Lemahieu_Hoofdstuk_7_(2012-13)

Grondslagen v/d beleidsinformatica
Hoofdstuk 7: Werking van randapparatuur
7.1 OVERZICHT
Randapparatuur (Periferie)
--> invoer- en uitvoerapparatuur
--> externe opslagmedia
Maken deel uit v/e computersysteem
7.2 WAT WILLEN WE MET DIT HOOFDSTUK BEREIKEN
7.3 INHOUD
ZIE OVERZICHT PAGINA 117
7.4 INVOERAPPARATUUR
Computers: verwerkt digitale gegevens
--> Invoerapparatuur: zet gegevens buiten computers om naar computeromgeving
Voorbeeld: indrukken toets op toetsenbord --> digitale code nodig
! Elk omgevingssignaal dat men kan omzetten naar elektronisch signaal kan computer gebruiken
Voorbeelden: geluid, snuffelpaal voor “luchtverontreiniging”, laserpen, ...
7.4.1 Toetsenbord
Aanslaan v/e toets
--> serie stroomstoten (vorm digitale code)
Toetsenbord telt meestal 102 toetsen
Naast “gewone” karakters en letters zijn er ook:
- Functietoetsen
- Speciale controle toetsen
- Cursosbewegingstoetsen
Kan aangesloten worden via USB of draadloos
Via een codepagina wordt elke fysieke toets vertaald naar een symbool
! Elk land heeft andere codepagina (komt overeen met lay-out van dat land)
Verschil tussen AZERTY en QWERTY ligt zich niet in het ontwerp v/h toetsenbord
! WEL: andere softwarematige codepagina
Voornamelijk nodig voor de karakters eigen aan een bepaalde taal
7.4.2 Apparatuur op basis van aanwijzing en selectie
Veel invoerbewerkingen dienen voor: aanduiding, selectie, verplaatsing van zaken op het scherm
--> Cursorbewegingstoetsen zijn hier vaak onhandig voor
Gebruik van selection of pointing devices
Voorbeeld: muis, touchpad, touchscreen
1
Jeroen De Koninck – HIRB – 2012-2013
7.4.3 Automatische invoer van magnetische media
Magnetische invoer kan via MICR (Magnetic Ink Character Recognition)
--> in te lezen document wordt afgedrukt met ijzerhoudende inkt
! Net voor het inlezen wordt het document gemagnetiseerd
Leesstation registreert op welke plaatsen magnetische velden voorkomen
--> Kan men gaan vergelijken met lettertype
! Komt ook voor bij optische technieken
Steeds meer werking met Magnetische Strips
--> aanwezig op bankkaarten, kredietkaarten, parkingtickets, ...
Al wordt deze ook vervangen door chips
! Magnetische strips zijn goedkopers (goed voor kort of eenmalig gebruik)
7.4.4 Automatische invoer met optische media
7.4.4.1 Scanners
Scanner: gelijkenis met kopieerapparaat
--> men leest op basis van optische techniek (men splits het document in vele pixels)
Via een kleurenscanner kan men de kleur en intensiteit van een pixel vaststellen
Via een zwart/wit scanner herkent men alleen grijsintensiteit
Men zet bij beide gevallen de pixels om in een digitale code
--> via sensoren (tasten pixels af)
Resolutie: precisie waarmee een scanner kan inlezen
--> dots per inch (dpi)
Normaal is dit tussen de 300dpi en 600dpi
! Grotere resolutie betekent meer kleuren die men kan onderscheiden
! Grotere resolutie betekent meer opslagruimte
De opslag is erg groot
--> men gaat compressietechnieken toepassen
7.4.4.2 Optical Mark Reading (OMR)
Eenvoudige optische invoertechniek
Voorbeeld: inlezen van meerkeuzevraagtesten
Maakt onderscheid tussen gekleurde en niet-gekleurde velden
2
Jeroen De Koninck – HIRB – 2012-2013
7.4.4.3 Steepjescode
Het inlezen gebeurd door de breedte van de witte en zwarte streepjes te bepalen
Witte streep: blanco (0-signaal)
Zwarte streep: gevuld (1-signaal)
Er zijn standaarden voor streepjescodes
--> EAN-code (European Article Number) bevat 13 cijfers
- Twee eerste cijfers: landcode (54 voor België en Luxemburg)
