1. Úvod do informatiky a výpočetní techniky .................................................................................................... 3 Oblast použití počítačů.................................................................................................................................. 3 První pohled na počítač................................................................................................................................. 4 2. Informace, signál, informatika a výpočetní technika ...................................................................................... 4 Informace ..................................................................................................................................................... 4 Výpočetní technika ....................................................................................................................................... 4 Jednotky informace....................................................................................................................................... 5 Digitální a analogová zařízení ....................................................................................................................... 5 3. Zobrazení informací v počítači ...................................................................................................................... 5 Číselné soustavy ........................................................................................................................................... 5 Zobrazení čísel ............................................................................................................................................. 6 Zobrazení znaků ........................................................................................................................................... 6 4. Algoritmus, program..................................................................................................................................... 7 Algoritmus ................................................................................................................................................... 7 Procesor ....................................................................................................................................................... 7 Program........................................................................................................................................................ 7 5. Soubory a složky .......................................................................................................................................... 7 6. Architektura počítače (Von Neumannovo schéma) ........................................................................................ 8 7. Osobní počítač, základní jednotka ................................................................................................................. 9 Základní jednotka ......................................................................................................................................... 9 Start počítače .............................................................................................................................................. 10 Multimediální počítač ................................................................................................................................. 11 8. Mikroprocesor ............................................................................................................................................ 11 Architektura mikroprocesoru....................................................................................................................... 11 Výrobci mikroprocesorů ............................................................................................................................. 12 9. Paměti ........................................................................................................................................................ 13 Charakteristiky pamětí ................................................................................................................................ 13 9. Paměti ........................................................................................................................................................ 13 Charakteristiky pamětí ................................................................................................................................ 14 10. Operační paměť ........................................................................................................................................ 14 RAM .......................................................................................................................................................... 14 ROM .......................................................................................................................................................... 15 11. Disky........................................................................................................................................................ 15 Pevný disk (Harddisk, HDD)....................................................................................................................... 15 Floppy (diskety).......................................................................................................................................... 16 Organizace dat na discích, formátování ....................................................................................................... 16 CD-ROM, CD-R, CD-RW, DVD ............................................................................................................... 17 Hierarchie pamětí: ...................................................................................................................................... 19 12. Základní deska, sběrnice ........................................................................................................................... 19 Sběrnice ..................................................................................................................................................... 20 13. Karty (Adaptéry)....................................................................................................................................... 21 Druhy karet: ............................................................................................................................................... 21 Grafická karta (videokarta, graf.adaptér) ..................................................................................................... 21 Zvuková karta............................................................................................................................................. 22 Síťová karta ................................................................................................................................................ 23 Televizní karta............................................................................................................................................ 24 14. Porty......................................................................................................................................................... 24 Napájecí zdroj............................................................................................................................................. 24 15. Monitor .................................................................................................................................................... 25 Parametry: .................................................................................................................................................. 25 Princip činnosti........................................................................................................................................... 25 16. Tiskárny, skenery, plottery........................................................................................................................ 27 Parametry: .................................................................................................................................................. 27 O rozlišení a barevnosti všeobecně .............................................................................................................. 27 Jehličkové tiskárny ..................................................................................................................................... 27 Inkoustové tiskárny..................................................................................................................................... 28 Laserové tiskárny........................................................................................................................................ 28 Plottery....................................................................................................................................................... 28 Skenery ...................................................................................................................................................... 29
1
17. Klávesnice a myš ...................................................................................................................................... 30 Myš ............................................................................................................................................................ 30 Klávesnice.................................................................................................................................................. 30 Další polohovací zařízení ............................................................................................................................ 31 18. Základy práce s textem............................................................................................................................. 31 Zásady........................................................................................................................................................ 31 19. Počítačová typografie................................................................................................................................ 31 Soubor znaků.............................................................................................................................................. 31 Klasifikace písem ....................................................................................................................................... 32 Typografické jednotky ................................................................................................................................ 32 Další vlastnosti písma ................................................................................................................................. 32 Doporučení pro používání písma ................................................................................................................. 33 Odstavec..................................................................................................................................................... 33 Mezery ....................................................................................................................................................... 33 Základy psaní textu..................................................................................................................................... 34 Formát tiskovin, úprava stránky .................................................................................................................. 35 Font v počítači ............................................................................................................................................ 36 Přenos dokumentů ...................................................................................................................................... 36 Programové vybavení pro psaní textu.......................................................................................................... 36 Dělení slov a mezislovní mezery ................................................................................................................. 37 20. Základní členění SW................................................................................................................................. 37 Autorská práva ........................................................................................................................................... 38 Operační systémy ....................................................................................................................................... 38 Aplikační SW ............................................................................................................................................. 38 Programovací jazyky .................................................................................................................................. 39 Tabulkový kalkulátor .................................................................................................................................. 39 Prezentace .................................................................................................................................................. 39 Databáze..................................................................................................................................................... 40 21. Programování, programovací jazyky ......................................................................................................... 41 Algoritmus ................................................................................................................................................. 41 Data............................................................................................................................................................ 41 Příkazy ....................................................................................................................................................... 41 Překladače .................................................................................................................................................. 42 Programovací jazyky .................................................................................................................................. 42 Etapy tvorby programu ............................................................................................................................... 42 Moderní programování ............................................................................................................................... 42 22. Operační systém........................................................................................................................................ 42 Funkce OS................................................................................................................................................ 42 Vlastnosti OS.............................................................................................................................................. 43 Požadavky na moderní OS .......................................................................................................................... 43 Nadstavby OS............................................................................................................................................. 44 23. Historie VT............................................................................................................................................... 44 Předchůdci počítačů.................................................................................................................................... 45 Generace počítačů....................................................................................................................................... 45 Historie SW................................................................................................................................................ 46 24. Počítačové sítě .......................................................................................................................................... 46 Sdílení dat .................................................................................................................................................. 47 Topologie sítí.............................................................................................................................................. 47 Rozdělení podle rozlehlosti ......................................................................................................................... 48 Koncepce sítí .............................................................................................................................................. 48 Co je potřeba pro připojení do sítě............................................................................................................... 48 Síťové operační systémy ............................................................................................................................. 48 Síťové komponenty..................................................................................................................................... 49 Dodatky:..................................................................................................................................................... 49 Aktivní prvky v sítích ................................................................................................................................. 50 Komunikace v síti ....................................................................................................................................... 50 Přenos dat................................................................................................................................................... 51 IP adresa, doménová adresa ........................................................................................................................ 51 25. Internet ..................................................................................................................................................... 52 Historie....................................................................................................................................................... 52
2
Princip funkce............................................................................................................................................. 52 WWW stránka, hypertext............................................................................................................................ 53 Prohlížeče................................................................................................................................................... 53 Vyhledávání informací................................................................................................................................ 53 26. Připojení do internetu, elektronická pošta .................................................................................................. 55 Připojení do internetu.................................................................................................................................. 55 Elektronická pošta ...................................................................................................................................... 56 Další služby................................................................................................................................................ 57 27. Počítačová grafika..................................................................................................................................... 58 Vektorová grafika ....................................................................................................................................... 58 Rastrová (bitmapová) grafika ...................................................................................................................... 58 Grafické formáty......................................................................................................................................... 59 Barevné modely.......................................................................................................................................... 60 Grafické editory.......................................................................................................................................... 60 3D systémy................................................................................................................................................. 61 3D grafické karty........................................................................................................................................ 61 Základní estetické principy.......................................................................................................................... 62 Digitální fotografie ..................................................................................................................................... 62 28. Počítačové viry ......................................................................................................................................... 64 Historie virů ............................................................................................................................................... 64 Co virus napadá .......................................................................................................................................... 64 Typy virů.................................................................................................................................................... 65 Projevy virů................................................................................................................................................ 66 Antivirové programy................................................................................................................................... 66 Ochrana před viry ....................................................................................................................................... 66 Testy v AVG .............................................................................................................................................. 67 29. Zálohování dat .......................................................................................................................................... 67 Možné příčiny ztráty dat: ............................................................................................................................ 67 Zásady:....................................................................................................................................................... 68 Komprimace ............................................................................................................................................... 68 Komprimační programy.............................................................................................................................. 68 Různé............................................................................................................................................................. 69 Počítačové doplňky:.................................................................................................................................... 71 Co dělat při havárii ..................................................................................................................................... 71 Pro zdraví vašeho PC: ................................................................................................................................. 71
1. Úvod do informatiky a výpočetní techniky Od konce 18. století se každých deset let zdvojnásobuje objem informací, které má lidstvo k dispozici. Je čím dál tím důležitější umět je získávat, zpracovávat, předávat. Představují v dnešní době cenné zboží, bez něhož není možné ani rozhodování, ani řízení. QUI SCIT, UBI EST SCIENTIA, HABENTI EST PROXIMUS (Kdo ví, kde se poučit, již je poučen.) Počítač = stroj na zpracování informací Původně (40. léta) sloužil především k vědeckým výpočtům – dráhy raket apod., proto název počítač. Oblast použití počítačů Dnes se používá prakticky ve všech oblastech lidské činnosti. Kancelářské aplikace (Microsoft Office – Word, Excel) – zpracování textů, tabulek, map Databázové aplikace (MS Access, Paradox, Oracle ..) – hromadné zpracování velkých skupin údajů: kartotéky, údaje o zaměstnancích, zboží apod. Grafické systémy (CAD/CAM systémy – oblast projektování a konstrukce (AutCad), DTP systémy (Adobe PageMaker, Ventura Publisher) – vytváření grafických prezentací a tiskovin, Grafické editory (Corel Draw) Editory obrázků, fotografií (Adobe systems – Photoshop) Řídící systémy – řízení strojů, výrobních linek apod. (počítač kontroluje technologický proces za použití speciálního vybavení – porty, karty pro zpětnou vazbu) Programování Komunikace prostřednictvím počítačových sítí (internet)
3
První pohled na počítač Skříň – obsahuje mozek počítače – procesor a paměť (Elektronické součástky) a pevný disk, protože paměť při vypnutí ztrácí obsah. S počítačem se domlouváme pomocí klávesnice a myši, klávesnice slouží ke vstupu údajů, myš k ovládání programů. Údaje se zobrazují na monitoru, uvnitř skříně je grafická karta, která převádí elektrické impulsy z počítače na obrázek na monitoru. K přenosu dat mezi počítači a k zálohování slouží diskety, které vkládáme do disketové mechaniky. Počítač může mít ještě další části, – např. síťovou kartu, zvukovou kartu, modem, mechaniku CD ROM aj . Co se děje při zapnutí a vypnutí počítače Zapnutí – kontrola součástí počítače, zobrazení tabulky zařízení, z disku se načte operační systém (Windows, obecně jde o program, který umožňuje uživateli spouštět programy, zajišťuje připojení periferií apod. ) do paměti, zobrazí se plocha Windows, můžete se přihlásit do sítě. Přesněji: O start počítače pečuje BIOS (program uložený v čipu paměti flash ROM na základní desce) § vypíše se název a typ BIOSu § nabíhá POST (autotestovací režim, kdy BIOS kontroluje HW komponenty) § dole zobrazena informace o klávese, kterou jde aktivovat SETUP (většinou Del) § konečný výpis hardwarové konfigurace Cílem práce s počítačem je tvorba dokumentů (obrázků, textů, tabulek, video…), k tomu potřebujeme operační systém, který oživuje počítač a umožňuje nám jeho jednoduché ovládání. (Windows) Před vypnutím je třeba ukončit práci systému, pak nás počítač upozorní, že ho můžeme vypnout nebo tak učiní sám. (novější počítače se základní deskou ATX)
2. Informace, signál, informatika a výpočetní technika Informace je obecný pojem, který obsahuje obsah sdělení. Snižuje neurčitost a zvyšuje pravděpodobnost předvídání výsledků určité události. Příklad informací: údaje, čísla, znaky, povely, instrukce, zprávy… Je nehmotná, ale vždy souvisí s nějakým fyzickým dějem, který ji nese. Signál je nositel informace. (velikost napětí či proudu, světelný paprsek, otvor v papíru, polarizace magnetického dipólu…) Umožňuje získání, uchování, zpracování a přenos informace. • Digitální signál – nabývá jen určitých hodnot, (napětí buď 0Vnebo 5V, otvor je nebo není) je typický pro počítačovou komunikaci. • Analogový signál – mění se spojitě (zvuk) Informace zkoumají: • Teorie informace – kybernetická věda, zkoumá přenos, kódování a měření informace. ve složitých systémech, Tvůrce – Claude Elwood Shannon (*1916) • Informatika se zabývá strukturou, využitím a zpracováním informací, vychází z algebry. Související vědy • formální logika – pravidla pro vyvozování závěrů z příčin • teorie kódů • teorie formálních jazyků a gramatik • teorie automatů • teorie vyčíslitelnosti • robotika – vytvoření stroje, který bude samostatně reagovat • umělá inteligence – modelování myšlení pomocí počítače (teorie her, expertní systémy v medicíně..) • počítačová simulace – zkoumání objektů, které se tvoří nebo které přímo zkoumat nejde (vznik vesmíru…) • softwarové inženýrství Výpočetní technika souhrn metod k práci s výpočetními prostředky. (počítače, kalkulátory…)
4
Základní pojmy Algoritmus – postup řešení úlohy Hardware – technické vybavení počítače Software – programové vybavení počítače Počítač je stroj na zpracování informace, dnes také slouží k tvůrčí činnosti a komunikaci mezi lidmi. Informační společnost je společnost třetího tisíciletí, technická a obchodní informace se stává nejcennějším zbožím. Kompatibilita – slučitelnost: technická, programová, datová, obsluhy Informační zdroje knihoven: katalogy • využívání klíčových slov • meziknihovní výpůjční služba Jednotky informace Nejmenší množství informace je sdělení, zda určitá událost nastala nebo nenastala. Zahrnuje tedy dvě možnosti, které můžeme zapisovat jako 0 nebo 1. Toto elementární množství informace se nazývá 1 bit a značí 1b. Bity sdružujeme do osmic – bytů (1B = 8b), tam lze tedy umístit 28 =256 kombinací nul a jedniček. Větší jednotky jsou 1KB = 210 =1024 je asi 1000B }pro odlišení od přesně 1000 B =kB se užívá velké K) 1MB je asi 1000 kB je asi milion B. 1 GB je asi 1000 MB Kolik bytů zabere: Znak Celé číslo Stránka textu Stránka textu ve Wordu Malá fotografie (JPG) Zvuk v CD kvalitě Zvuk MP3 Komprimované video Video v Tv kvalitě
1B 4B 2 kB 24 kB 100 kB 176 kB/s 16 kB/s 100-200 kB/s 20 MB/s
Digitální a analogová zařízení Analogové zařízení zaznamenává průběh veličiny v čase spojitě – grafem je hladká křivka. Přenosem a kopírováním dochází ke zkreslení – klesá kvalita signálu, křivka není hladká. Digitální zařízení používá A/D převodník analogového signálu, kterým se signál převede na posloupnost jedniček a nul. (Postup=vzorkování – oblast pod křivkou se převede na úzké obdélníčky, každému se přiřadí číslo a to pak převede do dvojkové soustavy, jemnější vzorkování přirozeně znamená věrnější převod) odlišit 0 a 1 při přenosu není problém, takže signál neztrácí na kvalitě. Digitální záznam zvuku se využívá např. v CD nebo DVD přehrávačích. Dnes už se používá i digitální televize (2005 běží experimentálně v Praze), je tak odolná proti rušení, že lze signál přijímat i v autě. Kontrolní součty Realizace jednoho bitu je dána vyšší nebo nižší hodnotou určité veličiny. (Elektrické napětí). Výjimečně se vyskytne stav mezi těmito dvěma stavy, pak je hodnota neurčena. Aby se zajistil správný přenos dat, po určitém množství bitů (původně 7) se přidá kontrolní (paritní) bit, pokud údaj nesouhlasí, posílají se data znovu. (Proto špatný přenosový kanál zpomaluje přenos).
3. Zobrazení informací v počítači Číselné soustavy Převod mezi dvěma soustavami odpovídá jednoznačnému zobrazení mezi dvěma množinami. 1.množina – množina čísel 2.množina – množina cifer
5
Příklad: číslo 123 je v desítkové soustavě 1 stovka, 2 desítky a tři jednotky, v šedesátkové dvě šedesátky a tři jednotky. (2 minuty, 3 vteřiny) Desítková soustava: 25610 = 2*102 + 5*101 + 6*100 Číslo vyjadřujeme pomocí mocnin 10 a cifer 0,1..9, k zápisu použijeme jen zhuštěnou formu (tuční činitelé) Analogicky ve dvojkové soustavě užíváme mocnin dvou a cifer 0,1. Dvojková soustava: 1012 =1*22 +0*21 +1*20 Desítkové číslo Dvojkové číslo 0 0 1 1 2 10 3 11 4 100 5 101 6 110 7 111 8 1000 9 1001 10 1010 Postup při převodu z desítkové do dvojkové soustavy: Číslo postupně dělíme dvěma a zapisujeme zbytky, dokud není celočíselný podíl roven nule. Zbytky pak opíšeme v opačném pořadí. Dělení: 13 : 2 = 6 : 2 = 3 : 2 = 1 : 2 = 0 Zbytky:1 0 1 1 Výsledek: 1310 = 11012 (Stejný postup lze použít i při převodu do jiných soustav) Poznámka : Protože zápisy v dvojkové soustavě jsou dlouhé, používá se prakticky soustava šestnáctková, která umožňuje jejich zhuštění. Jeden znak hexadecimální soustavy totiž odpovídá čtyřem znakům binární soustavy. (Např A16 = 1010 =10102) Všimněte si, že mocniny dvou jsou ve dvojkové soustavě vyjádřeny jako 10,100,1000… proto se udávají kapacity většinou v mocninách 2. Zobrazení čísel Celé kladné číslo se ukládá do čtyř B převedené do dvojkové soustavy. (Starší procesory používaly 2B, protože je princip stejný a zápis kratší, je použit v následujících příkladech) Např.: 12310 = 11110112 se uloží takto: 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 1 0 1 1 Záporná čísla se zobrazují pomocí dvojkového doplňkového kódu; jeho kladná podoba se převede do binární soustavy, provede se inverze všech bitů (0-1,1-0) a k výsledku se přičte jednička. Podobně se kódují větší celá čísla, jiný způsob ukládání se užívá u reálných čísel. Zobrazení znaků nejužívanější byl osmibitový kód ASCII. Protože vznikl jako sedmibitový, původně se kódovalo jen 27 = 128 znaků. Proto je prvních 128 znaků je všude stejných, druhých 128 se liší pro různé druhy abeced (národní abecedy) a jejich kódování (Příklady kódů: ISO Latin 2, Windows 1250, PC Latin 2, kód Kamenických a pod.) Kvůli tomu mohou vznikat problémy s kompatibilitou, texty v národních abecedách se nezobrazují správně. (Např. na WW stránkách, v e-mailu apod.) Příklad: Znak pořadové číslo v tabulce ASCII Dvojková reprezentace @ 64 01000000 A 65 01000001 ~ 126 01111110 Stisknete-li současně klávesu Alt a pořadové číslo v tabulce (na numerické klávesnici), napíše se příslušný znak.
6
Všimněte si, že od znaku 128 záleží také na volbě klávesnice. V současnosti se dále užívá Unicode, kde znak zabere 2B, takže je možné pokrýt většinu znaků národních abeced. Nevýhodou je, že znak a tedy i text zabere dvakrát tolik místa. Navíc mohou vznikat problémy se zpětnou kompatibilitou s ASCII. Používají se i další kódy, např. UTF (3B) s proměnnou délkou. Dodatky: Protože znaků užívaných lidmi je příliš mnoho, jednotlivé fonty obvykle obsahují pouze podmnožinu známých znaků. I tak soubory jsou soubory Unicode velké – např. Arial MS Unicode zabere 22 MB a obsahuje 50377 znaků. Mapa znaků: (Příslušenství/systémové nástroje/mapa znaků) – vybereme-li písmeno, objeví se ve stavovém řádku jeho hexadecimální pořadové číslo Pro zavináč je to např. 0040 – 4*16+0=64 dekadicky.) # Alt 35 & Alt 38 € Alt 0128 – Alt 0150 (pomlčka, není na klávesnici)
4. Algoritmus, program Algoritmus je postup řešení úlohy. Příklady: kuchařské recepty, algoritmus písemného sčítaní… Algoritmus můžeme chápat jako posloupnost příkazů, pomocí kterých vstupní data (která splňují určité vstupní podmínky) převedeme na výstupní data (splňující výstupní podmínky) Příklady vstupních dat: suroviny, čísla Výstupní data: hotový pokrm, součet Některé příkazy vykonáváme v závislosti na splnění určité podmínky – například: je-li jídlo málo slané, přisolíme ho; je-li diskriminant kvadratické rovnice nezáporný, můžeme vypočítat reálné kořeny. Takovým konstrukcím říkáme větvení nebo také podmíněné příkazy. Jiné instrukce je třeba opakovat – mícháme, dokud kaše nezhoustne, při převodu čísla z desítkové do dvojkové soustavy opakujeme dělení, dokud nezbyde nula. Potom hovoříme o cyklech. Procesor je ten, kdo pracuje podle algoritmu. (kuchař) Aby mohl příkazy algoritmu vykonávat, musí jim jednak rozumět (jazyk), jednak být schopen provádět akce, které daný postup předpisuje. (Pokud někdo neumí násobilku, musí si vypomoci opakovaným sčítáním) Program je zápis algoritmu v programovacím jazyce. Data i instrukce jsou v počítači v zakódována do jednotlivých bitů – vyjadřovat ale složitější myšlenky pomocí posloupností nul a jedniček by bylo nesmírně komplikované. (Jazyk nejbližší počítači je strojový kód, používá hexadecimální soustavu, přechodem mezi jazykem počítačovým a člověčím je assembler – jazyk symbolických adres) Na druhé straně má přirozený jazyk příliš bohatý slovník a nadměrnou zásobu nejednoznačností. Proto byly vyvinuty programovací vyšší jazyky (Basic, Pascal, C, Prolog,…), které umožňují relativně pohodlný zápis algoritmů a které se dají překládat do strojového jazyka počítače.(nižšího) Tento překlad provádí program – překladač.
5. Soubory a složky Data zakódovaná v paměti počítače do jednotlivých bytů jsou tvořena většími celky, které nazýváme soubory. Jako soubor označujeme množinu dat v počítači, která spolu nějak souvisí. Může to být dokument, který vytváří uživatel v nějakém programu (obrázek, text, tabulka…) nebo také program. (Kalkulačka, textový editor…) Programy slouží k vytváření dokumentů, pod Windows mají většinou jednotné ovládání. Dokumenty tvoříme v paměti počítače, pak je ukládáme na disk. Kopírování souboru z disku do operační paměti se říká otvírání, opačnému procesu uzavírání souboru. Také při spuštění programu program převádíme z disku do operační paměti. po skončení práce s programem ukládáme vytvořený dokument na disk do nějaké složky. Ve Windows nebo Dosu mají soubory jména, která se skládají z vlastního jména a přípony. Přípona je určena programem, který se souborem pracuje.
7
Příklady: • com, exe, bat spustitelné soubory (programy, aplikace) • pas zdrojový kód programu v Pascalu nebo Delphi • txt, doc, pdf textové soubory • gif, jpg, bmp,WMF obrázky • MP3, WAV zvukové soubory • avi videosekvence • cur, ani obrázkové soubory kurzorů (pdf – portable document format – polygrafický průmysl a internet – hlavně prohlížení dokumentů, které by se neměly měnit.) Soubory ukládáme („uklízíme“) do složek. ( folders, dříve adresář – directory) Jsou to jakési přihrádky, dají se do sebe vnořovat (vytvářet jejich další podsložky) a samy nejsou nositeli informace. Pojmenování souboru je potom jednoznačně určeno jeho jménem s příponou a umístěním. (Na disku může být víc souborů téhož jména, ale musí být umístěny v různých složkách. Cesta slouží k jednoznačnému určení složky nebo souboru, začíná označením disku a obsahuje všechny složky, které je třeba projít, oddělené zpětným lomítkem. Každá disková jednotka je určena písmenem a dvojtečkou. Značení disků: C: – obvykle harddisk, A: – disketová mechanika, D,E… logické disky (CD, rámeček, síťové disky…) Kořenový adresář je výchozí adresář disku, značí se C:\ Podsložky se v názvu oddělují v DOSu a Windows zpětným lomítkem, v Unixu a na Webu obyčejným lomítkem. Příklad: C:\Data\Bum\Dopis.txt Zleva doprava: Disková jednotka a kořenová složka, složka, podsložka, jméno souboru s příponou, která udává jeho typ. Souborový systém – je způsob fyzického uložení souborů a adresářů na disku. • FAT 32 Windows 98 • NTFS Windows NT, XP (Umožňuje formátovat disky až 2 TB, nastavit oprávnění pro složky a soubory.
6. Architektura počítače (Von Neumannovo schéma) {Von Neumann – 1903-195) Předpokládejme, že máme vytvořený algoritmus úlohy a vstupní data. Jak bude fungovat prostředek, pomocí kterého chceme svůj postup realizovat? Jaké části musí mít?
8
Vstupní zařízení – umožní vstup dat do počítače. (klávesnice, skener, myš, joystick, trackball, světelné pero, hlasový vstup, digitální fotoaparát, mikrofon…) Operační paměť – postupně zpracovávaná data i postup je třeba někam uložit, bude ted obsahovat aktuální data a program Řadič (Controller) – řídí souhru všech částí a provádění akcí na základě předpisu (Převádí programové instrukce na poslopnost signálů) Název vycházi ze skutečnosti, že nejen řídí, ale také určuje pořadí vykonávaných operací. Aritmeticko-logická jednotka (ALU) – umí provádět aritmetické a logické operace.(sčítání, porovnání,…), takže odpovídá za zpracování dat Procesor – Řadič a ALU jsou potom vlastním vykonavatelem algoritmu – procesorem. Výstupní zařízení – umožňuje zobrazení výstupních dat. (monitor, tiskárna, plotter, reproduktory…) Vstupním a výstupním zařízením se dohromady říká periferie. Mezi periferie se počítá také vnější paměť. (Disky, mohou fungovat jako vstup i výstup dat) Operační paměť se skládá ze dvou částí: ROM, která umožňuje pouze čtení hodnot vložených výrobcem. (obsahuje obslužné programy počítače, generátor znaků apod. ) RAM – umožňuje čtení i zápis, sem se načítá algoritmus a data, její obsah se ztrácí při vypnutí počítače. Obsahuje operační systém a právě spuštěné programy a jejich data. V klasické Von Neumannově koncepci se program ukládá do paměti spolu s daty a vykonává se postupně tak, jak byl načten. Povšimněme si, co používáme dodnes: dvojková soustava, procesor a paměť, vstup a výstup, technická část musí být univerzální, činnost počítače řídí programy. Všechna uvedená zařízení tvoří hardware počítače. Při technické realizaci počítače hraje významnou roli reprezentace dat pomocí vhodných fyzikálních veličin. V operační paměti se dnes užívá hodnot napětí, u pevných disků a disket orientace magnetických dipólů.
7. Osobní počítač, základní jednotka Počítač = základní jednotka, monitor, klávesnice, myš Nejrozšířenější typ počítače dnes – PC. Na každém počítači kompatibilním s IBM PC můžete spouštět tytéž programy. Technicky vzato se počítač skládá z mnoha prvků zasazených do základní desky s mnoha konektory. Bez některých částí se neobejde žádný počítač (procesor, operační paměť), jiné slouží pouze určitému účelu. (zvuková, síťová karta, interní modem) Základní jednotka je skříň, ve které jsou umístěny všechny součástky. Vepředu má ovládací prvky (Síťový vypínač, přepínač rychlosti, tlačítko reset, světelné diody, zámek, mechaniky disket, případně CD ROM. Pokud kontrolka mechaniky bliká, s disketou se ještě pracuje – neotvírat), vzadu konektory pro připojení periferií. Napájecí zdroj má sptřebu 200 – 300W, poskytuje napětí pro základní desku, diskové mechaniky aktivní chladič.
9
Typy: • Desktop – velká spotřeba místa na stole, ale snadný přístup ke konektorům a dobrá možnost rozšiřovat HW. Monitor obvykle stojí na skříni, položené vodorovně na stole • Minitower – je postavený na výšku, většinou pod stolem • Tower , bigtower – je větší a prostornější, předpokládá se rozšiřování HW komponent. Užívá se většinou pro servery. (Řídící počítače sítí) • Notebook, laptop – přenosné počítače s hmotností do 3 kg, mají vlastní zdroj enregie. • Palmtop – do 0,5 kg, organizéry a elektronické diáře • Slimline – nejmenší minidesktop • Další verze mini, midi Běžná výbava 2005: • Procesor Pentium IV s takt. frekvencí kolem 3 GHz • Pevný disk s kapacitou 200 GB, 7200 ot/min • Operační Paměť s kapacitou 512 MB • Graf karta s pamětí 128 MB (nezbytná na hry, pokud se dokupuje většinou do slotu PCI Express x16) • Kombinovaná optická mechanika (Vypaluje na CD, čte z DVD) • Zvuková a síťová karta • Interní modem • Několik USB 2.0 portů pro připojení periferií (480 Mb/s) • Monitor 17“ úhlopříčka • Hyperthtreading 8 MB Cache, (u SW aplikací, kt. to umějí může zpracovávat současně dvě vlákna výpočtu) • Rozhraní S-Video pro propojení počítače a televizoru (videovýstup), D-Sub – analogový a DVI digitální výstup grafické karty • Další výstupy: FireWire (port IEEE 1394)– rychlé, zvlášť pro digitální kamery, SPDIF – digitální zvuková výstup pro připojení vícereproduktorové soustavy • čtečka paměťových karet (pro vstup z digitálního fotoaparátu) • DVD vypalovačka • zvuková a síťová karta na základní desce Notebook: • Pentium 1,5 Ghz • 256 MB OP • 32 MB graf. karta • HDD GB (Seagate) • Optická mechanika CD RW, DVD ROM • Akumulátor 400 mAhod • Hmotnost 3 kg Klávesnice a myš Myš je polohovací zařízení, pohyb nástroje se převádí na elektronické signály, které počítač vyhodnocuje a podle pohybu na obrazovce pohybuje malým symbolem na obrazovce, kterému říkáme kurzor myši. Klávesnice slouží ke psaní. Moderní klávesnice mají speciální multimediální (tlačítka pro ovládání programů a přehrávání CD), internetová a kancelářská tlačítka.
