Index:
1. Begriffsdefinition der Peripheriegeräte
2. Drucker
2.1. Laserdrucker
2.2. LSD/LCS-Drucker
2.3. Nadeldrucker
2.4. Zeilendrucker
2.5. Tintenstrahldrucker
2.6. Metalldrucker
2.7. Thermodrucker
2.8. Thermotransferdrucker
2.9. Etikettendrucker
2.10. Wachsdrucker
3. Maus
3.1. Technik/Funktionsweise
4. Tastatur
4.1. Technik/Funktionsweise
5. Monitor
5.1. Technik/Funktionsweise
Inhalt:
1. Begriffsdefinition der Peripheriegeräte
Peripheriegeräten sind in der Computertechnik alle Geräte, die extern an den Computer oder auch an die Zentraleinheit angeschlossen sind/werden. Diese Geräte bedürfen der Steuerung durch die Zentraleinheit und gegebenenfalls einer vorherigen Initialisierung. Dies sind zum Beispiel Festplatten oder DVD-Laufwerke aber auf Eingabegeräte wie die Maus oder die Tastatur.
Drucker
Ein Drucker bringt digitale gespeicherte Daten, wie z.B. Worddateien mithilfe von Tinte oder Laser auf Papier.
Man unterscheidet bei den Druckern hauptsächlich zwischen den Laserdruckern und den Tintenstrahldruckern, zusätzlich gib es noch LCD/LCS-Drucker, Nadeldrucker, Zeilendrucker, Metalldrucker, Thermodrucker, Thermotransferdrucker, Etikettendrucker, Wachsdrucker und Farbsublimierungsdrucker.
2. 1. Laserdrucker
Die Laserdrucker sind fotoelektrische Drucker, sie benutzen eine Bildtrommel, die ca. eine ganze A4-Seite abdeckt. Diese Trommel ist statisch geladen und lässt einen Laser Buchstaben und Zahlen reihenweise auf das Papier „schreiben“; überall dort, wo sich der Laser nicht befindet, wird die Ladung an diesen Punkten entfernt. Später wird das gesamte Blatt dann durch Toner-Pulver, welches am Toner haftet, gezogen. Das Pulver bleibt nur an den Stellen, an denen die Ladung noch vorhanden ist, „kleben“ und macht das Ausgedruckte (z.B. die Schrift) dann deutlich. Um es jedoch für das menschliche Auge optimal lesbar/sichtbar zu machen, gelangt das Papier dann auf ein statisch aufgeladenes Papier, welches die Schrift durch Erhitzen zum Vorschein bringt.
(Laser-)Farbdrucker funktionieren nach demselben Prinzip wie Schwarzweiß-Drucker, nur gibt es mehrere Toner mit verschiedenen Farben.
2.2. LSD/LCS-Drucker
Diese Abkürzung steht für Liquid Crystal Shutter-Drucker.
Drucker dieser Art ähneln Laserdruckern in mehreren Beziehungen, obwohl es doch einige deutliche Unterschiede gibt. Der LSD/LCS-Drucker verwendet beispielsweise keinen beweglichen Laserstrahl sondern eine starre, breite Leiste. An ihr drehen sich die zu belichtenden Bildtrommeln vorbei. Auf der Leiste gibt es LCD-Elemente, welche einzeln gesteuert werden, sie lassen entweder ein starkes Licht durch oder verdunkeln es. Dementsprechend werden Ladungen abgegeben, welche die Oberfläche des Papiers verändern (siehe Laserdrucker). Nach dieser Ladungsabgabe erfolgt die weitere Prozedur wie beim Laserdrucker beschrieben.
2.3. Nadeldrucker
Bei diesem Verfahren werden Nägel auf ein spezielles Papier gepresst. Bei diesem Druck werden auf dem Papier winzige Blässchen, welche mit Farbe gefüllt sind, geöffnet und die Farbe hinterlässt Flecke in Form der Buchstaben auf dem Papier. Vom Prinzip her sind sie Schreibmaschinen.
