2 Historie výpočetní techniky

Úvod

1 Úvod Doba, ve které ţijeme, se vyznačuje neobvykle velkým mnoţstvím informací, které kaţdý z nás musí přijímat, zpracovávat a předávat. Vydatným a neodmyslitelným pomocníkem se nám při tom stal osobní počítač – PC (Personal Computer). Tato kategorie se začala vymezovat na přelomu 70. a 80. let – tehdy se počítače, díky technologickému pokroku, zmenšily a technici firmy IBM zkonstruovali jednouţivatelský počítač, který se vešel na běţný psací stůl a jehoţ výkon byl dostačující pro zpracování rozsáhlejších úkolů. Tak se začal počítač pouţívat jako náhrada psacího stroje, tabulky a kalkulačky, bází dat (seznamů, katalogů, rejstříků…), pro tvorbu technické dokumentace i jinak. K počítači byla přidávána zařízení, která rozšiřovala jeho moţnosti, technologický rozvoj zmenšoval velikost dílů a přitom výpočetní výkon rostl, se zvyšujícím se prodejem klesaly ceny a nyní je díky tomu počítač běţným pracovním nástrojem většiny z nás. Do budoucna bude neznalost práce s počítačem velkým nedostatkem pracovníků všech moţných profesí. Počítač by ovšem sám o sobě nebyl příliš dobrým pomocníkem bez kvalitního programového vybavení (software) – teprve on dá počítači duši. Počítač pak s námi můţe komunikovat v nějakém jazyce, nejlépe rodném, nabízí nám moţnosti a volby, kontroluje naše chyby. Bez uţivatelsky přijatelného programového vybavení by PC zůstalo pouţitelné jen pro úzkou skupinu specialistů. Software se v dnešní době rozvíjí velmi dynamicky, na trhu působí hodně firem, zabývajících se jeho výrobou a prodejem.

9

Technické vybavení osobních počítačů

2 Historie výpočetní techniky Základem výpočetní techniky jsou operace s čísly, chcete-li záznam čísel. V minulosti se k záznamu čísel pouţívaly různé předměty, jako například kameny, kosti, dřevěné hůlky. Pro vlastní počítání se běţné vruby moc nehodí, proto lidé pro první výpočty začali pouţívat své prsty. Později začali pouţívat různé předměty (např. korále). Po navlečení těchto předmětů na tyčku nebo drát vzniklo počítadlo. V některých zemích se tato počítadla pouţívají dodnes. Nejznámější počítadla jsou asi z východní Asie, kde se nazývají Abakus. Abakus vznikl přibliţně před 5000 lety. Byla to dřevěná destička, do které se vkládaly kamínky. Na konci 15. století sestrojil skotský matematik John Naper tzv. Napierovy kostky. Jsou to pohyblivé dřevěné násobící tabulky, pomocí nichţ je moţné násobit a dělit. První mechanický počítací stroj sestrojil v roce 1623 Wilhelm Schickard. Stroj vznikl z ozubených koleček určených původně pro hodiny a slouţil ke sčítání a odečítání šesticiferných čísel s moţností převodu do vyššího řádu. Další mechanický počítací stroj (kalkulátor) sestrojil v roce 1642 Blais Pascal. Tento kalkulátor, nazývaný téţ Pascalina, byl schopen sčítat a odečítat. Těchto strojů se vyrobilo více neţ 50 kusů. Kalkulátor pracoval aţ s osmicifernými čísly před desetinnou tečkou a dvěma čísly desetinnými. V roce 1673 německý filozof a matematik Gottfried Wilhelm Leibniz Pascalův vynález s pomocí jeho poznámek a náčrtků zdokonalil. Jeho kalkulátor umoţňoval sčítat, odečítat, násobit, dělit a vypočítat druhou odmocninu. Za tvůrce prvního programovatelného kalkulátoru je povaţován anglický matematik Charles Babbage. V roce 1834 navrhl programově řízený mechanický číslicový počítač, který měl pouţívat jako vstupní médium děrné štítky. Tento počítač měl být poháněn parním strojem. Koncepce tohoto počítače v podstatě odpovídala dnešním počítačům. Měl mít aritmetickou jednotku, paměť, vstupní jednotku a tiskárnu. Projekt nebyl nikdy realizován.

10

Technické vybavení osobních počítačů Nástupem elektromechanických počítačů se spustila éra počítačů, které jsou označovány jako generační. Počítače nulté generace jsou elektromechanické, vyuţívající většinou relé. Pracovali na kmitočtu okolo 100 Hz. V roce 1938 sestrojil němec Konrád Zuse elektromechanický počítač pracující ve dvojkové soustavě s aritmetickou plovoucí čárkou – Z1. Program byl uloţen na děrné pásce v podobě kinofilmu. Počítač byl velmi poruchový a pro praktické pouţití nevhodný. Následovala stavba výkonnějších počítačů Z2 a Z3. Počítač Z3 obsahoval 2 600 elektro-magnetických relé a prováděl 50 aritmetických operací za minutu. V roce 1943 byl na Harvardské univerzitě dokončen počítač z názvem Mark I. Počítač měl obdobnou funkční konstrukci jako počítač Z3, avšak mnohem větší výpočetní výkon. Sečtení dvou čísel trvalo 0,3 s a vynásobení dvou čísel 6 s. Následoval počítač Mark II, který byl jiţ čistě reléový. Obsahoval 13 000 relé. Sečtení dvou čísel trvalo 0,125 s a vynásobení dvou čísel 0,25 s. První počítač vyrobený v Československu byl počítač s označením SAPO (SAmočinný POčítač). Byl uveden do provozu v roce 1957. Obsahoval 7 000 relé a 400 elektronek. Počítač obsahoval magnetickou bubnovou paměť.

Počítače první generace jsou elektronkové, vyuţívající ke své činnosti zejména elektronky. Prvním elektronkovým počítačem byl ENIAC (Electronic Numerical Integrator And Computer), uveden do provozu v roce 1944 na univerzitě v Pensylvánii. Obsahoval 18 000 elektronek, 10 000 kondensátorů 7 000 rezistorů a 1 300 relé. Celý počítač byl chlazen dvěma leteckými motory, zabíral plochu 150 m2 a váţil 40 tun. Jeho nástupce byl počítač MANIAC (Mathematical Analyser Numerical Integrator And Computer) sestrojen Johnem von Neumannem. Byl uveden do provozu roku 1945 a byl pouţit, mimo jiné, k vývoji vodíkové bomby. U tohoto počítače jiţ byla pouţita koncepce podle von Neumanna – program byl uloţen do paměti počítače spolu se zpracovávanými daty.

11

Technické vybavení osobních počítačů Von Neumannova koncepce počítače Je koncepce digitálního počítače, která vznikla okolo roku 1945. Tato základní architektura je tvořena procesorem (aritmeticko-logickou jednotkou), řadičem, operační pamětí a vstupním a výstupním zařízením. Tato koncepce tvoří základ i dnešních počítačů.

Počítače druhé generace jsou tranzistorové. Vynález tranzistoru umoţnil zmenšení rozměrů celého počítače, zvýšení výpočetní rychlosti a hlavně spolehlivosti. Došlo také k výraznému sníţení spotřeby elektrické energie. První počítač druhé generace se jmenoval UNIVAC (UNIVersal Automatic Computer) a byl uveden do provozu v roce 1951. V této době vznikly první programovací jazyky (COBOL, FORTRAN).

Počítače třetí generace jsou tvořeny integrovaným obvodem. První integrovaný obvod sdruţil v jednom čipu 4 tranzistory. U těchto počítačů byla pouţita virtuální paměť, pruţný disk a jehličková tiskárna. Začalo se experimentovat s propojením vzdálených počítačů. Příkladem počítače třetí generace můţe být například počítač PDP-1 od společnosti DEC, který byl uveden do provozu v roce 1960. Vyrobeno bylo 50 ks. Počítač pouţíval displej a klávesnici, skříň zabírala plochu 1,5 m2 a cena byla kolem 100 000 $. S postupným vývojem integrovaných obvodů se neustále zvyšuje stupeň integrace. Proto se třetí generace počítačů dále dělí na: SSI - Small Scale Integration MSI - Middle Scale Integration LSI - Large Scale Integration VLSI - Very Large Scale Integration

12

Technické vybavení osobních počítačů Počítače čtvrté generace začínají vznikem osobních počítačů (PC – Personál Computer). Tato generace trvá dodnes. Počítače obsahují integrované obvody střední a velké integrace, mají velkou kapacitu paměti a velkou rychlost. Integrované obvody s velkou integrací se nazývají mikroprocesory. 1974 - ALTAIR 8800 – stavebnice prodávaná časopisem za cca 500 $

1976 - APPLE I

1977 - APPLE II – počítače dosáhly velkého obchodního úspěchu

1977 - ATARI 2600 – počítačový herní systém

1980 - ZX 80 – vyvinutý ve V.Británii

1981- IBM PC a kompatibilní

13

Technické vybavení osobních počítačů 1983 – PMD 85, IQ 151 – Československá výroba

Počítače páté generace budou počítače s umělou inteligencí.

3 Technické vybavení osobních počítačů Základem počítače typu PC je technické vybavení tzv. hardware. Aby jednotlivé části technického vybavení mohli vzájemně spolupracovat a plnit poţadavky uţivatele, musí existovat programové vybavení jako zprostředkovatel základních funkcí. Tímto vybavením je operační systém.

