2.2.3 Vhodno - izhodne enote

2.2.3 Vhodno - izhodne enote

 

Vhodno - izhodne enote omogočajo izmenjavo informacij med računalnikom in okoljem, v katerem igra človek najpomembnejšo vlogo. Vhodne naprave morajo spremeniti informacijo v obliko, ki je razumljiva računalniku, izhodne pa v obliko, ki jo razume človek. Torej morajo vhodne naprave spremeniti informacijo, ki je namenjena računalniku in je zapisana z našimi standardnimi znaki, v ustrezna zaporedja dvojiških znakov - električnih diskretnih signalov. Nasprotno pa morajo izhodne naprave rezultate, izražene z zaporedji električnih diskretnih signalov, spremeniti v čim bolj običajno, človeku razumljivo obliko.

Če smo zelo natančni, lahko  vhodno - izhodne enote v osnovi delimo v tri skupine, in sicer:

  • Vhodne enote - naprave, ki so zadolžene za dotok podatkov v računalnik, kot npr. miška, tipkovnica, igralna palica, optični bralnik oz. digitalizator, mikrofon, spletna kamera, digitalni fotoaparat, videokamera, čitalec črtne kode, svetlobno pero, kontaktni zaslon itd. (slika 85).
  • Izhodne enote - naprave, ki skrbijo za predstavitev podatkov uporabniku, kot npr. zaslon, tiskalniki, risalniki, zvočnik itd. (slika 86).
  • Vhodno/izhodne enote (V/I) - naprave, ki skrbijo za komunikacijo z okoljem. Pri tem podatki potujejo v obeh smereh po kabelski ali brezžični povezavi. Sem spadajo modem, mrežna kartica, zvočne kartice, USB diski za shranjevanje podatkov itd. (slika 87).

Oglejmo si jih nekoliko podrobneje.

2.2.3.1 Vhodne enote

Z računalnikom se pogosto "pogovarjamo" tako, da mu podatke ali programe neposredno tipkamo na tipkovnico (sliki 88, 89), ki je v žični ali brezžični povezavi z računalnikom. Običajni uporabniki natipkamo v eni minuti od 50 do 150 znakov, spretni tipkarji pa tudi 500 znakov in več. Pri tujih računalnikih so tipke razporejene po t.i. sistemu QWERTY, pri slovenskih pa po sistemu QWERTZ (slika 88).  Standardna računalniška tipkovnica ima več kot 100 tipk, ki jih glede na njihov namen delimo v več skupin, in sicer:

  • Alfa numerična skupina tipk: namenjena je vnosu besedila in številk ter je zelo podobna tipkovnici pisalnega stroja iz nekoliko starejših časov.
  • Numerična skupina tipk: namenjena je lažjemu vnosu številk in izvajanju osnovnih računskih operacij. Razpored tipk je podoben kot pri kalkulatorju. Na tipkovnici je ta del nameščen na skrajni desni strani.
  • Posebne tipke: to so tipke s puščicami, Insert, Delete, Home, End, Page Up, Page Down, Print Screen, Scroll Lock in Pause (uporabljajo se večinoma pri delu z besedilom).
  • Funkcijske tipke: imajo oznako F1, F2, ..., F12 in so na tipkovnici na skrajni zgornji strani. V vsakem programu imajo lahko drugačno funkcijo. Tipka F1 ima v večini programov pomen POMOČ (HELP). Po pritisku na F1 nam program poskuša pomagati, če pri uporabi programa zaidemo v težave.

K  tipkam s posebnim pomenom in opravilno funkcijo štejemo naslednje (slika 89):

  • dvigalka (ang. Shift) - velike črke, nadpisani znaki tipk, npr %;
  • AltGr - podpisani znak tipke, npr. @;
  • vnašalka (ang. Enter) - potrditev ukaza, pomik v nov odstavek;
  • vračalka (ang. Backspace) - pomik nazaj in brisanje znaka;
  • tabulatorska tipka (ang. Tab) - pomik kurzorja za določeno število mest naprej;
  • tipka za vklop velikih črk (ang. CapsLock);
  • tipki za pomik na konec oz. začetek vrstice (ang. End, Home);
  • tipki za pomik zaslonskega prikaza navzdol oz. navzgor (ang. PageUp, PageDown);
  • kontrolka (ang. CTRL) - kontrolna tipka;
  • tipki za pomik na začetek oz. konec podatkov - dokumenta (ang. Ctrl+Home, Ctrl+End);
  • tipka za vrivanje - prekrivanje znakov (ang. Insert);
  • brisalka (ang. Delete) - brisanje znakov;
  • ubežnica (ang. Esc) - preklic ukaza;
  • tipka za zaustavitev programa (ang. Pause) itd.

V tehničnem smislu je tipkovnica sestavljena  iz niza stikal: za vsak znak na tipkovnici po eno stikalo. Vsakič, ko pritisnemo določen znak - tipko, sklenemo stikalo (slika 88). Stikala so urejena v matriko (mrežo), kot to delno prikazuje slika 88. Računalnik nenehno pregleduje tipkovnico in ugotavlja, ali je bil kak znak - tipka - pritisnjena  ali ne. S pritiskom na tipko tipkovnice vzpostavimo stik med prevodnikoma - dvema pravokotnima žicama. Obe sta povezani z bralnim pomnilnikom, ki prevede kombinacijo žic v že omejeno kodo ASCII. Če je npr. pritisnjena tipka "A", je njena koda 01000001 (desetiško 65).