2.4. Zeilendrucker
Bei dieser Technik, die vor allem im Bereich der Schwarzweiß-Druckerei genutzt wurde, wurde nicht in Buchstaben sondern in Zeilen getippt. Dadurch kann eine sehr hohe Geschwindigkeit erzielt werden, welche vor allem zu Erstellung von Lohlisten o.Ä. benutzt wird/wurde. Die Farbe wird aus farbgetränkten Stoffbahnen auf das Papier übertragen.
2.5. Tintenstrahldrucker
Bei Tintenstrahldruckern wird die Farbe durch kleine Tuben direkt auf das Papier gespritzt. Diese erreichen eine durchschnittliche Größe von 0,3 bis 0,4mm. Die Qualität des Druckes hängt von der Düsenanzahl und der Ansteuerung ab. Zusätzlich gib es noch mehrere Varianten des Tintenstrahldruckers, die ich im folgenden Teil erläutern werde.
Drop on Demand
Dieses Verfahren ist jenes oben beschriebene, durch Düsen werden Farbtropfen auf das Papier „geschleudert“.
Bubble-Jet-Drucker
Der Druckkopf dieser Drucker verfügt über kleine Heizelemente.
Piezo-Drucker:
Dieses Verfahren ähnelt dem zuvor genannten Bubble-Jet-Verfahrens sehr stark. Statt den Heizelementen werden allerdings kleine Piezo-Kristalle benutzt, die Tinte durch elektrische Impulse ansaugen und abstoßen.
2.6. Metalldrucker
Ein metallbeschichtetes Papier wird von einem Druckkopf an den zu bedruckenden Stellen mit Hochspannungsfunken geschwärzt. Der Vorteil des Metalldruckers ist sein einfacher Aufbau und das keine Farbkartusche o.Ä. verwendet werden muss, doch sollte man bedenken, dass das Papier sehr teuer ist.
2.7. Thermodrucker
Ein hitzeempfindliches Papier wird von einem Druckkopf an den zu bedruckenden Stellen aufgeheizt.
Der Thermodruck hat die gleichen Vorteile wie der Metalldrucker, bei den Nachteilen kommt zu den teuren Papierkosten noch dazu, dass die Schrift vergilbt. Diese Technik wird z.B. bei Kassenzetteln oder Fahrscheinautomaten benutzt.
2.8. Thermotransferdrucker
Thermotransferdrucker finden vor allem im Bereich hochwertiger Farbdrucke Verwendung, wie zum Beispiel im Foto- oder Barcodedruck. Hierbei werden verschiedenfarbige Farbfolien geschmolzen und auf das Papier aufgebracht.
2.9. Etikettendrucker
Diese Drucker basieren auf Thermotransfer- oder Thermobasis. Eine endlose Rolle versorgt die Drucker mit Papier, sie können allerdings auch mit der Hinzufügung von Etikettenspendern einzeln weggenommen werden. Diese Drucker haben sich vor allem im Handel und Industrie durchgesetzt um Barcodeetiketten flexibel und auch in geringen Stückzahlen herzustellen.
2.10. Wachsdrucker
Wachsdrucker drucken, indem sie Wachs verflüssigen und auf das Papier tropfen lassen. Sie zeichnen sich vor allem durch niedrige Druckkosten und Wartungsfreundlichkeit aus und werden teilweise auch als Festtintendrucker bezeichnet.
3. Die Maus
Die Maus ist neben der Tastatur das wichtigste Eingabegerät bei Computern. Sie wurde vor allem durch die (Weiter-)Entwicklung von grafischen Oberflächen immer wichtiger.
Ihren Namen hat sie dadurch bekommen, dass sie durch ihren (ovalen) Mauskörper und das Kabel an einem Ende sehr an eine Maus erinnert.