3.1

Rozdělení technického vybavení

Běţný počítač typu PC se skládá z různých dílů. Technici firmy IBM jej před lety vymysleli a zkonstruovali jako stavebnici a s drobnými obměnami tento způsob stavby přetrval dodnes. Pokud chcete vyjmenovat části počítače, které jsou „přímo" viditelné, skládá se počítač z těchto komponentů:      

14

základní jednotka (téţ zvané skříň či anglicky CASE – „kejs“, základní deska, mikroprocesor, paměť, systémová sběrnice, podpůrné obvody, atd.) zobrazovací jednotka (monitor) klávesnice vnější paměť tiskárna další přídavná zařízení (myš, joystick, tablet, modem …)


3.1.1 Základní jednotka Základní jednotka počítače ukrývá ve své skříni základní desku s mikroprocesorem, paměťmi, konektory pro rozšiřující zařízení (takzvané sloty), rozšiřující zařízení v podobě zásuvných modulů (karet), diskové paměti a napájecí zdroj. Pokud počítač nemá zvukovou kartu, bývá zde ještě reproduktor. Skříň tvoří obal a kostru počítače a s výjimkou luxusních značkových PC nevypovídá nic o celkové kvalitě zařízení. Můţe být postavena na výšku, pak je nazývána věţí (anglicky tower - čti taur). Uváţíte-li velikost skříně, změní se názvy na minivěţ (mini tower), střední věţ (middle tower) nebo velkou věţ (big tower). Leţí-li skříň naplocho, pak se jedná o takzvaný desktop a jeho varianty, například sníţený desktop (slim). Pamatujte, ţe čím menší skříň, tím méně přídavných zařízení do ní lze umístit, coţ můţe někdy vadit.

1 2 3 4 5

– síťový vypínač – RESET – LED power – LED HDD – DVD mechanika

6 7 8 9 10

– čtečka paměťových karet – LCD indikátor – USB port – připojení sluchátek – připojení mikrofonu 15

Technické vybavení osobních počítačů Na přední stěně skříně najdete základní ovládací prvky PC. Je zde síťový vypínač, označený 0/1, ON/OFF či POWER. Můţe mít podobu tlačítka nebo kolébky. Jeho umístění jinde neţ na předním panelu se v dnešní době nepouţívá, pouze u sestav s historickou hodnotou jej najdete na boku, nebo vzácněji i na zadní části skříně. Síťový vypínač pouţívejte co nejméně, vypínání při kaţdém odchodu z pracoviště by výrazně ovlivnilo ţivotnost částí PC. Nejvíce ohroţeny jsou části, obsahující mechanické pohyblivé díly, to je například pevný disk. Další ovládací prvek je tlačítko RESET. Je určeno k restartování počítače, pokud PC přestalo reagovat na pokyny z klávesnice. Po dobu jeho stisku je odpojeno napájení základní desky nastává tedy stav jako při vypnutí (a opětovném zapnutí) pomocí síťového vypínače. Z tohoto důvodu platí poučení, uvedené v předchozím odstavci - pouţívejte toto tlačítko s rozmyslem a co nejméně. Pamatujte si, ţe jeho stisk v nevhodný okamţik můţe vést ke ztrátě dat (pokud jsou zrovna ukládána), nebo ke ztrátě všech úprav (pokud nebyly nově uloţeny)! Ţe jeho pouţití je nouzový prostředek k znovuzprovoznění počítače lze vysledovat i z velikosti či umístění tohoto tlačítka - někdy je tak malé, ţe jej lze stisknout pouze tenkým předmětem (propisovací tuţkou), jindy je schováno pod krytem. Na novějších počítačích se objevuje tlačítko SLEEP, jehoţ stisk „uspí" počítač tak, aby byla minimalizována spotřeba elektrické energie, ale aby nebyla ukončena prováděná činnost. Po probuzení se počítač bude nacházet v tom stavu, v jakém byl před uspáním. Na přední stěně počítače jsou i indikační prvky. Nejvíce se zde objevují světelné diody (LED), které signalizují činnost počítače. Lze objevit signalizaci zapnutí PC (nejčastěji zelené světlo, označení POWER), signalizaci činnosti pevného disku (obvykle červené světlo) a signalizaci rychlejšího reţimu PC (často ţluté světlo, označení TURBO – dnes se jiţ nepouţívá) nebo signalizaci pohotovostního reţimu (SLEEP). Některé skříně mají i LCD displej, který ukazuje taktovací kmitočet procesoru. Tento displej má údaj nastavený od firmy, která počítač smontovala, lze tedy vhodným nastavením signalizovat libovolný taktovací kmitočet, neţ je ve skutečnosti pouţit. Na přední stěnu skříně ústí také jednotky přenosných diskových pamětí (disketové mechaniky, přenosné pevné disky, mechaniky DVD, blu-ray a jiné) a jejich ovládacích prvky. Na zadní stěnu skříně ústí nejrůznější konektory a výstup vzduchu od chladícího ventilátoru zdroje počítače. Do konektorů se připojují monitory, klávesnice, myši, tiskárny, ale i další zařízení jako scannery, modemy, kabeláţ počítačových sítí a také napájecí kabel pro připojení počítače do zásuvky rozvodné sítě. Pokud nepouţijete hrubou sílu, povede se vám zastrčit konektor zařízení pouze na určené místo. Jestli je stejných typů konektorů více, jsou zpravidla symbolicky označeny - například konektory typu PS/2 pro myš a klávesnici. Nově výrobci prosazují takzvaný USB port ten sjednocuje tvar konektoru pro všechna připojitelná zařízení. Jeho výhodou je, ţe uţivatel nemusí hledat nic víc neţ volný konektor, o ostatní se postará sám počítač. Běţné konektory mohou být označeny jako VIDEO (sem se připojí kabel od monitoru), PARALELL, LPT či PRN (tiskárna, scanner, modem…), SERIAL či COM (myš, modem…), popřípadě GAME nebo JOYSTICK (co jiného neţ joystick). Klávesnici připojíte do zásuvky KEYBOARD a myš do MOUSE. Většina PC však tato označení nemá. Pamatujte si, ţe připojování a odpojování zařízení se provádí vţdy při vypnutém počítači! Jinak můţe dojít k poškození připojeného zařízení nebo i částí počítače - proudovými impulsy, vznikajícími při připojování či odpojování konektorů.

16

Technické vybavení osobních počítačů Zadní strana počítače

1 2 3 4 5 6

– zapnutí a vypnutí počítače – napájení počítače (230V) – WI-FI karta (anténa) – e-SATA port – DVI výstup (připojení monitoru) – zvuková karta

1 2 3 4

– PS/2 - myš – paralelní port – IEEE 1394 port (Firewire) – RJ-45 port (počítačová síť)

7 8 9 10 11 12

5 6 7 8

– S-video výstup – RJ-45 port (počítačová síť) – USB port – IEEE 1394 port (Firewire) – PS/2 port - klávesnice – PS/2 port - myš

– PS/2 - klávesnice – e-SATA port – USB port – audio vstup/výstup 17

Technické vybavení osobních počítačů Vnitřní uspořádání počítače

1 – zdroj 2 – CD ROM 3 – disketová mechanika 4 – pevný disk 5 – pevný disk

6 – reproduktor 7 – operační paměť (RAM) 8 – ISA sběrnice 9 – PCI sběrnice 10 – mikroprocesor s chladičem

Blokové zobrazení sestavy počítače

mikroprocesor

GČP hodiny

RAM

myš nebo modem

monitor

řídící jednotka zobrazovače

sériové zařízení

COM1

COM2

paralelní tiskárna LPT1

sériové rozhraní

AGP PCIE

paralelní zařízení LPT2

paralelní rozhraní

systémová sběrnice – obsahuje sběrnici: datovou, adresovou, řídící

(AGP, PCI..)

ROM řídící jednotka pruţ. disků

klávesnice

18

pruţný disk

pruţný disk

IDE rozhraní ATA, SATA, Ultra ATA

pevný disk

CD ROM

rozhraní USB, FireWire

rozhraní Thunderbolt a další přídavná zařízení

Technické vybavení osobních počítačů GČP (hodiny) – generátor časovacích pulsů (taktovací frekvence). Vytváří časovací signály, které jsou potřebné pro činnost a synchronizaci mikroprocesoru, ostatních podpůrných obvodů počítače i jeho přídavných zařízení. Systémová sběrnice – je to soubor souběţných vodičů, na něţ se připojují jednotlivé bloky (moduly) základní jednotky a přídavných zařízení (ISA). V počítači se pouţívá systém několika sběrnic: - datová sběrnice (pro přenos dat) - adresová sběrnice (pro přenos paměťových adres) - řídící sběrnice (pro přenos řídících signálů) Sériové rozhraní

Paralelní rozhraní

PCI – (Peripheral Component Interconnect) sběrnice pro připojení rozšiřujících karet – síť, video, audio… Přenosová rychlost: PCI 1.0 – 132 MB/s PCI 2.2 – 528 MB/s PCI-X – 1 GB/s AGP – (Accelerated Graphics Port) sběrnice pro připojení grafických karet, která má vyhrazený 32 bitový kanál do hlavní paměti. Přenosová rychlost: AGP 1x – 264 MB/s AGP 2x – 528 MB/s AGP 4x – 1 GB/s AGP 8x – 2 GB/s IDE – (Integrated Drive Electronics) hardwarové rozhraní pouţívané pro připojení pevných disků, CD mechanik, disketových jednotek atd. IDE standart má jiţ několik generací: ATA, Fast ATA, Ultra ATA (133 MB/s) USB – (Universal Serial Bus) univerzální sériové rozhraní pro připojení periférií – klávesnice, myš, joystick, scanner, tiskárna, modem, digitální fotoaparát, CD mechanika atd. Připojeno můţe být 127 zařízení. Přenosová rychlost: USB 1.0 – 1,5 MB/s USB 2.0 – 60 MB/s USB 3.0 – 625 MB/s FireWire (IEEE1394) – vysokorychlostní sériové rozhraní, které umoţňuje připojit aţ 63 zařízení. Přenosová rychlost: IEEE 1394 – 50 MB/s IEEE 1394II – 100 MB/s IEEE 1394b – 400 MB/s

19

Technické vybavení osobních počítačů Thunderbolt – velmi rychlé sériové rozhraní s vysokou datovou propustností. Délka kabelů je omezena na 3 metry. Výhodou je moţnost napájet připojené zařízení s maximálním příkonem 10 W. Pomocí tohoto rozhraní lze připojit nejen pevné externí disky, ale také s příslušnou redukcí libovolné externí zařízení včetně monitoru. Rozhraní v sobě kombinuje grafický port DisplayPort a rychlou PCI express sběrnici. Přenosová rychlost: 10 Gb/s

