Peripherie von Informationssystemen: Technologie und Anwendung Eingabe: Tastatur, Sensoren, Sprache etc. Ausgabe: Drucker, Bildschirm, Anzeigen etc. Externe Speicher: Magnetik, Optik etc.

271 Pages·1987·15.773 MB·German

by  Professor Dr. Walter E. Proebster (auth.)

Walter E. Proebster
Peripherie von
Informationssystemen
Technologie und Anwendung
Eingabe: Tastatur, Sensoren, Sprache etc.
Ausgabe: Drucker, Bildschirm, Anzeigen etc.
Externe Speicher: Magnetik, Optik etc.
Mit 189 Abbildungen
Springer-Verlag Berlin Heidelberg New York
London Paris Tokyo 1987
Professor Dr. Walter E. Proebster
IBM Deutschland GmbH
Entwickiung und Forschung
SchOnaicher Str. 220
7030 Boblingen
ISBN-13: 978-3-540-18336-5 e-ISBN-13: 978-3-642-95543-3
DOl: 10.1007/978-3-642-95543-3
CIP-Kurztitelaufnahme der Deutschen Bibliothek
Proebster, WaIter E.:
Peripherie von Informationssystemen: Technologie u. AnwendunglWalter E. Proebster.
Berlin; Heidelberg; New York; London; Paris; Tokyo: Springer, 1987.
ISBN-13: 978-3-540-18336-5
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© Springer-Verlag Berlin Heidelberg 1987
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eigenen Arbeiten die vollstiindigen Vorschriften oder Richtlinien in derjeweils giiltigen Fassung hin
zuzuziehen.
2160/3020-543210
Meiner Familie
Vorwort
Dieses Buch ist aus Vorlesungen an den U niversitiiten Karlsruhe,
Kaiserslautern und Passau hervorgegangen. Es wendet sich vornehmlich
an Studenten der hoheren Semester der Fachrichtungen Elektrotechnik,
Informatik und Wirtschaftswissenschaften, um ihnen eine Einfuhrung
und eine wertende Ubersicht uber das Gebiet der Technologien und
Geriite der Peripherie von Informationssystemen zu geben. In diesem
Sinne war es die Aufgabe, dieses weite, stiindig expandierende und sich
umschichtende Gebiet ubersichtlich und faBbar darzustellen. Mittel dazu
waren eine starke Gliederung des Stoffes und die Beschriinkung auf die
hier vorliegende Seitenzahl. Bei der Themenauswahl hatten zwei
Gesichtspunkte Vorrang: Zum einen die Behandlung der grundlegenden
physikalisch-technischen Vorgiinge, wobei angestrebt wurde, eine groBe
Palette in ihren Grundzugen darzustelIen; zum anderen war es das
Bestreben, die wirtschaftlich bedeutendsten Technologien und Geriite zu
beschreiben, die schon heute einen bedeutenden Marktanteil besitzen
oder aus der Sicht des Autors zukunftiges Potential versprechen.
Unter diesen Voraussetzungen ist es verstiindlich, daB, um das Wesent
liche herauszustelIen, manch interessante Entwicklung und mancher
Nebengedanke nicht aufgenommen werden konnten. Auf eine
mathematische oder formelmiiBige Behandlung des Stoffes wurde aus
didaktischen Grunden weitgehend verzichtet. Eine oberfliichliche
Erwiihnung erschien wenig sinnvolI, eine fundierte Behandlung hiitte
den Rahmen dieses Buches gesprengt. Ausgedehnte Literaturangaben
sollen den an einzelnen Gebieten tiefergehend interessierten Leser einen
schnell en Einstieg ermoglichen. Fur Hinweise und Vorschliige zur Kor
rektur und Ergiinzung ist der Autor jederzeit dankbar.
Das hier angesprochene Gebiet der Peripherie von Informationssystemen
ist nicht nur technisch aufgrund seiner Vielfalt auBerordentlich reizvoll,
sondern es hat auch eine beachtliche wirtschaftliche Bedeutung. Es
stellt die Brucke zu ei~er wachsenden Zahl von Anwendungen dar und
wird auch im Verhiilt~is zu den Kosten der Gesamtsysteme we iter
zunehmen, nicht zuletzt durch den Verfall des Preis/Leistung - Verhiilt
nisses bei Halbleitern, der sich bei der Peripherie weit weniger auswirkt.
Umso mehr ist es zu bedauern, daB sich - von wenigen Ausnahmen
abgesehen - Industrie und Universitiiten in der Bundesrepublik um
VIII
dieses Gebiet noch zu wenig annehmen, was auch durch einen Blick in
das Literaturverzeichnis leicht zu erkennen ist.
