Wirtschaftsinformatik (Bachelor-Studiengang): Rechnerarchitketur & Betriebssysteme (1. Semester)
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BM / CM, Kurs vom 01.04.2002 - 30.09.2002
Monitore
Größen: 14" bis 21" (1 Zoll = 2,54 cm). Die Größe betrifft die Länge der Diagonale des Bildschirms.
Fernsehmonitor sind nur sehr bedingt benutzbar, Gründe:
- Bildfrequenz (Flimmerfreiheit)
- Auflösung
Bauformen:
- Kathodenstrahlröhre (CRT: Cathode Ray Tube)
- LCD (Liquid Cristal Display)
CRT und LCD folgen dem RGB-Modell (Rot-Grün-Blau): drei Signale bzw. Punkte formen zusammen alle darzustellenden Farben nach dem additiven Prinzip.
Kathodenstrahlröhre
Arbeitsweise: Der Elektronenstrahl wird von links oben nach rechts unten Zeile für Zeile auf jeden Bildpunkt des Bildschirm gelenkt.
Interlaced-Modus:
Im Interlaced-Modus wird dabei jede zweite Zeile geschrieben und nach einem Durchlauf die jeweiligen unbeschriebenen Zeilen beleuchtet, so dass nach zwei Durchläufen das gesamte Bild dargestellt ist.
Bildbeschreibung "Interlaced-Modus": Vorgehensweise. Im Interlaced-Modus wird dabei jede zweite Zeile geschrieben und nach einem Durchlauf die jeweiligen unbeschriebenen Zeilen beleuchtet, so dass nach zwei Durchläufen das gesamte Bild dargestellt ist.
Non-Interlaced-Modus:
Im Non-Interlaced-Modus werden ohne eine Zeile zu überspringen alle Zeilen eines Bildes geschrieben.
Bildbeschreibung "Non-Interlaced-Modus": Vorgehensweise. Im Non-Interlaced-Modus werden ohne eine Zeile zu überspringen alle Zeilen eines Bildes geschrieben.
Helligkeit (und auch Farbintensität) werden durch die Stärke des Elektronenstrahls bestimmt.
Verfahren der Farbdarstellung
Alle darzustellenden Farben werden durch Überlagerung von Grundfarben, hier drei: Rot, Grün und Blau erzeugt.
Additives Modell:
Das additive Modell beruht auf Überlagerung dreier Farblichtstrahlen, deren Mischung jeweils die einzelnen Farben ergeben. Die Summe aller drei Strahlen ergibt Weiß.
Bildbeschreibung "additives Modell": Überlagerung der drei Farben Rot, Grün und Blau. Rot + Grün = Gelb, Rot + Blau = Magenta, Grün + Blau = Cyan, Rot + Grün + Blau = Weiß.
Subtraktives Modell:
Das subtraktive Modell funktioniert analog zum additiven, wobei jetzt das Reflektionsverhalten bei Bestrahlen mit weißem Licht die Farbe ergibt. Die Summe aller drei Grundfarben ergibt hier Schwarz.
Bildbeschreibung "subtraktives Modell": Überlagerung der drei Farben Cyan, Magenta und Gelb. Cyan + Magenta = Blau, Cyan + Gelb = Grün, Magenta + Gelb = Rot, Cyan + Magenta + Gelb = Schwarz.
Bei Monitoren (CRT, LCD, Beamer) wird das additive, bei Druckern das subtraktive Modell verwendet.
Hinweis: Aber: es sind nicht alle Farben darstellbar!
Farbton:
Eigentliche Farbe.
Helligkeit:
Beimischung von Weiß.
Farbe:
Paar (Farbton, Helligkeit)
Farbtiefe:
Anzahl der verschiedenen Farben (Repräsentation). Typisch:
- 1 bit: schwarz/weiß
- 8 bit: 256 Farben
- 16 bit: 32.768 Farben (HighColor)
- 24 bit: 16,7 Mio. Farben (TrueColor)
Auflösung:
Anzahl der Pixel pro Entfernungseinheit.
- Gemessen in dpi: dots per inch
(Zoll, 2,54 cm)
Bildschirme haben eine Auflösung von 71 bis 96 dpi. - Gemessen über gesamte Fläche, z.B. 640x480
Hinweis: Der Begriff ist doppeldeutig!