Porovnání přenosových rychlostí jednotlivých rozhraní: Rozhraní Infračervené (IrDA) Sériový port (COM) Paralelní port (LPT) USB 1.0 USB 2.0 USB 3.0 Bluetooch FireWire IEEE 1394b Thunderbolt Wi-Fi 802.11b

Maximální přenosová rychlost 4 Mb/s 115 Kb/s 920 Kb/s 12 Mb/s 480 Mb/s 5 Gb/s 5,6 Mb/s 3200 Mb/s 10 Gb/s 22 Mb/s

Základní deska Základní deska (systémová deska) je částí, určující moţnou sestavu a tím do značné míry vlastnosti PC. Je vyrobena z umělé hmoty, protkaná spletí elektrických spojů. Protoţe spojů je na desce mnoho, je deska několikavrstvá. Spoje propojují jednotlivé části základní desky - mikroprocesor, paměti, sběrnice, matematický koprocesor, generátor časových pulsů (hodiny) a také konektory pro připojení dalších zařízení. Některé typy základních desek obsahují i další části počítače, které se dříve zapojovali jako samostatné moduly - dnes běţně na desce najdete řadič pro připojení diskových pamětí, sériové a paralelní rozhraní, stále častěji i část pro zpracování zvuku a také zobrazovací jednotku. Základní deska: - Je základem kaţdého PC; - Poskytuje potřebná rozhraní a přípojné body pro ostatní zařízení; - Zajišťuje vzájemné propojení všech zařízení. Na základní desce záleţí, jaká bude konfigurovatelnost počítače, jeho rozšiřitelnost, stabilita a kompatibilita. Významným určujícím prvkem základní desky, který definuje vlastnosti je čipová sada. Čipová sada je soustava dvou integrovaných obvodů. Jeden je umístěn v tzv. severní části základní desky a druhý v jiţní části základní desky. - označení integrovaného obvodu v severní části – northbridge - označení integrovaného obvodu v jiţní části – southbridge

20

Technické vybavení osobních počítačů Úlohou integrovaného obvodu northbridge je zajištění komunikace mezi: - procesorem - operační pamětí - AGP grafickou kartou - southbridge čipem Úlohou integrovaného obvodu southbridge je zajištění připojení následujících zařízení: - USB zařízení - pevné disky a pod. - rozšiřující katy (PCI) Popis základní desky

1 – patice pro mikroprocesor 2 – paměťové sloty (operační paměť) 3 – slot pro připojení FDD 4 – slot pro připojení HDD 5 – napájení základní desky 6 – SATA konektory 7 – southbridge 8 – USB konektor 9 – CMOS paměť

10 – baterie pro napájení CMOS 11 – PCI sběrnice 12 – PCI-Express 16x sběrnice 13 – PCI-Express 1x sběrnice 14 – PCI-Express 16x sběrnice 15 – northbridge 16 – audio konektory 17 – paralelní port 18 – PS/2 konektory 21

Technické vybavení osobních počítačů Formáty základní desky Formát základní desky musí souhlasit s formátem počítačové skříně. Jednotlivé typy formátů: - AT (zastaralé) - baby-AT (zastaralé) - ATX (sdruţuje konektory do jediného panelu na zadní straně skříně) - mATX, Mini ATX, Flex ATX (zmenšená varianta ATX - méně slotů PCI) - ITX (miniaturní formát desky) - BTX (nástupce formátu ATX - hlavní výhodou je lepší řešení chlazení a distribuce napájení v základní desce) Formát ATX MiniATX Flex ATX Micro ATX ITX ATX Formát

mikro ATX formát

22

Délka 30,5cm 28,4cm 22,9cm 24,4cm 21,5cm

Šířka 24,4cm 20,8cm 19,1cm 24,4cm 19,1cm

Technické vybavení osobních počítačů ITX formát

nano ITX Formát

BTX formát

23

Technické vybavení osobních počítačů Napájení AT základní desky

Napájení ATX základní desky

ATX skříně Výhody: - skříně s označením ATX bývají univerzální, tzn. ţe do nich můţete osadit AT, ATX nebo MicroATX základní desku - větší přehlednější prostor uvnitř skříně - snadnější instalace - elektronicky spínaný zdroj, kterým se při ukončení Windows automaticky vypne počítač Nevýhody: - zdroj je neustále pod napětím - pokud zapojíte monitor do zdroje ve skříni, nebude se po vypnutí počítače odpojovat od sítě tak, jak tomu bylo u AT skříní - draţší - rozměrově větší, neţ-li AT skříňě

24

Technické vybavení osobních počítačů AT skříně Výhody: - levnější neţ ATX skříně - menší rozměry - po vypnutí jsou zcela odpojeny od sítě Nevýhody: - komplikovanější instalace díky samostatným I/O portům - málo místa uvnitř skříně

Mikroprocesor Mikroprocesor je srdcem počítače. Provádí veškeré výpočty a operace. Je to sloţitý integrovaný obvod, uloţený do vhodného pouzdra. Dnešní mikroprocesory vyţadují pro spolehlivou činnost dobré chlazení - to bývá zajištěno přídavnými chladícími ţebry a ventilátorkem. Výkonnost mikroprocesoru ovlivňují nejvíce dvě hlediska - architektura mikroprocesoru a tzv. taktovací frekvence procesoru.

Architektura mikroprocesoru se neustále vyvíjí, vývoj donedávna určovala firma Intel, které dnes úspěšně konkuruje firma AMD. Mikroprocesory (a tím i osobní počítače) můţete rozdělit do několika kategorií (modelová řada mikroprocesorů firmy Intel): 286 Zastaralý typ, který uţ se nevyrábí a neprodává. Tyto počítače umoţňují spouštět jednoduché programy, které většinou jsou vytvořeny pro operační systém DOS. Moderní větší programy (včetně nových her) a programy určené pro operační systém Microsoft Windows na těchto typech počítačů spustit nelze. 386 Zastaralý typ, který uţ se nevyrábí a neprodává. Tyto počítače umoţňují spouštět větší jednoduché programy. Při dostatečné operační paměti (alespoň 8 MB RAM) lze pouţít i starší verze systému Microsoft Windows (3.1, 3.11). Rychlost zpracování náročnějších aplikací je však neuspokojivá. Tento typ počítače se vyskytuje ve dvou variantách SX (pomalejší – bez matematického koprocesoru) a DX (rychlejší – s matematickým koprocesorem). 486 Zastaralý typ, který je vhodný pro systém Microsoft Windows a středně náročné aplikace. Na těchto typech počítačů se dá provozovat většina staršího dostupného softwaru. Není vhodný pro zpracování a zobrazování multimediálních aplikací (audio, video). Většina dnešních her je právě multimediálních. Tento typ počítače se vyskytuje ve dvou základních variantách SX (pomalejší – 16 bit sběrnice) a DX (rychlejší – 32 bit sběrnice). Pentium Zastaralý typ, který je určen pro většinu dostupných aplikací. Na těchto typech počítačů lze velmi dobře vyuţít operační systém Windows 95 a vyšší. 25

Technické vybavení osobních počítačů Pentium Pro Zastaralý typ, který je určen pro aplikace v oblasti prostorové grafiky, modelovacích systémů a řídících síťových počítačů. Pentium MMX Zastaralý typ s účinnější podporou multimediálních aplikací. Na těchto typech počítačů lze provozovat všechny dostupné aplikace včetně multimediálních. Pentium II

Zastaralý typ, který je určen pro všechny typy aplikací včetně multimediálních.

Pentium Celeron II Obdobná a levnější varianta mikroprocesoru Pentium II. Tento typ má oproti mikroprocesoru Pentium II menší vyrovnávací paměť cache, takţe je o trochu pomalejší. Pentium III Zastaralý typ pro vyuţití v aplikacích v oblasti prostorové grafiky, multimediálních aplikací a řídících síťových počítačů. V polovině roku 2005 byl tento typ procesoru prodáván pod označením Pentium Celeron (III). Pentium 4 Výprodejový typ, který je určen pro nové vizuálně orientované aplikace, vyţadující vysoký výpočetní výkon ve třech základních výpočetních oblastech: celočíselné výpočty, výpočty v plovoucí řádové čárce a multimediální aplikace. Pentium Dual-Core Je určen pro nové vizuálně orientované aplikace, pro zpracování prostorové grafiky, multimediálních aplikací vyţadující vysoký výpočetní výkon (cca 291 milionů tranzistorů). Core2 Duo Dvou-jádrový mikroprocesor, který je určen pro nové vizuálně orientované aplikace, pro zpracování prostorové grafiky, multimediálních aplikací vyţadující vysoký výpočetní výkon. Je vhodný pro běh více aplikací, které podporují rozdělování výpočetního výkonu mezi více jader (cca 350 milionů tranzistorů). Core2 Quad Čtyř-jádrový mikroprocesor, který je určen pro nové vizuálně orientované aplikace, pro zpracování prostorové grafiky, multimediálních aplikací vyţadující vysoký výpočetní výkon. Je vhodný pro běh více aplikací, které podporují rozdělování výpočetního výkonu mezi více jader (cca 700 milionů tranzistorů). Intel Core i3 Dvou-jádrový (čtyř-jádrový) mikroprocesor, který je určen pro nové vizuálně orientované aplikace, pro zpracování prostorové grafiky, multimediálních aplikací vyţadující vysoký výpočetní výkon. Tyto procesory byly představeny v roce 2010. Patří do nejniţší výkonové skupiny procesorů Core i. Těmto procesorům chybí technologie Turbo Boost (viz. níţe). Existují varianty pro stolní počítače a pro notebooky. Některé verze mají vestavěné grafické jádro. Intel Core i5 Čtyř-jádrový (dvou-jádrový) mikroprocesor patří do skupiny střední úrovně výkonnosti. Některé tyto procesory obsahují grafické jádro a technologii Turbo Boost. Nabízí vhodné řešení pro výkonný a cenově dostupný moderní domácí počítač. Intel Core i7 Vyrábí se varianty dvou-jádrové, čtyř-jádrové a šesti-jádrové. Procesory podporují všechny technologie známé z Core 2 Duo a přidávají nové. Všechny procesory obsahují technologii Turbo Boost. Některé z nich obsahují grafické jádro. Pentium Itanium

Procesor určený pro servery.