V osnovi ločimo naslednje vrste tipkovnic:

  • elektromehanske - so tipkovnice, ki omogočajo ustrezni prstni odziv, za boljši občutek vnosa znakov;
  • membranske ali gumijaste - so najpogostejše; žal je pri njihovi uporabi težko ugotoviti, če smo pritisnili pravo oziroma sploh katero tipko brez primernega zvočnega ali slikovnega odziva;
  • virtualne tipkovnice - so manj pogoste; nudijo projiciranje slike tipkovnice na podlago, ki jo kot tako lahko uporabimo.

Še pred kratkim smo morali vse ukaze vtipkati s tipkovnico. To je bilo največkrat težavno in dolgočasno opravilo, zlasti če nismo spretno tipkali in poznali ukazov operacijskega sistema oz. določenega programa. Ker je ta ovira ljudi odvračala od uporabe (in s tem tudi od nakupa) računalnikov, so se proizvajalci kmalu domislili preproste rešitve - miške (slika 90 - leta 1968 jo je izumil Douglas Engelbart). Z leti je razvoj prinesel vse več oblik, gumbov in seveda funkcionalnosti. V zadnjem času jih delno že nadomeščajo na dotik občutljivi zasloni (npr. dlančniki, tablice, pametni telefoni..) ali različne projekcijske rešitve, a njihovo preprostost bo  težko hitro presežena. V osnovi ločimo (slika 90):

  • mehanske miške ali miške s kroglico,
  • optične miške (LED in laserske) in
  • sledilne ploščice (ang. touchpad).

Mehanske miške - miške s kroglico, so bile ene prvih računalniških mišk.  Gibanje zaznavajo s pomočjo kroglice, ki dvema drsnikoma sporoča premike po oseh X in Y ter s tem računalniku sporoča koordinate za premikanje kazalnika (kurzorja). Miške s kroglico so kmalu zamenjale optične miške, ki so boljše tako po ločljivosti (natančnost) kot hitrosti. Starejše optične miške uporabljajo svetlečo diodo (LED) za osvetlitev podlage pod miško, optični senzor pa nato z zajemom slik podlage pomaga razvozlati, v katero smer uporabnik premika miško. Vse to se seveda zgodi v milisekundah, preračune razlike v slikah pa opravi v miško vgrajeni procesor.

Med tehnično naprednejšimi optičnimi miškami so gotovo laserske miške, ki namesto diode LED uporabljajo infrardečo lasersko diodo, ki je pri svojem delu še odzivnejša in natančnejša. V prid laserskim miškam govori tudi nižja poraba električne energije in zato daljša avtonomija ob delovanju na baterije.

Omeniti kaže še sledilne ploščice, ki so tipične vhodne naprave pri prenosnikih. Na dotik občutljiva ploščica sledi gibanju prsta in ga pretvarja v gibanje kazalca na zaslonu.

Z miško izbiramo objekte in aktiviramo ukaze, ki jih vidimo na zaslonu računalnika. Tehnološke izvedbe miške so različne glede na:

  • način sledenja premikanju (s kroglico, optične, sledilne ploščice..),
  • povezave z računalnikom (žične in brezžične),
  • števila gumbov: od enega do pet, najpogosteje pa dve s koleščkom. Uporabljajo pa se tudi "igralske miške" ki imajo 10 ali celo več gumbov.

Osnovne akcije pri delu z miško so:

  • klik,
  • dvojni klik,
  • klik in vlek,
  • vrtenje kolesca (omogoča hitrejše premikanje po daljših dokumentih).

Obstajata še nekaj izvedb mišk, ki so v zadnjem času v vse pogostejše v uporabi. Med njimi je gotovo miška s sledilno kroglico (ang. TrackBall - slika 90). Sledilna kroglica se lahko uporablja kot samostojna naprava (pogosta v medicinskih napravah) ali pa kot pripomoček, lociran na miški ali na tipkovnici (prenosnega) računalnika; ima isto funkcijo kot tradicionalna miška.

     Tipkovnica in miška sta osnovni vhodni enoti, v uporabi pa je še vrsta drugih enot (slika 85), kot. npr.:

