Informatika | Számítógép-architektúrák » Géczy László - Perifériák

2. Háttértárolók Az adat és az információ fogalmak az ismeret rokonai, amennyiben a mindennapos életben e három szót felcserélhető , egymást mintegy helyettesítő kifejezésekként használjuk. Az adatkezelés és feldolgozás - szolgáltatás. Ezt a szolgálatot a szakemberek csak akkor tudják mindenki megelégedésére ellátni, ha új magatartást sajátítanak el. Ha az ismeretet nem a számítógép, hanem az ember oldaláról nézik. „Az adat tények, fogalmak, eligazítások olyan formalizált reprezentációja (megjelenítése, tükörképe), amely alkalmas az emberi vagy az automatikus eszközök által történő kommunikációra, értelmezésre vagy feldolgozásra.” A meghatározás jól utal arra, hogy nemcsak konkrét dolgokat kell tényként felfognunk, hanem az adat ismert tényeket, adatokat, dolgokat jelent. Tehát az adat ismert tény adat és az ismert tény adat Az információ nem azonos az adattal, hanem az adatnak az a jelentése, amit az

ember annak tulajdonít az értelmezés által. Viszont az információ mindig hír, mindig valamilyen újdonság, új ismeret, felvilágosítás Az újdonság momentum nagyon is fontos. A gyakorlati szakemberek áltlában nem ismerik fel az adat és az információ elméleti különbségét. Nevezetesen azt, hogy az adat tényt közöl, tehát objektív valami, míg az információ személyesen értelmezett dolog, vagyis szubjektív. Ezért nem alkalmazzák azt az elvet, hogy az ismeretet mindig úgy kell „tálalni”, hogy az a megcélzott felhasználó által könnyen értelmezhető legyen. Ezzel a követelményekkel szemben a mai felhasználó gyakran kap elérhetőségében, megjelenítésében, formájában és atratlmában korlátos, elnagyolt, tömegszerű, nem-személyes és így általa információvá nehezen értelmezhető adathalmazokat. Soha sem lehet jó informatikus abból, aki nem érti, hogy a küldött és fogadott szavak nem azonosak, aki nem látja az adat

(üzenet) és az információ (a hatás) különbségét, aki öncélként a számítógéppel, a programmal, a tárolt adattal törődik, nem pedig azzal, hogy legyen mások által fogadható üzenete. Néhányan összetévesztik a kommunikálást és az informálást. A kommunikálás két oldalú tevékenység, amelyben mindkét fél egyenlő szerepet játszik. Az informálás egyirányú folyamat, amelyben az ismeretküldő a meghatározó. Az informálási folyamatban a számítógépes rendszernek sokféle, a legkisebb és a legnagyobb adat mennyiség tárolására képes eszköze vesz részt. R Ö V ID H O Z Z Á F É R É S I I D Ő NAGY RAM M ÁGEN ESES LEM EZ O P T IK A I L E M E Z A K T ÍV O N - L IN E T Á R O L Ó R E F E R E N C IA , A R C H IV Á L Ó T Á R O L Ó M ÁGN ES SZALAG M IK R O F IL M , M IK R O L E M E Z P A P ÍR O F F - L IN E T Á R O L Ó T Á R O L Á S K Ö L T S É G E T Á R O L Á S I K A P A C IT Á S H O SSZÚ K IC S I Ábra A Az

adattárolási eszközök piramisa Az 1. ábra által mutatott összefüggésben minden tipusnak fontos szerepe van és nélkülözhetetlen a maga területén. Érdemes az összefüggésekre oda figyelni, hiszen jól tükrözik azokat a felhasználási területeket, amelyeket csak az arra legmegfelelőbbek képesek kiszolgálni. 2.1 Mozgó mágneses rétegen történő rögzítés 2.11 Bevezető A nagy-tömegű adatok tárolásának kizárólagos eszközei az 1970-es évek elejéig a mozgó mágneses rétegek voltak. A megejelenés sorrendjét figyelembe véve ezek a mozgó mágneses réteg elven működő eszköz féleségek a következők voltak: − má g n e sd o b o k − má g n e ss zal a go k − má g n e sle mez e k − má g n e s kár t yá k A mágnesdobok alkalmazása gyakorlatilag megszűnt. Egyelőre a mágnes-kártyákat inkább speciális területeken, mint a bankok csekkelszámoló, pénzkiadó automata rendszerében alkalmazzák. Jelenkeg legelterjedtebben,

legszélesebb körben különféle mágneslemez tipusokat használnak. A mágnesszalagok inkább professzionális felhasználásokban fordulnak elő. A nagy mennyiségű adatok tárolásában az eszköz minősítése szempontjából a következő lényeges tényezőkre célszerű figyelni: − tár o l ás i kap a ci tá s [ Mb y te, va g y Mb it ] , e set le g a f el ü let e g ys é ge n r ö gz íte t t ad at me n n yi sé g . − átl a go s ho zz á fér és i id ő [ ms ] ; a le g ki s eb b cí me z hető e g ys é g h ez va ló ho z zá fér é s id ej e, az az a cí m é r kez és tő l a c í m me gt al álá s ái g elt el t id ő . − ad atá t vi te l - fr e k ve n cia j elle g ű me n n yi s é g [ Kb yt e/ s, va g y Kb i t/ s; Mb y te/ s , va g y Mb i t/ s] - az o l va so tt ad ato k má so d p er c e n ké nt i sz á ma. − b it/ ár . Tárolási 1012 kapacitás 11 [bit] 10 1010 MOS tárak 109 108 107 Mágnes lemez tárolók 6 10 Mágnes szalag tárolók 105 104

Ferrit tárak 103 102 101 Bipoláris tárak 100 10-9 10-7 10-5 10-3 10-1 100 101 103 Hozzáférési idő [s] Ábra B Az adattárolás eszközeinek áttekintése. A különböző tároló eszközök kapacitása a hozzáférés idő függvényében. Az 1. ábrából kiolvasható, hogy minden egyes nagy-tömegű - külső tároló eszköznek van valamilyen sajátságos jegye, amely meghatározott feladat típus megoldására a legalkalmasabbá teszi: − A r ö g zí te tt fej e s d i sz k e ke t a g yo r sab b ho z zá fér és é s a na g y át v ite li seb es sé g az o p er a tí v tár o ló k t á m o ga tá sár a t et te a l ka l ma s sá. J e le n le g a l ka l ma zá s u kr a ni n c se ne k p él -d á k. − A mo z gó fej e s d i sz k e k t ár o lá si k ap ac it ás a na g y o b b , d e a ho zzá f ér é si i d ő is ar á n yo sa n na g yo b b . A fej lő d és kö vet k ez t éb e n a ho zz á fér é s i id ő k fo l ya ma to sa n c sö k ke n t ek és í g y

al k al ma s s á v ál ta k az o p er a tí v tár tá mo ga tá sár a i s. Ré g eb b i fel ad a t kö r ü k, a mu n k a t er ü le t b i zto sí tá sa azo nb a n me g ma r ad t. A c ser él he tő e g ys é ge k e se t éb e n b izo n yo s ar c hi v álá si fe lad ato ka t is el v é gez h e tn e k. − A má g n es s zal a g a z ad ato k tár o lá sb a n és ar c hi v ál ásb a n a szá mí tó g ép es r end s zer hi er ar c hiáj áb a n a z üze mi seb e s sé g te ki n te téb e n ala cso n ya b b an he l yez k ed i k e l. A tár o l ás i k ap ac it ás g azd a sá go s, a ho zz á fér és i id ő vi s zo n t itt a le g ho ss zab b a k . A mágneses tároló eszközök három lényeges részből állanak: − a má g ne se s ad at ho r d o zó b ó l, − az í r ó /o l va só fej b ő l , an aló g er ő sí tő kb ő l é s a j el v ál to zá s t ér zé ke lő é s létr e ho zó d i gi tá li s e le k t r o n i kai háló za táb ó l , − a mo z ga tó me c

ha n i káb ó l és e n ne k mű k ö d te tő e le kt r o ni káj áb ó l. A továbbiakban ennek figyelembevételével célszerű követni a fejezetben írottakat. Ezen eszközök, mint megnevezésük is mutatja, működésüknek fizikai alapja a mozgó keménymágnes-réteg elemi egységeinek átmágnesezése, illetve a mágnesezett dipólusok áltál keltett mozgási indukció. (3, 4 ábra) fluxus mágnes mag/ mágnes fej olvasó erôsítôhöz író áram/ író/ olvasó vezeték mágneses dipólus, mágnesezett felület, bináris adatok haladási irány/ mozgási sebesség Ábra C A mozgó mágneses rétegen történő rögzítés vázlata. Ábra D A mozgó mágneses rétegen rögzített adatok érzékelésének/olvasásának vázlata. A 4. ábra a fizikai működés folyamatát kívánja - egységében - bemutatni, és felhívja figyelmet, hogy a rögzítést gerjesztett fluxus változás hozza létre, az érzékelést az indukált fluxus változása jelenti. A

paraméterek értelmezését az 5. ábra adja meg A folyamatban közreműködik az író/olvasó fej, a keménymágnes réteg és jelentős a fej-réteg távolság szerepe (y). Az (y) mind a rögzítésnél, mind az érzékelésnél másként befolyásolja a folyamatot. A fej-réteg távolság a mágneses fluxus szórásra való hatása következtében, rögzítésnél elsősorban a dipólus hosszára, érzékeléskor az indukált fluxus változás nagyságára van hatással. A rögzítés illetve érzékelés folyamatát, a folyamat sebességét (frekvenciáját) befolyásoló tényező a fej légrése (s) és a kemény-mágnes réteg vastagsága (d), amely − ( s) me g h atár o zza a r ö g z ít he tő d ip ó l us mi n i má l i s ho ss zát , é s ezz el a r ö gz íté s ma x i má li s s űr ű sé g ét, − ( d ) me g ha tár o z za a z á t má g ne se ze nd ő ke mé n y má g n e s tö me g ét , é s í g y a z át má g n es ezé s he z sz ü k sé ge s e ner gi át,

kö z ve t ve a z át má g n e se zé s id ej ét. Az anyag minőség (határfrekvencia) mind a fej, mind a keménymágnes réteg szempontjából elsődlegesen befolyásolja a jel átvitel sebességét és így összességében a rögzítési frekvenciát. A továbbiak szempontjából - a fejlődési trendek vizsgálatakor, az új technológiák megjelenésekor az összehasonlításban, stb. - időnként érdemes visszaidézni a 5. ábrát Ábra E Mozgó mágneses rétegen a rögzítés és érzékelés folyamata. író-olvasó tekercs mágnes mag/ mágnes fej író/ olvasó vezeték s y író/ olvasó rés haladási irány/ v mozgási sebbesség d kemény-mágneses adathordózó réteg nem mágneses tartó/ hordozó réteg (pl.:műanyag, Al) Ábra F A mozgó mágneses rétegen történő rögzítés fontos paraméterei. (s - a légrés mérete, y - a fej-réteg távolság, d - mágneses adat hordozó réteg vastagság, v - az adathordozó mozgási sebessége) A

mágneses réteg haladási irányához képest a létrehozott mágneses dipólusok szerint két féle - térbelileg jelentősen eltérő megjelenési formát mutató - rögzítő eljárás létezik (6. ábra): − a h al ad á si ir á n yb a e ső p ó lu s ir á n y, az az a lo n g it ud i n ál i s, − a h al ad á si ir á n yr a mer ő l eg es e ső p ó l u s ir á n y, az az a v er t i ká li s. A kezdeti időszakban az eljárásoknak a mágneses pólusok irányultságától való megkülönböztetésének csak elvi jelentősége volt, mert akkor kizárólag a longitudinális eljárást alkalmazták az eszközök kompatibilitási (csereszabatossági) jelentősége miatt. Ma is, mondhatjuk azt, hogy a hagyományos cserélhető (floppy) eszközök longitudinálisan rögzítenek. A vertikális rögzítés jelentősége, akkor nőtt meg amikor a már használatban lévő eszközöktől mindenben eltérő lemez tipusokat gyártottak és forgalmaztak (lásd a winchestert). Elvileg a

vertikális rögzítésnek az a jelentősége, hogy a rögzítés az anyag mélységében történik, így a felületen a pólusok számára szükséges hely kisebb lehet és ez által a felületi egységen rögzített információ mennyisége longitudinálissal szemben növelhető. A felület síkjában történik a rögzítés. A felületre merôlegesen az anyag mélységében történik a rögzítés. Ábra 6 A kemény mágneses anyagban a mágneses pólusok létrehozási irányai A rögzítés minősége, felületi sűrűsége a 5. ábrán jelölt paraméterek értékétől függ, az előállítási technológiák fejlődésének függvényében ezek értékei jelentős mértékben csökkentek és egyre csökkennek. A 7 ábra azt kívánja szemléltetni, hogy milyen arányú befolyással vannak a rögzítési sűrűség növekedésére ezek a paraméterek. 103 bit/ inch 1000 s 200 y 100 d 20 10 d y s 2 1 0,2 0,1 1000 2000 3000 µinch Ábra 7 A rögzítési

sűrűséget befolyásoló mechanikai paraméterek hatása. 2.11 Mágneses jelrögzítési eljárások A jelrögzítésekor az író tekercsbe vezetett áram (3. ábra) gerjesztett fluxus változást hoza létre A fej pólusai alatt elmozduló mágnes rétegen a nagy mágneses térerejű gerjesztett fluxus változás hatására a keménymágneses anyag az erőtér irányába rendeződik, telítődik és dipólus keletkezik. Amint a mágneses réteg elhegyja a fej pólusait a mágneses állapot fennmarad és jellemzői közelítően megegyeznek a létrehozáskori értékekkel. M a r a d ó m á g n es es A megfelelő hosszúságú mágneses elem létrehozása Β , Φ g er j es z t et t i n d u kci ó után az áramot a következő rögzítendő bit értékkel megegyező irányúra és nagyságúra kell beállítani. Az egymást követő bit értékek egymást követő mágeneses elmeknek felelnek meg. Olvasáskor a rögzített mágneses dipólusokat tartalmazó H , I g er j es z t