Pentium Xeon


26

Technické vybavení osobních počítačů Pentium Itanium 2 Procesor určený pro servery. Pentium Dual Core Itanium

Procesor určený pro servery (cca 1,5 miliardy tranzistorů).

Firma AMD nejprve kopírovala procesory firmy Intel, tak jako spousta jiných výrobců. Od procesoru Pentium je však architektura procesoru chráněna patentem, AMD proto vyvinula vlastní procesory označené jako K5 (obdobné jako procesor Pentium - jiţ se nevyrábí), následovaly typy K6, K6 - II, K6 - III, jejich rozšíření 3D Now (obdoba MMX u Pentia), Duron (obdoba mikroprocesoru Celeron II), modernější nese název Athlon (Pentium III-4). S tímto procesorem dokonce přišla na trh dříve neţ Intel s procesorem Pentium III - bylo to poprvé, co Intel neměl nejvýkonnější procesor. Na trhu lze ještě objevit procesory firem IBM a IDT. Jejich výhodou je niţší cena, ta je bohuţel vyváţena niţší výkonností. Modelová řada mikroprocesorů firmy AMD: K5, K6

Zastaralý typ.

Duron Zastaralý typ, který je určen pro většinu dostupných aplikací. Na těchto typech počítačů lze velmi dobře vyuţít operační systém Windows 95 a vyšší. Sempron

Zastaralý typ, který je určen pro většinu dostupných aplikací.

Turion

Zastaralý typ určený pro levné notebooky niţší třídy.

Athlon

Zastaralý typ, který je určen pro všechny typy aplikací včetně multimediálních.

Opteron


Phenom Více-jádrový mikroprocesor, který je určen pro nové vizuálně orientované aplikace, pro zpracování prostorové grafiky, multimediálních aplikací vyţadující vysoký výpočetní výkon. Je vhodný pro běh více aplikací, které podporují rozdělování výpočetního výkonu mezi více jader K8

Niţší výkonnostní třída mikroprocesorů. Dnes jiţ zastaralé.

K10

Čtyř-jádrový mikroprocesor s podporou virtualizace.

Athlon II Tří-jádrový (čtyř-jádrový) mikroprocesor. Je zaměřen na střední výkonnostní třídu a patří mezi doplňkový produkt řady Phenom II. Phenom II Vyrábí se varianty dvou-jádrové, tří-jádrové, čtyř-jádrové a šesti-jádrové. Podporují virtualizaci a mají vylepšenou antivirovou ochranu.

Kaţdý typ mikroprocesoru je vyráběn v řadě verzí, lišících se maximální rychlosti, kterou je mikroprocesor schopen pracovat. Tato rychlost je udávána jako takzvaná taktovací frekvence. Čím je toto číslo vyšší, tím výkonnější je mikroprocesor. Je snad zbytečné dodávat, ţe současně musíte očekávat i jeho vyšší cenu.

27

Technické vybavení osobních počítačů Taktovací frekvence určuje počet pracovních stavů mikroprocesoru za jednu sekundu. První mikroprocesory byly taktovány frekvencí 4,77 MHz (tj. 4 770 000 změn za sekundu), dnešní maximum je více neţ 3,2 GHz. Taktovací kmitočet se odvozuje od kmitočtu generátoru časových pulsů (GČP – hodiny). Kaţdý procesor v osobním počítači pracuje s určitou frekvencí (vnitřní – interní frekvence). Od procesorů 486 DX/2 (viz. obr. výše) se však vnitřní frekvence oproti frekvenci vnější (externí) odlišuje. Proto se v označení procesoru udává interní takt procesoru. Externí takt se označuje jako FSB (Front Side Bus). Dnešní procesory mají velmi velký výkon, který ale způsobuje velký odběr elektrické energie a tím i zahřívání procesoru. Stejně jako v jiných oblastech počítačové techniky, i v oblasti mikroprocesorů panuje překotný vývoj. Kaţdý rok jsou uváděny nové procesory o vyšším výkonu. Velmi rychle proto zastarávají nejen technické informace, ale i počítače samotné.

Turbo Boost Turbo Boost je funkce, která umoţňuje zvýšení násobiče (a spolu s tím i frekvence) procesoru v případě, ţe jej zatěţují aplikace neoptimalizované pro vícejádrové procesory a část procesoru není vytíţena. V takovém případě procesor automaticky zvýší násobič u jednoho či více jader tak, aby nepřekročil stanovené limity maximální spotřeby, čímţ můţe dojít k významnému navýšení výkonu. Hlavní pouţití má v případě, kdy procesor má vytíţené jedno jádro, některou aplikací pouţívající jedno jádro. V takovém případě je moţno automaticky zvednout frekvenci vyuţívaného jádra a to tak, ţe zvedneme násobič aţ o 5, ovšem za podmínky, ţe ostatní jádra mají minimální vytíţení. Hlavním důvodem tohoto pravidla je to, ţe nesmíme překročit doporučenou pracovní teplotu procesoru. Pokud jsou 2 jádra plně vytíţena a zbylá dvě jsou v minimálním zatíţení, pak je moţno zvednout násobič o 2-3. Pokud jsou všechna jádra maximálně zatíţena, pak lze zvednout násobič o 1-2. Zvyšování výkonu procesoru pomocí technologie Turbo Boost je zobrazeno na obrázku.

28

25

33

25

66

100

120

200

180

Intel 80386 SL

Intel 80486 DX

Intel 80486 SX

Intel 80486 DX2

Intel 80486 DX4

Intel Pentium

Intel Pentium MMX

Intel Pentium Pro

Intel Itanium

Intel Pentium D

2 666 2 600

Intel Core 2 Quad

1 600

3 000

Intel Core 2 Duo

Intel Celeron Dual-Core

2 000

2 400

Intel Pentium Dual-Core

2 400

Intel Core 2 Duo

Intel Core 2 Quad

2 540

3 500

Dual-Core Intel Itanium 2 9000 1 400

1 730

3 000

Intel Celeron D

1 700

Intel Celeron

1 730

2 000

Intel Celeron M

800

2 000

2 500

Intel Pentium M

1 300

15,7

Intel Pentium II

Intel Core 2 Quad

Intel Core 2 Duo



Intel Core 2 Quad

Intel Core 2 Duo

Dual-Core Intel Itanium 2 9000

Intel Pentium D

Intel Celeron D

Intel Celeron M

Intel Celeron

Intel Pentium M

Intel Itanium

Intel Celeron

Intel Pentium 4

Intel Celeron

Intel Pentium III Xeon

27,0

27,0

65,0

65,0

65,0

95,0

130,0

116,0

105,0

91,0

84,0

70,0

75,3

65,0

50,0

35,0

25,2

37,5

22,0

Intel Pentium III

Intel Celeron A

30,8 17,8

Intel Celeron

Intel Pentium II Xeon

120,0

Intel Celeron

12,8

Intel Pentium Intel Pentium MMX

140,0

Intel Pentium 4

800

1 000

Intel Celeron

1 000

10,0

80,0

733

6,1

Intel 80486 DX4

100,0


433

1 500

Intel Pentium III

Intel Celeron A

400

266

5,0

Intel 80486 DX2

21,2

5,0

Intel 80486 SX

8,0

3,0

Intel 80486 DX

Intel Pentium Pro

3,0

Intel 80386 SL

60,0

Intel Celeron


300

25

Intel 80386 SX

3,2

Intel 80386 SX

0,0 Intel 80386 DX

40,0

Intel Pentium II

25

8

Intel 80386 DX

Intel 80286

4,77

0

2

500

Intel 8086

20,0

Intel 8080


Grafy parametrů procesorů Intel

Procesory do roku 2008

Ztrátový výkon [W] Ztrátový výkon [W]

Frekvencí [MHz]

Frekvence [MHz]

29

30

27

20

54

71

Intel 80486 DX

Intel 80486 SX

Intel 80486 DX2

Intel 80486 DX4

1 400

2 700 2 500

Intel Celeron

9 000

11 000 24 500 48 100

44 400

60 000

Intel Core 2 Quad

Intel Core 2 Duo



22 000

20 000

50 000

Intel Core 2 Quad

Intel Core 2 Duo

Dual-Core Intel Itanium 2 9000

15 000

7 750

30 000

Intel Pentium D

7 400

Intel Celeron D

5 500

Intel Celeron M

Intel Celeron

7 400

Intel Itanium

20 000

Intel Pentium M

4 000 2 500

Intel Celeron

6 000

2 700

Intel Pentium III


Intel Pentium 4

1 600

Intel Celeron A

900


Intel Celeron

1 025

Intel Pentium II

290

5

Intel 80386 SL

Intel Pentium Pro

3

Intel 80386 SX

250

9

10 000

140

1

Intel 80286

Intel 80386 DX

0,065 0,045 0,045

Intel Core 2 Quad

0,065

Intel Core 2 Duo

0,065

Intel Core 2 Quad Intel Pentium Dual-Core Intel Celeron Dual-Core

0,090 0,065

0,090

Intel Core 2 Duo

0,090

Intel Celeron D Intel Pentium D Dual-Core Intel Itanium 2

0,180 0,065

Intel Celeron

0,090

0,180

0,130

0,180

0,180

0,180

0,180

Intel Celeron M

Intel Pentium M

Intel Itanium

Intel Celeron

Intel Pentium 4

Intel Celeron


Intel Pentium III

0,250

0,250

Intel Celeron Intel Celeron A

0,350 0,250

0,350

Intel Pentium Pro Intel Pentium II Xeon

0,350

Intel Pentium MMX Intel Pentium II

0,350

Intel Pentium

0,600

1,000

Intel 80486 DX4

1,000

Intel 80486 SX 0,800

1,000

Intel 80486 DX Intel 80486 DX2

1,000

Intel 80386 SL

1,500

Intel 80386 SX

0 1,000

1

Intel 80386 DX

Intel 80286

2

Intel Pentium

1

3

Intel Pentium MMX

1

Intel 8086

0

Intel 8080

4 3,000

6,000

7

Intel 8086

Intel 8080


Velikost tranzistoru [µm] Velikost tranzistoru [µm]

6

5

Operace [mil./sec.]