  • Optični bralnik (skener) - pretvori sliko, risbo, fotografijo ali dokument v grafične podatke, ki jih lahko obdela računalnik. V praksi deluje kot fotokopirni stroj, le da je rezultat "poskenirana" slika na monitorju in ne dvojnik originalnega lista na papirju. Opnični bralnik sam po sebi ne prepoznava, kaj je prebral, saj ne razlikuje med besedilom in sliko. Zato pa obstajajo posebni programi za optično prepoznavanje znakov (ang. OCR - Optical Character Recognition), ki zmorejo tudi to. Bralnik natiskano besedilo prebere kot sliko, to pa obdela OCR program, ki prebrano predela v besedilno kodo. Optičnih bralnikov je več vrst: ročni, ki ga povlečemo preko slike, namizni, na katerega sliko položimo na stekleno ploščo in jo prekrijemo s pokrovom  (pod stekleno plošco je bralna glava s pritrjenimi tipali, ki se premika od vrha do vznožja dokumenta in odčita vsako vrstico dokumenta posebej) ter bobnasti, kjer je slika pripeta na vrteči boben.
Posebna zvrst optičnega bralnika je bralnik črtne kode, o laterem nekoliko pozneje.Pomembna podatka za optočni bralnik sta: optična ločljivost (izraža se v točkah na palec (palec ali cola (ang. inch) = 2,54 cm) oz. dpi (ang. dots per inch) - npr. 300 x 600 dpi pomeni, da zmore čitalnik na 6,45 cm2 prebrati 180.000 točk oz. pribljižno 28.000 točk na 1 cm2) in barvna ločljivost (npr. 24 (pomeni 16.8 milijona barvnih kombinacij), 30, 36, 42 bitov..).
  • Igralna palica - navadno je narejena v obliki ročke, ki jo nagibamo in pritiskamo na tipke na ročki ali na podstavku s čimer krmilimo igralne objekte na ekranu.
  • Mikrofon - uporabljamo za snemanje zvoka; analogno zvočno valovanje pretori v električne impulze, ki jih zvočna kartica prepozna in pretvori v binarni zapis.
  • Digitalni fotoaparati in video kamere - uporabljamo za snemanje fotografij in videa; posneto gradivo s podatki zapišejo na pomnilni medij (npr. magnetni trak, CD, DVD, kartico..), ki jih po snemanju povežemo z računalnikom in vanj prenesemo podatke. Namesto filma iz starejših časov, vsebujejo senzorsko polje svetlobno občutljivih elementov (CCD čip) s pripadajočo elektroniko, ki signale svetlobnih posnetkov pretvori v binarno obliko.

Maksimalna ločljivost je ena najpomembnejših lastnosti digitalnega fotoaparata in kamer. Kot vemo, so digitalne slike sestavljene iz pik (grafična pika - piksel); ločljivost se nanaša na število pik, ki sestavljajo sliko. Večja kot je ločljivost, bolj ostra je slika. Današnji digitalni fotoaparati namenjeni širšemu trgu se gibljejo v razponu od 2 milijona pik do 20 milijonov pik in celo več. Katero ločljivost potrebujemo je odvisno od tega, kaj nameravamo početi z fotografijami. oz. video posnetki. Če želimo posnetke zgolj pošiljati po e-pošti ali jih dati na ogled na splet, potem bomo zadovoljni z nižjo ločljivostjo. Za tiskanje npr. fotografije, potrebujemo vsaj 150 pik na palec.

  • Spletne kamere - (ang. webcam) so majhne kamere, priključena na računalnik, s katerimi lahko v spletu v živo snemamo zvok in video - komuniciramo. V osnovi ločimo vgrajene in zunanje spletne kamere. Notranje spletne kamere so navadno manjše, vgrajene v ohišje monitorja, običajno tik nad zaslonom (npr. v prenosnih in tabličnih računalnikih ali pametnih telefonih). Zunanje spletne kamere so navadno večje, zmogljivejše, z zahtevnejšo optiko in po obliki prirejene načinu uporabe (npr. za nadzor).
  • Zasloni občutljivi na dotik (angl. touch screen) - omogočajo uporabniku enostaven vnos informacij neposredno z dotikom prsta oz. prstov (t.i. multi-touch zasloni) ali ustreznega pisala. To uporabniku omogoča neposredno interakcijo zgrafičnimi elementina zaslonu za razliko od drugih vhodnih enot (npr.miške). Obstaja več tehnologij, ki zagotavljajo občutljivost na dotik, kot npr. zaznavanjelegedotika s spremembo električnega uporaalikapacitivnostipovršine, spremembo osvetlitve itd.

Zasloni na dotik za razliko od mišk, ki uporabljajo klik, uporabljajo podoben poseg, ki se imenuje tap oz. tapanje, to je dotik zaslona z enostavnimi potezami prsta oz. dveh prstov, kot npr: tap (enkratni dotik zaslona), dvojni tap (npr. zagon programa..), vlečenje (npr. premik datotek, spreminjanje velikosti oken..), vlečenje in spuščanje (premik ali kopiranje datotek..), povečava - pomanjšava (razmik ali približanje  dveh prstov), vrtenje (rotacija elementa), izbira s podrsavanjem itd.

  • Svetlobno pero - uporablja se podobno kot miška, torej za vodenje kazalca miške na ekranu in za izbiro ukazov z uporabo posebnih grafičnih podlog (npr. grafične tablice).
  • Bralniki črtne kode, sonaprave, ki omogočajo branje, to je dešifriranje črtne kode (spremembo črtic v niz številk in črk). Črtna koda (ang. barcode - slika 91) omogoča hitrejše in natančnejšezajemanje podatkov s tiskanih dokumentov, raznihnalepk,embalaže, zdravil, bolnišničnih zapestnic itd. V zdravstvu se črtna koda uporablja npr. za označevanja krvi in laboratorijskih vzorcev, medicinskih pripomočkov ter zdravil, njihovih odmerkov, zagotavljanje sledljivosti, sterilnosti, odpornosti na kemične in temperaturne vplive, podatkov za zagotavljanje varnosti oskrbovancev (pacientov) itd. 