Start počítače Spustí se BIOS (program v ROM) Kontrola OP a připojených zařízení (zda jsou připojena) BIOS hledá OS Když ho najde, zavede jádro do OP a předá mu řízení. Instrukce pro nahrání OS jsou v Boot sektoru. V síti se zobrazí přihlašovací dialog U Windows se zobrazí pracovní plocha CTRL Alt Del – postupné vypínání běžících programů Reset – jen selže-li při zatuhnutí předchozí postup
10
Multimediální počítač Umožňuje práci se zvukem, obrázkem, videem. K tomu potřebuje další vybavení SW i HW, především kvalitní grafickou kartu, videokartu, zvukovou kartu a připojené reproduktory, přehrávač CD, DVD, alespoň 17’’ monitor… Dodatky: Pokud užíváme víc reproduktorů rozmístěných po pokoji, musí mít podporu pro 6 kanálový zvuk, subwoofer (hlubokotónový reproduktor) a 5 satelitních reproduktorů. Při instalaci bývají na instalačním CD aplikace – přehrávač MIDI, MP3, mixážní pult. Multimediální klávesnice mívá speciální tlačítka. Webová kamerka a headset (sluchátko, mikrofon) Multimediální monitor má integrované nebo připojitelné reproduktory. Všechno přes USB port. Na přehrávání videa je třeba kodek DivX – umí kódovat a dekódovat videosoubor (komprese – mp3 videa), takže se film vejde na CD. (vzniká formát MPEG4), na přehrání pak stačí Windows media Player Formáty videa: DivX, AVI, MPEG, VideoCD, ASF, WMV – umí přehrát Windows Media Player Další formáty hudebních souborů: OGG Vorbis (lepší komprese než MP3, stále se vylepšuje), AAC (Apple), WMA (Windows), mp3PRO (vylepšený MP3), bezztrátové: FLAT, Monkey’s Audio, WavePack Gameboy – herní konzola do ruky Programy pro hudbu: Přehrávače hudebních souborů: Windows Media Player,Winamp. Streamovaná média – hudba na internetu, kterou lze přehrát, ale ne uložit na náš počítač – speciální formáty (MOV) potřebují speciální přehrávače – QuickTime, formát RealAudio (.RAM) vyžaduje RealPlayer. Oba přehrávače zdarma na internetu Ripery, grabery – programy, kt. umějí zvuk z CD převádět na MP3. Průběh ripování: vyberme skladby na CD, uvedeme složku na počítači, kam se budou ukládat a výsledný formát. Kvalita zvuku – např. stereo, mono. Bitrate – datový průtok – udává, kolik bitů proteče za sekundu přehrávání skladby. Vyšší by měl znamenat lepší kvalitu, ale záleží také na kompresních algoritmech. Editory tagů ID3: hudební soubory mohou nést další informace – metadata (ID3) – informace o skladbě, albu, interpretovi apod. (např. MetaTOGGer) Audioeditory – umožňují práco s filtry, odstranění šumu apod.
8. Mikroprocesor (CPU Central Processing Unit) Název vznikl v době, kdy s kladl důraz na miniaturizaci. Jedná se o polovodičovou součástku (křemíková destička s příměsí Al, Cu,velká jen několik cm2) a fyzicky je tvořen velmi složitým integrovaným obvodem (miliony tranzistorů). Chladicí žebra brání přehřátí součástky. (Dnes se spíš používají ventilátorky) Na vstup procesoru je přiváděno napětí – na vodičích nenulová hodnota (5V, dnes méně) prezentuje logickou jedničku, nulová nulu. 32 bitový procesor je schopen za jediný okamžik zpracovat 32 vstupujících hodnot. Může adresovat maximálně 4 GB operační paměti, 64 bitový mikroprocesor až TB. Procesor zajišťuje běh všech programů, řídí tok dat mezi komponentami počítače a funguje jako výpočetní centrum. Architektura mikroprocesoru • • • • • •
Taktovací frekvence Cache Instrukční sada Šířka slova Sběrnice Registry
Taktovací frekvence udává rychlost, kterou procesor pracuje. Např. při frekvenci 300 MHZ je mikroprocesor schopen vykonat 300 000 000 instrukcí za sekundu. Současná frekvence je 3-4 GHz Cache je vyrovnávací paměť, která slouží jako mezisklad dat mezi různě rychlými komponentami počítače.(Rychlejší složka čte z cache, která si data načetla předem a nemusí čekat na pomalejší) L1 – (First LevelCache) – načítá pro rychlejší mikroprocesor data z pomalejší sběrnice. (128-256 kB)
11
L2 – zajišťuje přesuny dat mezi mikroprocesorem a operační pamětí (256kB-1MB) L1 je v procesoru, L2 bývá integrována na základní desce. Užívá se už i cache L3. (Cache jsou i mezi jinými komponentami počítače nebo na síťových serverech, ale jejich funkce je podobná) Registry představují vnitřní paměť mikroprocesoru, do kterých se ukládají právě zpracovávaná data. Pracují velmi rychle, jejich paměť je malá, řádově kB. Univerzální – umístěny přímo v procesoru, slouží k uchování operandů, mezivýsledků a výsledků operací. S pevně stanoveným významem : • PC – čítač instrukcí, obsahuje adresu instrukce, která se bude provádět • F – registr příznaků, obsahuje řídicí informace, např. zda došlo k přetečení apod. • SP – ukazatel zásobníku … Instrukce Instrukce je předpis k provedení činnosti, kterou umí realizovat přímo HW. Jádrem mikroprocesoru je logický obvod, který umí zpracovávat pouze velmi jednoduché mikroinstrukce, programuje se v instrukcích, které se do mikroinstrukcí převádějí. Typy instrukcí: přesuny dat mezi pamětí a registry, aritmetické a logické, instrukce pro řízení programů, , instrukce vstupně-výstupní, skoku, systémové instrukce. Instrukční sady Obsahují řádově desítky instrukcí. • CISC (Complete Instruction Set) – co nejúplnější, ale procesor byl příliš složitý, takže se prodražila jeho výroba. • RISC – redukovaná sada, další instrukce se vykonávají pomocí těch základních. Je levnější a rychlejší • MMX(Multimedia Extension, Intel) – instrukce pro video, generování zvuků a grafiky . Podobně fungují 3D Now! (AMD), SSE, SSEII (Intel Pentium II) – stále se doplňují instrukce pro zpracování 3D obrazu, chod internetu apod. Šířka slova Je počet bitů, které umí mikroprocesor zpracovat během jediné operace. Sběrnice mikroprocesoru • Adresová – slouží k výběru paměťové buňky (Při šířce 16 bitů může procesor adresovat 216 paměťových míst, tedy asi 64 kB) • Datová – šířka 8-64 bitů, počet bitů, který lze naráz přenést mezi procesorem a pamětí. Je to hodnota zásadní pro výkon počítače, je-li např. 32 bitů, hovoříme o 32 bitovém počítači • Systémová – touto sběrnicí (FSB – Front Side Bus) komunikuje procesor s ostatními komponentami základní desky, důležitá je zvlášť rychlost výměny dat s OP. Poznámka:vnitřní frekvence mikroprocesoru bývá násobkem frekvence FSB, mezi FSB a procesorem je násobička, která převádí vnější pomalejší takt na vnitřní rychlejší. Výrobci mikroprocesorů Intel – roku 1969 8088, později 80286, 80386, 80486, Pentium, Pentium II,III, IV, Pentium Pro, Celeron (původně vznikl jako levnější varianta Pentia) (2002: Pentium IV 2 Ghz, , Celeron –1,36Ghz, 256 kB cache; 2003 Intel Itanium – 64 bitový procesor), AMD – Athlon, Duron… (2002 Athlon 1,46 GB,termální dioda pro zastavení při přehřátí, možnost předběžného čtení dat (Data Prefetch) Běžné hodnoty (2001)- frekvence 600 MHZ, 16KB L1 cache, 512 KB L2, 220 instrukcí, (2004 – frekvence kolem 3Ghz) Motorola – pro Apple Dodatky: Patice – je součást základní desky, do které se zasazuje procesor. Různé typy užívají různé patice – např. Intel a AMD IBM PC s Windows, Celeron a Pentium 4 Socket 478, Duron a Athlon patice A 462,754,939. Chlazení – hliníkový nebo měděný profil, na něm nasazený ventilátorek. Centrino – technologie pro mobilní počítače, integrovaná čipová sada, energeticky úsporné procesory, podpora pro bezdrátové sítě (Wireless Fidelity) Intel Centrino Duo – dvoujádrové mikroprocesory s vyšším výkonem, menší spotřebou a lepším multitaskingem
12
2006 Intel Core Duo, Core 2 Extrem – 2 jádra na jednom čipu Mooreův zákon: Počet tranzistorů se zdvojnásobuje každých 18 měsíců. (V 70 letech byly mikroprocesory s desítkami tranzistorů) Direct X – freeware technologie, (rozhraní mezi HW a SW)kt. umožňuje počítači v oblasti grafiky a zvuku podávat lepší výkon. Hyperthreading – jednotlivé aplikace mohou spouštět několik procesů (vláken). Např WinAmp – jedno vlákno přehrává hudbu, druhé dekóduje MP3. Externí frekvence udává rychlost, kterou procesor komunikuje s okolím. Rychlost počítače samozřejmě nezávisí jen na procesoru, ale také na rychlosti dalších komponent, velikosti OP atp. (například některé Celerony byly brzděné pomalou externí sběrnicí 66 MHz, která tento procesor značně zpomaluje při komunikaci s okolím). Důležitou funkci má vnější sběrnice procesoru (Front side bus), která ovlivňuje rychlost přenosu dat mezi procesorem a okolím, zvlášť OP. Dnes (2005) dosahuje až 1000 Mhz. K-nanometrová výrobní technologie (90,130) – číselný údaj zde znamená vzdálenost vodičů na křemíkové destičce 2006 – 64 bitový mikroprocesor AMD Turion Nutnost spolupráce procesoru s operačním systémem – např. Windows 2003 server potřebuje 2CPU nebo dvoujádrový mikroprocesor) 2006 –Intel uvedl 4 jádrový procesorCore 2 extreme QX6700 – až 705 nárůst výkonů u aplikací, které podporují multithreading (frekvence 2,66 GHz, 2 L2 cache 4096 kB) Pro hry:alespoň 2 GHz Výměna mikroprocesoru: Stolní počítače používají: AMD – Sempron, Athlon XP. Athlon 64, Intel – Celeron,Pentium 4, Core 2 Duo. Procesory se ukládají do patice na základní desce, při výměně je třeba počítat s tím, že AMD používají patice Societ 754, Socket 939, AM2, Intel Socket 775 (označení LGA 775). Také je třeba zjistit, zda nový procesor podporuje základní deska a zda zvládá jeho frekvenci. Je vhodné nový procesor koupit spolu s chladičem.
Výroba mikroprocesoru Používá se superčistý křemík, na centimetr čtvereční připadají desítky milionů tranzistorů. Na křemíkový plátek se laserem vykreslí v několika vrstvách struktura procesoru, postupně se vytvářejí tranzistory a spoje mezi nimi. Nakonec se plátek rozřeže a nejhorší mikroprocesory jsou vyřazeny. Díky tomu může mít jeden typ víc variant (např. 2-2,5Ghz) a protože výrobci volí nižší označení, při dostatečném chlazení je možné přetaktování.
9. Paměti Paměti slouží k uchování informací. Vnitřní paměť obsahuje zpracovávaná data, programy a utility potřebné k funkci počítače, skládá se z polovodičových součástek, je rychlá, drahá, omezené velikosti. Vnější paměť slouží k dlouhodobému ukládání dat, funguje na optickém nebo magnetickém principu, je pomalejší, co do velikosti prakticky neomezena. Cache je rychlá vyrovnávací paměť. Charakteristiky pamětí • Vybavovací doba – doba potřebná k zápisu nebo přečtení dat • Kapacita – množství informací, které paměť pojme (v bytech) • Závislost na napájení (vymaže se s vypnutím počítače?) • Cena za bit • Přenosová rychlost (množství informací, které lze přečíst či zapsat za jednotku času, souvisí s šířkou datové sběrnice)
9. Paměti Paměti slouží k uchování informací. Vnitřní paměť obsahuje zpracovávaná data, programy a utility potřebné k funkci počítače, skládá se z polovodičových součástek, je rychlá, drahá, omezené velikosti. Vnější paměť slouží k dlouhodobému ukládání dat, funguje na optickém nebo magnetickém principu, je pomalejší, co do velikosti prakticky neomezena.
13
Cache je rychlá vyrovnávací paměť. Charakteristiky pamětí • • • • •
Vybavovací doba – doba potřebná k zápisu nebo přečtení dat Kapacita – množství informací, které paměť pojme (v bytech) Závislost na napájení (vymaže se s vypnutím počítače?) Cena za bit Přenosová rychlost (množství informací, které lze přečíst či zapsat za jednotku času, souvisí s šířkou datové sběrnice)
10. Operační paměť (vnitřní paměť) RAM Ukládají se do ní právě zpracovávaná data, část operačního systému aj. (Programům, které jsou trvale přítomny v OP se říká rezidentní ) Fyzicky je tvořena křemíkovými čipy, jednotlivé bity jsou reprezentovány hodnotami elektrického náboje miniaturních kondenzátorů. Data se udrží jen při trvalém napájení. Vybavovací doba se pohybuje v desítkách nanosekund (10-9s). Kapacita u nejnovějších počítačů (2006) jr řádově v GB. Pokud se prováděný program nevejde do paměti, zpracovává se po částech, které se odkládají na disk. => velká operační paměť urychluje práci počítače. (Části disku, která slouží k tomuto účelu se říká virtuální paměť) Adresování: paměť se dělí na buňky určité velikosti, každá buňka je jednoznačně identifikovatelná číslem, kterému říkáme adresa. Technická realizace RAM Základním dílem paměti je paměťový modul, (karta) ten se zakládá do patice (banku=kolekce patic) na základní desce. Paměťový modul se skládá z paměťových buněk. Starší počítače používaly moduly SIMM, novější DIMM, případně RIMM. Dodatky k technické realizaci pamětí: Druhy pamětí SRAM – statická, dokud se neodpojí napětí, informace v buňce zůstává. Je rychlá, ale drahá a má velkou spotřebu energie – užití hlavně pro cache. DRAM – dynamická, náboj kondenzátorů se udrží řádově tisíciny sekundy, musí se obnovovat – tzv. refresh cykly. (Paralelně se snímají obsah buněk v řádcích, v budiči se zesílí a vrací zpět. Obnovu provádí obvod DMA s přímým přístupem do paměti) SDRAM – synchronní dynamická paměť s rychlejší dobou přístupu, její rychlost závisí na FSB. (moduly se 168 kontakty DDR SDRAM – 2krát rychlejší než SDRAM, moduly se 184 kontakty RDRAM (DRAM RAMBus) – rychlejší FLASH – lze měnit obsah, uchovává informace i bez napájení Při rozšiřování pamětí je třeba brát v úvahu vlastnosti mikroprocesoru, k Pentiu 4 jde např. použít 266 Mhz DDR, pokud má 800 Mhz FSB potřebuje 400 Mhz DDR. Fyzická realizace paměti: Paměťové moduly: dříve SIMM – 72 vývodů, kapacita až 64MB, pro pentium v párech. Do slotů SIMM pouze SIMM, je kratší než DIMM, má 72 kontaktů. (Single inline memory modul) Dnes DIMM (168 vývodů, až 512 MB 64 bitová komunikace, delší bank) DDR DIMM RIMM (184 vývodů, až 512 MB) pro DDR SDRAM, RDRAM, SDRAM DDR2 – 240 pinů Při běhu programů dochází někdy ke zbytečným ztrátám – programy načtené z disku a pracující v operační paměti, které bezchybně skončí, operační paměť uvolní, ale pokud dojde k havárii,mohou v paměti zůstat nevyužité bloky a nebezpečné zbytkové procesy. k optimalizaci paměti existuje i volě šiřitelný SW. (Free RAm XP apod.) Zvětšení operační paměti
14
pro herní aplikace alespoň 1 GB. Na základní desce mohou být 184pinové moduly DDR nebo 240pinové moduly DDR2. Při rozšiřování paměti je třeba volné sloty nebo je nutné použít sloty stávající ( a moduly s nejmenší kapacitou vyměnit) Přivým modulu je třeba znát jeho typ i frekvenci. (2007: DDR s frekvencí 266Mhz nebo 400MHz. Je vhodné dokupovat moduly se stejnou frekvencí. Paměti DDR2 mají větší datovou propustnost a menší spotřebu energie. Frekvence 667MHz, 800MHz. Požadavky softwaru na RAM: OS DOS (1990) potřeboval as 1 MB Windows 98 potřebovaly 16 MB (1998), WindowsXP potřebují 128 MB. 2003 – standard 256 MB pro kanc.aplikace stačí 64MB. Rozšiřování paměti: Operační paměť je fyzicky uložena v paměťových modulech, ty se ukládají do slotů na ZD. Nejprve se odpojí napájecí kabel, sejmeme kryt. Díky výřezům je lze vložit jediným způsobem. (pozor při rozšiřování, nejlépe je používat stejný typ, jaký už na zkladní desce, liší se nejen počty pinů, ale i taktovací frekvence a další ukazatele. Údaje lze zjistit např. Everestem)
CMOS RAM obsahuje důležitá data o konfiguraci počítače. Je to SRAM s malou energetickou spotřebou, užívá se pro zápis parametrů BIOSu (Basic Inut Output System – obsahuje údaje o discích počítače, apod.) programem SETUP. Po vypnutí počítače je napájena z baterie na základní desce, bývá v ní integrován obvod hodin reálného času. BIOS obsahuje základní diagnostické programy, ukládá se na Flash ROM, slouží k inicializaci počítače. • Testuje počítač po zapnutí – RAM, periferie • Pokud na disku najde zavaděč, zavede OS do RAM a předá mu řízení • Spustí základní rutiny pro obsluhu periferií ROM nezávisí na napájení, informace do ní jsou uloženy výrobcem. Obsahuje instrukce, které řídí činnost počítače po startu, BIOS systému i BIOSy rozšiřujících desek. Je pomalejší než RAM. Jednotlivé bity jsou tvořeny odpory nebo pojistkami, jestliže je výrobce přepálí, mezi jejich konci vzniká trvalé napětí. Existují druhy, do kterých může zapisovat uživatel (ať už jednou či opakovaně) – PROM, (programovatelné jednou) EPROM, (mazatelné UV zářením), EEPROM (mazatelné elektricky), Flash EPROM, se kterou jde pracovat jako s RAM a přitom nezávisí na napájení. (nejdražší)
11. Disky slouží k trvalému ukládání souborů. Obecné charakteristiky záložních médií: Kapacita • Přenosová rychlost • Přístup k datům – sekvenční (páskové paměti, streamery – spíš dříve) nebo přímý (ostatní) • Připojení k počítači (rozhraní EIDE, SCSI, ATA, řadič pružných disků, paralelní port…) • Princip záznamu – magnetický, optický • Provedení čtecí jednotky – interní, externí • Cena • Spolehlivost Pevný disk (Harddisk, HDD) se skládá s kovových disků, které jsou poskládány nad sebou ve vzduchotěsné krabičce. Slouží k trvalé úschově dat. Dále obsahuje řadič a cache – asi 2 MB. • Přesněji: médium s daty • magnetické hlavy pro zápis a čtení dat • mechanika pohybující hlavami • motorek pro otáčení disky • řadič – elektronický obvod,řídící práci disku • deska rozhraní která připojuje disk k základní desce
15
Na povrchu každého disku je nanesena magnetická vrstva, která umožňuje záznam informace. Těsně nad povrchem (10-6 m )pluje čtecí/záznamová hlavička. (pro každý povrch jedna) Disk se otáčí rychlostí 5400 -7200 otáček za minutu. (rychlost nových výkonných disků se zvětšuje) Zápis bitu (změna orientace magnetického dipólu ) je vyvolána elektromagnetickým impulsem v hlavičce a naopak. (při průchodu hlavičky proměnným magnetickým polem se v ní indukuje proud.) Kapacity – desítky GB (109), nezávisí na napájení. Kapacity rychle rostou, starší základní desky s novějšími disky nemusejí umět spolupracovat. Vybavovací doba je několik milisekund. (disk zpomalují jeho mechanické části, zatímco operační paměť je pouze elektronická) Řadiče HDD zodpovídají za správné vystavení hlav, řídí čtení a zápis,ve spolupráci se sběrnicí zajišťují přenos dat Disky můžeme dělit také podle rozhraní, ke kterému se připojují v počítači. (speciální řadiče) IDE – nejstarší, nejlevnější, dnes se užívá spíš jeho modernější varianta EIDE. (V současných(2005) počítačích mohou být na sběrnici EIDE 4 zařízení, konektory v počítači jsou většinou dva, na kabelu bývají dva připojovací konektory a počítač je musí umět rozlišit – proto se jeden nastavuje jako master (většinou HDD) a druhý jako slave. (CD) SCSI – užívá se pro servery, je rychlejší a spolehlivější, potřebují speciální kartu. (připojí až 32 zařízení, je rychlejší a podporuje multitasking, 10000-15000 otáček za minutu, přenosová rychlost desítky MB/s). Ultra ATA 36,66,100,133 – číslo souvisí s přenosovou rychlostí mezi diskem a OP. Nejnovější disky používají seriál ATA až 150 MB/s, rychlejší a spolehlivější SATA, SAS. Floppy (diskety) 3,5“ (velikost kapsičky pánské košile) disketa má kapacitu 1,44 MB, slouží k zálohování a přenosu menšího množství dat, princip je podobný jako u HDD, hlavička se přímo dotýká povrchu. Dají se chránit proti zápisu, pozor na magnetické pole, teplo, prach. Fyzicky je tvořena plastovým kotoučem, pokrytým magnetickým materiálem. (oxid Fe) Organizace dat na discích, formátování
Data jsou na discích organizována do stop (soustředné kružnice) a sektorů. (Výseče) Velikost sektoru bývá 512 B Struktura stop a sektorů se vytváří tzv. fyzickým formátováním (u HDD pouze výrobce). Množina stop se stejným poloměrem na disku tvoří tzv. cylindr. • Logické formátování vytváří logickou strukturu disku. • 0. stopa 0. sektor: MBR (Master boot record, partition tabulka) obsahuje tabulku oblastí a zaváděcí záznam. (zavaděč, krátký program, který se stará o start operačního systému: načte tabulku oblastí a vybere aktivní (primární) oblast, na které je OS. Partitions jsou primární a rozšířená oblast disku. Primární oblast slouží k uložení OS, (Většinou C:), rozšířená oblast se dělí na logické disky • FAT tabulka – přiděluje diskový prostor souborům. (Každá oblast disku může mít svůj souborový systém – předpis, podle kterého počítač organizuje data na disku. Souborové systémy mají omezené možnosti velikosti disku, např. systém FAT 32 zvládá maximálně 128 GB. Větší disky potřebují NTFS.) • ROOT – kořenový adresář, obsahuje informace o adresářích a souborech na disku. Obsah záznamu o souboru krátké jméno souboru, atribut, rozlišení zda jde o adresář nebo soubor, datum a čas poslední změny, číslo clusteru, kde soubor začíná, délku souboru. • Vlastní data Poznámka: I soubor nulové velikosti zabírá na disku jeden cluster (počet bytů v jedné alokační jednotce) – např. pro Fat 32 4096B. (Ve FAT32 sektor = cluster) Kapacita disku se pak dá vypočítat: Počet B na sektor * počet sektorů na stopu * počet stop povrchu * počet povrchů Windows XP potřebuje na disku 10 GB. Soubory se neukládají na jednu diskovou plotnu, ale do cylindrů, takže je může najednou zpracovávat několik hlaviček.
Velkokapacitní druhy přenosných disků: ZIP disk – 100-200 MB, vypadá jako silnější disketa, ale pomalé již se příliš nepoužívá USB Flash disk – asi 64 MB, (až 4 GB) přenos mezi počítači s USB (Windows 2000, XP s ním umí zacházet, jinak potřebuje ovladač, při připojení se chová jako další disk) Rychlost přenosu dat – pokud spolupracuje s rychlou USB 2.0-60MB/s s USB 1.0 1,5MB/s Někdy se k němu dodává speciální SW – šifrování dat, vlastní pracovní prostředí.
16
Externí pevný disk desítky GB, cache-2 MB, 7200 ot- min – vhodný pro zálohování či přenos větších souborů mezi více počítači. Příklad: Maxtor 2005: lze připojit přes USB 2.0, High speed rozhraní nebo rychlejší Firewire kapacita až 500 GB, 16 MB Cache, vlastní SW, Rychlé rozhraní FireWire,(až 400 Mb/s) se používá hlavně pro digitální kamery a DVD rekordéry (technické označení IEEE 1394), ale SATA pro připojení interních disků je rychlejší. Externí SATA dosahuje až 300 Mb/s. Údržba disku Zásady mechanické práce: • Chránit před otřesy • Nevypínat počítač na krátkou dobu (jediný okamžik fyzického kontaktu hlavička – disk) • Pozor na velké teplotní změny („aklimatizace“ po transportu) • Pravidelné zálohování dat FDISK – program k dělení HDD na více logických disků. Pravidelně užíváme alespoň defragmentaci a skenování. (Defrag, ScanDisk – součásti Windows) Defrag, kromě pospojování rozdrobených souborů umísťuje často užívané soubory do přístupnějších oblastí, Scandisk umí napravit překřížené soubory (více souborů sdílí totéž místo na disku) K pravidelné údržbě počítač patří také fyzická očista přístupných částí od prachu, vyčištění kuličkové myši, kontrola povolených součástek. Je vhodné likvidovat nepoužívaný SW, nejen zabírá zbytečně místo, ale často také brzdí systém. Vyčištění disku (Windows XP – Příslušenství/Systémové nástroje) Nevratné mazání (Shift Del) Vymazání dočasných internetových souborů (adr. TEMP) Odinstalování nepotřebných programů Dodatky: Raid – zapojení několika samostatných disků, aby se doplňovaly a zajišťovaly. Navenek se tváří jako větší a rychlejší disk, řadič tohoto pole se instaluje jako přídavná karta do slotu PCI. Raid 0 – data dělená do bloků, liché bloky na jednom disku, sudé na druhém. Data se čtou současně a řadič skládá bloky dohromady. Kapacita je suma, rychlost udává nejpomalejší disk (STRIPING) Zvyšuje výkon Raid 1 – zvyšuje spolehlivost pomocí tzv. zrcadlení (Mirroring – 2 disky se stejným obsahem, pokud jeden havaruje, uživatel to ani nezjistí) Raid 10,3,5,6… kombinace obojího Area density – plošná hustota záznamu (MB na čtvereční palec) Zóna – oblast se stejným počtem sektorů. (Stopy na disku jsou různě dlouhé) Velké možnosti k údržbě disku nabízejí speciální programy. Př. Norton systém Works 2003 – Ghost 2003 – zálohování dat, Process viewer – informace o spuštěných programech, Performance test – hodnocení výkonu počítače, Antivirus – umí odhalit i viry v příloze pošty – technologie blokování červů, Utilities-speeddisk(defrag), System doctor, Windoctor, Diskdoctor, Unerasewizard, Wipeinfo(nevratná likvidace souborů), CleanSweep – najde a odstraní nepotřebná data (dočasné soubory, zbytky nepoužívaných programů, duplicitní soubory), spolehlivá odinstalace. Jojo disk – externí HDD, 2,5GB, rozhraní USB 2.0 3000ot-min Styly oddílů: oddíl je část fyzické jednotky (disku), který se chová jako samostatná jednotka. Počítače na platformě x86 používají MBR, počítače na platformě Itanium s 64 bitovou verzí Windows GPT, kde se důležitá data ukládají přímo do oddílů a navíc zde jsou záložní tabulky oddílů. Výrobci HDD IBM, Western Digital, Maxtor, Seagate Technlogy, Fujitsu, Samsung… Kazetopáskové jednotky (streamery) jsou pomalé, užívají se k archivaci velkých objemů dat. Potřebují speciální jednotku. CD-ROM, CD-R, CD-RW, DVD Pro čtení, případně zápis na tato média slouží mechanika CD–ROM. Dělí se podle rychlosti – základní je asi 150 kB/s, 32 rychlostní mechanika je 32 krát rychlejší.