- Vijf volgende cijfers: leverancierscode
- Vijf volgende cijfers: productcode
- Laatste cijfer: controlecijfer
Registratie is vlugger en preciezer
Computer ontvangt meteen de informatie gekoppeld aan toepassingsprogramma’s
Centrale computer houdt de gegevens bij
7.4.4.4 QR Code
QR-code betekent Quick Response Code
--> optische coderingstechniek
Deze code werkt op tweedimensionaal niveau (barcode via één dimensie)
Steeds zwarte vierkantjes op witte achtergrond
7.4.4.5 Tekstherkenning
Tekstherkenning is moeilijker als gewoon scanner
--> vertaling van pixels naar ASCII-karakters
Men gaat ingescande symbolen vergelijken met karakters en koppelen deze
Nog steeds niet volledig perfect
Voorbeeld: gebruikt voor nummerplaten
7.4.4.6 Manuele schriftherkenning
Inscannen van handschrift
--> gebruikt bij tablets en smartphones
Software bevat vaak een leerfunctie
--> leer bepaalde zaken te herkennen als karakter
7.4.5 Spraakherkenning
Geluid kent sterke opmars bij informaticatoepassingen
Voorbeeld: Siri-toepassing bij iPhone, microfoon
Niet echt uitgebreid van toepassing in bedrijfscontext
Steeds meer technieken voor spaarherkenning
--> werkt gelijkaardig aan schrifherkenning (vergelijken)
3
Jeroen De Koninck – HIRB – 2012-2013
7.4.6 RFID
RFID: Radio Frequency IDentification Technologie
--> analoog aan streepjescode
De RFID tag (transponder) speelt de rol v/d streepjescode (bevat de essentiële informatie)
--> RFID reader (interrogator) “leest” de code
RFID tags kunnen erg klein zijn, er zijn twee soorten:
- Passieve tags: geen werking buiten bij opvangst van signaal door reader
--> bevatten geen batterij (wel lange levensduur)
--> werken enkel op korte afstand met sterk signaal van reader
- Actieve tags: hebben een eigen batterij
--> werken op grote afstand en minder sterk signaal van reader nodig
--> wel beperkte levensduur
--> hierdoor ook duurder
RFID tags vervangen de normale streepjescode
Voorbeeld: door deze tags kan de hele inhoud van een winkelkar in één keer gescand worden
7.4.7 Sensoren
Zetten fysische gebeurtenissen om in digitale gegevens
Vaak aan de hand van analoog-digitale omzetting
Kan erg variëren qua toepassing:
- foto-elektrische cellen (bewakingsystemen)
- drukgevoelige sensoren
- seismologische registraties
- medische sensoren (hartbewaking, ventilatie, ...)
Verbinding met computer kan twee functies hebben:
- Registrerende functie: sensor registreert
- Sturende functie: sensor wordt gestuurd door computer
Vaak gebruikt men chip: bevat processor en sensoren
--> men noemt dit intelligente sensor (bewaken/bijsturen v/e specifiek proces)
7.5 UITVOERAPPARATUUR
7.5.1 Beeldschermen
Beeldscherm wordt ook monitor genoemd
Meestal gaat het op LCD (Liquid Cristal Displays) of LED (Light Emitting Diode) technologie
Het beeld wordt afgebeeld via pixels
Resolutie: maat voor de nauwkeurigheid waarmee men een figuur voorstelt
--> op basis van aantal horizontale regels en beelpunten per regel (kolommen)
Een beeld van 1900 x 1200 pixels bestaat uit:
- 1900 pixels per horizontale rij
- 1200 horizontale rijen
4
Jeroen De Koninck – HIRB – 2012-2013
Beeldschermen werken op basis v/e grafische processor
--> gespecialiseerde chip die het beeld eerst opbouwt en dan doorstuurt naar het beeldscherm
Deze zit in het moederbord of op een aparte videokaart
Soms ook integratie in CPU
7.5.2 Printers
Printers voeren gegevens uit op papier
We delen deze in op basis van criterium
--> komt het drukmechanisme al dan niet rechtstreeks in contact met het papier?