ő réteg felett halad el a fej és a pólusokon keresztül záródik a fluxus. Amennyiben fluxus változás van a tekercsben M a r a d ó m á g n es es feszültség indukálódik. i n d u kci ó A jelrögzítési eljárások a bit értékek sorozatának Ábra 8 Keménymágenes mágneses jelleggörbéje megfelelően létrehozott dipólusok kialakításának módszereit jelentik. A rögzítési eljárások a mágneses rétegen való tárolás történetében sokat változtak, fejlődtek. Ennek a fejlődésnek a rövid bemutatása segít megérteni a gyártók fejlesztési célkitűzésit és az elért eredmények jelentőségét. Kezdeti időkben az RZ 1 eljárást alkalmazták Az alkalmazás a következő megfontoláson alapult: a bináris logikai értékeknek megfeleltettek egy-egy mágneses fluxus irányt (8. ábra) és ezen értékek közötti szakaszt Φ=0 értéken hagyták. A fluxus változások reletív tulságosan ritkán követték egymást a szünetek miatt és így a

rögzítendő adat mennyiség a hasznosítatlan területek miatt kisebb volt az elvárhatónál. Ezt a módszert követte az RB2 eljárás. Itt szemléletben lényeges változás következett be A dipólus fizikai kettősségét kihasználva a logikai 0 értéket a dipólus egyik értékének tekintették és a 0-ás jelek sorozatát hosszú fluxus változás mentes szakasz jelentette. Csak a logikai 1 értéket jelezték a dipólus ellenkező értékével Ebből fakadóan az 1-es sorozatot fluxus változások sorozata adta meg. Azon érdemes elgondolkodni, hogy az érzékelés, azaz olvasás folyamatában milyen és hány fizikai mennyiség változás jelent tényleges és redundancia mentes információt. Ha megszemléljük az RB rögzítési eljárás sorában a fluxus változást és ennek következtében az értékelhető, mérhető feszültséget, akkor látható, hogy a logikai 1 értékhez két fluxus változás tartozik. Ez biztosan feleslegesen redundáns. Az előző

fejezetből világosan kiderült, hogy a felületegységen történő rögzítésben fontos paramétereknek (d, y, s) a csökkentése nagy mértékben növeli a fajlagos tárolási kapacitást. A kezdeti időszakban erre még nem igen gondoltak és inkább a redundanciát akarták kiszűrtni. Azóta a felületi egységen rögzített adatok számának növelésére több sikeres eljárást dolgoztak ki. Ezek közül legjelentősebb az NRZ3 és az NRZI4 Ha NRZ rögzítés esetében a 0101 tipusú jel sorozatot vizsgáljuk, akkor látható, hogy az információ az egymásra következő fluxus változás sorozat. Nyilván való, hogy felesleges fluxus változás nincs, tehát egy logikai értéket egy fluxus változás képvisel. 1 Return to Zero, nullára visszatérő 2 Return to Base, alapra visszatérő 3 Non Return to Zero, nullára vissza nem térő. A mágneses fluxus változás egy meghatározott iránya a 0-t a másik az 1-t jelenti. A 0101 jelsorozat esetén a váltakozások

egymást követik, de felesleges változás nincs A 0-ás, ill 1-es jel sorozatok esetén azonban nincs változás, csak az ilyen jel sorozatok határán. 4 Non Return to Zero Interchange, nulla változásra vissza nem térő. A mágneses fluxus az 1-t jelenti A 0101 jelsorozat esetén a váltakozások csak az 1 értéknél vannak és felesleges változás nincs. A 0-ás sorozat esetén azonban nincs változás Az 1-es jelsorozatok esetében minden 1-esnél lesz változás. Ábra 9 Rögzítési eljárások. Az RZ, RB eljárások kivételével a bit logikai értékének megfelelő jel változás jelközépen történik. Ahol az eljárás sajátosságaiból következik a jelhatáron is van változás (PM, FM, MFM, M2FM). Ha analógiás alapon a rögzítési hatásosságra bevezetjük az információ rögzítés hatásfokát, akkor röviden b algebrai alakban megfogalmazva h = 5. Tehát az NRZ és az NRZI, a „worst case” jelsorozatainak figyelembe f vételével 100%-os

hatásfokú. Ezeknek az eljárásoknak is van kellemetlen tulajdonsága, mégpedig a hosszú azonos logikai értéket tartalmazó jel sorozatok, azonban ezeket a rögzítési módszereket szalagoknál alkalmazták és alkalmazzák, ahol a páratlan parítás segítségével a jelsorozatok elemeinek összeolvadása elhárítható. A PM6, az FM7, az MFM8, az MMFM9 első sorban lemezeken történő rögzítések módszerei. Az első ránézésre a PM és az FM, mint sorminta nagyon hasonlít egymásra, ennek ellenére a létrehozás elveiből következően az eltérés lényegbe vágó. Az MFM és MMFM rögzítési hatásfoka is 100%-os 5 Ahol h= az információ rögzítés hatásfoka, b= a rögzítendő bitek száma, f= a rögzítéshez szükséges fluxusok száma. 6 Phase Modulation, fázis moduláció. A mágneses tér jelközépen minden logikai értékre változik: az 1 hatására pozitív, a 0 hatására negatív irányba. Azaz ellenkező fázisú a változás a különböző

logikai értékeknél A 010 sorozatoknál változás csak jelközépen van. A nullás és egyes sorozatokban a mágneses tér irányváltozásának megtartása érdekében szükség van a jelhatárokon történő változásra is. 7 Frequency Modulation, frekvencia moduláció. Ennél rögzítési módszernél jelközépen csak a logikai 1 érték hatására van változás, és a változás iránya közömbös. A logikai 0 érték esetén csak jelhatáron van változás és a válozás iránya itt is közömbös. A 010, vagy 111 sorozatok esetén, hogy jelközépen mindig legyen változás az 1 logikai érték esetén is szükség van a jelhatáron történő változásra. Az egyes és a nullás sorozatok rögzítési frekvenciáját összehasonlítva, látható, hogy a két sorozat frekvenciájának aránya 2. A feekvencia modulációs elnevezést ez az eljárás ezért kapta 8 Modified Frequncy Modulation, módosított frekvencia moduláció. Alapelveiben ez is freknecia

modulációs eljárás, azonban a nem hasznos fluxus változások számát ez a módszer csökkenti. Változás van minden egyesnél (1), sorozat nullák (0) határán, kivéve az egyest megelőző és követő nulla esetét. Ábra 10 Sajátos tömörítéses kódolási eljárást használó rögzítési eljárás összehasonlítása egyéb eljárásokkal 9 Modified, Modified Frequncy Modulation, M2FM, kétszer módosított frekvencia moduláció. Az MFM-hez képest eltérés van a sorozat nullák (0) határán, ugyanis itt csak minden második nulla határán történik fluxus változás. Mozgó mágneses rétegen történő rögzítés PERIFÉRIÁK (kézirat) 2.111Mágneses adathordozók A mágneses adathordozók önmagukban nem rendelkeznek kellô mechanikai szilárdsággal és ezen tulajdonságok hiányában a mágneses réteget csak megfelelô szilárdságú és üzemi tulajdonságú hordozó alkalmazásával lehet használni. Az adathordozó fizikai, műszaki

kialakítása lehet − szalag (csak rugalmas, hajlékony hordozó anyagú), − lemez - rugalmas, hajlékony; - merev mechanikai hordozójának anyaga és kialakítása szerint. A kemény mágneses réteg vastagsága a különbözô felhasználási területeknek megfelelôen a fejlôdést is figyelembe véve a lehetô legváltozatosabb. Anyaga vasoxidtól kezdve a Cr-Ni, Co-Ni, Cu-Ni-Fe ötvözeteken át a legújabb és nem publikált ötvözött anyagokig tarthat. 2.112Mágnesszalag típusok A mágnesszalagok mechanikai hordozója alapanyagukat - fizikai tulajdonságát - tekintve egységesek - rugalmasak, vékonyak és csévélhetôek. Ennek az igénynek az acetil-celluloz, poliészter, polietilén, stb. műanyagok felelnek meg, amelyek vastagsága 15 20 µm közötti Megjelenésük és védettségük szerint: - szalagorsók - kazetták lehetnek. A szalagorsók és kazetták méretei szabványosak és csere szabatosak. A szalagorsók szalag méretei: szalag szélessége 12.7 mm

azaz 1/2 inch hosszméretei 730 m 365 m 91 m M á g n e s s za la g S za la g o rs ó Író g yű rű Ábra 11 Mágnesszalagorsó vázlatos rajza 2010-09-19 6 Géczy László Mozgó mágneses rétegen történő rögzítés PERIFÉRIÁK (kézirat) 2.113Mágneslemez típusok 5 1 /4 in c h b e lső , m á g n e se s fe lü le te t v é d ő , c sú szá st is b izto sító to k k ü lső v é d ő to k í r á s e n g e d é l ye z ő i n d e x l yu k h a jlé k o n y m á g n e sle m e z író /o lv a só fe j ré s Ábra A A hajlékony lemez vázlatos rajza 2010-09-19 7 Géczy László PERIFÉRIÁK (kézirat) 2.2 Háttértárolók Optikai lemezek Optikai lemezek Az optikai adattároló rendszerek esetében az optikai jelző a médián tárolt adatok leolvasásának módjára utal, függetlenül attól, hogy milyen módszerrel történt a rögzítés (gyártás). Í r á s/ o l v a sá si t e c h n o l ó g i á k T ö r ö lh etô o p tik ai lem ez í r á s/ o

l v a sá s N em tö r ö lh etô o p tik ai lem ez í r á s/ o l v a sá s C D -R O M C D -W O ; W O R M M ag n eto o p tik ai Fázis váltó s 2.21 Nem törölhető optikai lemez (CD 1, WORM 2) A mozgómágneses rétegen történő rögzítés elvét alkalmazó mágneses adathordozókat merevlemezek és floppy disc formájában a számítógépeknél aktív on-line háttértárolóként használják. Itt többek között közepes hozzáférési idejű és a számítástechnikai feladatok megoldásához szükséges kapacitású eszközök még észszerű áron elérhetők. A multimédiás audió és videó a nyagok ( egyre i nkább a f elhasználói szoftverek is), tömörítetlen és tö mörített formában megnövelt tároló k apacitást i gényelnek és ezér t ú j tárolási módszereket találni. Az optikai tárolók kedvezőbb áron nyújtanak nagyobb tároló kapacitást, valamint biztonságos és nagy mennyiségű (nagy tömegű) adat tárolást hosszú távon

tudják biztosítani. A mágneses adatrögzítőkön a mágnesezettség mértéke az idővel csökken és a szomszédos elemek között áthallás jöhet létre, addig ez a jelenség optikai lemezeknél ismeretlen. Azonban az anyag bomlása vagy megváltozása okozhat helyrehozhatatlan hibákat. Az eddigi ismeretek szerint ilyen hatások belátható időn belül nem várhatók A CD típusok megjelenésekor a szabvány alkotók nem fordítottak kellően nagy figyelmet a méretre, így alakulhatott ki az, hogy különböző típusú CD-ket szinte mindig más átmérővel hozták forgalomba. Kezdetben a következő méretek voltak ha sználatosak: ∅80, ∅120, ∅200 é s ∅300mm. A különböző átmérőjű lemezek gyártása igen költségesnek bizonyult, valamint a az eltérő mechanikai méretek miatt a meghajtó egységek gyártása is megdrágult. Jelenleg a kompatibilitás s zükségessége leszűkítette a méret választékot ∅80 é s ∅120mm-esre. A ∅80mm-es CD nem

tűnik perspektivikusnak, b ár mindegyik újonnan megjelenő CD típusnál szabványosítják, és a CD meghajtó egységek is képesek fogadni. 120 m m 116 m m 50 m m 46 m m 15 m m t á r o l á si f e l ü l e t b e v e z e t é si sz a k a sz k i v e z e t é si sz a k a sz Ábra A A CD legfontosabb mechanikai méretei A CD-RO-t legjobb technológiai színvonalú fröccssajtolási eljárással állítják elő. A gyártási tűrés max 0,5mm, a lemezvastagságra vonatkozóan max ± 0,01mm, az excentricitás mértéke nem lépheti túl az ± 50µm-t. Az egyes lépések a me gmunkálási folyamatban olyan levegő tisztasági igénnyel lépnek fel, amilyenekre eddig csak az integrált ármakörök előállításakor volt szükséges. 1 Compact Disc 2 write once, read many times 2010-09-19 6 Géczy László PERIFÉRIÁK (kézirat) Háttértárolók Optikai lemezek A C D-ROM s ajtolási f olyamatában az első lépés a f otólakkréteggel b evont üveglemez ( glasmaster, M

aster) előállítása. A fotólakkréteget s pirális p álya ( lásd 2 ábra) m entén h aladva k eskeny s ávban megvilágítja a felvevőrendszer által vezérelt lézersugár. A megvilágítás a jel sorozat 0 - 1 értékeinek megfelelően történik A második lépés a fotolakkréteg előhívása és a megvilágított helyekről való eltávolítása és ily módon kiemelkedésekből és bemélyedésekből álló spirális sáv áll elő. Ezután az első üvegmintáról galván eljárással negatív másolat készül, ezzel már l ehetne C D-t sajtolni. Az egyetlen ős sajtolási m atrica m egkímélése ér dekében, a következő munkafázisban ugyancsak fémből - egy vagy több közbenső matricát is állítanak elő, ezek az „anyalemezek” A gyártás előkészítése végén a pozitív anyalemezekkel sajtolják a gyártás számára a negatív sajtolási matricákat, a „gyerekeket”. Hasonlóan a lakkvágási technikával készült hagyományos hanglemezekhez, a k

ész CD-k a gyártási folyamatnak ötödik lépcsőjében készülnek el. Azonban a digitális adat tárolás következtében ezúttal nem lép fel minőségromlás A sajtolással előállított CD felületét mindössze 40nm vastagságú alumíniumréteggel vonják be, azaz tükrösítik. Ez tükrösített felület az információs sík. A tükrösítést követően még bevonják kb 6µm-es védőréteggel is Később erre az oldalra kerül a cí mke, ezér t a C D-nek e zt o ldalát címke oldal is nevezik. A címke felnyomtatása előtti utolsó lépés a 15mm átmérőjű illesztő lyuk kivágása, amely a belső sáv alapján lézeres beállítással történik. Mivel a cí mkeoldalának vastagsága néhány mikron, ezér t n agyon ér zékeny a mechanikus sérülésekre, a l egkisebb benyomódások, pl . címkeoldalra í rt f elírat i s az i nformációs s ík megsérüléséhez v ezethet K evésbé ér zékeny a mechanikus sérülésekre a transzparens réteg, azonban ez is

óvatos kezelést igényel. A sá v b e l sô r é sz é n a f o r d u l a t sz á m 5 6 8 1 / p A sá v k ü l sô r é sz e i n 228 1/ p Ábra B A CD-ROM állandó pálya sebességű (CLV Cosntant linear velocity) A CD nagy adattároló kapacitásával és állandó adatátviteli sebességével tűnik ki. A tetszőleges sáv hozzáférés kb 1 másodperces ideje az audió lejátszásnál még elfogadható, ez még előny a hanglemezekkel, h angszalagokkal, kazettákkal és DAT-tokkal szemben. Azonban ez az érték a mágneses tárolókkal szemben nagy hátrányt jelent A CD-k hozzáférési idejét a következő tényezők befolyásolják: − A szinkronizálási idő a mintavételi órajelnek a CD jeléhez fázishelyesen való hozzáállítására szükséges. Ez milliszekundumos nagyságrendű időre van szükség. − A befordulási-idő az az időtartam, amely maximálisan egy körülfordulást jelent a kívánt szektor eléréséhez és szükséges a fordulatszám helyes