17
Data jsou uložena v sektorech ve spirále asi 5 km dlouhé, kapacita cca 700 MB (u DVD 4,7 až teoreticky 17 GB), čtení a zápis provádí laserový paprsek. Přístup.doba 100 ms Data jsou uložena v podobě pitů (prohlubně mikroskopických rozměrů –10 –6 m, přesněji informaci nenese dolíček ale přechod mezi ním a hladkým polem) Laserový paprsek se odráží jinak na hladké ploše a jinak na pitech, tyto změny zpracovává fotodioda. Jednotka CD-ROM se připojuje přes rozhraní IDE nebo SCSI. • CD-ROM – lisované do reflexní odrazové kovové vrstvy, (stříbřité zbarvení) na povrchu je ochranná vrstva. Životnost desítky let, ale pozor na poškrábání. • CD-R pod reflexní vrstvou je světlocitlivé barvivo, zapsaná data nejde měnit, ale na disk lze data přidávat, pokud se neuzavře. Dopad světelného paprsku (laser) mění odrazové charakteristiky, je třeba je chránit před sluncem. (zabarvené) • CD – RW – media k opakovanému zápisu, jsou pokryta sloučeninou, která po průchodu laserového paprsku přechází mezi krystalickou a amorfní formou.(Mírné zahřátí – krystalická, větší – amorfní. Krystalické oblasti odrážejí laserové záření, amorfní je pohlcují), 650-700 MB Teoreticky lze přepsat až 1000krát, ale ne všechny mechaniky je přečtou a zápis na ně je pomalejší. • Charakteristiky vypalovací mechaniky: 52/24/52 52 – rychlost vypalování 24 – rychlost přepisu na médium RW 52 – čtení dat z CD Datové a hudební CD Na audiodisk se vejde kolem 80 minut hudby, nepoužívá se digitální formát, délka stopy se udává v minutách. Počítač používá jako formát zvuku jednak WAV – přímo zaznamenaný, na jedno CD asi 100 min. hudby, jednak komprimovaný MP3 (700 min). Složité dekódování ovšem zpomaluje procesor. Kapacita CD disků se tedy udává v Bytech nebo minutách hudby. Dodatky: Burn Proof (Buffer underrun) – technologie vypalování, která brání podtečení vyrovnávací paměti, takže vypalování neskončí předčasně. (mechanika má stále dostatečný přísun dat, kdyby vypalování skončilo předčasně, zničilo by se médium)) Vypalovačka s např. 4 MB interní paměti vypálí 700 MB za tři minuty. Interní jsou rychlejší a levnější. K napájení zákl. desky se připojuje IDE kabelem. Pokud je v počítači víc mechanik, pevný disk se připojí k řadiči IDE primárnímu, mechanika DVD ROM k IDE řadiči sekundárnímu. Aby systém mohl správně komunikovat se 2 zařízeními jedním kabelem, musí být obě zařízení rozlišena – master a slave(podřízené) Pokud je tedy DVD master (implicitně), CD RW je třeba nastavit jako slave. Vypalovací SW – např. Nero Burning ROM Buffer – vyrovnávací paměť, užívá se k přenosu dat Retail – krabicové balení vypalovačky s příslušentvím+IDE kabel a CD se SW. Bulk – holá vypalovačka Sekce – při každém vypalování vzniká jedna sekce, obsahuje jména soubor akde jsou uloženy. Protože se počítač většinou řídí obsahem poslední sekce, pokud připalujeme další, musí vypalovací program přidat obsah poslední sekce do sekce nové. Autorun.inf – soubor, upravuje se v Notepadu a je na každém CD v hlavním adresáři. Když např. chceme, aby se při vložení do počítače z CD spustil určitý soubor ( třeba index.htm): Do autorunu: [autorun] open=start index.htm (případně open=program.exe – to se spustí; mohou zde být další řádky – např. shell\info=dal39 informace icon=soubor s ikonou…) Samoskou disku lze vypnout Regeditem. (-povolen, 0-zakázán) Virtuální mechanika – image Cd se uloží na Hdd a pak se s ním dá pracovat jako s další mechanikou. (Chce tp SW – např. Daemon Tools) DVD – digital video (nebo versatile) disc (4,7 GB) – jednak větší hustota záznamu, jednak jsou dvouvrstvé (8,5 GB, mechanika má na každé straně dva lasery, každý je zaostřen do jiné hloubky) a dvoustranné (teoreticky 17 GB, ale nutno otáčet) čímž je dána jejich velká kapacita (stačí k uložení filmu). Mechanika DVD jde použít i na čtení CD, stále běžnější jsou vypalovací mechaniky DVD. čtecí rychlost – 1350 kB/s, , Cash DVD mechaniky – 512 kB. Nástupci DVD: technologie blue-ray – vlnová délka modrého světla je kratší, takže umožňuje hustší záznam. (15 GB dat v jedné vrstvě) 2006 – až 50 GB dat,
18
DVD video používá kompresi obrazu MPEG 2 a zvuku Dolby Digital AC-3. Pro přehrávání je třeba samozřejmě DVD mechaniku a příslušný SW dekodér. (WinAmp) Disk má speciální strukturu. DVD – R pro jedno zapsání DVD RW – přepisovatelé až 1000krát DVD RAM – 100000krát 2006: Mechanika s technologií Blue-ray (Laser s kratší vlnovou délkou umožňuje větší hustotu záznamu), v jedné vrstvě až 24 GB dat. Jsou zatím podstatně dražší Kodeky – komprimují a dekomprimují video (Připomínáme kolik zabere obrázek: rozměry v pixelech (třeba 600*800)*24 na True Color a snímků je asi 25 za sekundu) Jsou softwarové i hardwarové, musí jimi disponovat i digitální videokamera nebo DVD rekordér.. Některé kodeky umí jen dekódovat. Dekodér MPEG2 ve Windows XP zahrnut není. Další možnosti pro přenos dat: paměťové hudební přehrávače (256 MB-4GB), přehrávače s pevným diskem (1 GB-80 GB),obrázkové databanky (k přenosu fotografií z fotoaparátu slouží čtečka paměťových karet), externí pevné disky (až 500 GB), paměťové karty (potřebují čtečku) Výrobci CD mechanik Hewlett-Packard, Mitsumi, Lite-On… Hierarchie pamětí: • Registry • Cache • OP • Magnetický disk • Optický disk Shora roste přístupová doba a kapacita, klesá cena
12. Základní deska, sběrnice Základní deska (motherboard, mainboard) tvoří jakousi kostru počítače, která zajišťuje propojení ostatních komponent, jejich pevné umístění a napájení. Neovlivňuje výkon počítače, ale určuje jeho komaptibilitu, rozšiřitelnost a variabilitu. Je tvořena velkým integrovaným obvodem a sloty pro umístění karet, paticemi (socket) pro mikroprocesor, pamě‘tové sloty (banky) pro paměti a konektory pro připojení kabelů k dalším dílům – disky a diskové mechaniky,…) Napájení desky je 9,6 V. Na desce najdeme: • procesor (umístěn v patici – různé typy) • operační paměť • Cache paměť - rychlá vyrovnávací paměť mezi rychlým zařízením (např. procesor) a pomalejším zařízením (např. operační paměť) • paměť CMOS (obsahuje informace o konfiguraci systému) • program BIOS uložený v paměti ROM (obvykle Flash-EEPROM – speciální přepisovatelná paměť) • integrovaný řadič pružných a pevných disků (též pro připojení CD-ROM) • hodiny reálného času • čipová sada (chipset) - zajišťuje komunikaci mezi jednotlivými částmi základní desky i dalšími komponentami počítače, řídí přenos dat propojovacími kabely. • Mosty - menší procesory, nejdražší součást (PCI/ISA, CPU/PCI) • North bridge – procesor, OP, slot AGP • South bridge – řadič pevného disku, disketové jednotky, sloty PCI, port PS/2, porty pro klávesnici … Komunikace ZD s periferiemi: • porty – integrované paralelní a sériové rozhraní, sběrnici USB • sloty – úzké štěrbiny s kontakty • sloty rozšiřovací (I/O) sběrnice (ISA, PCI – modemy, síťová karta, AGP – graf.karta, ...) • paměťové • pro přídavné karty
19
• •
konektory pro připojení ostatních částí počítače (klávesnice, malého reproduktoru, tlačítka Reset, indikátoru provozu, ventilátoru procesoru apod.) Sběrnice
Výrobci desek: Intel, AMD, VIA, SIS… Dodatky: Mosty – čipová sada tvořená výkonnými integrovanými obvody, i procesory. Řídí putování dat. NORTH BRIDGE – obsluhuje procesor, OP a slot AGP. SOUTH – řadiče HDD, disketové jednotky, porty. Porty – zadní strana skříně, pro všechny konektory jsou připraveny otvory. Patice a sloty nemusí být obecně kompatibilní se vším. Některé části počítače potřebují napětí 5V, některé 3,3V, ta zajišťuje transformátor, připojený do sítě. Mnohem víc elektrické energie než vlastní počítač potřebuje monitor. Chipset vyrábějí výrobci mikropricesorů – Intel, AMD, desky Intelu a AMD nejsou kompatibilní, ale ani příslušenství pro Celeron a PentiumIV se nedá kombinovat. Desky se montují do skříní, satrší skříně mohou mít napájení AT s jinými konektory než dnešní ATX. Levnější desky (pro kancelářské počítače) mívají všechny komponenty integrovány.
Sběrnice tato součást základní desky (napecno umístěná) je tvořena svazkem vodičů, kterým mezi dalšími komponentami počítače (procesor, paměť..) proudí data, adresy a řídící signály. Sběrnice má vývody ve slotech, do kterých se zasazují karty. U mikroprocesoru rozlišujeme datovou a adresovou sběrnici. (Procesor komunikuje s okolím jednak pomocí sběrnice, jednak přerušením (IRQ) a jednak kanály přímého přístupu do paměti (DMA) Podsystémy sběrnice: datová, adresní, řídicí Hierarchická struktura • Systémová sběrnice CPU FSB – připojuje procesor, určuje frekvenci základní desky • Lokální sběrnice • Rozšiřovací sběrnice – sloty Rozšiřovací sběrnice PCI (sběrnice) – bílé sloty – Peripheral Component Interconnect) modemy, síťové karty pro procesory 80486 a Pentium taktovací frekvence 33 MHz, šířka datové sběrnice 64 bitů, přenosová rychlost max. 264 MB/s v dnešní době nejpoužívanější umožňuje i 32-bitový přenos dat (80486) podporuje standard PnP (Plug and Play), který umožňuje snadnou konfiguraci PCI karet (prakticky bez zásahu uživatele) ISA – zastaralá – černé sloty EISA AGP – hnědé sloty – speciální sběrnice pro propojení OP a grafické karty, rychlejší 2006 – slot PCI Express x16 – rychlejší slot pro grafickou kartu VL-BUS SCSI – rychlé rozhraní, umožňuje připojit až 7 zařízení Dodatky: Sběrnice AGP (Accelerated Graphics Port) navržena pro procesor Pentium II, určena výhradně pro připojení grafických karet. Umožňuje přímé propojení grafické karty s operační pamětí počítače, tím se odlehčí systémové sběrnici a současně se zvýší rychlost přenosu. Grafická karta tak může např. přímo přistupovat k texturám uloženým v operační paměti počítače a tím odpadá časově náročná příprava textur.
20
v provedení AGP 1x (přenosová rychlost 264 MB/s), AGP 2x (528 MB/s) nebo AGP 4x (1056 MB/s) 2005 ař 2 GB/s Parametry sběrnice: • Šířka ( je dána typem mikroprocesoru) 32 bitová sběrnice je schopna v každém okamžiku přenést 232 kombinací (přesně matematicky vzato variací s opakováním) nul a jedniček. • Řídící frekvence (může být odlišná od procesoru) • Přenosová rychlost, která vyplývá z předchozích parametrů Režimy, ve kterých sběrnice pracuje: • Multimastering – procesor sběrnice řídí rozšiřující karta • Burst – následující data se přenášejí ve větších blocích s jedinou adresou Nejrychlejší sběrnice – RAMBUS (pro paměť), nejběžnější – PCI. Pro připojení víc věci je optimální SCSI (Existuje ultra SCSI) AMD a Intel mají jiné patice – musí mít jinou ZD. Čím rychleji umí pracovat procesor s RAM, tím větší je výkon počítače – proto se vyvíjí OP. Dnes několik druhů, obvody ZD s nimi komunikují různě. Destičky s paměťovými čipy se zasazují do paměťových slotů, karty také. (propojení kabelem by bylo nespolehlivé) Sloty pro přídavné karty – starší typy ISA, VESA Local Bus, Novější PCI, AGP. Moderní desky mají jediný slot pro grafickou kartu.Slotů PCI je 4-6. Pokud jsou volné jen sloty PCI, nelze užít kartu ISA. ISA – pomalá sběrnice, osmibitová a 16 bitová, přenosová rychlost max. 8 MB/s, taktovací frekvence 8,33 MHz, pro procesor 80286 Nově pro graf. kartu PCI expres – až 8GB/s
13. Karty (Adaptéry) ploché desky s integrovanými obvody, karty, jsou připojeny ke sběrnici prostřednictvím portů. Kartu pro vstup a výstup, grafickou kartu a kartu rozhraní disku má každý počítač, další karty považujeme za rozšiřující. Ke každému HW zařízení dostaneme při nákupu ovladač (driver), který ho oživuje a umožňuje s ním pracovat.
Druhy karet: • Grafická • Zvuková • Síťová • Vstupně/výstupní • Bezpečnostní • Přídavná paměťová • Karta pro digitalizaci videa – hw komprese videa a střih • Televizní a radiová – přijímají a dekódují signál, umožňují nahrávání apod. • Karta SCSI rozhraní – připojení až sedmi dalších zařízení, vysoká rychlost Grafická karta (videokarta, graf.adaptér) přebírá data od procesoru a mění je na videosignál, který řídí monitor. (Jednotlivým zobrazovaným bodům na obrazovce říkáme pixely, (picture element); adaptér tedy vlastně počítá polohu jednotlivých pixelů a přiřazuje jim barevný kód). Jejím jádrem je grafický čip, má grafický vlastní procesor, videopaměť, (32-64MB) sběrnici a generátor znaků, který určuje tvar jednotlivých písmen. Zasazuje se do speciálního slotu (dříve PCI, pak AGP, dnes PCI Express x16 s max. přenosovou rychlostí 8 GB/s), aby byl přenos dat co nejrychlejší, pro funkci potřebuje AD převodník. (Monitor je analogové zařízení, i když LCD mají digitální vstup) A/D převodník – převádí digitální data počítače do analogové podoby pro monitor, jeho kvalita ovlivňuje výstup na monitor, tedy zobrazení s vysokým rozlišením, velkou barevnou hloubkou a vysokou obnovovací frekvencí Výstupy grafické karty: Analogový D-Sub pro připojení LCD a CRT monitoru, digitální DVI ppro připojení některých LCD monitorů, S-video pro připojení počítače k televizoru. • • •
videopaměť – karta si pamatuje obrázek, pro zachycení náročných 3D scén je třeba co největší videoprocesor – sama vykresluje prostorové a geometrické tvary – výkonný videoprocesor umožňuje např. rychlé zobrazení objektů při hrách Přídavné funkce: • Dva výstupy – zobrazení na dvou monitorech najednou • Výstup na TV přijímač
21
•
Digitální výstup pro LCD panel
Výrobci: nVidia – GeForce (čip) ATI – Radeon Matrox, Trident… Dodatky: Může pracovat v 2D nebo 3D režimu (prostředí matematicky definovaných objektů a jejich vlastností, textury…, animace, grafické transformace, viditelnost, osvětlení…) Funkce T&L – karta umí počítat světla a stíny. Musí umět dekódovat formát MPEG apod. protože má graf. procesor velký výkon, musí mít chladič a ventilátor. V OS se používají knihovny pro práci se zobrazovanými daty – DirectXm, Open GL. Kvalita graf. karty je dána: rozlišením – počet bodů, které je schopna vykreslit (pozor – obrázky s vysokým rozlišením jsou menší, potřebují tedy větší monitor), počet barev, které tyto body mohou mít, (256, 16,7 mil…), obnovovací frekvencí (viz monitory) Odhad velikosti videopaměti pro statický obrázek: Př. rozlišení 800*600+-*24 bitů na pixel – min. 1 MB, raději 2 MB. Příklady: karta gainWard –128 MB paměti, kromě VGA výstupu na monitor i konektor S-VIDEO pro připojení TV. karta ATI RADERON 9500-128 MB graf. paměti, konektor s-video pro připojení TV, DVI rozhraní pro připojení LCD monitoru s digi. rozhraním. Historicky druhy karet: Mono, CGA, VGA, SVGA (1054*768 rozlišení) Funkce 3D karty: podle pokynů procesoru počítače vykreslí objekt z malých trojúhelníčků (rendering), pokryje ho texturou a vypočítá viditelnost z pohledu diváka. To vše mnohokrát za vteřinu. Rychlost komprimace videa závisí na rychlosti procesoru, nikoliv grafické karty. Pokud se některé komponenty nesnášejí (např. graf. karta GeForce 2 a čipset VIA, může se počítač chovat podivně – např. se občas sám restartovat. Mohou pomoci nejnovější veze ovladačů.) Nejrychlejší grafické čipy 2006: Tvorce 7900 GTX (užívá paměť GDDR3, 1,6 GHZ, 256 MHz paměťová sběrnice), Radeon X1900 XTX
Zvuková karta mění data na zvukový signál. Jako výstupní zařízení používá sluchátka nebo reproduktory, má zásuvku pro mikrofon (vstup). Protože signál, který reproduktory převádějí na zvuk musí být spojitý (analogový), musí obsahovat A/D konvertor. Aby mohla přehrávat zvuk stereo, musí mít dva kanály, díky nahrávání může fungovat jako internetový telefon, přehrávat hlasové komentáře k prezentacím, převídět záznam z magnetického pásku na CD aúpd. Umožňuje digitalizaci hudby, komponování, přehrávání. Kvalita přehrávání je výborná, dobrý syntazátor naproti tomu obsahují jen belmi drahé karty. Parametry: Mono/Stero, vzorkovací frekvence, bitová hloubka Protože má karta zesilovač, ale s malým výkonem, používají se klasické hudební reproduktorové sestavy. V současnosti bývají dost kvalitní čipy na základní desce, samostanou kartu zasazujeme do slotu PCI. Komponenty: • A/D převodník – digitální počítačová data převádí na analogový audiosignál DAC (D/A) – výstup na reproduktory ADC (A/D) – vstup z mikrofonu nnebo věže • Syntezátor (zdroj zvuků) • Rozhraní MIDI slouží k připojení elektrických hudebních nástrojů, zvlášť klávesovýách. • 2 kanály – stereo • Možnost nahrávání – internetový telefon, hlasové komentáře k prezentacím, převod záznamu z magnetofonu na CD Výrobci: Creative Labs – Soundblaster
Dodatky: Zvuková karta se zasunuje do volného slotu PCI, pak se spojí s CD mechanikou a faxmodemem. Reproduktory by měly být aktivní – tj. s vlastním zesilovačem. (zesilovač karty nemá dost velký výkon)
22
Konektory: výstup na sluchátka, linkový vstup pro připojení zařízení, ze kterých chceme nahrávat do počítače, mikrofonní vstup. Joystick a gameporty dnes spíš připojujeme na USB. Standard –Sound Blaster. Lepší zvuková karta 2003-1300 Kč, má víc vstupů a výstupů, lepší zvuk s nižší hladinou šumu. (Běžně je integrována na ZD) Reprosoustavy Zvuk je chvění částic vzduchu – to rozkmitá v uchu příslušné orgány – vznikají zvukové signály, které vnímáme jako zvuk. Frekvence – chvění vzduchu určitou rychlostí – určuje výšku zvuku(16-22 000Hz vnímá ucho) Hlasitost – čím více se vzduch chvěje (s větší amplitudou) – tím hlasitější zvuk. Reproduktor – membrána většinou z tvrdého papíru, zezadu cívka s permanentním magnetem, při průchodu el. proudu se cívka a tedy i membrána rozkmitá. Jeden reproduktor neumí všechny frekvence – dělají se hlubokotónové (průměr membrány nad 15cm), vysokotónové (do 6) a středotónové. Reprosoustava – krabice s více reproduktory. Subwoofer –reproduktor pro nejhlubší tóny (do 200 Hz) Kvůli dostatečné hlasitosti potřebujeme dost silný el. signál – zesilovač. Ucho umí lokalizovat zdroj zvuku a zjistit jak je daleko – prostorový zvuk. . Umístění reprosoustav – natočeny k posluchači, od sebe stejně daleko jako od posluchače,ve výšce hlavy, subwoofer kdekoliv. Příliš malé reproduktory ořezávají basy i výšky, hluboké tóny potřebují velký reproduktor v pevné (dřevěné) bedně – subwoofer, protože tyto tóny nejsou směrové, umístťuje se i pod stůl. Nejlepší prostorvý zvuk poskytuje 5 satelitních reproduktorů a subwoofer, vhodně rozmístšěných po místnosti. Tlačítka: Volume – regulátor hlasitosti Treble, Bas – regulátory výšek a hloubek Balance – vyvážení úrovně hlasitosti mezi pravou a levou reprosoustavou Mute - okamžité umlčení zvuku Některé další pojmy: EAX – standard 3D zvuku (vlastnosti zvuku se počítají podle místa vzniku, cesty k posluchači – vznikají další efekty jako tlumení, ozvěna…), MP3 – hudební formát s vysokou kompresí dat. Zatímco na tvorbu potřebujeme počítač, existují i přenosné přehrávače. Na běžné CD se vejde 10 hodin hudby. WinAmp –jeden z hudebních přehrávačů, umí pracovat s formáty Wav, MP3, WMA.. Převádění video a audio souborů – různý SW SPDIF – digitální optický nebo zvukový výstup – rozhraní pro přenos zvukových dat v digitálním formátu divX – komprimovaný formát filmu ID3 tagy – informace o názvu alba, skladby a interpreta, které musí být připojeny ke každému MP3 záznamu a být podporovány přehrávačem. Funkce syntezátoru: • Frekvenční modulace – zvuky vznikají elektronicky na základě vlnových funkcí • WAVETABLE – na čipu ROM o kapacitě několika MB jsou uloženy digitální snímky tónů různých nástrojů – lepší kvalita, k vytváření zvuku se používají tyto vzorky. (Dřív se zvuk syntetizoval uměle)
Síťová karta umožňuje připojit počítač do sítě, zabezpečuje kódování dat, aby byla schopna přenosu po kabelu. (Podle síťového protokolu balí data do paketů s adresou odesílatele a cíle) Typ karty musí odpovídat typu sítě. Rychlost karty je dána typem sítě. Nejrozšířenější Ethernet –10Mb/s. dnes spíš rychlejší fast Ethernet –100 Mb/s Prosazuje se Giga Ethernet – 1000MB/s Poznámka k přenosovým rychlostem: Analogový modem zvládá 40kB/s, digitální ISDN 64-128 kB/s U bezdrátových sítí má karta anténu, přenos dat je spolehlivý, ale pomalejší. Výrobci: 3COM Bezpečnostní karty karta SmartCard – elektronické zařízení velké jako kreditní karta, paměť odolná proti úmyslnému poškození. Ochrana informací, různé formy digitální identifikace včetně kryptografických klíčů a certifikátů.
23
Televizní karta • Umožňuje sledovat televizní vysílání • Převádí Tv obraz na soubory, které se dají dále upravovat Má vstup pro TV anténu – TV přijímač (tuner) – přijímá signál TV vysílače, kromě toho má vstup pro videomagnetofon nebo videokameru. Dále potřebuje čip pro digitalizaci videa a příslušný SW. Digitální kamera – se dá propojit přímo s počítačem (bez karty). Video je ztrátově komprimované (SW kodeky – Div X), díky kterým se film v přijatelné kvalitě vejde na CD 700 MB
14. Porty obsluhuje operační systém. • Sériový port – označuje se jako COM1, COM2 – bity proudí po jednom, je pomalejší, ale stabilnější. Připojovala se přes něj např. myš nebo modem, dnes se příliš nepoužívá, spíš pro kabelové připojení kapesních počítačů nebo ke komunikaci počítačů po sériové lince. • Paralelní – LPT1, LPT2, PRN – informace se přenášejí po bytech, provoz je rychlejší, ale dražší. Užívá se pro tiskárnu, skener, externí mechaniky CD. Novější se používá spíš USB. • USB univerzální sériová sběrnice – umožňuje připojit více zařízení k počítači za chodu jedním kabelem (počítač – myš – klávesnice) Dnes se užívá k připojení většiny periferií, novější počítače mají USB porty v čele počítače. USB 2. 0 High Speed – přenosová rychlost až 480 Mb/s – stačí i pro externí HDD. Dovoluje připojit až 127 zařízení, podporuje technologii PnP (prakticky připojení za chodu), musí být podporován OS. (Windows 98 a novější) Pokud má starší počítač jediný USB , dá se přidat USB rozbočovač. • PS2 – bývají rozlišeny barevně, připojují myš a klávesnici • Infračervený port – např. pro bezdrátové připojení mobilu, klávesnice a myši… • Port FireWire IEEE 1394 – nejrychlejší 2005, užití hlavně pro digitální kamery.
Přerušení: IRQ – určitá akce (např.stisk klávesy) přeruší práci procesoru – ten spustí obslužný program a musí si pamatovat, kam se vrátit. Potřebné adresy se ukládají do tzv. vektorů přerušení Ovladače Aby systém mohl HW díl používat, potřebuje program, driver, který s ním umí pracovat, zpřístupnit ho operačnímu systému. Dostáváme je většinou při nákupu na CD, aktualizovat se dají na Webu. Tiskárna, která by neměla ovladače Windows a Unixu by dnes byla neprodejná. P&P (Plug and Play) • systém objeví nový díl • nejdu mu driver • nainstaluje driver a sprovozní ho Napájecí zdroj 230 V střídavých ze sítě převádí na 12 nebo 5 stejnosměrných. Má pojistku, která odpojí napájení při zkratu a ventilátor, který chladí zdroj i vnitřek počítače. (pasivní chlazení – dřív např. u procesorů – jen kovová žebra) Všechny současné zdroje splňují ATX formát – zdroj spolupracuje se SW. Takže po volbě Vypnout systém ukončí činnost a vypne počítač. (Skutečný vypínač je vzadu na zdroji) UPS – záložní jednotka, při výpadku el. energie dodává napětí do systému z akumulátoru, který se za normálního provozu dobíjí. Má střídač, který převádí 220 střídavých voltů na 12 V stejnosměrných. Podle kvality a ceny rozlišujeme: Off-line UPS – při zapnutí začnou pípat Line interactive UPS – port pro spojení s počítačem, umí uložit rozdělanou práci a vypnout počítač
24
On-line UPS – nulová prodleva mezi vypnutím proudu a přechodem na baterii, řízena mikroprocesorem, propojena s počítačem.
15. Monitor je výstupní zobrazovací zařízení. Spolupracuje s grafickou kartou – ta musí mít nejméně tak velkou paměť, aby se tam vešel obraz monitoru – matice bodů při max. počtu barev. Čím víc bodů, tím kvalitnější obraz. Může pracovat v textovém režimu – běžně obrazovku pokrývá 80*24 políček pro jednotlivá písmenka (DOS, UNIX) V grafickém režimu –Windows, rozlišení viz dále. Parametry: • Velikost úhlopříčky (v palcích) –14“,15“,17“,21“. Dnes je standardem 17“. • Obnovovací frekvence – kolik obrazovek je monitor schopen vykreslit za sekundu. 50-120Hz, aby netrpěl zrak, měla by být větší než 75 Hz (lépe 100 Hz) (Musí odpovídat možnostem monitoru i grafické karty současně) Závisí na rozlišení • Rozlišení – počet pixelů, ze kterých je složen obraz. 640*480, 800*600, 1024*768…možnosti monitoru ovšem musí odpovídat možnostem grafického adaptéru. Poznámka: při vyšší rozlišovací schopnosti se na monitor vejde víc pixelů – obraz se zmenší, takže může být hůř čitelný. • Horizontální frekvence – (kHz) – kolik řádků se vykreslí za 1s. • Vyzařování – Low Radiation – nemusí užívat filtry. Nejvíc škodlivého záření vyzařuje monitor za sebe. • Rozteč bodů – běžně 0,28 mm. K vytvoření jemného obrazu musí být body co nejblíže. Je dána mřížkou nebo maskou. (dále) Poznámky ke schématu: Vychylovací systémy – vysokonapěťové cívky 1 bod barevné obrazovky v režimu RGB vysvěcují tři paprsky – potřeba tří elektronových děl. Paprsky po obrazovce běhají zleva doprava a shora dolů. Princip činnosti CRT – katodová trubice. Monitor funguje jako elektronka s vysokým stupněm vakua. Žhavená katoda vysílá proud elektronů, který je elektromagneticky usměrňován na luminiscenční stínítko. (Přesná poloha je docílena děravou maskou) Při dopadu elektronu na tuto vrstvu se bod rozsvítí. Má plynulejší barevné přechody než LCD a rychleji překresluje obraz.(hry) Jednotlivé barevné body RGB jsou buď uspořádány do trojúhelníčků – delta nebo v souvislé lince zpevněné tenoučkými dráty. (trinitron) Rozlišení lze nastavovat, ale optimální je dáno velikostí obrazovky. Typické rozlišení CRT –1024*768 pro 17“ 800*600 15“ 1280*1024 19“
LCD – (notebooky, ale stále víc i u stolních počítačů) – displeje s kapalnými krystaly. Jsou malé, lehké, mají poloviční spotřebu, stabilní, výborně ostrý obraz s dokonalou geometrií, ale vyšší cenu. Panel obsahuje aktivní prvky (tranzistory), které podle pokynů grafické karty rozsvěcují body tvořené organickými sloučeninami – molekuly tyčinkovité, uspořádány do vrstviček a natočené různým směrem. Elektrické pole je natočí do směru siločar. Při průchodu světla stáčí polarizační rovinu – rozsvícení. Jednotlivé barevné body jsou uspořádány v pravidelné mřížce. Přerušením spoje k tranzistoru vzniká černý (vadný) bod. Obraz je ostřejší, menší škodlivé vyzařování. LCD displej méně zatěžuje oči a obraz je stabilní už při 70 Hz, protože svítící body nezhasínají hned (u starších monitorů se obraz obnovoval pomalu). Měl by mít možnost digitálního vstupu a výstupu. (CRT monitor potřebuje pro řízení vychylovacích cívek signál analogový) DVI – digitální rozhraní k přenosu z počítače do monitoru, není pak třeba AD převodník. Tento displej užívají také kalkulačky, mobily… Technické principy :
25
•
Původně: 2 skleněné destičky, mezi nimi kapalné krystaly-30-100µm. Na vnitřní straně destiček kovová vrstva-elektrody, změny napětí na elektrodách způsobí změnu orientace molekulárnáích tyčinek (twisted nematic) a ty pak polarizaci procházejícího světla • STN, DSTN – technologie s větším úhlem natáčení, případně dvěma vrstvami • TFT – Vrstvy jsou osazeny tranzistory, každý tranzistor řídí jeden bod. Protože je obrazovka plochá, 17” monitor odpovídá 19” monitoru CRT. Nejlepší obraz poskytuje v tzv. nativním rozlišení (u 17” např. 1280 * 1024), další rozlišení se dopočítávají. (Je nutné vysvítit vždy celý bod) Obraz je výborně ostrý, stabilní (nebliká), geometrie obrazu je dokonalá, má nízkou spotřebu energie a minimální škodlivé záření, díky plochosti zabírá méně místa než CRT. Nevýhoda LCD pro hry – dlouhá doba odezvy (jak rychle dokáže monitor obnovit obraz) –25-35 ms, ale jsou i 16 ms a méně.) Výrobci: Hyundai, Samsung, Philips,Compaq, Sony… Dodatky Parametry LCD: (v závorkách jsou uvedeny běžné hodnoty 2004) • jas (větší než 250 cd/ m2 2006: 250-350) • kontrastní poměr – co nejvyšší (450:1, na hry 500:1) • rozlišení 1284*1024 pixelů • úhel pohledu – (horizontálně 160º, vertikálně 150º, ideální 178º) – čím větší zorný úhel, tím kvalitnější obraz při pohledu ze strany • doba odezvy (pro hry < 25 ms) rozhraní: DVI, S-video, USB (Kvalitní monitor 2006: poměr stran 16:10 úhlopříčka 22” rozlišení 1680*1050px svítivost 300 cd/m2 doba odezvy 5 ms kontr. poměr 1000:1 cena asi 14 000 Kč) Poznámka k nativnímu rozlišení: podle intenzity elektrostatického pole vytvářejí krystaly barevný odstín zobrazovaného bodu, takže se adresuje každý pixel. Ploché LCD patrně časem vytlačí CRT, mají kvalitní obraz se stále rychlejší odezvou, možnost otočit obraz na výšku,(na displeji pak stránka formátu A4 vypadá jako na stole) rozlišovací schopnost na úrovni zraku (medicina, kartografie…) Dělají v nich vestavěné televize. Existují ploché obrazovky a funkce pro zvýšení jasu – běžně 95 cd/m2, aktivace funkce OPQ (Optimize picture quality)-240 cd/m2 Při nákupu je vhodné nechat si monitor předvést, kvůli vadným bodům. LCD monitor s tunerem se dá použít jako televize. Dělení CRT: • Katodová obrazovka s bodovou maskou (nejstarší) Pokud jsou trojice bodů uspořádány do trojúhelníčků – delta • S aperturní mřížkou (trinitron) – maska ze svislých drátků, body jsou v souvislé lince • Se štěrbinovou maskou Vady CRT monitorů • Tvarové zkreslení obrazu – (obrazovka není plochá) – soudkovitost, trapezoid, paralelogram.. • Barevné zkreslení – různé monitory mají různou barvu • Odmagnetování – pokud se zmagnetují vychylovací cívky, dochází k rozostření obrazu • Nekonvergence – pokud elektronový paprsek osvítí nesprávný bod, mají bílé objekty barevné hrany. • Moiré – závoj: stíny pod písmenky a čárami Některé pojmy: Plazmové monitory – LCD i CRT mají omezenou velikost (max. 21“, rp 30“) – mohou být až 42“ a využívají podobné technologie jako zářivky. Užívají směs plynů(Ne, Ar), které elektrické pole aktivuje k záření. PDP – Plasma display panel – TV s úhlopříčkou až 2 m DLP – Digital Light Processing – obraz se promítá zevnitř na matnou obrazovku Plazmotronové displeje – kombinace předchozích a LCD FeroLCD – používají feroelektrické buňky, kvalitní, ale drahé a těžké.
