Eesti Mereakadeemia Informaatika ja arvutitehnika õppetool INFORMAATIKA - IArvutite riistvara (loengukonspekt)
Koostas: J.
Pääsuke Tallinn
2001-2004.a.
Sisukord1. Sissejuhatus............................................................................................................................4
1.1. Arvutite (personaalarvutite) ajaloost...............................................................................5
1.2.
Mõningaid põhimõisteid ..................................................................................................6
1.3. Arvuti väljast ja seest vaadatuna.....................................................................................7
2. Arvutite
protsessorid ...............................................................................................................9
2.1.
Mikroprotsessor .............................................................................................................10
2.2. Muut- ja
püsimälu .........................................................................................................14
3.
Emaplaat ...............................................................................................................................15
3.1.
Pordid ja
pistikud ..........................................................................................................16
4. Andmekandjad......................................................................................................................18
4.1. Disketiseade...................................................................................................................18
4.2.
Kõvaketas ......................................................................................................................21
4.3. CD-ROM.......................................................................................................................24
4.4. Kirjutav CD-ROM'i seade.............................................................................................29
4.5. DVD- (
Digital Versatile
Disc ).......................................................................................32
4.6. Magnet-optiline
ketas ....................................................................................................38
4.7.
Striimer ..........................................................................................................................39
4.8.
Mälupulk .
Välkmälu (
Flash Memory Stick )..................................................................39
5.
KUVAR ................................................................................................................................41
5.1. Tööpõhimõte.................................................................................................................41
5.2. Millest pilt koosneb.......................................................................................................43
5.3. Subjektiivsed väärtused.................................................................................................45
5.4. Ekraani suurus ja hind...................................................................................................45
5.5. Energiasääste, ohutus,
kiirguskaitse ja demagneetimine...............................................46
5.6. Graafikastandardid........................................................................................................47
5.7.Vedelkristallkuvar...........................................................................................................49
6.
PRINTER .............................................................................................................................52
6.1.
Printerite kvaliteedi näitajad ja tehniline iseloomustus.................................................53
6.2. Arvutikirjad ja kooditabelid...........................................................................................59
6.3. Tarkvaratoetus (emuleeringud)......................................................................................61
6.4. Printerite liigid...............................................................................................................61
7.
Internet - ülemaailmne
arvutivõrk ........................................................................................65
7.1. Mis on Internet? Natuke ajalugu...................................................................................65
7.2. Kuidas töötab Internet?.................................................................................................66
7.3. World
Wide Web (e. veeb). Mis see on?.......................................................................67
7.4. Elektronpost (e. E-post).................................................................................................69
7.5. Failide allalaadimine.....................................................................................................69
7.6. Interneti uudisegrupid....................................................................................................70
8. Kordamisküsimused.............................................................................................................72
2
1. SissejuhatusKäesoleva loengukonspekti koostamisel on kasutatud veebisaitides
www.arvutiweb.ee,
www.howstuffworks.com avaldatud materjale, samuti kirjandust autoritelt T. Tilk, T. Martens,
A. Mägi, J. Pihlau jt., ajakirjas
Arvutimaailm avaldatud artikleid, EMA õppejõu M.Kirikali
poolt koostatud materjale jne.
Arvuti tuleneb inglisekeelsest sõnast
Compute(r), mis tähendab
arvutama e. arvuti. Siit siis
ka eestikeelne sõna arvuti. Paar aastakümmet tagasi kasutati eesti keeles ka sõna
raal. Seda
seoses tolleaegsete suurte ja kohmakate arvutite (nn.
Mainframe) nimetusena.
Rääkides elektronarvutitest, mille esiisaks oli arvuti
ENIAC , siis nende tööprintsiibid töötas
välja ja esitas 1945.a. kuulus USA matemaatik
John von Neumann .
Vaatleme lühidalt neid
printsiipe.
Neumann'i järgi koosneb arvuti järgmistest seadmetest:
aritmeetika - loogika seade - täidab aritmeetika ja loogikaoperatsioone
juhtseade - organiseerib programmi täitmise
mäluseade või
mälu - programmide ja andmete hoidmiseks
sisend - väljundseadmed - info sisestamiseks ja väljastamiseks
Arvuti mälu koosneb mälupesadest, millistel igal on kindel järjekorra number e. aadress.
Mälu on mõeldud andmete ja programmi
korralduste (e. käskude ) hoidmiseks. Mälupesade
sisu peab olema kättesaadav ka arvuti teistele komponentidele.
Allpool toodu kirjeldab
sidemeid arvuti komponentide vahel (ühekordsed jooned
viitavad juhtimisinfo ja kahekordsed andmeinfo liikumisele)
Aritmeetika - loo-JuhtseadeSisend-väljund-gikaseade seadmed Põhi- e. operatiiv -mäluÜldjoontes töötab siis arvuti järgmiselt:
1. Mingi sisend-väljundseadme abil viiakse arvuti põhimällu programm, milline
koosneb käskudest. Peale seda loeb arvuti juhtseade mälu pesast (pesadest)
programmi esimese käsu ja organiseerib selle täitmise. Käsu funktsioonid võivad
olla erinevad (aritmeetika- või loogikaoperatsioonid, andmete lugemine või
salvestamine, andmete lugemine mäluseadmelt jms.)
2. Edasi loeb arvuti juhtseade programmi järgmise käsu. See programmi
käsk võib aga olla nn. suunamiskäsk, mis määrab järgmise täidetava käsu algusaadres-
si. Selline "hüpe" võib toimuda tinglikult, st. peale mingi tingimuse täitmist.
3. Seega arvuti juhtseade täidab programmi käske automaatselt, ilma inimese
sekkumiseta. Programm võib vahetada infot välismäluseadmetega. Kuna
viimased töötavad aeglaselt, siis juhtseade võib
vahepeal peatada programmi
täitmise seniks kuni lõpeb andevahetus.
3
1.1. Arvutite (personaalarvutite) ajaloost
Esimene elektronarvuti
ENIAC loodi 1945.a.
Arvutid , mis ehitati möödunud sajandi 1945-
50.a. olid suured seadmed, mis olid realiseeritud elektronlampidel ning võtsid enda alla
terveid
ruume , maksid ränka hinda ning olid kättesaadavad ainult suurtele rikastele firmadele
ja riiklikele teadusasutustele. (Näiteks arvuti
ENIAC oli realiseeritud 18.000 elektronlambil,
tegi 5000 operatsiooni sekundis, kaalus ~50 tonni, ning tarbis elektrivõimsust ~50 kW).
Seoses kaasaegse
tehnoloogia arenguga
elektroonika valdkonnas muutusid ka arvutite
gabariidid ja nende tehnilised näitajad.
Transistori leiutamisega 1948.a. vähenesid oluliselt arvutite gabariidid, suurenes nende
töökindlus ja vähenes energiatarve. Räägiti arvutite teisest põlvkonnast.
Järgmine oluline samm oli
integraalskeem e. kiip ( chip ). Kiibi
autoriks oli
R. Noise (
Intel-i
firma asutaja)
1959 .a. See
leiutis võimaldas ühele
plaadile asetada nii
transistorid kui ka kõik
vajalikud
ühendused nende vahel. Tulevikus pooljuhtide arv, mida sai asetada ühele kiibile
kahekordistus iga aastaga. Esimese integraalskeemidel oleva arvuti
laskis välja firma
Burroghs 1968.a.
Aastal 1970 tehti järgmine samm
personaalarvuti loomise suunas.
Inteli firma
töötaja M.E. Hoff lõi integraalskeemi, milline täitis nn. suure arvuti protsessori funktsioone. Loodi
esimene mikroprotsessor
Intel - 4004. Loomulikult selle
mikroprotsessori tehnilised
võimalused ei küündinud suurte arvutite
protsessorite omadeni. Võimaldas töödelda
üheaegselt 4
bitti infot, samal aja kui suurte arvutite protsessorid töötlesid 16 või 32 bitti.
Firma
Intel aga jätkas tööd selles valdkonnas, ning 1973.a. lasti välja juba 8
bitine mikroprotsessor
Intel 8008 ja aasta hiljem selle
täiustatud variant
Intel 8080.
Alguses mikroprotsessoreid kasutati eriseadmetes nagu liftide juhtimisel jms. Kuid
mikroprotsessori
Intel 8008 baasil loodi 1975.a firmas
MITS esimene arvuti
Altair- 8800 . See
arvuti maksis 500
USD. Selle arvuti võimalused olid piiratud (
operatiivmälu 256
baiti ),
klaviatuuri ja ekraani ei olnud. Sai populaarseks.
Hilisemad variandid varustati monitoride ja
klaviatuuriga.
P.Allen ja
B.Gates (tulevane firma
Microsoft asutaja) töötasid selle arvuti tarvis
sisseehitatud
Basic -u interpretaatori.
Firma
MITS edusammud innustasid ka teisi firmasid arvutite alal tegutsema. Alustati ka
üldotstarbelise
tarkvara väljatöötamisega, nagu näiteks tekstiredaktor
WordStar (1978.a.) ja
tabeliprotsessor
VisiCalc (1979.a.). Need väljatöötlused aitasid kaasa mikroarvutite(siis neid
nii ka nimetati) edasisele tormisele arengule. Suure panuse personaalarvutite arendamisel ja
kasutamisele võtmisel andis firma
Apple .
Tollal maailma suurim suurte arvutite tootja firma
IBM ei kiirustanud mikroarvutite
loomisega . Kuid vastav väljatöötajate grupp siiski loodi. Nendele anti vabad käed, selles
mõttes, et raha kokkuhoiu eesmärke silmas pidades lubati kasutada ka teiste firmade
valmistoodangut (
kuvarid ,
klaviatuurid ,
printerid jne.). Mikroprotsessoriks valiti tollal uus 16
bitine
Intel-i firma toode
Intel-8080, mille kasutuselevõtt võimaldas oluliselt suurendada
arvuti potentsiaalseid võimalusi, nagu näiteks töötamine kuni 1
Mb põhimäluga. See arvuti
lasti turule 1981.a. augustis ning sai nimeks
IBM PC. Tema populaarsus kasvas väga kiiresti,
ning seda tüüpi arvutid moodustavad tänapäeval ~90% kõikidest
kasutatavatest arvutitest.
IBM PC populaarsus on seletatav ka sellega, et tema loomisel kasutati nn.
avatud
arhitektuuri, mis võimaldab juba soetatud komplekti
uuendada või muuta
. Avatud
arhitektuur seisneb selles, et süsteemi kaardil ehk nn.
emaplaadil asetsesid ainult need
komponendid, mis täidavad informatsiooni töötlemisega seotud tegevusi. Nende
juhtseadmete komponendid, mis juhivad teiste seadmete, nagu
monitor ,
kettad , printerid jms.
4
olid realiseeritud eraldi kaarditena, milliseid nimetatakse adapteriteks või ka kontrolleriteks.
Kaartide jaoks on emaplaadil eraldi pistikupesad, millised saavad toite ühtsest toiteplokist.
Viimasel ajal on hakatud nn. standardkaarte koondama mikroskeemidesse, mis asuvad
emaplaadil.
1.2. Mõningaid põhimõisteid
Andmed on informatsiooni formaliseeritud esitus kujul, mis võimaldab informatsiooni
salvestamist ja töötlemist arvutis. Eristatakse mitut liiki andmeid: arve,
tekste ,
graafikakujundeid, pilte, videod jms.
Bit on informatsioonihulga elementaarühik, mis kujutab endast ühte kahest võimalikust
sündmusest. Realiseeritakse arvuti põhimälus ühe kaheseisundilise transistoriga või impulsi
olemasolu või puudumisega magnetkandjal.
CD-ROM-i tüüpi
seadmes aga süvendi
olemasoluga või selle puudumisega plaadi plastmasspõhimikus.
Bait (Byte) on üldjuhul 8 bitine väli. Personaalarvuti
põhimälu pesas olev informatsioon
kirjeldatakse kasutades kahendsüsteemi
tähiseid , st. arve 0 ja 1. Seega baidis võivad esineda
järgmised bitikombinatsioonid:
00000000"0"00000001"1"00000010"2"00000011"3"...
11111010"A"28=256 erinevat11111011"B" kombinatsiooni ...
10011010"a"...
11111111Kuna üks bait on väike andmeüksus, siis kasutatakse veel järgmisi andmeüksusi, nagu:
1K (kilobait)= 210b = 1024b
1M(megabait) =210K = 1024K=1048576b
1G(gigabait) = 210M = 1024K = 1048576K= 1073741824b
1T(terabait) = 210G = 1024G=1048576M=1073741824KFail on omavahel seotud andmete kogum. Teisest küljest on fail ka nimeline säilitusüksus
välismälu
seadmel . Fail koosneb kirjetest. On kaks põhimõtteliselt erinevat faili tüüpi:
- programmifailid
-andmefailid5
Programmifailid sisaldavad korraldusi teatud tegevuste täitmiseks
arvutil .
Andmefaile võib omakorda jagada mitmeti. Kui asjale läheneda süsteemide
Windows
seisukohalt siis võib eristada näiteks tekstitöötlussüsteemiga
Word loodud faile,
tabeltöötlusprogrammiga
Excel loodud faile, joonistusprogrammiga
Paint loodud faile jne.
Nagu
öeldud , eristatakse faile nimega. Operatsioonisüsteemides
MS DOS ja
Windows 3.1
koosnes faili nimi kahest osast : . e. inglise keeles
.. Nendes süsteemides võis faili nimi koosneda kuni 8 sümbolist ja
laiend kuni 3 sümbolist. Laiend võis ka puududa. Operatsioonisüsteemides
Windows 95/98/2000/XP
võib faili nimi koosneda kuni 254 sümbolist, ning võib põhimõtteliselt sisaldada ka tühikuid
ja eesti eritähti.
Programmifailide laiendid on fikseeritud ja nendeks on
.COM ja
.EXE . Kontoripaketi
MS
Office koosseisu kuuluvate andmefailide laiendid on samuti fikseeritud. Nii näiteks on
tekstiredaktori
Word dokumendifailide laiendiks
.DOC, tabelarvutussüsteemi
Exceli failide
laiendiks
.XLS jne.
1.3. Arvuti väljast ja seest vaadatuna
"Miditower" korpus"Monitor" - ka "kuvar", " ekraan "Printer Klaviatuur Hiir 6
Toodud pildil on kujutatud tavaline kontoriarvuti. Klaviatuur ja hiir on arvuti juhtseadmeteks.
Printer on mõeldud dokumentide jms. trükkimiseks.
Korpuseid on kahte põhitüüpi
tornikujulised (tower) ja
desktop .
Desktop-tüüpi korpused on
mõeldud asetamiseks lauale,
monitori alla. Torni tüüpi korpused paigutatakse aga üldjuhul
põrandale nt. laua alla. Tavaliselt on torntüüpi korpustel suuremad eelised, kui
Desktop-
tüübil. Nad on ruumikamad ja omavad
suuremaid laiendusvõimalusi.