Pixel:
Picture Elements = dot = Bildpunkt.
Ansteuerung
Prinzip der Ansteuerung:
Bildbeschreibung "Prinzip der Ansteuerung": Busschnittstelle sendet Informationen an VRAM und CRTC. VRAM sendet Attributinformation an Attributdekoder und Zeichencode an Zeichengenerator. CRTC sendet Informationen an VRAM und Synchronisationsinformation an den Signalgenerator. Der Zeichengenerator erhält zusätzlich noch Informationen vom Zeichen-ROM. Der Zeichengenerator sendet Informationen an das Schieberegister. Attributdekoder und Schieberegister senden Informationen an den Signalgenerator.
CRTC (Cathode Ray Tube Controller):
Ansteuerbaustein des Bildschirms.
VRAM:
RAM bestehend aus speziellen Dual-Port-RAM-Bausteinen (VRAM) zur Speicherung der darzustellenden Daten; es wird nur das dargestellt, was dieser RAM enthält.
Besondere Eigenschaften:
- Eine Schnittstelle zum Schreiben (vom Bus aus)
- Eine Schnittstelle zum parallelen Auslesen zur Darstellung
Der VRAM wird auch Bildschirmspeicher genannt.
Hinweis: Diese Architektur gilt für einfache Terminals, die keine / kaum Grafik erlauben!
Zeichen-ROM:
Der Zeichen-ROM enthält die Bitmuster der Zeichen; diese werden vom Zeichengenerator in die Pixelmuster umgerechnet.
Attribute:
Attribute sind: Kursiv, Farbe, Fett, Unterstrichen, Blinkend
Meistens gibt es zwei Modi:
- Text-Modus: Einfache textuelle Darstellungen
- Grafik-Modus: vollständige Grafiken möglich
Accelerated Graphics Port (AGP)
Aktuelle und moderne Schnittstelle zu dem Bereich (Karte oder Teil des Motherboards), der für die Ansteuerung des Monitors zuständig ist.
Volle Darstellung von Grafiken, z.B. Window-Systeme.
Auf der AGP-Karte befindet sich Hardware (und auch Software) zur Darstellung von 2D und 3D-Objekten. Durch Auslagerung in extra Hardware wird die CPU spürbar entlastet.
Typische AGP-Eigenschaften:
- Bildspeicher 16 MB
- 1280 × 1024 Pixel
- Bildwiederholfrequenz 85 Hz
- 16 bit Farbtiefe
- AGP-Schnittstelle mit eigener Punkt-zu-Punkt-Verbindung, z.B. 66 MHz-Takt
- 32 bit ähnlich PCI
Bildbeschreibung "Ansteuerung mit AGP": AGP-Karte enthält Grafik-Chip, Z-Buffer, Frame-Buffer und Texture-Buffer.
Alternative Architekturen
Für häufig vorkommende Operationen werden Routinen definiert, z.B.:- Fill-Routinen: Füllen von Flächen
- Bitblitter-Routinen: Verschieben von Rechtecken
- Line-Routinen: Zeichnen von Linien
Architektur A:
Die CPU teilt über die Schnittstelle zur Grafikkarte die darzustellenden Daten mit. Der Controller nimmt diese entgegen, legt sie im Bildspeicher ab und stellt sie auf dem Monitor dar, z.B. klassische VGA-Karte.
Bildbeschreibung "Architektur A": Die CPU teilt über die Schnittstelle zur Grafikkarte die darzustellenden Daten mit. Der Controller nimmt diese entgegen, legt sie im Bildspeicher ab und stellt sie auf dem Monitor dar.
Architektur B:
Die CPU benutzt für den Zugriff auf den Bildspeicher einen eigenen schnellen Bus; CPU und Controller greifen gleichzeitig auf diesen Speicher zu.
Bildbeschreibung "Architektur B": Die CPU benutzt für den Zugriff auf den Bildspeicher einen eigenen schnellen Bus; CPU und Controller greifen gleichzeitig auf diesen Speicher zu.
Architektur C:
Die grafischen Grundroutinen sind in den Controller integriert; die CPU braucht nur die Operation per Kommandos an der Schnittstelle zu übergeben. Die CPU wird stark entlastet.
