DzP

Síťové standardy

PC hardware

Technika - Radiozurnal.sk

Základní jednotka

Technické vybavení osobních počítačů

Systémy ochrany před přepětím

ASUS WL-500gP

9362926b, Navod k obsluze Prijimac DVB-Sat UFS 601si

Mechatronika - TU Chemnitz

Písemné označení a značky nákladních vozidel

TV Center Pro 4.x

Mechatronika - TU Chemnitz

Výuka Hardware IT4 - eBooks na SŠT AGC as