Alltoodud joonisel on toodud korpuste põhitüübid:
Tornikujulide korpusDesktopArvuti seestArvuti korpusel on täita mitu tähtsat rolli. Ta kaitseb enda sisemuses peituvaid komponente
nii staatilise elektri kui ka füüsiliste vigastuste eest. Samuti vähendab korralik korpus enda
sisemuses olevate seadmete võimalikku
müra , kaitstes seega ka väliskeskkonda ja selles
viibivat kasutajat. Korpuses asuvad arvuti eluliselt tähtsad komponendid (vt. joonis) nagu
emaplaat, välismäluseadmed, toiteplokk,
modem jms.
7
2. Arvutite protsessorid Protsessor (
CPU-
Central Processing Unit ) on arvuti “süda, mida võib võrrelda inimajuga.
Temaga on ühendatud kõik sisend-väljundseadmed ning välismälud, tõlgendab kõiki
arvutiprogrammi poolt
saadetud korraldusi ja täidab need. Korraldab andmete:
salvestamist,
töötlemist,
edastamist
väljastamist Personaalarvutites paikneb
protsessor emaplaadil, mis sisaldab rea kõrge
integratsiooniastmega mikrolülitusi, millest tähtsaim on mikroprotsessor.
Protsessori kui arvuti "südame" sisemise "pulsilöögi" määrab taktgeneraatori ehk kella
võnkesagedus. Reeglina asuvad emaplaadil eraldi mikroskeemidena nii protsessor,
muutmälu (
RAM -
Random Access Memory) kui ka püsimälu (
ROM - Read Only Memory).
RAM-i võib
võrrelda inimese lühiajalise mäluga,
ROM-i pikaajalise kustumatu mäluga.
Arvuti "meeleorganiteks" on emaplaadile juurde lisatud erilised sisend-väljund (S/V)-
lülitused. Andmeimpulsse edastatakse arvutisõlmede vahel
siinide abil, mida võib võrrelda
inimese "närvikiududega". Protsessor täidab arvutikäske üksteisele järgnevate sammudena.
Kõigepealt tuleb käsk välja lugeda mälust, panna siis erilisse käsuregistrisse ja dešifreerida
käsukood , et teada saada, mida järgnevalt tuleb ette võtta. Põhimõtteliselt peab iga käsu
kahendkood sisaldama järgmisi osi:
osa, mida nimetatakse käsukoodiks (operatsioonikoodiks) ja mis määratleb teostatava
tehte iseloomu (näiteks kahe arvu
liitmine )
andmete asukoha (alguspesa järjekorra numbri e. aadressi), näiteks kahe arvu liitmisel
liidetavate (operandide)
aadressid tehte tulemi paigutuskoha (aadressi)
järgmisena täidetava käsu asukoha.
Seega oleks vaja 4 aadressvälja, mis teeb käsu aga väga pikaks. Vajalike aadresside
vähendamiseks 1-2-ni kasutatakse praktikas mitmesuguseid võtteid nagu:
käsuloenduri kasutuselevõtt, mille sisu kasvatatakse ühe võrra enne järgmise käsu
sisselugemist
ilmutamata või kaudse
adresseerimise rakendamine
tulemi paigutamine ühe operandi
registrisse (protsessori sisemisse mällu)
jne.
Tüüpiline üheaadressiline käsk
ADD B tähendab näiteks seda, et registri
B sisu tuleb liita
akumulaatorregistri
sisule ja tulem panna sinnasamasse.
Akumulaator (
register ) on seejuures
protsessori üldkasutatav register, mida kasutatakse enamike operatsioonide puhul
vahetulemuse hoidmiseks. Muidugi eeldab see seda, et on vaja lisakäske akumulaatori ja
B
täitmiseks. Akumulaatori kõrval väga oluliseks registriks on
käsuloendur (
program counter ),
mille sisule liidetakse iga käsu täitmise järel käsu pikkus ja mis sisaldab täidetava või
järgmise käsu aadressi. Erivajadusel (siirdekäskude puhul)
saadetakse sellesse registrisse
tavapärasest erinev siirdekoha aadress.
8
2.1. Mikroprotsessor
Tüüpilise mikroprotsessori
struktuuriskeem (vaata järgmist joonist) sisaldab lisaks
taktgeneraatorile juhtseadet (
CU-
Control Unit), aritmeetika- loogika
seadet (
ALU-
Arithmetical and Logical Unit) ja hulga siseregistreid, samuti veel juhtmestikke (siine)
andmete, aadresside ja juhtimissignaalide teisaldamiseks plokkide vahel.
ALU võimaldab täita lihtsamaid aritmeetilisi ja loogilisi operatsioone: aritmeetilist liitmist,
-lahutamist, nihutamist, loogilist korrutamist (loogilise-
JA-operatsiooni) jne. Juhtimisseade
juhib ja koordineerib
ALU ja sisemiste registrite tööd arvutikäsu täitmise käigus. Sisemine
registerplokk toimib mikroprotsessori sisemäluna, sest ta on peamiselt kasutusel andmete ja
käskude ajutiseks säilitamiseks.
Kiirus, millega juhtseade ja teised mikroprotsessori osad võivad käske ja andmeid
töödelda, on määratud arvuti
töösagedusega (kellasagedusega), mida mõõdetakse
MHz-
des (1 megaherts võrdub 1 miljoni võnke/lülitusimpulsiga sekundis) ja viimasel ajal
GHz
-des (gigahertsides). Teiseks oluliseks mikroprotsessorite parameetriks on
siinide laius.
Ajalooliselt on see olnud vahemikus alates 8 bitist ja tänapäeval kuni 64 bitti.
Kaasaegsete mikroprotsessorite arengu kõige tähelepanuväärsemaks iseloomustajaks ongi
nende töökiiruse ülikiire suurenemine koos mikrolülituse kristallile paigutatud elementide
arvu kiire kasvuga (transistoride arv ulatub juba kümnetesse miljonitesse).
Siiski sõltub arvutuste tegelik kiirus ja arvutisüsteemi jõudlus ka paljudest teistest faktoritest:
protsessori- ja siiniarhitektuurist, mälutöö korraldusest, arvutusülesande iseloomust jne.
Protsessorite tegeliku jõudluse hindamisel on levinud (kuigi lihtsustatud) parameetriks
MIPS
(
miljoneid operatsioone sekundis).
Personaalarvutustehnikas ongi aegade jooksul kõige enam kasutatud firma
Intel
mikroprotsessoreid, milliseid alates 8086-st iseloomustab täielik tagasiühilduvus, s.t. et vanad
programmid on töövõimelised ka uuemate protsessoritega (nn. x86-perekond). Lühiülevaate
Intel'i mikroprotsessoritest annab järgnev tabel.
9
Andmeb Aadressbitt Töösagedus
Protsessor
Aasta
Märkusi
itte
e
MHz
8086
1978
16
20
5...10
8088
1978
16/8
20
5...8
Orig.
IBM PC ja
PC/XT
Virtuaalmälu ; 5-20 korda kiirem
80286
1982
16
24
8...12
kui 8086
Multitegumtöö, virtuaalmälu; 2-4
80386DX
1985
32
32
16...33
korda kiirem kui 80286
80386SX
1988
32/16
24
80386SL
1990
32
Madalpingeline, kandearvutitele
Peitmälu,
kaasprotsessor;
80486DX
1989
32
32
25...50
konveiertöötlus
Eelmise odavam variant ilma kaas-
80486SX
1991
32
32
16...33
protsessorita
80486SL
1992
32
32
20...33
Madalpingeline, kandearvutitele
80486DX2
1992
32
32
50...66
Kella kahekordistiga
80486DX4
1994
32
32
75...100 Kella kolmekordistiga
Pentium 1993
32/64
32
60...200
Korpuses 2 kristalli:
CPU ja
L2-
Pentium Pro
1995
32/64
32
133...266
vahemälu (256 või 512 KB)
Pentium II
1997
32/64
32
233..300
MMX tugi, L1-vahemälu 32 KB
Pentium MMX
1997
32/64
32
>133
Pentium III
1999
32/64
32
...510
Pentium IV
2000
32/64
32
1,7...4 GHz
Selgituseks tabelile niipalju, et andmebittide kaks väärtust, nt. 32/16, tähendavad seda, et
protsessori sisemine siin on 32-, välimine aga 16-bitine. Lühema välissiiniga lahendus on
märksa odavam, kuid sellega kaasneb paratamatult teatav töökiiruse langus.
Virtuaalmälu
puhul on tegemist sellise
tehnikaga , mis lubab protsessori mäluseadmete aadressruumi näivalt
suurendada väliste mäluseadmete arvelt.
Inteli mikroprotsessorite kõrval on palju kasutamist leidnud ka teised protsessoritüübid, eriti
aga
Motorola 68xxx-pere (mikroprotsessorid, mille tähistus algab numbritega 68). Nende
baasil on loodud
populaarsed Apple'i Macintosh -arvutid, mis mitmes suhtes on olnud
IBM-
tüüpi
PC-dele eeskujuks (akende, ikoonide, rippmenüüde ja muude graafiliste abivahendite,
samuti
hiire esmane kasutuselevõtt).
Apple'i, Motorola ja
IBM-i ühistöös valmis eriti suure
jõudlusega nn.
RISC-protsessorite sari
PowerPC, mida kasutatakse
muuhulgas ka uutes
Macintosh-arvutites.
Pentium -oli uus protsessorite perekond, mis sai patendikaalutlustel 586 asemel nimeks
Pentium (Kui
Intel kaebas
AMD kohtusse "586" nime kasutamise pärast, leidis kohus et
number ei saa olla nimi ja 586-te ei saa patenteerida. Nii ostiski
Intel nime, mis vihjaks 586-
le aga ei oleks nii üldkasutatav. Kreeka keelest number viis ja ladina keelne lõpp sellele
tundus olevat sobilik). Esialgu toodeti 60, 66, 75, 90, 100
MHz sagedusel töötavaid kiipe.
Pentiumi omapäraks oli see, et mälu siin töötas 60-66 sagedusel, protsessori sagedus määrati
kordajaga, mis alguses oli 1-1,5.
PCI töötas aga endiselt 33
MHz sagedusel. Varsti ilmusid
turule 120 ja 133
MHz kiibid . Kõikide standard-
Pentiumite sisemise
cache suuruseks oli 16
10
kb, mis oli endiselt jagatud andmete ja käskude vahel (8+8). Kui võeti kasutusele 2-st
kõrgemad kordajad protsessori sageduse
määramiseks , tulid turule ka 150, 166 ja 200 MHz
Pentiumid. Sellega oli ka klassikalise
Pentiumi areng lõppenud.
PentiumTaktsagedused (MHz)
Seeriatootmise algus60; 66
III 1993
75
X 1994
90; 100
III 1994
120
III 1995
133
VI 1995
150; 166
I 1996
200
VI 1996
Pentium Pro - on Inteli kuuenda põlvkonna protsessor.
Pentium Pro on projekteeritud
töötamaks väga suure efektiivsusega 32-bitise koodi täitmisel, näiteks
Windows NT või
UNIX keskkonnas töötamiseks
Pentium MMX -uue täiendusena 57 uue käsu lisamine
Pentium protsessorile, sai nimeks
Multimedia Extensions (MMX).
Pentium II -ilmus 1997 a. keskel. Täiustati ka
kiipi ning suurendati vahemälu.
Kiiremate protsessorite jaoks võeti kasutusele ka uus
440BX AGP tüüpi tugikiipidega
emaplaat, mille siini taktisagedus on senise 66
MHz asemel 100
MHz. Alates 350
MHz
töötavad
PII protsessorid 100
MHz siinil (alla selle kasutatakse 66
MHz siini), mis suurendab
oluliselt arvuti jõudlust.
Pentium IITaktsagedused (MHz) Seeriatootmise algus233-300V 1997
333I 1998
350; 400
IV 1998
450
VII 1998
Celeron- Pentium II Celeron on
Inteli esimene püüe vallutada ka odavamate protsessorite
turuosa, mida seni oli valitsenud peamiselt
AMD ja
Cyrix. Celeron 266 ja 300 (
Covington)
põhinevad
P II Deschutes arhitektuuril, kuid neil puudub kiibil
L2 cache. Celeron 300 A,
333, 366, 400, 433 ja 466 (
Mendocino) aga omavad juba
128 kb cache (protsessori kiipi sisse
ehitatud), mis töötab protsessori sagedusega.
Celeron on sobilik koduarvutitesse, kuna kiirus
on igati arvestatav.
CeleronTaktsagedused (MHz)Seeriatootmise algus266
IV 1998
300
VI 1998
Pentium III (koodnimetus
Katmai) tuli turule 1999
veebruaris . Taktsagedused algavad 450
MHz-sist. Protsessor sisaldab 9,5 mln. transistori. Põhiosa sarnane
Pentium II protsessoriga ,
11
kuid käsustikku täiustatud 70 uue käsuga, mis suurendavad oluliselt jõudlust liikuvate piltide
ja heli töötlemisel
Pentium IV. Eelmise jätkuvalt täiustatud variant. Töötavad taktsagedusel kuni
2-4 GHz.
Alljärgnev diagramm annab ülevaate integraalskeemis sisalduvate transistorite arvu kasvu
kohta.
Moore ’i seadus ütleb, et integraalskeemis sisalduvate transistoride arv kahekordistub iga 18
kuu järel. (
Gordon Moore oli üks
Intel’i
rajajaid ja seadus on sõnastatud aastal 1965).
Moore
ennustus oli tehtud järgneva 10 aasta peale. Kui vaadata ülaltoodut
Inteli mikroprotsessorite
arengu
graafikut , siis näeme, et see seadus kehtib ka palju pikema aja kohta: 1982 aastal 132
000 transistori 80286-s ja 2000 aastal 42 000 000 transistori
Pentium 4-s, seega kasv 420
korda 216
kuuga ehk keskmiselt 1,94 korda iga 18 kuuga.
12
2.2. Muut- ja püsimälu
Nagu ülaltoodud joonisest selgus on mikroprotsessoris sisetööks ja
ühendamiseks välisahelatega kasutusel 3 siini:
aadressi-,
andme- ja
juhtsiin.
Juhtsiini kaudu antakse
juhtimissignaale (-impulsse) üksikutele protsessoriüksustele.
Andmesiini kaudu liiguvad
andmed üksikute töötlusüksuste vahel.
Aadressisiini ülesandeks on mälupesade
(mäluaadresside) valimine (adresseerimine). Näiteks mikroprotsessori 8086 maksimaalne
aadressiruum ulatub 1 megabaidini- täpsemalt 1 048 576 baidini. Selleks vajatakse 20
aadressiliini (220=1 048 576). Seega võib 8086-arvutil otse adresseerida kuni 1024
KB
põhimälu. Osa sellest aadressruumist (384
KB) on eraldatud süsteemi vajadustele (peamiselt
ekraanimälule) ja nii jääb järele “
maagiline ” 640
KB piir, mis on tuntud
paljudele arvutikasutajatele.
“Ehtsal” 80486-l (täpsemalt 80486
DX-l) on nii sisemine kui ka välimine aadressisiin 32-
bitine ja nii võib otse adresseerida kuni 4
GB (gigabaiti). Alates 80286-st võeti kasutusele
mitmeid
uuendusi , näiteks võimalus häirimatult korraga töötada mitme programmiga samas
aadressiruumis. Seda tööviisi nimetatakse kaitstud tööviisiks (
protected mode). Siiski on
viimasel ajal välja töötatud palju sellist tarkvara (näiteks 32- või koguni 64-bitiseks
andmetöötluseks), mis varasematel 16-bitistel arvutimudelitel ei tööta. Varasemad
personaalarvutid olid varustatud 512…640 kb mäluga. Mälu, mis ületas seda piiri jäi paljude
programmide poolt kasutamata. Nüüdseks on normaalne vähemalt 256-512
MB.