Bildbeschreibung "Architektur C": Die grafischen Grundroutinen sind in den Controller integriert; die CPU braucht nur die Operation per Kommandos an der Schnittstelle zu übergeben. Die CPU wird stark entlastet.
Architektur D:
Auf der Video-Karte befindet sich ein eigenen Grafik-Prozessor mit eigener CPU (und Software). Diese CPU entlastet sehr stark die Haupt-CPU. In der Hardware / Software der Karte sind typischerweise die 2D- und 3D-Operationen realisiert.
Bildbeschreibung "Architektur D": Auf der Video-Karte befindet sich ein eigenen Grafik-Prozessor mit eigener CPU (und Software). Diese CPU entlastet sehr stark die Haupt-CPU.
Hinweis: AGP ist eine Mischung aus Architektur B und D!
Flachbildschirme (LCD)
LCD = Liquid Cristal Display. Bei gleicher Angabe der Größe ca. um 2" größer als bei CRT, da kein Rand erforderlich.
Basiert auf Materialien mit unterschiedlichen optischen in Magnetfeldern.
Feste Positionierung (und Anzahl) der Bildpunkte (was beim Betrieb mit anderen Auflösungen als den physikalischen Probleme bereiten kann).
Bildbeschreibung "Aufbau der Flachbildschirme": Von innen nach außen: Hintergrundbeleuchtung, Pol-Filter, Transistoren, Flüssigkristalle, RGB-Bildpunkte, Schutzschicht.
Funktionsweise:
- Licht der Hintergrundbeleuchtung (von unten in der Abbildung) wird über ein Polarisationsfilter polarisiert.
- Transistoren bauen entsprechend für jedes Pixel ein gewünschtes Feld auf, das die Kristalle bewegt, die Polarisationsebene zu drehen.
- Ein zweiter Polarisationsfilter lässt nur Licht in einer bestimmten Ebene durch.
Bei den Normally-White-Displays sind die beiden Polfilter so aufeinander abgestimmt, das ohne angesteuerten Transistor der Pixel leuchtet, bei angesteuerten dunkel ist. Zusätzlich gibt es noch einen Farbfilter, der die Pixelfarbe bestimmt.
Eigenschaften von LCD:
- Kontrast und Farbe hängen vom Blickwinkel ab
Gute LCD haben Blinkwinkel von 140° - Geringerer Energieverbrauch
- Geringes Gewicht
- Flimmerfrei
- Strahlungsfrei
- Standard in Laptops, Notebooks und Palmtops
- Inzwischen mit Röhren vergleichbare Preise
(Ausnahme ab 19"-Größe) - Norm: ISO 13406-2
Bauformen:
- Passivmatrixbildschirme:
(DSTN = Double Super Twisted Nematic)
Veraltete Technik mit Streifen und Geisterspuren- Kontrast 30:1 (zu schwach)
- Schaltzeit 300 ms (zu langsam)
Zwei Glasplatten mit matrixförmigen Drähten, an deren Kreuzungspunkte die Magnetfelder aufgebaut werden. - Aktivmatrixbildschirme:
(TFT = Thin Film Transistor)- Kontrast 150-200:1 (CRT 300:1)
- Schaltzeit 30-50 ms (CRT 30 ms)
Für jeden Bildpunkt gibt es einen Transistor, der individuell angesteuert wird.
Empfehlungen für Mindestwerte:
Größe: Auflösung, Bildwiederholfrequenz
- 15": 800x600, 73 Hz
- 17": 1024x768, 85 Hz
- 19": 1200x1024, 90 Hz
Strahlungsarmut (Normen):
- MPR III
- TCO 92
- TCO 95
- TCO 99
Schaltzeit: max. 30 ms; Kontrastverhältnis min. 300:1.
Tastatur und Maus
Tastatur
Verschiedene Bauformen der Schreibmaschinentastatur nachgeahmt (Manual).
Im PC-Bereich: MF2-Tastatur;
102 Tasten mit 3 Sondertasten
für Windows.
Apple hat ähnliches für den Mac (auch
Sondertasten).
Bestandteile:
- "Normale" Tasten
- Abgesetzter Ziffernblock
- Funktionstasten
- Cursor-Tasten
Bei den Laptops Nachahmungen der großen Tastatur durch Sondertasten.
Alle Tasten können in Abhängigkeit vom Betriebssystem mit beliebigen Zeichen belegt werden.