értékre történő beállítására. (max 300ms) − A seek-idő a pontos sávra (sugárra állás) ideje. A lézersugárnak meg kell találnia a spirális alakú pályát, majd a finom beállásnak kell megtörténnie.(max 1s) Ezek többnyire átlapolással megjelenő hatások és a feltételektől függően akár 1s-ig eredő időt is jelenthetnek. A tényleges érték függ az aktuális és elérni kívánt pozíciótól, ezért ezek az értékek nagyon különbözőek lehetnek. A cache tárak támogatása nagyon jó meghajtóknál a hozzáférési időt 300ms alá is csökkentheti. A meghajtók s zámára a CD-n való jobb eligazodás érdekében egyes területeket fenntartottak, így a lemez belső körén helyezkedik el a TOC (Table of Content), a CD-n található adatok tartalomjegyzéke. A C D-WO ( Compact Disc Write O nce) ar chiválási cé lokra k iválóan alkalmas és ha gyományos m eghajtókon i s kiolvashatók az adatok illetve lejátszhatók a felvételek. Előnye a

többször írható tárakkal szemben, hogy a felírt adatokat nem lehet manipuláni, durván fogalmazva a hamisítással szemben védett 3. A CD-WO-nál az eredő előállítási költségek magasabbak, mint a CD-ROM-nál, ezért annak közvetlen kiváltója nem lehet. Nagy jelentősége van a kis példány számú anyagok előállításában CD-Publishing tartományban, mert itt M aster magas költsége és az időigényes gyártás elmarad. A CD-WO szabvány megengedi az úgynevezett Hybrid Disc formátumot is. A Hybrid Disc két részből áll: − a lemez gyártója által kialakított nem írható (prerecorded) területből; − a felhasználó által szabadon írható területből. A CD-WO ellentétben a CD-RO-val állandó szögsebességgel dolgozik. 3 technikai és jogi szempontból irreverzibilis tárolás 2010-09-19 7 Géczy László PERIFÉRIÁK (kézirat) Háttértárolók Optikai lemezek Az optikai lemez megjelenése óta egy sereg írható tárolómédiumot

hoztak forgalomba, így előfordult a 600MB-os és k b. 8G B-os k özötti tárolási kapacitás tartományban s ok f éle lemez típus A s zámos nem k ompatibilis v áltozat többnyire a szükséges szoftver támogatással sem rendelkezett. A CD -WO mérete a kialakult C D méretet követi é s t árolási kapacitása 6 50MB. A kapacitás t ovábbi növelése érdekében l éteznek a J ukebox-ok, melyek t öbb l emez eg yüttes kezelésével é s t árolási k apacitásának ha sználatával, 20GB feletti adat mennyiséggel is képes dolgozni. A CD-WO-t egy előre barázdáltan szállítják, a fényreflektáló réteg és a hordozó réteg között még egy abszorpciós réteget is elhelyeznek. Ez a réteg csak erős hőterhelés - író lézer sugár - hatására változtatja meg irreverzibilis módon reflexiós tulajdonságait. (4 ábra) ad ato k DMP E C C b yto k P E P / SF T E C C flag DDS Ábra C Állandó szögsebességű (CAV Constant angular volocity) egyszer írható

optikai lemez (write once, read many times - WORM). PEP - phaseencoded part, SFP - standard format part, DDS - disk definition structure, DMP - data management pointer, ECC - error correcting code. A digitális adatokat a pit-ek és azok közötti sík területek, az úgynevezett land-ok hossza határozza meg. A pit-ek és a land-ok hossza n em lehet akármekkora, csak az el emi hossz egész számú többszöröse 4. A közel állandó 1,2 és 1,4 m/s k özött ingadozó pálya sebességből következően a kiolvasott nullátmenetek időpontja is csak egy elemi idő egészszámú többszöröse lehet. Az el emi h ossz 0 ,278 m m, a s áv azaz a p it-ek s zélessége 0 ,5 m m. Mél ységüket a h ordozó t örésmutatójával, az alkalmazott félvezető lézer hullámhosszával, valamint a különböző elvű hibajel képző módszerekkel összehangolják. Az eredeti állapotban a lézersugár egy csupa land-ból álló lemezt lát. A leolvasó lézer sugár energiájánál

háromszornégyszer nagyobb energiájú író lézer sugár a meglévő pályán helyileg 250 Co fölé melegíti az ab szorbeáló p olimer műanyagot. Ennek hatására az anyag megduzzad és a b eégetés helyén az o lvasó lézersugár reflexiója egy pit-nek felel meg. A sá v f e l í r á s e l ô t t é s u t á n V éd ô r éteg p i t -e k l a n d -e k A d ath o r d o zó r éteg ek - f é n y v i ssz a v e r ô f é m r é t e g - a b sz o r b e á l ó p o l i m e r m û a n y a g Á t l á t sz ó f i z i k i a h o r d o z ó t r a n sz p a e n s r é t e g Í r ó l é z e r su g á r Ábra D Az egyszer írható lemezen történő rögzítés. 4 A pitek hossza 3, 4, , 11- szerese lehet az elemi hossznak. 2010-09-19 8 Géczy László PERIFÉRIÁK (kézirat) Háttértárolók Optikai lemezek A CD -WO í róberendezések kétszer ak kora s ebességgel d olgoznak, mint az o lvasó b erendezések. E z ugyan felére csökkenti a felírás idő tartamát, de nem

elhanyagolható nehézségeket támaszt a CD-WO-t előállító számítógépekkel és szoftverekkel szemben. A felírás sebessége a felírás folyamán nem kophat meg, ezért az egyszerűbb programok a felírást m egelőzően előbb egy CD-WO leképzést hoznak l étre a merevlemezes tárolón és csupán a második lépésben viszik át ezeket az adatokat a CD-WO-ra. Egy tárolóhely takarékos eljárás előbb az egész felírandó anyagot a megfelelő sorrendbe állítja és azután viszi át a szükséges jel sebességgel. CD g y ű jt ő l e n c s e fo k u s z á l ó te k e rc s k é tte n ge lyű e le m fo k u s z á l ó m ágn es 45o λ /4 le m e z 90o fo t ó d e t e k t o r p o l a r iz á l ó p r iz m a 90o 0o k o l l im á t o r le n c se l é z e r d ió d a Ábra E A CD-ROM olvasó egységének felépítése 2010-09-19 A C D-ROM o lvasó e gységének ( Pick-up, L ight-pen) biztosítania k ell a l ézersugár f ókuszálását, a m egvilágító és a

visszavert l ézersugár szétválasztását, valamint a visszavert lézer fénysugár fotoelektromos átalakítását. A C D-ROM ol vasó e gység kü lön b urkolattal e llátott funkcionális egység, amelynek részei a következők: A kollimátor lencse. A lézer di ódából kilépő fénysugár átmérője igen kicsi, és széttartó. Ezért szükséges a l ézerdióda u tán el helyezett l encsével a sugárnyaláb párhuzamossá tetele. A polarizációs prizmának (beam splitter) kettős feladata van. Egyrészt a kollimátor lencséből érkező lézer sugárnyalábot p olarizálja, másrészt s zétválasztja a kollimátor lencséről és a CD barázdájáról visszavert fénysugarakat. A kollimátor lencséből érkező fénysugár kevert fényt t artalmaz, a p olarizációs p rizmán át haladó fény már lineáris polarizációjú. A λ/4 lemezt a nizotróp k ristályból a lakítják ki. A kristálylemezbe belépő lineárisan polarizált lézer fénysugár 45o -kal e

lforgatott p olarizációs s íkkal é s körkörös p olarizációval l ép k i. A l emez fázisforgató hatása elősegíti az oldalirányú és a visszavert fénysugár szétválasztását a polarizációs prizmában. 9 Géczy László PERIFÉRIÁK (kézirat) Háttértárolók Optikai lemezek A kéttengelyű elem és a gyűjtő lencse. A λ/4 lemezből kilépő fénysugarat a gyűjtőlencse úgy fókuszálja, hogy a CD transzparens rétegére érkezve a nyaláb átmérője 0,8mm átmérőjű legyen, és éppen a pitek közepére irányúljon. A gyűjtőlencse gyújtó távolságának mélységélesség tartománya az információs síknál mindössze ±4µm. Az ilyen optikai rendszer beállítás miatt a CD és a gyűjtőlencse közötti távolság legkisebb megváltozása (axiális hiba) is eltolja a munkapontot és fokuszálási hiba keletkezik, ami hibás leolvasáshoz vezet. További hiba keletkezik a C D és a meghajtó ex cetricitásából f akadó p álya k itérés

( radiális h iba) miatt i s. E zen ax iális és radiális hibák kiegyenlítését a kéttengelyű elem szolgálja. A gyűjtőlencse erre a kéttengelyű elemre két mozgó tekerccsel van rögzítve. Ez a szerkezet hasonlít a műszerek forgó tekercséhez, és a hangszórók rezgő tekercséhez. A zárt szervorendszer a tekercsekbe vezetett árammal a gyűjtőlencsét a CD axiális, ill radiális kitéréseivel ellentétes irányba mozgatja és így a gyűjtőlencse pozicionálása mindig olyan, hogy a fókuszálás és a sávközép-letapogatása mindig optimális lesz. 2010-09-19 7 Géczy László PERIFÉRIÁK (kézirat) Háttértárolók Optikai lemezek 2.21 Optikai (CD) lemez formátumok (szabványos tipusok) A megjelent CD lemezek felhasználási területe - és ebből származóan a rögzítéskor alkalmazott adatformátumok félesége roppant széles. Emiatt az egyes alkalmazások technológiai szempontból más és más CD-olvasó berendezéseket követelnek meg,

és egyre gyakoribbá válnak az olyan készülékek, amelyek többféle CD formátummal is megbírkoznak. A különböző CD-formátumokat tartalmazó adattárolóra v onatkozó s zabványokat az ú gynevezett „színes k önyvek” írják l e. E zekben az eg yes s zabványos f ormátumokat ál talánosan h asznált r övidítésekkel i lletik, amelyek aztán a számítástechnikai szakkifejezésekben széles körben elterjedtek. Az egyes könyvek, tehát az egyes formátumok időben egymást követték. Legelőször a Red Book jelent meg, amely az audio-CD ( CD-DA, Compact Disc - Digital Audio) fizikai felépítését, struktúráját, kódolását tartalmazza. A következő a Yellow Book volt, amely a számítógépek világában először elterjedt CD-ROM fizikai felépítését és struktúráját írta le. Ezt a Red Book-ból fejlesztették ki, tehát nem meglepő, hogy ez a szabvány a CD-DA szabványt is tartalmazza, bizonyos hibajavító algoritmusokal kiegészítve. Ezt

követően a Green Book, az interaktív CD felépítését leíró szabvány, majd a Video CD struktúráját és a z ott hazsnált tömörítési algoritmusokat definiáló White Book. Ezen két szabvány közötti időben jelent meg az Orange Book, amely az egyszer írható CD (CD-WO), valamint az írható-olvasható optikai lemez (CD-MO) formátumát definiálja, és lényeges újítása a Photo CD-vel bevezetett multisession jellegű működés megjelenése is. Red Book (1982) CD-V Single 1 CD+G 2 CD-DA 3 Yellow Book (1984) CD +MIDI 4 Mode 1 5 ISO-9660 9 NonISO9660 10 Mode 2 6 EBG 7 Mixed Mode CD 8 Yellow Book Supplement 11 1 CD Video Single olyan 120mm-es médium, amelyen kb. 20 perc CD-DA formátumú digitális zene és 5-6 perc Laser-Vision for- mátumú analóg videóinformáció rögzíthető. Hogy könnyen megkölönböztethető legyen a hagyományos CD-től, ezeken a lemezeken a tükröző réteg aranyszínű. A CD audió sávok hagyományos CD lejátszó

készülékkel is lejátszhatók, a videó azonban csak megfelelő CD videó berendezésekkel tekinthetők meg. 2 CD+Graphics, a l emez egyik al kód csatornáján grafikus és al fanumerikus jelek is tárolhatók. A CD+G kimenettel rendelkező le- játszót televizióhoz csatlakoztatva a zenével egy időben, vele szinkronizálva megjeleníthető pl. a dal szövege 3 Compact Disc Digital Audio a szórakoztató elektrónikai p iacon a jelenleg elterjedt legtökéletesebb formátum. Átmérője 120mm, amely 7 6-79 perc hosszúságú sztereeó információt tud tárolni. A C D g yakorlatilag t orzítás és n yávogás m entes R észletesebb i smertetés külön alfejezetben található 4 CD+G+MIDI ( Musical I nstrument D igital I nterface) információ i s t árolható a l emez al kód csatornáin, az au dió ad atokkal szink- ronizálva. 5 CD-ROM Mode 1 újra definiálja a felhasználói adatokat tartalmazó mezőt. A legtöbb, nem XA jelölésű CD-ROM ISO9660 Level 1

formátumú. Leggyakoribb alkalmazásuk enciklopédiák, szótárak, törvénytárak, telefonkönyvek, katalógusok stb 6 CD-ROM Mode 2 is újra definiálja a felhasználói adatokat tartalmazó mezőt. Ez a formátum 14%-kal több adatot tud tárolni, mint a Mode 1. Az ilyen felépítésű lemezek igen ritkák 7 Electronic Book Graphic a Sony által támogatott forma, amely nem más mint egy védő-catridge-ban elhelyezett, 80mm átmérőjü CD-ROM. 8 Az olyan lemezek tartoznak ebbe a formátum fajtába, amelyek a CD-DA formátumon kivül más egyéb formátumot is tartalmaznak. 9 A Yellow Book nem specifikálja a CD-ROM állomány rendszerét, sőt arra vonatkozóan még ajánlást sem tartalmaz, ezrét kidolgoz- ták a ISO9660 szabványt. Az ISO9660 többek között szabályozza, hogy legfeljebb hány karakter lehet az állomány- és könyvtár név, valamint a kiterjesztést. a leggyakrabban alkalmazott Level 1 szerint az állomány- és könyvtárnév legfeljebb 8, a

kiterjesztés 3 karakter lehet A Level 2 ilyen kötöttségeket nem tartalmaz A Level 3 későbbi lehetőségekra van fenntartva 10 A ne zetközileg e lfogadott I SO9660 mellet l éteznek eg y-egy g yártó s aját s zabványa s zerint k észült C D-ROM-ok i s. E zek p iaci részesedése, valamint elterjedési esélyük nagyon csekély. 11 CD-ROM/XA CD-ROM eXenteded Architecture szabványt a Philips és a Sony bevonásával dolgozta ki a Microsoft. A Mode 1 és a Mode 2 sávok mellé újabb sáv tipust definiáltak, a Mode 2/XA-t. Ennek két formája lehetséges a Form 1,amely számítástechnikai adatok tárolására, a F orm 2 a t ömörített audió, videó valamint kép rögzítésre alkalmas. A Mode 2/XA formátum azonban lehetővé teszi, hogy mind akét formátum előforduljon a sávon belül, így megfelelő keveréssel a sáv lejáztszásakor gyakorlatilag egyidőben audió, videó és számítógépes adatokat lehet kiolvasni, így az XA formátum multimédia

alkalmazására különösen alkalmas 2010-09-19 6 Géczy László PERIFÉRIÁK (kézirat) Háttértárolók Optikai lemezek Level-1 Level-2 Level-3 Photo CD Karaoke CD A G reen B ook-ban m egfogalmazottak, azaz a C D-I (Compact Disc Interaktive) a Philips startégiainak nevezhető terméke, amely bár évek óta jelen van a piacon, mindezideig nem aratott sikert, és csak mostanában kezdi elnyerni méltó helyét. A CD-i CD-ROM XA tipusú sávokat tarlamaz A szektorstruktúrán kivül a Green Book definiálja a CD lejátszó CPU-ját, és operációs rendszerét, a CD-RTOS-t (Compact Real Time Operating System). A CD-RTOS-t valamennyi CD-I lemez tartalmazza, biztosítva ezzel, a CD-i rendszer teljes körű kompatibilitását. A CD-I segítségével - mint azt a neve is mutatja - interaktív kapcsolat alakulhat ki a r endszer és a felhasználó között. A CD-I szoftver által felkínált opciók közül a f elhasználó a C D-I le játszóhoz csatlakoztatott mutaó

eszközzel választhat, saját maga alakítva így a p rogram futását A CD-i alkalmazási területei: az oktatás, játékok, házimozi stb A White Book-t (Videó CD szabvány) a Philips és a JVC dolgozta ki a Sony és a Matsushita-csoport támogatásával. A Video C D a B ridge f ormátumra ép ül, MPEG1 audió/videó tömörítést alkalmazva. A Bridge koncepciónak megfelelően nemcsak az erre a célra kifejlesztett lejátszó tekinthető meg, hanem számítógépen is A CD-I l ejátszónak t ermészetesen tartalmaznia kell a a Video CD d ekodert, a s zámítógépnek p edig r endelkeznie kell CD-ROM XA meghajtóval és MPEG dekoder kártyával Az alkalmazott MPEG1 tömörítés segítségével 70-80 perc VHS minőségű videó információt lehet tárolni az ilyen formátumú lemezen Az Orange Book az írható optikai lemezek szabványát tartalmazza, amely két részből áll. Az első rész a CD-MO-val (Copmact Disc Magneto Optical) foglakozik, amely a felhasználó által

tetszőlegesen sokszor írható. Az írás és olvasás magneto-optikai effektuson alapszik, így ezek a lemezek a hagyományos CD lejátszókon nem olvashatók. A használatos átmérő 130mm A második rész az archiválási célokra ideálisan használható CD-WO-kal (Compact Disc Write Once vagy Compact Disc Recordable) foglalkozik. A kiolvasás azonos módon történik a CD-ROM technikával ezért a lemezek a hagyományos meghajtókon si lejátszható, kiolvasható. A CD-WO szabvány megengedi a Hybrid Disc formátumot is A Hybrid Disc két részből áll: egy - lemez gyártója által kialakított - nem írhító (prerecorded) egy - a felhasználó által szabadon írható területből. Az Orange Book szerint az írható rész több szekciós (multisession) is lehet. Ekkor minden egyes szekció a következő három részből áll: tartalom jegyzék, információ, kifutó barázda. Green Book (1987) CD-I Ready 12 CD-I FMV 13 White Book (1993) - Video CD CD Bridge Disc 14