26
Ochrana zraku: rozlišení volíme podle velikosti obrazovky (15“ – 800*600,17“ – 1024*768, 19“ – 1280*1024), horní část obrazovky by měla být mírně pod úrovní očí, vzdálenost očí od obrazovky v rozmezí 40 – 53 cm U každého monitoru lze nastavit jas, kontrast, velikost polohu obrazu OSD – On Screen Display – obrazovkové menu, na kterém lze nastavit vlastnosti zobrazení Ergonomické normy – MPR II, TCO 92 – standard, TCO95, popisují přípustné hodnoty záření (magnetického i elektrického), elst. náboj apod. DVI – konektor pro přenos digitálního i vizuálního signálu
16. Tiskárny, skenery, plottery Jsou rastrová výstupní zařízení Parametry: • • • • • • • •
rychlost tisku (počet stránek/min) rozlišení (dpi – dot per inch) kvalita barevného tisku maximální rozměr stránky (A4, A3…) paměť (stránkové tiskárny načítají text po stránkách a pak teprve tisknou) hlučnost typ tisku – jehličková, tepelná, LED, sublimační, s pevným inkoustem… velikost cache (HP Desk Jet 8 MB) – rychlejší tisk, nezpomaluje činnost počítače (jinak by odebírala tiskárna data po stránkách) • měsíční zátěž (kolik tiskárna vydrží při pravidelném provozu) • připojení k počítačí porty (ideální USB) • náklady na tisk (obvykle levnější tiskárna dráž tiskne) Nastavení kvality tisku : Econofast, Draft – nejrychlejší, nejlevnější, normální, prezentační – nejkvalitnější Barevný tisk: Používá se subtraktivní skládání barev (viz počítačová grafika) – CMY nebo CMYK Cena výtisku se uvádí většinou za předpokladu 5% pokrytí stránky. (bez obrázků) O rozlišení a barevnosti všeobecně Rozlišení Tiskárny jako monitory zobrazují jednotlivé body. Čím menší body, tíme lepší kvalita obrázku. 600 dpi znamená, že na čtvereční palec (2,5*2,5cm2) se vejde 600*600=360 000 bodů. Běžní tiskárny zvládnou 300 dpi (i když výrobce udává více) Na stranu A4 (přibližně 8*12 palců) se vejde asi 35 milionů bodů. Současné tiskárny mají 2-3krát větší rozlišení než monitory, obrázek z monitoru se musí tisknout 2-3krát menší, než ho vidíme, jinak bude zrnitý. Tiskárna potřebuje menší body, takže obrázek jde jedině zmenšovat. (Při rozlišení obrazovky 17“ 1024*768 připadá na úhlopříčku 1280 pixelů (Pythagorova věta), takže na palec 75 pixelů) Barvy Lidské oko rozliší 4 miliardy barevných odstínů. Při tisku používáme 16,7 milionů barev nebo 256 odstínů šedi. Problémy s barevnou věrností: Skener snímá předlohu v režimu RGB, monitor v něm pracuje, tiskárna potřebuje CMYK. Protože se barevné prostory obou režimů nepřekrývají, co umí zobrazit monitor, neumí zobrazit tiskárna. U kvalitních značkových zařízení se užívá: • Kalibrace zařízení – změří se barevné podání a nastaví parametry snímání, zobrazení a tisku • ICC profily – pracují s křivkou, která charakterizuje vady barevného zobrazení daného zařízení. Podle ní se zobrazení upraví. • Vzorníky barev – barvy jsou označeny (např. Pantone 1787 CVC), a při tisku je barva stejná jako ve vzorníku. Běžně se kalibruje „od oka“: Windows: Zobrazení-Upřesnit-Nastavení barev (monitor) analogicky vlastnosti tiskárny. Jehličkové tiskárny Nízká cena, ale nižší kvalita, pomalost, hluk Tiskárna tiskne pomocí elektromagnetické hlavy, ze které jsou vystřelovány jehličky, které přes barvicí pásku přenášejí na papír body. Písmena jsou tedy složena z bodů, které vznikají údery jehliček. počet jehliček 24, (dříve i 9) rozlišení 150 dpi.
27
Tiskárna může pracovat jednak v textovém režimu – pak do tiskárny přicházejí informace o znacích, což umožňuje rychlý tisk (9 stránek/min) nebo v grafickém – po bodech. Umí propsat několik kopií.(4) Barvicí páska je levná, takže tisk strany A4 stojí několik haléřů. Inkoustové tiskárny Nízká cena, kvalitní tisk, pomalejší Tisková hlavice obsahuje jednak patronu s inkoustem, jednak samotnou hlavu. Zařízení se pohybuje podélně nad papírem na speciálním ramenu. Inkoust je vystřikován prostřednictvím malých otvorů v hlavě (komůrek). Bubble Jet (Tepelný princip) – Při tisku se díky napěťovému pulsu inkoust v komůrce prudce ohřeje (400 °C ) a vystříkne. Výsledný obraz se podobně jako u jehličkových tiskáren skládá z jednotlivých teček, ale lze dosáhnout lepší rozlišení – kolem 600 dpi. u barevných tiskáren má každá barva svou trysku. Piezoelektrické inkoustové tiskárny – inkoust se protlačuje tryskami na základě elektricky řízené změny objemu piezokrystalů. Pro barevný tisk potřebují 3 barevné náplně, přidává se ještě čtvrtá – černá. Protoře se barvy smíchají až na papíru, jeden tiskový bod se skládá z více bodů, takže reálné rozlišení tiskárny při barevném tisku je menší. (velikost kapičky je asi 60 μm – méně než průměr vlasu) Sublimační (voskové) – tyčinky s voskem se nataví a vosk sublimuje, takže směs barev vystříkne jako jediný barevný bod. Díky možnosti míchaní barev do jediného tiskového bodu u těchto tiskáren 300 dpi skutečně odpovídá 300 dpi. Nevýhodou je vyšší cena. Další typy: termosublimační, termotransferové Laserové tiskárny Nejkvalitnější tisk, stálý, rychlý, vyšší cena Základním prvkem tiskárny je selenový válec, nabitý po povrchu statickým nábojem. Válec se otáčí a pomocí optické soustavy (laser – dostatečně úzký a výkonný paprsek) se vybijí místa, na které dopadne paprsek. Tak vzniká výsledný obraz a válec se potom při styku s tonerem (speciální prášková barva) obarví. (Toner má stejný náboj jako původní povrch válce.) Dalším otáčením válce je toner přenesen na papír a stabilizován zažehlovacím válcem. Barevné tiskárny mají 4 tonery, 4 lasery a soutisk složek musí být velmi přesný. Kvalitní laserové tiskárny mají vlastní procesor, operační paměť a někdy i HDD, kam se ukládají tiskové úlohy a nastavení tiskárny. Duplex – při oboustranném tisku se papír nejprve potiskne z obou stran a pak teprve zapeče. U tiskáren LED osvětlení válce zajišťuje řada miniaturních svítících diod. Příklad dnešních parametrů: 300-600-1200 dpi, 40 stránek za minutu, paralelní nebo USB port, (běžně spíš USB, paralelní pro připojení staršíchpočítačů) 16 MB interní paměti, 100-200 Mhz procesor pro řešení tiskových úloh Barevná tiskárna používá 3 válce, technologie míchání barev a vyhlazování křivek Síťová tiskárna musí mít síťové rozhtaní – nejčastěji síťová karta Výrobci: Hewlet-Packard, Canon, Epson, Panasonic,Olivetti… Plottery se používají především ke kreslení velkých výkresů (A1, A0) Pero plotteru je uchyceno ve speciálním ramenu, které se pohybuje v osách x a y na sebe kolmých. Složením obou pohybů dochází k vlastnímu kreslení obrázků a výkresů vytvořených počítačem. V reklamě se navíc uplatní plottery se speciálním vyřezávacím hrotem. Dodatky: Ofsetové tiskařské stroje – levný a kvalitní tisk, ale potřebují filmy a desky, ze kterých se tiskne na papír přes gumový válec – vhodné pro velký náklad Technologie edge to edge – tisk bez okrajů Postscript (Adobe) – tiskový jazyk, zjednodušuje grafickou informaci vektorovým popisem. (kruh s barevnou výplní – S,r,barva) PCL – analogicky (Hewlet-Packard) GDI – Graphic Device Interface – pro zpracování tiskové úlohy se užívá grafické rozhraní Windows, tiskárny bývají levnější, ale víc zatěžují počítač. Tisk fotografií – tiskárna s rozlišením 600 dpi zvládá fotografie 200 dpi. U světlých barev mohou být vidět tečky, používá se další barevná nápň se světlými inkousty. Kvalita tisku – koncept (text), normální, prezentační (nejlepší)
28
Papíry Obyčejný kancelářský, lepší – víc bělený, hladším a s menším rozpíjením inkoustu, papír pro tisk s vysokým rozlišením, lesklý fotografický. (Ceny – 30 hal – 20 Kč) Fototiskárna (2006) tisk až A3 (329*483mm), 8 barevných pigmentových inkoustů ,tisk v rozlišení až 4800*1200 dpi, paměť 64 MB, port USB 2.0 High Speed,zdířka pro připojení síťového kabelu Skenery Snímaná předloha se převádí na posloupnost jedniček a nul, naskenované obrázky pak můžeme upravovat dalšími programy. (Fotoeditory) U stolního skeneru zdroj světla osvítí obrázek, jehož obraz se přes optickou soustavu dostane do optického snímače. Barvené obrázky se rozloží na jednotlivé RGB složky a CCD senzor podle intenzity odraženého světla vygeneruje analogové napětí, to se pak A/D převodníkem transformuje do digitální podoby. Kvalita obrázku závisí na optickém rozlišení (běžně 300 dpi), barevné hloubce (udává se v bitech na pixel; větší hloubka poskytuje víc barevných odstínů, skenery zvládají až 48 bitů, ale počítač méně. (záleží na SW – Adobe Photoshop nebo Corel PhotoPaint to umějí zpracovat)) Typy skenerů: ploché (stolní), bubnové (velké rozlišení, velká barevná věrnost a cena – použití ve speciálních grafických pracovištích; předloha se zachytí na rotující buben), kancelářské (rychlé, černobílé), ruční a pultové (vhodné např. ke snímání čárkového kódu) Dnes se často používají tzv. multifunkční zařízení, která např. spojují funkci tiskárny, skeneru a plotteru, fungují jako digitální kopírka i fax. Co umí dobrý skener: • Snímat obrázky z kinofilmu • Optické rozlišení 2400*4800 dpi • 48 bitová barevná hloubka Technologie snímání: CIS – předloha se snímá pojízdnou skenovací hlavou s řadou vedle sebe umístěných čidel, kvalita závisí na počtu čidel. (1200 čidel – rozlišení 1200 dpi) – levné, malé, ekologické CCD – obrazová data zachycená skenovací hlavou a dopravená přes optickou soustavu zpracovává CCD prvek. (stejný princip jako digitální fotografický přístroj nebo kamera, dopadající fotony uvolňují elektrony v supercitlivých elektronických obvodech, tak se světlo převádí na elektrický signál.) Charakteristiky skeneru: Barevný snímací prostor (RGB, CMYK) Černý bod určí v náhledu místo, které skener chápe jako černou barvu. Kontrast Gama korekce – fyziologické zesvětlení či ztmavení obrázku OCR (Optical Character Recognation) – SW, který umí převést naskenovaný obrázek písma do podoby dále zpracovatelné textovými editory. Pro lepší funkci OCR je vhodné snímat předlohu černobíle. Ovladač Twain – základní program, který umožňuje komunikaci skeneru s počítačem. (obdržíte ho při koupi skeneru). Optické rozlišení – kolik obrazových bodů zachytí snímací jednotka na palec (jednotka dpi, bubnový skener až 4800 dpi) Barevná hloubka – kolik barevných odstínů rozezná snímací zařízení skeneru. (jsou schopny 36,42 , 48 bitů, ale běžná je 24 bitů-tedy 16 777 216=224 odstínů, s většími hloubkami umějí pracovat jen některé profesionální grafické systémy) Rychlost snímání, velikost předlohy, kterou je skener schopen sejmout, barevná věrnost, připojení (USB, SCSI, dříve paralelní port) Denzita – optická hustota – schopnost rozlišit tmavé body (stínování od černých ploch) Výrobci: Agfa, Epson,Mustek, Umax Dodatky: Více o OCR Optical Character Recognation 1966 USA CRA – 1. písmo umožňující strojové čtení počítačem. Bylo hodně jednoduché a tudíž se nečetlo nejlépe. Text jako BMP je vlastně obrázek se světlými a tmavými body.
29
Problémy: různé fonty, špatná kvalita tisku, různé sady znaků, podobnost určitých písmen… Kroky: • Text se rozdělí na řádky • Řádky se rozdělí na slova • Znakům se přiřadí symboly: topologická analýza – čáry, mezery a úhly se srovnávají s předlohami. Dnes se užívají trasovací metody – provádí se několik, průchodů a text se nakonec srovnává se zabudovaným slovníkem. Dobrý SW má schopnost učit se (nová písmenka, předchozí chyby…), takže čím častěji se používá, tím lepší má výsledky. Dobré programy stojí mezi 6 000 Kč– 25 000 Kč Běžný skener pracuje ve světle odraženém – lampa osvítí obrázek, odražené světlo zachycuje CCD prvek. U speciálních filmových skenerů lampa prosvítí film přímo do snímacího prvku. Při nákupu skeneru obdržíte grafický editor, u dražších skenerů např. Adobe Photoshop
17. Klávesnice a myš Myš je polohovací zařízení, pohyb nástroje se převádí na elektronické signály, které počítač vyhodnocuje a podle pohybu na podložce pohybuje malým symbolem na obrazovce, kterému říkáme kurzor myši. Myš s kuličkou – kulička se ve styku s podložkou otáčí, opírá se o dva na sebe kolmé válečky, jeden snímá horizontální, druhý vertikální složku pohybu. Pohyby válečků snímají senzory a převádějí na digitální data. Válečky je nutno čistit. Optická myš – dioda LED vysílá červené světlo na podložku, odražené světlo se optickým prvkem přenese do senzoru. (minikamera – čip CCD nebo CMOS) s maticí fotoelektricky citlivých prvků. Vadí lesklý povrch. (několikrát dražší než kuličková) Laserová myš – cena 2000-3000 Kč, pro snímání pohybu užívá laser, takže má 20krát větší citlivost. S počítačem komunikuje bezdrátově, je napájena akumulátorem. Citlivost myší: 300-600 dpi Bezdrátová myš používá k přenosu infračervený nebo radiový signál ( potřebuje přímou viditelnost mezi sebou a počítačem, musí mít zdroj energie – akumulátor) Parametry: počet tlačítek, způsob připojení (kabel. Opticky přes IR port), princip zjišťování polohy a pohybu. Výrobci: Genius, Microsoft, Logitech Klávesnice slouží ke psaní. Moderní klávesnice mají speciální multimediální, (lze přiřadit tlačítka pro spuštění určitým programům a přehrávání CD – hlasitost) internetová a kancelářská tlačítka. Bezdrátová klávesnice(„Žádný disk není dost velký a žádný kabel dost dlouhý“) – spojení buď infračervené – levnější, ale musí existovat přímá viditelnost, tužkové baterky vydrží rok – nebo rádiové . Klávesnice se připojuje datovým kabelem přes port PS/2, moderněji přes USB, kde pak přes ni jde připojit další zařízení. Důležitou roli hraje ergonomie. (Tvar klávesnice, opěrky dlaní apod., aby ruce byly při psaní v přirozené poloze) Rozložení kláves (není ideální) klávesnice zdědila po psacím stroji, kde se vycházelo z toho, že vznikaly problémy po rychlém následném stisku kláves blízko u sebe. Technické principy: Snímače – každá klávesa má mikrospínač Kapacitní – stisk klávesy vyvolá úhoz na kapacitní modul, vzniklý signál je vyhodnocen procesorem v klávesnici a kódy kláves se odešlou do počítače. Výrobci: Microsoft, Logicech Význam kláves – znak, který se zobrazí při stisknutí klávesy, se nastavuje v Místním a jazykovým nastavení/Jazyky/Podrobnosti – textové služby a místní jazyky. (Též místní nabídka ikony jazyka na Hlavním panelu). Pokud si chceme rozložení kláves prohlédnout, (Vhodné když se píše např. azbukou), můžeme použít Příslušenství/Usnadnění. Výměna Z a Y vychází z odlišné polohy kláves na původních amerických psacích strojích, které bylo později v Německu a Francii změněno.
30
Další polohovací zařízení Trackball – myš s kuličkou nahoře, hlavně notebooky Touchpad – dotyková destička 5*7cm, mačká se prstem .Uživatele lze identifikovat otisky prstů – skener otisků stojí několik tisíc Kč. Většina věcí se připojuje USB rozhraním (technicky jednoduché, víc zařízení za sebou) Trackpoint – malá páčka uvnitř klávesnice Dotyková obrazovka – LCD panel citlivý na dotyk a vybavený speciální tužkou Světelné pero (spíš dříve) – přímo se ukazovalo na obrazovce Tablet – deska velikosti až A2, citlivá na dotyk. Vysoké rozlišení, vysoká úroveň citlivosti na tlak. Drahé, užití spíš v DTP. Na rozdíl od myši užívá absolutní souřadnice (kurzor je na obrazovce v témže místě, jako ukazovátko na tabletu, s myší se musí pohnout) Rozlišujeme: Velikost podložky (i A3) Typ pera ( i s gumou) Může-li pracovat s průhlednou fólií – obkreslování obrázků 3D prostorová myš – poloha se snímá UV paprsky pomocí 3 senzorů Datová rukavice – systémy virtuální reality Další periferní zařízení: • Faxmodemové karty • Herní zařízení – joystick, joypad, volant • Reproduktor, mikrofon • Karty pro připojení měřicích zařízení • Snímače čárového kódu • Mobilní telefon – bezdrátová technologie Blue Tooth umožňuje komunikaci mezi mobilem a příslušenstvím počítače. (pásmo 2,4 Ghz)
18. Základy práce s textem Historicky: Obrázky – zjednodušené obrázky (piktogramy), písmo kde znak nahrazuje slovo, písmo – klínové, egyptské, fénické, židovské. Z řeckého písma se vyvinula azbuka i latinka. Vynález knihtisku – Gutenberg 1450 Dokument – textový celek v počítači, uložen ve formě souboru. Odstavec – část textu mezi dvěma místy, kde bylo stisknuto Enter. (Základní formátovací jednotka textu) Zásady 1. Nejprve napište koncept (soustřeďte se na obsah – je vždycky důležitější než forma!!!), pak teprve formátujte. (u velkých dokumentů lze postupovat opačně, ale nikdy neformátujte text během jeho psaní) 2. Enter ukončuje odstavec, nikdy ho nepoužívejte pro ukončení řádku. (Text by se velice špatně později upravoval). Zalamování textu nechte na počítači, potřebujete-li ukončit řádek dřív, použijte Shift + Enter. 3. Neodsazujte text pomocí mezer (u proporčních písem to nedopadne tak jak si představujete), ale používejte tabelátor.
19. Počítačová typografie je nauka o tom, jak má tiskovina vypadat Současné programové vybavení a možnost kvalitního tisku dovoluje každému připravovat tiskoviny, proto je nezbytné seznámit se s typografickými pravidly. Tato pravidla: • Korigují sazbu textu • Korigují celkovou úpravu dokumentu z hlediska • Pravopisného znaménka, interpunkce, zkratky…) • Funkčního (přejhlednost a čitelnost textu) • Estetického /tradice a vkus) typus = znak, vzor, grafó = píši Soubor znaků • malá písmena – minusky • velká písmena – verzálky
31
• • • • • • • •
kapitálky – verzálky kreslené na střední výšku písma (na minusky) číslice diakritická znaménka interpunkční znaménka závorky uvozovky matematická znaménka různé další znaky
Klasifikace písem Lze provádět dle různých kritérií. (podle zakončení tahu písma: serifová a bezserifová, podle proměnlivosti šířky kuželky: proporcionální a neproporcionální) • patková (serifová) tahy písmen zakončeny patkami, mají obvykle stínování (Times New Roman), užití: sazba rozsáhlejších textů, protože je dobře čitelné a úsporné • bezpatková (Arial) absence patek, tahy stejně silné, slabé stínování, málo zdobená užívá se k sazbě nadpisů, vyznačování •
kaligrafická a volně psaná vycházejí z kaligrafických skriptů a z písem volně ručně psaných (Kastler) • dekorativní písma plakáty, reklamy, oznámení Terminologie: • Antikva – základní stínované písmo s patkami (Roman) • Grotesk – lineární (nestínované), bezpatkové (Arial) • Egyptienka – lineární, patkové (Serifa) • Písmo psacího stroje – neproporcionální (Courier) – všechny znaky i mezery jsou stejně široké }hůře čitelné), užívá se ke krátkým citacím, vyznačování (zdrojové kódy programů) apod.
Typografické jednotky Pica (angloamerická stopa) 1 palec = 72,27 points, 1 point = 0,353 mm,12 points = 1 pica = 4,233 mm Upravený systém pica (Adobe) – upraveno pro počítačové použití při tvorbě Postscript 1 palec = 72 bodů = 6 picas, 1 pica = 12 bodů Didot (pařížská stopa) 1 bod = 0,376 mm,12 bodů = 1 cicero =4,513 mm nepoužívá se v počítačové sazbě Velikost písma se udává v bodech, volí se podle formátu a typu tiskoviny 1 bod je asi třetina mm. • dětská knížka 12-14 bodů • učebnice, knihy většího formátu 11-12 bodů • beletrie pro dospělé 10 bodů • časopisy 9 bodů • noviny 8 bodů • čtverčík je čtverec o hraně odpovídající velikosti písma, horizontální typografická míra pro mezislovní mezery, velikost zarážky spod. em - celý čtverčík (čtvereček, rp. obdélník,do kterého se vejde písmenko) en - polovina čtverčíku
Další vlastnosti písma Rodina písem písma vycházející ze stejného výtvarného základu, souhrn všech řezů daného písma Řez písma – modifikace kresby: základní, kurzíva – nakloněná, tučné – větší tloušťka tahů, kapitálky – písmena velké abecedy ve velikosti střední výšky písma Stupeň písma – velikost kuželky v bodech Font (znaková sada) – souhrn všech znaků jednoho typu a řezu
32
Řezy písma • síla - „hustota písma“ • slabá (light) • obyčejná (regular, book) • polotučná (demi, bold) • tučná (heavy) • extratučná (black, extra bold) (Word: normální, kurzíva, polotučný, polotučná kurzíva) • Sklon • stojaté (normal) • kurzivní (italics) Šířka písma • zúžená (condensed) • normální • rozšířená (expanded) Šířka písmen Je šířka „kuželek“ jednotlivých písmen, liší se pro daný typ písma. Číslice mají stejnou šířku, neproporcionální písmo rovněž.
Doporučení pro používání písma Typ a řez: ne více než 3 rodiny(typy) písma pokud jsou písma z různých skupin musí se výrazně lišit celkový počet řezů 6-8 Velikost: ne více než 3 velikosti jednoho písma zřetelně odlišené 4-5 velikostí v jedné sazbě čím delší text, tím čitelnější písmo – patková písma s jednodušší kresbou, nejčastěji antikva.(Times, Bookman) bezpatková - nápadnější (letáky, titulky, nadpisy)
Odstavec základní stavební kámen textu, je to každý blok textu, ukončený znakem konec odstavce. vkládá se klávesou (Enter) (nucené zalomení řádku (speciální znak Shift-Enter), zobrazuje se jako speciální znak Charakteristiky: základní druh písma, velikost, barva, zarovnání, odsazení, řádkování Odstavcová zarážka posunutí prvního řádku v odstavci nemá být menší než 1 em, v celém textu stejné, právě tak jako odrážky, číslování, iniciály Zarovnání odstavce • na levý okraj (odborná sazba, dopisy) • na střed (u plakátů, pozvánek) • na pravý okraj (výjimečně, verše) • do bloku (beletrie, časopisy, noviny) Řádkový proklad Je mezera mezi řádky, nastavuje se vzhledem k velikosti písma, obvykle 2 body Proklad mezi odstavci – optické oddělení odstavců, oddělení odstavců ornamentálním prvkem Mezery mezery mezi písmeny dány šířkou znaku Prostrkávání – zvětšování - zvýraznění Kerning – u konkrétních dvojic písmen se přizpůsobuji mezery – AV
33
Mezery mezislovní – asi třetina výšky písma (1/3 em), rozšiřování (do bloku) Pevná mezera – nezlomitelná, vkládáme na místo, kde nesmí dojít k zalomení řádku ve Wordu automaticky (v, k, s, z), jinak Vložit symbol nebo Ctrl+Shift+mezerník Základy psaní textu Interpunkční znaménka .,;:?! těsně za slovo, následuje mezera Mezera se nepíše když následuje další znaménko, pokud věta končí zkratkou, další tečka se nepíše Příklady: odst. 2 čl. 3 zákona č. 111/1998 kup: chleba, máslo Měla to společnost BUM s. r. o. Mezera se nepíše: 19.30 h, 3.5 inch, verze 2.0, kapitola 2.5 dvojtečka u sportovního výsledku bez mezery desetinná čárka a tečka se mezerou neodděluje.