Funktionsweise:
- Unter allen Tasten liegen in einer Matrix Leitungen, die durch das Drücken der Taste kurzgeschlossen werden.
- Ein Tastaturprozessor (in der Tastatur) wartet eine gewisse Zeit (Prellzeit) ab und liest anhand der Leitungen die "Koordinaten" der Taste.
- Dann stellt er über die Schnittstelle einen Code, der die
gedrückte Taste identifiziert, bereit: Scan-Code.
Dadurch wird zwischen einer Ziffer im normalen Teil und einer im Ziffernblock unterschieden. - Dies erfolgt beim Niederdrücken (make-codes) und Loslassen (break-codes) aller Tasten, auch Shift.
- Das Betriebssystem wandelt dann die gedrückte Tastenkombination in einen internen Code, meistens ASCII um. Dies können mehrere Bytes sein.
Anschlüsse:
Tastatur kann an folgende Anschlüsse angeschlossen werden:
- PS/2
- USB
- Funkanschluss, z.B. Bluetooth
Pointing Devices:
Pointing Devices sind Geräte zum Zeigen auf Objekte auf dem Bildschirm, wobei die Software das Objekt oder zumindest den Punkt, auf den gezeigt wird, identifiziert.
Übersicht:
- Mouse (Maus)
- Trackball ("Umgekehrte" Maus)
- Tablett (Leitungsmatrix mit Stift)
- Drucksensibler Monitor (Arbeiten mit Finger)
- Monitor mit Lichtschranken (Arbeiten mit Finger)
- Lichtgriffel (nur bei Röhren)
- Joystick
Maus
Arten:
- Mechanische Maus:
Rollende Kugel, deren Drehung durch zwei Rädchen abgetastet wird.
Probleme: Verdreckt leicht - Optische Maus:
Leuchtdiode sendet Licht, das von einer Fläche reflektiert und durch eine Fotodiode aufgenommen wird. Anhand der Änderungen wird die Bewegung erkannt.
Tasten:
- 1 Taste: Apple-Maus
- 2 Tasten: PC-Maus
- 3 Tasten: Unix-Maus
Fehlende Tasten werden per Software simuliert. - Einfach-, Doppel- und Dreifach-Klick möglich
Sonderbauform: Mit Rädchen
Auflösung:
400-800 counts per inch (cpi)
1 count ist ein Impuls der Rädchen
bzw. der Bodenänderung
bei optischen Mäusen
Per Software wird eine nicht-lineare Empfindlichkeit realisiert:
- Je schneller die Maus bewegt wird, desto empfindlicher reagiert sie,
- Je langsamer, desto feiner kann positioniert werden.
Hinweis: Zu langes und zu häufiges Arbeiten mit der Maus führt zum Maus-Arm, einer Sehnenscheidenentzündung an dem Ellenbogen ähnlich dem Tennisarm sowie Verspannungen in der Rückenmuskulatur!
Anschlüsse:
Die Maus kann an folgende Anschlüsse angeschlossen werden:
- PS/2
- USB
- Serielle Schnittstelle
- Funkanschluss, z.B. Bluetooth
- Infrarotanschluss
Bänder
Auch: Bandlaufwerke (Streamer)
Bänder sind sehr gute Medien
- Zur Erstellung von Kopien (Backup)
- Austausch größerer Datenmengen
- Lagerung größerer Datenmengen
Verschiedene Technologien (Übersicht):
- DAT
- QIC
- Digital Linear Tape (DLT)
- LTO
Digital Audio Tape (DAT)
- Herkunft von der Audio-Kassette
- Treibende Kräfte: Sony und Hewlett-Packard
- Bandbreite 4 mm (DAT) und 8 mm (Exabyte)
- Schrägspuraufzeichnung (Helical Scan)
Milliarden schräger 23 mm langer Spuren
Lesen/Schreiben:
Vorbeiführen des Bandes an eine schräg rotierende Trommel.
Aber: Gefahr der Dejustierung der Köpfe und damit Probleme
beim Lesen alter Bänder!
Aber: Geringe Lebensdauer der Köpfe!
Formate:
- DDS (Digital Data
Storage) bzw.