Orange Book (1991) CD-MO CD-WO CD-R 12 Egy különlegesen formázott CD-DA, amelyen az i nformáció rejteve van. A hagyományos lejátszón éppen úgy viselkedik, mint a CD-DA. A C D-i lejátszón azonban a r ejtett CD-I információk lehívhatók - pl dalszövegek, lépek, kották, háttér információk, riportok stb 13 CD-I Full Motion Video a házimozi változata, és tömörített rormában több, mint egy órányi digitális videó információ tárolására alkalmas. Az alapkiépítésű, olcsóbb CD-i l ejátszók n em t artalmazzák az F MV d ekódert A z F MV és a W hite B ook-ban definiált Video CD más fajta tömörítési szabványt alkalmaz, ezért a két rendszer nem kompatibilis. 14 Ez egy különleges CD-ROM XA lemez fajta, amely CD-I alkalmazási programot is tartalmaz, így képezve hidat a CD-I lejátszón és a s zámítógépen is lejátszható lemezzel. Mode 2 adatsávot és CD-DA sávokat tartalmaz A lemez egyaránt lehet írható és csak olvasható

Az írható lemez esetén megengedett a Hybrid Disc (Multisession) formátum is, több szekciót is tartalmazhat 2010-09-19 7 Géczy László 2.21 A CD-MO, magnetoptikai lemez A magnetopotikai eljárás elve. Az eljárás lényege, hogy megfelelõ anyagoknál magasabb hõmérsékleten a mágneses dipólusok rendezéséhez kisebb mágneses erõtérre van szükség. Az írásra kerölõ blokkok (szektorok) területén lévõ mágneses anyag lézersugárral 150 Co feletti hõmérsékletre van felmelegítve és a földmágnességénél 10-szer nagyobb mágnessel mágneses dipólusokat hoznak létre. Az ily módon polarizált mágneses dipólusok pit-tekként viselkednek. Az ezzel ellentétes polaritás képviseli land-et A törléskor a blokkot az íráskor alkalmazott hõmérsékletre melegíti a lézersugár, de a mágneses mezõ állandó értékû és land-eket hoz létre. Az olvasó lézer sugárral való letapogatásakor a visszavert sugár polarizálja a visszavert sugarat, a

mágnesezettségnek megfelelõen a pit-ek és land-ek polarizációja eltér. olvasó lézer sugár visszavert lézer sugár a polarizáció érzékelôhöz a Kerr effektus okozta polarizáció forgatási iránya mágnesezettségi irány a rögzítés elemi egysége Ábra A Magneto optikai diszk olvasása. A magneto optikai diszken minden elemi rögzítési egység a 0, ill. 1 értéknek megfelelő mágnesezettségi irányú Az elemi egység irányát, az olvasó rendszer által kibocsátott kis teljesítményű lézer impulzus végzi. A polarizációs forgatás iránya a visszavert sugáron a mágnesezettség irányát jelzi, a negatív Kerr forgatás az 1, a pozitív forgatás a 0 értéket jelenti. író lézer sugár a rögzítés elemi egységét a Curie pont túl hevíti védô réteg dielektromos réteg rögzítô réteg hordozó réteg elektromágnes az elketromágnes új mágneses irányt hoz létre, amint az elemi egység lehül Ábra B Magneto optikai diszk

írása. Magneto optikai diszken egy bit írása a rögzítés elemi egységének mágnesezettségi irányának beállítását jelenti. Az író lézer sugár felhevíti a rögzítési egység mágneses anyagát, mialatt az elektromágnes egy új mágnesezettségi irányra áll be. Amint a rögzítést végző anyagi rész lehűl az új irányt megtartja. A fázis-váltós rögzítô réteg tároló eleme eredeti állapotában amorf amorf szerkezetû rögzítô elem 8 mW-os lézer sugár kristályos szerkezetû rögzítô elem A 8 mW-os lézer sugár átalakítja a rögzítô elemet kirstályos szerkezetûvé válik 18 mW-os lézer sugár kristályos szerkezetû rögzítô elem amorf szerkezetû rögzítô elem A 18 mW-os lézer sugár által felhevített rögzítô elem lehûlés után amorf szerkezetû lesz Ábra C A fázis váltós diszk rögzítésének alapja. A fázis váltós média jellemző tulajdonsága, hogy egy energia szintre amorfból kristályos, másik

nagyobb energia szintre kristályos szerkezetre vált. Ez a folyamat közvetlen optikai úton kiváltható. olvasó lézer sugár olvasó lézer sugár visszavert lézer sugár az intenzitás érzékleôhöz visszavert lézer sugár az intenzitás érzékleôhöz Ábra D A fázis váltós diszk olvasása. Eltérően a magneto optikai berendezéstől, amelynek az olvasó lézer sugár kis polarizációs változását kell érzékelnie, a fázis váltós rendszer az amorf és kristályos állapotoknak megfelelő visszavert fény közötti viszonylag óriási eltérést érzékeli olvasott jelként. 2.21 A CD-DA adat kezelése 2.211 Az analóg jel digitális jellé alakítása Mintavétel Sávhatárolás A/ D átalakítás Kódolás Analóg jel PCM jel Ábra A Áttérés az analógról a digitális jelre. A PCM jel előállításának folyamata 2.2111 A mintavétel Az időben és értékben folytonos analóg jelek diszkrét minták sorozatává történő átalakításának

elméleti alapjai már régóta ismeretesek. C E Shannon 1948-ban publikálta ezzel kapcsolatos információ elméleti munkáit. Bebizonyította, hogy a mintavétellel nyert mintákból álló impulzussorozat információ tartalma megegyezik az eredeti, időben folytonos információtartalmával. Ez a megállapítás csak meghatározott feltételek teljesülése esetén érvényes: − a mintavételi frekvenciának állandónak kell lennie, − az fm mintavételi frekvencia értéke legalább kétszerese az eredeti analóg jelben előforduló legnagyobb fmax frekvenciának, azaz fm ≥ 2fmax . A mintavételi frekvencia a digitális hangtechnika legfontosabb paramétere. Ennek a frekvenciának az értéke határozza meg az átvinni kívánt hangfrekvenciás jel frekvencia tartományát és az átviteli csatorna sávszélességét. A digitális hangfeldolgozó rendszerben egységes mintavételi frekvenciára van szükség Amennyiben hifi hangminőség elérésére törekszünk, és a

hangfrekvenciás jel felső határfrekvenciáját ennek megfelelően 20 kHz-re választjuk, akkor a mintavételi tétel értelmében a mintavételi frekvencia minimális értéke 40 kHz. A gyakorlatban megbízhatósági okokból ennél valamivel nagyobbra választották a mintavételi frekvenciát. A digitális hangfeldolgozásban jelenleg az alábbi mintavételi frekvenciákat alkalmazzák: − 44.1 kHz a kompaktlemezes rendszerben; − 48 kHz az R-DAT kazettás magnetofonos rendszerben és a professzionális technikában; − 32 kHz a digitális rádió adásoknál; − 44.1 kHz (PAL), ill 4405 kHz (NTSC) a képmagnókon való PCM rendszerű jel rögzítéshez A mintavételi tételben foglaltak úgy is megfogalmazhatók, hogy a mintavételre kerülő bemenőjel felső határfrekvenciája nem lehet nagyobb, mint a mintavételi frekvencia fele f max ≤ 0.5f m Ebből következően az analóg hangfrekvenciás jel frekveciatartományát a mintavétel előtt korlátozni kell. A

korlátozáshoz aluláteresztő szűrőt alkalmaznak. A 441 kHz-es mintavételi frekvencia és a 20 kHz-es felső határfrekvenciájú analóg jel esetén az alapsáv és a zavaró spektrum között mindössze 4.1 kHz a távolság Ahhoz, hogy a két frekvencia tartományt megfelelő módon elválasszuk egymástól, meredeken vágó (min. 80 dB/dekád) aluláteresztő szűrőre van szükség. 2.2112Analóg-digitális átalakítás Az A/D átalakító kimenetén megjelenő bináris kódszavak a bemenőjel amplitúdójának a számértékét tartalmazzák, ezért az A/D átalakító kimenő jeléhez a polaritás felismerés bitjét kell ragasztani. A számítástechnikában számos olyan ún. bipoláris kód ismeretes, amely képes az előjel figyelembe vételére A digitális hangjelfeldolgozási technikában rendszerint a kettes komplemens kódot alkalmazzák, ahol az előjelbit mindig az MSB pozícióján helyezkedik el. A pozitív számoknál az MSB értéke 0, a negatív számoknál

1 Az A/D átalakító kimenetén megjelenő kimenőjel már a tulajdonképpeni PCM jelnek felel meg. A gyakorlatban a kódolófokozatot nem mint különálló egységet, hanem mint az A/D átalakító részét kezelik. Az A/D átalakító kimenetén a kimenőjel párhuzamos vagy soros adatszavak formájában jelenik meg, többnyire a soros adatformátumot részesítik előnyben. A 10 ábra egy 16 bites soros NRZ adatjel formátumot mutat 1 0 1 1 0 1 0 0 0 0 1 1 1 0 1 0 Ábra B 16 bites soros PCM jel kimeneti formátuma. A hangfrekvenciás jel átalakítási folyamata nemcsak a digitális jelsorozatok előállítására korlátozódik, hanem a frekvenciatartományt is átalakítja. A 44,1 kHz-es mintavételi frekvencia a kódolóegység kimenetén 22,7 µsonként 16 bites új digitális minta áll rendelkezésre a további feldolgozásra Ily módon 1 *16 = 705600 bit / s azaz 705,6 kbit/s a szükséges adatátviteli sebesség. 22,7 *10 −6 2.2111A kódolás A

digitális jelek ugyanúgy ki vannak téve az átviteli csatornában a különféle zavaroknak, mint az analóg jelek. A digitális jelek esetében a zavarójelek sokkal nagyobb mértékben képesek meghamísítani a jelet, mint az analóg jelek esetén. Annak érdekében, hogy az átvitel során keletkező hibák kiküszöbölhetők legyenek, az átvitel előtt - a hibajavítást lehetővé tévő - eljárásoknak vetik alá a digitalizált hangjelet. A hibajavító kódok speciális fajtái a konvolúciós kódok. Ezeknél a redundancia bitek képzése nemcsak az adott blokk adatbitjei alapján, hanem az adott blokk adat bitjei és redundancia bitjei alapján történik. Ilyen kód a Reed-Solomon kód, amely olyan blokk kód, ami a kódolás előtt az adatszavakat mátrix formába rendezi, és a sorok és oszlopok alapján kereszt-összegeket képez. Az adatok visszanyerése (lejátszás) során az adatblokkban előforduló hibák jelentős része a kereszt-összegek alapján

kiküszöbölhető. Nagyobb hibacsomók keletkezése estén több egymás után következő adatszó is kioltódhat, aminek következtében a műszakilag és gazdaságilag elfogadható hibajavító kóddal ( t max = 2 ) semmilyen korrekció nem lehetséges. A teljes adatvesztés csökkentése érdekében alkalmazzák az interleaving eljárást Ennek során az egyes adatszavak továbbítása nem a keletkezésük sorrendjében, hanem meghatározott rendszerint idő függvényében keverten történik. Tovább növelhető az adatszavak szétszórása a keresztkódolás segítségével E két módszer együttes alkalmazása (Cross-Interleaving) jobb hatásfokú. Elôerôsítô Elôkiemelés Sávszûrés Mintavevô és tartó ármakör 16 bites A/ D Vezérlô és jelzô bitek 1. multiplexer az alkód 2 multiplexer számára 16 bites PCM jel Bemenetek Óragenerátor 44,1kHz Soros adatjel az író lézerhez 33 szimbólum CIRC kodolás 24 szimbólum Idôzítés 32 szimbólum 7350

Csatornakódolás keret/ s Szinkronizáló Ábra A A felvételi folyamat blokkvázlata. 2.2112 A CIRC kódolás A hibajavítás, a zavaró hatás csökkentése A CIRC (Cross Interleave Reed Solomon Code) a szétszórás és a hibajavító kódolás keveréke. Az A/D átalakító kimenetén minden mintavételi érték egy 16 bites kódszóként jelenik meg. A digitalizált hangjeleket adatblokká szervezik a következő képen: − Az adatblokk a jobb és bal hangcsatorna 6-6 mintavételi értékéből képzett 12 db 16 bites kódszót tartalmaz. − A 12 db 16 bites kódszót ezután 24 db 8 bites kódszóvá alakítják át. A 8 bites kódszavakat szimbólumnak nevezik és a továbbiakban a szimbólum a műveletek egysége. K é sl e l t e t ô K ó d o ló C 1 K é sl e l t e t ô K ó d o ló C 2 2 8 d b 8 b i t e s k ó d sz ó 1 2 d b 1 6 b i t e s k ó d sz ó so r o s k i m e n e t C r o ss-I t e r l e a v i n g 3 2 d b 8 b i t e s k ó d sz ó 2 4 d b 8 b i t e s k

ó d sz ó 2 k e r e t n y i k é sl e l t e t é s 1 k e r e t n y i k é sl e l t e t é s Ábra B A CIRC hibajavító kódolás folyamatának blokkvázlata Az ilyenformán átszervezett adat blokk a C2 kódoló bemente, és a C2 kódoló feladata, hogy kiegészítse a 4 Q szimbólumnak nevezett paritás kódszóval. A C2 kimenetén 28 szimbólum jelenik meg Ezután az interleaving a szimbólumok új sorrendjét hozza létre. A C1 kódoló feladata, hogy kiegészítse a 4 P szimbólumnak nevezett paritás kódszóval és 32 szimbólumból álló keretnek (frame) nevezett adatblokk áll elő. A Q és P paritás kódszavakat a Reed-Solomon kódnak megfelelően képződnek. 1 k er et = 2 5 6 b it I n f o r m áció s b it ek I n f o r m áció s b it ek 1 2 d b b yt e = 9 6 b it 4 B yt e 1 2 d b b yt e = 9 6 b it 4 B yt e n -1 k e r e t n +1 k er et 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 1 B yt e C I R C Q p ar it ás C