Mäluseadmete üheks põhitüübiks on
muutmälu, ka
lugemis-salvestusmälu või
RAM
(
Random Access Memory). See tähendab, et selles mälus on võimalik igas mälupesas
ligikaudu võrdse pöördusajaga teostada nii lugemist kui ka salvestamist.
Teiseks põhitüübiks on püsimälu ehk
ROM (
Read Only Memory), milles ainsaks
tööoperatsiooniks on lugemine. Andmete
sisestamine neisse , toimub kas valmistamise käigus
(nn. maskprogrammeeritav püsimälu) või vastavaid lisaseadmeid ja –protseduure rakendades
kasutaja enda poolt
CMOS (
Complementary Metal -Oxide Semiconductors) - mälu. Peale
RAM-i ja
ROM-i on
arvutis väike mäluosa, kus hoitakse teavet arvuti konfiguratsiooni kohta. Näiteks hoitakse
seal teavet arvuti mitmete lisaseadmete (kõvaketta ja disketiseadmete tüübid, parool, kuupäev
jne.) kohta. Sinna info
kirjutatakse uue arvuti kasutuselevõtul ja kus ta säilib töö vaheajal
tänu akumulaatorile(viimasel ajal ka nn.
EEPROM -mälu). Kui akutoites tekib
katkestus , siis
info hävib ja sisselülitamisel on arvuti unustanud kõik eelpoolloetletu. Arvuti
viitab tavaliselt
vajadusele uuendada akut (
CMOS battery). Arvuti konfiguratsiooni parameetrite muutmiseks
on
BIOS -s eriprogramm -
SETUP.13
3. EmaplaatEmaplaat on arvutis peamine trükiplaat, mille peal asuvad
mikroprotsessor,
operatiivmälu
(
RAM) ja
laienduspesad ning mille abil on otseselt või
kaudselt ühendatud kõik arvuti osad.
Emaplaadil on suured mikroskeemid, mida nimetatakse
kiibistikuks. Emaplaadil olevad
komponendid ühendatakse nn. siinide abil. Seega siin (
bus) on ühenduslüli protsessori ja
arvuti teiste komponentide vahel.
Emaplaadi osana võib vaadelda ka programmi
BIOS sisaldavat püsimälu(
ROM) ning erinevat
tüüpi siine realiseerivaid mikroskeeme. Suure kiirusega siinide tootmine on
kulukas ja
keeruline, sest sadadesse megahertsidesse ulatuva sageduse korral põhjustavad isegi mõne
sentimeetri pikkused metallist
rajad emaplaadil ajalisi probleeme, sest nad töötavad
miniatuursete raadioantennidena, mis kiirgavad teisi elemente mõjustavat elektromagnetilist
kiirgust. Segava mõju vähendamiseks püüavad arvutit kujundavad
insenerid paigutada kiired
siinid emaplaadil võimalikult väiksele pinnale ning aeglasemad siinid protsessorist ja
operatiivmälust kaugemale.
Arvutisisene ja -väline andmevahetus toimub erinevate andmevahetussiinide kaudu, mis
mõjutab väga oluliselt arvuti töökiirust. Lühike
lokaalne siin (
local bus) ühendab omavahel
protsessorit, vahemälu ja operatiivmälu.
Sisend-väljundsiinid ühendavad erinevaid välisseadmeid protsessoriga. Nad on
protsessoriga ühendatud nn.
silla (
bridge ) abil, mille funktsioone täidab kiibistik emaplaadil.
Konkreetne süsteem võib üheaegselt kasutada järgnevaid sisend-väljundsiine:
ISA siin – vanim, aeglaseim ja varsti kasutuselt kõrvaldatav.
PCI siin – kasutusel
Pentiumiga arvutites alates 1990-ndate aastate keskpaigast
USB siin – asendab põhiliselt endist järjestikporti, võimaldades üheaegselt ühendada
kuni 127 seadet läbi kontsentraatori või järjestikku ühendades.
Alljärgnevalt vaatleme siine põgusalt peamisi.
ISA- siin (
Industry Standard Architecture) suudab transportida ainult väikseid
andmepakette ja seejuures väga aeglaselt. Oodata on
ISA kaartide kiiret kadumist.
PCI - Aastaks 1994 oli
PCI muutunud peamiseks
Local Bus’i standardiks. Võimaldas
kasutusele võtta
PnP (
Plug and Play) tüüpi riistvara, s.o. süsteemi, mis võimaldas arvutil
automaatselt kasutusele võtta uue riistvara, ilma et oleks vaja käsitsi muuta kiiplülitite
seadistusi ja katkestuste tasemeid.
Windows 95 toetas juba
PnP-d.
Praeguseks on tulnud uus
standard
PC Express .AGP (
Accelerated Graphics Port)- siin. Kasutatakse ühendamisel graafikakaardiga.
Vaadeldud liidestest annab ülevaate järgmine tabel (1998 aasta seisuga)
Maks.
Nimetus
Kasutusala
kiirus
Kasutamine tulevikus
(MB/s)
ISAHelikaardid, modemid
2 - 8,33
Uutes arvutites ei kasutata
Graafikakaardid,
SCSI PCIadapterid ,
uued 266
Standardne laiendussiin
kaasajal helikaardid
Standardne kõigis arvutites alates
AGPGraafikakaardid
528
Pentium II; kasutatakse koos
PCI-ga
14
3.1. Pordid ja pistikud
Pordid. Arvuti tagaküljel paiknevaid pesi nimetatakse
portideks e. liidesteks, sest nende
kaudu toimub informatsiooni
sisenemine arvutisse ja väljasaatmine arvutist.
Juba esimeses PC arvutis aastal 1981 võeti kasutusele jada- ja paralleelpordid, mis tegid
küll läbi teatud muudatused, nagu näiteks
Plug-and-Play kasutuselevõtt 1995 aastal, kuid on
oma põhiolemuselt jäänud samaks.
paralleelpordid (
parallel port) ehk rööpport - kus infot edastatakse korraga mitut
juhet mööda. Kannavad tavaliselt tähist
LPT (
Line Printer Terminal )
jadapordid ehk järjestikpordid (
serial port), kus infot edastatakse järjestikku.
Kannavad tavaliselt tähist
COM (
Communication ).
Jadapordid(serial port). Tähistatakse
COM1, COM2... Jadapordist toimub andmeedastus
seadmete vahel 1 biti kaupa, ning sinna ühendatakse nt:
Hiir
Modem
ISDN
adapter Printer
Digitaalne kaamera Seadmed ühendatakse kas
DB-9 (väiksem) või
DB-25 (suurem) pistikusse(vt. joonis).
COM1
COM2
Paraleelpordist toimub andmeedastus baidi kaupa, kasutades edastuseks 8 erinevat juhet.
Seega on andmeedastus jadapordist kiirem, kuid kaabli pikkus on piiratud 5-10
meetriga ning
kaabel on ebamugavalt paks (sisaldab 25 juhet).
Algselt kasutati paraleelporte arvuti ja printeri ühendamiseks. Kuid uuema standardiga
(
EPP/ECP- Enhanced Parallel Port/Enhanced Capability Ports - bi-directional parallel port
(half duplex ))
leidsid seal oma koha ka mitmed teised seadmed. Paralleel
porti ühendatakse
nt:
ZIP - kettaseade
Väline
CD-ROM seade
SCSI adapter Digitaalne kaamera
Skanner
Printer
Seadmed ühendatakse
DB-25 pistikusse.
LPT1 15
Enamik printereid kasutavad pildil näha olevat ühenduskaablit: ühes otsas (vasakul) 25-
nõelane konnektor, teises otsas (paremal) 36-nõelane
Amphenol pistik :
Need pordid on arvutites olnud juba 20 aastat ja nüüd
vahetatakse nad välja. Toome
peamised põhjused:
Jadaportide maksimaalne läbilaskevõime on 115,2 kilobitti sekundis ja
paralleelportidel umbes 500 kilobitti sekundis, mis jääb tugevasti alla kaasaegsete
seadmete (näiteks videokaamera) nõuetele.
Seadmete ühendamine traditsiooniliste portidega on ebamugav
Portide
koguarv arvutis on piiratud.
Enamusel arvutitest on 2 jadaporti (näiteks hiire
või modemi ühendamiseks) ja üks paralleelport (näiteks printeri ühendamiseks).
Viimastel aastatel on tänu
Plug-and-Play meetodile sisend-väljundtehnoloogia kiiresti
arenenud ja kaks uut jadasiini standardit on kasutusele võetud. Uued
standardid võimaldavad
kõrvaldada seadmete ühendamisel
tekkivad probleemid ka ilma tehnilisi teadmisi omamata.
USB ( Universal Serial Bus) siin. See standard töötati välja firmade
Compaq , Digital, IBM,Intel, Microsoft, NEC ja
Northern Telecom ühistööna. Pakuti välja ühte porti ühendada uue
ühtse pistikühenduse abil kõik
tavalised sisend-väljundseadmed.
USB pistikud ja kaablid
sarnanevad telefonijuhtmetele ja pistikutele. See port võib funktsioneerida nii jada-,
paralleel-, hiire kui ka klaviatuuri või
joysticki pordina. Igale
USB porti ühendatud seadmele
võib juurde ühendada teisi
USB seadmeid. Igal seadmel võib olla kaks kuni kolm
USB
pistikut. Nii võib ühendada kuni 127 erinevat seadet.
USB on oluliselt kiirem kui seda oli jadaport. Viimaseks saavutuseks on
USB 2.0 mille
kiirus on kuni 12 megabitti sekundis (
COM kiirus 111,5 kilobitti sekundis).
USB 2.0 on
seejuures ühilduv vanaga.
16
4. Andmekandjad4.1. Disketiseade
Diskett on ümbrisesse paigutatud magnetketas, mida saab seadmesse paigutada ja töö lõpul
sealt jälle välja võtta. Tänu vahetatavusele võib sel
kombel infot üle kanda ühest arvutist
teise.
Disketi (
floppy disk )
leiutas 1950.a.
jaapanlane Nakamatsu, kes müüs oma patendiõigused
IBM- le.
IBM võttis oma süsteemides algul kasutusele 8- tollised
disketid , seejärel hakkas
Shugart kasutama 5 ¼- tolliseid (133 mm) flopisid. Tänapäeval on levinud 3 ½ -tollised (89
mm) disketid. Need töötas välja
Sony ja need tulid 1987. aastast massiliselt kasutusele
Apple'i
Macintosh- arvutites.
Disketid on tegelikult õhukesed plast- või metallkettad, mis on kaetud
magnetilise rauaoksiidi
kihiga . Magnetkattega
ketast ümbritseb kaitsekest, milles on avad, et kettaseade (ajam)
pääseks magnetpinnale ligi.
Enamlevinud disketid on
kolmes mõõdus: 8, 5 ¼ ja 3 ½ tolli. Neist kahte esimest enam ei
kasutata. 8 ja 5 ¼ - tolline ketas on paigutatud pehmesse ümbrisesse ning
mahutab topelttiheduse (
DD- double density ) ja kahepoolse kirjutamise (
DS- double sided) puhul 362
KB informatsiooni. Kõrgtihedusega 5 ¼ disketid (
HD- high density) mahutavad 1,2
MB.
Selliseid diskette võis vigastada isegi selle ümbriskestale pastakaga kirjutamine, sest kest oli
õhuke. Kõige suurem oht oli aga tingitud sellest, et kettaümbrises oli spetsiaalne
lugemis/kirjutamisauk, mille kaudu oli väga kerge kesta sees paiknevat magnetketast
vigastada (nt. seda
kogemata puudutades, tolmu kogunemisel jne.).
17
3 ½ -tollised disketid on paigutatud kõvasse plastikkesta, nende käsitsemine on seetõttu
mugavam ja ohutum - pole võimalik kogemata puudutada sõrmega
ketta tööpinda, samuti
murda või painutada ketast. Need disketid mahutavad kas 720
KB (
DD - Double Density) või
1,44
MB (
HD - High Density) infot. (3 ½
HD diskettidel on olemas
HD tunnusava)
Võimalikud on ka teised
formaadid , (nt. 2,88
MB 3 ½ disketil -
Toshiba's Enhanced Disk
Drive (
ED Drive)) kuid need ei ole nii üldtunnustatud. Disketiseade on harilikult varustatud
signaallambikesega, mis põleb, kui toimub töö
seadmega . Mitmed disketi valmistajad
kasutavad oma disketipindade katmiseks teflonit, vähendamaks hõõrdumist kettapinna ja
lugemispea vahel. Idee on hea, kuid võib kiirendada lugemispea määrdumist.
Enne kui saab disketti kasutama hakata, tuleb see vormindada. Kui diskett on vormindatud
topelt tihedana, siis kõrgtihedat salvestust võimaldav kettaseade temaga töötab, kuid ainult
kui topelttiheda kettaga. Seetõttu tuleks valida sobiv vormindamine, sest näiteks 1,44
MB
formaadis disketti ei ole võimalik kasutada 720
KB kettaseadmes. Enamikel disketiseadmetel
on kaks lugemiskirjutamisepead, mis tä-
hendab, et on võimalik lugeda kahe-
poolseid (
Double-sided) kettaid.
Vormindamisel kettapinnad jagatakse
kontsentrilisteks radadeks, rajad oma-
korda sektoriteks.
Sektor on vähim üksus,
mida saab korraga disketilt lugeda või
kirjutada. Eri kettapindadel üksteise ko-
hal asuvate
radade kogumit nimetatakse
silindriks. Lisada võiks ka seda, et viima-
sel ajal turustatud disketid on vabrikus
juba vormindatud. Selle tunnuseks on
disketikarbil olev märge nt.
IBM
Formatted.Radade arv e.
kirjutus -lugemispeaga moodustatud kontsentriliste ringide arv magnetkettal
(3½- tollistel ketastel on see 80).
Kui paigutada diskett seadmele, siis plekist või plastmassist kaitse lükatakse eemale ja
magnet lukustab disketi keskel asuva metallplaadi. Kettaseadme spindel lükatakse ketta
keskel olevasse
auku ja seejärel vastav otsik
asetub täisnurksesse positsioneerimise auku.
Alalisvoolumootor paneb spindli pöörlema
konstantse kiirusega 300 või 360 pööret minutis.
Kirjutamis -lugemispäid liigutab tigumehhanism,
mille paneb pöörlema samm-mootor (
stepper
motor ). Tigumehhanismi kruvi
pööramine teatud
nurga võrra liigutab päid vajalikku asendisse
ketta suhtes. Andmete disketile kirjutamise
tihedus sõltub samm-mootori täpsusest. 1,44
MB mahuga diskettidel on kirjutamise tihedus
135
TPI (
tracks per inch ) – rada tolli kohta.
Seadmel on neli andurit elektroonika
juhtimiseks : ketta alalisvoolumootori
andur ,
kirjutamiskaitse andur, ketta andur ja raja 00 andur samm-mootori juhtimiseks.