3.1. Technik/Funktionsweise
Die Bewegung der Maus wird über einen Sensor in dieser wahrgenommen, dann digitalisiert und als Signal zum Computer geschickt. Zwischen Maus und PC besteht immer eine Verbindung, die neueren Mäuse verwenden meist USB 2.0 Anschlüsse.
Das Betriebssystem verarbeitet die Signale weiter (dies muss natürlich schon in der Software integriert sein, beispielsweise hat ein PC ohne Betriebssystem keine Mausunterstützung bzw. kann das Signal dieser nicht erkennen), rechnet in einem zweidimensionalen System (X- und Y-Achse) und errechnet so die Bewegungen des Mauszeigers. Zusätzlich haben (nahezu) alle Mäuse mindestens eine Taste, gängige Mäuse haben 2 Tasten und ein (Scroll-)Mausrad. Auch gibt es schon Mäuse, die mehr als 7 Tasten haben. Diese Tasten sind zum größten Teil frei konfigurierbar, man kann beispielsweise mit nur einem Mausklick und ohne die Maus zu bewegen den Arbeitsplatz öffnen. Wiederum muss durch das (Betriebs-)System festgelegt sein, dass der Klick auf ein Symbol auch etwas auslöst, einen Prozess beginnen lässt.
Dies lässt sich meist durch mitgelieferte Software konfigurieren.
Es gibt im Großen und Ganzen zwei grundlegend verschiedene Arten von Mäusen, die heutzutage verwendet werden; optomechanische und optische.
Optomechanische Mäuse besitzen an der Mausunterseite ein Loch, in dem sich eine Kugel befindet. Diese Kugel wird durch eine Scheibe davon abgehalten, aus der Maus zu „fallen“, kann jedoch z.B. aufgrund der Reinigung heruntergegeben werden. Die Kugel wird nicht durch das Gehäuse der Maus sondern durch zwei Rollen, Lochscheiben genannt, an den Seiten eingeklemmt sowie natürlich die Scheibe, die ein Loch in der Mitte hat, sodass die Kugel auf der Oberfläche (z.B. Mauspad) gleitet. Jede ihrer Bewegungen lässt die Rollen im Inneren rotieren. Die Drehrichtung und Geschwindigkeit der Rollen wird mittels Lichtschranken gemessen und in elektrische Impulse umgewandelt. Diese werden an den Computer weitergeschickt, wo sie durch entsprechende Software, Maustreiber, für die Darstellung des Mauszeigers umgerechnet werden. Die optomechanische Maus hat zwei Nachteile gegenüber der optischen: Sie verschmutzt leichter, da die Kugel Schmutzpartikel in das Innere der Maus befördert und somit beispielsweise die Rollen beschmutzt (in diesem Fall kann man die Rollen reinigen, indem man die untere Scheibe abnimmt, die Kugel heraus gibt und den Dreck z.B. mit einem Schraubenzieher runterkratzt). Außerdem können die Lichtschranken durch Lichteinfälle (z.B. wenn das Mausgehäuse nicht lichtdicht verschlossen ist) irritiert werden und der Mauszeiger ruckelt deswegen über den Bildschirm. Einen klaren Vorteil haben optomechanische Mäuse gegenüber optischen jedoch: ihr Energieverbrauch ist wesentlich geringer, er beträgt nur ein Viertel der optischen Maus.
Optische Mäuse arbeiten mit Leuchtdioden, die neuesten Mäuse sogar mit Laser.
Die Leuchtdioden, die gängigste Art bei der Verwendung von optischen Mäusen, beleuchten die Oberfläche auf der die Maus bewegt wird. Ein Sensor nimmt die Bewegungen und Richtungsveränderungen auf und schickt diese Daten weiter an einen Mikroprozessor. Dieser bestimmt mittels Algorithmen (=„Rezepte“, Algorithmen sind Formeln, die endlich lange fortgesetzt werden um zu einem Ergebnis zu kommen) die Bewegung der Maus und schickt diese Daten weiter zum PC, wo sie visualisiert wird. Dadurch, dass die optischen Mäuse keine mechanischen Elemente (außer den Tasten) besitzen, sind Verschmutzungen höchst selten und die Verlässlichkeit ist sehr hoch.