    V Marshevi veleblagovnici v mestu Troy, ameriški zvezni državi Ohio, je bil 26. junija 1974 uporabljen prvi laserski bralec za branje črtne kode, ko je neka stranka kupila paket 10  žvečilnih gumijev. Njihova uporaba je do danes daleč presegla prvotne zamisli. S črtno kodo ne označujejo samo izdelkov, ki so na prodaj, temveč se uporabljajo povsod tam, kjer je potreba po hitrem in enostavnem strojnem razlikovanju. Ocenjujejo, da se vsak dan prebere 30 milijard črtnih kod. Črtna koda je čitljiva z bralnikom črtne kode (slika 91). Ti bralniki so lahko samostojne naprave, ki imajo vgrajen pomnilnik in program. V prodajalnah se največkrat uporablja koda GS1 - 13 (bivši EAN 13), drug standard pa je GS1 - 128 (bivši EAN 128), ki omogoča različne dolžine zapisa (slika 91). V trgovinah se uporablja tudi koda UPC_A, v zdravstvu pa UPC_B. Črtne kode lahko zapišejo 10 do 12 znakov in same po sebi ne pomenijo ničesar. Njihova moč se izrazi šele, ko se čitalec poveže s podatkovno bazo, kjer so shranjeni vsi parametri oz. podatki.

V zadnjem času je v pogosti uporabi (tudi v medicini) tudi črtna koda QR (ang. Quick Response - »hiter odziv«) (slika 91 ). Gre za dvodimenzionalno črtno kodo, ki lahko vključuje tudi spletne naslove in preko njih omogoča hiter dostop do informacij. Telefon (kamero) le usmerimo v kodo in če je na telefonu naložen potrebni čitalec, bo telefon sam prebral URL naslov ter prikazal spletno stran z ustreznimi informacijami. 


2.2.3.2 Izhodne enote

    Kot prva pomembnejša izhodna enota računalnika je gotovo prikazovalnik ali monitor,  ki mu v pogovornem jeziku pravimo tudi zaslon (sliki 92 in 93), ki pa v bistvu označuje samo prednji del prikazovalnika, ki prikazuje sliko. V svojem začetku je večina mikroračunalnikov uporabljala kar zaslon standardnega  črno belega, pozneje pa tudi barvnega televizorja. Monitor je v bistvu televizor, ki pa nima sprejemnega elektronskega dela. V televizor bi ga torej lahko spremenili tako, da bi mu dodali sprejemni del (za sprejemanje določenih TV kanalov oz. TV postaj).

Prikazovalnik je torej računalniška zunanja naprava oz. enota, katere naloga je prikaz statične in gibajoče slike, ki jih ustvarja računalnik in obdela grafična kartica. V osnovi je prikazovalnik torej predvsem namenjen komunikaciji med človekom in računalnikom. Na svojem zaslonu nam prikazuje poleg podatkov in ukazov, ki smo jih vnesli, tudi rezultat našega delovanja. V tehnološkem smislu ločimo:

  • Prikazovalnike s katodno cevjo (ang. Cathode-Ray Tube - CRT), ki ustvarjajo sliko s pomočjo žarka elektronov, ki jih oddaja segreta katoda v vakuumski cevi (slika 92). Ko elektronski žarek, ki je usmerjen z električnim ali magnetnim poljem, zadene fosforno snov zaslona, zažari (ustvari majhno piko - piksel). So v bistvu pretekla tehnologija, saj jih je že skoraj v celoti zamenjala tehnologija tekočih kristalov.
  • Prikazovalnike s tekočih kristalov (ang. Liquid Crystal Display - LCD), ki so začeli svoj razvoj že leta 1968 (prvi delujoči monitor), svoj razcvet pa v devetdesetih letih. Ustvarjajo sliko s pomočjo plasti tekočih kristalov, ujetih med dvema polarizacijskima plastema (slika 93), ki seveda ne oddajajo svetlobe, ampak jo le modulirajo. Za prikaz slike je torej potrebna osvetlitev zaslona, ki je izvedena iz zadnje strani. V starejši izvedbi za to poskrbijo cevaste hladne fluorescentne sijalke, v novejšem pa svetleče diode (bele - WLED ali rdeče, zelene in modre - RGB LED). Za krmiljenje tekočih kristalov se uporabljata dva načina in sicer pasivni ter aktivni (danes se najpogosteje uporablja aktivni - aktivni matrični zaslon).

Prikazovalniki LCD so na voljo v dveh oblikah, in sicer klasični (razmerja stranic 4:3) in v zadnjem času najpogostejši širokokotni izvedbi (angl. Widescreen, 16:9 ali 16:10).