Magnetpeal on ferriidist südamik, mille keskel asub lugemis-kirjutamispea ning mõlemal
äärel kustutuspea, mis puhastab uue andmeraja mõlemad ääred vanade andmeradade mõju
kõrvaldamiseks. Andmebittide salvestamiseks muudetakse kirjutuspead läbiva voolu suunda
perioodiga 2 kuni 4 mikrosekundit. Lugemispeast saadud signaal läbib elektroonikaskeemi,
18
mis registreerib maksimaalsed voolutugevused ja muudab sisendsignaali vajaliku kujuga
väljundsignaaliks, mis saadetakse arvuti siinile. Disketile kirjutatut on võimalik kaitsta
juhusliku hävitamise eest klõpatsiga, mida saab nihutada edasi või tagasi. Diskett on kaitstud,
kui kaitseavast saab “läbi vaadata”.
Mida tuleb silmas pidada diskettide
kasutamisel , selleks vaata allpool toodud
skeeme :
Disketiseade jääb varsti ajalukku. Viimasel ajal toodetud sülearvutites teda enam ei kasutata.
Teda asendab mälupulk (välkmälu -
flash memory stick).
19
4.2. Kõvaketas
Kõvaketas (
Hard Disk) on suure mahutavusega (käesoleval ajal kuni 180
GB ja enam), kuid
üldjuhul mittevahetatav ketas, st. ta on kettaseadmesse sisse ehitatud ja riknemise korral pole
“kodustes tingimustes” remonditav. Vajaduse korral vahetatakse ta välja koos kettaseadmega.
Kõvaketta
eeliseks võib lugeda ka suurt töökindlust. Lisaks muudele omadustele on
kõvaketas ka suhteliselt kiire.
4.2.1. Ehitus
Põhimõtteliselt näeb kõvaketas seest välja nagu pisike grammofon, ülestikku asetatud
plaatide ja nende vahel liikuvate lugemis/kirjutamispeadega. Mida suurema mahutavusega
kõvaketas, seda rohkem
plaate on (vt. joonis)
Erinevalt disketist, mis on kergesti vahetatav ja transporditav, on kõvaketas (varem nimetati
ka
Winchester - kettaks) jäigalt seotud kettaseadmega. Ta on paigutatud
hermeetiliselt suletud, tolmukindlasse korpusesse.
Metallkest on suletud hermeetiliselt. Kesta sisemus peab olema võimalikult
tolmuvaba, võimaldamaks
parimat täpsust ketta lugemis- ja kirjutuspeade liikumisel
ketta pinna ulatuses.
Lugemis- ja kirjutamispead. Iga ketta kummagi poole jaoks on oma pea
Andmed paiknevad ketta pinnal väikeste magneetiliselt polariseeritud väljadena, mida
arvuti käsitleb kui 0 ja 1 jada
Telg paneb kettad pöörlema. Moodsa kõvaketta
pöörlemissagedus on tavaliselt
vahemikus 4500 - 10000 pööret minutis. Mida suurem pöörlemissagedus, seda
kiiremini saab andmeid
kettalt lugeda. Teoreetiliselt, sest see sõltub ka muudest
teguritest, mitte ainult pöörlemissagedusest. Nii et suurem number ei pruugi alati just
näidata kiiremat kõvaketast.
20
Tänapäeva kõvaketta kettakontroller on tema korpusesse sisseehitatud. See kontrollib
lugemis- ja kirjutamispeade liikumist, andmete lugemist ja salvestamist.
Kettad ise on kas metallist või klaasist ning kaetud üliõhukese (kuni 0,000001 mm) magnee-
tuva kihiga
NB! Magnetkettad kardavad kuumust, vett, painutamist, tolmu ja magnetvälju.
Kõvaketta
plaadid pöörlevad konstantse kiirusega (
CAV e. Constant Angular Velocity ). See
tähendab, et 360 kraadine ketta pööre võtab alati ühe ja sama aja, olgu siis
lugemis/kirjutamispead ketta välimise või sisemise serva pool. Kuna välimiselt äärelt on
võimalik ajaühikus rohkem andmeid kätte saada, siis kasutatakse tänapäeval andmete
salvestamisel ka protsessi "
zoned bit recording", mis tähendab, et võimalikult palju andmeid
püütakse paigutada just välimise ääre poole.
Kõvaketaste puhul “hõljuvad “ pead õhupadjal ligikaudu 3/1000 mm kõrgusel ketta pinnast,
mis tähendab seda, et andmevahetusel ei ole lugemis/salvestuspead ketta pinnaga kontaktis.
Se võimaldab kasutada suuri pöörlemiskiirusi. Kõvaketaste
pöörlemiskiirus on üle 5000
p/min ning mehaanika on väiksem ja täpsem kui diskettidel, võimaldades suuremaid
salvestustihedusi ja mälumahtusid. Enamikel juhtudel kasutatakse konstruktsioonis rohkem
kui ühte ketast (tegemist on kettapaketiga), mille poole võib korraga pöörduda mitu lugemis-
salvestuspead.
21
4.2.2.
MTBF, kasutusaeg ja keskmine pöördusaeg
MTBF - keskmine tõrketa
tööaeg (
mean time between failures) on kõvaketaste puhul 200000
ja 500000 tunni vahel.
NB! See ei ole kõvaketta või ükskõik mis teise aparaadi keskmine kasutusaeg.
Kui
MTBF on nt 200000 tundi, siis näitab see seda, et kui teil on 200000
kõvaketast, siis iga tund läheb keskmiselt katki 1 kõvaketasketas. Rõhutada tuleks
sõna "keskmine".
See arv on saadud katsetuste ning arvutuste tulemusena ning selle järgi võib otsustada, et
kõvakettad on üsna töökindlad, kuid seda vaid ideaaltingimustes, mida
tavalises kontoris
kuskilt võtta ei ole.
NB! Kõvakettad on ka suhteliselt raputus- ja löögitundlikud
Kokkuvõttes: ei maksa loota et mõni kõvaketas peaks vastu 200,000 tundi - see on umbes 20
aastat! Optimaalne kasutusaeg on kõvaketaste puhul ca 5 aastat ning pärast seda oleks
mõtekas hakata otsima uut kõvaketast (loe ka
uut arvutit). Viimasel ajal on kõvaketaste
garantiiajaks antud 1 aasta.
Kõvaketaste peamised näitajad peale mahutavuse on veel keskmine rajaotsinguaeg (
access
time) (tavaliselt 10 ja 15 millisekundi vahel) ja ülekandekiirus (megabaitides sekundis).
Ülekandekiirus on sõltuvuses liidesstandardist (
EIDE, SCSI jt.) ning kettakontrollerist.
22
4.3. CD-ROM
CD on digitaalne
andmekandja ,
temal olevaid andmeid võib kujutada kui nullide ja ühtede
jada. Standardne
CD mahutab endal 74 minutit muusikat. Mittestandardse lahendusena
pakutakse ka
CD-sid, mis mahutavad rohkem kui 80 minutit. Tavaline
CD-ROM (
Compact
Disc-Read Only Memory) mahutab 650 MB, kuid tegelik
mahutavus sõltub kasutatavast
CD
formaadist. Nagu ingliskeelne nimigi (
read only) ütleb, on seda tüüpi plaadid mõeldud ainult
neil oleva info lugemiseks, mitte kirjutamiseks.
4.3.1. Ajalugu
30-sentimeetrise andmeplaadi tõi
Philips välja 1981. aastal, ent läbimurdeks kujunes 12-
sentimeetrise kompaktheliplaadi
tehnoloogia rakendamine andmevalda. Muide kas teate,
miks on laserplaadi läbimõõt just 120 millimeetrit? Legend räägib järgmist:
Sony president Akio Morita, klassikalise
muusika suur austaja, nõudis et plaadile peab mahtuma õhtumaa
muusika tähtteos -
Beethooveni IX sümfoonia , mis kestab ligikaudu 70 minutit; ning selleks
oli vaja 120-
millimeetrist plaati .
Algselt rakendati seda menetlust videotehnikas. Kõik sai alguse
D. Maydoni 1971 . aastal
ajakirjas “
Bell Syst. Tech. Journal ” ilmunud
artiklist , mis esitas menetluse alused. Juba 1974
demonstreeris
Philips aparatuuri videokujutise salvestamiseks laserplaadile, 1978 tulid
seadmed müügile. Neil plaatidel oli nii videokujutis kui ka heli jäädvustatud
digitaalsignaalide jadana.
Hoopis edukam oli korporatsioonide
Philips ja
Sony järgmine samm - laserheliplaat ehk
kompaktplaat. Esimesed
CD - plaadimängijad tulid maailmaturule 1982. a. lõpul ning
vallutasid selle mõne aastaga, tõrjudes välja mehaaniliselt jäädvustatud helijäljega
vinüülplaadid. Nende plaatide edu alus oli ennekõike ülikõrge helikvaliteet, aga ka teised
digitaalsalvestusega kaasnevad võimalused. Näiteks saab koostada automaatselt teatavas
järjestuses esitatavaid muusikaprogramme.
Et lasersalvestusel rakendatav digitaalsalvestuse põhimõte on universaalne - bitijadadena
võib
salvestada heli, pilti kui ka mistahes muid andmeid - oli loomulik hakata laserplaatidele
kandma ka andmebaase ning üldse igasugust teavet. Mingeid tehnilisi takistusi selleks
polnud, kuid enne pidid laserheliplaadid sillutama tee. Üksnes tänu
CD- tehnoloogia
massilisele levikule muusikaturul läks seadmete ning plaadivalmistustehnoloogia hind
niivõrd alla, et tasus hakata kasutama neid plaate andmebaaside tiražeerimiseks ja
levitamiseks. Uus
meedium sai arvutimaailmas nime “kompaktplaat- püsimälu”-
CD-ROM.
Esimene andmebaas talletatuna kompaktplaadile tuli müügile 1986. aastal; see oli USA
kirjastuse
Groliers entsüklopeedia . Sellest ajast on
CD-ROM –ide levik olnud niisama
tormiline, kui laserheliplaatidel.
4.3.2. Ehitus
Standardne laserplaat ehk kompaktplaat on 1,2 mm paksune
polükarbonaadist ketas läbimõõduga 120 mm, mille keskel on 15
mm läbimõõduga ava. Plaadi ühel küljel on
spiraalne 23
salvestusjälg, mis koosneb 0,5 mikromeetri laiustest ning umbes 0,12 mikromeetri
sügavustest pikergustest lohkudest (
pit). Salvestusradade
vahekaugus on 1,6 mikromeetrit,
nende arv läbimõõdu kohta on 6250 (seega radade tihedus on suurem, kui kõvaketastel), raja
üldpikkus ligikaudu 7 kilomeetrit. Salvestust alustatakse mitte välisservalt nagu
tavalisel heliplaadil (
LP), vaid seestpoolt. Salvestusjälg on kaetud alumiiniumkelmega. Ketta pinnale
kantakse siiditrükis plaadi
silt – sisu, valmistaja nimi ja
logo jms. Plaadi teisel küljel näeme
läbi paksu läbipaistva põhimiku hõbedaselt sillerdavat pinda vaevumärgatavate kontsentriliste
ringidega. Sealtpoolt loetakse laserkiirega salvestusjäge;
niisiis on jälg vigastuste eest hästi
kaitstud.
Ketas koosneb kolmest kihist:
alumine ülitugev plastikkiht, mille pealispinnas on salvestusjälg (salvestusspiraal)
keskmine õhuke, tavaliselt alumiiniumist metallkile
kaitsev lakikiht, millele kantakse siidtrükis etikett
Heli salvestamisel laserplaadile kantakse plaadile helisignaali
lugemid tavaliselt iga 23
mikrosekundi tagant, niisiis sagedusega 44,1
kHz. Väärtus ise esitatakse 16 - bitises
kahendkoodis; viimasel ajal kasutatakse helikvaliteedi tõstmiseks kuni 24 bitist koodi.
Andmete salvestamisel esitatakse need kahendkoodis baitidena, nagu muudelgi
andmekandjatel. Nagu
eelpool märgitud, koosneb plaadi pinnal olev spiraalikujuline
salvestusjälg lohkudest (
pit) ning põhipinnast (
land ). Viimane tähistab algset loogilise nulli
salvestist, üleminekud lohkudele aga - loogilisi ühtesid. Kuna kahte ühte pole võimalik
üksteise järele salvestada, siis kasutatakse kodeerimisviisi
EFM (
Eight to Fourteen
Modulation - 8:14), s.t.
kõik 8-bitised
baidid teisendatakse
14-
bitiseks
koodiks,
millega on tagatud, et
kunagi ei esine kõrvuti
kaht loogilist ühte. Võib
veel juhtuda, et üks bait lõppeb ja järgmine algab ühega, seepärast lisatakse iga kahe baidi
vahele kolm täiendavat nulli - seega ühtekokku vajatakse 1 baidi kirjutamiseks 17 bitti.
24
Andmeploki suurus - minimaalne baitide arv, mida edastatakse
arvutile ajaühikus liideskanali
kaudu; vastab kõvaketta klastrile.
MPC-määratluse kohaselt on selleks minimaalseks ploki
suuruseks 16
kB.
4.3.3. Erinevad standardid:
CD-sid tehakse mitmete eri standardite järgi (sõltuvalt neil hoitavate andmete tüübist) ja
kõigile neist on antud mingi värvuse nimi. Vastavalt raamatute kaante värvuse järgi. Toome
mõned neist:
VärvusVärvusklassi kuuluva CD Formaadi nimetushelisignaali taasesitust kirjeldav standard
CD-DA (
DigitalRed Book audio Audio)
standard, mis kirjeldab viisi, kuidas andmed on paigutatud
Yellow Book"
CD-ROM"-ile (
Digital Data -ISO 9660 /
High Sierra ) ja
"
CD-ROM XA"-le (
Extended Architecture)
CD-I (
CD-Interactive), interaktiivset
multimeedia CD-d
Green Bookkirjeldav standard
Salvestatavate laserplaatide
CD-R (
CD-Recordable),
CD-
Orange BookRW (
CD-Rewriteable),
MO (
Magneto-Optical) standard
White Book"
Bridge"
CD -d (
Photo CD,
Video CD ja teised)
Enhanced Music CD. Sisaldab kirjeldust multisessioon-
Blue Booksetele tehases pressitud plaatidele.
4.3.4. CD Formaadid
Kõik CD plaadid kasutavad informatsiooni salvestamiseks samu
meetodeid , kasutades ketta
pinnal oleva spiraalse raja õnarusi ja tasasusi (
audio CD-l hoitakse infot bittide ja baitidena
samamoodi nagu andme
CD-lgi). Kuna aga info võib olla erisugune, siis kasutatakse ka
erinevaid andmekirjeldamis e. struktureerimisformaate (viis kuidas
bitte paigutada).
Tänapäeval on kasutusel mitmeid eri formaate, millest mõned formaadid on
populaarsemad ,
kui teised, mõned vajavad lugemiseks spetsiaalseid seadmeid, mõned aga on ühilduvad
üksteisega.
Compact Disk Digital Audio (CD-DA)Seda üldlevinud
CD formaati kasutavad kõik muusika
CD plaadid. See on kõige esimene
välja töötatud
CD formaat , mis on määratud "
Red Book" spetsifikatsiooniga ja välja töötatud
Philipsi ja
Sony poolt 1980.