I R C P p ar it ás Ábra C A CIRC kódolású adatfolyam blokkszervezése Mivel minden keret 6 mintavételi érték információit tartalmazza és az egyes értékek 1 = 22.67µs 441 kHz 1 = 7350Hz . Mivel a keretfrekvencia a CD 6 rendszer valamennyi órajel-frekvenciájának meghatározásában szerepet játszik, igen fontos jellemző a CDtechnikában. 2.2113Ellenõrzõjel és vezérlõblokk onként jelennek meg, a keretek ismétlődési sebessége 44100Hz * K i b ô v ít e t t , 2 6 4 b i t e s k e r e t E r ed eti, 2 5 6 b ites k er et CIRC P p ar itás 4 b yte n -1 k e r e t 1 b y t e I n fo r m áció s b itek 1 2 b yte CIRC Q p ar itás 4 b yte I n fo r m áció s b itek 1 2 b yte CIRC P p ar itás 4 b yte 8 b ites ellen ô r zô jel P ,Q ,R ,S ,T ,U ,V ,W b itjei Ábra D Az ellenőrző jelek beiktatása a keretstruktúrába; 1 ellenőrző jel = 1 byte = 8 bit P W P Q R S T U V W 1. k er et 2. k er et 3. k er et 4 . 9 6 k e r e t 97. k er et 98. k er

et P = 9 8 b i t e s c sa t o r n a Q = 9 8 b it es W = 9 8 b it es P -W c sa t o r n á k Ábra E A vezérlőblokk (alkód) képzése 98 egymás után következő keret alapján PERIFÉRIÁK (kézirat) Háttértárolók Optikai lemezek 2.2111Csatornakódolás Minden átviteli csatornának vannak olyan sajátos tulajdonságai, amelyek többé-kevésbé befolyásolják az átvinni kívánt jelet. Így például a magnetofon átviteli csatornaként másképpen viselkedik, mint a CD vagy a műholdas rádióadás által használt átviteli csatorna. A digitális átviteli rendszerekben igen fontos szerepe van az alkalmazott csatorna kódnak, mivel meghatározza az átviteli csatorna sávszélességét és az információtároló eszköz jelrögzítési sűrűségét. A legkülönbözőbb kódolási eljárásokat találták ki, hogy a különböző közegeknek megfeleljenek A komplex csatornakódok kódolási s tratégiája úgy van kialakítva, hogy a n agyobb ad atátviteli

sebesség ellenére a m aximális frekvencia kicsi legyen Így például az E FM csatornakódolású CD rendszer adatátviteli sebessége, 4,32 MHz, a m aximális jelfrekvencia mégis csak 1,44 MHz. A digitalizált hangjeleket magnetofonszalagra MNRZI (Modify NRZI) kódban rögzítik. Az MNRZI kódban az m bites k ódszavakat n b ites cs atornakódszavakká al akítják át A 4 /5-MNRZI kód az m = 4 b ites k ódszavakat n = 5 b ites csatornakódszavakká alakítja át. A CD rendszerben a d igitalizált hangfrekvenciás jelek rögzítésére az E FM (Eight to Fourteen Modulation) kódolást fejlesztették ki. Az EFM az MRZI továbbfejlesztett változata és m=8, n=14 paraméterekkel. Az EFM kódolás szerint a bináris 1 értéket a bit-időegység közepére eső jelváltozás reprezentálja Hogy miért van szükség az elsőlátásra meglehetősen ráfordítás igényes 8-ról 14 bitesre való átkódolásra? A vizsgálatok kimutatták, hogy a CD rendszer által képviselt átviteli

csatornához akkor a legkedvezőbb az adatszavak kódolásának illesztése, ha az átvitt adatszavakban olyan feltételt írunk elő a 0-1 állapotok sorrendjére, ami szerint 2 bináris 1 érték közé legalább 2 bináris 0 értéknek kell kerülnie. Maximálisan azonban 10 b ináris 0 érték következhet egymás után, íly módon a futási hossz Tmin = 3 és Tmax = 11 csatornabit közé esik. Ezeket a futásihossz követelményeket 8 bites kódszavakkal nem lehet kielégíteni, mert a 256 kódszó mindegyike a kódszókészlet r észe redundanciája 0. A követelményeknek a 1 4 b ites s zóhosszúságú k ódszó f elel m eg A 214 = 16384 lehetséges kódszó közül 267 tesz eleget a k övetelményeknek. A kódszókészlethez szükséges 256 kódszón felüli 11 kódszót úgy választották ki, hogy melyek teljesítik nehézkesen a szimbólumok összekapcsolásának szabályait. 1 0 0 1 0 0 T min 1 0 0 0 0 0 0 0 0 1 T max Ábra A Az EFM csatornakód

minimális és maximális futási hossza Az EFM kódszavak előállításához a gyakorlatban ROM-ot használnak, ami szótárként szolgál az átkódolásban. A 8 bites bemeneti kód kódszókészletének minden egyes kódszavához egy 14 bites kódszó van rendelve. 00000000 01001000100000 11111111 00100000010010 11010011 10000100100000 8 bites forráskód ROM 14 bites csatornakód Ábra B A 8 bites kódszavak átalakítása 14 bitessé; az átalakításhoz szükséges „táblázatot” ROM tartalmazza 2010-09-19 6 Géczy László PERIFÉRIÁK (kézirat) 2. Számítógépes egér Számítógépes egér 2.1 Egértörténelem Az egér története azzal kezdôdött, hogy Douglas Engelbart a S tanfordi Kutatóintézetben új adatbeviteli eszközöket létrehozásával próbálkozott. Sok megoldás közül 1963-ban egy fából készített kis kézbeillô tárgyban az egyenes vonalú mozgást forgó fém korongok közvetítették. A hetvenes évek elején Jack S.

Hawley a P alo Alto-i Kutatóközpontban számos módosítással javított a szerkezeten, elsôsorban a villamos jelek formálását akarta egyszerűsíteni. E fejlesztések során született meg a digitális egér Az el sô I BM P C-hez k észült eg ereket a M ouse S ystem cég d obta p iacra m ég 1 982-ban. K ezdetben az ú j, háromgombos es zközt i nkább ö nmagáért v ették, h iszen m egfelelô szoftverek hiántában nem sokra l ehetett h asználni. 1983 közepén a Microsoft is megjelentette a saját két nyomógombos válozatát. Az elsô számítógép, amely kihasználta az eszköz tulajdonságait és nagyközönség elé került, az Apple cég LISA nevű számítógépe volt. Úgynevezett grafikus felhasználói környezettel látták el és az eb ben való eligazodás fô eszköze egy mozgatható nyíl (cursor) volt, mozgatásra pedoig az eg ér s zolgált. E z a g éptipus mégsem l ett i gatán s ikeres, t alán az elsietett piacra dobás és az eb bôl adodó

gyekrmekbetegségei miatt. Az Apple cég átütô sikerű gépe végül a Macintosh lett. A P C-piacnak váloszolnia kellett az A pple kihívására. Ez a f eladat a M icrosoft cégre hárult, amely sok új, az egér használatára ép ülô s zotvert j elentetett m eg, m int az E xel, W orks, és mindenek f elett a W indows, am ely u gyanayt a grafikus k örnyezetet b iytosítja a P C-n, m int az A pple M acintosh ( lényegében cs ak a k ülcsínben v annak el térések, afilozófia azonos). Ma már az egér a legtöbbet használt beviteli eszköz a billentyűzet mellett, messze maga mögé utasítva a t abletet, a fényceruzát, az érintéses képernyôt, de még a hozzá legjobban hasonlító track-ball-t is. 2.2 Az egér diadala A számítástechnika hajnalán a felhasználóhoz való k özelség n em v olt i gazán s zempont. A s zámítógepek n agyon drágák voltak, ezért inkább a felhasználónak kellett alkalmazkodnia és a lehetôség szerint a legjobban a gép

segítségére lenni. Az alapvetô adat bevioteli szköz a billentyűzet volt. A felhasználónak tehát minden adatot, legyen az bármilyen természtű, elôször „begépelhetô” formátumra kellett átalakítania, ami meglehetôsennehézkes, idôrabló tevékenység, nem beszélve a hibázási lehetôségrôl. A grafikus adatok bevitelére alkalmas úgynevezett pozicionáló eszközök már léteztek, mint a tablet vagy a d igitalizáló asztal, azonban ezek is meglehetôsen drágák és ezért kevéssé elterjedtek voltak. Fôleg olyan s peciális f elhasználáshoz al kalmazták ôket, amikor nagy tömegű grafikus adat (gépészeti rajzok, térkép alap adatok) bevitelét kellett megoldani. Mindezekbôl következôen, ha v alaki s zámítógépet k ivánt h asználni, ak kor eh hez k omoly el ôtanulmányokat k ellett hogy folytasson. Például meg kellett tanulnia a g ép p arancsnyelvét, amelynek s egítségével a s zolgáltatások el érhetôk, valamint minden programhoz

a programspecifikus uatsításokat is. A személyi számítógépek megejelenése döntô változásokat hozott ezen atéren. A gyártóknak szembe kellett nézniük azzal a t énnyel, hogy az el következôkben a f elhasználók egy jelentôs része nem számítástechnikus lesz és sem idejük, sem energiájuk vagy „horribile dictu” kedvük a s zükséges ismeretek elsajátításához. A megoldás egy felhesználó barát környezet kialakítása volt, melynek segítségével a k i- és bemeneti adatok elszakíthatók a gépi ábrázolástól és az ember által egyszerűen és gyorsan értelmezhetôvé tehetôk. Ehhez azonban egy új beviteli eszközre, egy „rámutatóra” is szükség volt és erre alkalmas lett az egér. 2.3 Mire használható az egér? Az egér egy szappandoboz méretű tárgy, melynek segítségével a kéz természetes, síkban történô mozgása leképezhetô a számítógép számára. Ebben hasonléít a p ozicionáló es zközre, d e am íg ezek

ab szolút h elyzetet ad nak vissza, addiig az egér csak relatív elmozdulást érzékel. Tehát az eg eret felemelve és máshol lerakva a s zámítógép nem érzékel helyzetváltozást. A mozgatás lényege azonban még nem nyújt érdemi információt egy gép számára. Azt is meg kell mondanunk, hogy egy poziciót másképp kezeljen, mert azzal valami célunk van. Például egy egeynes kiindulási pontját jelöljük ki rajzolás esetén vagy egy alkatrészre mutatunk rá egy gépészeti tervezés során. Ezért az egéren minimálisan egy billentyű kell, hogy legyen. Ezzel jelezzük, hogy „itt és most” valamiféle akció veszi kezdetét Az egy gomb elegendô, d e b izonyos 2010-09-19 6 Géczy László PERIFÉRIÁK (kézirat) Számítógépes egér alkalmazásokhoz n agyon k ényelmetlen 1 lehet, ezér t ma már egy egéren általában kettô vagy három billentyű van. Az említett Apple cég kitart az egy billentyű mellett, míg extrém esetekben más

gyártók egész klaviatúrát tesznek az egérre. Alternatív megoldásként a gyártók kitalálták, hogy bizonyos jelzések kiadásához többször, gyorsan egymás után kell a billentyűt lenyomni. A megnyomás számától függôen beszálhetünk klikkrôl 2, d uplaklikkrôl ille tve e xtrém e setben triplaklikkrôl. Az edigiek alapján úgy tűnhet, hogy az egeret csak olyankor van értelme használni, ha grafikus i nformációkat kivánunk a számítógépbe bevinni. Ez azonban nincs így Bármilyen felhasználás esetén meg lehet tenni, hogy a bevihetô információk v álasztékát a k épernyôn m egjelenítjük és az eg érrel a kivánt választás mezôjére mutatva elvégezhatô a bevitel. E feladat megoldása a s zámítógéptôl ugyan többletmunkát igényel hiszen tudnia kell, hogy egy adott helyen a képernyôn milyen információ áll, de a f elhasználó számára nagy könnyítés, ugyanis nemkell megjegyeznie semmit, ha csupán a g ép ál tal eg yy ad ott

helyzetben értelmesnek talált lehetôségek közül k ell k iválasztani a s zámára legkedvezôbbet. Így a számítógép felhasználói szinten való megismeréséhez elegendô egy vagy két óra az eddigi egy-két hét helyett. A felhasználó pedig észre sem veszi a garfikus környezet miatti teljesítmény csökkenést. Az egér térhódításának ma már semmi sem állja útját, hiszen egyedül a M icrosoft több, mint 2*106 egységet adott 3 el . Úgy tűnik, hogy a track-ball még meg tud élni a piacon bizonyos alkalmazásokra specializálódva, de az egér hosszú idôre nem adja ki a megszerzett lehetôséget. 2.4 Mit tud az egér? Az IBM-kompatibilis számítógépekhez csatlakoztatható egereket többféleképpen csoportosíthatjuk: - működési elv, - számítógéphez csatlakozás módja, illetve - pontosság szerint. elek tr o m ech an ik u s M û k ö d é si e l v sz e r i n t a h e l y z e t é r z é k e l é s e sz k ö z e i sz e r i n t m ech an ik u

s o p to m ech an ik u s o p tik ai Működési elve szerint az egereket két csoportra oszthatjuk: mechanikus és optikai. − A m echanikus e gér l ényege, ho gy a mechanikus s zerkezet k özvetíti a m ozgást. A z el mozdulást elektromos impulzusokká átalakító szerkezettôl függôen lehet elektromechanikus vagy optomechanikus (1.ábra) 1 Pédául: Egy halmazból bizonyos elemeket ki szeretnénk választani. Ekkor egy billentyű kell az egyes választások megtételéhez és kell egy másik billentyűnek, amellyel a kiválasztásokat elfogadjuk. 2 A billentyű lenyomását utánzó hang. 3 Az egér-piacának csaknem felét tartja a kezében. 2010-09-19 7 Géczy László PERIFÉRIÁK (kézirat) Számítógépes egér Ábra A Az elektromechanikus egér felépítési vázlata Az elmozdulást (DX, DY) keménygumi golyó közvetíti a derékszögű koordináta rendszer két irányának (X,Y) megfelelô f orgó t árcsáknak el fordulás f ormájában ( Dx, D y). A

golyó átmérô (Ød 2 )és a k apcsolódó d örzshengerek (Ød 1 ) áttétele (n=Ød 2 /Ød 1 )a felbontás finomságát is befolyásolja 4. Az elektromechanikus belsô szerkezet esetében a forgó tárcsa kettôs érintkezô párok alkotta áramkört szaggat. Az optomechanikus megoldásnál tárcsánként két ledfotodióda-pár fény-útját szaggatja a tárcsa forgása Ez a megoldás azonos a kvantáló helyzetérzékelôknél alkalmazott mozgás irány (elôre-hátra) meghatározási módszerrel. Így ezt az impulzus sorozatot mozgatási koordináta értékekké számlálókkal alakítják át és a k oordináta i rányonként a f ény-út s orrend s zaggatási el sôbbségének figyelembe vételével a számlálás fel vagy le történik. Az elektromechanikus elvű egerek általános jellemzôje, hogy olcsóak, de hátrányuk, ho gy vi szonylag ki csi a f elbontásuk ( pontosságuk). I gen na gy p ontossági ki vánalmak e stén jobb az optomechanikus ill. optikai egér 4