Uvozovky(„“) těsně ke slovu bez mezer rovné uvozovky (palec)
Závorky těsně ke slovu, vně je mezera, nejběžnější kulaté
Spojovník (-) je na klávesnici, užívá se k dělení slov na konci řádku a spojování slov česko-anglický
Pomlčka (–) je delší, souží jako oddělovač větných celků (s mezerami), k uvození přímé řeči, nahrazuje spojku až. Píše se jako speciální znak, nebo Alt 0150
Matemat. znaménka (+ ,- ,= ) píší se s mezerami
Výpustek (…) nahrazuje nevyslovený text, nemá se psát jako 3 tečky (spec.znak nebo Alt 0133) Příklad: jedna, dva, …
Odsuvník (’) apostrof nahrazuje písmeno, přisazuje se těsně ke slovu Alt + 0146
Stupeň (°) Pro podstatné jméno se odděluje mezerou, s přídavným bez mezery Příklady: 25 ° ale 12° pivo, 10 °C, 20°05’ Podobně %: 100 % – sto procent 100% – stoprocentní Lomítko Bez mezer, s mezerami pouze pro oddělení výrazů Psaní čísel Věta nesmí začínat číslicí, v textu vyjadřujeme čísla slovy Neplatí pro datum, letopočet, časový údaj
oddělení desetinných čísel – čárka 3,14 rozdělení zúženou mezerou po třímístných skupinách (oddělovač řádů) násobky bez mezer – 10krát, 16bitový cena 120 Kč i cena Kč 120 označení měny a fyzikálních jednotek se odděluje pevnou mezerou směrovací čísla s mezerou po prvních třech číslech 272 00 telefonní čísla šestimístná nn nn nn, nnn nnn 62 15 55, 621 555
34
osmimístná nn nn nn nn 21 91 42 40 Při řazení sloupců čísel dodržujeme řády pod sebou Datum a čas Rubriky a odvolací údaje: 1998-05-11, 89-05-11, 01.06.2005 Souvislý text: 27. 10. 2002, 8. června 2002 Dopisy a písemnosti: Pardubice 21. listopadu 2004
Zkratky (tj., apod.) ne na začátku věty iniciálové zkratky (USA) nemají tečku pozor M.A.S.H tečky má pozor na viz Akademické tituly akad. doc. prof. Bc. Ing. JUDr. Mgr. Csc. DrSc. Ph.D. Prof. RNDr. PhDr. Marvan, Csc. Hledám ing. Blatného Číselné kódy některých často používaných znaků @ alt+64 # alt+35 & alt+38 $ alt+36 € alt+0128 ^ alt+94 { alt+123 } alt+125 / alt+47 \ alt+92 _ alt+95 Vyznačování Nejběžněji kurzivou, nápadné upoutání pozornosti – tučné (odborná sazba) polotučná kurzíva, Vyznačování jmen či názvů – slavnostní, kapitálky Ve výtvarné typografii barva, iniciála. (citlivě!) porstrkáváním (neprostrkávat kurzívu)
pozor na podtrhávání, protože v textu jsou podtržené většinou hypertextové odkazy, raději nepoužívat. Tabelátory nevkládejte nikdy více mezer za sebou, tabelátor, tabelační zarážka zarovnání: • vlevo • doprostřed • vpravo číselná (desetinná zarážka) vodící znak
Formát tiskovin, úprava stránky poměr zlatého řezu š:v = 1:1,618 2:3 standardizovaný formát papíru A A3, A4, A5 A4 (210 x 297 mm) Optický střed stránky je výš než geometrický střed Pozor na sirotky a vdovy (osamělé řádky na začátku, rp. konci stránky)
35
Sazební obrazec obsahuje základní rozvržení stránky: • okraje stránky • záhlaví a pata •
• • •
umístěno číslování stránek
největší dolní okraj nejmenší okraj u hřbetu záleží na vazbě
Font v počítači Je soubor s přesným popisem tvaru písmen určitého typu písma. Instaluje se s programovým vybavením, lze dokoupit Pozor na česká písmena. Existují zvláštní fonty (obrázkové – Windings, Webdings, Animals apod.) Bitmapové fonty • tvar písmene je určen body v matici • nelze zvětšovat nebo zmenšovat beze ztráty kvality • datový tvar pro každou velikost • hardwarově závislé (tiskárny) Vektorové fonty • tvar písmene je popsán matematicky popisem obrysových křivek • bez problémů měním velikost (transformace)(TrueType, Adobe Postscript) • Zobrazení vektorových fontů na displejích a tiskárnách se provádí rastrováním • Hinting – pomocné údaje pro rastrování malých velikostí Přenos dokumentů při přenosu mezi různými počítači ( i na internetu) nemusíme mít k dispozici stejné fonty, takže přikládáme font k dokumentu. Kódování češtiny znaková sada je soubor znaků dostupných v určitém programu z konkrétního písma většinou 256 znaků (228) část znaků řídících 8 bitů (dostačuje pro znaky Západní Evropy) pro češtinu speciální znaková sada (CE EE) vzájemně nekompatibilní – problémy Unicode - univerzální kódování 2 B, pro praktickou práci zavedeny skripty Speciální znaky: Alt+0xxx (Alt+092 \ Pomlčka 0150) Formáty pro přenos dokumentů PDF formát založen na jazyce PostScript, zobrazeni není závislé na výstupním zařízení, nelze editovat (Adobe Acrobat) RTF formát - formátování popsáno textově Programové vybavení pro psaní textu Programové editory pro psaní programů a jednoduchých textů. Umějí základní práci s textem jako přesun, kopírování textu, vyhledávání Textové editory psaní dokumentů parametry stránky, různé typy písma, zarovnávání textu formát uložení dokumentu Textové procesory • velké formátovací možnosti: • sazba do sloupců • vkládání obrázků a objektů • psaní mat.vzorců • kontrola pravopisu, práce se slovníky – tezaurus (slvník synonym)
36
• • • • • •
hypertext styly a šablony tvorba tabulek rejstřík, obsah hromadná korespondence WYSIWYG – formátování vidím průběžně, co vidím na obrazovce, objeví se na tiskárně.
DTP systémy (Desk Top Publishing) příprava publikací, zaměřeno na počítačovou sazbu Adobe Page Maker Tisk dokumentu formátuje se podle nastavené tiskárny, takže při závěrečných úpravách musíme mít nastavenou tiskárnu na kterou budeme tisknout. Tiskárny mají procesor a používají speciální jazyk – PCL (Page Command Language – jazyk popisu stránky ) Postsript (tiskárna musí mít interpret jazyka) Dělení slov a mezislovní mezery Při sazbě do bloku se většinou nevyhneme dělení slov. Počítačový algoritmus ve většině případů nalezne správné místo pro rozdělení, ovšem výsledek je třeba vždy zkontrolovat. Nad sebou lze připustit maximálně tři dělení, nedělit slova, která ponechávají vulgarismy nebo méně než tři znaky. Rovněž je třeba dát pozor na místa, kde se naopak rozdělit řádek nesmí. Jedná se především o jednopísmenné předložky a spojky. Rovněž se nedělí datum mezi dnem a měsícem, nesmí se rozdělit čísla (12 345) a jednotky od číselných údajů (5 m). Na taková místa se vkládá tzv. nezlomitelná (nerozdělitelná) mezera. Základní mezislovní mezera má velikost 1/3 čtverčíku. Nejmenší (nejužší) mezislovní mezera nemá být menší než 1/4 čtverčíku a nesmí být užší než šířka písmena „l“, což je 1/6 velikosti písma. Naopak nejširší mezislovní mezera nemá být větší než šířka písmena „n“, tedy polovina kuželky (1/2 čtverčíku).
20. Základní členění SW • Vnitřní programy počítače • Aplikační SW • Programovací jazyky, překladače • Operační systémy, nadstavby OS SW lze také dělit podle způsobu šíření: Komerční programy – šíří se za úplatu s výjimkou tzv. demoverzí nebo trialverzí Freeware – je při dodržení licenčních podmínek zadarmo, ale obvykle se v něm nedá nic měnit Shareware – lze kopírovat i šířit, ale uživatel je po uplynutí zkušební doby povinen zaplatit registrační poplatek Public domain – je volný a modifikovatelný, k dispozici je i zdrojový kód Ještě několik pojmů: SpyWare – dostane se na náš počítač obvykle z Internetu, sleduje často spouštěné programy, osobní data apod. Cardware – jako freeware, ale autorovi je třeba poslat pohlednici Adware – jako freeware, ale s reklamním bannerem Open Source – jako public domain OEM verze – SW instalovaný na HDD při nákupu počítače, obvykle levnější Firmware – SW naprogramován z výroby a pevně spjat s určitým HW (např. s floppy mechanikou souvisí program, který řídí čtení bloků z média, pohybuje hlavičkami, roztáčí disketu apod.) Progaming –hraní počítačových her na profesionální úrovni Stahování textů, fotografií, videa a hudby z internetu: pro osobní potřebu ano, neprodávat, nešířit 2007: Češi používají 39% SW nelegáln, nejhůře jsou na tom domácnosti. (EU 36%, ztráty kolem 250 mld. Kč.) Hodnocení SW • Funkčnost a variabilita • Spolehlivost • Doba odezvy • Uživatelská přívětivost • Úroveň dokumentace • Adaptabilita a přenositelnost
37
•
Cena
Autorská práva • Chrání veškerá díla (umělecká, technická, programová) • Licenční ujednání – smlouva mezi vlastníkem práv a uživatelem (Určuje podmínky instalace a provozu SW) • Porušení ujednání: lze kvalifikovat jako trestný čin • Užívání nesprávného počtu licencí • Nelicencovaný SW • Kopírování pro komerční účely Operační systémy Pro spojení SW a HW se používaly dva pojmy: Holý počítač = HW + interní programy počítače Virtuální počítač = holý počítač + OS Operační systémy zprostředkovávají komunikaci mezi počítačem a uživatelem. (Umožňují uživateli ovládat HW) Jedná se o soustavu programů, které řídí chod dalších programů na počítači, spravují systémové prostředky (paměť, procesor, vstupy a výstupy). Řídí vstup úloh do počítače a dohlížejí na jejich zpracování. Hlavní úlohou OS je efektivně řídit přidělování paměti, procesoru, prostoru na disku a obsluhu všech periferií. Jádrem OS je vždy soubor programů, který ovládá nejběžnější komunikaci s uživatelem (přečtení znaku z klávesnice a jeho zobrazení na displeji, zavést jiný program do paměti a po jeho provedení paměť uvolnit, zjistit a vypsat obsah operační paměti apod.) S operačním systémem souvisí i systém souborů na disku. Windows XP poběží s FAT 32 i NTFS, ale zatímco Fat 32 umí zpracovat diskové oddíly až 32 GB, NTFS zvládá 2 TB. Diskových oddílů může být na disku víc a každý může mít jiný souborový systém. Fat 32 využijeme, když pracujeme se starším počítačem a chceme zachovat původní nastavení systému i služby. Pro instalací WXP potřebujeme mikroprocesor s minimální frekvencí 300 MHz,128 MB RAM a 1,5 GB na disku. Nadstavby OS programy, které usnadňují uživateli ovládání OS (Norton Commander, Windows Commander, M602), obvykle v sobě obsahují také antivirové programy, komprimační programy, obslužné programy pro optimální funkci HDD, OP aj.
Aplikační SW •
• •
• •
•
Kancelářské aplikace a balíky (MS Office, Corel Word Perfect Office, 602 pro PC, Open Office) • Textové editory (editory programovacích jazyků, Poznámkový blok) • Textové procesory (MS Word, Adobe Acrobat) • Tabulkové procesory (MS Excel, Quattro Pro, Lotus 1-2-3) • Prezentační programy (MS PowerPoint, CorelShaw) Databázové aplikace (MS Acces, Paradox, FoxPro,ale také rozsáhlé podnikové systémy se síťovou podporou – Oracle, Informix) Grafické systémy • DTP (Tvorba tiskovin s možností výstupu na ofsetové stroje – Quark X Press, Corel Ventura…), • CAD (nástroje projektantů a architektů s velkými nároky na výkon počítače) • Programy pro prostorové návrhy a animace (3D Studio, Bryce, Flash) • Grafické editory – editory obrázků a fotografií (Malování, Corel Draw, Corel PhotoPaint, Adobe Photoshop) Řídící systémy pro práci v reálném čase SW pro Internet • Prohlížeče, (MSIE, Netscape Communicator) • Poštovní programy (Outlook, Eudora, Pegasus Mail) • Tvorba WWW stránek (MS Front Page, Home Site, Hot Dog) • Síťový SW (Telnet, FTP) Multimediální SW obsahuje text a obrázky, videosekvence, kvalitní zvuk, interaktivní ovládání a hypertext. Typy SW: MM prezentace, databáze, výukové programy, programy pro sebevzdělávání, WWW stránky…K provozování potřebujete multimediální počítač, který se neobejde bez zvukové karty
38
• • • • • •
s reproduktory, CD – ROM nebo lépe DVD mechaniky, výkonného procesoru, velké paměti,rychlé grafické karty. (Jinak mohou být programy nefunkční, zobrazování trhaně, přehrávání zvuku přerušované apod.) Ekonomický SW a SW pro řízení podnikání Informační programy Slovníky a překladatelský SW Programy pro matematiku a statistiku (Derive, MatLab, Cabri geometrie) Simulační programy Hry
Programovací jazyky jsou programy, které slouží k tvorbě dalších programů. Program je zápis algoritmu v programovacím jazyce, je tvořen posloupností příkazů, které provádějí akce nad daty. Vlastnosti dat jsou obvykle stanoveny deklaracemi. Programy se většinou píší ve vyšších jazycích (C, Basic. Pascal..), které jsou speciálními programy (překladače) přeloženy do strojového kódu. Program ve strojovém kódu se skládá z instrukcí, což je posloupnost symbolů, předepisující provedení určité operace. Instrukce se skládají z části adresové (adresy operandů a výsledku) a operační, která určuje co se má s daty provést. Protože se program píše v textovém editoru, je třeba ho přeložit, načíst k němu další knihovny podprogramů apod., prakticky se programuje v tzv. Vývojových prostředích, která zahrnují editor kódu, kompilátor, ladicí prostředek, spojovací program aj. Příklady: Borland C++ Builder Borland Delphi Visual Basic a C++ (Microsoft)
Tabulkový kalkulátor umožňuje vytváření tabulek – matematických, statistických, prezentačních a finančních. Základním dokumentem je tabulka, která obsahuje několik listů, tabulka se skládá z buněk tvořených sloupci a řádky. V buňce může být číslo, text nebo výraz. Výraz začíná znakem =, obsahuje matematické operátory (+,*…) a funkce. (sin(a1)). Ve výrazech se místo proměnných uvádějí odkazy na buňky, kde jsou uloženy jejich hodnoty. Dá se nastavit automatické přepočítání všech buněk, které obsahují odkazy na buňku, jejíž obsah se změnil. Relativní odkaz (B1) – při kopírování vzorců se neodkazuje na právě tuto buňku, ale na buňku, která má stejnou polohu vůči buňce s výrazem. Chceme-li odkazovat na stále tutéž buňku, použijeme absolutní adresu. ($B$1) Jednou z vlastností buněk je jejich formát, kromě běžných charakteristik lze nastavit i speciální formátování čísel, času apod. Prezentace je sdělování informací s využitím obrazu i slov. Zásady: • perfektní znalosti přednášejícího • příprava místnosti a techniky • zvládnutí mluveného projevu • výraznost a stručnost Programy na tvorbu prezentací – MS PowerPoint, Corel… Počítačová prezentace je skupina obrazovek (snímků), které se v určitém pořadí objevují .Snímky obsahují objekty (texty, obrázky, grafy), které se mohou objevovat s využitím efektů.Tvorbu prezentace usnadňují šablony, které obsahují vzhled prezentace a nabídky rozvržení snímků. Zásady pro zpracování: Kontrastní barvy, tmavé pozadí a světlý text, velká písmena, stručné texty, velké a přehledné obrázky, grafy, schémata.
39
Databáze je množina určitým způsobem uspořádaných údajů. Databázi si můžeme představit jako tabulku nebo sadu řádek údajů. Záznam obsahuje sadu informací k jednomu objektu. Informace k záznamům jsou uspořádány do sloupců. Pole tímto termínem označujeme sloupec databáze. pole
Příklad:
Moji zaměstnanci Jméno Eva Martina Pavel Petr Honza Anna
Oddělení Sklep Sklep Zahrada Zahrada Kuchyň Sklep
plat 200 250 250 280 350 200
Rok přijetí 1990 1992 2003 2000 1800 1950
záznam
Operace s databázemi • Třídění • Filtrování • Souhrny • Propojování databází Třídění je uspořádání záznamů vzestupně nebo sestupně podle hodnot v určitém poli. Příklad: naše databáze seřazená (setříděná) vzestupně podle výšky platu zaměstnanců. Filtrování je zobrazení záznamů vyhovující daným podmínkám. Příklad: Zaměstnanci sklepa s platem vyšším než 200. Souhrny umožňují sestavit údaje podle určitého pole včetně souhrnné informace. Dají se pak zobrazit jen souhrnné informace a skrýt běžné záznamy. Příklad: Souhrn ukazuje průměry platů v odděleních. (tabulka obsahuje víc záznamů než ta původní) Moji zaměstnanci Jméno Pavel Petr
Oddělení
Zahrada Zahrada Zahrada průměr Martin Sklep Eva Sklep Anna Sklep Martina Sklep Zuzana Sklep Sklep průměr Michal Restaurace Petra Restaurace Restaurace průměr Igor Kuchyň Honza Kuchyň Kuchyň průměr
plat
Rok přijetí 250 1998 280 2000 265 150 2001 200 1990 200 1950 250 1992 400 1995 240 500 1998 600 1995 550 300 350 325
1990 1800
40
Celkový průměr
316,363 6
21. Programování, programovací jazyky Programování – formulace, zápis, ladění programů. Historicky: 1. Strojový kód –1. způsob komunikace člověka s počítačem. Program se skládá z instrukcí, které počítač umí realizovat svými elektronickými obvody. Každý procesor má jiný strojový kód. Programátor jednak rozepisuje program do posloupností 0 a 1, jednak přiděluje paměť datovým položkám, cílům skoků apod. 2. Programovací jazyky – člověk pracuje v umělém jazyce, který je podoben lidské řeči, ten je překládán do strojového kódu. Algoritmus Algoritmus je postup řešení úlohy, je určen vstupními a výstupními údaji. Program je zápis algoritmu v programovacím jazyce. Makro, nahrané pomocí makrokamery, je vlastně také program, tvořený posloupností příkazů. (VBA: začíná Sub jméno()…..příkazy….. končí End Sub) Poznámka: zde uvedené příklady jsou v MS VBA. Vlastnosti algoritmu: • Hromadnost – řeší dost velkou třídu úloh • Determinovanost – pro stejná vstupní data dostaneme stejný výstup • Rezultativnost – provádění algoritmu končí po určitém počtu kroků • Přesnost a jednoznačnost – algoritmus musí být přesně formulován v jazyce, kterému procesor rozumí a pomocí akcí, které je schopen provádět. Data jsou buď jednoduchá nebo strukturovaná, jejich vlastnosti jsou dány deklaracemi. Příklad dim i as integer – tato deklarace říká překladači, že bude pracovat s proměnnou, která se jmenuje i a bude typu celé číslo – tedy zabere 4 B Druhem dat jsou také dány přípustné operace – například čísla lze násobit, znaky nikoliv, sčítání řetězců je něco jiného než sčítání čísel. (12+13=25, “12”+”13”=”1213”) Proměnnou chápeme jako symbolické označení místa v paměti, kde je uložena její hodnota. Identifikátor je jméno proměnné, každá proměnná je určitého typu. Programovací jazyk obsahuje běžné znaky, klíčová slova (End, Sub), operátory a funkce. Příkazy Jednoduché • Čtení: do proměnné se uloží hodnota, kterou uživatel zadá z klávesnice čtení ze vstupního okna: prom = Inputbox(zpráva…) čtení z buňky v Excelu prom = activecell.value • Přiřazení má obecně tvar x=V; vypočítá se hodnota výrazu V a uloží do proměnné x • Psaní: obsah proměnné se vypíše na obrazovku MsgBox(zpráva = řetězec…) Zápis do buňky: ActiveCell.value = x Strukturované : • Posloupnost příkazů • Větvení (vybírá se z více říkazů podle splnění určité podmínky) • If podmínka Then příkaz • If podmínka Then příkaz Else Jiný příkaz EndIf • If podmínka Then posloupnost příkazů EndIf • Cyklus (určitý příkaz se opakuje víckrát)
41
• •
While podmínka Dělej příkaz Wend For x=1 To 10 Příkaz Next x Příkaz v těle cyklu se provede desetkrát
Překladače jsou programy, které převádějí program z programovacího jazyka do strojového kódu. Interprety – v době výpočtu se program uchovává v podobě podobné zdrojovému kódu a příkazy se ihned po přeložení provádějí. (Basic, Dos) Kompilátory (rychlejší) – překládají program jako celek odděleně od jeho spuštění. Programovací jazyky jsou umělé jazyky pro zápis programu. Mají přesně definovanou syntaxi – systém pravidel pro formální zápis programu a sémantiku, která určuje význam programových konstrukcí. • Strojově orientované – strojový kód, asembler (jazyk symbolických adres – instrukce se zapisují slovy a programátor nemusí přidělovat paměť) • Vyšší C, (strukturované, systémové programování) Pascal, Basic,(strukturované) C++, JAVA, Pascal, Simula (objektové) Cobol (zpracování hromadných dat), Prolog, Lisp (jazyky pro práci s umělou inteligencí),
Etapy tvorby programu 1. Definice problému 2. Analýza 3. Návrh řešení, rozklad na podproblémy 4. Tvorba algoritmu a volba jazyka a datových struktur 5. Zápis v programovacím jazyce 6. Ladění na počítači 7. Dokumentace 8. Udržování a aktualizace „Počítač udělá to co naprogramuješ, nikoliv to co chceš.“ Moderní programování Strukturované programování je souhrn doporučení, jak vytvářet dobrý program. Strukturovaná jsou data i příkazy, program vytváříme z modulů (podprogramů) Objektově orientované programování pracuje s objekty, což je druh dat, která mají nejen vlastnosti , ale i metody. pomocí metod spolu objekty komunikují, dají se vytvářet hierarchické systémy, kde objekty dědí vlastnosti i metody svých předků a upravují je. Hodí se pro návrh větších programových celků. Vizuální programování – uživatelské rozhraní programů se vytváří pomocí předem připravených komponent (tlačítka, formuláře apod.)
22. Operační systém Základní SW program, který ovládá HW a tvoří interface mezi aplikačními programy a HW Funkce OS • Organizuje a eviduje využívání zdrojů počítače (čas procesoru, přístup na disky a do operační paměti) • Ovládá a organizuje přístup k vnějším periferiím • Zajišťuje vstup a výstup dat podle požadavků ostatních programů • Je schopen provádět příkazy uživatele – interpretuje je systému (zakládání adresářů, kopírování, mazání souborů apod.) • Reaguje na chybové stavy programů a chyby uživatelů, aby nezpůsobily destrukci systému nebo ztrátu dat • Zavádí se do OP při zapnutí počítače jako první program • Tvoří jednotné prostředí pro aplikace, jejichž tvorbu a zpracování umožňuje, poskytuje jim služby (tisk) • Zajišťuje nezávislost aplikací na konkrétním HW
42
• •
Organizuje přístup k datům (zamezení neoprávněného přístupu) Organizuje instalaci ovladačů (driverů) periferních zařízení a s těmito drivery spolupracuje
Vlastnosti OS • Uživatelské rozhraní (interface) • Textové (Dos, Unix, Linux) • Grafické (Windows, OS/2) • Multitasking – možnost provozovat víc aplikací současně (Word a Excel) – úlohy se střídají v používání procesoru • Kooperativní multitasking – přiděluje procesům prostor na dobu, kterou potřebují. (Nebezpečí havárie při zacyklení apod.) • Preemptivní multitasking – vysoce výkonný, procesy mají obvykle přidělen stejný časový interval procesoru, pořadí lze přenastavit pomocí priorit. • Plug and Play – umožňuje automatickou detekci nového HW. OS zjistí novou komponentu a nainstaluje příslušené ovladače. • Souborový systém – data na disku jsou uložena prostřednictvím určitého algoritmu – souborového systému. DOS, starší Windows používaly FAT (File Alocation Table), W95,W98 FAT32 (podporuje dlouhé názvy souborů) Windows XP – NTFS, kromě zprávy velkých disků také zajišťuje práva pro soubory a adresáře Jeden fyzický disk může být rozdělen na několik logických a každý může být naformátován na jiný souborový systém. • OS2 HPFS • Windows FAT, FAT32, NTFS (2000, XP, Me) • Unix EAFS, AFS • Méně známé: EXT3, HFS+, NSS • Síťové OS – zvládají komunikaci počítačů v sítích, sdílení HW i SW. (více dále) Požadavky na moderní OS Chráněná paměť ( každá aplikace včetně OS běží ve své části paměti, při chybě jde ukončit a neovlivňuje další aplikace – ve Windows CTRL – Alt – Del) Kvalitní správa virtuální paměti (připomínáme, že při nedostatku OP se odkládá na disk) Multitasking (Při „zakousnutí“Ctrl Alt Del zobrazí běžící úlohy a často jde problematickou ukončit) Multithreading (v rámci jedné aplikace může běžet několik úloh současně) Multiprocesing (aplikace sdílejí procesory, žádný procesor není jen pro OS) A dále: Grafické uživatelské rozhraní, bezproblémové přidávání HW i SW, užitečné programy (Příslušenství), správa souborů a složek, přehrávání zvuků a videa, síť, připojení modemem do telefonní sítě, kontrola a optimalizace disků, systémové nástroje k údržbě a optimalizaci systému Příklady OS • Windows (95, 98, NT, 2000, XP(Windows Experience Home a Professional Edition)) – pro PC Windows 3.1 byly vlastně jen grafickou nadstavbou MS Dosu, Windows NT, 2000 mají stabilnější jádro a síťovou zprávu podobnou UNIXu Od W95 jsou OS 32 bitové, Windows server 2003 pro Intel Itanium – 64 bitový (pro databázové servery), Windows XP 64 Bit Edition 2005 umí zvládat až 16 GB OP, 32 bitové aplikace se dají emulovat. Od W98 podporují Windows DVD a USB, používají stejné ovladače jako Windows NT. Umějí automaticky obnovit poškozené systémové soubory, systémy jsou stabilnější a integrují některé internetové funkce. • Unix – pro PC Linux – pro PC, je zadarmo, vymyslel Linu Thornwalds, od té doby nadšenci vylepšují, má i grafické uživatelské rozhraní • Mac OSX pro Apple Macintosh • Windows Vista – v roce 2007, nové grafické rozhraní, náhledy souborů, 1 GHz procesor, 1 GB RAM, 15 GB na disku Existuje v 8 edicích, lépe řeší bezpečnost. Většina verzí je k dispozici v 32 bitové a 64 bitové variantě, 32bitová podporuje maximálně 4 GB RAM, ale pro 64 bitovou je třeba mít odpovídající počítač, programy a ovladače. Operační systém také závisí na HW, např. Windows XP potřebuje pro správnou funkci alespoň Pentium II 300 Mhz, 128 MB RAM, 2 GB místa na disku Dodatky:
43
Windows Patch – odstraňování závad, které původně nebyly zvládnuty. (WXP – Centrum pro nápovědu – Aktualizovat pomocí Windos Update) Příklad: Windows XP Service Pack, aktualizuje swe automaticky a zdarma, obsahuje mj. firewall(ochrana proti proniknití cizích osob do počítače), nové verze důležitých ovladačů. Utility – jednoduché prográmky pro zpříjemnění práce Plug-in – zásuvný modul – soubor, kteerý doplní do programu další funkce Původní dělení OS: Jednouživatelské jednoúlohové (Dos) Jednouživatelské víceúlohové (W98 – multitasking) Víceuživatelské víceúlohové (Windows NT, XP UNIX) (multitasking a sítě) Správa systému v reálném čase Poznámka k BIOSu: V paměti ROM, přizpůsobený HW konkrétního počítače. Základní Bios je v EPROM základní desky, zabírá 64 kB Rozšíření systému nabízí další služby, obsluhu nových zařízení apod. Služby BIOSu používá OS a programátoři aplikací. Bootování – zavádění operačního systému, obvykle z HDD, spuštění OS zajišťuje BIOS. Poznámka k multithreadingu: Při spuštění aplikace se vytvoří proces a primární vlákno. Pak se může vytvořit více vláken, každé pečuje o provádění kódu programu. Když všechna vlákna ukončí činnost, proces uvolní paměť. Vlákna mají různou prioritu.(čekající, normální, vysoká realtime) Každému vláknu je v běhu přiřazen čas procesoru a virtuální adresový prostor. (4 GB) Příklad: WinAmp – zatímco jedno vlákno přehrává, druhé (nejvytíženější) dekóduje MP3. Poznámka k přístupovým právům: R – číst W – psát D – rušit X – vykonat O – měnit vlastnictví Start počítače: Spustí se testovací a diagnostické programy Zavaděč najde systémový disk Načte do RAM zaváděcí záznam Zaváděcí záznam začne načítat jádro OS do RAM. Nadstavby OS (utility, managery) – umožňují jednoduše řešit operace se soubory, adresáři a diskovými jednotkami. Jejich součástí bývá textový editor, ale také komprimační programy a prostředky pro FTP. Mají podobné funkce i ovládání. Typy programů: správci souborů, kontrola a optimalizace disku, diagnostické a testovací programy, prohlížeče a konvertory, komprimační programy Příklad: Norton Systém Works 2005: SpeedDisk – dokonalejěí defragmentace disku NortonDiskDoctor – Scandisk, ale moc se nepotřebuje, protože NTFS není příliš náchylný k chybám Uninstall Wizard CleanSweep – vymetač dočasných souborů a různých doplňků Norton Antivirur – pošta, aktualizace, firewall proti červům V současnosti toho mnohu umějí přímo OS. • MsDOS: Norton Commander + Norton Utilities (Norton Antivirus, Norton Disc Doctor – pro údržbu disku – možnost zrychlit práci počítače, zachránit a opravit poškozená data apod.), M602, PC Tools, Xtree • Windows: Windows Commander, Servant Salamander… • Linux: Midnight Commander
23. Historie VT Běžný občan středověku získal za život tolik informací, kolik se dnes dočteme v jedněch novinách…
44
Předchůdci počítačů •
Starověk (-5000 let) – abakus, počítadlo se žlábky s kamínky (calculi). Původně Čína, pak Egypt, Řím (v Japonsku a Číně se užívá dodnes) • 17. stol – Anglie – logaritmické pravítko • 1642 – Francie – Blaise Pascal – mechanický stroj – sčítání a odčítání šesticiferných čísel (pro otce, výběrčího daní) • 1673 Wilhelm Leibniz – Německo – stroj, který navíc uměl násobit a dělit. tyto stroje užívaly mechanického principu ozubených kol • 1805 Jacquardův tkalcovský stroj byl řízen děrnými štítky • 1833 – Anglie – Charles Babbage navrhl první stroj, (Analytical Engine) který měl pracovat podle programu. Měl paměť a data a užíval karty s vyřezanými dírkami – předchůdce děrných štítků. (Tyto karty se užívaly pro řízení tkalcovských stavů). Stroj nebyl dokončen. (Nedostatečné technické zázemí v jemné mechanice tehdejší doby) Na návrzích programů s ním pracovala Ada Augusta, dcera lorda Byrona – vlastně první programátorka. • 1889 Herman Hollerith – použil při sčítání obyvatel v USA děrné štítky, takže zkrátil celý proces z několika let na několik týdnů. Založil firmu IBM. • Začátkem 20 století přichází několik potřebných objevů a myšlenek: • Elektronky • Boolova algebra – odvětví matematické logiky, které umožnilo modelování kombinačních obvodů číslicových počítačů • Eccles a Jordan – kombinační klopný obvod, který realizoval dva stavy (0,1) • 1937 – Turnig a Shannon – teoretický model univerzálního počátače Turingův test: Pokud tazatel nerozliší podle odpovědí počítač a člověka, je počítač inteligentní. (dosud žádný počítač neprošel) • 1937-1943 – USA – IBM – elektromechanický počítač Mark I. (Howard Aiken) – používal relé, princip stejný jako analytický stroj. • 1945 – USA – ENIAC – první elektronková konstrukce s možností programového řízení. Zabíral 150 m2 a vážil 30 tun. Byl chlazen dvěma leteckými motory a obsahoval 18000 elektronek. • 1947 – objeven tranzistor, aktivní prvek jako elektronka, ale řádově menší – 10* míň energie a 10*víc aktivních prvků na plošné jednotce • 1952 EDVAC – 14 000 aktivních prvků, taktovací frekvence 1 Mhz 1951 – sériová výroba – Univac • 1961 – použití 4 tranzistorů v jediném obvodu – 1. integrovaný obvod. (1980 – k*10 000) • Von Neumann (1903-1957) – teoretická koncepce, používá dvojkovou soustavu. • Norbert Wiener – zakladatel kybernetiky: věda o řízení v živých i neživých organismech • 1971 – mikroprocesor – načítá instrukce do paměti, vykonává je a následky tam opět umísťuje později Ted Hoff – INTEL – mikroprocesor, který by se dal programovat pro různé funkce • 1975 Altair – 1. PC Eda Robertse Dnešní koncepce PC 1981 – 1. PC (Intel 8088 – frekvence 4,77 Mhz, 64 kB OP) Firma IBM použila procesor Intel, byl sestrojen první oosobní počítač s klávesnicí, monitorem a disketovou mechanikou. Jako operační systém sloužil DOS Billa Gatese a Paula Allena. (Vyvinul se ze starší verze CP/M) Obsahoval tabulkový procesor, textová editor a hru Donkey. (poslední Gatesův program) 1982 se jich prodalo stovky tisíc. Apple Steve Jobs a Steve Wozniak – již 1977 podobná koncepce jako PC. Počítače byly kvalitnější, ale dražší, okenní grafickou verzi uvedla tato firma již 1985 (Microsoft 1992). Dnes pokrývají asi 10% spotřeby osovních počítačů. Generace počítačů •