CD-ROM Digital Data (CD-ROM, ISO 9660, "High Sierra")Standard, mis kirjeldab, kuidas paigutada digitaalseid andmeid plaadil, määrati 1983
Philipsi
ja
Sony poolt ja kannab nime "
Yellow book". See standard põhineb tavalise audio
CD "
red
book" formaadil kuid on ka erinevusi
25
CD-ROM Extended Architecture (CD-ROM XA)See
CD formaat loodi
Philipsi,
Sony ja
Microsoft-i poolt, kuna leiti, et
olemasolevad CD
audio ja
CD - data spetsifikatsioonid on liiga piiratud. Formaat määrab ümber vana
CD -
data spetsifikatsiooni ja lisati vanasse "
Yellow book" standardi klassi.
"Bridge" CDSeda tüüpi kettad töötavad nii
CD-ROM XA, kui ka
CD-I seadmetes .
Bridge CD formaati
kasutavad nt.
Kodak Photo CD ja
Video CD.
CD-I (Compact Disc Interactive)1986 aastal
Philipsi ja
Sony poolt välja töötatud formaat, mis oli mõeldud selleks et hoida
teksti, graafikat, audiot, videosid ja arvutiprogramme, nii et neid saaks maha mängida
spetsiaalsel seadmel, mida on võimalik ühendada televiisoriga.
CD-I standard on küllaltki
sarnane "
Yellow book" spetsifikatsioonis olevatega.
CD-I standard populaarsust ei
saavutanud, selle asemele on ilmunud "
Bridge" formaadis olevad kettad, mida oskavad
lugeda nii
CD-ROM XA, kui ka
CD-I seadmed.
Video CD (VCD)Video CD-on defineeritud "
White book" spetsifikatsioonis. Formaat mõeldud pakitud video
hoidmiseks. Tänu
MPEG formaadis pakkimimeetodile on plaadil võimalik hoida 74 minutit
täisekraanilist videopilti. Video mahamängimiseks on vaja kas video
CD mängijat või
CD-
ROM seadet, mis seda toetab. Kuna kasutatav
MPEG-1 pakkimise
algoritm ei ole just kõige
parem, siis on ka video kvaliteet suhteliselt vilets, olles sarnane
VHS kassettidel olevaga.
NB:
Video CD ei ole sama mis
CD-V -
alternatiivne video
CD standard,mis suudab endal
hoida vaid mõne minuti pakkimata videot ja heli
Photo CDVälja töötatud 90-ndate alguses
Kodaki ja
Philipsi poolt. See formaat on mõeldud just fotode
hoidmiseks.
Photo CD on defineeritud "
Orange book" spetsifikatsiooniga.
Plaadile pandavad fotod saadakse järgmiselt:
ilmutatakse
film , t
tehakse pildid,
skanneritakse pildid arvutisse, kus need viiakse foto
CD formaati
kirjutatakse seejärel plaadile.
Hiljem on võimalik lisada uusi
fotosid , kuid see eeldab, et info kirjutatakse
multisessiooniliste seanssidena (see aga eeldab, et seade millega fotosid vaadatakse seda
võimalust toetab). Foto
CD on võimalik formeerida ka "
Bridge CD" formaadis, mis tähendab,
et seda saab lugeda lisaks
CD-ROM XA- le ka
CD-I seadmes.
4.3.5. Pöörlemiskiirus
Seadmele märgitud kordsus (näit.
24x, 32x...) näitab, mitu korda on selle maksimaalne
andmete ülekandekiirus suurem, kui audio-
CD (heliplaadi) puhul, mis on
150 KB/s. Plaati
26
keerutava mootori pöörlemiskiirust kontrollitakse mikrokontrolleri poolt, mis saab
juhtimiskäskude väljatöötamiseks andmeid loetavalt plaadilt (jälgib pidevalt lugemispea
asukohta ).
Esimesed
CD-ROMid töötasid samal kiirusel, mis standardne audio
CD mängija: 210 kuni
539 pööret minutis (
RPM), sõltuvalt lugemispea asukohast plaadil ning
andmeedastuskiirus oli
150 KB/s. Andmete lugemiseks kasutati
CLV meetodit. Aja jooksul andmeedastuskiirust
tõsteti ning kasutusele võeti uued meetodid.
CLV (Constant Linear Velocity)
Väiksema kiirusega
CD-ROM lugejates on pöörlemiskiirus muutuv ja seda väiksem, mida
kaugemalt ketta keskkohast lugemine
parajasti toimub, sest seda rohkem infot ühele
täistiirule
mahub . Nii
saavutatakse püsiv info ülekandekiirus, mis näiteks heliplaadi jaoks on
ka hädavajalik. Suurematel pöörlemiskiirustel on
CAV eelistatum , sest muidu peaks
lugemispea uude kohta liigutamisel ootama veel plaadi pöörlemise stabiliseerumist (s.t oleks
raske pidurdada ketast, mis teeb 12 936 pööret minutis (
RPM)
kiirusele 5040 ja siis jälle
vajadusel kiirendada). Seega on üldine "jõudlus" nt. 24 kordsel
CLV seadmel parem, kui 24
kordsel
CAV-il.
CAV (Constant Angular Velocity)
CAV -püsiv pöörlemiskiirus.
CD-ROM seadmete tööprintsiip, mille puhul ketas pöörleb alati
ühesuguse kiirusega sõltumata sellest, kas infot loetakse tema sisemiselt või välimiselt osalt.
Rakendatakse tavaliselt alates 12-kordsetest seadmetest.
CD-ROM seadmete lugemiskiiruste
võrdlemisel tuleb arvestada, et neile märgitud kordsuse arv käib vaid ketta välisosa kohta,
väiksema
raadiusega siseosalt lugemine võib olla isegi 60%
aeglasem . Kahjuks algabki
CD-
del info plaadi keskosast.'
On ka seadmeid, mis kasutavad mõlemat tehnoloogiat,
lugedes CD- ketta välisääre poolt
CAV meetodil ja seestpoolt pöörlemiskiirust suurendades
CLV meetodil. Mitmed eriti kiired
seadmed, kasutavad andmete lugemiseks mitut lugemispead.
Constant LinearOmadusedConstant Angular Velocity (CAV)Velocity (CLV)Seadme kiirusMuutuv
Fikseeritud
Ülekande kiirusFikseeritud
Muutuv
Tavalised, vanemad
CD-Uued ja kiired
CD-ROM seadmed,
KasutusalaROM seadmed
kõvakettad, disketi seadmed
Üldjuhul ei ole seadme kiirus,
mingite programmidega töötamisel plaadilt eriti tähtis, sest
need ei vaja tavaliselt väga suurt pöördumiskiirust. Olulisemaks muutub kiirus juhul, kui on
tegu suurte andmekogumite kopeerimisega plaadilt või on vaja teha ulatuslikke päringuid nt.
andmebaasidest.
4.3.6.
Ühilduvus Mida suurema arvu erinevate standardite ja reeglitega
CD - lugeja ühildub, seda väiksem on
tõenäosus, et kasutajal tuleb silmitsi seista ühilduvusprobleemidega. Kui kavatsete lugeda
CD-ROM-ilt ka fotosid (
Photo-CD), siis on vaja eri programmi. Fotosid sisaldavad
CD-d
võivad olla salvestatud ka nn. multisessioon vormingus; nende lugemiseks on vajalik
CD-
lugeja ühilduvus multisessioon- foto-
CD vorminguga. Jälgida tuleks, kas
CD - seade on
võimeline lugema
CD-R plaate. Viimasel ajal toodetud arvutite puhul probleeme ei teki.
27
4.4. Kirjutav CD-ROM'i seade
Harjumuspärane CD-ROM kujutab endast tavalist CD -plaati, kuhu tehases on
pressitud mitte muusikapala, vaid arvutiprogramm . Praeguseks laialt levinud CD
-ROM-i lugejad on avanud arvutiprogrammide levikule laia tee. Enamik praegu
toodetavast tööstuslikust tarkvarast levitatakse kindlasti ka CD-ROM-i variandis . CD-ketaste suur mahutavus ja mugav kasutamine on paratamatult viinud paljud
arvutikasutajad mõttele ise
CD-ROM-ile oma tarkvara salvestada. Praegu ongi tootmisel
sellised seadmed, mis võimaldavad spetsiaalsele tühjale laserplaadile (toorikule) kirjutada.
CD-kirjutajaid on kahte sorti:
CD-R- suudab kirjutada vastavale plaadile ainult ühe korra, st plaadil olevaid andmeid enam
muuta ei saa.
CD-RW-(
CD-ReWriteable) suudab kasutada nii
CD-R, kui ka spetsiaalseid
CD-RW plaate.
CD-RW plaadil saab andmeid korduvalt üle kirjutada.
CD-RCompact Disc Recordable, salvestatav
laserketas . Kasutati ka nime
CD-WO (Compact Disc
Write Once ) või "
WORM disk" (
Write Once Read Many). (Tegelikult on olemas ka teisi
WORM tehnoloogiat kasutavaid seadmeid, peale siinkirjeldatava
CD-R'i). Sarnaneb ehituselt
CD-ROM-ile, kuid põhimiku ja metallikihi vahel on valgustundlikust orgaanilisest materjalist
(tsüaniin või seda sisaldavad segud) andmekiht. Põhimikku on pressitud pidev spiraalvagu,
mille järgi kirjutav seade hiljem kirjutuslaserit positsioneerib (kirjutamiseks kasutatakse
kõrge intensiiivsusega laserkiirt).
Kirjutamisel tekitatakse vagudevahelisele
alale “lohke”.
Need ei ole tegelikult lohud, vaid materjali kerge sulatamisega mittepeegeldavaks muudetud
piirkonnad, mida
CD - seadme
laser peab lohkudeks.
CD-R formaadi publitseeris 1990a.
Philips, määrates selle "
Orange book part II" standardiga.
Kirjutavad
CD-ROM-i seadmed on
tavalisest CD-lugejatest kallimad
. CD-R kettaid
toodetakse praegu põhiliselt kaht tüüpi - mahtuvusega 650 ja 700 MB (vastavad
helisalvestuse pikkustele 63 ja 74 minutit). Tühja ketta - tooriku hind on ligikaudu 5-10
krooni, mis teeb megabaidi hinnaks väga odava ~15 senti.
CD-
kirjutajad on tähtsad kohtades, kus salvestatavad andmed peavad säilima kindlasti
muutumatul kujul, näiteks pankades. Andmeid, mis on kord
CD peale kirjutatud, enam
"tavaliselt" muuta ega
asendada ei saa.
CD-plaat säilib normaalsetes tingimustes 50-100
aastat. Küll on ta kaitsetu mehaaniliste pahatahtlike vigastuste eest. Näiteks kruvikeerajaga
üle plaadi tõmmatud
kriips , muudab info loetamatuks.
Lisaks sellele, et
CD-R seadmed oskavad plaate kirjutada, oskavad nad neid muidugi ka
lugeda (enimkasutatavaid standardeid
CD-R -plaadid (audio ja andme) ühilduvad "enamasti" kõigi
CD-ROM ja
CD-Audio
seadmetega.
CD-RWCD-RW seadmed on sarnased
CD-R seadmetele, kuid omavad kirjutamiseks/ lugemiseks
hoopis teistsugust laserit.
CD-RW kutsutakse vahel ka "
erasable CD" ehk
CD-E.
CD-RW
spetsifikatsioon on määratud
Philipsi poolt välja töötatud "
Orange book part III" formaadiga.
28
CD-RW plaadid on ehituselt sarnased
CD-R -dega, erinev on vaid andmesalvestuseks
kasutatav pind.
CD-RW andmekihi pind koosneb erilistest keemilistest komponentidest, mis
võivad oma olekut korduvalt muuta ja säilitada, sõltuvalt temperatuurist. Materjali
kuumutamisel ühe temperatuuriga ja seejärel jahutades, aine kristalliseerub ning teise
temperatuuriga kuumutades, võtab aine mittekristalliseerunud oleku. Kui aine on
kristalliseerunud , peegeldab ta rohkem valgust kui mittekristalliseerunult, seega saab
kristalliseerunud pinda kasutada kui põhipinda "
land" ja mittekristalliseerunud kohta lohuna
"
pit". Seega peab
CD-RW seade kasutama korduvkirjutamisel kahte erinevat
laserikiire võimsust.
SalvestamisestSalvestavate laserketaste peamiseks probleemiks on salvestamise keerukus ja tundlikkus
vigade suhtes: andmeid tuleb salvestamise ajal anda seadmele ühtlase voona, st. kirjutamise
ajal ei tohiks töötada ekraanisäästjad, ning muud taustprogrammid. Vastasel juhul muutub
kirjutatav plaat kasutuskõlbmatuks. Antud fakti tuleks silmas pidada eriti vanematel
seadmetel. Selleks, et tagada ühtlast andmevoogu, on kasutusel mitmed meetodid, üheks neist
on mälupuhvri kasutamine, teiseks aga kogu lähteinfo eelnevalt kõvakettale kirjutamine e.
tehakse
diskimage-fail (ei loeta otse
teiselt plaadilt). Pauside ja aeglustuste
tasandamiseks on
küll olemas puhver, kuid see on üsna väike ja selle tühjakssaamisel (
buffer underrun, puhvri
alatäitumine) muutub ketas tavaliselt kõlbmatuks. Mida kiiremini kirjutamine toimub, seda
suurem peab olema sissetulev andmevoog, ning seda suurem on oht ketta vigaselt
kirjutamises.
Eristatakse kahte salvestusviisi:
ühe ja
multisessioonilist. Iga sessiooni kirjutamise jooksul,
peab info kulgema pidevalt. Iga sessiooni kirjeldamine võtab
CD-l ruumi umbes 13 MB. See
tähendab, et näiteks 50 sessiooni korral kulub praktiliselt kogu
CD maht sessioonide
kirjeldamiseks ja vajalikku infot sinna enam ei mahugi. Kümne sessiooni kasutamine on aga
täiesti tavaline. "Normaalne" st. vanem
CD-ROM-lugeja suudab ära tunda ja sisse lugeda
ainult esimese salvestussessiooni. Multisessioon - salvestuse lugemiseks vajatakse spetsiaalse
lisavõimalusega lugemisseadet ja vastavat draiverit.
Multi sessioonide kasutamine tähendab seda, et infot saab kettale kirjutada mitmes
järgus st.
olles mingi info plaadile kirjutanud, saame seda hiljem vaba ruumi
olemasolul lisada. Põhjus,
miks vajatakse multisessioon vormis plaatide lugemiseks spetsiaalset riistvara toetust, peitub
plaadi sisu kirjeldavas tabelis. Kui plaati aja jooksul mitmeid
kordi infoga täiendatakse
(kirjutatakse uus
sessioon ), muutub ka selle sisu, ning peab iga kord täiendama ka plaadi sisu
kirjeldavat tabelit. Seadmed, mis
toetavad multi-sessioon plaate, ongi programmeeritud
selliselt , et nad suudavad otsida plaadil leiduvaid, erinevaid sisu kirjeldavaid tabeleid ja neid
üheks kokku panna.