Például: Ød =2,75 mm, Ød =22 mm, n=Ød /Ød =8, a tárcsa osztása n=40 1 2 2 1 A golyó kerülete K2=Ød2*π=69,115 mm, a golyó teljes körbefordulása 69,115 mm (2,72inch) elmozdulást, ennek megfelelôen N= 8*40= 320 tárcsa osztást, azaz a g olyó k örbefordulása ál tal k eltett i mpulzust j elent. A dpi = DX=0,215mm, DY=0,215mm elmozdulás egy tárcsa osztás. 2010-09-19 8 320 N = = 117,601 . K 2 2,72 Géczy László PERIFÉRIÁK (kézirat) Számítógépes egér Ábra B Az egyszerű optikai osztás sorozat kettôs, fázis eltolásos, érzékelésével elmozdulási irány érzékelés − Az o ptikai eg ér s emmi j árulékos m ozgó m echanikai al katrészt n em t artalmaz. Az elmozdulás ér zékelését a fényvisszaverô hálós alátétrôl a k oordinátáknak (X,Y) megfelelô fénysugár pár (3.ábra) visszaverôdése szolgáltatja A fénysugarak a h áló el emi eg yésége át lójának f elével v annak el tolva és í gy k épes m ind k ét k

oordináta s zerinti elmozdulásról arányos jelsorozatot adni. A fotódiódáról érkezô jelek sajátosságai megegyeznek az o ptomechanikai egérnél bemutatottakkal. tü k ö r vö r ö s L E D fo tó d ió d a 1 . in f r avö r ö s LED fo tó d ió d a 2 . n é g yze t h áló s alát é t világ o s f ázis sö t é t f á z i s Ábra C. Optikai egér elmozdulás érzékelôje Az eg erek m inimális f elbontó k épessége ál talában m egegyezik azo k v alóságos f izikai ( 1.táblázat) felbontóképességével ( dpi). A p ontosságot, f elbontóképességet, b izonyos es etekben, m egfelelô szoftverekkel növelni lehet (30000dpi). A szoftver az érzékelt impulzus sorozat frekvencijának figyelésére (abszolut érték, változás sebessége, stb) épít. 1.táblázat 2010-09-19 9 Géczy László PERIFÉRIÁK (kézirat) Számítógépes egér kis felbontás közepes felbontás nagy felbontás extra felbontás 20-30-50 100-200 250-350 400 A f

orgalomba l évô eg erekhez ad ott s zoftverekkel a f elbontás n övelés f okozatai 5 00dpi, 1050dpi v agy 1200dpi , valamint 6400, 19000 v agy 30000dpi. Nem gyakori, de elôfordul, h ogy a m aximális sebesség határt is megadják pl 600mm/s. U1A U3A erzekelo1 1 1 2 1 U2A 3 2 2 74LS14 74LS04 74LS00 2 3 logikai1 P R U2B erzekelo2 3 4 3 74LS14 74LS04 5 iranyjelzes Q 6 74LS74 U3B 4 Q CLK C L U1B U4A 4 D 4 6 1 5 74LS00 1 U5A 3 2 szamlalas 74LS08 Size Document Number REV A4 Date: September 28, 1994 Sheet 1 of 1 Ábra D Az egér érzékelô rendszeréhez kapcsolódó irány és számlálandó jel elôállító áramkör A számítógéphez való csatlakozás történhetett soros vonalon keresztül, illetve bôvítôkártya segítségével. Kezdetben kizárólag bôvítôkártyás egerek v oltak, u gyanis n em t udták a j elek k ezelésére s zolgáló el ketronikus ár amköröket egérméretűvé integrálni. Ebben az idôben csak a

billentyű funkciókat és az impulzus sorozatokat szolgáltatta maga az egér a b ôvítô k ártya s zámára, am ely a s zámítógép s zámára az elfogadható formátumokat állította elô. 1984-ben a Microsoft olyan új egeret fejlesztett ki, amely az általános célú soros jelátviteli csatornán (COM1 vagy COM2) keresztül csatlakozott a P C-hez. E konstrukcióban az egér a szükséges táplálást az RS232C szabványú kapcsolat egyik vezetékén kapja. A soros vonal maximális sebessége 9600Baud Ez bôven elég, ha tekintetbe veszük, hogy egy tipikus egér 1200 Baud-dal adja jeleit. A felbontáson azt értjük, h ogy m ekkora az a l egkisebb el mozdulás, am elyet az eg ér m ár ér zékel. A z es etek többségében ezzel a kérdéssel nem szoktak foglalkozni, hiszen az emberi kézmozdulatok eléggé durvák. A felbontás igen széles foghat át : 3 0-12000 d pi. N agy f elbontású eg ér cs ak s peciális al kalmazások es tén s zükséges, í gy a

számítógéppel támogatott tervezés (CAD), térképészet stb esetén. 2010-09-19 10 Géczy László Megjelenítők (Display-ek) PERIFÉRIÁK (kézirat) 2. Megjelenítők 2.2 Megjelenítők helye k ö z v e t l e n e m b e r ka p c s o l a t ú p e rifé riá k (lo g ik a i fu n k c ió , m ű k ö d é s sze rin t) in fo rm á c ió b e v ite li e szkö zö k e m b e r i m e g n yi l v á n u l á s o k k a l k ö zv e tle n össze fü g g ô - a k u sztik u s - o p tik a i - sc a n n e r - OCR k ö zv e tle n e m b e r-g é p k a p c s o l a t ú es z k ö z ö k , re n d sze re k ö ssze te tt e m b e ri t e v é k e n ys é g h e z ka p c s o l ó d ó - b i l l e n t yű z e t - ra jz d ig ita lizá ló - e gé r - fé n yc e r u z a in fo rm á c ió k iv ite li e szkö zö k rö g zíté s n é lk ü l m ű k ö d ő b e re n d e zé se k v izu á lis in fo rm á c ió k a k u sztik u s szö v e g e s rö g zítő b e re n d e zé se k (v izu á lis in fo

rm á c ió k ) ra szte re s szö v e g e s é s v o n a la s, tó n u so s k é p i in fo rm á c ió - n yo m t a t ó k v e k to ro s v o n a la s, k é p i in fo rm á c ió - ra jzo ló k M e g je le n íté si m ó d sze re k CRT 2.3 lé ze re s f o l ya d é k k r i s t á l yo s p la zm a lu m in e szc e n sz Katódsugárcsöves (CRT) megjelenítők működésének fizikai alapjai A megjelenítőként hosszú ideig kizárólag a katódsugárcsöves (CRT) berendezések szolgáltattak elfogadható minőségű képet. A képcsőgyártás technológiai és műszaki lehetőségei kezdettől fogva kedvezőbbek, mint bármely más megjelenítésre használt módszeré, mivel a TV gyártás a képcső széleskörű, nagy darab számú felhasználója. A többi módszert al kalmazó es zköznek más jelentős felhasználói bázisa nincs. A PC-ék és eg yéb s zámítástechnikai el ven alapuló s zemélyi h asználatú es zköz m egjelenítésével a t öbbi m

egjelenítési m ódszernek i s s zélesedett a b ázisa és a gyártási darab száma, de messze elmarad a CRT képcső mögött. A katódsugaras képcső ilyen elfogadott megjelenítési eszköz volta ellenére jelentős hátrányai vannak. A katódsugárcső az utánvilágításon kívül nem rendelkezik saját tárolási tulajdonsággal, ezért a képet ismételni, frissíteni kell. a kép így erősen felvillan majd fénye fokozatosan csökken Ábra A. A CRT képernyő egy pontjának a frissítés függvényében való változása 2010-09-19 9 Géczy László Megjelenítők (Display-ek) PERIFÉRIÁK (kézirat) összehasonlítás CRT a fény spektruma plazma színe fekete háttéren, fehér zöld v. fekete háttéren, narancs fekete háttéren neon narancs fekete háttéren a kép törlés ideje 1/frissítési arány 20µs villogás frissítési arány nincs ° 160° a teljes kép láthatóságának határa 70 a teljeskép torzítása ~2% nincs a

kontraszt arány, közelítőleg, kis területen, a háttérhez képest 8:1 25:1 fényesség [láb/lambert] 20 60 A megjelenítés területén megnyilvánuló fokozott érdeklődés ellenére, a haladás az új vagy a jelentősebb megjelenítő lehetőségek irányában nem volt túl gyors és most sem tekinthető szédítően gyorsnak. Az eredmények már jelentősek, az alkalmazások is terjednek. A katódsugárcső sokoldalúsága és relatív hatásossága fékezte és fékezi minden egyéb új megjelenítési módszer szélesebb körű elterjedését. Ezt a mintegy öt évtizedes eszközt eddig semmi sem szorította ki A katódsugárcsövek szükségszerű alapvető hátránya azonban új megjelenítési megoldások keresésére, a meglévők tökéletesítésére ösztönöznek. 2.4 Katódsugárcsöves (CRT) megjelenítők Fizikai alapja a katódsugárcső. A vákuum csőben (katódsugárcsőben) meleg katódon gerjesztett elektronokat 2030kV feszültséggel

felgyorsítanak, ponttá fókuszálnak, modulálnak, eltérítenek Az elektron a szükséges energiát elérve fényporba cs apódva f ény f elvillanást g erjeszt. A f ényt ad ott h elyen i smételten elő kell állítani a folytonos kép élményének biztosításához. A folytonos kép élményhez az em ber számára minimálisan a 1 5-20 kép/s ( váltás) frissítés szükséges. A film kockák képváltási sebessége kb ebbe a tartományban van (16 vagy 24 kép/s) A TV kép előállítást TV kép frissítést a hálózati frekvenciához igazították Alapvetően 50 vagy 60 Hz Ettől újabban eltértek és léteznek 70, 75, 90, 100 Hz--es rendszerek is. t0 t1 t2 Ábra B. Az elektronsugárnak a képernyő felületén történő mozgása és a mozgáshoz szükséges idők U e lté r itô U to t1 a m p litu d ó t Ábra C. Az elektronsugár sor-eltérítési feszültség-idő diagramja 2010-09-19 10 Géczy László Megjelenítők (Display-ek) PERIFÉRIÁK

(kézirat) U e lté r itô s o r e l t é r i t é s i fe s z ü l t s é g s o r e l t é r i t é s i id õ kép v is s za té rité s s o r e lté rité s Ábra D Az elektronsugár függőleges eltérítési feszültség-idő diagramja. Röviden vi zsgáljuk m eg a 16 soros soronként 80 karaktertmegjelenítő képernyő raszterpont (pixel) előállítási idejét. Ahhoz, hogy a képpontok előállításához szükséges időt meg tudjuk határozni értelmezni k ell a k arakter előállításának módját. i. k a r a k t e r 1 . eltér ítés 2 eltér ítés 1 6 . eltér ítés k ar ak ter 1 . o sz l o p a k ar ak ter 9 . o sz l o p a Ábra E. A képernyő felületén egy karakter által elfoglalt képpontokból álló terület Az ábrából kiolvasható, hogy egy adott sorban az i. pozíción levő karaktert 16-szor kell a képtárolóból (5 ábra) elővenni és kódolni. 80 * 9 = 720 képpont é s A képernyőn megjelenő pontok rendszerét a 6.ábrából lehet

kiolvasni Így egy sorban 16 *16 = 256 képpontsor van. Ha képpontokban kívánjuk értelmezni a működési időket, akkor az e ltérítés f izikai s ajátosságait is e szerint k ell vizsgálni. Az egyetlen elektron sugarat a kezdeti (bal felső sarok - origó) helyzetéből, a pontsoron pontonként eltérítve az első sor végéig egy irányba mozgatja az eltérítő rendszer. A következő sor kezdetéhez ellenkező irányú eltérítésre van szükség (a szükséges eltérítési idő t 0 ). Ez az eltérítés hasznos információt nem hordoz, a sugarat ki kell oltani és a mozgatáshoz t 1 időre van szükség. A soronkénti eltérítések és a visszaállítások után a sugár a képernyő jobb alsó sarkába kerül. A teljes kép frissítéséhez a sugarat a képernyő bal felső sarkába kell vinni Ez a mozgatás sem hordoz információt, a sugár kioltva meghatározott idő ( t 2 ) alatt kerül kezdeti helyzetébe. 2010-09-19 11 Géczy László Megjelenítők

(Display-ek) PERIFÉRIÁK (kézirat) so r v i ssz a t é r í t é si i d ô k é p ze te s k é p e r n yô 1 . d is p la y so r e l t é r í t é si i d ô való s k é p e r n yô 16 (16* 16) k a r a k t e r so r , i l l . k é p p o n t so r 4 (4* 16) 80 (80* 9) 30 (30* 9) k é p v is s z a té ríté s i id ô k é p z e t e s k ép e r n y ô 2 . Ábra F. Az elektronsugár mozgásának leképzése karakterekre, illetve képernyő mezőkre A t 0 időt 80 karakter 80*9 képpont, a t 1 időt 30 karakter 309 képpont, a t 2 időt 4 karakter sor 416 képpont sor előállításaként kell értelmezni. (3 és 5 ábra) A karaktersor 80*7 képpont széles 560 képpont 16 képpont magas A képernyő 16*16 képpont magas 256 képpont A képernyő működési frekvenciája: kép frissítési frekvenciája 50Hz karaktersor frekvencia (16+4)*50 1kHz TV sorfrekvencia (7+9)*1000 0,016Mhz karakterfrekvencia (felfrissítő memória léptetési frekvenciája) képpont frekvencia

(80+30)*0,016 1,76MHz (5+2)*1,76 12,32MHz képpont ütemidő 1/12,32 EGA képernyő 640*350 képpont (640+240)*(350+88) kép frissítési frekvenciája 50Hz képpont frekvencia (640+240)*(350+88)50 képpont ütemidő VGA képernyő 50Hz kép frissítési frekvenciája 70Hz kép frissítési frekvenciája 100Hz 19,272MHz 1/19,272 1280*1024 képpont kép frissítési frekvenciája 81,2 ns képpont frekvencia képpont ütemidő képpont frekvencia képpont ütemidő képpont frekvencia képpont ütemidő 51,9 ns (1280+480)*(1024+256) (1280+480)*(1024+256)50 1/112,64 (1280+480)*(1024+256)70 1/112,64 (1280+480)*(1024+256)100 1/112,64 112,64MHz 8,9 ns 157,7MHz 8,9 ns 225,28MHz 4,5 ns A 7. ábra egy kis integráltságú elemek felhasználásával huzalozott logikai megvalósításban mutat be megjelenítő blokk vázlatot. Ezen nyilvánvaló és fizikailag azonosítható egységként jelennek meg a különböző funkcionális részek, mint a tár, a k arakter g

enerátor, p árhuzamos-soros át alakító, kurzor nyilvántartó s tb. Mikroprocesszoros vagy mikrogépes megvalósításban ezek a részek összemosódnak a hardver és a softver között. 2010-09-19 12 Géczy László Megjelenítők (Display-ek) PERIFÉRIÁK (kézirat) Input ve zé r lô I n t e r f é sz Ü ze m m ó d ve zé r lô R e g i sz t e r Ö ssz e h a so n l ít ó T á r é s v e z é r l é se Input d ek o d er K u r zo r sz á m l á l ó T á r vá d e le m K ar ak ter gen er áto r P/ S á t a l a k ít ó Á t a l a k ít á s ve zé r lô V e zé r lô sz á m l á l ó K u r zo r sz á m l á l ó V i d e ó e r ô sít ô V i z sz i n t e s e l t é r ít ô e r ô sít ô K É P E R N YÔ Fü g g ô leg es e l t é r ít ô e r ô sít ô Ábra G. A CRT megjelenítő rendszer felépítésének vázlata 2010-09-19 13 Géczy László Megjelenítők (Display-ek) PERIFÉRIÁK (kézirat) A katódsugárcsövek méretei függőleges