•
0. Generace – do roku 1949. Používaly se elektronky a relé, počítače většinou existovaly jako jedinci. Magnetické bubnové paměti, operační rychlost – několik operací za sekundu. Na vstupu děrné štítky, pásky na výstupu elektrický psací stroj nebo dálnopis. (Mark I, ENIAC) Užívaly se převážně k vědeckotechnickým výpočtům souvisejícím s válečným průmyslem: výpočty balistických střel, výpočty související s konstrukcí atomové bomby, problémy šifrování a dešifrování. 1. generace: 1949-1956, elektronkové počítače s operační rychlostí stovky až tisíce operací za sekundu. Programování ve strojovém kódu, řádkové tiskárny, magnetopáskové a magnetobubnové paměti. (UNIVAC
45
II, MANIAC, IBM 650, IBM 704 – poprvé užíval feritovou paměť a programovací jazyk FORTRAN) Jako vstup a výstup se užívaly děrné pásky a štítky, užívala se von Neumannova koncepce. • 2. generace – (objev tranzistoru) 1956 – 1964 technika používá tranzistory a feritové paměti. Operační rychlost několik tisíc operací za sekundu, magnetické pásky, terminály, rychlotiskárny a magnetické disky. Objevují se další jazyky – Algol, COBOL a první operační systémy. (IBM 7030, 7090, 7094…) V programování se používá nepřímé adresování a virtuální paměť, v ČR pracoval počítač MINSK • 3. generace – (IBM systém/360) 1964 –1972 – integrované obvody malé a střední integrace – zmenšování rozměrů. Feritová nebo polovodičová operační paměť, strojový programovací jazyk assembler, DOS. Objevuje se koncepce klávesnice – terminál – disketa, (magnetické pružné disky), používají se velkokapacitní vnější magnetopáskové paměti. V Praze (VÚMS) byl v 70. letech vyvinut počítač EC 1021 Strukturované programování, Pascal, C. Objevuje se mikroprocesor – integrovaný čip s tranzistory. Operační systém Unix, CP/M • 3.5. generace 1972 a dále, IBM System/370 – feritové paměti, cache mezi OP a procesorem. Magnetické pružné disky, stovky tisíc operací za sekundu, kapacita OP až 16 MB. Minipočítače, menší, jednodušší a levnější. Naopak superpočítače – Cyber, CRAY. Samoopravný kód odstraňuje chyby při dálkovém přenosu, vytvářejí se databanky a automatizované řídící systémy. • 4. generace 1981a dále, integrované obvody střední a velké integrace na křemíkových čipech, operační rychlost větší než 150 Mhz, paměti:32 MB, HDD nad 10 GB. Grafické uživatelské rozhraní – Windows, práce s myší, rozvoj počítačových sítí OS: DOS, UNIX, LINUX, 32 bitový Windows, • Paralelní počítače – překonávají Von Neumannovo schéma, multiprocesorové systémy s užitím ve vojenství, kosmonautice apod. (CRAY 1) • Multiprocesorové systémy • Neuropočítače • Mikropočítače – osobní počítače Technologie výroby integrovaných obvodů přešla od obvodů malé integrace (Ssi-Small Scale Integration – 100 tranzistorů na čipu) přes obvody střední integrace (MSI –1000) , velké integrace (LSI –10000) až k obvodům velmi vysoké integerace (VLSI>10000). Základní takovou jednotkou je obvod zalitý v krytu z umělé hmoty a opatřený vývody pro připojení k jiným jednotkám, který zahrnuje aritmetickou a řídící část – mikroprocesor. 1971-Intel –i4004 (4bitový), pak 8bitový i8008…(k-bitový mikroprocesor zpracovává data po k-ticích bitů). Mikropočítač=mikroprocesor + paměti + vstupní a výstupní zařízení. 1981 – IBM PC s MS DOSem, (Intel 8088-frekvence 4,77 Mhz, 64 kB oper.paměť) • Programování: dělí se na systémové a aplikační, objektová vývojářská prostředí • …. až dnešek. Perspektivy další miniaturizace – do skleněné krychličky velké jako kostka cukru se podařilo vměstnat (2001) 6*1012 B holografického záznamu. Přitom rychlost čtení je 100*větší, než z běžných paměťových médií. Kvantový počítač by pro zaznamenávání bitů využíval kvantových stavů elektronu Druhy počítačů: PC, Notebook, Mainframe (sálové počítače podnikových sítí), superpočítače (výroba stovek ročně, vojenství, meteorologie) Historie SW • Strojový kód • Assembler se symbolickými adresami • Fortran, Algol 60, Lisp • Algol 68, Simula 67 (Objekty!) • Začátkem 70. let strukturované programování • 1971 – Pascal • 80. léta Ada, C (Ada podle Ady Augusty), objektové programování (C++, C#, DELPHI) • Programování aplikační – řeší reálné problémy a systémové – komunikace člověka s počítačem od 50. let operační systémy
24. Počítačové sítě Historie počítačových sítí začíná v době, kdy počítače byly příliš drahé a velké.V podnicích a institucích existovala vždy jedna centrální výpočetní jednotka o jejíž výkon se dělili uživatelé po síti – každý uživatel měl k dispozici terminál, tedy monitor a klávesnici a výpočty probíhaly v centrální jednotce. Dnes používáme běžně
46
dostupné osobní počítače a sítě slouží zejména jako prostředek pro sdílení dat a drahých zařízení (např.tiskáren, diskových polí, plotterů) a umožňuje i jejich efektivnější využívání (zařízení je v síti jen jedno a používat jej mohou všichni. Počítačovou sítí se obecně rozumí spojení dvou a více počítačů prostřednictvím kabelu, telefonní linky, optického vlákna nebo jiným podobným způsobem tak, aby byly schopny vzájemné komunikace. Dále síť pro svou funkci potřebuje síťové karty a aktivní prvky. Cíl: • sdílení HW (periferie – tiskárny, prostředky – disky, CD, modem, telefon…) • sdílení dat, aplikací (síťová instalace, archivaci dat stačí provádět centrálně) • komunikace uživatelů (výměna informací, internet – e-mail, videokonference) • zvýšení bezpečnosti celého systému, možnost centrálního zabezpečení dat • dálková správa počítačů Sdílení dat Tytéž informace může čerpat více uživatelů zapojených v síti, mohou najednou pracovat s týmž programem. Přitom data i programy jsou na síti pouze jednou a jakákoliv provedená změna v datech nebo programech se okamžitě projeví všem uživatelům (není třeba instalovat „změnu“ na každém počítači). Přístupová práva Je nežádoucí, aby všichni uživatelé v síti měli možnost zasahovat a modifikovat všechna data, která se na síti nachází. Proto je v dnešních síťových systémech již samozřejmou součástí zabezpečení a přidělování přístupových práv k jednotlivým adresářům, podadresářům a souborům. Správným a promyšleným nastavením přístupových práv lze síť nakonfigurovat ke spokojenosti všech uživatelů a přitom zabezpečit, aby nepovolaná osoba nemohla s informacemi v síti libovolně manipulovat a zneužít je. Organizační zajištění sítě: • Správa: Administrátor • Stará se o bezchybný chod • Určuje přístupová práva uživatelů • Pravidla chování: Využívat nejbližší zdroje • Zákaz vstupu do neveřejných sítí a datbází (hackerství) • Zákaz používání nelegálního SW • Uživatelský účet • Jméno, heslo • Práva k periferiím, diskům, prstředkům • Vlastní práva lze poskytnout dalším • Typy přístupových práv: (viz OS): R, W, E (X), D Change Permission – změna oprávnění OwnerShip – změna vlastnictví • Login script • systémový • uživatelský • profilový Topologie sítí Síť může být navržena různými způsoby s ohledem na konkrétní požadavky, zejména spolehlivost a náklady na výstavbu sítě.Topologie určuje cestu, po které jsou data v síti přenášena. Rozlišujeme tři základní topologie: • Sběrnice (Bus) každá stanice (počítač v síti) je připojena na průběžný kabel, který se nazývá sběrnice. Jedním z připojených počítačů je i server. Výhoda spočívá v relativně malé ceně na pořízení kabeláže a jednoduché konstrukci. Nevýhodou této topologie je malá stabilita. Stačí, když se v kterémkoliv místě kabel sítě přeruší a celá síť přestane fungovat, závada se pak obtížně hledá. Na koncích je sběrnice ukončena speciálním odporem – terminátorem. Používá se pro nevelké sítě s maximálně desítkami pracovních stanic. Počet uzlů je omezený a vzdálenost mezi nimi rovněž.(max.185 metrů) Dosud je asi nejčastější Ethernet 10 Base 2 – koaxiální kabel s rychlostí přenosu 10 Mb/s, Hvězda (Star) – používá strukturovanou kabeláž, každá stanice je připojena ke společnému uzlu – rozbočovači (hub). Od rozbočovače vede ke každé stanici samostatný kabel.Výhodou je stabilita. Chyby sítě, jako přerušený kabel apod. se vztahují pouze na jednu větev. Nevýhodou je pořizovací cena. Jsou zde
47
•
použity další prvky (např. rozbočovače) a je podstatně vyšší spotřeba kabelů. Se sítí lze za běhu manipulovat – odebírat a přidávat do rozbočovače části sítě. Používá se prakticky ve všech větších organizacích a všude tam, kde je kladen důraz na spolehlivost . Jednotlivé přepínače lze propojit a vytvářet tak rozlehlejší síť, je možné postavit i pomalejší i rychlé sítě Kruh (Ring) Kabel prochází od jedné pracovní stanice ke druhé a celá síť je uzavřena do kruhu.Výhodou je nízká pořizovací cena a jednoduchá údržba. Nízká stabilita (podobně jako u sběrnice) a nutnost zakončit síť v místě začátku jsou nevýhody, které řadí tento typ sítě do kategorie méně používaných topologií.
Rozdělení podle rozlehlosti LAN (Local Area Network) – Lokální počítačová síť – je umístěna v malé oblasti nebo v rámci jedné organizace, budovy či prostředí.Taková síť mívá řádově desítky pracovních stanic. MAN (Metropolitan Area Network) Městská síť, skládající se z několika propojených LAN WAN (Wide) globální počítačová síť – realizuje spojení mezi uzly na velké vzdálenosti (mezi městy, státy a kontinenty). Síť WAN bývá obvykle tvořena spojením více sítí LAN. (Internet) Koncepce sítí PEER-TO-PEER (Rovný s rovným P2P) Obvykle neobsahují žádný server. Z každého počítače v takovéto síti je možné nahlédnout na disk jiného libovolného počítače, či používat jeho HW (pochopitelně v rámci přístupových práv). Přístupová práva definuje každá stanice individuálně vzhledem k ostatním účastníkům sítě. Vhodné pro malé sítě. (W95, W98, Lantastic, W2000) Je problematické zajistit bezpečnost. Takováto síť je prakticky použitelná maximálně pro 10 stanic, jako SW se dá použít kancelářská verze Windows XP. Technicky potřebuje síťovou kartu pro každý počítač, hub nebo switch (dále) a kabeláž. KLIENT / SERVER jsou založeny na tom, že v síti existuje počítač, který chod sítě koriguje, případně slouží jako řídící počítač v síti.Takovému (obvykle nejvýkonnějšímu) počítači v síti se říká server. Server obsluhuje stanice – klienty (pracovní stanice), kteří využívají jeho služeb. Na serveru je nainstalován síťový operační systém (Novell Intranet Ware, Window NT/2000 server, UNIX, LINUX), který disponuje síťovými funkcemi, jako je správa uživatelů, definice přístupových práv k datům na disku a podobně. Pro nebezpečí výpadku proudu mívají servery záložní zdroje. (UPS) Protože by porucha serveru mohla způsobit vážné problémy, zálohují se data několikrát denně a používají se kvalitní značkové počítače. (drahé) Služby serveru: tiskové služby zálohování dat databázové služby správa uživatelských účtů
Co je potřeba pro připojení do sítě • Počítač musí obsahovat síťovou kartu (výjimkou je připojení do sítě přes modem). • K síťové kartě musí být fyzicky připojena fungující síť. (síťovým kabelem) • Na počítači musí být nainstalován operační systém, který chod sítě podporuje. Jestliže operační systém práci v síti nepodporuje, je třeba nainstalovat pomocnou utilitu. • Pro legální vstup do sítě je třeba, aby měl uživatel vytvořen v síti uživatelský účet, pod kterým bude do sítě vstupovat. Síťové operační systémy Dnešní „moderní“ operační systémy, jako Windows, OS/2, UNIX mají přímo implementovanou síťovou podporu . (pro sítě Peer to Peer stačí Windows XP, pro Klient/server je třeba Windows XP server.) Speciální operační systémy musí být nainstalovány na serverech. Musí disponovat funkcemi pro administraci uživatelů a přidělování přístupových práv k souborům a adresářům.Dále musí obhospodařovat sdílení prostředků (diskových polí, tiskáren a dalších periférií). Síťový operační systém by měl umět monitorovat využití systému, nastavení priorit zpracování procesů, apod.
48
(Novell NetWare, Unix, Linux, Windows NT, Windows 2000 Server,)
Síťové komponenty Síťové karty • podle typu sběrnice: (PCI, USB, PCMCIA) • podle typu konektorů • BNC 10 Base -2 • konektor RJ45 (jako telefonní) • COMBO - oba konektory • podle přenosové rychlosti • 10Mbit/s • 100Mbit/s • přepínatelné Kabeláž Ke konektoru síťové karty se připojuje kabel, který přenáší data. Obecněji se užívá termín přenosové médium, protože počítače mohou komunikovat také prostřednictvím elektromagnetických vln. • Tenký koaxiální kabel je dražší, ale odolnější proti rušení než kroucená dvojlinka, dá se použít na vzdálenost 100-500 m. • Kroucená dvojlinka – původně telef. kabel, kroucením sníženo rušení nestíněná, stíněná kroucené dvojlinky jsou momentálně nejpoužívanější – nízká cena, jednoduchá instalace. Největší vzdálenost, na kterou je lze užít je 100 m, rychlost 100 Mb/s. Kabely přenášejí elektrický signál v kovovém vodiči a dvěma vrstvami stínění. Nestíněná kroucená dvojlinka je nejkvalitnější variantou uvedených kabelů – kvalita je však vyvážena vyšší cenou. • Optický kabel – přenáší světlo ve speciálních skleněných nebo optických vláknech. Data jsou přenášena světelnými impulsy. Jsou absolutně odolné proti elektromagnetickému rušení. Jejich nevýhodou je příliš vysoká cena a nutnost specializované instalace (např. napojování probíhá svařováním speciálními zařízeními). Větší vzdálenosti. • Ostatní – Tam, kde není možné z nějakého důvodu provést spojení jedním z uvedených typů kabelů, lze na krátkou vzdálenost (desítky metrů) použít např. spojení přes radiové vlny na velmi vysokých frekvencích. Některé organizace používají pro spojení svých poboček na celém světě přenos dat přes satelit. • Bezdrátové sítě –WLAN (Wireless)-počítač musí mít síťovou kartu s anténou (10-100 m), rychlost asi 11 Mb/s. Konektory BNC, terminátor, konektor RJ45 Rychlost sítí sítě typu Ethernet dosud nejužívanějsí – 10 Mb/s, začíná se s Gigabit Ethernet (rychlosti až 1000Mbit/s), tyto sítě ovšem potřebují další speciální aktivní prvky. Strukturovaná kabeláž Musí mít přenosové pásmo odpovídající rychlosti sítě. Dnes (2005) 100 Mb/s kategorie 5. Výhodou je její univerzálnost – používají se stejné kabely a zásuvky pro počítače, telefony apod. Všechny kabely jsou vyvedeny na patch panel, který propojuje všechno v budově. Dodatky: Ethernet "klasický" Ethernet 10 Base - 5 Thick Ethernet (koaxiální kabel) pracné vytváření sítí (tranceivery), mrtvá technologie 10 Base - 2 Thin Ethernet (černý koaxiální kabel) propojování pomocí BNC konektorů, na ústupu 10 Base - T propojení kroucenou dvoulinkou vytváření strukturované kabeláže propojení přes rozbočovač (100 m kabel) 10 Base - FL
49
mnohavidový optický kabel (2 kilometry) Fast Ethernet rychlost 100Mbit/s 100 Base -TX podobné jako u 10Base – T, jen jiný hardware (síťové karty a aktivní prvky) 100 Base – FX je jen rychlejší varianta 10 Base – FL Gigabit Ethernet WiFi – standard bezdrátové lokální komunikace, kt. Nahrazje síťové kabely. Využívá nelicencovaná kmitočtová pásma. Aktivní prvky v sítích Pokud je třeba přenášet signál na větší vzdálenost, než umožňují kabely, používá se zařízení, které signál přijme, zesílí a pošla dál. (repeater, hub) Repeater (opakovač, zesilovač) prodlužuje dosah kabeláže tak, že data zesílí a odešle je dál Hub (rozbočovač) přijme data, zesílí je a rozešle je všem dalším připojeným počítačům a aktivním prvkům Je vývojově starší, dá se použít až pro 24 počítačů. Pakety, které přicházejí na vstupy posílá na všechny výstupy, počítače si přebírají pakety určené sobě. (Data jdou přes všechny stanice) Rychlost 10 Mb/s. Bridge (most) – slouží k optimálnímu průchodu dat sítí odděluje dva segmenty sítě a propojuje sítě dvou různých standardů. Filtrace paketů – čte cílovou adresu a paket propustí pouze do příslušné části sítě Switch (přepínač) odděluje několik segmentů sítě, je vícerychlostní a pozná, kterému segmentu sítě data patří a jen tam je odešle. Na rozdíl od hubu čte adresy, a posílá pakety na správné porty, (port lze chápat jako adresu v počítači, která je obsazena aplikací komunikující s vnějším světem)proto je rychlejší. (100/10Mb/s) Nové switche pro Gb/100Mb jsou podstatně dražší. Router (směrovač) spojuje různé typů sítí a vzdálené lokality, přitom vybírá nejvýhodnější cestu. Používá se pro připojení malých sítí k Internetu Převodník (transceiver) převádí signál z jednoho typu kabelu na jiný, zesiluje signál Výrobci síťových prvků: Svec, 3com Síťová PC a terminály: nepotřebují mechaniky, disky apod., k přenosu dat užívají síť. Terminály slouží jen ke vstupu a výstupu dat, všechny operace a programy všech uživatelů běží na serveru. Komunikace v síti Uzel – počítač připojený k síti Fyzická adresa uzlu • MAC adresa • zabezpečeno síťovou kartou • 6 Bytů • přiděleno výrobcem • Ethernet adresa • IP adresa logická (abstraktní) adresa Komunikační protokol zajišťuje komunikaci mezi různými typy počítačů a různými operačními systémy • Peer to peer sítě • NetBEUI malé sítě Microsoft Windows vysoká rychlost není „routovatelný“ - nelze jej použít k připojení velkých sítí (internet) IPX/SPX pro potřeby OS Novell Netware
50
• TCP/IP Transmission Control Protocol/ Internet Protocol v současnosti nejpoužívanější skupina protokolů
TCP/IP vrstvy
Vrstvy protokolu TCP/IP • Vrstva síťového rozhraní fyzické propojení mezi prvky sítě volba topologie, kabeláže, síťové karty • Síťová vrstva přenos dat mezi dvěma počítači v síti předávání dat přes IP adresy převádí logické IP adresy na fyzické MAC adresy zajišťuje směrování dat (routing) = hledání cest pro data přenášená v síti. • Transportní vrstva Provádí správu přenosu dat. • Aplikační vrstva Tuto vrstvu využívají všechny aplikace
aplika ční Telnet,FTP,SMTP, POP3,HTTP, … transportní TCP,UDP s ťová IP, ARP, íRARP, ICMP vrstva sí ťového rozhraní (topologie kabelá ž, karty) ,
Přenos dat Počítač, odesílající data, je rozdělí na malé úseky (pakety, rámce), ty se převedou na signál a putují k příjemci, který je zase poskládá. Pokud jsou poškozeny, vyžádá si je příjemce znovu. Ke každému paketu je připojen zabezpečovací kód. Vrstva síťového rozhraní standardem je tzv. Ethernet, zajišťuje přenos dat mezi přímo propojenými uzly, používá Ethernet adresy (adresa síťové karty MAC) Rámec-paket • základní jednotka dat • hlavička, vlastní paket dat • zabezpečovací informace • kontrolní součet Směrování dat • síťová vrstva, využití IP adres • přímé směrování • posílání dat v téže dílčí síti, ale známe pouze IP adresu • počítač vyšle nejprve speciální rámec broadcast s dotazem na hledané IP • broadcast přijmou všechny uzly v síti, ten uzel kterému patří IP adresa odpoví zasláním fyzické adresy • každý uzel si vytváří převodní tabulku • nepřímé směrování • přenos mezi uzly v různých LAN • musíme znát kromě IP adresy adresáta IP adresu jednoho směrovače • směrovače si paket předávají tak dlouho dokud nedojde do cílové sítě • využívá se směrovacích tabulek bran IP adresa, doménová adresa • • • • • • •
•
Každý uzel má svoji IP adresu, je to jedinečná adresa uzlu (v internetu) Čtveřice čísel v rozsahu 0-255 (194.50.17.173) v rámci sítě musí být jedinečná přidělována specializovanými organizacemi (NIC) síť připojená vytáčeným připojením (přes modem) IP adresa se dynamicky přiděluje serverem (DHCP) poskytovatele připojení napevno připojená síť počítač má tzv. statickou IP adresu služba DNS (Domain Name systém) „překlad“ IP adres (čísel) na doménové adresy - jmenné adresy ksvi.mff.cuni.cz
51
službu zabezpečují name servery, které si udržují tabulky IP adres a odpovídajících doménových adres Osoby užívající síť • Administrátor – může vše • Uživatel s omezeným přístupem – může např. instalovat jen programy, kde stačí zápis do složek, do kterých má přístup Transportní vrstva (TCP protokol) • zabezpečí doručení dat bez ztráty a zkreslení • potvrzení úspěšně přijatých dat • opakované vysílání chybně přijatých dat na chybná data nepřijde žádná reakce, po vypršení časového limitu se znovu odesílají • rozdělí data na pakety, očísluje je na přijímací straně jsou data seřazena podle těchto čísel Aplikační vrstva • model klient - server klient: žádá služby, zahajuje komunikaci server: poskytuje služby na žádost klienta • služby (protokoly) Telnet – vzdálené přihlášení FTP (File Transfer Protocol) – přenos a sdílení souborů mezi vzdálenými počítači (SFTP – bezpečná varianta, která užívá šifrovaný přenos dat) SMTP (Simple Mail Transfer Protocol) – protokol pro službu e-mail, pečuje o přenos a doručování zpráv do poštovních schránek POP3 (Post Office Protocol) – protokol pro službu e-mail, zajišťuje příjem pošty ze schránek HTTP (Hypertext Transfer Protocol) – služba WWW (World Wide Web), komunikace mezi prohlížečem a WWW serverem Několik pojmů: OSI 7 – standard – sedmivrstevný komunikační model, každá vrstva představuje úkony, které se s daty provádějí od okamžiku jejich odeslání, až po obdržení. OSI popisuje funkce jednotlivých vrstev a způsob, jak komunikují. (viz výše) NIC – Network Interface Card – karta pro síťové rozhraní Firewall – odděluje lokální síť (např. od internetu); zvenku nejsou vidět jednotlivé počítače sítě, do sítě se dostanou jen přesně určené služby. Mapování síťových disků – složky serveru se připojují jako další disky.
25. Internet je celosvětová síť počítačů a sítí, s obrovským množstvím informací a komunikačními možnostmi. Historie V období 60. let 20. stol. řešila společnost RAND v USA problém, jak by mohla v době případné války komunikovat důležitá místa. Dosud se používal centrální uzel, který by v případě zničení likvidoval celou síť. Řešením byl komunikační systém, ve kterém bylo mnoho rovnocenných, zastupitelných uzlů. První taková síť, ARPANET, měla v roce 1971 15 uzlů. Postupně se stala velmi populární, především v akademickém světě, a brzy překročila hranice USA. Mezinárodní síti se začalo říkat INTERNET, 1986 měla páteřní síť přenosovou rychlost 56 kb/s. 1991 vznikl World WideWeb, standard pro přenos hypertextových a grafických informací. Díky WWW stránkám, se s internetem začala seznamovat široká veřejnost. (Rozšíření demonstruje i pravopis, dřív Internetnázev sítě, dnes spíš internet, komunikační médium jako rádio nebo televize.) Zatímco v roce 1990 měl internet 313 000 a v roce 1991 617 000 uživatelů, v roce 1998 se tento počet odhadoval na 60-90 000 000. Princip funkce Po celém světě jsou uloženy miliony serverů, (řídících síťových počítačů) na kterých jsou uloženy informace. Servery jsou fyzicky propojeny různým způsobem – kabely, pevné linky, telefonní linky, přes satelit….
52
Každý připojený počítač má v síti jednoznačnou adresu, tzv. IP adresu. která je složena ze čtveřice čísel od 0 do 255 (FF16), oddělených tečkami. (192.168.1.1) Pro člověka je takový typ adresy obtížně zapamatovatelný, proto se používá doménový způsob zápisu adresy, kde pro každé číslo existuje textový ekvivalent. DNS je systém, který umožňuje překládat doménovou adresu na IP adresu. (vhodnější pro síťovou komunikaci) doménová adresa se tedy skládá z několika řetězců oddělených tečkami. Př. Adresa krtek.gymnct.cz • cz – všeobecná doména pro českou republiku (na konci adresy můžeme vidět buď generické domény – com, edu, gov – poslední dvě výhradně v USA nebo dvojznakové domény pro státy) • gymnct – subdoména pro organizace (muni, cuni – Masarykova a Karlova univerzita…) krtek – jméno počítače Databáze, ve kterých jsou vzájemně přiřazeny IP adresy a doménové adresy jsou distribuovány na tzv. jmenných (name) serverech. WWW stránka, hypertext Formát WWW může kromě textu a obrázků obsahovat také multimediální prvky (videosekvence, zvuky..) Stránky jsou dány v jazyce HTML (hypertext markup language). Hypertext je text hierarchicky uspořádaný, který obsahuje odkazy na další části textu. Obsah odkazu se obvykle zobrazí na kliknutí myší, bez ohledu na to, kde se vlastně nachází. Jednotlivé stránky mohou ležet na kterémkoliv počítači sítě. Informace putují sítí rozděleny na části – pakety. Paket se skládá ze záhlaví a datové části, záhlaví obsahuje údaj o serveru, ze kterého putuje, místo určení a další údaje související s jeho cestou; používá přitom nejrychlejší cestu (nemusí být nejkratší) Když kliknete na odkaz, posíláte vlastně serveru požadavek, který on zpracuje a pošle vám odpověď. Ke komunikaci je třeba společný jazyk – protokol HTTP (Hyper Text Transfer Protocol) Prohlížeče programy, které umějí zobrazovat dokumenty v HTML. Nejznámější: Netscape Navigator, Microsoft Internet Explorer (Mozilla FireFox, Opera, Sea Monkey…) Vlastnosti moderního prohlížeče • možnost přerušit načítání • znovunačtení • vypnout načítání obrázků • oblíbené položky • historie • pravidelný odběr určitých stránek • spouštění skriptů (dynamické WWW stránky) Vyhledávání informací •
•
•
Katalogy – představují hierarchicky uspořádané seznamy hypertextových odkazů. Lze v nich navíc vyhledávat pomocí klíčových slov, je v nich snadná orientace, ale obsahují pouze ty stránky, které do nich zařadili jejich autoři.(redaktoři také využívají automatické služby prohledávání Webu, ale výsledky upravují a třídí) Obsahují kontakty a obsahy setříděné podle témat. • Yahoo http://www.yahoo.com • Magellan http://magellan.excite.com • Seznam http://www.seznam.cz • Atlas http://www.atlas.cz Vyhledávací stroje – (klasicé fulltextové vyhledávače) jsou vytvářeny vyhledávacím robotem, programem, který zkoumá web. Program, spider (prochází celý web, zaznamenává obsah stránek, na které narazí, ukládá a třídí texty), indexuje stránky na základě klíčových slov (např.slova, která se často vyskytují nebo nadpisy…) a ukládá je do databází. (Google – miliarda stránek) Když otevřou stránku, analyzují ji a prohledají všechny odkazy, které z ní vedou • Altavista http://www.altavista.com • SearchCZ http://www.search.cz • Google http://www.google.com/ • search.seznam.cz • morfeo.centrum.cz Hybridní vyhledávací stroje – spojují obě metody
53
• Lycos http://www.lycos.com • Excite http://www.excite.com • Kompas http://kompas.seznam./cz Metavyhledávače – hledají na několika seznamech najednou, užívají AND, OR, NEAR (do 50 slov), hvězdičkovou konvenci apod. (techn*)… • Tipy pro vyhledávání: • Pro konkrétní věci bývají rychlejší vyhledávací nástroje, pro obecnější záležitosti katalogy. • Čtěte pokyny a zadávejte raději víc termínů, zkust je spojovat logickými spojkami(and, or not ,+ -..) • Někdy uvozovky umožní spojit více termínů dohromady • Vyhledávání lidí: whowhere.lycos.com, www.bigfoot.com • Fotografií – např. www.altavista.com/sites/search/simage • Video – např. multimedia.lycos.com, video.lycos.com • Diskusní skupiny – groups.google.com • Existují vyhledávače, která umějí ohábání slov (http://www.jyxo.cz ) • Někde se lze omezit na určitou doménu (cz, kona.cz…) Fulltextové vyhledávání Googlem: Několik slov pohromadě – “fráze” -pes – nesmí tam být pes +and – musí tam být and (pro běžné termíny, které Google běžně vyhledává) Jinak předložky a spojky nemá smysl zadávat, Google neohýbá slova. Vyhledávač Jyxo.cz #slovo – nepovinné teoreticky umí ohýbat slova Některé další pojmy: cookies – krátké texty, které server odkládá na uživatelův disk server – výkonný počítač, na kterém jsou uloženy WWW stránky, schránka uživatelů apod. doména – základní adresa WWW serveru URL – Uniform resource locator – jednoznačná internetová sdresa (http…), píše se do adresového políčka prohlížeče Nameserver – uchovává informace o doménách a převádí číselné IP adresy na slovní dynamická WWW stránka –mění se podle potřeby uživatele Internetové rádio – HW:zvuková karta, SW – program pro přehrávání audia a videa, kt umí streaming – technologie, kterou se radio šíří po internetu. Při poslechu se nestahují soubory, ale data se nahrávají průběžně. Kliknutím program stáhne informace ao souboru a uloží je do cache (zabraňuje kolísání), posloucháme tedy o několik sekund pozadu. www.radio.cz. SW: RealPlayer, iRadio, Windows media Player SPAM – nevyžádaná pošta, pozor na to, komu poskytujeme adresu. Hoaxy a řetězové dopisy – všechno zatěžuje linky, zdržuje, proslužuje stahování… Webová kamerka – http://www.webcam.com - potřebujeme ovladač a stránku, kam ji umístíme.Většinou se záběr střídá po nějakém, čase. Obvykle slouží komerčním účelům.. Bit Torrent – výměnná síť k distribuci souborů na internetu, umožňuje rychlé stahování, ale je třeba specoální klient (SW) Torrent je malý soubor s informací o tom, co uživatel hodlá poskytnout ke stažení (.torrent) Tracker – server s torrent soubory SFTP – FTP (přenos souborů) s šifrovaným přenosem dat GRPS – umožní mobilu připojit se k internetu pomocí mobilní (GSM) sítě Instant Messenger – příjemce rychlých zpráv (ICQ) Warez – dílo chráněné autorským zákonem, které je nelegálně šířeno sítí Vyhledávání na cizích internetech: www.soznam.sk www.web.de www.voila.fr Podcasting – zvukové soubory na internetum které si posluchači mohou stáhnout do svých hudebních přehrávačů. (Původně rozhlasové programy) Videopodcasting – navíc video
54
Netiquette – soubor pravidel a zásad slušného chování v prostředí počítačových sítí a elektronických komunikací. • Šetrnost a ohleduplnost – minimálně zatěžovat • Emaily stručné, jasné a přehledné • Nepsat text velkými písmeny • Jde-li pošta přes cizí servery, nepoužívat diakritiku • Žádné řetězové dopisy • Choulostivosti šifrovat • Nejdřív pochopit téma, pak vstoupit do diskuse • Neposílat do konferencí soubory jako přílohy, ale pouze je nabídnout.