Pomembne karakteristike prikazovalnikov so:
  • Velikost zaslona oz. velikost vidnega polja; za opis se uporabljata dve količini. Prva je razmerje med širino in višino vidnega polja, kot npr. 4:3, 16:9, druga pa diagonala vidnega polja, ki se tradicionalno meri v palcih (inčah) oz. colah (1 palec = 2,54 cm; npr. zaslon 15" (38.1 cm po diagonali), 17" (43,18 cm), 19", 21" in več).
  • Grafična ločljivost zaslona oziroma kakovost prikaza; je odvisna od števila uporabljenih pik (piksel - ang. pictureelement - slikovni element, oziroma posamezna pika na računalniškem zaslonu). Podana je z dvema številoma, ki povesta, koliko pikslov se nahaja v eni vrstici in v enem stolpcu zaslona (npr. 1024 x 768, 1280 x 1024, 1600 x 1200 in več). Manjši kot jepiksel (npr. 0,24 mm), večja je ločljivost oz. ostrejša je slika. Večina 15 palčnih monitorjev je namenjena za delo pri ločljivosti 1024 x 768 za 17 in 18 palčne pa pri 1280 x 1024.
  • Zaslonu, ki je sposoben prikazovati barve, pravimo barvni, sicer je zaslon enobarvni - monokromatski. Večina današnjih LCD zaslonov lahko prikazuje tisoče ali milijone različnih barv v spektru RGB, kar dosežejo z mešanjem rdečih, zelenih in modrih signalov z različnimi jakostmi.
  • Kotna vidljivost je kot, v katerem se dobro vidi na zaslon. Zasloni LCD lahko namreč pri različnem kotu gledanja nanj prikazujejo barvno sliko zelo popačeno. Maksimalni kot je običajno med 50˚ in 100˚. Ta moteč efekt se lahko izboljša z drugačnimi tehnologijami izdelave, pri čemer lahko dosežemo zorni kot celo 140˚ in več.
  • Kontrastnost slike je razmerje med najsvetlejšo in najtemnejšo piko na zaslonu. Kontrastnejša slika pomeni bolj "žareč" zaslon in manjše napenjanje oči - torej boljši zaslon.
  • Odzivni čas je čas, ki je potreben, da piksel na zaslonu zažari in popolnoma ugasne. Odzivni čas npr. 25 ms pomeni, da se na zaslonu lahko v 1 sekundi zamenja 40 slik (40:1).
  • Poraba energije - pri LCD zaslonih se energija porablja za žarnico, matrični zaslon in krmilno elektroniko. Običajno je poraba računalniških 17" LCD monitorjev okoli 20W, pri CRT pa vsaj štiri krat več.

Seveda je v uporabi in razvoju še več tehnoloških rešitev za zaslonski prikaz. Oglejmo si najpomembnejše.

  • Plazemski zasloni ( ang. PDP - Plasma Display Panels); njihova prednost je velik vidni kot, velika svetlost, odličen kontrast in kakovost barv. Navadno se ne uporabljajo v računalniških sistemih temveč predvsem kot televizijski aparati večjih dimenzij.
  • Zasloni OLED (ang. Organic Light-Emitting Diode); delujejo na osnovi t.i. organskih svetlečih diod, torej so sami vir svetlobe, zato ne potrebijejo dodatne osvetlitve. So lahko tanjši od LCD zaslonov, porabijo manj energije zato so zelo primerni za majhne prenosnike in nasploh za baterijsko napajane naprave, kot npr. tablice, pametne telefone itd.
  • Zasloni SED (ang. Surface-Conduction Electron Emitter Displays); sestavlja jih množica drobnih virov elektronov (za vsak piksel po en) in s fluorescenčno snovjo premazan zaslon, ki ob trku elektronov zasveti in oblikuje določeno sliko. SED zasloni združujejo tanko obliko, kot jo imajo LCD ali OLED zasloni in malo porabo energije, pa tudi večino prednosti klasičnih CRT zaslonov (dober kontrast, širol vidni kot, naravne in žive barve, hitro osveževanje slike..). Za to so zelo primerni za prenosnike, tablične računalnike itd. Dejstva kažejo, da imajo SED zasloni resnično velik potencial za prihodnost zaslonske tehnike.
  • FED zasloni (Field Emitting Device); predstavljajo kombinacijo zaslona s katodno cevjo in tankega ter lahkega LCD zaslona.
  • HAD zasloni (ang. Holographic Autostereoscopic Display); predstavlja zaslon, ki s posebnim holografičnim elementom HOE omogoča 3D in 2D sliko. Ciljne skupine za tovrstne zaslone so zdravstvo, kjer se prostorska očala že nekaj časa uporabljajo v diagnostiki, nato farmacija, ki jih potrebije pri pridelavi sintetičnih zdravil, izobraževanje, idustrija računalniških iger itd.

Prihodnost zaslonov je gotovo ploska. Cene LCD in plazma zaslonov padajo, konkurenčnost OLED in SED zaslonov pa je vse večja, saj sta njuna poceni izdelava in varčnost tisti, ki zagotavljata boljšo kvaliteto slike in ekonomske prihranke. Vsak zaslon ima na žalost tudi slabe lastnosti; plazma je zaradi svoje velikosti primerna predvsem za TV aparate, OLED pa žal niso vzdržljivi itd. Največ se trenutno pričakuje od SED in HAD zaslonov.

Razvojni trendi prikazovalnikov gredo v smeri možnosti prikazovanja 3D prostora brez uporabe 3D očal, prikaza nadgrajene resničnosti, gibkih zaslonov (zaslonov, ki se dajo upogibati in so praktično nezlomljivi), 3D zaslonov za mobilnike itd.


    Veliko krat si želimo videti besedilo ali sliko zapisano oziroma narisano na papirju, ne pa samo na zaslonu. Prebiranje besedil na zaslonu, možnost, da jih hranimo na diskih, CD, DVD, ključkih itd., je zagotovo privlačno in ima svoje prednosti, toda hkraten izpis na papirju daje še večjo preglednost. Zato potrebujemo tiskalnike (ang. printer), torej izhodne naprave (slika 94), ki  kodirane  podatke iz računalnika pretvorijo v človeku razumljivo obliko - besedilo in/ali sliko, ki jo odtisnejo na papir ali kak drug material. V osnovi ločimo več vrst tiskalnikov, in sicer: 