Der Verfasser dankt vor allem der mM Deutschland fUr die groBziigige
Forderung dieser Arbeit. Besonderer Dank gilt all den Fachkollegen, die
durch Rat, wertvolle Hinweise und Unterlagen zu dem Gelingen dieses
Werkes beitrugen. Dank gebiihrt dem Textbiiro der mM Laboratorien
Boblingen unter der Leitung von Frau Kiihnl fUr das sorgfaltige Setzen
von Text und Graphik. Der Originaltext und der groBte Teil der Abbil
dungen wurde mit dem Elektroerosionsdrucker mM 4250 erstellt. Nicht
zuletzt sei dem Verlag fiir die intensive und angenehme Zusammenarbeit
gedankt.
Boblingen, August 1987 Walter E. Proebster
1.0 Inhaltsverzeichnis
1.0 Einfiihrung ............................................................................. 1
1.1 Umfang und Themenschwerpunkte ......................................................... 1
1.2 Geschichtliche Entwicklung ................................................................... 2
1.3 Anwendungsbeispiele .............................................................................. 4
1.4 Physikalische Grundlagen ...................................................................... 7
2.0 Systemgesichtspunkte ...........................•................................9
2.1 Beziehungen zwischen Mensch und Maschine ..................................... 9
2.2 Ergonomische Konstruktionsanforderungen ...................................... 11
2.3 Systeme fiir Text-, Graphik- und Bildverarbeitung ............................ 11
2.4 Allgemeine Beurteilungsgesichtspunkte ............................................. 16
2.5 Wirtschaftliche Bedeutung und Entwicklungsrichtungen ................ 17
3.0 Technologien der Eingabegeriite ...........................................2 2
3.1 Ubersicht, Beurteilung, wirtschaftliche Gesichtspunkte ................... 22
3.2 Eingabetastaturen .................................................................................. 22
3.3 Eingabe iiber Bildschirm ....................................................................... 26
3.4 Koordinatentische .................................................................................. 27
3.5 Optische Belegabtaster und -Ieser ........................................................ 30
3.6 Magnetische Belegabtaster ............... ;. .................................................. 40
3.7 Personliche Speicherkarte ................................................................... .41
3.8 Spracheingabe ........................................................................................ 43
4.0 Dateneingabe durch Sensoren ............................................... 49
4.1 Einfiihrung, Beurteilung, wirtschaftliche Gesichtspunkte ................ 49
4.2 Langenmessung ...................................................................................... 50
4.3 Messung der Langenanderung. ............................................................. 51
4.4 Messung von Beschleunigung und Druckanderungen ....................... 53
4.5 Optische Sensoren .................................................................................. 55
4.6 Korrelative Me.l3technik und beriihrungslose Sensoren .................... 57
4.7 Magnetische Sensoren ........................................................................... 58
4.8 Chemische Sensoren fiir Gase und Fliissigkeiten ............................... 64
4.9 Sensoren zur Messclng von Temperaturen .......................................... 67
4.10 AnaIog-Digital-Umsetzer ...................................................................... 68
5.0 Anzeigen und Bildschirme ..................................................... 71
5.1 Ubersicht, Beurteilung, wirtschaftliche Gesichtspunkte ................... 71
x
5.2 Gliihfadenanzeigen ................................................................................. 84
5.3 Kathodenstrahlrohren ........................................................................... 85
5.3.1 Fernseh-SchwarzweiB- und -Farbrohren ........................................ 85
5.3.2 Penetron ............................................................................................ 90
5.3.3 Speicherrohre ................................................................................... 90
5.3.4 Flache Bildschirme, Vakuumfluoreszenzanzeige .......................... 94
5.4 Lichtemittierende Diode (LED) ............................................................ 98
5.5 Elektrolwnineszenz -Anzeigen ........................................................... 104
5.6 Plasma-Anzeigetafel ............................................................................. 109
5.6.1 Plasma-Anzeigetafel fUr Gleichspannungsbetrieb ...................... 112
5.6.2 Plasma-Anzeigetafel fUr Wechselspannungsbetrieb ................... 116
5.7 Elektromechanische Anzeige .............................................................. 120
5.8 Schlierenoptik-Projektionsanzeige ..................................................... 122
5.9 Kerr-Zellen-Projektionsanzeige .......................................................... 126
5.10 Fliissigkristalle ................................................................................... 129
5.11 Elektrophorese .................................................................................... 140
5.12 Elektrochromismus ............................................................................ 142
5.13 Zusammenfassung ............................................................................... 143
6.0 Schreibmaschinen, Druckwerke, Kopierer ......•.................... 146