CD-RW, CD-R ja CD-ROM ühilduvusÜhilduvusprobleemid
CD-RW ja
CD-ROM seadmete puhul võivad olla järgmised:
paljud (vanemad)
CD-ROM seadmed ei suuda lugeda
CD-RW plaate. Põhjuseks
CD-RW plaatide väiksemad peegeldusomadused ja sellest
tingituna ka raskused
lugemispeal info kätte saamisel.
CD-RW plaadid kirjutatakse tavaliselt mitmesessioonilistena, kuid paljud vanemad
CD-ROM mudelid seda võimalust ei toeta
29
NB! CD-R kettad, mis on tehtud
CD-RW seadmega, on loetavad iga seadmega, mis suudab
lugeda
CD-R meediat . Ehk siis teiste sõnadega, on ühilduvuse probleemid
CD-RW
plaatidega, mitte
CD-RW seadmetega. Kui
CD-R ketas, on tehtud ühe sessiooniline, peaks ta
olema
loetav iga tänapäevase
CD-ROM seadmega; mitme sessioonilise plaadi puhul on vaja
seadet, mis antud võimalust toetaks.
Esineb ka
olukordi , kus
CD-ROM seade loeb ühe
CD-kirjutaja poolt tehtud plaate, kuid teise
samaväärse seadme omasid mitte. Samuti tuleb ette, et seade suudab lugeda vaid teatud värvi
kattematerjaliga plaate (erinevat värvi plaatidel on erinevad peegeldusomadused). Kõigi
nende probleemide vältimiseks, on lahenduseks ainult kas ise katsetamine eri seadmete ja
meediatüüpidega või
sõpradelt /tuttavatelt saadud informatsioon.
30
4.5. DVD- (Digital Versatile Disc)
Sel ajal, kui kõvaketaste mahud järjest mitmekordistusid, ei tehtud
CD mahu
suurendamiseks peale kaheksakümnendaid, mil laserplaat leiutati, suurt midagi. Kui hakati
tootma mahukaid
multimeediumtarkvara pakette, hakkas ka
CD-
ketaste mahukusest väheks
jääma .
CD tootmisega tegeleva firma (
Nimbus) insener
leidis1993.a., et
CD-le võib infot palju rohkem
mahutada, kui punase laseri võimalusi paremini ära
kasutada. Seda asjaolu olid juba varem kasutanud mõned audio-
CD-de valmistajad, kes 74
minuti asemel
CD-le 78 minutit muusikat suutsid pressida. Ka suudeti 1,5 -tunnine
MPEG 1
vormingus film ühele kettale kokku suruda, aga kahjuks ei suutnud vanemad lugejad seda
enam veatult esitada. 1993. aastal teatasid
Sony,
Philips ja
JVC spetsiaalsest
Video-CD-st,
kuhu sai
MPEG 1 vormingus filme pakkida. Puuduseks selle lahenduse juures oli, et 90-
minutiline film tuli jaotada kahele kettale.
Detsembri keskel 1994.a. demonstreerisid
Sony ja
Philips oma
High-Density-CD-d, mille
maht ulatus 3,7 GB-ni.
Toshiba ja
Warner töötasid 1995. aastaks välja
Super Density Disc'i, mille maht küündis 5
GB-ni.
Et paremini kasumit teenida, panid nelja firma insenerid pead kokku ning uue ketta nimeks
sai
DVD -Digital Versatile Disk või vahel ka
Digital Video Disk.
DVD pidi aegamisi välja
vahetama
CD-d
ja
VHS-kassetid.
DVD – (
Digital Versatile Disk ehk eesti keeles
Digitaalne Mitmekülgne Plaat) on samade
mõõtmetega nagu
CD, kuid
DVD ketas mahutab
seitse korda enam andmeid kui
CD: 4,7 G
kihi kohta, võrreldes
CD 680 megabaidiga. Ka
DVD seade on sarnane
CD lugerile ja suudab
peale
DVD lugeda ka
CD-d – nii audio kui ka andmete omi.
DVDle mahub ära isegi
täispikk panoraamheliga film. Kvaliteedi vahe peaks olema umbes selline, nagu lindikasseti ja audio-
CD puhul. Video-
kasseti seisukohalt on
DVD tootmiskulud tavalise videokasseti omast
väiksemad, kvaliteet aga parem.
4.5.1. Kuidas siis pakkida nii palju infot
CD suurusele diskile?
Vastus on laser.
DVD plaadil võib olla kuni neli pressitud andmekihti, kaks
kummalgi poolel,
kogumahuga 17 GB.
DVD kasutab peenema kiire ja väiksema lainepikkusega laserit kui
standartne CD-ROM ja suudab lugeda väiksemaid infolohukesi (
pit), mis paiknevad
DVD
kettal spiraalselt (nagu
CD-ROM-il), kuid ka spiraali
keerud asuvad üksteisele lähemal. Infot
sisaldav spiraalne rada on
CD-l palju sügavam kui
DVD puhul ja seega saab sama paksusega
plaadile kirjutada kummalegi poole vao ning saadaksegi
kahepoolne plaat. See
disain mahutab 9,4 GB infot, mille puuduseks on see, et sa pead ise diskil teise poole
pöörama kui
tahad kasutada andmeid, mis asuvad teisel poolel (nn.
flipper - plaadid). Kuid see pole veel
kõik – insenerid on leidnud viisi kuidas mahutada veel rohkem infot
DVD kettale. Selleks
kasutatakse hõbedase tagasipeegelduva kihi peal veel
kullatud kihti. Nii saab
DVDle
salvestada kaks andmekihti ühele poolele.
31
4.5.2. Spetsifikatsioon ja tehnoloogia
DVD-sid võib olla 4 erinevat tüüpi, mahtuvusega 4.7 kuni 17 G. Esimesel juhul on tegemist
ühepoolse ja ühekihilise plaadiga nagu seda on
CD ja viimasel juhul kahepoolse kahekihilise
plaadiga. Esialgse versiooni info
edastamise kiirus on nagu enamikel
CD-ROMidel –
meelelahutuseks (nt. filmilõikude vaatamiseks) on info edastuskiirus 600 KB/s, mis on neli
korda suurem kui audio
CD puhul ja võrdeline 4X
CD-ROM-iga. Andmete ülekandeks on
32
kiirus 1.38 MB/s, mis on võrreldav 10 X
CD-ROM draiviga. 1995 aastal töötati välja
unikaalne DVD spetsifikatsioon, milles lähtuti filmitööstuse
vajadustest , et mahuks ära
digitaalses formaadis tüüpiline
Hollywoodi film, mille pikkus on tavaliselt 135 minutit.
Igal
DVD ja
CD plaadil on peegelduv kiht -enamasti alumiiniumist- kohe andmeid kandva,
polükarbonaadist põhimiku järel. Kahekihilisel
DVD-l on peegelduva kihi peal osaliselt
transparentne andmekiht, laser on suuteline
mõlemalt andmeid lugema. Esimese kihi lõpus
laser fokuseerub ümber teisele
kihile , puhvri kasutamine tagab
katkematu andmeedastuse.
Kahe kihi kasutamine ligikaudu kahekordistab plaadi mahu. Transparentne kiht mahutab
3,8 G, võrreldes peegelduva kihi 4,7 G-ga, selle tulemusena on ühepoolse kahekihilise plaadi
mahuks 8,5 G. Kui tegu on kahepoolse ja kahekihilise plaadiga (kokku neli andmekihti)
saavutatakse
kogumaht 17 G, mis on -25 korda suurem kui
CD- ROM-il.
Miks ei ole
kahekihiline ketas täpselt poole mahukam kui ühekihiline? Sest alumine kiht
tuleb kirjutada natuke suuremate süvenditena ning seetõttu kaotatakse
mahus . Huvitav on
veel see, et kõigepealt loetakse alumine kiht seest väljapoole (nagu
CD korral), siis ülemine
kiht väljast sissepoole. Seda sellepärast, et vältida lugemispea liigutamisest ja ketta
pöörlemiskiiruse muutmisest tulenevaid asjatuid pause
filmides .
Kahepoolsete ketaste miinuseks on ajamite keerukus ning kallidus, ka on kahepoolsed kettad
õrnemad, kuna andmed on mõlemal plaadipoolel ning kaitsekihid õhemad. Kettad on ka
visuaalselt erinevad.
Ühilduvuse säilitamiseks
CD-ROM-iga on
DVD diameeter 120 mm. , paksus 1,2 mm.
DVD spetsifikatsioon
defineerib viis eri kettatüüpi
: DVD-Video, DVD-Audio, DVD-ROM,
DVD-R (Recordable) ja
DVD-RAM. Viimane on ülekirjutatava
DVD esialgne formaat,
millele järgnesid temaga võistlevad formaadid
, DVD + RW, DVD - RW (Rewritable)
DVD-Video ja
DVD-Audio on
DVD standardid meelelahutustööstuse jaoks, seetõttu vaid
lühike kirjeldus. Nende kahega loodetakse asendada praegused vastava ala standardid.
Audio
CD ja
Video CD.
DVD-Video peamised omadused on:
Video kvaliteedi juures taotletakse vastavust standardile, mis määrab video
andmeedastuse 167 Mbit/s ja
MPEG-2 andmetihenduse (
Moving Picture Experts
Group). Üks ketas mahutab üle 2 tunni videot.
Ühilduv
Audio CD ja
Video CD standarditega.
Võimalikud regionaalne kood, kopeerimiskaitse,
parental control.
MACROVISION - Kopeerimiskaitsekiip, mille integreerimisega
igasse DVD-Video luge-
jasse, loodetakse tõkestada analoogset kopeerimist (
DVD-lt videolindile). Nimelt on
filmitöösturid seoses
DVD tulekuga üsna mures.
DVD-ga seotud mure on põhiliselt see, et
pilt on niivõrd hea, et erinevalt videokassetist on temalt võimalik teha lõputu hulga väga häid
videokoopiaid. Et seda ei juhtuks, on enamus plaate kodeeritud
Macroviosioni kasutades - see
on nõks, mis kasutab ära videomaki tundlikust, pannes sellesse
juhitud DVD pildi pulseerima
ja muid trikke tegema. Tegelikult muidugi on
Macrovisioni võimalik arvutis välja lülitada.
Digitaalse kopeerimise takistamiseks kasutatakse krüpteerimist ning koopiate loendurit, s.t
koopia tegemisel kirjutab salvesti plaadile mitmenda koopiaga on tegu, määratud on
maksimaalne koopiate arv.
DVD-Audio standard on hetkel
määratlemata .
DVD-ROM lubab ainult kettalt lugemist nagu
CD-ROM. Kokku võimalik mahutada
DVD
kettale 17 G infot.
DVD-R esimesed mudelid ilmusid 1997 ja lubasid salvestusmahtu 3,95 G ühe poole kohta.
Vorming lubab ühekordset kirjutamist analoogselt praegusele
CD-R tehnoloogiale.
33
Polükarbonaadist kihi asemel kasutatakse värvainet, millele
laseriga vähem peegelduvaid
auke kõrvetatakse, simuleerimaks lohke
DVD-ROM plaadil. Uuemad
DVD-R -id mahutavad
kuni 4,7 G andmeid, võimalik on ainult üks andmekiht. Andmeedastuskiirus ~1,4MB/s
võimaldab 4,7G tooriku
andmetega täita natuke rohkem, kui tunniga.
DVD +RW, DVD -RW -on võimelised teostama kettale korduvkirjutamist. Mahutavus kettal
on 3 G juures.
DVD+RWDVD+RW on nagu
CD-RW, mille andmed kirjutatakse tühjale kettale (toorikule) pressitud
spiraalvakku ja failisüsteem on jaotatud andmeplokkideks.
DVD-RAM kasutab erinevat tüüpi
andmestruktuuri Ning seega on nende kahe formaadi andmestruktuurid erinevad, mis
andmete seisukohalt tähendab , et formaadid on mitteühilduvad ning ühe formaadi kettaid ei
saa kasutada teist formaati kasutava seadme poolt.
DVD-RAM-i (
random access memory) teeb sama, mis
DVD+RW ning
DVD-RW, selle
erinevusega, et kasutatakse faasipöördustehnoloogiat, millel põhinevad praegused
Panasonic'u
PD/CD (
phase change dual / CD-ROM) ajamid.
DVD-RAM kettad on erilises
ümbrises ning neid tehakse 1 ja 2 poolseid, hetkel on mahutavus 2,6 G ühe poole kohta.
Peatselt on oodata ka 4,7 G ühe poole peale mahutavaid seadmeid. Ühe poolseid
DVD-RAM
kettaid saab ümbrisest välja võtta ning kasutada
DVD-ROM seadmes. Seadme tõid
esimestena
turule Hitachi, Panasonic ja
Toshiba.
MMVF (Multimedia Video File) formaat mis välja töötatud NEC -i poolt, pakub mahuta-
vuseks 5.2G ühe poole kohta.
Allpool toodud tabel annab mingi ülevaate(peegeldab hetkeseisu 1999.a.) sellest, milline
seade, millist meediat lugeda suudab:
CD-DVD-DVD-Seade
CD-RCD-RWDVD-RDVD-RW DVD+RWROMROMRAMsõltuvalt
sõltuvalt
sõltuvalt
DVD-ROMja
ja
ja
ja
ja
seadmest
seadmest
seadmest
sõltuvalt
DVD-Rja
ja
ja
ja
ei
ei
ei
seadmest
DVD-RAMja
ja
ja
ja
ja
ja
ei
ei
DVD+RWja
ja
ja
ja
ja
ei
teadmata
ja
DVD-RWja
ja
ja
ja
teadmata
ei
ja
teadmata
Kordame veel, et tänaseks võib olukord paljuski muutunud olla.
34
4.5.3. CD ja DVD võrdlus
CDDVDDiameeter
120 mm
120 mm, 80 mm
Paksus
1,2 mm
1,2 (2 x 0,6)mm
Radade tihedus
1,6 m
0,74 m
Lohkude min. pikkus
0,834 m
0,400 m (0,440 m kahepoolne )
Laseri
lainepikkus 780 m (infrapunane) 635-655 m (punane)
Konstantne vookiirus
1,2 m/s
3,49 m/s (3,84 kahepoolne)
Andmetega kihte
1
1 -2 plaadi poole kohta
Andmetega plaadipooli
1
1,2
Maht
650 MB
4,7 G-17G
Andmeedastuskiirus (1x) 153,6 kB/s
1,385 MB
4.5.4. Pakkimine
Hoolimata suurest andmehulgast, mida
DVD-ROM endal kanda suudab, ning millel saab
filme esitada kaheksas
erinevas keeles ja 32 erinevas keeles olevate subtiitritega, võimaldab
üks ketas salvestada kõrgkvaliteediga pilti ja heli ainult 5-10 minutit. Selle kitsaskoha
ületamiseks võeti appi
Motion Picture Expert Group’i poolt leiutatud
MPEG-2 andmete
pakkimise ja kodeerimise standard, mille abil saab kodeerida ühele kahekihilisele ja
kahepoolsele
DVD-
ROM-ile kuni kaheksa tundi digitaalset videopilti ja heli.
MPEG (
Moving Picture Experts Group)- töötab
ISO (
International Standards Organization)
ja
IEC (
International Electro-Technical Commission) ühise juhatuse all. Grupi
tegevusvaldkond on arvuti abil
esitatavate liikuvate piltide (digitaalse video) ja sellega seotud
heli kompressioonide/dekompressioonimeetodite standardiseerimine.