  • Matrični (iglični) tiskalniki (slika 94) - predstavljajo tehnologijo, ki počasi izumira. V tiskalni glavi imajo iglice, ki udarjajo po s črnilom prepojenem traku in s tem na papirju ustvarjajo črke ali grafične elemente. Čim več je iglic, tem bolj kvaliteten je tisk.
  • Brizgalni oz. črnilni (ang. ink-jet) tiskalniki (slika 95);osnovni princip teh tiskalnikov je enak pri vseh proizvajalcih, razlike pa se kažejo v tehniki brizganja barvila iz barvnih cevčic oz. šob. Večina jih uporablja mehurčno tehniko (ang. bubble-jet), pri kateri segreta brizgalna cevčica razširjeni barvni mehurček izbrizga na papir, kjer se razlije v obliki kapljice. Druga pogosta tehnika je piezzo tehnika, ki izrablja lastnost nekaterih kristalov, ki spremenijo obliko, če jih spodbudimo z električnimi impulzi in tako iztisnejo barvilo iz cevčice na papir
  • Laserski tiskalniki (ang. laser-jet); glavni del tega tiskalnika je valj (boben), ki ga lahko statično naelektrimo, s svetlobo pa se ga da razelektriti (slika 96). Laser (pri novejših pa Led diode), po katerem so tiskalniki dobil ime, ima vlogo natančnega razelektrenja - risanja po bobnu. Toner poskrbi za črni prah (pri črno-belih tiskalnikih), ki se prime na nenaelektrenih delih bobna in se nato prenese na papir, kjer ga grelna nitka raztali in s tem sprime s papirjem. Tiskanje s laserskim tiskalnikom je zelo hitro (predvsem s črno belim), saj mora papir le čez en valj. Pri barvnem laserskem tiskalniku (slika 97) pa gre vsak list čez valj štirikrat, vsakič se nanese druga barva (črna, rumena, modra, vijolična), zato je tiskanje počasnejše. Za pospešitev imajo boljši barvni laserski tiskalniki štiri valje, ki delujejo istočasno.
  • 3D tiskalniki (slika 98) - so naprave, ki omogočajo izdelavo 3D (tri-dimenzionalnega) fizičnega modela na osnovi 3D računalniškega modela. Postopek izdelave modela poteka po nanašalni tehnologiji - sloj po sloju. Nanašalne šobe topijo plastiko (ali kak drugi material) in jo po plasteh nanašajo, dokler ne dobimo končnega izdelka. Za pridobivanje 3D računalniškega modela se uporablja posebna programska oprema, lahko pa uporabimo tudi 3D skenerje, in to za skeniranje manjših predmetov, za skeniranje večjih predmetov, zgradb in vozil ter skeniranje človeškega telesa pa potrebujemo večje 3D skenerje. V zadnjem času se 3D tiskalniki vse bolj uporablja tudi v medicini pod nazivom 3D biotiskalniki oz. 3D biotiskanje (ang. 3D bioprinting); to je proces ustvarjanja prostorsko nadziranih vzorcev celic - tkiv (mehka tkiva, kosti...), v prihajajočem novejšem času pa celo določenih organov. Aplikativne prednosti in dejanska uporaba teh tiskalnikov v medicini je šele v razvojni fazi, možnosti, ki jih teorija in raziskave kažejo, pa kažejo na revolucionarni pomen. Tako se na transplantacijskem področju 3D biotiskanje že uspešno uporablja za ustvarjanje kosti (npr. vretenca, čeljustne kosti, kosti prsnega koša itd.) in tudi hrustančne strukture, kot sta npr. delov ali celote ušesa, sapnika itd.

Postopek 3D biotiskanja se začne z biopsijo organa ali tkiva, iz katerega se določene celice izolirajo in pomnožijo; nato se zmešajo s posebnimi snovmi (mikrogeli), ki celicam zagotavljajo kisik in druge hranilne snovi. Nastali biološki material se dovaja v 3D tiskalnik, ki ga nalaga plast za plastjo, dokler 3D tkivo ni pripravljeno. 

Kot je iz kratkega opisa razvidno, 3D-biotiskanje obljublja, da bo na mnogih, za sedaj še neznanih področjih kvalitetno spremenil zdravstveno oskrbo. Naslednji korak že poteka, in sicer v obliki t.i. 4D tiskanja, kjer četrto dimenzijo predstavlja časovna transformacija; to v osnovi predstavlja 3D-tiskanje pametnih - odzivnih biomaterialov za ustvarjanje konstruktov, ki posnemajo dinamične procese bioloških tkiv in organov. Kot primer vzemimo bolnika z opeklino. Namesto da bi mu morali s 3D-biotiskalnikom natisniti kožni presadek, z vsemi zapletenimi zahtevami, lahko s postopkom 4D biotiskanja natisnemo le osnovni kožni presadek, ki se bo, potem ko bo implantiran na pacienta, samostojno ožilil (vaskulariziral), razvil vse potrebne živčne končiče, žleze lojnice, zavzel ustrezno polt ter celo razvil dlačne oz. lasne mešičke, če bi to bilo na glavi.  Za sedaj je to seveda fantazija, a gotovo na nek način 4D-biotiskanje  predstavlja v medicini to, kar  predstavlja umetna inteligenca za računalništvo, robotiko, internet stvari itd.