Operace [mil./sec.]

40 000

Technické vybavení osobních počítačů Procesory od roku 2008 do roku 2011

31


3.1.2 Paměť a číselné soustavy Počítač pouţívá různé typy pamětí. Odlišují se svou funkcí, velikostí, rychlostí zápisu a čtení, schopností udrţet data v paměti. Úkolem paměti je zpřístupňovat data dle potřeby počítače a data jiţ nepotřebná odkládat. Velikost paměti je také jedním z faktorů určujícím mnohdy dost výrazně výkonnost počítače. Populární poučka praví, ţe paměti není nikdy dost - vţdy bude nějaká chybět, kdyţ ne hned, tak po nějaké době určitě. Mnohdy byste byli překvapeni, jak dokáţe dýchavičný počítač pookřát po zvětšení paměti. Velikost paměti se udává v určitých jednotkách. Základní jednotkou je bit (čti bit - označení b). Jeden bit je nejmenší jednotkou informace a lze si ho představit jako ANO či NE, VYPNUTO/ZAPNUTO nebo PRAVDA/NEPRAVDA. V počítači je jeden bit představován logickou jedničkou (ano) nebo logickou nulou (ne). Protoţe číselná soustava, vyuţívající pouze jedničku a nulu se nazývá dvojková čili binární, získal odvozením svůj název bit - z anglického Binary Digit. Je zřejmé, ţe jeden bit nestačí k vyjádření sloţitějších situací. Proto se pouţívá jednotka větší, coţ je byte (čti bajt, označení B). Platí rovnice 1 byte = 8 bit Jeden byte je osm bitů. Kaţdý znak v počítači (písmeno, číslice, interpunkční znaménko) je vyjádřen právě jedním bytem (čti bajtem). Ani tato jednotka není dostatečně velká, existují proto jednotky vyšší jako je kilobyte (KB), megabyte (MB), gigabyte (GB) a dnes se začíná pouţívat i terabyte (TB). Podle předpon se zdá ţe je vše jednoduché - 1 KB je 1000 B. Ale není tomu tak. Protoţe počítač pracuje s dvojkovou soustavou je 1 KB = 210 B (tj. 1024 B). kilobyte (KB), coţ je 210 = 1 024 B (bytů) megabyte (MB), coţ je 220 = 1 024 KB = 1 048 576 B gigabyte (GB), coţ je 230 = 1 024 MB = 1 073 741 824 B terabyte (TB), coţ je 240 = 1 024 GB = 1 099 511 627 776 B petabyte (PT), coţ je 250 = 1 024 TB = 1 125 899 906 842 620 B 32

Technické vybavení osobních počítačů Pokud vám někdy nebude souhlasit údaj o velikosti paměti, můţe to být právě chybným přepočtem jednotek.

Číselné soustavy Číselné soustavy nám slouţí k zobrazení čísel a k provádění základních matematických operací. V běţném ţivotě pouţíváme desítkovou číselnou soustavu. Tato soustava ale není nejvhodnější pro zpracování v počítači. V počítačové technice se pouţívá dvojková číselná soustava. Nejčastěji pouţívané číselné soustavy: - desítková (decimální, dekadická) - dvojková (binární) - šestnáctková (hexadecimální) Desítková soustava pouţívá celkem 10 číslic (0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9). Základem této soustavy je číslo 10. Dvojková soustava pouţívá dvě čísla (0, 1). S touto soustavou se můţeme nejčastěji setkat ve výpočetní technice. Základem této soustavy je číslo 2. Šestnáctková soustava pouţívá celkem 16 čísel. Protoţe k dispozici máte pouze 10 číslic, jsou zbývající nahrazeny písmeny velké abecedy (0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, A, B, C, D, E, F). Základem této soustavy je číslo 16. Převod čísel mezi soustavami Převod z desítkové soustavy na dvojkovou. Nejjednodušším způsobem je pouţití metody postupného dělení. To znamená, ţe desítkové číslo postupně dělíte základem dvojkové soustavy tj. číslem 2. Pokud po dělení dostanete zbytek, tak zapíšete dvojkové číslo 1. Pokud zbytek nemáte, zapíšete číslo 0. Příklad: F10=190 190:2=95 95:2=47 47:2=23 23:2=11 11:2=5 5:2=2 2:2=1 1:2=0

zbytek po dělení je 0 – a0 zbytek po dělení je 1 – a1 zbytek po dělení je 1 – a2 zbytek po dělení je 1 – a3 zbytek po dělení je 1 – a4 zbytek po dělení je 1 – a5 zbytek po dělení je 0 – a6 zbytek po dělení je 1 – a7

F2=a7 a6 a5 a4 a3 a2 a1 a0 =10111110 Fz – číslo se základem číselné soustavy ai – číselné koeficienty na jednotlivých řádových místech čísla Fz

33

Technické vybavení osobních počítačů Převod z dvojkové soustavy na desítkovou Kaţdé číslo lze vyjádřit v rozvinutém tvaru pomocí mocnin základu soustavy. Příklad: F2=11011 F2= 1.24+1.23+0.22+1.21+1.20 F10=16+8+0+2+1 F10=27

Převod z desítkové soustavy na šestnáctkovou Příklad: F10=210 Nejdříve provedete převod na soustavu dvojkovou F2=11010010 Dvojkové číslo rozdělíte na části po čtyřech číslicích (zprava doleva) a kaţdou čtveřici převede samostatně na hexadecimální číslo. 1101 D

0010 2

F16=D2

Převod z šestnáctkové soustavy na desítkovou Příklad: F16=EF (E=14, F=15) F16 = 14.161 + 15.160 F10=224+15 F10=239

Aritmetické operace ve dvojkové soustavě Sčítání dvojkových čísel Pro sčítání binárních čísel platí stejné zásady jako pro sčítání čísel dekadických s tím, ţe přenos jedničky do vyššího řádu je generován, kdyţ součet nabude hodnoty 10 (u dvojkových čísel je 1+1=10).

34

Technické vybavení osobních počítačů Příklad: 1112+1012 +

111 101 ------10 1 10 ------1100

710 510 ----1210

(součet v prvém sloupci odprava generuje jedničku přenosu, ta se sčítá s dalším sloupcem, čímţ je generován další přenos a podobně ve třetím sloupci). Sčítání v digitálních počítačích probíhá v elektronických jednotkách zvaných sčítačky. Násobení dvojkových (binárních) čísel Násobení s binárními čísly se provádí v počítačích obvykle podle stejného algoritmu jako v dekadické soustavě. Příklad: 01012*00112 0101 * 0011 ------0101 0101 0000 0000 ------------1111

Základní pojmy Informační kapacita – maximální mnoţství informace, které je moţné uloţit v paměti. Udává se v bitech nebo v jednotkách vyšších. Šířka toku dat – šířka toku dat je počet bitů, které se po sběrnici přenášejí současně. (šířka sběrnice)

Druhy pamětí V počítači se pouţívají dva základní druhy pamětí - vnitřní (RAM, ROM) - vnější (diskové, páskové, aj.)

35


Dělení pamětí Podle způsobu přístupu - s libovolným přístupem (RAM – Random Access Memory) – Jednotlivá místa paměti se od sebe liší adresou a tuto adresu je moţné volit při kaţdém přístupu libovolně. - se sériovým přístupem (SAM – Serial Access Memory) – Adresy paměťových míst musíme generovat sekvenčně v souladu s posloupností dat umístěných v paměťových místech. Podle možnosti zápisu a čtení - paměti pro čtení a zápis – (RWM – Read Write Memory) – jsou energeticky závislé - paměti pouze pro čtení – (ROM – Read Only Memory) – jsou energeticky nezávislé ROM – jsou programovány maskou při výrobě PROM (Programable ROM) – paměti, které se prodávají nenaprogramované. Programují se ve speciálním zařízení u zákazníka. Lze ji naprogramovat pouze jednou. EPROM (Erasable ROM) – jsou mazatelné a znovu programovatelné. Mazání se provádí ultrafialovým světlem. EEPROM (Electricaly Programable ROM) – elektricky mazatelné a programovatelné paměti ROM. Podle principu činnosti - SRAM (Static RAM) – paměťové buňky jsou tvořeny bistabilním klopným obvodem. - DRAM (Dynamic RAM) – paměťové buňky jsou tvořeny MOS (Metal Oxid Semiconductor) tranzistorem. Informace je uloţena ve formě náboje v kapacitoru, tvořeném elektrodami tranzistoru. Náboj je menší neţ 1 pF – náboj je nutné pravidelně obnovovat. - PROM – přepálení tavných pojistek