oldal = 1,25 , ez az arány a mozgófilmtől kiindulva a TV-én keresztül a vizszintes oldal megjelenítőkig megmaradt 1. A grafikus alkalmazásokban korábban jelentős torzulásokat okozott a teljes képernyő felületének használata, hiszen 297 420 a gyakorlatban használt papír oldalak méret aránya = = 2 = 1,41 2. 210 297 Építészeti, gépészeti CAD programok éppen az arányok különbözősége miatt nem a teljes képernyőt használják - a nem használt felső és alsó mezőben adják meg a menü sorokat. A képernyők gyártási technológiától és mérettől függően a képernyők kölönböző felbontásúak. CGA, Color Graphics Adaptor kép felület kép pontokban oszlop*sor 320*200 640*200 640*350 színek száma 4(16) 2 2 Szövegeket általában 40 karakter/sorban, de átállítás után 80 karakter/sorban is megjeleníthet. EGA, VGA, SVGA, Grafikus munkaállomás Enhanced Graphics Video Graphics Array Super Video Graphics Adaptor Array kép felület kép

szinek kép felület kép szinek kép felület kép szinek kép felület kép szinek száma száma pontokban száma pontokban száma pontokban pontokban oszlop*sor oszlop*sor oszlop*sor oszlop*sor 640*350 1-4-16 640*480 16 800*600 16 2048*1568 640*400 2-4-16 320*200 256 1024*768 256 640*480 1-16 720*400 1280*400 1280*1024 CGA emulációra képesek 10 további szöveges és Emulálja az EGA, VGA grafikus üzemmódja képernyőket. létezik a két szélső határ között. Emulálja a CGA, EGA képernyőket. 16 inches képrnyő esetén a felbontás CGA, Color Graphics Adaptor a sor kép pontjainak száma 320 640 640 dpi 25 51 51 EGA, Enhanced Graphics Adaptor a sor kép pontjainak dpi száma 640 51 640 51 640 51 VGA, Video Graphics Array a sor kép pontjainak száma 640 320 720 1280 dpi 51 25 57 102 SVGA, Super Video Graphics Array a sor kép pontjainak dpi száma 800 63 1024 81 1280 102 Grafikus munkaállomás a sor kép pontjainak száma 2048 1 képátló [inch] vízszintes

méret [inch] függőleges méret [inch] 20 15.6 12.5 19 14.8 11.9 16 12.6 10.1 15 11.7 9.4 14 10.9 8.8 13 10.1 8.1 12 9.4 7.5 2 Az A4-es és A3-as oladal arányok összehasonlítása. 2010-09-19 14 Géczy László dpi 163 Megjelenítők (Display-ek) PERIFÉRIÁK (kézirat) Ábra H. A szemgolyó mikromozgásainak regisytrátuma mértani ábrák tekintése alatt Az A-val jelzett ábra részleten látható geometriai ábrákat különféleképpen lehet megtekinteni. B esetén a kisérleti személy felszólítást kapott az ábrák sorban történő részletes megtekintésére. C és D az egyén instrukciók nélkül vizsgálta a mértani ábrákat. 2.5 le. A folyadék kristályos megjelenítés A folyadék kristályos kijelzők elvileg egyszerűek. Az első folyadékkristályos megjelenítőt 1968-ban Heilmeier írta 2.51 A folyadék kristály A folyadékkristályos megjelenítőkben használt közegek a folyadék jellemzőit mutatják, míg vegyileg

molekuláik az igazi folyadéktól eltérően lazán rendezett csoportokba állnak össze és bizonyos mértékig hasonlóak a kristály szerkezethez. Olyan anizotrop folyadékok, amelyeknél a melegítés függvényében a következők tapasztalhatók: 1. a hőmérséklet növekedésével a kristály szerkezet összeomlik és az anyag viszkozus, plasztikus anyaggá válik Optikai jellemzői azonban váltoyatlanok maradnak. Innen ered az ilyen jellegű - többnyire choleszterinszerkezetű - anyagok neve 2. A hőmérséklet további növelésével már nincs anizotropia és tiszta izotrop folyadékká válik az anyag A két átmeneti hőmérséklet között az anyag olyan állapotú, amely a szilárd és a folyékony halmaz állapotok jellemzői között van. Ez az állapot a choleszterines szerkezet és a felső olvadáspont alatt van Az első folyadékkristályos kijelzőben használt folyadék nematikus tipus volt, amely a megfelelő villamos tér hatására a fehér fényt

visszaveri és fényesen csillog, vezérlés nélkül a fényt átereszti. Ilyen fajta kijelzőket használnak a digitális k arórákban. E zeknek az an yagoknak a v isszavert f ényre v onatkozó s áv s zélességük csak 200-300 Ĺ, ezért kölönböző szinekben tükröződnek anyaguktól függően. 1971-ben Schadt és Helfrich egy más tipusú folyadékkristályos kijelzőt írtak le. Ennek anyaga forgató nematikus (twistwed nematic) tip usú volt. az ilyen tipusú anyagok mindig át engedik a f ényt, azonban a fény polarizációs síkját megfelelő feszültség hatására 90°-kal elforgatja. 2010-09-19 15 Géczy László Megjelenítők (Display-ek) PERIFÉRIÁK (kézirat) F eh ér fén y v i ssz a v e r t f é n y E g y e n f e sz ü l t sé g h a t á sá r a r en d ezô d ô fo lyad ék k r i st á l y o k Á t e r e sz t e t t f é n y su g a r a k F ek ete vezetô r éteg H o r d o z ó sz i g e t e l ô a n y a g Ábra I. Nematikus tulajdonságú folyadék

kristályos kijelző felépítési és működési vázlata Szerkezeti felépítésük: vékony ( 5-20µ), folyékony kristályos réteget kell két üveg lap közé helyezni, amelyeknek belső felületét vezető anyaggal vonják be, a bevonatok közül az egyik átlátszó. A hátsó lemez külső felületét jól reflektáló vagy fekete elnyelő aluminium-filmmel zárják el. A vezető elektrodákat úgy alakítják ki , hogy a kijelzendő alakzatnak megfelelő elemeket lehessen gerjeszteni. A folyadék réteget a kapillaritás tartja a helyén a. b. Ábra J. a A forgató nematikus (TN) tulajdonságú folyadék kristályos kijelző működési és felépítési vázlata b. A kétszer forgató folyadék kristályos kijelző vázlata Ábra K. Az aktív tranzisztoros (Thin-film-Transistor/Liquid crystal diplay - tft LCD) LCD képernyő vezetékezésének kialkítása. 2010-09-19 16 Géczy László Megjelenítők (Display-ek) PERIFÉRIÁK (kézirat) szigetelô tároló

kapacitás CS szomszédos kapuvezeték szomszédos adatvezeték pixel felülete CLC TFT adatvezeték kapuvezeték Adat feszültség CGD Mintavevô impulzus Cpárhuzamos CGS CS Cparasita CLC Ábra L Az aktív tranzisztoros LCD egy elemi egység felépítése, valamint annak helyettesítő képe R G B polár szûrô szin szûrô folyadék kristály cella rés (d) TFT réteg polár szûrô lumineszcensz világító elemek Ábra M. A szines kép előállításához szükséges szinszűrő rendszer A folyadék kristályos kijezők két előnnyel rendelkeznek: 1. a fény visszaverődést használja és így sokféle megvilágítási körülmény közepette lehet alkalmazni az erős napsütés vagy környezeti megvilágítás sem zavarja a kép minőségét. 2. a folyadék kristálynak nincs saját fénye, nem történik benne fény keltés és így viszonylag igen kis teljesítmény kell a működtetéséhez. 2.6 Plazma display Szerkezeti felépítése: Két üveg lap

között nemes gáz keverék van. Az üveg lemezek külső felületén vezető csíkok vannak felgözölegtetve mátrix elrendezésben. Ez a szerkezet lehetővé teszi az X és az Y irányú csíkok találkozási pontjában g áz cel lák k ialakítását. a cel lák m indegyike a m átrix eg y-egy f üggetlen el eme, am elyet b e lehet gyújtani (ionizálni), a kisülést fenn lehet tartani, vagy törölni lehet, ha a mátrix elektrodjain megfelelő feszültséget alkalmazunk. A cellák két állapotuak, azaz bakapcsolt vagy kikapcsolt helyzetben lehetnek. Ez az elrendezés így belső memóriaként i s ü zemel. E gy k ép l étrehozása u tán f olyamatos f rissítésre nincs szükség, a cella begyújtása után csak fenntartó feszültség szükséges a bekepcsolt állapot biztosításához. 2010-09-19 17 Géczy László Megjelenítők (Display-ek) PERIFÉRIÁK (kézirat) 24.963 Ábra N. A plazma képernyő felépítési vázlata, ármaköri helyettesítő képe A

bekapcsolás és a begyújtás folyamata: A cellák begyújtásához az egész mátrix mező fenntartó feszültségét nullára kell csökkenteni, majd a kiválasztott soroknak és oszlopoknak megfelelően feszültség impulzussal kell az egyes cellákat bekapcsolni (érzékenyíteni), a fenntartó feszültséget ezután vissza kell állítani, a cellák begyújtása a feszültség visszatérésekor következik be. Fenntartó feszültségnek váltakozó feszültséget használva minden félciklusban be fog gyújtani A fény impulzusok időtartama 10-8 s nagyságrendű. A bekapcsolás és begyújtás fizikája: A helyettesítő kapcsolásban a C 1 kapacitás a külső elektrodák és a cella fala közötti csatolás, míg a C 2 kapacitás a még be nem gyujtott cella és a G a gázkisülés. Az a-b elektrodákra kapcsolt gyújtó feszültség hatására, amely a C 2 kapacitáson jelenik meg, megkezdődik a gázkisülés és gyorsan létrejoz nagymenniségű elektront és iont

tartalmazó felhőt. a kisülés áramának hatására a cella fala feltöltődik (C 1 ), a feszültség gyorsan csökken a C 2 -ön és értéke a fenntartó feszültség alá esik, a kisülés megszünik. A cella falának töltése (C 1 ) miatt U 0 feszültség marad vissza. Fenntartó váltakozó feszültség rákapcsolásának hatására az ezt követő félciklusban a fenntartó feszültség U f összegződik a maradék feszültséggel (U 0 ). Az U f és U f -U 0 közötti f eszültség t artományban a cel la b istabil t ulajdonságokkal r endelkezik és állapotát a U 0 maradék feszültség (C 1 ) jelenléte vagy hiánya hartározza meg. Lumineszcensz kijelző 2.7 sor elektrodák (fém) elektrolumineszcens anyag (foszfor) transzparens oszlop elektrodák (átlátszó fém) üveg hordozó (üveg substrate) megjelenítési oldal Ábra O. A szilárd lumineszcensz anyagot felhasználó vékony réteg technikát felhasználó kijelző 2010-09-19 18 Géczy László

PERIFÉRIÁK (kézirat) 2.8 Színes kép a megjelenítőkön Megjelenítők (Display-ek) egyszinûek (monochrom) A képrnyôk több szinûek, szinesek (color) A színes képnél az RGB (red, green, blue) eljárást alkalmazzák. A színképzési módszerekről a nyomtatásnál részletesebb leírás található. 2010-09-19 19 Géczy László PERIFÉRIÁK 2. Billentyűzet (kézirat) A billentyűzet alkalmazásának általános kérdései Billentyűzet használatát és működését befolyásoló Emberi tényezők Környezeti hatások billentyű elrendezés billentyű tető méret működtető rugó erő billentyű tető jelek hőmérsékleti tartomány, hőmérsékleti változások ütés-rázkódás, vibráció páratartalom, porlasztott folyadék mennyisége levegő részecske tartalma (por tartalma) elektrosztatikus töltések működési visszacsatolás 1 elektromágneses interferencia, elektromágneses emisszió Ábra A Az emberien tervezett eszközök növelik

a teljesítményt. Az emberi testarányok figyelembe vétele ezért nagy jelentőséggel bír. Ábra B A billentyű felületének az új begy ívéhez kell igazodnia, hogy a folyamatos billentyűzés impulzus terhelése az új begy minél nagyobb felületén oszoljon el 1 lásd. Bevezető 1 lábjegyzetét 2010-09-19 9 Géczy László PERIFÉRIÁK Billentyűzet (kézirat) ÉRINTÉS NÉLKÜLI BILENTYŰZET ALKALMAZÁS KÓDOLÁS NÉLKÜLI (CSAK HUZALOZOTT) KAPCSOLÁS TECHNOLÓGIA ÉRINTKEZŐS BILENTYŰZET TECHNOLÓGIA ÉRINTÉSES A KÓDOLT A ÉRINTKEZŐ NÉLKÜLI M KAPACITÍV INDUKTÍV HALL GENERÁTOR RUGALMAS ÉRINTKEZŐ REED RELÉ MEREV ÉRINTKEZŐ Ábra C A billentyűzetek lehetséges kialakításának összefoglalás (A = alternatív lehetőségek; M = azonos mechanikai vázba építhető). dB W/ m2 120 1 110 10-1 100 10-2 90 10-3 80 10-4 70 10-5 60 10-6 50 10-7 40 10-8 30 10-9 20 10-10 10 10-11 0 10-12 Hz 10 20 50 100 200 500

1000 2000 5000 10000 20000 Ábra D Az emberi fül érzékenységi görbéje b i l l e n t yű fe d é l m ágnes H a ll-g e n e rá to rt is m a g á b a f o g l a l ó IC ru g ó é rin tk e ző pár m e g v e ze té s ru g ó b i l l e n t yű a la p A. B. Ábra E A RAFI cég által gyártott - azonos mechanikai vázban - merev érintkezős (B.) és (A) Hall-generátoros billentyű. 2010-09-19 10 Géczy László PERIFÉRIÁK Billentyűzet (kézirat) Összehasonlítása a 5. ábrán látható billentyűknek merev érintkezős löket hossz érintkező nélküli 4 mm működtető erő < 0,7 N élettartam 10 környezeti hőmérséklet 7 108 működtetésre 0 - +70 Co tárolásra -40 - +80 Co bekapcsolási és kikapcsolási idő rögzítés és csatlakoztatás közös jellemzők - 1 ms nyomtatott áramköri lapon forrasztással Billentyűzet megbízhatóságának (reliability of keyboard) MTBF (Mean Time Between Failures) két eleme van MCBF

(Mean Cycles Between Failures) négy tényező, amely leginkább hat a billentyűzet élettartamára I. II. III. • MCBF mérőszámmal mutatható ki a kapcsoló elem (a szemben álló érintkezők) a kapcsoló elem mozgása a nyomtatott áramköri kötések. IV. • MTBF mérőszámmal mutatható ki az elektronikus felismerő rendszer [1/óra] [%/1000 ciklus] Ábra F A számbillentyűzetek lehetséges elrendezései Ábra G Amerikai szabványú angol nyelvű billentyűzet 2010-09-19 11 Géczy László PERIFÉRIÁK Billentyűzet (kézirat) Ábra H DIN sazbványnak megfelelő billentyűzet Ábra I A nemzetközi szabványt követő, de a különböző nemzeti szabványoknak megfelelő alfa-numerikus billentyűzetek 3. Az önálló (mechanikai, elektronikai) egységként kezelhető billentyűzetek Ábra J A billentyűk lenyomásának (elmozdulás) függvényében keletkező erőhatások, amelyek a kezelőben kiváltott visszacsatolási érzetet okozzák. 2010-09-19