Lasermäuse besitzen gegenüber der optischen Maus mit Leuchtdioden mehrere Vorteile: durch den einzelnen Laserstrahl wird eine genauere Abtastung der Oberfläche möglich. Zudem verbraucht die Lasermaus deutlich weniger Energie als die Leuchtdiodenmaus, was die Lasermäuse z.B. speziell für den Einsatz in kabellosen Mäusen prädestiniert.
Einen Nachteil gegenüber optomechanischen Mäusen haben jedoch Laserdiodenmaus als auch Leuchtdiodenmaus: Beide können die Oberfläche auf Glasplatten und gleichartig reflektierenden Oberflächen nicht gut als Untergrund benutzten, die optischen Sensoren werden durch Spiegelungen irritiert und ein gezieltes Steuern der Maus wird schwer bis unmöglich.
Empfindlichkeit
Die Empfindlichkeit von Mäusen wird in dpi gemessen, dies ist eine Abkürzung für dots per Inch (=Punkte pro Zoll).
Grundsätzlich gilt: je höher die Anzahl der dpi, desto genauer arbeitet die Maus. Das Spektrum der heutzutage verwendeten dpi-Auflösung reicht von 400 bis zu 2000, moderne Mäuse kommen sogar bis 2400 und können manuell auf eine bestimmte dpi-Auflösung eingestellt werden (mittels beiliegender Software oder Schaltern auf der Unterseite).
4. Tastatur
Die Tastatur ist neben der Maus das wichtigste Eingabegerät und hatte vor allem bis vor der Einführung der Maus nahezu immer die Aufgabe des Eingabegeräts. Sie besteht aus vielen Tasten, die unterschiedlich nummeriert und buchstabiert sowie mit verschiedenen Symbolen und Zeichen versehen ist.
Es gibt mehrere „Arten“ von Tastaturen, so gibt es z.B. europäische, amerikanische, schweizerische Tastaturen, die sich nur durch die Anordnung aber nicht durch die Funktion unterscheiden.
4.1. Technik/Funktionsweise
Da es zu umständlich, unwirtschaftlich und auch schwer realisierbar wäre, kann man nicht jede Taste mit einem Kabel, welches dann ein einzelnes Signal an den Computer sendet, versehen.
So kam man auf die Idee, sich einer Art elektrischen „Koordinatensystems“ zu bedienen. Die Tastatur besteht aus mehreren Reihen (waagerecht) und Spalten (senkrecht), und jede Taste hat sowohl eine waagerechte als auch eine senkrechte „Koordinate“. Drückt man nun eine Taste, wird ein elektrisches Signal abgeben, dass an einen kleinen Rechenkern weitergegeben wird. Dieser Kern ist normalerweise innerhalb der Tastatur. Er erkennt die Zahl der Reihe und der Spalte durch eine Überprüfung („scannen“ genannt), ermittelt damit den sogenannten „Scancode“ und schickt das Signal weiter an den Computer. Dieser wertet den Scancode aus und ermittelt zusätzlich, ob andere Tasten, die die Funktion der Taste verändern könnten, aktiviert sind (Beispiele: Shift, Alt, Strg). Die Software hat für jeden dieser Befehle bzw. für jede dieser Funktionen eine Zuordnung bekommen und führt diese nun aus. Bei einfachem Druck auf eine Taste wird nun beispielsweise eine Ziffer, ein Buchstabe oder ein Satzzeichen wiedergeben. Drückt man z.B. Alt und F4 gleichzeitig, verknüpft der Computer diese beiden Befehle, schaut in der Software (automatisch) nach, was dieser Befehl ist(/was er bewirkt) und führt ihn aus. Im Falle meines Beispiels, Alt und F4, schließt der das offene Fenster, beendet das laufende Programm oder schaltet den Computer ab.