DDS-1:
- 1,3 bis 2 GB Kapazität
- Übertragungsrate: 180 ... 230 KB/s
- Bandlänge: 60 m und 90 m
- DDS-2:
- bis 4 GB Kapazität
- Übertragungsrate: 230 ... 510 KB/s
- Bandlänge: 120 m
- DDS-3:
- 10 ... 12 GB Kapazität
- DDS-4:
- 20 ... 40 GB Kapazität
Quarter Inch Cartridge (QIC)
- seit 1998
- 1/4 Zoll-breite Bänder (6 mm)
- Datenkassetten bis zu 460 m Band
- bis zu 144 Spuren
- bis zu 13 GB unkomprimiert, geplant bis 50 GB
- gute Marktdurchdringung: ca. 14 Mio. Laufwerke, ca. 200 Mio. Medien
Aber: Wust von inkompatiblen "Normen".
Aber: Nur teilweise Abwärts- und
Aufwärtskompatibilität.
Mini-Cartridge:
Bezeichnung DC2??? bzw. MC6??? (die ? stehen für Ziffern).
- Bänder: QIC-40 und QIC-80 (alt)
- Angesteuert durch Floppy-Controller, Datenformat sehr der Floppy Disk ähnlich
- Vor der Benutzung: Formatieren
- Datenraten typisch: 500 Kbit/s (wie Floppy disks)
- Kompressionsverfahren: Stac-, Lempel-Ziv-Algorithmus
QIC-80-Beispiel (alt):
- 80 bis 120 MB (was sehr klein ist)
- 28 Spuren: Köpfe werden in der Höhe positioniert
- Lesen/Schreiben in beiden Richtungen
- Blockgröße 1 KB (doppelt so groß wie bei den Floppies)
Standard-Cartridge:
Bezeichnung DC6??? und DC9??? (die ? stehen für Ziffern)
- verbreitet im kommerziellen Bereich
- QIC-Bänder
- Read-after-Write: Extra Lesekopf zur Fehlerfeststellung
- 30 ... 42 Spuren bis 144 Spuren
- Größen von 1 bis 2 GB bis 13 GB
- 200 bis 600 KB/s
Neuere Formate:
- QIC-3000 (1 ... 3 GB)
- QIC-6000 (... 500 MB)
- QIC-9000 (... 2,5 GB)
Aber: relativ zur "Konkurrenz" (DAT) lange Übertragungsgeschwindigkeiten!
Digital Linear Tape (DLT)
- entwickelt von Digital Equipment Corporation (DEC)
- geringere Gefahr der Dejustierung
- Kapazitäten: 20 bis 80 GB
- 1 Spule in der Kassette: Band wird automatisch in das Laufwerk auf die zweite Spule gefädelt
- Bandlängen bis 560 m, Breite 1/2 Zoll
- Geschwindigkeit: 2 ... 6 MB/s
Auch hier verschiedene Konventionen:
- DLT III
- DLT IV
- S-DLT (bis 120 GB, bis 11 MB/s)
Linear-Tape-Open (LTO)
- ISO-Standardisierung
- Laufwerke heißen Ultrium
- Kapazitäten: 25 bis 100 GB
- Geschwindigkeit: 10 ... 20 MB/s
- Lineare Aufzeichnungstechnik
- 8 Schreib-/Leseköpfe
- 96 Spuren und 4 Servo-Spuren (zu Kopfpositionierung)
- Bandlängen bis 600 m
Magnetbänder
Natürlich gibt es noch die traditionellen Magnetbänder:
- seit 1965
- Kapazität: 1..10000 MB
- Länge: 100 ... 1200 m
Beispiel: 3590-Format
- 16 Spuren
- bis 10 GB
Einsatz in großen Rechenzentren. Größere Datenbestände.
Roboter - Libraries:
Um das Bandauflegen zu automatisieren, werden Tape-Roboter bzw. Tape-Libraries benutzt.
Tape-Library in einem Gerät gehen bis zu 8 TB. Der Zugriff erfolgt automatisch.
Hinweis: Damit lassen sich auch größere Datenbestände automatisiert (über das Netz) kopieren!
Drucker
Übersicht:
- Nadeldrucker
- Tintenstrahldrucker
- Laserdrucker
Nadeldrucker
Ein Satz von Nadeln (9 bis 24) wird elektrisch über ein Farbband auf das Papier gedrückt.
- Es sind Durchschläge möglich.