Impact-printer: rechtstreeks contact
Niet-impact printer: geen rechtstreeks contact
Nadeel: kan niet gebruikt worden voor administratieve doorslagformulieren (bv. facturen, bestelbon)
--> het aantal symbolen dat men gelijktijdig kan afdrukken
Er zijn drie grote soorten:
- Karakterdrukkers: één symbool in één keer door printmechanisme dat heen en weer gaat
- Regeldrukkers: alle karakters van één regel in één keer (gelijktijdg)
- Paginadrukkers: alle karakters van één pagina in één keer (gelijktijdig)
Matrixdrukkers: voorbeeld van karakterdrukkers
--> een karakter bestaat uit een bepaald aantal punten
Punten worden gegroepeerd in een matrix
! Matrixdrukkers kunnen zowel impact-printers als niet-impact-printers zijn
Impact-matrixdrukker: naaldjes v/h drukmechanisme drukken via inktlint puntjes op papier
Elektrothemische printers: branden via stiftjes zwarte stipjes op hittegevoelig papier
--> niet-impact printers
Inktjetprinters: spuit inkt op het papier (afdruk in kleur ook mogelijk)
--> niet-impact printers
Laserprinters: combinatie van laser-technologie en elektrofotografie
--> zijn paginadrukkers
Men brengt de te drukken materie regel per regel over naar de buffer (geheugen in printer)
Men belicht de fotogevoelige laag v/e aluminiumtrommel via de laser
De lasterstraal wordt op bepaalde plaatsen ontladen: elektrostatisch beeld ontstaat
Hierdoor wordt positief geladen tonermateriaal aangebracht
Via een warmtebron wordt alles permanent vastgezet
7.5.3 Geluid
Werkt via geluidskaart (vaak ook vast in het moederbord)
Daarnaast ook software en randapparatuur (boksen)
5
Jeroen De Koninck – HIRB – 2012-2013
Ook spraakoutput mogelijk: reproduceren van stemgeluid
Hiervoor zijn twee methodes:
- Opgenomen stemgeluid opnieuw afspelen (eenvoudig en gelimiteerd)
- Vorming van stemgeluid voor computer zelf (op basis van basisklanken)
De tweede optie wordt vooral gebruikt wanneer visuele uitvoer storend/belastend kan zijn
Voorbeeld: GPS-informatie via gesynthetiseerde stem
7.6 OPSLAGMEDIA
Extern of secundair geheugen: uitbreiding intern/primair geheugen
Intern geheugen is nl. duur en vluchtig
Extern geheugen is goedkoper en bewaren permanent
! Extern geheugen kan het intern geheugen niet vervangen
Computer kan enkel gegevens verwerken in het intern geheugen
Gegevens op een extern medium worden eerst overgebracht naar het intern geheugen voor
verwerking (omgekeerd kan ook)
Gegevens op een extern geheugen zijn dus input voor of output van het gegevensverwerkend proces
v/e computer
! Rechtstreekse communicatie tussen gebruikers en externe media is niet mogelijk
--> gegevens worden nl. digitaal opgeslagen
Extern geheugen is enkel toegankelijk via computer
Er zijn twee soorten opslagmedia:
- Adresseerbare opslagmedia: opgedeeld in cellen, benoemd door adres (directe toegang)
--> programma kan rechtstreeks gegevens ophalen en kopiëren naar intern geheugen
- Niet-adresseerbare opslagmedia: enkel sequentiële toegang mogelijk
--> eerst alle ervoor opgeslagen gegevens overlopen
Adresseerbare media zijn ook altijd sequentieel toegankelijk
7.6.1 Harde schijf (Harddisk)
Dit is een adresseerbaar opslagmedium
--> opgebouwd door ronde schijf in kunststof (bekleed met magnetiseerbaar materiaal)
Een as doet de schijf ronddraaien
Men slaagt de gegevens op als spots (gemagnetiseerd)
De spots zijn georganiseerd volgens een aantal concentrische cirkels: sporen (tracks)
Elk spoor bevat sectoren
Elke sector bevat eenzelfde aantal bytes
De bits v/e byte bevinden zich in serie op een sector v/e spoor
Harddisk drive: dient voor het lezen en beschrijven v/e harde schijf
--> stofdichte behuizing met meerdere harde schijven boven elkaar (vertikale as)
Deze draaien aan dezelfde snelheid rond
Elke schijfoppervlakte heeft een lees- en schrijfkop (staan op dezelfde arm, horizontale beweging)
6
Jeroen De Koninck – HIRB – 2012-2013
Bij het lezen en schrijven behandeld men één volledige sector van één spoor
--> sector wordt voorbij de kop bewogen
Zoektijd (seek time): tijd nodig om schrijf- en leeskop boven de schijf te positioneren
Rotatietijd (rotational delay, latency time): tijd nodig om de juiste sector onder de kop te
positioneren
Toegangstijd (access time): som van zoektijd en rotatietijd
--> tijd nodig op gegevens op de schijf te plaatsen
Vaak gaat dit om enkele milliseconden
Overdrachtstijd (data transfer time): tijd nodig om gegevensblok naar intern geheugen te brengen