MPEG-pakkimineEsimene standard
MPEG-1 valmis 1992. aastal. Seda kasutatakse interaktiivses multimeedias
videomagnetofoni kvaliteediga pildi (video) ja
CD kvaliteediga heli edastamisel.
MPEG
standardid näevad ette pildi ja heli
omavahelise sünkroniseerimise.
MPEG-1 on teostatud
firmade
Philipsi ja
Sony poolt loodud standardis
CD-I (
Compact Disc- Interactive). Peale
selle toetab
MPEG-1 kümneid tuntud firmasid.
MPEG-2 valmis 1994. aasta kevadel, kuigi mustandi kinnitas
ISO juba 1993. aasta sügisel.
MPEG-1 erineb
MPEG-2-st peamiselt selle poolest, et
MPEG-1 ei toeta suuremat andme-
edastuskiirust kui 1.5 Mbit/s. Kuna
MPEG-2 võimaldab suuremat andmevahetuskiirust ning
seega ka paremat pildi- ja helikvaliteeti, leiab ta kasutamist professionaalses televisioonis,
interaktiivses ja kõrgtihedas televisioonis (
HDTV=High Definition Television). Samuti
nähakse ette selle kasutamist tulevikus kõrgjõudlusega andmevõrkudes.
35
4.5.5. Piirkonnakood
Piirkonnakood on tülikamaid
DVD-ga seotud piiranguid. See võeti kasutusele suurte
USA
filmistuudiote nõudel, kes seadsid
DVD-
filmide tootmise tingimuseks, et senine
turustuspraktika peab jätkuma. Selle kohaselt
ilmuvad uued filmid kõigepealt
USA turule,
poole aasta pärast ilmuvad
USAs nende videod ja
DVD-plaadid ja alles siis suunatakse film
Euroopa turule. Viimasena jõuavad filmid Hiina turule. Et teiste maade filmivaatajad ei saaks
USAst ostetud
DVD-plaate enne kasutada, kui film on nende maade kinodes jooksnud, lepiti
kokku jagada maailm kuueks
piirkonnaks . Igas piirkonnas võib müüa ainult sellele omistatud
koodiga DVD-filmiplaate ja -pleiereid. Kui pleieri ja plaadi piirkonnakood kokku ei lange,
siis plaati mängida ei saa. Multimeediatooded ja mängud on koodita (kood 0), neid mängivad
kõik seadmed.
DVD-plaatide tootjate poolt on maailm jagatud 6 erinevaks regiooniks. Raskendamaks
regioon 1-le toodetud plaatide lugemist, on nt. regioon 6 jaoks tehtavatesse
DVD lugeritesse
kodeeritud võimalus lugeda ainult regioon 6-e jaoks toodetavaid plaate. Seega peaks olema
kõigil regioonidel oma koodiga lugerid ja nende jaoks toodetavad plaadid ning kõik see peaks
raskendama tarkvara piraatlust. Tegelikkuses aga valmistatakse mitmete firmade poolt
multiregionaalseid lugejaid, ning võimaldatakse lugejaid vastavate seadmetega ümber
kodeerida.
Eestisse on seni valdavalt toodud ainult 2–koodiga pleiereid.
Tavaliselt leidub
kasutatava DVD plaadi regiooni kood selle pakendil või
vahel ka plaadil endal. Koodiks on regiooninumbriga logo.
Piirkonnad on järgmised:
1. USA ja Canada
2. Euroopa, Jaapan, Kesk-Ida, Egiptus , Lõuna-Aafrika ja Gröönimaa
3. Taivan, Korea, Filipiinid, Indoneesia ja Hong Kong 36
4. Austraalia , Uus- Meremaa , Lõuna-Ameerika, Mehhiko , Kariibi mere saared
5. Venemaa, Ida-Euroopa (sh Eesti
), Aafrika, India, Põhja-Korea, Mongoolia
6. Hiina 4.6. Magnet-optiline ketas
MO-ketas meenutab tavalist 3,5-tollist disketti, olles sellest umbes kaks korda paksem,
muudelt mõõtmetelt aga sama. Ta mahutab standardselt 230 MB.
MO-ketta lugemiseks
vajalik seade mahub arvutis
samasse avasse, kuhu sama suur disketiseadegi. Toodetakse ka
õhemaid
MO-kettaseadmeid, mis sobivad sülearvutitesse. Levinud on ka välised seadmed,
mida on lihtne tõsta ühe arvuti küljest teise juurde.
MO-ketaste eelised
Andmete säilitamine
MO-ketastel on mugav. Kettalt lugemine on praktiliselt sama kiire kui
kõvaketta korral, kirjutamine umbes kolm- neli korda aeglasem. See tähendab, et mingi
dokumendi lugemiseks ja sellel pisiparanduste tegemiseks pole vajadust faili lahti pakkida,
kõvakettale ega sealt tagasi kopeerida. Kui andmeid salvestatakse iga päev suures koguses ja
ootamatult võib tulla vajadus mingi eelmise perioodi andmeid kontrollida, on sellise
salvestamisviisi kasutamine väga mugav.
MO-kettal on hõlbus viia andmeid ühest kohast teise. Kui väiksemate andmehulkade
viimiseks ühest arvutist teise kasutatakse tavaliselt disketti, siis suuremahuliste andmete jaoks
jäävad disketid väikeseks. Suuri andmeid vahetavad omavahel tavaliselt trükiste kujundajad,
reprokeskused ja trükikojad.
MO-seadet omavate firmade vahel on mõnekümne megabaidise
suuruse andmehulkade üleandmine lausa igapäevane.
MO-kettaga saab andmeid vahetada ka
erinevat tüüpi arvutite, näiteks
PC ja
Mac'i vahel.
Magnetoptilised kettad on oma
olemuselt töökindlamad tavalistest kettaseadmetest: seadme
rike ei too siin tavaliselt kaasa andmete või andmekandja kahjustamist.
MO tehnoloogiast
Magnetoptilised (
MO) seadmed on erineva mahutavusega. Toodetakse nii 3,5” kui ka 5 ¼”
seadmeid. 3,5" kettad on erinevate mahutavustega nt. 128 MB, 230 MB, 650 MB. Kõik
senised realisatsioonid kirjutavad ketta ühele küljele. Magnetoptilisi kettaid tehakse ka 5,25-
tollistena ning need seadmed võimaldavad suuremaid salvestusmahtusid ja reeglina ka
suuremaid kiirusi. Sellised seadmed kasutavad juba ka kahepoolset kirjutamist
3,5” ketaste kest on väliselt väga sarnane 3,5” disketile, kuid paksem.
MO ketas on aga
sarnane
CD-le ja murrab samamoodi valguskiiri, kuid
ühelt poolt on ta tumedam ja ta pinnal
on näha eraldatud sektroreid.
MO ketas ei ole siiski
CD. Ketta
plastikust või klaasist
põhimikule on
kantud erisegu, näiteks
TbFeCo. Sellele kirjutamine toimub laseri ja magneti
abil, lugemine ainult laseriga.
Andmete salvestamiseks.kuumutatakse laseriga vastavat punkti kettal kuni materjali
Curie
punktini (
MO ketta puhul umbes 200 kraadi), millest kõrgemal temperatuuril on materjal
vastuvõtlik välisele magnetväljale ja seejärel muudab magnet selle punkti polaarsust. Pärast
jahtumist punkti magneetumus enam ei muutu kuni salvestusprotsessi kordumiseni. Sellisel
viisil salvestatud andmete säilivus on parem kui tavalise disketi korral, kus väikese magneti
sattumine ketta juurde viib juba andmete riknemiseni. Ketta suur mahutavus on saavutatud
laserikiire täpse suunamisega, ühe andmebiti salvestamiseks kasutatava ala läbimõõt on vaid
üks mikron.
37
Andmete lugemine toimub ainult laserikiire abil, ilma magneti osavõtuta. Selleks
kasutatakse
Kerri efekti, mis seisneb polarisatsioonitüübi muutumises valguse peegeldumisel
magnetiseeritud alalt. Lugemismehhanism fikseerib selle muutuse ja teeb niimoodi kindlaks
vastava andmebiti väärtuse. Lugemiseks suunatakse punktile nõrgem laserkiir, mis peegeldub
kettalt tagasi. Peegeldunud kiire polaarsus sõltub loetava punkti magneetumusest ja näitab
vastava biti väärtust.
4.7. Stri mer
Striimer on kassettmagnetofoni taoline seade suurte infohulkade säilitamiseks ja
ülekandmiseks ühest arvutist teise. Striimer kasutab lindikassette, mis on täiesti sarnased
laiatarbe kassettmagnetofonide kassettidele, kuid
lint on kvaliteetsem. Striimerist on abi, kui
on soovi säilitada oma hinnalisemat tarkvara ja andmeid võimalike rikete eest koopiatena või
kui on soovi kogu kõvaketta sisu kanda üle teise arvutisse. Striimeri mõõtmed on sama
suured, kui disketi- või kõvakettaseadmel, nii et võib ta paigutada vaba koha olemasolul otse
arvutiplokki. Striimer ei asenda kettaseadmeid ja ta pole ka kassettmagnetofoni baasil
realiseeritud välisseade. Ei või öelda, et striimer oleks kõige hädavajalikum seade
arvutikomplektis, kuid tema olemasolul on tast kindlasti abi.Võrreldes teiste
andmekandjatega on lindiseadmete eelis
odavus . Puuduseks
aeglus , andmeid ei saa lugeda
suvalisest kohast suvalisel ajahetkel nagu ketasseadmetel, vaid peab ootama, kuni lint on
keritud soovitud kohani.
Kasutatakse põhiliselt võrguserverites varunduskoopiate tegemiseks.
4.8. Mälupulk. Välkmälu(
Flash Memory Stick)Viimasel ajal väga levima hakanud ja käepärane mäluseade. Teda on võimalik kiiresti
arvutiga ühendada. Sinna saab infot salvestada ja salvestatut lugeda, nagu tavalisise
andmekandja puhul. Tema maht praegusel ajal algab 32 MB ja lõpeb 10 GB-ga.
Kuidas ta töötab? Vaatame
lihtsalt.Mälupulk kujutab endast nn.
EEPROM-mälu (
electrically era-
seble programmable read-only
memory) e. programmeeritava elek-
terkustutusega püsimälu eritüüpi.
Ta kujutab endast võret, kus ridade
ja veergude ristumiskohas on kaks
transistorit. Nad on eraldatud
üksteisest õhukese oksüüdikihiga.
Ühte transistoritest kutsutakse
ujuvaks, teist aga juhtventiiliks (
floating gate and control gate). Ujuv ventiil on ainult
ühendatud rea või sõnajuhtmega läbi juhtventiili.
Niikaua kui side on olemas omab pesa
väärtuse 1. Selleks, et muuta väärtus 0-ks kasutatakse protsessi, mida nimetatakse
Fowler-
Nordheim-i tunnelduseks, kasutatakse elektronide asukoha muutmiseks ujuvas ventiilis.
38
Elektrilaeng (10...13 Volti) rakendatakse ujuvale ventiilile. See tuleb bitikanalist siseneb
ujuvasse
ventiili ja maandatakse.
Laeng põhjustab ujuventiilist transistori toime sarnaselt elektronkahuriga. Ergastatud
elektronid surutakse läbi ja püütakse kinni teisel pool oksüüdikilet,
andes neile negatiivse
laengu.
Negatiivselt laetud elektronid moodustavad barjääri juht- ja
ujuva ventiili vahel. Eriseade,
mida nimetatakse elemendi sensoriks(
cell sensor) juhib laengu läbilaske suurust. Kui
ventiilist läbiva voo suurus on 50% suurem laengu väärtusest, siis on ta väärtuseks 1, vastasel
juhul aga 0.
39
5. KUVARKuvar on personaalarvuti kasutajale üks tähtsamaid seadmeid, eriti tähtis on tema kujutise
kvaliteet. Kuvareid saab liigitada mitmeti. Näiteks värviline- ja ühevärviline (
color -
monochrome). Kuigi värviline kuvar tundub
silmale ilusam, ei ole ta alati just tarvilik.
Reeglina töötab tänapäeva kuvar kahes reziimis: tärk-(e.teksti-) ja graafilises reziimis.
Graafilises reziimis töötav kuvar esitab nii sümboleid kui pilte, sest tema ekraaniväli on
jaotatud suureks hulgaks väikesteks punktideks - pikseliteks (
pixel =
picture element)
Mida tihedamalt on
ekraanil punkte (mida väiksem on
piksel ), seda kvaliteetsem on kujutis.
Kogu kujutis peetakse meeles selleks ettenähtud mäluosas, kus igale punktile on eraldatud
vähemalt bait mäluruumi, sest salvestada tuleb nii punkti värv, kui ka intensiivsus. Vastav
seade “loeb” videomälust kujutise ja esitab selle ekraanil 25…160 korda sekundis. Mida
sagedamini kujutis esitatakse, seda vähem väsitab see kasutaja silmi.
Mida rohkem punkte, seda rohkem on vaja videomälu ja seda kiiremini peavad töötama
elektroonikaseadmed, et ühe “
ringiga ” siiski kõik punktid väljastada.
5.1. Tööpõhimõte
Põhimõtteliselt töötab traditsiooniline kuvar väga sarnaselt televiisorile. Monitori erinevused
televiisoriga võrreldes seisnevad peamiselt selles, et arvutikuvari sisend on kohandatud
arvutiandmete erilisele, nimelt numbrilisele
kujule ja ergonoomilised nõuded on veidi
teistsugused. Monitori juhtseade arvuti graafikakaardil (videokaardil) muundab digitaalsed
kahendsignaalid videosignaalideks, et nende abil ekraanil moodustada üksikutest
pildipunktidest koosnev terviklik kujutis. Klaasist seadeldis, mille esiküljele ehk
ekraanile pilti näidatakse, on
elektronkiiretoru ehk
kineskoop (
CRT,
cathode ray tube) - kuvari kõige
tähtsam
komponent .
Kineskoobi tagumises, peenemas osas on elektronkahur, mis
saadab välja
elektronkiire .
Pärast teravustamist see kiir kallutatakse sobivasse punkti ekraanil, andes talle samal ajal ka
selle punkti jaoks vajaliku intensiivsuse. Ekraanil on luminofoortäpike, mis talle
langeva elektronkiire mõjul helendama hakkab. Nii käiakse ridahaaval läbi terve ekraanitäis punkte ja
moodustatakse kujutis. Kui seda piisavalt sageli teha, siis ei taju silm punktide vahepealset
kustumist, kuna luminofoor jätkab helendumist veel veidi aega pärast kiire edasiliikumist
järgmistele punktidele.
Odava kuvasüsteemi üks tunnuseid ongi asjaolu, et pildi värskendamist ekraanil ei
õnnestu teha piisavalt sageli, teisiti öeldes ei ole kuvari
värskendussagedus (
refresh rate ) piisavalt
kõrge, ja pilt väreleb. Sõna “piisav" tähendus on siin väga individuaalne: mõni on rahul 60
hertsiga (see tähendab, et pilt käiakse elektronkiirega üle 60 korda sekundis), 100 Hz juures
tajuvad värelust väga vähesed ja 85 Hz on selline
paras vahepealne väärtus. Tajutav
värelus suurendab silmade väsimist.