- Anzahl der Nadeln bestimmt Qualität.
- Technisch veraltet, recht laut.
Tintenstrahldrucker (Inkjet)
Druckknopf sprüht feine Tintentröpfchen (0,3 bis 0,4 mm) auf das Papier:
- Piezo-Kristall:
Durch elektrisch bewirkte Verformung eines Piezo-Kristalls wird die Tinte mechanisch herausgedrückt. - Bubble-Jet:
Durch Erhitzung (Thermoelement, 300°C) wird mit einer Blase explositionsartig die Tinte heraus getrieben.
- Schwarz/Weiß - gibt es kaum noch.
- Farbig: Subtraktives Modell nach CMYK
Cyan, Magenta, Yellow und Key (Schwarz)
Punkte werden sehr eng gesetzt, so dass eine Mischung entsteht. - Auflösungen: 300 × 300 dpi bis 1200 × 1200 dpi
Laser-Drucker
LASER = Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation
Mit einem Laser wird das Bild auf eine lichtempfindliche Trommel gebracht, die sich entsprechend elektrostatisch auflädt und dadurch Farbpulver (Toner) festhält. Dieses Pulver wird auf das Papier gerollt und dort eingeschmolzen.
- Schwarz/Weiß-Drucker
- Farb-Drucker
Arbeitet nach Subtraktiven Farbsystem
CMYK: Cyan, Magenta, Yellow und Key (Schwarz)
Mit anderen Worten: 4 Kartuschen - Auflösungen: 300 dpi bis 1200 dpi
- bis zu 40 Seiten/Min.
Sonstiges:
Zur Ansteuerung der Drucker gibt es verschiedene Sprachen, z.B.:
- HP PCL (Printer Control Language)
- Postscript (Adobe)
Drucker werden häufig (zentral) als Druck-Server betrieben.
Plotter und Scanner
Zeichengeräte (Plotter)
Führen eines Stiftes (auch mehrere, farbige) über das Papier, um eine Zeichnung anzufertigen, keine Treppenstufeneffekte.
- Stifte: Faser, Gasdruckminen, Stahlkugelschreiber
- Niedrige Ausgabegeschwindigkeit, aber Präzision
(Positionierungsgenauigkeit unter 0,1 mm) - Auch: Tintenstrahl- und Lasertechniken
- Der Stift und seine Führung wird (u.a. mit speziellen Programmiersprachen) programmiert
- Großformatiges Papier möglich, z.B. DIN A0
Flachbett-Plotter:
Das Papier liegt auf einer planen Fläche und wird manuell aufgelegt bzw. abgenommen. Der Stift kann beliebig über das Papier fahren.
Trommel-Plotter:
Das Endlospapier ist auf einer Rolle aufgerollt und wird auf einer relativ kleinen Fläche bemalt; dann wird es weiter gerollt.
Trommelplotter können auch einen automatischen Schneidemechanismus haben, der das Papier zerschneidet.
Scanner
Scannen = Sequentielles Abtasten von Vorlagen und Umsetzen in
Bitmaps.
Bitmap = Kopie der Vorlage entsprechend Auflösung und
Farbtiefe.
Vorlagen können sein:
- Papier
- Dia-Positive
- Filmnegative
Anzuschließen:
- Parallelschnittstelle
- USB
- SCSI
Funktionsweise:
- Lichtquelle bestrahlt die Vorlage
- Vorlage reflektiert das Licht
- Reflektiertes Licht wird aufgenommen
- Zerlegung in Farbkomponenten entsprechend dem Farbmodell, meist RGB (Rot-Grün-Blau).
Bei Filmen wird die Vorlage nicht bestrahlt, sondern durchstrahlt.
Flachbett-Scanner:
Analog zu den Plottern: Vorlage wird auf plane Fläche gelegt und durch Hinüberrollen mit einem Wagen abgetastet.
Handscanner:
Kleines Gerät zum Überstreichen der Vorlage. Meist "verwackelt" und schief.
Dia-Scanner:
Eigene Geräte zum Einsetzen von Diapositiven und Filmen.
Trommel-Scanner:
Original wird auf eine Trommel gebracht, das während der Rotation abgetastet wird.