Vnitřní paměť Vnitřní paměť se dělí na dva základní typy RAM a ROM. Paměť typu RAM (Random Access Memory) neboli paměť s přímým přístupem je paměť dočasná to znamená, ţe její obsah se ztratí, pokud je přerušeno napájení paměti a nelze ho obnovit připojením napájecího napětí. Paměť typu ROM (Read Only Memory) je paměť trvalá čili paměť pouze pro čtení. Obě mají své nezastupitelné místo. Paměť RAM se vyuţívá jako tzv. operační paměť počítače, nebo paměť zobrazovací jednotky. V ní jsou uloţena data, s kterými počítač pracuje. Za minimum velikosti operační paměti pro běţnou činnost (konec roku 2008) je povaţováno 2 GB, paměť zobrazovací jednotky pak 256 MB. Paměť RAM je rychlejší neţ paměť typu ROM. Paměť RAM určená pro operační paměť PC je v různém provedení – starší moduly SIMM krátké (30 pin) a dlouhé (72 pin), moderní PC pouţívají moduly DIMM - SDRAM, DDR(2) SDRAM, DDR(3) SDRAM a RIMM - RDRAM. Při rozšiřování paměti je třeba vědět, jaký typ a jaký počet modulů je moţné osadit. Lze doporučit, aby počítač prohlédl technik dodavatelské firmy, který by navrhl následně i způsob rozšíření. Paměť typu ROM má svůj obsah pevně určen uţ z výroby. Tento obsah můţete pouze číst, nelze ho upravovat. Proto se pouţívá v počítači pro uloţení základních obsluţných rutin (tzv. BIOS) pro ovládání přídavných zařízení - klávesnice, myši, tiskárny - které se spouští po zapnutí PC. Číst obsah sice můţete jen při připojeném napájecím napětí, ale jeho odpojením se obsah paměti nesmaţe. 36

Technické vybavení osobních počítačů Rychlosti operační paměti: Typ RAM SDRAM SDRAM DDR SDRAM DDR SDRAM DDR 3 SDRAM DDR 3 SDRAM DDR 3 SDRAM RDRAM RDRAM RDRAM RDRAM

Název PC100 PC133 DDR-200 DDR-800 DDR-800 DDR-1333 DDR-1600 PC600 PC800 PC1066 PC1066

Modul DIMM DIMM DDR-DIMM DDR-DIMM DDR-DIMM DDR-DIMM DDR-DIMM RIMM RIMM RIMM RIMM 32bit

Přenosová rychlost 0,8 GB/s 1,0 GB/s 1,6 GB/s 6,4 GB/s 6,4 GB/s 10,67 GB/s 12,8 GB/s 1,2 GB/s 1,6 GB/s 2,1 GB/s 4,2 GB/s

Vnější paměť Ukládání dat pouze do pamětí by při práci s počítačem nestačilo - jak byste zachovali to, co jste vytvořili, pokud PC vypnete? Proto mají počítače ještě další, tzv. diskové paměti, páskové paměti nebo kartové paměti. Diskové paměti získali svůj název od podoby média, na které jsou data ukládána – vypadá jako disk. Aby mohly diskové paměti komunikovat s počítačem, musí PC obsahovat takzvaný řadič. Dříve býval v podobě zásuvné karty, nyní je často integrován na základní desce počítače. Alespoň před prvním pouţitím je vhodné diskovou paměť takzvaně naformátovat – tím si velký povrch disku rozdělíte na mnoţství menších úseků – ty se nazývají stopy a sektory. Údaje o jejich obsahu se zapisují do tabulky (FAT), podle ní jsou vyhledávány volné úseky (při zápisu) nebo části hledaných dat (při čtení). Formátování lze provést kdykoli, zvláště ho lze doporučit, chcete-li disk následně pouţít pro zálohování dat. Veškeré informace (data, programy) budou formátováním z disku smazány. Rozdělení disku při formátování sektory stopy

Velikost a vlastnosti u pevných disků jsou dány pouţitým souborovým systémem. Nejstarší dosud pouţívaný typ je FAT 16. Ten má horší vyuţití místa na disku (malé mnoţství dat obsazuje velký prostor) a neumí pracovat s disky většími neţ 2 GB. Proto se nyní pouţívá FAT 32 – zde je maximální velikost disku teoreticky aţ 2 TB. Vyuţití místa na disku je mnohem lepší. Protoţe ani FAT 32 nevyhovuje náročným poţadavkům bezpečnosti a spolehlivosti při vysoké rychlosti a efektivitě, vytvořila firma Microsoft nový systém správy dat – NTFS. Filozofie systému NTFS je odlišná od filozofie FAT. Základem systému je jediný soubor zvaný Master File Table (MFT). Systém NTFS má v sobě jiţ zabudovánu kompresi, která se odehrává v reálném čase. Běţný uţivatel nemá vţdy moţnost ovlivňovat typ souborového systému – ten je dán pouţitým operačním systémem a volbami při aktivaci disku. 37


Pevný disk Pevný disk je často nazýván také hard disk (zkratka HDD). Skládá se z několika tuhých kotoučků z kovových slitin, které jsou umístěny na společné ose. Nad povrchem kaţdého kotoučku se pohybují elektromagnetické hlavičky – ty umí data zapsat a číst. Disky se otáčejí, rotace dosahují 7200 otáček za minutu i více, hlavičky jsou od jejich povrchu vzdáleny pouhých několik tisícin milimetru! Při těchto parametrech je zřejmé, proč je pevný disk choulostivé zařízení – kaţdý otřes zapnutého počítače nebo jen zrnko prachu v mechanice disku můţe způsobit poškození. Ve stavu bez napájení jsou hlavičky zaparkovány mimo citlivou oblast disku a umoţňují tak bezproblémový transport PC. První počítač s pevným diskem byl vyroben v roce 1956 firmou IBM s označením RAMAC. Disk měl velikost 24", 78 otáček za minutu a kapacitu 4,2 MB. Jeho cena se pohybovala okolo 35 000$. Pro zápis a čtení dat se pouţívá elektromagnetický záznam, obdoba záznamu magnetofonu. Jelikoţ data jsou zaznamenána na magnetické vrstvě, lze je působením magnetického pole poškodit. Magnetické pole Země tolik neškodí, zato elektromagnetická pole zařízení, napájených z rozvodné sítě (televizní a rozhlasový přijímač) nebo zařízení obsahující trvalé magnety (reproduktory) jsou pro uloţená data značnou hrozbou. Kapacity dnes prodávaných disků (konec roku 2008) začínají na 160 GB a končí (zatím) na 1 TB. V běţném počítači můţete mít aţ 4 pevné disky – je nutné je však správně připojit a nakonfigurovat. Potřebujete-li pouţívat více disků, je moţné je připojit pomocí řadiče SCSI. Vzhledem k zapouzdření a umístění disku uvnitř skříně PC je omezen vliv okolních magnetických polí na uloţená data. V současné době se vyrábějí tyto varianty: - Ultra ATA 100 - Ultra ATA 133 - Serial ATA - SCSI - 4200 otáček - pro přenosné počítače - sníţená spotřeba - 5400 otáček - stolní počítače levnější a pomalejší varianta - 7200 otáček - stolní počítače (standard) - 10000 otáček - pro výkonné pracovní stanice a servery - 2 MB paměti cache - 8 MB paměti cache - 16 MB paměti cache - u přenosných počítačů 38

Technické vybavení osobních počítačů Disky ATA EIDE

- staré disky (do kapacity 1GB) - přenosová rychlost: 16MB/s

ULTRA ATA/33

- přenosová rychlost 33MB/s

ULTRA ATA/66

- nástupce ATA/33 - přenosová rychlost 66MB/s - nutno pouţít speciální propojovací kabel, jinak pouze ATA/33

ULTRA ATA/100

- nástupce ATA/66 - přenosová rychlost 100MB/s - nutno pouţít speciální propojovací kabel (stejně jako u ATA/66)

ULTRA ATA/133

- nástupce ATA/100 - přenosová rychlost 133MB/s

SATA I

- nástupce ATA 133 - přenosová rychlost 150 MB/s

SATA II

- nástupce SATA I - přenosová rychlost 300 MB/s

SATA III

- nástupce SATA II - přenosová rychlost 600 MB/s

Geometrie pevných disků Všechny jednotlivé disky, ze kterých se celý pevný disk skládá, jsou podobně jako u pruţného disku rozděleny do soustředných kruţnic nazývaných stopy (tracks) a kaţdá z těchto stop je rozdělena do sektorů (sectors). Mnoţina všech stop na všech discích se stejným číslem se u pevných disků označuje jako válec (cylinder).

39


Geometrie disku udává hodnoty následujících parametrů: Hlavy disku (heads) Počet čtecích (zapisovacích) hlav pevného disku. Tento počet je shodný s počtem aktivních ploch, na které se provádí záznam. Většinou kaţdý jednotlivý disk má dvě aktivní plochy a k nim příslušné čtecí (zapisovací) hlavy. Stopy disku (tracks) Počet stop na kaţdé aktivní ploše disku. Stopy disku bývají číslovány od nuly, přičemţ číslo nula má vnější stopa disku. Cylindry disku (cylindry) Počet cylindrů pevného disku. Tento počet je shodný s počtem stop. Číslování cylindrů je shodné s číslováním stop. Sektory (sectors) Počet sektorů, na které je rozdělena kaţdá stopa. U většiny pevných disků je podobně jako u pruţných disků počet sektorů na všech stopách stejný. Tento způsob do jisté míry plýtvá médiem, protoţe vnější stopy jsou delší a tudíţ by se na ně mohlo umístit více sektorů. Existují však i pevné disky, u nichţ se pouţívá tzv. zonální zápis označovaný jako ZBR (Zone Bit Recording). Jedná se metodu zápisu na pevný disk, která dovoluje umístit na vnější stopy pevného disku větší počet sektorů neţ na stopy vnitřní. ZBR tedy lépe vyuţívá záznamové médium, ale způsobuje podstatně sloţitější přístup k datům. Sektory bývají číslovány od jedničky.