26. Připojení do internetu, elektronická pošta Připojení do internetu • •
Připojený počítač musí být buď v lokální síti s přístupem na internet nebo mít modem Musí na něm být nainstalován příslušný software (protokoly TCP/IP a prohlížeč) V síti je třeba nastavit IP adresu, adresu alespoň jedné brány (gateway) – počítač, který spojuje váš počítač s internetem) a adresu alespoň jednoho DNS serveru • Způsob připojení • pevné – přístup neomezenou dobu (pevná linka), dočasné – je v provozu pouze v době, kdy využíváme služeb internetu. (dial-up – při využití telefonu platíme pouze za dobu připojení) • Přes proxy server – počítač připojený do internetu, na kterém běží program, zprostředkovávající ostatním počítačům v místní síti přístup do internetu. Server má vyrovnávací paměť, cache, do které se stahují vyžádané stránky. Díky tomu, při stejném požadavku, dostane další uživatel stránku z cache, což je rychlejší. (Menší cache disponují také internetové prohlížeče) • Dial-up (vytáčená linka) požívá modem – zařízení, které převádí digitální signál počítače a analogový signál telefonní linky. Pomocí modemu se připojí jednotlivý počítač telefonní linkou. Na serveru, přes který se připojuje, musí mít zřízený uživatelský účet a heslo. (to poskytují internetoví provideři – poskytovatelé). Modem zavolá na číslo providera, jeho linka odpoví, tak se naváže spojení. Poplatky v rámci poplatků za pevnou linku, rychlost kolem 56 kb/s. (odesílání as 33 kb/s) • Bezdrátový internet Wi-Fi – připojení k serveru prostřednictvím rádiových vln určité frekvence. Na počítači potřebujeme Wi-Fi kartu. Rychlost až Mb/s, v dosahu musí být vysílač. (Hot Spot) Anténa s vysílací a přijímací jednotkou se propojí s uživatelským počítačem. Sdílení snižuje rychlost. • Kabelová TV – rychlost větší než 256 kb/s, speciální modem připojený k rozvodům kabelové TV. Potřebujeme síťovou kartu. Kvůli sdílení bývá pomalejší, než poskytovatelé nabízejí. • ADSL – od roku 2002-2003: technologie umožňující rychlý přenos dat po klasické telef. lince, ale pouze v okruhu několika km od příslušné telefonní ústředny. Není digitální, modemy modulují data na nižších frekvencích. Protože se pro přenos dat užívá jiné pásmo, lze zároveň telefonovat. Rychlost – teoreticky: stahování až 8 Mb/s, odesílání asi desetkrát menší. (prakticky 1024/256 kb/s) downstream – stahování dat je vyšší než upstream – odesílání dat. 2006 – ADSL 2+ – 25 Mb/S • ISDN – vysokorychlostní digitální telefonní komunikace, potřebujeme linku, modem, rozvody. Rychlost 128 kb/s Vzdálenost od ústředny do 6 km., možná hlasová a datová komunikace současně. • Satelit – talíř o průměru alespoň 60 cm, na něm digitální přijímač. Data lze takto pouze stahovat, pro odesílání je třeba klasický modem. • Mobilní připojení – potřebuje dosažitelnost signálu mobilního operátora. Propojení mobilu a počítače – kabel, infračervený port, technologie Bluetooth. (rozhraní pro mobilní zařízení) • Bezdrátová technologie Wi-Fi • Mobilní technologie CDMA Rychlost připojení: můžeme vyzkoušet příkaz ping na server, (ping adresa), je-li odezva několik ms, je to výborné, několik desítek ms přijatelné. K obstojnému zobrazení stránek stačí 150 kb/s, pro stahování videa minimálně 512 kb/s. (Ideální pevná linka, př. 2007 O2 nabízí až 8Mb/s)
55
Dodatky: Analogový modem – počítač může komunikovat s jiným počítačem prostřednictvím analogové linky, používá asymetrický protokol. Protože adaptéry ASDL a ISDN fungují na digitálních linkách, není nutný digitálně-analogový převod. Naopak je zapotřebí digitální ústředna, která tyto technologie podporuje. Přenos analogovým signálem je pomalejší (při přenosu vznikají chyby, kvůli kterým se data přenášejí opakovaně), navíc je rychlost omezena kmitočtovým pásmem běžné linky. Rychlost je teoreticky 56 kb/s, běžně ale spíš 40 kb/s. (lokální síť umí 100 000kb/s!) ISDN užívá 2 linky pro uživatelské kanály, třetí pomocnou. Každá má rychlost 64 kb/s, dají se sloučit, takže se rychlost zdvojnásobí. (platí se obě) ASDL požaduje vzdálenost do 8 km od telef. ústředny, rychlost je 1-9 Mb/s, cena vyšší. Kabelová televize používá kabelový modem, poněkud nebezpečné zde může být placení poplatků – většinou za objem přenesených dat. Pevná linka je fyzicky tvořena párem telef. kabelů nebo bezdrátovým mikrovlnným spojem – pak potřebuje parabolickou anténu a požaduje přímou viditelnost mezi providerem a zákazníkem. Pro připojení sítě se pak místo modemu používá router. (výrobci routerů: Cisco) Počítače s pevnou linkou mají statickou IP adresu, počítačům, které se připojují pouze občas, je adresa přidělena v okamžiku připojení – hovoříme o dynamické IP adrese. Agregace 1:50: provider poskytuje jednu linku 50 uživatelům (agregace udává max. počet uživatelů, mezi které se dělí kapacita přípojky. FUP – pravidla daná providerem. (např. objem stažených dat) WIFI internet – z jistého místa (HotSpot) se šíří signál, dosah maximálně km. Signál se šíří vzduchem s frekvencí v bezlicenčním pásmu. Uživatel potřebuje speciální zařízaní, kt. přijíma signál od antény a překládá ho pro počítač, anténu, eventueleně speciální kartu. Pro více počítačů je třeba router. Původně logo udělované výrobkům se schopností bezdrátové komunikace dle standardu (IEEE802.11a/b/g) Mobilní připojení – notebook s WiFi kartou – ideální podpora pro mobilní technologie Intel Centrino. GRPS – rádiový přenos datových paketů. Služba umožňuje uživateli mobilní přepojení (např. přes mobil) Ochrana počítače z Internetu: http://www.mcaffee.com http://security.symantec.com www.bezpecne.online … Zviditelnění autorského webu: např. portály Centrum, Atlas,Seznam. Je třeba vyplnit speciální formulář. Možné problémy při připojení: Většinou souvisí se SW, takže: zkontrolovat funguje-li jiný program (nejčastěji prohlížeč) pozor na firewall – rozumně s bezpečností, neinstalovat kdeco. špatně nastavený program (např. klient pošty) zahlcení aplikací – smazat cache, historii, tmp…
Elektronická pošta Z kteréhokoliv místa na světě můžete navázat kontakt pomocí E-mailu. (elektronické pošty), případně použít další komunikační možnosti internetu (chat apod.) – rychle (dopis lze doručit během několika sekund), pružně, levně. Potřebujete schránku, kterou buď zařídí provider (připojení modemem), správce sítě (proxy server) nebo můžete použít speciálních serverů, které tyto služby poskytují zdarma.(webzdarma, atlas, hotmail, seznam aj.) E-mailová schránka je prostor na disku serveru, vyhrazený pro příjem a odesílání zpráv. Adresa (schránky i uživatele) má tvar uživatel@server – např š
[email protected] Zprávy se hromadí ve schránce, dokud si je příjemce nevyzvedne. Poštu lze zpracovávat v poštovních programech (klientech) – Pegasus mail, Eudora, Outlook Express nebo (zvlášť na veřejných poštovních serverech) lze využít webové rozhraní. Složky poštovního klienta: doručená pošta, pošta k odeslání,odeslaná pošta odstraněná pošta Základní funkce pošty: • Nová zpráva • Odpověď na dopis • Forwardování (posílání došlé zprávy dalším příjemcům) • Rozesílání kopií
56
• Práce s adresářem • Zasílání příloh (libovolné soubory) • Organizace zpráv (filtrování, složky) • Šifrování, eventuelně elektronický podpis Konvence: předmět, oslovení, podpis. Opatrně s velkými přílohami. Poštovní protokoly: • POP3, IMAP – stahování pošty, (POP3 najednou) V poštovním klientu se nastavuje adresa schránky • SMTP – odesílání, nastavuje se server providera
Další služby •
Interaktivní komunikace (finger, talk, IRC, ICQ, chat) • Finger umožňuje zjistit informace o tom, kdo je právě k danému serveru připojen, eventuelně informace o konkrétním uživateli. • Talk umožňuje komunikaci mezi dvěma uživateli v reálném čase, obrazovka je rozdělena do dvou částí, každá náleží jednomu uživateli. • IRC – (Internet relay chat) umožňuje komunikaci více uživatelů současně. Omezení lze provádět prostřednictvím kanálů • Internetové bankovnictví, elektronický obchod a virtuální obchodní domy • Net meeting – diskusní skupiny na nejrůznější témata • News – noviny
•
Telnet je služba, jejímž prostřednictvím může uživatel pracovat se vzdáleným terminálem, jako by u něho seděl. FTP – složí k přenosu souborů. (Kromě stahování SW se také tímto způsobem posílají WWW stránky na servery providerů) SFTP – (safe) používá šifrovaný přenos dat Počítačové hry – (mush, mud…) na veřejných serverech běží programy simulující virtuální realitu, do které můžete vstoupit. ICQ – program pro všestrannou komunikaci přes Internet
• • •
Poznámka: - bohužel, kvůli nebezpečí vnějších útoků na síť v současnosti většina správců serverů nedovoluje používat telnet, omezuje talk i finger. Pro přímé připojení se používá bezpečnější protokol SSH. S uvedenou problematikou hackerů souvisí internetová kriminalita jako taková. Protože se jedná o otevřené médium, je těžké postihnout konkrétního viníka – ať už je zneužívá jakkoliv. Zkratky v komunikaci (Akronymy): ASAP as soon as possible INHO in my honest opinion BTW by the way CUL8R see you later FMPOV from my point of view OTOH on the other hand FYI for your information FAQ frequently asked questions U2 You too Další pojmy: FireWall – SW, který chrání PC před útok z internetu. (trojské koně, únik dat…) Sleduje internetovou komunikaci a blokuje to, co uživatel nepovolil. Je možné vytvořit pravidla, která něco zakážou automaticky. Webhosting – poskytnutí prostoru na serveru pro vystavení internetové prezentace. (webzdarma) Free email – místo na serveru (Seznam – 10MB), Dobrý free email nabízí: možnost přístupu POP3, osobní adresář se skupinami uživatelů, práce se složkami, šablony, upozornění na mobil o došlé poště, přílohy, formátování, filtrování a pravidla pro automatické zpracování pošty a blokování nevyžádaných zpráv. FTP server – slouží hlavně k stahování a nahrávání větších souborů Instant Messenger – písemná komunikace v reálném čase. (ICQ, Chaty apod)
57
CZ.NIC –sdružení, které spravuje centrální databázi domén. Obvykle nejdřív doménu zaplatíme u provozovatele DNS, pak se zaregistrujeme a zaplatíme u NIC.CZ Podvodné přesměrování – technologie Active X pro obohacení webových stránek lze zneužít. Obrana: Explorer-zabezpečení-zóna-vlastní úroveň-lze leccos zakázat. Důvěryhodné servery a servery s omezeným přístupem, nikdy nevytáčet připojení… Dialer je SW, kt. přepojí elektronické připojení na linku s vyšším tarifem (skript active X nebo exe soubor) obrana: pozor na stránky s pochybným obsahem a přílohy emailu. Internetový obchod www.I90.cz pohodlné a levné, nutno se zaregistrovat, platí se většinou na dobírku. Seznam/ obchod a prodej/internetové domy Internetové bankovnictví – možnost spravovat účet přes internet
27. Počítačová grafika Grafika vyžaduje výkonné procesory, grafické karty a velkou operační paměť, pak s patřičným softwarem můžete zpracovávat obrázky, animace, upravovat fotografie, videoklipy, pracovat se zvláštními efekty… Získání obrázku: namalovat v grafickém editoru, naskenovat, vyfotografovat digitálním přístrojem, z internetu… Vektorová grafika Grafická informace je uložena ve formě matematického zápisu, (posloupnost kreslicích příkazů) který definuje čáry a křivky – základ všech dalších objektů. Ty se pak dají dál modifikovat – měnit rozměry, deformovat, otáčet, přidávat efekty (prostor, perspektiva, osvětlení…) I při velkých změnách je obrázek přesný, změny lze provádět kdykoliv, vektorové formáty jsou snadno přenositelné mezi programy, které je používají. Prvky obrázků: úsečka, oblouk, kružnice, elipsa, křivka, písmeno Vlastnosti: pozice, rozměry, barva, tloušťka čáry, výplň. Pro výstupní zařízení je nutno je obrázky převést do rastrové podoby. Užití: • CAD, CAM – programy pro konstrukci a profesionální návrhářské systémy (-DXF) • GIS –grafické a kartografické informační systémy • QuarkXPress – reklama • Corel Draw (.CDR), Zoner Callisto • Adobe Ilustrator – grafická studia (AI) • Tiskové soubory pro tiskárny, které umějí Postcript (.EPS) • Windows Metafile (.WMF) vnitřní formát Windows, spojující vektorovou i rastrovou grafiku. Rastrová (bitmapová) grafika Obrázek je uložen jako bitová mapa – tedy jako obdélník z pixelů, kde je pro každý bod zapsána barva, případně jas nebo sytost (záleží na barevném modelu), jako na fotografii. Vzniká kreslením, ale také skenováním, digitální fotografií apod. Bod po bodu lze také zpracovávat – nejrůznější efekty. Zásahy obvykle nelze vracet. Protože také písmo se konvertuje do bitové formy, font se nedá dodatečně měnit. Nedá se neomezeně zvětšovat (zubatost), zabírá relativně dost místa. Užití: • Malování (Microsoft PaintBrush), Microsoft PhotoEditor (.BMP) • Adobe Photoshop, Paint Shop Pro – zpracování fotografií • Painter (Fractal Design) • Internet – komprimované bitmapy hlavně formátů .JPG a .GIF Pixel Představa velikosti: při rozlišení 50 pixelů na palec si můžeme představit 50 bodů na úsečce 2,5 cm velké. Při skenování běžně používáme 200 pixelů na palec. Pozice dat jsou uloženy jako matematické souřadnice. Fyzické pixely – body, které užívá výstupní zařízení (na obrazovce může být pixel vysvícen několika body) Logické pixely – matematické body, specifikují polohu Barevná hloubka je určena počtem barev, které lze v obrázku použít.
58
V černobílém obrázku teoreticky stačí na pixel 1 bit, v barevném 1- 4 byty. 1 byte – 256 barev (28) (také 256 odstínů šedé – grayscale), 3 byty – 24 bitový 224- asi 16,7 milionů barev – tzv. true color) Obrázky s hloubkou do 24 bitů používají při uchování barev palety – tabulky barev, připojené k datové struktuře obrázku. Barva se pak nevyjadřuje přímo, ale odkazem do palety. Kapacita videopaměti H*V*P H – počet pixelů ve vodorovném směru V – počet pixelů ve svislém směru P – počet byteů na pixel. (barevná hloubka) Př. 1280*1024*3 = 4MB (obrázek celé obrazovky v příslušném rozlišení, True Color) Ve skutečnosti je to složitější (Průhlednost, viditelnost hran, zobrazení 3D scén…) Velikost obrázku (bez komprimace): rozměry v pixelech * barevná hloubka Př.: rozlišení 640*480, celá obrazovka, true color –1,4 MB Poznámka: monitory mívají menší rozlišení než tiskárny Programy pro prostorové modelování • 3D studio MAX – statické scény, animace • Bryce – tvorba krajin a trojrozměrných scén • Corel Dream Grafické formáty Bitmapové: (Rastr – obdélník z pixelů) Formát obsahuje: Hlavička – informace o obrazu, rozměry a barevná hloubka, informaci o kompresi Paleta Rastrová data – informace o barvě jednotlivých pixelů Při zvětšení se chybějící data musí dopočítat Použití: ukládání předloh z reálného světa, skenované obrázky, digitální fotografie Výhoda: snadný přenos na obrazovku, tiskárnu Nevýhoda:velký objem dat, problémy se změnou velikosti •
BMP – nejjednodušší bitmapový formát, interní formát Windows, vhodný pro přenos schránkou. Nezná průhlednost ani vrstvy. • PCX – obsahuje možnost automatické komprimace, velmi spolehlivý, veterán, už se nepoužívá • GIF – jen 256 barev, (hloubka 8 bitů), velká komprese umožňuje nastavit průhlednost, navíc umí v jednom souboru uložit víc obrázků s informacemi o čase, takže se hodí pro animace. Moderní GIF umí navíc uložit jen změny mezi sousedními obrázky, takže animace zabírají minimum paměti. Je to jeden ze základních formátu WWW spolu s JPG. Vhodné spíš pro malé obrázky (loga apod.) Může být prokládaný – 8,15,… řádek – při pomalém načítání na internetu uživatel nejprve vidí hrubou skicu obrázku • JPG – univerzální formát, má velkou barevnou hloubku, ale používá ztrátovou kompresi, takže se hodí, když chceme zachovat hodně barev, podstatně zmenšit obrázek, ale nevadí nám případná ztráta kvality Je vhodné užívat tento formát pouze jako výstupní, protože po každém otevření k úpravám se uloží o něco jinak. • PNG – portable network graphics – nástupce formátu GIF ve webové grafice, používá efektivní bezstrátovou kompresi, zvládá průhlednost, ale každý prohlížeč ho neumí. • TIFF (skenování) – univerzální přenosový formát, hloubka až 24 bitů, užívá se v typografii a dá se přenést mezi PC a Macintoshem. Bitmapové obrázky se ukládají komprimované – zmenšené pomocí algoritmů, které matematickými metodami sníží objem dat. (nepamatuje si přesně obrázek, ale spíš způsob jak ho rekonstruovat – počet blízkých bodů stejné barvy atp. také se využívá nedokonalosti lidského vnímání.) Formáty: Tiff, png, gif, jpg Bezztrátová komprese – nedochází ke ztrátě informace Ztrátová – využívá nedokonalosti lidského oka Obecně platí, že komprese zhoršuje přenositelnost obrázku.. Vektorové (nezávisí na rozlišení) DXF – standard pro výměnu obrázků mezi CAD systémy VML – internet
59
WMF – Windows Metafile (metaformát) CDR – Corel Draw ZBR – Zoner Calisto AI –Adobe Ilustrator EPS – tiskové soubory postscriptových tiskáren Další formáty: metaformáty (obojí data,) formáty scénové, animační a multimediální Barevné modely – množina základních barev a pravidla jejich míchání. Mezi jednotlivými systémy existují převodní algoritmy Aditivní modely – např. RGB (červená, modrá, zelená), barvy se tvoří přidáváním světla barevnými filtry primárních barev. Plná intenzita všech barev tvoří bílou. (monitory, snímání skeneru) Každá barva může nabývat hodnoty od 0 do 255. Subtraktivní modely – vznikají přidáváním barevných pigmentů, čímž se snižuje propustnost světla. Plná intenzita vede k černé. (Užívá se u tiskáren, protože mícháním barevných tonerů RGB nelze dostat dokonale čisté odstíny) CMY – tyrkysová, purpurová, žlutá CMYK – + černá (při tisku nebývá černá barva kvalitní, proto se přidává) Modely vnímání CIE – založeny na smyslovém vnímání barev HSV – (hue = barevný tón, saturation = sytost, value = hodnota jasu) Pokud smícháme dvě primární barvy (R,G) dostaneme sekundární (Yellow), která je doplňková k barvě, jež se míchání neúčastnila (Blue) Poznámky: Kromě plotterů je dnes veškerý grafický výstup rastrový. Popis barev: Pokud je odstínů méně než 256, přidá se k obrázku paleta a pixely pak uklazují do ní. True Color – odstín každého pixelu se popisuje přímo. Barevný profil zařízení – jakým pozorovaným barvám odpovídají barevné hodnoty pixelů, vyžaduje dobrou kalibraci. Barevné vidění a reprodukce barev v počítači Světlo je část elektromagnetického záření, které jsme schopni vnímat okem. Kdyby bylo naše vidění černobílé, stačila by k reprodukci obrazového bodu jediná hodnota – jas. (Intenzivnější světlo vnímáme jako jasnější) Naše barevné vjemy jsou kombinace podráždění tří různých druhů čípků v sítnici. Proto k barevné reprodukci teoreticky stačí tři hodnoty. Skutečnost je složitější: Světlo vnímáme díky fotoreceptorům – světločivé buňky v sítnici. Tyčinky – velmi citlivé (zaznamenají jediný foton), nejvíc reagují na světlo v modrozelené oblasti spektra, červené neregistrují vůbec. Uplatňují se za šera. (noční vidění) Protože jsou všechny jednoho druhu, nelze jimi rozlišit vlnovou délku (fyzikální veličina, charakterizující barvu světla), takže v noci nevidíme barevně. Čípky potřebují k vybuzení mnohem větší intenzitu světla, ale jsou tří druhů – liší se podle barvy, na kterou reagují. Různé kombinace podráždění čípků pak vnímáme jako barvu světla. Obrázek znázorňuje citlivost tří druhů čípků (jednotlivé křivky) v závislosti na barvě. Protože se překrývají, nelze prakticky dráždit jen jeden druh čípků. Čím více světlo ovlivňují pouze dva druhy čípků, tím víc vnímáme barvu jako sytou. Čím více se naopak podílejí všechny tři druhy, je barva vybledlejší. Směs o stejné intenzitě v celém viditelném spektru vnímáme jako bílou. Čisté spektrální barvy – barvy duhy, jejichž vjem dokáže vyvolat přesně definované světlo (jediná vlnová délka) Smíšené barvy – směsice více vlnových délek Z toho vycházejí třísložkové barevné modely – nejde tedy o rekonstrukci fyzikálních vlastností původního světla, ale jen reprodukci barevného vjemu pro lidské oko. (Většina savců má jen dva druhy čípků, někteří plazi a ptáci naopak rozliší mnohem více barev) Systém tří základních barev nedokáže reprodukovat celé viditelné spektrum. (Např. spektrální tyrkysovou nejde nahradit kombinací modré a zelené, protože zelená zasahuje daleko do oblasti červeného čípku, který by čistá tyrkysová nezasáhla. Reprodukovatelná cyan je tedy méně sytá.) Grafické editory Rastrové editory Napodobení ručního kreslení, nástroje: tužka, guma, štětce, základní geometrické tvary, výřezy, otáčení, převracení Úprava obrazu: změna jasu, kontrastu, změna palety, retušování, rozmazávání, zaostřování, různé efekty Malování, Adobe PhotoShop, CorelPaint, IrfanView, PhotoShop
60
Vektorové editory Kreslení objektů : čáry, geometrické tvary, křivky, písmo Manipulace s objekty: transformace, otáčení, posun, kopie Efektové funkce (přechody, obálky, deformace…) Práce s textem Dvojrozměrné: CorelDraw, Adobe Ilustrator, Zoner Callisto, kreslení uvnitř Office CAD systémy: AutoCAD, MicroStation, Spirit, ArchiCad 3D systémy: 3DStudio 3D systémy pracují s trojrozměrnými objekty. Řeší se problémy: • viditelnost • stínování, povrchové vlastnosti objektů, pozadí • rendering (fotorealistické zobrazení scény) • osvětlení scény bodový zdroj – světlo se šíří z jednoho bodu všemi směry (žárovka) rozptýlené světlo rovnoběžné paprsky (slunce) kuželový zdroj (reflektor) • Materiál V systémech se nastavují přímo materiály, protože povrch mění vlastnosti odraženého světla. (dřevo, kámen, hliník) Parametry: barva – základní barva povrchu hladkost – od matného povrchu po zrcadlo kovovost – vliv na intenzitu a barvu lesklého odrazu průhlednost index lomu 3D grafické karty zajišťují veškeré 2D a 3D výpočty a renderování . Přebírají tyto složité úkoly od procesoru, čímž mu ulehčují práci Cesta obrazu z PC na monitor: Aplikace, která chce vytvořit obraz, vyšle prosbu do OS do ovladače grafického rozhraní (graphics driver interface ). Grafický ovladač převede digitální data do formátu, který dokáže grafická karta zpracovat, ovladač poté pošle digitální data v novém formátu na renderování grafické kartě. Procesor karty (graphic processing unit GPU) převede digitální data na pixely. (při rozlišení obrazovky 1 024 na 768 bodů, musí grafická karta na vykreslení jedné obrazovky vypočítat barvu pro 786 432 pixelů a tento proces navíc opakuje 30 až 160x za sekundu.) Data jsou odeslána zpět do vyrovnávací paměti, převedena na analogový signál a vyslána na monitor RAMDAC D-A převodník paměti RAM převádí digitální data každého pixelu na červené, zelené a modré analogové signály Práce 3D karty iluze pohybu: grafická karta musí během sekundy vykreslit množství pixelů (několik obrazovek) fill rate – rychlost karty v počtech pixelů za sekundu (milióny za sekundu ) vznik 3D objektů Barevné pixely se seskupí do 2D polygonů, použije se vhodná textura – vznikne iluze hloubky (Textura je plochý obrázek, který se nanáší na 3D objekty, vzniká dojem povrchu) Antialiasing vyhlazení hran objektů vystupujících do popředí, takže objekty nejsou zubaté Bump mapping do původní textury se přidá podtextura, vzbuzuje dojem detailu, textuře přidá výšku, na povrch lze přidat stíny Z – buffering prostorové umístění objektů v 3D scéně, umožňuje vykreslovat jen nejbližší 3D objekty ovlivnění náročnosti výpočtu
61
Polygon rate určuje kolik je schopna karta vykreslit na obrazovku mnohoúhelníků (trojúhelníků) za sekundu (M/s) Texturová paměť slouží k dočasnému ukládání používaných textur Některé další pojmy: Alfa kanál – rozšíření barevné hloubky o dalších 8 b (informace o průhlednosti) Beziérova křivka – polynomická křivka užívaná ve vektorové grafice, má 4 řídící body, dva krajní, dva určují směr a prohnutí Čárový kód – symbolický binární zápis informace pomocí čar a mezer, tvoří se speciálními editory Export – převod obrázku do jiného grafického formátu, některé vlastnosti mohou být porušeny (průhlednost…) Filtr – grafický nástroj pro úpravu objektu, umožňuje vytváření různých efektů Frame – rámec – dílčí snímek animace Gama korekce – metoda kompenzace světelné intenzity bodu při nestejné intenzitě jednotlivých složek RGB Metasoubor – obsahuje vektorová i rastrová data Interlacing – prokládání – způsob ukládání rastrových dat do řádků 2n, 2n-1,… Interpolace – u rastrů metoda výsledného uspořádání pixelů po změně rozměrů obrazu (u vektorové grafiky propojování řídících bodů polynomické křivky) Kerningový pár – u kvalitních fontů by vzdálenosti písmen např. AV měly být jiné než AM Moaré (závoj) – pravidelná porucha u naskenovaných obrázků Nativní grafický formát – pro plnohodnotné uložení dat bez ztráty informace Postscript – grafický interpretační jazyk pro popis obsahu tiskové stránky. (Adobe) Průhlednost – vlastnost definující pomyslnou propustnost světla, používá se i při tvorbě efektů (odlesky) Wallpaper – tapeta, bitmapa velikosti obrazovky (internet) Screensaver – spořič obrazovky Themes – sada graf. prostředí Windows Trailer – krátká filmová upoutávka (MOV, MPG, AVI) Vlastnosti prohlížečů obrázků Prohlížeč, průzkumník, slideshow, hromadné akce (konverze, změna velikosti apod. pro více obrázků nejednou) snímání obrazovky, tvorba přehledu, tisk, oříznutí, grafický vzhled Práce s malováním, fotoeditorem, efekty IrfanView, XnView, SlowView, Toner Photo Studio Základní estetické principy • Kontrast • Blízkost • Opakování • Zarovnání Kontrast Jestliže grafické prvky (písmo, barva, velikost…) nemají být skutečně stejné, učiňte je co nejvíc odlišné. Kontrast přispívá k vizuální přitažlivosti stránky. Opakování Opakujte vizuální prvky v celém díle. Opakovaně využívejte vztahu barev, tvarů, textur. Tento postup rozvíjí uspořádání a podporuje soulad Zarovnání Nevkládejte nic náhodně nebo bezmyšlenkovitě. Každý prvek by měl mít viditelnou spojitost s jiným prvkem na stránce. Takto vzniká srozumitelný a kultivovaný vzhled. Blízkost Související údaje by měly být pohromadě, viditelně odděleny od dalších údajů. Digitální fotografie Místo filmu používá fotoaparát CCD prvek, který snímá jednotlivé body obrazu.(vlastně skenuje scénu a převádí do digitálního souboru) Obrázek je umístěn do paměti přístroje a přes kabel (Většinou USB port, 50 snímků za 5 minut) nebo miniaturní disketu se dá přenést do počítače. Rozlišení je dáno počtem bodů snímacího prvku. Např. při dvou milionech bodů se dají dělat obrázky 1600*12000 bodů v kvalitním pohlednicovém formátu. 10*15 cm
62
Při čtyřech megapixelech až A4. (2608*1952 – 5 Mpixelů –profesionální foto) Digitální fotoaparáty mají vestavěnou paměť (kolem 16 MB), dá se zvětšovat přídavnými kartami. Klady: kvalita se časem neztrácí, přímý výstup na TV, SW pro úpravu fotek většinou na instalačním CD. Snímky se ukládají na paměťové karty, ty jde vymazat. Kvalitní tiskárna + fotopapír = normální fotografie. Okamžité prohlížení na LCD displeji .Možnost zachytit videozáznamy, snadné vystavení na internetu, posílání mailem, archivace na CD. Paměťové karty –16 MB – 6-7 max. kvalitních obrázků, 128 MB CF karty – Compact Flash Výměnné minidisky Optický zoom – fotoaparát má objektiv, který umí plynule měnit ohniskovou vzdálenost, takže se objekt „přiblíží“ – ostrý záběr Digitální zoom – zvětšení výřezu je na úkor snížení ostrosti Přístroj lze s tiskárnou nebo počítačem obvykle spojit USB kabelem. Postup: • • • •
Nafotíme obrázek (pro počítač stačí 800*600px) Propojíme přístroj kabelem s počítačem, uložíme soubory do složek Úprava fotografií (jas, kontrast, ořezání…) Tisk (někdy jde přímo z přístroje)
Kvalita fotografií • Počet megapixelů, ze kterých se skládá obrázek. Běžné snímače (2006) nabízejí 4-5 Mpx, 6 Mpx se považuje za luxus, který se výrazně neprojeví. • Velikost pixelů – větší pixely jsou citlivější na světlo,rakže vzniká menší šum • Plocha snímače – na větší snímač objektiv snáze přenese světelný a kontrastní obraz. velikost snímače se často udává zlomkem: 3:4, 1, 1,18…čím menší zlomek, tím menší snímač. • Ultrazoom – focení vzdálených objektů • Zadní displej versus hledáček: nevýhoda displeje je, že nejde vyhodnotit kompozice, navíc je obrázek na slunci nejasný • Zpoždění displeje – pro focení akcí, LCD displej má určité zpoždění, navíc je nutno počítat s reakční rychlostí fotografa • Režimy: portrét – menší hloubka ostrosti krajina – větší sport – rychlé časy, ale obvykle zvýšení šumu makro – zaostření na velmi malé vzdálenosti Dobré vlastnosti digitálního fotoaparátu: Počet bodů snímacího prvku ( v Mpx) Kvalita optiky – kresba, světelnost, optický zoom Kvalita automatického zaostření a měření expozice Kapacita paměťové karty Výdrž baterií Doba od stisknutí spouště do expozice (focení pohybujících se objektů) Tříprůchodové digitální kamery mají pro každý bod tři snímače RGB, užívají se např. v reklamě pro focení nehybných objektů. Web kamerka je napevno připojena k počítači, takže nepotřebuje kartu pro záznam. Rozlišení max. 640*480 bodů, 15-30 snímků za vteřinu-hodí se pro videokonference apod. Digitální videokamera Data se digitálně ukládají na magnetický pásek.Formát digitálního videa je DV, při promítání 25 snímků za vteřinu je datový tok kolem 20 Mb/s, takže je nezbytná komprimace.. Aby se usnadnila editace, každý snímek se ukládá jako JPEG, sestřihaný výsledek se pak ukládá jako MPEG nebo WMV. Charakteristiky střední třídy 2007 (Olympus FE 240) Rychlost: Náběh po startu 2,8s Další snímek 3,9s Zpoždění spouště 0,2s Uložení snímku 4,8s Přezoomování 1,4s
63
Objektiv: 5* optický zoom, 4*digitální ohnisková vzdálenost 38-190mm v přepočtu na kinofilm světelnost F3-F5 Snímač 1/2,5“, CCD, 7,1 miliónů snímacích elementů, ISO 50 -1000 Rozlišení snímků: 3072*2304 až 640*480 Displej 2,5“, LCD TFT s rozlišením 115 000 bodů Napájení – akumulátor 740 mAh Pojmy: CCD – Zkratka z Charge Coupled Device. Jeden ze dvou hlavních typů obrazových čidel používaných v digitálních fotoaparátech. Při pořizování obrázku je čidlo CCD zasaženo světlem procházejícím objektivem fotoaparátu. Každý z tisíců či milionů malých bodů vytvářejících čidlo CCD převede toto světlo na elektrony. Počet elektronů, obvykle označovaný jako akumulovaný náboj bodu, je změřen a převeden na digitální hodnotu. Poslední krok se provádí mimo čidlo CCD v obvodu fotoaparátu nazývaném analogově-digitální převodník. Citlivost ISO – Míra citlivosti filmu na světlo. Ačkoli digitální fotoaparáty nepracují s filmem, používá se u nich stejný systém hodnocení citlivosti obrazového čidla. Digitální fotoaparáty často umožňují citlivost ISO měnit. Některé z nich ji nastavují automaticky podle světelných podmínek (s úbytkem světla citlivost roste). Obecně platí, že s růstem citlivosti ISO klesá kvalita obrazu.