Zasloni in tiskalniki sta osnovni izhodni enoti, v uporabi pa je še vrsta drugih enot (slika 86), kot. npr.:

  • Risalniki (ang. plotter) in rezalniki (slika 86); rišejo s posebnimi peresi oz. pisali (enobarvno ali večbarvno) ali pa izrezujejo s posebnimi noži (npr. napise, etikete itd.). Pisalo oz. rezalo nadzira in vodi program, mehanično pa ga premikata dva motorja, eden v eno, drugi v drugo smer. Vidimo, da delujejo risalniki popolnoma drugače kot tiskalniki: rišejo črte od točke do točke, namesto da bi izdelovali risbo s tiskanjem že pripravljenih znakov ali točk. Delujejo na principu gibanja v Kartezijevem koordinatnem sistemu X - Y: pero risalnika je pritrjeno na nosilec, ki se lahko pomika v smeri X (levo ali desno), nosilec s peresom pa je nameščen na konzolo, premikajočo se v smeri Y (gor - dol). Na ta način lahko rišemo ravne, poševne in zakrivljene črte, like itd. Opisana tehnologija je starejša in se uporablja običajno le še pri rezalnikih, novejši risalniki pa uporabljajo tehnologijo brizganja barve, podobno kot že opisani brizgalni tiskalniki. Ta tehnologija omogoča večjo natančnost, zmogljivost in dimenzije (izdelava plakatov, načrtov itd. - slika 86). 
  • Zvočniki; predstavljajo izhodne enote, ki s pomočjo zvočne kartice poskrbijo za posredovanje zvoka (glasbe, zvočnih učinkov, govora itd.). Računalniški zvočniki se med seboj razlikujejo tako po obliki kot tudi po funkcionalnosti (visokotonski, srednjetonski in nizkotonski) in kvaliteti zvoka. Lahko imamo samo en zvočnik, lahko pa tudi več, celo do 7 zvočnikov. Najbolj pogosto imamo dva zvočnika, ki posredujeta levi in desni kanal (stereo kvaliteta). Danes pogosto zasledimo par zvočnikov, ki je vgrajen kar v monitor računalnika (tudi notesniki imajo par zvočnikov že vgrajen). Je pa kvaliteta teh, vgrajenih zvočnikov, slabša, zato je za boljšo kvaliteto zvoka bolje imeti dodatne - zunanje zvočnike (slika 86).
  • LCD projektor (slika 86); je naprava, ki omogoča prikazovanje (projekcijo) slike, videa ali računalniških podatkov na določeni podlagi ali projekcijskem platnu, in to pri dnevni svetlobi. 
  • Večfunkcijske naprave (slika 86) - so naprave, ki omogočajo uporabo več različnih opravil na isti napravi, kot. npr. tiskanje, skeniranje, fotokopiranje, faksiranje itd.  Naprave so lahko na nivoju osebne uporabe ali pa profesionalne; v slednjem primeru so opremljene z mrežnim vmesnikom, tako da so združljive z lokalnim omrežjem institucije, kar pripomore zmanjšati stroške in negativne vplive na okolje. Takšne naprave imajo tudi lastni pomnilnik in trdi disk, ki omogoča shranjevanje dokumentov v osebni predal.

2.2.3.3 Vmesniki

    Za kvalitetno in nemoteno delo vhodno - izhodnih enot so pomembni t.i. vmesniki (ang. interface), ki omogočajo prenos signala med dvema komponentama strojne opreme in ju na ta način tudi poveže.  Nekateri uporabljajo izraz vmesnik kar za konektor ali vtičnico, kamor priključimo na računalnik razne dodatne naprave. Seveda to ni povsem pravilno, saj ta izraz združuje celotno vezje in pripadajočo programsko opremo, ki omogoča zvezo med dvema računalniškima napravama. V grobem delimo vmesnike na:

  • zaporedne ali serijske in
  • vzporedne ali paralelne (slika 99).

V čem je razlika? Zaporedni ali serijski vmesnik prenaša podatke bit za bitom, vzporedni ali paralelni pa vse bite enega zloga (npr. 8 bitov pri manjših računalnikih) naenkrat (slika 99) . Zaporedni so pri prenosu podatkov na daljavo enostavnejši in cenejši, so pa v primerjavi z vzporednim počasnejši. Čeprav je obojih več vrst, prevladuje med zaporednimi vmesniki standard RS 232, ki predpisuje tudi tip konektorja (miniaturni D-konektor s 25 priključki), signal na posameznih priključkih in njihove nivoje. Primeri uporabe so priklop miške, grafične plošče, risalnika itd.

Vzporedni vmesniki sprejemajo in oddajajo hkrati celo besedo, potrebujejo pa poleg osmih »podatkovnih linij« še druge signale, ki računalniku in perifernim napravam povedo, kdaj lahko oddajajo signal oziroma podatek in kdaj ne. Najbolj znan tip vzporednega vmesnika je razvila firma Centronics Corporation (od tod tudi ime centronics vmesnik). Primera uporabe sta npr. priklop tiskalnika, modema itd.

    Med vmesniki, ki so v zadnjem času najpogostejši v uporabi, je USB vmesnik - univerzalno serijsko vodilo (ang. Universal Serial Bus)(slika 99), ki predstavlja večnamensko vodilo, namenjeno priklopu različnih perifernih naprav na računalnik. K njegovi priljubljenosti prispeva preprostost uporabe in možnost, da se naprave z manjšo porabo električne moči, lahko napajajo kar iz tega vodila. Novejši operacijski sistem sam poskrbi za nalaganje gonilnika, ko priključimo napravo na osebni računalnik, lahko pa pri prvem priklopu zahteva zgoščenko z gonilniki. Prenos poteka po štirižilnem kablu (ozemljitev, napajanje +5 V in parica za prenos podatkov). Obstaja več generacij teh vmesnikov, ki se razlikujejo po hitrosti; hitrosti vmesnika USB1 so med 1,5 in 12 Mbps, novejša različica USB2 s hitrostjo 480 Mbps, najnovejša različica USB3 pa že s 5 Gbps.