Zápis (čtení) na pevný disk probíhá podobně jako u pruţného disku na magnetickou vrstvu ve třech krocích: - vystavení zapisovacích (čtecích) hlav na příslušný cylindr pomocí krokového motorku (dříve) nebo elektromagnetu (dnes) - pootočení disků na patřičný sektor - zápis (načtení) dat Data jsou na pevný disk ukládána tak, ţe nejdříve je zaplněn celý 1. cylindr, potom 2. cylindr a tak dále aţ po poslední cylindr. Tento způsob dovoluje, aby se čtecí (zapisovací) hlavy podílely na čtení (zápisu) paralelně. Ukládání dat po jednotlivých discích by bylo podstatně pomalejší, protoţe v daném okamţiku by vţdy mohla pracovat právě jedna hlava. Protoţe rychlost otáčení pevného disku je poměrně vysoká, můţe se stát, ţe poté, co je přečten (zapsán) jeden sektor a data jsou předána dále, dojde k pootočení disků, takţe čtecí (zapisovací) hlavy se nenacházejí nad následujícím sektorem, ale aţ nad některým z dalších sektorů. Nyní by 40

Technické vybavení osobních počítačů tedy bylo nutné čekat další otáčku, neţ čtecí (zapisovací) hlavy budou nad poţadovaným sektorem, a pak by se situace znovu opakovala. Protoţe tento způsob by velmi zpomaloval práci pevného disku, zavádí se tzv. faktor prokládání pevného disku. Jedná se o techniku, při které nejsou data zapisována (a posléze čtena) do za sebou následujících sektorů, ale jsou během jedné otáčky disku zapisována vţdy do kaţdého n-tého sektoru (faktor prokládání 1:n). Číslo n je voleno tak, aby po přečtení a zpracování dat z jednoho sektoru byla čtecí (zapisovací) hlava nad dalším poţadovaným sektorem. Faktory prokládání Prokládání 1:1

Prokládání 1:3

Při vypnutí počítače (a tím i pevného disku) se pevný disk přestává otáčet. Tím přestává existovat tenká vrstva, na které se pohybují čtecí (zapisovací) hlavy a vzniká riziko jejich pádu na disky. Tento pád by totiţ mohl jednotlivé disky poškodit. Proto v okamţiku, kdy má pevný disk ukončit svou činnost, je nezbytné, aby čtecí (zapisovací) hlavy byly přemístěny do zóny, která je speciálně uzpůsobena k jejich přistání. U starších pevných disků bylo nutné vţdy před vypnutím počítače provést pomocí nějakého programu tzv. zaparkování diskových hlav, tj. jejich přemístění na patřičné místo. Nové pevné disky jiţ vyuţívají tzv. autopark, který je zaloţen na tom, ţe po vypnutí pevného disku se pevný disk ještě chvíli setrvačností otáčí a tím vyrobí dostatek energie nutné pro přemístění hlav do parkovací zóny. Pro tuto parkovací zónu bývá většinou vyčleněna nejvnitřnější stopa disku, protoţe je na ní nejniţší rychlost. Některé moderní disky a jejich řadiče pouţívají tzv. technologii HotSwap a NCQ. HotSwap je technologie, která umoţňuje připojit nebo odpojit pevný disk za chodu počítače. Pouţívá se u diskových polí typu RAID. NCQ (Native Command Queueing) je technologie pro disky s rozhraním SATA, která umoţňuje zvýšit výkon pevného disku. Pevný disk optimalizuje pořadí vykonávání poţadavků pro čtení a zápis. Tím redukuje nadbytečný pohyb hlaviček disku. Tuto funkci musí podporovat jak disk, tak řadič disku. Zároveň musí být v operačním systému nainstalován příslušný ovladač s řadičem NCQ. Princip zápisu a čtení Pevné disky vyuţívají k zápisu a čtení princip magnetizace materiálu. Pracují na principu binární soustavy se dvěma stavy 0 a 1. Zápis – při zápisu prochází proud cívkou, která vytváří magnetické pole. Toto magnetické pole je vedeno přes jádro cívky k magnetickému povrchu disku. Tento povrch má feromagnetickou vrstvu, která se skládá z oxidu ţeleza, manganu a baria. Částečky tohoto materiálu se chovají jako trvalé magnety. 41


Čtení – je zaloţeno na principu elektromagnetické indukce. V cívce se indukuje napětí při přechodu z 0 na 1 a z 1 na 0 (opačná magnetická polarita zmagnetovaných částeček).

zapsané informace na povrchu disku

-

indukované el. napětí na cívce

-

Připojení ATA a SATA disku

ATA

SATA

Disková pole (RAID) Disková pole (RAID) se pouţívají v souvislosti se zabezpečením dat. Princip RAID pole (Redudant Array of Inexpensive Disks) spočívá v pouţití více pevných disků v různém zapojení. Takové pole můţe vykazovat vysokou odolnost proti ztrátě dat, vyšší výkonnost nebo větší kapacitu úloţného prostoru. Existuje mnoho typů RAID polí, přičemţ nejpouţívanější jsou tří základní typy: RAID 0 – velká kapacita a velká přenosová rychlost RAID 1 – odolnost proti ztrátě dat RAID 5 – vysoká výkonnost a vysoká odolnost proti ztrátě dat RAID 0 (stripping - prokládání) – v tomto poli se data ukládají na dva disky. Část dat se ukládá na jeden disk a část dat na disk druhý. Tím se zvyšuje rychlost ukládání dat. U tohoto typu pole se 42

Technické vybavení osobních počítačů bezpečnost ukládaných dat sniţuje, protoţe při poruše jednoho disku přijdete o všechna uloţená data. Vyuţití můţe najít pouze u ukládání velkých souborů (video, animace apod.).

RAID 1 (mirroring - zrcadlení) – v tomto poli se data ukládají na dva disky. Stejná data se ukládají na první i druhý disk. U tohoto typu pole se bezpečnost ukládaných dat zvyšuje, protoţe při poruše jednoho disku jsou stejná data ještě na disku druhém. Velikost pole je určena velikostí nejmenšího disku v tomto poli.

RAID 5 (stripping – prokládání + parita) – v tomto poli se data ukládají nejméně na tři disky. Část dat se ukládá na jeden disk, část dat na disk druhý a část dat na disk třetí. Zároveň se na jednotlivé disky ukládají paritní informace (kontrolní součty) o datech uloţených na ostatních discích. Z těchto paritních dat lze při poruše disku dopočítat ztracená uloţená data. Pole je odolné proti poruše jednoho disku a zároveň se zvyšuje rychlost ukládání dat. Obdobou můţe být RAID 6, kdy je zapojen čtvrtý disk. Ukládají se dvě sady kontrolních součtů a diskové pole je odolné proti výpadku dvou disků. Pole můţe také podporovat zapojení rezervního disku, který při případné havárii jedno z disků okamţitě tento disk nahradí a tím obnoví funkčnost celého pole.

43


Pružný disk – disketa Pevný disk je umístěn uvnitř skříně PC. Občas ale potřebujete data někam odnést, nainstalovat nový program, nebo provést zálohu důleţitých dat. Pak pouţijete některé výměnné médium pro záznam dat. Nejrozšířenější, i kdyţ ne vţdy vyhovující kapacitou, je pruţný disk neboli disketa (anglicky floppy disk, FDD). Disketa je tvořena otáčejícím se pruţným kotoučkem, po jehoţ magnetickém povrchu klouţou hlavičky pro čtení a zápis dat (srovnejte s pevným diskem). Rychlosti otáčení jsou výrazně niţší neţ u pevných disků. Kapacita běţných disket je jen 1,44 MB. Disketu byste nemohli pouţít bez disketové mechaniky. Mechanika je vmontována do skříně PC, pouze na přední stěně skříně počítače je vyveden její čelní panel – štěrbina pro zasunutí diskety, tlačítko pro vysunutí diskety a kontrolka činnosti mechaniky. Ta svítí, pokud počítač na disketu zapisuje nebo z ní čte data. V takovém případě nesmíte disketu vyndat z mechaniky – hrozila by ztráta dat či dokonce poškození mechaniky! Běţně pouţívané diskety jsou 3,5 palcové, zkráceně 3,5" (1" = 2,54 cm), coţ je průměr kotoučku diskety v anglických palcích. Jsou dobře vymyšleny – mají posuvný kryt, bránící mechanickému poškození povrchu kotoučku, ten je upevněn v kovovém unašeči, coţ zlepšuje přenos otáček od pohonu, obal diskety je mechanicky pevnější a tvar je nesymetrický, proto lze disketu do mechaniky zasunout jen jedním způsobem (nepouţijete-li násilí). Jediné co výrazně omezuje pouţitelnost disket je jejich kapacita, která se dá pouţít pro přenos dokumentů, nestačí však pro přenos programů – některé instalace pouţívají desítky disket. V dnešní době se diskety přestávají pouţívat. Místo nich se začal pouţívat tzv. flash disk (elektronická paměť typu ROM). Z důvodu nutnosti reinstalací starších produktů je však vhodné mít v podniku k dispozici alespoň externí 3,5" mechaniku, která se dá zapojit k libovolnému počítači pomocí rozhraní USB. Diskety lze chránit proti nechtěnému smazání dat či změně jejich obsahu. Na to stačí otevřít okénko s posuvným šoupátkem, umístěné v rohu diskety.

a - přední strana 1 – pevný plastikový obal 2 – pruţný magnetický disk 3 – místo pro jmenovku 4 – otvor pro zamezení zápisu

b - zadní strana 5 – otvor pro čtení a zápis 6 – středový otvor 7 – otvory pro náhon a středění

Při skladování disket mějte na paměti, ţe disketám vadí magnetické pole, prach, sluneční záření, vysoké a nízké teploty. Chcete-li mít diskety s jejich obsahem bezpečně uloţeny, je vhodné jim vyhradit na skladování prostor se stálou teplotou a vlhkostí, v temnu a v kovové nemagnetické schránce (pro odstínění magnetických polí). To je ideální stav – běţným uţivatelům stačí, kdyţ

44

Technické vybavení osobních počítačů nenechají diskety volně povalovat, ale uloţí je do pouzdra mimo dosah zdroje magnetického pole. Občas také disketu zformátujte – zjistíte tím, zda je ještě pouţitelná.