--> functie v/d rotatiesnelheid
Transmissietijd: som van toegangstijd en overdrachtstijd
De drive bevat grote hoeveelheden gegevens of programma’s
--> indeling wordt bepaald a.d.v. een directory
--> bevat voor elk bestand de locatie op de schijf (naam, spoor- en sectornummer)
Gegevens worden vaak in elkaars buurt opgeslagen
Hierdoor kan men bestanden zoeken op naam
Cylinder: geheel van boven elkaar gelegen sporen
--> lees- en schrijfkop zijn op zelfde arm gemonteerd en liggen dus steeds samen boven de cylinder
Men gaat alle onderdelen v/e bestand op dezelfde cylinder brengen
--> hierdoor daalt de zoektijd (tussentijdse seeks vermijden)
Defragmenteren: herverdelen v/d bestanden op de schijf zodat alles zich op aaneensluitende
sectoren en cylinders bevinden
De schijf is niet opgedeeld in sporen en sectoren na productie
Formatteren: commando van besturingsysteem dat zorgt voor specifieke indeling
! Verschillend van besturingsysteem tot besturingsysteem
Hierdoor gaat bij het herformatteren gegevens verloren
Vaak bevat een harddisk ook een aangepaste controller en een cache geheugen
--> hierdoor stijgt de prestatie
Ze zijn ingebouwd in de behuizing v/e computer of als apart apparaat
Meestal sluit men externe schijven aan via de I/O-bus in de USB-interface
7.6.2 Magneetband
Magneetband (Magnetic Tapeà
--> niet-adresseerbaar opslagmedium dat gegevens in digitale vorm opslaat
Elk gegevenselement is een gemagnetiseerd oppervlakje v/d tape (spot)
--> kan een 0-signaal of 1-signaal hebben
Spots bevinden zich op spoen (liggen parallel met de lengte v/d band)
! Eén band telt normaal 9 sporen
7
Jeroen De Koninck – HIRB – 2012-2013
Eén verticale rij spots (één spot per spoor) dient voor de opslag van één byte
--> 1 karakter bij 8-bit alfanumerieke code en één controle-bit (pariteitsbit)
Magneetband is sequentieel toegankelijk (niet-adresseerbaar)
--> toegangstijd is gelijk aan tijd om alle vorige records te lezen
--> overdrachtstijd is afhankelijk van:
- snelheid waarmee de magneetband zich voorbeweegt
- schrijfdichtheid v/d tape zelf
Magneetbanden worden voornamelijk bij grote computersystemen gebruikt
--> reserve-kopieën (back-ups)
7.6.3 Optische opslagmedia
7.6.3.1 CD-rom en CD-recordlabels
CD-rom (Compact Disk Read Only Memory)
--> direct adresseerbaar optisch schijfgeheugen
De bits worden als kleine puntjes (pits) op het plastiek gebrukt
Daarna gaat er een aluminiumlaag over de CD
Pits liggen op een spiraal v/d binnenkant naar de buitenkant v/d CD (omgekeerd van plaat)
Men leest CD-roms via een laserstraal (patroon aflezen door reflectie van alumuniumlaag)
Hierdoor spreekt men van een optisch geheugen
Een CD bevat ongeveer 650Mb capaciteit
Er zijn ook twee types van beschrijfbare CD’s
- CD-R (CD-Recordable)
- CD-RW (CD-ReWritable)
Men kan deze beschrijven via een CD-writer
De laser in deze writer wijzigt de speciale deklaag
--> door hitte wijzigt de deklaag en kan men deze interpreteren als 0- en 1-signalen
! Men perst dus niet echt puntjes op de CD
7.6.3.2 DVD
DVD (Digital Versatile Disk)-rom heeft hezelfde 5.25 inch formaat als een CD
--> opslagcapaciteit is vele groter
Verbeteringen t.o.v. CD-rom:
- pits liggen dichter bij elkaar (groter spiraal mogelijk)
- DVD laat een dubbele laag van pits toe (bovenste laag is doorschijnend)
- DVD’s kunnen tweezijdig zijn
Een DVD levert zo (eenzijdig) 4,7 GB op (of 133 minuten film)
Bij dubbele lagen en beide zijden heeft men 17 GB
8
Jeroen De Koninck – HIRB – 2012-2013
7.6.3.3 Blu-Ray
Blu-ray is de opvolger v/d DVD en wordt afgekort door BD
--> grotere opslagcapaciteit door andere golflengte v/h laserlicht
CD’s en DVD’s hebben een rose laser
Blu-ray heeft een blauwe laser (kortere golflengte v/h licht)
Enkellaagse Blu-ray kunnen 25 GB opslaan
Meerlaagse Blu-ray kunnen 50 GB opslaan
7.6.4 Memory Stick en Memory Card Technologies
Tijdelijke opslag van gegevens kan via memory sticks of geheugenkaarten
--> meestal ongeveer zo’n 1 tot 64 GB
Men werkt met een flashgeheugen
Het is een beschrijfbaar halfgeleidergeheugen: een geheugenchip
Het is een persistent opslagmedium: geheugen wordt bewaard na afsluiten v/d stroom
(Dit is bijvoorbeeld anders bij een RAM-geheugen)
Men steekt de kaart in een memory card slot en de memory stick in een USB-poort
Hard disks zijn aan het verdwijnen en worden vervangen door flashgeheugens
9
Jeroen De Koninck – HIRB – 2012-2013