Die Qualität der Tastaturen ist hierbei entscheidend, so können manche bei zwei Tastendrucken gleichzeitig nur einen, andere aber auch beide erkennen (2-key rollover). Natürlich gibt es auch die Möglichkeit, mehr als zwei Tasten zu erkennen (n-key rollover).
5. Bildschirm
Der Bildschirm wird in der Informatik zur Bildausgabe verwendet. Er stellt Zeichen, Ziffern oder Bilder dar.
5.1. Technik/Funktionsweise
Die Größe des Bildschirm, genauer gesagt, die Bildschirmdiagonale, wird in Zoll angegeben.
Weiters ist die Vertikalfrequenz wichtig, die für jede Auflösung (z.B. 800x600) eine Bildwiederholfrequenz (z.B. 80 Hz) angibt.
Je höher die Auflösung, desto genauer und desto weniger verpixelt werden die Zeichen, Ziffern und Bilder auf dem Bildschirm dargestellt.
Anhand der Bilderwiederholfrequenz kann man bestimmen, ob das menschliche Auge die Bildwiedergabe als störend, nämlich als ein Flimmern, wahrnimmt. Dies passiert normalerweise bei einer Bildwiederholfrequenz von unter 70 Hz. Die meisten Bildschirme können mehrere Bildwiederholfrequenzen darstellen, beispielsweise 70 Hz, 80 Hz und 90 Hz.
Auch wichtig ist die Helligkeit des Bildschirms, die sich auch unmittelbar auf den Kontrast auswirken.
Die Reaktionszeit von Bildschirmen ist vor allem für Grafikprogramme, Videobearbeitung und auch für das Spielen von Computerspielen wichtig. Dies geht ganz nach dem Motto „je niedriger, desto besser“. Heutzutage sind Reaktionszeiten von 2 Ms (Millisekunden) das maximal erreichbare Optimum, dementsprechende Monitor sind jedoch für die breite Masse kaum leistbar. Allerdings werden Bildschirme mit 4 Ms, 6 Ms oder 8 Ms allerdings schon so billig, dass sie sich (fast) ein jeder Haushalt leisten kann. Zusätzlich wird auch der maximale Blickwinkel angegeben, der meist bei etwa 160° liegt.
Seit 1950 werden Braunsche Röhrenbildschirme verwendet, sie basieren auf der Vektorgrafik. Diese setzt aus 2 Koordinaten Linien, Kreise und Polygone zusammen. Diese können sich durch die Rastergrafik ohne Qualitätsverlust beliebig skalieren lassen.
Bei dieser Darstellungsart gab ein „Character Prozessor“ die Anzahl und das Aussehen sowie deren finale Darstellung vor.
Ab ca. 2000 kamen LCDs (englisch liquid crystal display) und TFTs (benutzen die gleiche Technik wie LCDs, werden fälschlicherweise umgangssprachlich TFT-Displays genannt, der richtige Name wäre Matrix-LCD-Bildschirm) vermehrter auf den Markt. Diese Bildschirme benutzen Flüssigkeitskristalle, um Bilder darzustellen. Die Orientierung dieser Flüssigkeitskristalle wird mit einem elektronischen Feld gesteuert. Die Optische Erkennbarkeit wird mit Polarisationsfiltern erreicht.
Ein Dünnschichttransistor (englisch thin-film transistor, kurz TFT) ist ein spezieller Feldeffekttransistor, mit dem großflächige elektronische Schaltungen hergestellt werden können.
TFT-Bildschirme, eine spezielle Art der LCD-Bildschirme, benutzen zur Ansteuerung der einzelnen Pixel Dünnschichtransistoren (englisch thin-film transistor), pro Pixel werden 3 Transistoren benötigt. Diese Bauart ist als Matrix-LCD bekannt.
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