28. Počítačové viry Počítačový virus je program, který se umí šířit bez vědomí uživatele. Může vytvářet své kopie připojené k jiným souborům (kopíruje se do jiných programů, popř. Boot sektoru), ty se mohou samy dál kopírovat a tak množit. Kopie se mohou lišit od originálu, i když většinou dělají totéž, viry obvykle nějak škodí – od náhodných změn dat na disku přes nevyžádané rozesílání elektronické pošty až po zformátování disku. Častou užívají maskovací techniky, kterými se brání odhalení a likvidaci. Proti virům bojujeme pomocí antivirových programů. Typická činnost viru: zkopíruje se do jiných programů, (šíří se) případně boot sektoru a provádí různou destrukční činnost, (Smazání disku, přepsání jeho obsahu náhodnými čísly…) Ochrana: používat legální SW, neužívat neznámé diskety, antivirová ochrana Nejčastější zdroje virů: diskety, přílohy elektronické pošty Typy infiltrací Virus obecný – popsaný výše i dále Trojský kůň – sám se nemnoží Červ – síťový virus „Zadní vrátka“ – pomocník hackerů Historie virů Sci Fi – 60. léta 1983 – dr. Frederick Cohen – 1. samomnožící program 1986 – 1. škodící virus Brain 1988 – 1. internetový červ Co virus napadá • Spustitelné soubory – programy (.exe,.com,.sys) Vir se nahraje do paměti při spuštění programu • Dokumenty, které obsahují makra (Word, Excel…) – makroviry • Systémové oblasti – Boot sektor nebo Partition tabulka Co virus nemůže napadnout • CMOS (paměť napájená baterií se základními informacemi o konfiguraci počítače) • datové soubory • HW • přežít restart počítače (ne Ctrl Alt Del)
64
•
disky a diskety „jen ke čtení“ (CD ROM)
Typy virů • Bootviry • Souborové viry • Multipartitní viry • Makroviry • Internetový červ • Souborové viry Přepisující – přepíše část napadeného programu vlastním kódem Link – přilinkuje se k souboru, sice zachová jeho pův. funkce, ale soubor se zvětší Doprovodný virus – zkopíruje napadený soubor do souboru téhož jména s příponou COM. (Dos spouští COM před EXE) Virus přímé akce – provede destrukci a konec. (Smaže disk – kamikadze) Rezidentní virus – po načtení trvale přítomný v paměti útočí na programy, které spouští uživatel. Ubývá OP. Stealth virus – přebere funkce OS a pokud je kontrolován antivirem, vrací kód souboru před napadením. (obrana antivirů: anti-stealth techniky) Zakódovaný virus – používá proměnný algoritmus, takže jeho tělo se mění. Stejná je pouze dekódovací instrukce. Stejně se projevuje polymorfní virus (skrývají se tak před antiviry) Fast infector – rychle se šíří, protože napadá soubory nejen při spuštění, ale i při manipulaci s nimi Slow infector – šíří se pomalu a opatrně Virus přímé akce – vykoná své a skončí Bootviry Vir napadá boot sektor nebo partition tabulku disku či diskety. Je pak aktivován při zaváděni systému. Šíří se z napadeného boot sektoru disket při bootování – pozor na zapomenuté diskety v mechanice počítače při vypínání. (Pokud je nastaveno bootování z diskety – (program Setup) – řízení se předá kódu v Boot sektoru z diskety a virus je aktivován) Bootvirus se zapíše do partition tabulky HDD, její původní obsah někam uklidí. Při každém startu se aktivuje, spustí správný (uklizený) zaváděcí kód a kdykoliv se něco děje s disketou, množí se. Pokud antivirus chce číst partition tabulku, podsune mu virus onen uklizený kód. (stealth technika) Multipartitní viry Infikují jak partition tabulku, tak soubory. (One Half) Makroviry Ovládnou program a při určité operaci (třeba uložení souboru) je spuštěno makro s destrukčními účinky. Makroviry vznikly spolu s jazykem VBA – což je kvalitní jazyk, který zcela ignoruje bezpečnost. V zásadě stačí vhodně pojmenovat makro a to se samo spustí při otevření infikovaného dokumentu.(Excel používá adresář XLStart, ze kterého se automaticky zavádějí šablony) 1. 1995 Word – WM/Concept Červi Většinou se šíří jako přílohy elektronické pošty, často mají příponu .VBS. Obvykle se umějí rozeslat na všechny adresy adresáře. (I love you, Navidad apod. 2002(Klez) Síťový virus může získat údaje z napadeného počítače a odeslat je pomocí FTP. (Caligula) BAGLE.A – rozesílá správy na adresy, které najde v systému a sebe ukládá do přílohy. NETSKY.C – hromadné rozesílání pošty snižuje výkon počítače Červi se nešíří jako soubor, ale jako paket. Ze sítě se zavádějí do OP, často ano nejsou na disku, antiviry jsou bezmocné, protože když je zlikvidují, zase se vracejí zpět. Obecně viry často napadají sdílené prostředky. Obtěžující programy – ne viry neumějí se množit. Trojský kůň – škodí výpisem podivných hlášení i smazáním dat Hoax – poplašná zpráva o novém nebezpečném viru, šířící se internetem. („Nebezpečný virus Sulfbnk.exe“ – a uživatel si smaže soubor pro převod dlouhých názvů na krátké) www.hoax.cz
65
Projevy virů Obtěžující podivné výpisy či obrázky překódování klávesnice vytáčení čísel rozesílání e-mailů vyluzování zvuků žertíky – komentáře do textů (WAZZU – vkládá toto slovo náhodně do stránek) simulace selhání HW Destrukční – likvidace dat Zpomalení počítače Neumějí poškodit HW, ale umějí smazat Flash BIOS – (Černobyl) – počítač nefunkční. Pokud je kód viru v MBR, neodstraní se formátováním, HDD. (Je třeba nabootovat a spustit antivir z čistého média)
Antivirové programy Většinou dokáží nejen vir najít, ale i odstranit, takže nakažený soubor není nutno mazat. AVG, Avast F-PROT, Norton Antivirus, MCAffee Antivirus Antivirové techniky První programy hledaly konkrétní viry, ale těch už je příliš mnoho. Vyhledávací – hledání virů na základě znaků, které doprovázely infekci. Skenování – hledání posloupnosti instrukcí typické pro viry v kódu programu (tzv. vyhledávací sekvence), prohledáním disku najde známé viry Nutno neustále aktualizovat Heuristická analýza – emuluje činnost programu a sleduje ji, (Podezřelé činnosti – například vyhledávání spustitelných souborů) takže objeví i neznámé viry. Používá emulátor instrukcí Intelu, prováděné instrukce přitom neovlivňují OP. Trvá déle, nebezpečí planého poplachu Test integrity – sleduje stav systému a průběžně vyhodnocuje změny souborů, systémových oblastí i souboru adresářů. Neumí odhalit makroviry, může mít problémy s programy, které si samy zapisují konfiguraci. Nehledá viry, ale jejich projevy. Léčky – simulují operace, na které by virus reagoval. (Např. vytvoření a spuštění programu) Rezidentní kontrola počítače – kontroluje nebezpečné operace. Příklad:. při vložení diskety než povolí čtení prohledá její boot sektor. (Zpomaluje ovšem chod počítače a blokuje část OP) Anti stealth techniky – hledají stealth viry. Vytvoření srovnávací databáze obsahu disku Antiviry pracují ve dvou režimech: On Access – je stále zapnutý a hledá nebezpečné akce (otvírání souborů, spouštění programů…), On demand – pracují pouze na výslovný požadavek uživatele.
Ochrana před viry • Každou disketu při vložení do počítače otestovat • Pravidelně zálohovat data • Používat antiviry a pravidelně je aktualizovat • Pozor na neobvyklé chování počítače • Občas nastartovat systém z čisté diskety a pak použít antivir • V Setupu nastavit bootování z C: • U neznámých dokumentů Office zakázat makra a vůbec nespouštět podezřelé programy • Užívat jen legální SW • Záplatovat SW (např. windowsupdate.microsoft.com – odstraněním nedostatků (kolize s jinými programy, dysfunkce…) vznikají stabilnější a bezpečnější programy. • Užívat personální firewall, přes který se filtruje veškerá komunikace s vnějším světem • Email: • Kontrola antivirem • Používat plaint text (ne HTML) • Nepoužívat náhled • Pozor na přílohy. (vždy zobrazovat přípony)
66
Testy v AVG Test OP – při spuštění AVG Antivirový test – vyhledává známé viry technikou skenování (srovnává kód programů s databází známých virů) Heuristická analýza – Nejprve spouští antivirový test, potom provádí logickou analýzu kódu. Hledá podezřelé instrukce (vyhledávání EXE souborů, jejich otvírání pro zápis, kopírování vlastního kódu…) Umí najít i neznámé viry, ale je pomalejší a může vypisovat mylná hlášení. Kompletní test – heuristická analýza + test integrity Při prvním spuštění se vykoná heuristická analýzy, během které se vytvoří srovnávací databáze. Při dalších spuštěních se vyvolá heuristická analýza teprve když se objeví nesrovnalosti ve srovnávací databázi. Rychlý test – kontroluje systémové oblasti a důležité systémové soubory, případně oblasti, jejichž kontrolu si přeje uživatel. Užívá srovnávací databáze. Dodatky: Sociální inženýrství – když chcete dělat viry, stačí se podívat po internetu. Netřeba umět programovat, dají se stáhnout i generátory virů. Jen aktivovat je musí napálený uživatel. Klik na pochybných stránkách… Viry nemusí být jen exe, ale taky pif, scr, lnk, html… makroviry – doc, xls, ppt….červi mají často vícenásobné přípony – obr.jpg.exe…ZOBRAZOVAT PŔIPONY!!!! Pozor – do emailu se může virus dostat až po antivirové kontrole. Triky: květiny dodáme, z účtu bude sttrženo 100 $, bližsí informace v příloze – kdo by to neotevřel? Podobně předmět zprávy: test, hi, Mail Delivery system, Server Report… Některé triky virů: (2003) Virus umí měnit adresu odesílatele, takže z nechráněného počítače se šíří na všechn strany, ale jako desílatele uvádí náhodné osoby z adresáře Obrázek nemůže být infikován, ale některé aplikace umožňují vkládat doplňkové funkce: Virus Perrun – vyhledá JPG a na konec každého přidá svůj kód. Kromě tho vytvoří exe soubor a zapíše se do registrů OS, takže kdykoliv se otvírá JPG, spustí se virus. Cervivec – šíří se ZIP archivy, které některé antiviry kontrolují pouze volitelně. Úkryt v paměti – vir se při zapnutí počítače zkopíruje do OP, na disku se smaže. Při vypínání naopak. Útok na antivir – smazání virových databází nebo vypnutí antivirového programu Data jako rukojmí – Oner Half šifroval data a pokud ho uživatel odstranil, už se k nim nedostal. Červi BugBear, MiMail (2003) – pokud měl počítač spojení s bankou, zjistil přihlašovací jméno a heslo 2 typy kontroly počítače: On Access – soubory se komtrolují, když se s nimi manipuluje On Demand – na požádání Záchranná disketa – je použitelná pouze pro systém souborů FAT, NTFS ji nepozřebuje. Freewarové bezpečnostní programy pro domácnost – Avast 4 home,AVG Antiviru Free edition,ClamWin Free Antivirus… webový skenner – např. http://housecall.trendmicro.com antispyware – Ad-Aware SE (www.lavasoft.com) Windows Defender (pro legální uživatele Windows) Takto lze získat jednotlivé bezpečnostní programy – antivir, antispyware, personální firewall, filtr spamu apod.., ale ne komplexní balíček, freeware jednak slouží k propgacai firem, jednak bývá vyvíjen dobrovolnými komunitami (problémy s atzualizací)
29. Zálohování dat Možné příčiny ztráty dat: • Náhodné nebo úmyslné vymazání či přepsání • Útok viru • Porucha HW (poškození HDD…) Obrana – ZÁLOHOVÁNÍ Záložní kopie – kopie dokumentu uložená na jiném médiu než původní dokument. (CD, RW ROM, další disk…) Některé programy (Word, Excel…) zálohují automaticky po určitém časovém intervalu, jinak používáme většinou volbu Uložit jako (Save as) nebo kopírujeme prostřednictvím OS.
67
Zásady: • • • • •
Pořádek – označujte si datum a obsah záložní diskety, promyšlená struktura složek Bezpečné místo (loupež, magnetické pole, vysoká teplota…) Používání speciálních zálohovacích programů (Bývají součástí nadstaveb OS, např Backup Microsoftu) Po vytvoření zálohy zkontrolujte, zda jde použít (vadné diskety…) Licenční smlouvy obvykle umožňují vytvořit kopii instalačních disket
Komprimace je metoda zakódování dat do menších souborů s možností následného obnovení. Princip: Bezztrátová komprese – pakovaná data = rozpakovaná data, výsledek práce archivačních programů (WinZip, WinRar,WinArj…) – používá se hlavně pro texty a programy, nedá se komprimovat, co už bylo zkomprimováno.(video, MP3…) Komprimační programy obvykle hledají v souborech vztahy, které by mohly využít. Např. u textů pomocí matematických algoritmů se skupiny znaků nahradí menšími skupinami. RLE (Run Length Encoding) – pro posloupnost opakujících se znaků uloží počet opakování a znak. (AAAAAAABBBBBBBB-7A8B Při komprimaci obrázků se vychází z předpokladu, že v rastrovém obrázku typu kresba se často opakují hodnoty sousedních pixelů. Do souboru se tedy nejprve zapíše počet opakujících se hodnot, pak hodnota samotná. LZW (Lempel – Ziv – Welch) algoritmus používá slovník frází – nové fráze zapíše do slovníku a známé fráze popisuje jejich pozicí ve slovníku. Fraktálová komprese: naleznou se matematické funkce popisující obrázek. Ztrátová komprese – výsledná data ztrácejí část původní kvality (obrázek např. ostrost nebo barevnou hloubku) Kvalita obrázku je vždy vyvážená velikostí souboru, míra tolerance se dá obvykle nastavit. (Např. u JPG, kde se barvy podobného odstínu se nahrazují toutéž barvou.) Obrázky BMP lze komprimovat bezztrátově archivními programy nebo ztrátově – např. jako JPG. U videa (vlastně řada obrázků promítaných s určitou frekvencí – např. 25 s-1) se používá mj. technika spočívající na jevu, že střídající se obrázky se obvykle mění jen málo – pak se použije pouze rozeznání změn nebo střih. (MPEG – standardy pro kompresi digitálního videa. Ukládají se pouze změny mezi následujícími snímky.)
Komprese zvuku Ztrátová: protože lidské ucho je nejcitlivější na oblast řeči, nízké tóny se vypustí. Opět je nutné najít vhodný kompromis mezi kvalitou a velikostí souboru. O kvalitě poslechu rozhoduje datový tok, např. u MP3 se nejčastěji užívá 128 kb/s – většina lidí záznam v této kvalitě nerozezná od běžného CD. Komprese MP3: ucho slyší pouze frekvence v rozsahu 20Hz – 20kHz. Dělicí filtr odfiltruje zvuk mimo slyšitelnou oblast a zbytek komprimuje. (poměr 1:12) Na přehrávání MP3 potřebujeme speciální programy, např. WinAmp. Komprese se používá také př přenášení dat po síti (internet, fax, modem) Archiv – soubor s příponou danou programem, ve kterém byl vytvořen (.ARJ,.ZIP.RAR…) Rozbalení archivu – dekomprimace souboru z archivu Kompresní poměr –velikost souboru po komprimaci / původní velikost (obvykle v %) (často také 1 – tato hodnota) Komprimační programy RAR, ARJ, ZIP, WINZIP,WINRAR… Vlastnosti dobrých komprimačních programů: • uložení původní adresářové struktury, aby šla obnovit • uložení prázdné adresářové struktury do archivu • možnost rozbalit, popř. přemístit pouze část této struktury • zabezpečení archivu heslem • možnost vytváření samorozbalovacích archivů • možnost dělení archivu na více částí (vícedisketové archivy) • zobrazení obsahu archivovaného souboru • vyhledání souboru v archivu dle řetězce, který obsahuje
68
•
různé možnosti aktualizace
Solid archiv Ve WinRaru Umožňuje zvýšit kompresi až o 50%, (podobné soubory považuje za nepřetržitý tok dat), ale aktualizace je pomalejší a poškození jednoho souboru má za následek likvidaci celého archivu. Poznámka: Windows XP nabízejí rovněž přes kontextové menu možnost komprimovat, případně vytvořit komprimovanou složku – základ archivu, do které pak stačí soubory nakopírovat.
Různé Digitální televize Digitální Tv vysílání je více odolné proti rušení, kvalitnější obraz, více programů, díky multiplexu. Šíří se satelitem, rozvody kabelové TV, internetem. DVB-T (digital video broadcasting terrestrial, obraz přenášen ve formátu MPEG 2, šíří se pomocí pozemních vysílačů) – zadarmo,stačí propojit Tv s set-top boxem. Multiplex – soubor Tv a rozhlasových stanic, které lze digitálně vysílat na jediné frekvenci Domácí kino DVD přehrávač, širokoúhlý Tv, 5+1 reproduktory Videodataprojektor Princip: silná lampa promítá přes 3 průhledné LCD panely nebo nově DLP rozhraní: místo panelů používá čip se zrcátky, před kterým rotuje barevný filtr. Charakteristiky: Max. rozlišení SVGA 800*600, XGA 1024*768 Kontrastní poměr LCD 400:1 DLP až 800:1 Světelný tok (v ansi lumenech – 1000) Příslušenství – laserové ukazovátko apod. Hlučnost ventilátoru) Životnost lampy a její cena Video: Komponentní – nejdokonalejší analogové připojení videa k počítači používá tři kabely, jeden pro RGB, druhý pro celkový jas a třetí pro relativní zobrazení. Kompozitní – přenáší jeden spojený signál spojeným vodičem S-video – jasový signál se přenáší po zvláštním vodiči. MP3 přehrávač Přenosdné diskmeny s CD disky S pamětí (polovodičová paměť a procesor, připojují se přes USB k počítači S CD kartou až 256 MB
69
Notebooky Díky baterii jsou přenosné (ideální je lehký akumulátor s velkou kapacitou a velkým počtem nabíjecích cyklů, vydrží pracovat kolem čtyř hodin), používá LCDdisplej, je asi dvakrát dražší než běžné PC. Rozšiřitelnost: Integrovaná síťová karta a interní modem Modulární výměnné řešení mechanik (CD/DVD/ZIP – jedno místo) Mechaniky se připojují kjako externí zařízení Vnější zařízení ve formě malých karet PCMCIA – modemy, síťové karty… Mininotebooky – nejmenší, nejlehčí, vhodné na cesty Kapesní počítače Barevný graf. displej, výkonný procesor, paměť na několik tisíc stran textu, někdy zabudovaný digitální fotoaparát a mobil. Původně hlavní účel PDA – personal digital asistent (osobní organizér) Komunikátory Telefon, SMS, e-mail,web GPS Globální polohovací systém – 24 satelitů Země, které vysílají radiové signály.(Původně USA, vojenské účely) Informace o poloze je dostupná kdekoliv a kdykoliv. (EU-plánuje: Galileo 30 stanic, přesnost 1m) GPS přijímač musí monitorovat tři satelity k poloze na povrchu Země, čtvrtý pro nadmořskou výšku Co by měla obsahovat nabídka počítače (konkrétní příklady – 2002) • Procesor (Intel Pentium 4,2 Ghz) • Základní deska a čipset (ne vždy) • OP – velikost (256 MB RAM) • Graf. karta, její sběrnice a velikost videopaměti (GeForce4, AGP 4x, 64 MB) • Velikost HDD, výrobce, otáčky (Seagate, 81 GB, 7200 ot) • FDD 3,5“ (někdy se neuvádí – samozřejmost) • CD ROM, DVD, CD/RW (CD RW čtení, 40 zápis R, 16 zápis RW) • Zvuková karta (AC97 integrovaná na desce/ Soundblaster Live) • Skříň, myš, klávesnice (ATX MidiTower, ergonomická klávesnice, optická myš) – pokud nejsou uvedeny, vesměs méně kvalitní levné zboží • Velikost a výrobce monitoru, norma pro vyzařování (ADC 17“ TCO99) • SW v ceně (Windows XP Home Edition) • Záruční doba a podmínky (Dvouletá záruka + rok servis zdarma) Nabídka Notebooku 2006 cena – 40 000 Kč Procesor – Pentium M740 1,73 GHz OP – 512 MB HDD – Western Digital – 80 GB graf čip – Intel 915 GM – 256 MB Optická mechanika – DVD vypalovačka Displej – 15“ Akumulátor – 4400 mAh (vydrží 45 hodin) Rozměry – 327*285*36 mm hmotnost – 2962 g Hlučnost počítače Nejhlučnější jsou ventilátory, protože e třeba chladit hlavně: zdroj, procesor, výkonné grafické karty. Menší spotřebu energie má notebook, takže se tolik nezahřívá. Existuje vodní chlazení pro procesor i čipset. Hlasitost některých objektů: Tichá pracovna 30dB PC 45dB Televize 65dB Diskotéka 100-120dB Práh bolesti 130 dB
70
Počítačové doplňky: Adaptér BlueTooth – rozměry jako flash disky, rovněž se připojují přes USB port. Slouží k bezdrátové komunikaci mezi počítačem a mobilem, (i tiskárnou pokud to podporuje) dosah 10m Webová kamerka, headset (sluchátka s mikrofonem) – pro vzájemnou komunikaci na internetu (např. SW Skype, MSN Messenger) nebo videokonference VoIP telefony – k přenosu hlasu používají internet Bezdrátové připojení reproduktorů (počítač neruší v poslech třeba ve vedlejší místnosti) Herní zařízení – včetně volantu s pedálem, gamepad (pro hry typu fotbal), joystick (pro letecké simulátory)… Přepěťová ochrana – před špičkami v napětí (bouřky) – prodlužovací kabel s pěti zásuvkami USB ohřívač – na hrnek Co dělat při havárii Triviality: Kde tam elektřina? je správně zapojená klávesnice, myš a monitor? • Vypnout (u novějších stanic přidržet déle vypínač) o Zkontrolovat kabely o Otevřít skříň o Zapojit znova klávesnici, skříň, tiskárnu, všechno ostatní odpojit o Restart • Chyba disku – zkusit bootovací disketu nebo CD, též instalační CD Windows, které nabízí automatickou kontrolu a opravu systémových souborů Pokud je Hdd poškozen mechanicky, nejde to • Start v nouzovém režimu – dá se využít Obnova systému ze systémových nástrojů (pokud v době kdy počítač fungoval, byl vytvořen bod obnovení – WXP)
Pro zdraví vašeho PC: • • • • • • • •
Nehýbat zbytečně s počítačem Pravidelně zálohovat data Neinstalovat zbytečné programy Mít rozumné bezpečnostní programy – antivir, antispam, firewall Aktualizovat pravidelně OS prostřednictvím záplat Mít čistý bootovací disk (CD, disketa) Udržovat pořádek Nepropadat panice
71