6.1 Ubersicht, Beurteilung, wirtschaftliche Gesichtspunkte ................. 146
6.2 Aufschlagdrucker ................................................................................. 151
6.2.1 Ubersicht. ........................................................................................ 151
6.2.2 Vollzeichendrucker ........................................................................ 151
6.2.3 Matrixdrucker ................................................................................ 168
6.3 Aufschlagfreie Drucker ....................................................................... 171
6.3.1 Ubersicht. ........................................................................................ 171
6.3.2 Elektrophotographie ...................................................................... 171
6.3.3 Tintenstrahldrucker ....................................................................... 179
6.3.4 Elektroerosion ................................................................................ 184
6.3.5 Thermodrucker ............................................................................... 187
6.3.6 Elektrophoretische Drucker ......................................................... 191
6.3.7 Magnetographische Drucker ........................................................ 192
6.4 Zeichentische ........................................................................................ 194
7.0 Weitere Ausgabeverfahren .......•.....•.....•..................•...........1 95
7.1 Ausgabe auf Mikrofilm ........................................................................ 195
7.2 Sprachausgabe ...................................................................................... 195
7.3 Ausgabe an Steuerungen und Steuerungssysteme ............................ 197
7.4 Digital-Analog-Umsetzer. ..................................................................... 198
8.0 Externe Speicher, Systemverbindungen •..........•...................2 01
8.1 Ubersicht, Beurteilung, wirtschaftliche Gesichtspunkte ................. 201
8.2 Magnetische Speicher .......................................................................... 203
8.2.1 Grundlagen der magnetischen Aufzeichnung und
Wiedergabe ..................................................................................... 203
XI
8.2.2 Magnetischer Trommelspeicher. ................................................... 208
8.2.3 Magnetplattenspeicher .................................................................. 209
8.2.4 Diskettenspeicher. .......................................................................... 216
8.2.5 Magnetbandspeicher ...................................................................... 218
8.2.6 Magnetblasenspeicher ................................................................... 221
8.3 Optische Speicher. ................................................................................ 226
8.4 Tragbare Speicher ................................................................................ 230
8.4.1 Lochstreifen- und Lochkartenleser .............................................. 230
8.4.2 Magnetische Trager ....................................................................... 231
8.4.3 Halbleiterspeicher .......................................................................... 232
8.5 Systemverbindungen ............................................................................ 232
Literaturverzeichnis ..................................................................................... 234
Sachverzeichnis ............................................................................................. 255
1.0 Einfiihrung
Zum Gebrauch dieses Buches seien eingangs einige Hinweise angebracht:
Begriffe und Abkiirzungen sind dort, wo sie zum erstenmal auftreten
durch Schragschrift ausgezeichnet und in den Index aufgenommen. Bei
den im Index zu den Stichworten aufgefiihrten Seitenangaben sind dieje
nigen fett gedruckt, wo sich die ausfiihrlichste Behandlung befindet.
Literaturangaben sind mit den ersten drei Buchstaben des ersten Autors
des entsprechenden Beitrages gekennzeichnet. Darauf folgt, auf zwei
Stellen abgekiirzt, das Erscheinungsjahr. Bei Patenten ist dabei auf das
Datum der Einreichung Bezug genommen. Um Doppeldeutungen auszu
schlieBen, ist bei verschiedenen Autoren mit gleichen drei Anfangsbuch
staben eines Literaturabschnittes noch ein vierter Unterscheidungsbuch
stabe hinzugefiigt. Bei mehreren Beitragen eines Autors mit gleichem
Erscheinungsjahr sind an die zweistelligen Jahreszahlen Indizes a, b,
zur Unterscheidung angehangt.
1.1 Umfang und Themenschwerpunkte
Der Begriff "Peripherie von Informationssystemen" umfaBt die System
teile, die auBerhalb des zentralen Rechnerkerns und des sen Arbeitsspei
chern liegen, d.h. die Ein- und Ausgabe sowie die externen
Datenspeicher. Die Informationssysteme konnen dabei elektronische
Datenverarbeitungsanlagen (EDV) oder auch Nachrichteniibertragungs
und -vermittlungssysteme sein (Bild 1.1-1).
Die Ein- und Ausgabegerate dienen in erster Linie dem Verkehr zwischen
Mensch und Informationssystemen. Erweitert solI auch der Datenverkehr
zwischen Maschinen, Systemen, Ubertragungs-, Steuer- und Regelungs
einrichtungen und Automaten mit eingeschlossen sein. Hier ist auch die
Erfassung und Eingabe von physikalischen Werten wie Druck, Tempe
ratur usw. durch SensOJ:en und Wandler dazuzurechnen.
Zu den externen Speichern zahlen die Speicher, die, wie viele Gerate der
Peripherie von Informationssystemen, iiber genormte Schnittstellen, die
sogenannten Kanalanschliisse, mit dem zentralen Rechnerkern ver
bunden sind.