12 Géczy László PERIFÉRIÁK Billentyűzet (kézirat) Ábra K A Hall-generátor működésének lényege. Az első ábrán a félvezetőben a mágneses tér nélküli áram utakat, a második ábra a mágneses tér hatására létre jött differenciákis áram út változásokat mutatja. Az áram utak hatását, a félvezető peremén elhelyezett elektrodákra, a műszer szimbólumok mellé írt értékek jelzik. Ábra L A Hall-generátoros billentyű lehetséges elektronikus kapcsolásait mutatja. Az összetett kapcsolásokat integrált áramköri technológiával valósítják meg. A monolit elemet építik be a billentyűbe v e z e t ô fó l i a t á v t r a t ó fó l i a ≈ 0 .2 5 m m n yo m t a t o t t fó lia 2010-09-19 13 Géczy László PERIFÉRIÁK Billentyűzet (kézirat) Ábra M A fólia billentyűt önmagában is használták olcsósága miatt, de nem vált be igen rossz ergonómiai tényezői miatt m e m b rá n r u g a l m a s ve z e t ô v e

ze tô fé sű p á ro k n yo m t a t o t t l e m e z r u g ó b ro n z ku p o l á k v e ze tô fé sű p á ro k Ábra N Rugalmas vezető réteggel bevont membrános és a klix-on billentyűzet. s z ig e t e lô ré t e g fe g y v e z e te k Ábra O A merev érintkezős billentyűvel azonos ergonómiai érzetett keltő kapacitív billentyű r u g a l m a s m ű a n ya g k u p o l a v e z e t ô fó l i a k ö z fó l i a n yo m t a t o t t fó lia Ábra P A merev érintkezős billentyűvel azonos ergonómiai érzetett keltő fólia billentyű látszati és metszeti képe 2010-09-19 14 Géczy László Billentyűzet PERIFÉRIÁK (kézirat) 4. A képernyőre integrált billentyűzet (touch-screen) a k ép er n yô felü letér e felvek vô m û a n y a g f ó l i á k t r a n sp a r e n s f é m e z e t t v e z e t ô i l l . e l l e n á l l á s, r é t e g g e l v a n n a k b evo n va Y m ax . U y m ax . U x ,U y m in . m ax . U x U x ,U y X Ábra Q Műanyag

fóliával kialakított mátrix-szerűen elrendezett billentyűzet. f é m ré t e g m ű a n ya g f ó l i a e le k tro d á k tá v ta rtó sze m e l l e n á l l á s ré t e g Y m ű a n ya g f ó l i a e le k tro d á k X Ábra R A 4 (ill. 7) vezetékes fólia billentyűzet elvi szerkezeti felépítése A transzparens ellenállás réteghez és a vezető fémréteghez a szokásos anyagokat (Au, TaAL stb.) alkalmazzák üveg e l l e n á l l á s ré t e g f é m ré t e g m ű a n ya g f ó l i a e le k tró d á k tá v ta rtó X Y á ra m g e n e rá to r Ábra S Az 5 vezetékes fólia billentyűzet elvi szerkezeti felépítése. A transzparens ellenállás réteghez és a vezető fémréteghez az LCD-nél használatos anyagokat alkalmazzák. 2010-09-19 15 Géczy László PERIFÉRIÁK Billentyűzet (kézirat) e le k tro a k u s ztik a i a d ó a k u s z t i k a i tü k ö r a k u s z t i k a i h u l l á m o k te r j e d é s e e le k tro a k u s ztik a

i v e v ő k e le k tro a k u s ztik a i a d ó Ábra T Elektroakusztikai képernyős billentyűzet kialakítása és a hullámok terjedése. Ábra U A felület megnyomásának hatása az akusztikai hullámok terjedésére és az elektroakusztikai vevő által vett hullámok energiájára. 2010-09-19 16 Géczy László PERIFÉRIÁK Billentyűzet (kézirat) D B E B C Ábra V Az elektroakusztikus képernyő billentyűzet méret viszonyai. E D C A B 13” 372 317 248 204 271 15” 389 314 247 210 279 16” 429 347 270 230 307 17” 447 373 297 249 325 19” 513 437 335 272 374 21” 550 442 348 303 397 2010-09-19 17 Géczy László PERIFÉRIÁK 2. (kézirat) Rögzített kivitelt szolgáltató berendezések Vonalkód - Vonalkód olvasók 2.1 Vonalkód − rövid története 1948-49 N. J Woodlaud szabadalma USA 1960 elindul az alkalmazás USA 1970 áruház - kiskereskedelmi alkalmazási program USA UPC (Universal Product

Code) Plessey-kód könyvtárakban 1972 kettő az ötből átfedéses kód ITF 1974 Code-39 szabványosítása 1977 EAN (European Article Number) Európa − jelenleg alkalmazott kódok - Code 39 - kettő az ötből átfedéses - Codabar - Code 128 - Code 93 - EAN/UPC − alkalmazás Kereskedelem - készletnyilvántartás - forgalom Raktározás Termelés követés Minőségellenőrzés Áruszállítás - posta - repülő szállítás - vasút - vagonosztályozás Könyvtárak Magyarországi szabványosítás Szabványok nemzetközi szabvány alkalmazási terület MSZ20451 EAN fogyasztási cikkek MSZ20452 ITF szállítási csomagolás MSZ20453 sajtótermékek MSZ20454 Code 39 MSZ20457 Kód 128 Kódok röviden - példaként − EAN (International Article Numbering) / UPC (Universal Product Code) kód - numerikus karakterkészlet - rögzített hosszúság - a kód elejét és végét speciális, de a modul rendszerbe illő vonalközök teszik felismerhetővé - moduláris

vonal ill. köz szélesség - 4 különböző méretben 1, 2, 3 vagy 4 modul széles, a modul szélesség 0,33 mm*n 1 - a karakter 2 vonalból és közből áll, 7 modul széles 1 ahol az n=0, 8-2 2010-09-19 1 Géczy László PERIFÉRIÁK (kézirat) Rögzített kivitelt szolgáltató berendezések a vonalkód a vonalkód a vonalkód a jel a jel a jel a vonal a vonal a sötét modulok a világos modulok a köz a köz 7 modul 7 modul 2 vonal és 2 köz 1 szám páratlan paritású jel 2 vonal és 2 köz 6 szám páratlan paritású jel 7 modul 2 vonal és 2 köz 7 szám páratlan paritású jel Ábra A Az EAN vonalkód felépítése hasznos jelek A jelkészlet B jelkészlet jobbra rendezett páratlan C jelkészlet balra rendezett páros számjegyek páros paritású 0 0001101 1 0011001 2 0010011 3 0111101 4 0100011 5 0110001 6 0101111 7 0111011 8 0110111 9 0001011 Az E AN n emcsak a v onalkódot s zabályozza m inden r észletében,

hanem azt is, hogy a termékazonosító cikkszámot hogyan kell felépíteni. Az EAN kóddal felépített normál cikkszámra példa: Nemzeti EAN szervezet Vállalat azonosító Az egyedi termék száma Ellenőrző szám 5 9 Magyarország 2010-09-19 9 1 2 3 4 Egyesült Élelmiszeripari Művek 2 5 6 7 8 9 Pörkölt sózott földimogyoró 250g Géczy László 4 PERIFÉRIÁK (kézirat) Rögzített kivitelt szolgáltató berendezések − Kettő az ötből (Two of five) kód - numerikus karakterkészlet 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 START STOP 1 0 1 0 1 0 1 0 0 1 0 2 0 0 1 1 0 0 1 0 0 1 1 1 súlyozás 4 7 paritás 1 1 0 0 0 1 0 0 1 0 0 0 1 0 1 1 0 0 1 0 0 0 1 1 0 1 0 0 1 0 1 0 0 1 keskeny vonal = 0 széles vonal = 1 - önellenőrző 2 széles, 3 keskeny elem - a karakterek közötti világos részek nem játszanak szerepet - kis jelsűrűség (max 6 mm/karakter) − Átfedéses kettő az ötből (interleaved two of five) kód - nagy jel sűrűség (3,5 mm/karalter) -

numerikus karakterkészlet - ajánlottan fix hosszúságú 2010-09-19 3 Géczy László PERIFÉRIÁK (kézirat) Rögzített kivitelt szolgáltató berendezések Vonalkód viszonylagos előnye és hátránya néhány hasonló célú eszközzel összehasonlítva 2.2 vonalkód ↔ OCR vonalkód ↔ rádiófrekvenciás azonosító vonalkód ↔ mágnescsíkos azonosító előny hátrány előny hátrány előny hátrány nagy olvasási biztonság bonyolultabb kód előállítás egyszerűbb azonosítás a leolvasáshoz rálátás szükséges egyszerűen előállítható az információ eszköz nélkül is megjeleníthető sérült kód többnyire olvasható azonos területen kevesebb információ vizuálisan észlelhető távoli leolvasás nem változtatható az eszköz egyszerű esztétikailag hátrányos megjelenés a terméken az eszköz egyszerű vizuálisan észlelhető az azonosító viszonylag korlátlan eszköz féleséggel előállítható

kevésbé sérülékeny mobil olvashatóság az információ eszköz nélkül is megjeleníthető távoli leolvasás olcsóbb vizuálisan észlelhető nagy darabszámban is gazdaságos egyszerű adattovábbítás az azonosítandó tárggyal egyesíthető 2010-09-19 4 Géczy László PERIFÉRIÁK (kézirat) Rögzített kivitelt szolgáltató berendezések A vonalkóddal szembeni igények és a vonalkód előállítása 2.3 2.31 Igények a kontrasztossággal szemben Az olvasok hullámhosszán a 0,75 relatík kontrasztossági értéket követelnek meg. − világos háttérnél elfogadható a 0,5 érték is, − sötét háttérnél a megnövekedett igény 0,9. A relatív kontrasztosság K = R1 − R2 R1 R 1 világos reflexiós tényező R 2 sötét reflexiós tényező 2.32 Előállítás (Eszközök) − Nyomdai eljárások − Számítástechnikai nyomtatási eljárások alkalmazása − Hőnyomtatás - transzfer eljárás - hőérzékeny papírra −

leütéses mátrix nyomtatók alkalmazása, min 18 tűs, félpont osztásra − tintacseppes eljárás − lézer nyomtatók 2.4 Vonalkód olvasás folyamata A vonalkód olvasás a megvilágítás és kódérzékelés viszonyára épül. te rm é s ze te s k ü ls ő fé n n y e l m e s te rs é g e s M e g v ilá g ítá s n e m k oh e r e n s n em m o n o k ro m n e m k oh e r e n s , m o n o k r o m LED k o h eren s , m o n o k ro m lé ze r s a j á t fé n n y e l Kódérzékelés visszavert szóródó fénysugarak felfogása. A fényforrás és érzékelés viszonya: − Az érzékeléskor a szóródó viszavert fény a fényforrás fényerejéhez képest lényegesen kisebb. − A fényforrás fényerejének kellően nagynak , koncentráltnak kell lennie. − A szóródó visszavert fény hullámhossza a relatív kontrasztosság szempontjából a vörös tartományban van. − Az alkalmazott hullámhosszak − vörös 660 nm − infravörös 780 nm −

infravörös 950 nm 2.5 Vonakkód olvasók Az olvasók - folytonos - diszkrét üzeműek − Folytonos üzeműek - olvasó ceruzák - résolvasók − Működéssükben - fényforrás LED - érzékelő fotódióda vagy tasrnzisztor Az eszközök a vonalkódot hordozó anyag felületével érintkeznek vagy nagyon közel vannak (max 10 mm). 2010-09-19 5 Géczy László PERIFÉRIÁK (kézirat) Rögzített kivitelt szolgáltató berendezések A felülettel érintkező optikai elem nagy keménységű rubin kristály. Specifikációs elemek: − felbontás - nagy - közepes - kicsi − hullámhossz - vörös − - infravörös − optikai jellemzők - antireflex − mechanikai ellenállóképesség elektromos - mágneses zavarokkal szembeni védettség − fogysztás − adatátviteli interfész − helyi intelliggencia Felépítési és kapcsolási megoldások: 2010-09-19 6 Géczy László PERIFÉRIÁK (kézirat) Rögzített kivitelt szolgáltató berendezések −

Diszkrét üzeműek - vonalkód olvasó kamerák - lézerrel működő olvasók 2.51 Vonalkód olvasó kamera − Működéshez fényforrás LED érzékelő CCD 2 A kód képe, amelyet erős vörös tartománybeli fénnyel (660nm) egy LED sor világít meg, eg ytükrön és egy fókuszáló lencsrendszeren képződik le a CCD fotó- (kép) érzékelőre. CCD visszavert feny tu ko r optika LED sor Ábra B Kamerás vonalkód olvasó vázlatos felépítése A CCD elemek gyors egymásutáni lekérdezésével pontraszter formájában (pixel) képződik le az olvasó alatti vonalkód. A Shanon féle mintavételi elv alapján legalább 4 pontnak (pixel) kell egy vékony vonalat leképeznie ahhoz, hogy a minta értelmezhető legyen. A kellőszámú pont eléréséhez minimum 2048 pixeles érzékelőket alkalmaznak. A CCD-én keletkezett jelsorozatot (pixelek) kép dekóder segítségével (ASCII) karakter sorozattá alakul. Az eszköz olvasásái távolsága 0 - 10 mm 0 - 20 mm. 2.52

A lézeres olvasók A lézeres vonalkód olvasókban a lézer pásztázása hasonló a lézer nyomtató pásztázásához. A pásztázást előállító eszköz is megegyezik az alkalmazott forgó sok szögű tükörrel. Fényforrás - He-Ne lézer hullámhossz 633mm 2 Mi a CCD? Charge-coupled Device, MOSFET struktúrájú félvezető eszköz, amelynek igen hosszú csatornája van és sok, akár 1000 kapuja is, amelynek a forrrás (Source) és a nyelő (Drain) elektróda között igen kis távolságban helyezkednek el. Mindenegyes kapu és az alatta lévő réteg között kialakul egy MOS kondenzátor. E z a k ondenzátor k épes t öltést t árolni, t ehát C CD-k tá rként is használhatók. A CCD lényegében olyan szerepet tölt be, mint egy hosszú és nagy sűrűségű léptető regiszter A kapukra (Gate) kapcsolt f eszültségek manipulálhatók, hogy a töltés az egyik MOS kondenzátorról átvihető legyen a szomszédra, stb, az egész csatorna hosszában. Az eszköz

fizikai szerkezete és a kapufeszültségek manipulálásának módja határozza meg az egy bit tárolásához szükséges kapuk (Gate-ek) számát. A szükséges kapuk száma tipikusan kettő, vagy három Mivel a tárolt töltés elszivárog, a CCDéket egy megfelelő órajellel folyamatosan frissíteni kell A frissítő jel szokásos frekvenciája 1mhz A töltés csatolású eszközök főként ott alkalmazhatók előnyösen, ahol az egyes tárrekeszek tartalmát sorosan kell elérni. Ezek az eszközök lasúbbak, mint a velük összehasonlítható bipoláris, MOS eszközök. A félvezető alapú eszközökre tetszőleges felületen kivülről, akár optikai úton is töltés hordozókat juttathatnak, ez a t öltés mennyiség az információ mértékéül szolgálhat, ezért egyszerűen használhatók optikai jelek, jelsorozatok, képek elektromos jelekké való átalakításra. A CCD felső működési frekvencia határa 100 MHz alsó működési frekvencia határa 20 - 50MHz

2010-09-19 7 Géczy László PERIFÉRIÁK (kézirat) Rögzített kivitelt szolgáltató berendezések - Diódás lézer hullámhossz 670mm 950mm Pásztázás - egy sugaras tengellyel párhuzamos tükör rendszer - több sugaras tengellyel nem párhuzamos tükör rendszer - felület pásztázó - több irányban pásztázó Ábra C Egy sugaras pásztázás Ábra D Több sugaras lézer olvasó pásztázása 2010-09-19 8 Géczy László