Kaj so torej vodila? Računalniška vodila so avtoceste, po  katerih prihaja do izmenjave podatkov (in ukazov) med centralno procesno enoto računalnika in njegovim pomnilnikom (pa tudi drugimi napravami). Poznamo zelo hitra - lokalna vodila, namenjena predvsem komunikaciji med  CPE in pomnilnikom, pa tudi nekoliko počasnejša zunanja vodila, namenjena komunikaciji s perifernimi napravami (npr. USB).

Ikona poučevalne enote Album slik
HW24.jpg<>Slika 85. Vhodne enote računalnika HW28.jpg<>Slika 86. Izhodne enote računalnika IKT5.jpg<>  Slika 87.  Vhodno – izhodne enote računalnika HW25.jpg<>Slika 88. Standardna tipkovnica HW26.jpg<>Slika 89. Značilne tipke tipkovnice
HW27.jpg<>Slika 90. Vrste mišk in značilne aktivnosti, ki jih omogočajo SW80.jpg<>Slika 91. Vrste črtne kode in nekatera področja njene uporabe v zdravstvu HW31.jpg<>Slika 92. Katodni – CRT zaslon HW29.jpg<>Slika 93. Tekoče kristalni – LCD zaslon HW30.jpg<>Slika 94. Različne vrste tiskalnikov
HW34.jpg<>Slika 95. Brizgalni tiskalniki HW33.jpg<>Slika 96. Prikaz delovanja laserskega tiskalnika HW35.jpg<>Slika 97. Barvni laserski tiskalnik HW36.jpg<>Slika 98. 3-D tiskalniki in biotiskalniki HW37.jpg<>Slika 99. Princip vzporednih in zaporednih vmesnikov ter različne izvedbe USB vmesnikov.









Za boljše razumevanje in širitev znanja!
Ikona poučevalne enote POJMI, KI SI JIH VELJA ZAPOMNITI:
  • vhodne enote, izhodne enote, vhodno - izhodne enote,
  • tipkovnica,
  • QWERTY - QERTZ tipkovnica,
  • skupine tipk na tipkovnici,
  • miška (mehanska in optična),
  • miška s sledilno kroglo in sledilna blazinica,
  • klik - tap,
  • optični bralnik - skener,
  • svetlobno pero,
  • igralna - krmilna palica,
  • digitalni fotoaparat in video kamera,
  • spletna kamera,
  • zasloni občutljivi na dotik,
  • črtna koda - bralnik črtne kode,
  • prikazovalnik - zaslon - monitor,
  • CRT, LCD, OLED in SED zasloni,
  • grafična ločljivost, kotna vidljivost, kontrast, odzivni čas zaslona,
  • dodatna ali periferna oprema,
  • tiskalnik (matrični, brizgalni in laserski),
  • 3D tiskalnik, 4D tiskalnik
  • 3D in 4D biotiskalnik, biotiskanje,
  • risalnik, rezalnik,
  • zvočnik,
  • LCD projektor
  • večfunkcijske naprave,
  • vzporedni in zaporedni vmesnik,
  • USB1, USB2, USB3,
  • vodila.

RAZMISLI - ODGOVORI - OPRAVI
  1. Opredelite pojem vhodne in izhodne naprave. Naštejte primere vhodnih, izhodnih in vhodno-izhodnih naprav osebnega računalnika.
  2. Razložite delovanje tipkovnice. Pomagajte si s sliko 87.
  3. Naštejte katere tipke tradicionalne tipkovnice spadajo v alfanumerično in numerično skupini tipk ter katere so posebne in funkcijske tipke.  
  4. Katere vrste mišk so v uporabi? Razloži njihovo delovanje.
  5. Zakaj je delo z miško ugodnejše kot delo s tipkovnico? V čem je njuna bistvena razlika?
  6. Zakaj in kje se uporablja črtna koda v zdravstvu? Katere vrste črtnih kod poznate?
  7. Navedite vsaj dva razloga, zaradi katerih je računalniški prikazovalnik - monitor ugodnejši izhodni element računalnika od običajnega TV aparata.
  8. Kakšna je razlika med katodnim in LCD prikazovalnikom?
  9. Naštejte pomembne karakteristike prikazovalnikov!
  10. Kaj je in zakaj je pomembna grafična ločljivost računalniškega zaslona?
  11. Naštejte novejše vrste prikazovalnikov. Kateri so najbolj perspektivni?
  12. Včasih so bili najbolj razširjeni matrični tiskalniki. Kaj pa danes?
  13. Opišite delovanje laserskega in brizgalnega tiskalnika.
  14. Opišite razliko med tiskalnikom, risalnikom in rezalnikom.
  15. Kaj so 3D tiskalniki in zakaj bo oz. je njihova uporaba v medicini zelo pomembna?
  16. Kaj so 4D tiskalniki in zakaj bo oz. je njihova uporaba v medicini zelo pomembna?
  17. Kaj predstavlja pojem »biotiskanje« (bioprinting)?
  18. Zakaj je zaporedni vmesnik počasnejši od vzporednega?
  19. Kaj predstavlja USB vmesnik in katere vrste USB vmesnikov poznate?
  20. Kaj je vmesnik in kaj vodilo?