Värvimonitori elektronkiiretoru sisaldab kolme elektronkahurit, ekraani siseküljel mosaiigi
kolmevärvilistest täppidest luminofooriga (
R- punane,
G- roheline ja
B- sinine) ja varimaski
(
shadow mask ) nende vahepeal. Maskis olevad avad (ümmargused või piklikud) lasevad läbi
ainult ühe kindla elektronkiire temale vastava luminofoori täpile. Ekraani väliskülg on kaetud
erilise kihiga, et vähendada peegeldumisi ja helkimist, ilma et
kuva kvaliteet selle all
kannataks. Nagu öeldud tehakse värvilise kujutise saamiseks luminofoortäpid kolme värvi:
punased, rohelised ja sinised. Nende omavahelisel kombineerimisel saab siis moodustada
40
ülejäänud värvusi (kui asja peenemalt
uurima hakata, näiteks fototöötluse ja
trükiettevalmistuse jaoks, siis
selgub et siiski mitte päris kõiki värvusi; "tavakasutaja" jaoks
pole sellel aga suuremat tähtsust).
Kallutussüsteemi toimel alustab kiir liikumist ekraani vasakust ülanurgast, liigub
parempoolse ääreni, hüppab siis kustutatuna järgmise rea algusse vasakul jne. Joonisel on
kujutatud 10 -nda rea kirjutushetk. Nende pildipunktide kohal, mis peavad olema kustunud,
lülitatakse kiir lühiajaliselt välja. Kui kiir jõuab nii viimase rea lõppu ekraani paremas
allnurgas, viiakse ta uuesti kustutatult ekraani algusse vasakul ülanurgas. See kaadrivahetus
toimub tavaliselt sagedusega 50-75 korda sekundis ehk teisi öeldes on monitori
kaadrilaotussagedus 50-75 Hz.
Tüüpilise kuvari väliskuju on esitatud toodud joonisel. Selle põhiosad on elektronkiiretoru,
ekraan, kallutussüsteem(hälvitus-), lahtimagneetimispool ja juhtimispaneel.
41
Kallutussüsteem koosneb reast elektronkiiretoru ümbritsevatest poolidest ja ta tagab elekt-
ronkiire liikumise nii
rõht - kui ka püstsuunas.
Demagneetimispooli ülesandeks on elektronkiiretoru lahtimagneetimine, kuna maa
magnetvälja ja muude magnetiliste häireväljade mõjul toimub selle osaline magneetumine,
mis halvendab värvilise ekraanipildi kvaliteeti.
Juhtimispaneeli abil saab reguleerida värviküllastust, pildi kontrastsust , heledust ja muid
parameetreid. Tavaliselt toimub monitori seadistamine pööratavate nuppude abil. Sõltuvalt
graafikakaardist võib kuvar olla varustatud digitaaljuhtimisega häälestusega kus kõigi
vajalike parameetrite häälestamine toimub mikroprotsessori abil. Kõik häälestused on
asendunud klahvidega ja kasutajal on võimalus salvestada erinevaid pildi seadistusi ning
hiljem neid vaid ühe nupuvajutusega esile kutsuda. Veelgi kaasaegsemaks ja oluliselt
mugavamaks loetakse häälestusviisi, mille puhul on monitoril vaid 4 nuppu (valik, väljumine,
+,-) ja seadistatava parameetri valik toimub ekraanile kuvatava
menüü abil (
ON- Line, ON-
Screen jmt.).
5.2. Mil est pilt koosneb
Piksel (pixel) on väikseim kuva moodustusühik. Näiteks eralduse
640x480 korral koosneb kuva 640x480- st pikselist (horisontaal x
vertikaal). Piksel on tarkvaral põhinev mõõduühik. Tuleb vaid jälgida,
et piksel oleks tunduvalt suurem kui kuvari punktisamm.
Kui arvuti jaoks on pildi väikseim üksus
piksel, siis värvuskuvari
seisukohalt pole see nii. Ekraanil koosneb iga piksel omakorda kolme
eri värvi
punktidest (
dot). Kui arvuti tahab ühe konkreetse pikseli
teha näiteks kollast värvi, siis ütleb ta seda videoadapterile. Videoadapter mõtleb asja üle
järele ja käsib monitoril sellele pikselile vastaval ekraanialal pommitada elektronkiirtega
punaseid ja rohelisi punkte - teiste sõnadega, annab selle ala värskendamise ajal punase ja
rohelise signaalidele maksimaalväärtused ja sinise signaalile minimaalse. Kui arvuti nüüd
tellib mingi tumedapoolse rohekaskollase, siis vähendab videoadapter punase
nivood kõvasti
ja rohelise nivood natuke.
Luminofoorekraani taga, tema ja elektronkahuri vahel, asub
mask, mis punktidevahelise
ekraaniala kinnikatmisega kindlustab, et
elektronkiir langeb täpselt ettenähtud punktile.
Maskis olevate
avade ja luminofoorpunktide kuju ja
paigutus aga kuuluvad kindlasti kuvari
42
oluliste tunnuste hulka, mille teadmine ostuprotsessis mööda külge maha ei jookse. Maske on
peamiselt kolme sorti.
punktikolmikutest ehk triaadidest (
shadow mask) koosnev
vahepealne variant kasutab ringikujuliste avade asemel piklikke (
slot mask)
Sony toodetavates ja litsentseeritavates
Trinitron - kineskoopides ulatuvad
omavahel traatidega eraldatud avad vertikaalselt üle kogu ekraani (
aperture grill).
Trinitronil on traditsioonilise maski ees mitmeid eeliseid ja kaks puudust. Eelisteks on
suurem heledus (väiksem osa elektronkiirest maskitakse välja), vertikaalsuunalise kumeruseta
esipind (vähendab peegeldusi) ja suurem
teravus joongraafika, eriti horisontaal- ja
vertikaaljoonte kujutamisel. Puudusteks on suurem sakilisus kõverate ja diagonaalide
kujutamisel, mistõttu soovitatakse näiteks fototöötluse rakendustes
Trinitron-tüüpi
kineskoopidest hoiduda ja see et pikad ja omavahel ühendamata maskitraadid kipuvad
vibreerima ja selle vältimiseks on
horisontaalselt üle ekraani tõmmatud üks või kaks
ühendavat
traati , suurematel ekraanidel ka rohkem.
Joonisel on toodud kaks põhilist pildipunktide ehk pikselite (ingliskeelsetest sõnadest
picture
element) paigutusmeetodit kuvari ekraanil. Sellise kuvari üheks tähtsamaks iseloomustajaks
on punktisamm (
dot pitch), mis näitab kahe samasuguse punkti vahekaugust monitori
ekraanil. Mida lähemal üksteisele punktid paiknevad ehk mida väiksem on punktisamm, seda
kõrgem on kuvari
lahutusvõime (
resolution). Kaasaegsetel kvaliteetsetel värvimonitoridel on
see suurusjärgus 0,25 mm.
43
5.3. Subjekti vsed väärtused
Lisaks numbriliselt mõõdetavatele suurustele tuleb kuvari
ostmisel kindlasti arvestada ka
subjektiivse muljega, mida ei anna edasi ükski arvväärtus ega kirjeldus. Eri inimesed võivad
sama kuvari kvaliteedi osas olla väga vastandlikel arvamustel.
Teravus on üks hea pildi tegureid. Praktiliselt kõik kuvarid suudavad näidata teravat pilti
ekraani keskel ja madala
eraldusvõime juures, kallimatel
laieneb see võime ka pildi
nurkadesse ja kõrgematele eraldusvõimetele. Kuvage sama tekst või lihtne pilt ekraani keskel
ja nurkades, ning kui nende vahel on silmaga nähtavaid erinevusi, siis on tõenäoliselt tegu
kehva kuvariga.
Üldine heledus on mõnel mudelil suurem kui teistel. Oluliseks muutub see töötamisel väga
heledalt valgustatud ruumides. Tasub ka arvestada, et heledus väheneb kuvari vananedes.
Pikkuse ja laiuse õige suhe. Enamik kuvareid järgib populaarsete kuvaresiimide suhet 4:3,
aga mitte kõik. Joonistage graafikaprogrammiga ring ja vaadake, kas ta on ka ekraanil ring,
mitte ellips.
Sirged jooned. Eriti ekraani servades kipuvad sirged jooned kõverduma,
kusjuures mõnel
odavamal eksemplaril ei tarvitse nende sirgekstõmbamiseks piisata ka olemasolevast
reguleerimisvõimalusest.
Peegeldused ekraani pinnalt sõltuvad selle pinna mehaanilisest ja keemilisest töötlusest.
Uuemad kuvarid sisuliselt enam ei vaja ekraanifiltreid.
Kiirte joondamine määrab selle, kas must tekst
valgel pinnal (või vastupidi) on tõesti
mustvalge või tekivad servadesse värvilised üleminekud. Seda tasub kontrollida, kuna suur
osa inimesi veedab oma päevi just selliste ekraanipiltide taga tekste või tabeleid töödeldes.
Värvustasakaal võib mudelite ja isegi üksikute eksemplaride lõikes üllatavalt palju erineda.
Samasugust nähtust olete kindlasti tähele
pannud teleripoes, kus riiulitäied aparaate sama pilti
väga erineva värvitooniga näitavad.
Tänapäeval on kuvarid enamasti üsna lihtsalt reguleeritavad. Kui kuvaril saab mõnda
ülalnimetatud parameetrit reguleerida, siis muidugi tehke seda enne otsuse langetamist.
Kuvari tähtsamate parameetrite hulka kuulub ekraani suurus, mida enamasti mõõdetakse
diagonaalipidi monitori ühest nurgast vastasnurgani ja seda väljendatakse tavaliselt tollides.
Momendil need väärtused on 17, 19 ja 21 tolli.
Suuremad
monitorid on mõeldud eelkõige juba
graafika , masinprojekteerimise (
CAD) ja
muude suurt ekraanipinda nõudvate rakenduste tarvis.
Vastavalt suurusele võib monitore veel jagada:
portrait - kõrgus suurem, kui laius (spetsiaalkuvar nt. kirjastuse tarbeks)
landscape - laius suurem, kui kõrgus (kõige enim levinud kuvaritüüp
5.4. Ekraani suurus ja hind
Kui tavaliselt arvutikomponentide ühikuhind mõõtmete kasva-
des langeb (näiteks maksab üks 40 GB ketas tavaliselt vähem
kui kaks 20- gigabaidist), siis kuvarite puhul on see trend risti
vastupidine . Suuri kineskoope on tehniliselt keerukas toota,
samuti kuulub suurema kuvari juurde tavaliselt kallim
elektroonikaosa (et võimaldada kõrgemaid eraldusvõimeid ja
värskendussagedusi).
44
5.5. Energiasääste, ohutus, kiirguskaitse ja demagneetimine
Kuvari osaks langeb suur osa arvutisüsteemi energiatarbest. Tänapäevased arvutid ja kuvarid
on varustatud
VESA poolt välja töötanud
DPMS-süsteemiga (
Display Power Managernent
System), mis lubab pikka aega kasutamata seisval arvutil saata oma kuvarile käsu lülituda
säästuresiimi või päris välja, ning siis esimese hiireliigutuse peale ta uuesti sisse lülitada.
Võib juhtuda, et selline
infovahetus tuleb kasutajal eraldi sisse lülitada. Kuigi enamus
arvutikomponente ühildub energiasäästuresiimidega, võib viimastest kohati siiski probleeme
tekkida. Seetõttu võiks ka kuvari automaatse väljalülitamise suhtes teatud ettevaatust
ilmutada, eriti, kui arvutil mingid kummalised vead tekivad. Võib juhtuda, et mõnele
komponendile tuleb siiski üllatusena, et mõni teine komponent on vahepeal välja lülitatud.
Ükskõik, kas energiasäästuresiimi kasutate või mitte, tuleks pikemate pauside ajal, näiteks
ööseks, kuvar välja lülitada.
Arvuti enda puhul vaieldakse hoolega, kumb kulutab riistvara rohkem, kas sisse-
väljalülitamisest tingitud termiline paisumine ja kokkutõmbumine, või siis
vaheaegadeta töö. Kuvar aga vananeb pidevalt töötades kindlasti kiiremini.Keegi ei ole veel suutnud tõestada, et kuvar iseenesest oleks tervisele ohtlik. Aga vaidlused
käivad. Loomulikult kujutab endast ohtu töötamine tolmuse kuvariga, kaua, väsinult,
pimedas, ebamugavas asendis jne, nagu ka näiteks raamatu või ajalehega töötamine samades
tingimustes.
Palju on räägitud monitoride kiirgusest ja erinevatest standarditest, mis seda piiravad.
Tavalise monitori puhul mõjutab kasutajat kõige enam staatilisest väljast tulenev kiirgus.
Monitori elektromagnetilise kiirguse piiramiseks ja hindamiseks on kehtestatud terve rida
riiklike standardeid,(
DIN, SSI, MPR I, MPR II, SWEDAC, TCO) millest kõige levinum on
Rootsis 1990.a. kehtestatud
MRP II standard. Selle kohaselt ei tohi monitori poolt kiiratav
magnetvälja tugevus poole meetri kaugusel ületada 250 nanoteslat. Sellest veelgi
rangem on
teine Rootsis kehtestatud norm
TCO- 92.
(
TCO= Total Cost of Ownership.). Sellest
omakorda veel rangem on
TCO-95. Neid standardeid toetavad monitorid on tavalistest
kallimad, kuid üldjuhul ka paremad teiste omaduste poolest.
Kui monitori ekraanipind on antistaatiliselt
katmata , siis tekib staatline väli ekraani pinnal
oleva staatilise laengu ja kasutaja silmade vahel. Sattudes sellesse välja hakkavad õhus
hõljuvad väikesed aineosakesed (nt. tolm) liikuma inimese silmade suunas. Kasutajale lõpeb
see tavaliselt silmapõletikuga. Selle vältimiseks tuleks antistaatilise katteta monitori kasutada
ainult koos ekraanifiltriga. Kui kineskoobi pind on töödeldud ja ta vastab nõutud
parameetritele, siis on monitoril ka teade vastavusest
MPR-II standardile. Peale eelnimetatute
võivad monitori pildikvaliteeti parandada veel mitmesugused tehnoloogilised lahendused:
-ekraani katmine peegeldumisvastase kihiga;
-
dünaamiline või kahekordne dünaamiline fokuseerimine (pildi teravus suureneb
märgatavalt);
-invarist valmistatud varimask (invar talub oluliselt kõrgemat temperatuuri kui
tavalised varimaski materjalid, seega võib tõsta elektronkiirte energia tõstmise läbi
pildi heledust);
-lame ekraan (kineskoobi nähtav osa moodustab
tasapinna , mis vähendab moonutusi
pildi nurkadel).
45
SWEDAC MPRII StandardELF (5 Hz-2 kHz)
50 punkti
Autor soovib selle materjali allalaadimise eest saada 50 punkti.
~ 1 leht
Lehekülgede arv dokumendis
2015-10-07
Kuupäev, millal dokument üles laeti
2 laadimist
Kokku alla laetud
0 arvamust
Teiste kasutajate poolt lisatud kommentaarid
Raian Rünkjanen
Õppematerjali autor
annaabi.ee 
Kõik kommentaarid