Leistungen:
- Auflösungen: 300 - 600 dpi bis 2400 dpi
- Farbtiefe: von 8 bit bis 24 bit (16,7 Mio. Farben)
- Größen: meist DIN A4
- Optionale Mechanik zum Einziehen von Vorlagen
I/O-Busse
Übersicht:
- SCSI
- USB
- Firewire
Small Computer System Interface (SCSI)
Bidirektionaler 50-poliger Bus zur Verbindung zwischen Computer und externen Geräten.
Jeder Teilnehmer kann Master werden. Es gibt einen Schiedsrichter (Arbiter), falls mehrere gleichzeitig Master werden wollen.
Der Bus wird durch alle Geräte durchgeschleift, d.h. jedes Gerät hat zwei Schnittstellen, die intern miteinander verbunden sind.
Am Ende muss der Bus durch eine spezielle Hardware (Widerstände) abgeschlossen werden (zur Vermeidung von Fehlern).
In der Praxis zum Anschluss von Platten, CD-ROM, Bandgeräten und Scanner benutzt.
Funktionsweise:
Ist die Verbindung zwischen CPU und Gerät hergestellt, so sendet die CPU nur noch Kommandos, die vom Gerät interpretiert werden.
Das Gerät setzt die Kommandos intern um, so dass die AnsteuerSoftware auf Seiten der CPU für jede Klasse von Geräten dieselbe ist; es gibt daher keine gerätespezifische Software.
Als Antwort auf die Kommandos werden die geforderten Informationen gesendet.
Kommandos für Festplatten (Auszug):
0x00: Test Unit Ready (Abfrage der Betriebsbereitschaft)0x01: Recalibrate (Köpfe auf Zylinder 0 fahren)0x04: Format Unit (Festplatte formatieren)0x08: Read (Lesebefehl)0x0a: Write (Schreibbefehl)0x0b: Seek (Köpfe positionieren)0x15: Mode Select (Einstellen der Festplattenparameter)0x1a: Mode Sense (Abfrage der Festplattenparameter)
Versionen:
SCSI-1 (1986)
- bis zu 7 Geräte
- 5 MB/s
- Kabellänge 6 ... 25 m
SCSI-2 (1992)
- bis zu 7 Geräte
- 10 MB/s
SCSI-3 (16 bit Busbreite)
- Ultra-SCSI
- Wide-SCSI
- Ultra-Wide-SCSI
- Ultra2-Wide-SCSI
- Ultra3-Wide-SCSI
Vergleich der Übertragungsraten:
- EIDE-Schnittstelle:
- PIO-Mode 1: 3,33 MB/s
- PIO-Mode 2: 6,7 MB/s
- PIO-Mode 3: 12 MB/s
- PIO-Mode 4: 16,6 MB/s
- Ultra-DMA: 33,3 MB/s
- Ultra-DMA 2: 66,6 MB/s
- SCSI-Schnittstelle:
- SCSI-1: 5 MB/s
- SCSI-2: 10 MB/s
- Ultra-SCSI: 20 MB/s
- Wide-SCSI: 20 MB/s
- Ultra-Wide-SCSI: 40 MB/s
- Ultra2-Wide-SCSI: 80 MB/s
Universal Serial Bus (USB)
- 1998, Version 1.1
- 2000, Version 2.0
- max. 127 Geräte
- Geschwindigkeit 12 Mbit/s bzw. 1,5 Mbit/s (1.1)
bis 480 Mbit/s bei Version 2.0 - Anschluss und Konfiguration im laufenden Betrieb
- teilweise Stromversorgung durch das Kabel
- Bus-Topologie (4-adriges Kabel), aber sternförmiger Verdrahtung
- an jedem heutigen PC vorhanden
Firewire (IEEE 1394)
- 1995 als Standard verabschiedet
- Anschluss und Konfiguration im laufenden Betrieb
- Wie SCSI wird der Firewire durch die Gerät geschleift
- max. 64 Knoten, max. Abstand zwischen zwei: 4,5 m
- Geschwindigkeit 100/200 bis 400 Mbit/s
- 6-poliger Bus ohne Terminatoren
Weitere Schnittstellen:
- Serielle Schnittstelle:
- RS 232-Schnittstelle
- V.90-Modem
- Austausch von Daten mit anderen Geräten, z.B. Maus
- Parallele Schnittstelle:
- Anschluss an Drucker
- Anschluss an zip-Geräte