CD ROM Pro distribuci programů či dat o velkém obsahu se dnes vyţívá hlavně CD ROM, lze na něj uloţit aţ 740 MB dat. Data jsou v tomto případě uloţena na kotoučku s lesklou vrstvou, jejíţ povrch má různou schopnost odrazu světla. Mechanika CD ROM pouţívá pro čtení laserového paprsku, jehoţ odraz od povrchu disku je opticky snímán a elektronicky zpracován. Název uţ napověděl pozornému čtenáři, ţe uloţená data na tomto disku nelze měnit – ROM znamená paměť pouze pro čtení. CD ROM disky se totiţ vyrábí mechanicky – lisováním. Zapisovatelné CD disky také existují, ale pro zápis se pouţívají speciální mechaniky, kvalita jejich záznamu je výrazně niţší neţ u lisovaných CD ROM, a jejich záznam po vypálení také nelze změnit. Další variantou je disk CD RW. Je to přepisovatelný kompaktní disk, který lze aţ 1000 krát přepsat. Má stejnou kapacitu a pouţití jako disk CD ROM. Lisované CD ROM disky jsou velmi odolné proti poškození dat. Magnetické pole jim nevadí, protoţe jejich záznam je mechanický, díky kvalitní hmotě disku (polykarbonáty) jsou i mechanicky odolné. Mechaniky CD ROM disků mají na předním panelu ovládací prvky pro vysunutí a zasunutí zásuvky, do které se pokládá disk, stranou se záznamem dolů (je lesklejší, bez popisů). Některé mechaniky zde mají více ovládacích prvků – ty slouţí pro ovládání mechaniky, pokud je vloţeno běţné CD se záznamem zvuku. Zápis na CD se provádí pomocí pitů (jamek). - šířka pitu 0,5 mikronu - délka 0,83-3 mikrony - hloubka 0,15 mikronu - odstup spirálové stopy 1,6 mikronu

Odrazivost CD-ROM a CD-R disky mají odrazivost plošek cca 80% a jamek cca 28% . CD-RW disky mají odrazivost cca 40-55%. Důvodem je pouţití v odrazivé vrstvě krystalického substrátu, který je schopen se vrátit do původního stavu, jaký byl před zápisem. U těchto disků můţe být horší čitelnost, zejména u starších CD mechanik. Základní rychlost čtení Audio CD je 150KB/s. Princip čtení Laserový paprsek, generovaný galio-arsenovým polovodičem, je čočkou zaostřen na záznamovou vrstvu disku. Odtud se odráţí s proměnnou intenzitou - v závislosti na tom, zda dopadá na plošku či na jamku, do hranolu, který jej odklání do fotoelektrického článku, jehoţ výstup odpovídá dopadu

45

Technické vybavení osobních počítačů odraţeného světla. Generované elektrické impulzy pak reprezentují jedničky a nuly datového záznamu.

CD standardy Audio-CD Původní standard zvukového CD. Maximální délka zvuku je 74 minut.

CD-ROM (Mode 1) Vychází z Audio CD. Je určen pro záznam dat s chybovou korekcí ECC. Maximální kapacita 640 MB. CD-ROM XA (Mode 2) Odlišná struktura dat oproti CD-ROM. Moţnost zvukového záznamu a obrázků. (Photo CD, Playstation) Video CD Předchůdce DVD z roku 1993. Na klasické CD lze uloţit aţ 70 minut videa ve formátu MPEG-1 /kvalita srovnatelná s VHS). Lze přehrát na PC a v některých stolních DVD. CD Extra Kombinace záznamu zvuku a dat ve dvou oddělených session (oblastech). Nelze přehrát na stolních přehrávačích. CD-R Jedenkrát zapisovatelé médium. Sloţení vrstev: - nosná polykarbonová - speciální organické barvivo pro záznam - odrazivá vrstva (slitina stříbra nebo 24 karátové zlato) - ochranný čirý lak

46

Technické vybavení osobních počítačů Nad záznamovou vrstvou je vrstva odrazoví, která simuluje vlastnosti CD-ROMu. Princip zápisu spočívá ve vypálení informace do organické vrstvy - ta se při zahřátí laseru zmatní a zabrání odráţení světla od reflexní vrstvy nad ní. Vzniká tak obdoba pitu klasického CD-ROMu. Kapacity těchto disků jsou standardně 640 MB/74 minut, 700 MB/80 minut. Na trhu jsou i média s kapacitou 90, 95 a 99 minut. Ne všechny mechaniky je však dokáţí přečíst.

CD-RW Přepisovatelé kompaktní disky. Pracují na principu změny záznamové vrstvy do krystalické či amorfní formy. Záznamová vrstva při zahřátí laserem na určitou teplotu změní svou strukturu na krystalickou. Při ještě vyšším zahřátí se naopak stane amorfní. Krystalická struktura světlo odráţí (plošky) a amorfní vrstva světlo pohlcuje (pity). Toto médium lze aţ 1000 krát přepsat. Sloţení vrstev: - nosná polykarbonová - ochranná vrstva proti teplu - speciální organické barvivo - odrazivá vrstva (slitina stříbra nebo 24 karátové zlato) - ochranná vrstva proti teplu - ochranný čirý lak Laser CD-RW mechaniky má tři výkonnostní stupně: - zápis (zahřátí vrstvy do amorfního stavu - 500-700 °C) - mazání (zahřátí vrstvy do krystalické stavu - 200 °C) - čtení (záznamová vrstva se nemění) Informace jsou zaznamenávány od středu CD směrem k okraji ve spirálové stopě. Vlastní datová stopa je rozdělena na tři části: - Lead-in - začátek datové oblasti - Program Area - vlastní nahraná data - Lead-Out - Konec datové oblasti Ţivotnost médií:

CD-R - několik let CD-RW – cca 10 let

Systémy souborů Definice jak jsou data na disku organizována. Level 1 ISO 9660 Nejstarší verze. Definuje jména souborů dle DOSu - 8 znaků pro jméno a 3 znaky pro příponu. U tohoto systému není moţné pouţívat diakritiku. Maximální hloubka podadresářů je 8. 47


Level 2 ISO 9660 Umoţňuje větší flexibilitu při pojmenování souborů (délka názvů, speciální znaky). Tento systém není čitelný v některých operačních systémech (např. DOS). Level 3 ISO 9660 Soubory nemusí být zapsány do souvislého bloku, ale mohou být zapsány jako na pevném disku. S takovým CD lze pracovat jako s disketou. Pro zápis se musí pouţívat speciální software. Joliet Rozšíření systému Level 1 ISO 9660 firmou Microsoft. Lze pouţít dlouhé názvy souborů. UDF ISO 13346 Moţnost zapisovat soubory nahodile a libovolně je přemazávat jako na pevném disku. S CDRW lze pracovat stejně jako s disketou. Je nutný speciální ovladač (např. Adaptec Direct CD). Nevýhodou je sníţení volného místa na CD na 550 MB z důvodu zápisu alokační tabulky po kaţdém nahrání či smazání souboru. Citelně také klesne doba pouţitelnosti CDRW.

DVD Jako konkurence CD ROM se prosadil DVD – má podstatně vyšší kapacitu, aţ 17 GB, díky vyšší hustotě záznamu a jeho ukládáním po obou stranách disku. Zkratka DVD se původně interpretovala jako DIGITAL VIDEO DISC. Později se přistoupilo na výstiţnější výklad zkratky DVD, a to DIGITAL VERSATILE DISC, vystihující lépe všestranné a rozsáhlé moţnosti DVD jako universálního media, představujícího převratnou inovaci. Multimediální technologie DVD spojuje špičkovou kvalitu obrazu s vynikající digitální kvalitou zvuku a s interaktivitou. Přednosti DVD - Špičková úroveň obrazu ve vysílací kvalitě PAL a prostorový zvuk; - Velká kapacita media umoţňující uloţení více jak dvou hodin videa na DVD 5 a více jak osmi hodin na DVD 17; - Interaktivita zabezpečující dokonalý (rychlý a snadný) pohyb po struktuře DVD (přesné najetí na libovolnou sekvenci nebo na danou sekundu, stejně jako opakování, krokování vpřed i vzad a to pomalu i rychle.); - Moţnost umístit na disku aţ osm jazykových mutací, které lze v průběhu prohlíţení titulu libovolně přepínat. Spolu s moţností vyuţít dalších aţ 32 textových vrstev pro titulky v různých jazycích, které lze rovněţ libovolně měnit, jsou dány předpoklady pro výrobu DVD titulů srozumitelných lidem z většiny zemí celého světa; - Výběr aţ z devíti úhlů pohledu při sledování určitého děje; - Aţ osmiúrovňové zabezpečení přístupu k vybraným informacím; - Podpora širokoúhlých filmů a standardu TV obrazu 16:9; - Nezničitelnost disků přehráváním, odolnost proti magnetickému poli; - Zajištění proti výrobě nelegálních kopií (teoreticky); - Dostupnost DVD přehrávačů; - Universálnost media;

48

Technické vybavení osobních počítačů Formáty DVD DVD – video Formát DVD – video je určený pro uchování videosekvencí přehratelných v DVD přehrávačích připojených k televizoru, nebo v DVD mechanice na PC. DVD data Datové DVD vyuţívá rozšířeného formátu UDF/ISO (Universal data format / Industrial standard organization) přístupný ke čtení ve všech počítačových operačních systémech s podporou UDF. DVD - audio DVD-Audio je formát, který je předurčen, aby v domácnostech nahradil definitivně a velmi brzy AudioCD disky (CD-DA), které se pouţívají jiţ řadu let. Jeho předností je kromě velké kapacity, kterou DVD poskytuje, také moţnost uloţit na disk digitální záznam zvuku s vyšší vzorkovací frekvencí (48, 96 nebo 192 kHz) a s větší datovou hloubkou (místo 16 bitů u AudioCD aţ 24 bitů u DVD Audio). DVD - hybrid. Typy disků u disků průměru 120 mm - DVD 5 s kapacitou 4,4 GB - jednostranný jednovrstvý disk - DVD 10 – 8,8 GB - oboustranný jednovrstvý disk - DVD 9 – 8,1 GB - jednostranný dvouvrstvý disk - DVD 18 – 15,8 GB - oboustranný dvouvrstvý disk Typy disků podle principu záznamu DVD-R - nahrávatelné DVD, lze přečíst v kterémkoliv DVD přehrávači. Princip záznamu totoţný jako u CD-R médií. Kapacita disku 3,95 GB nebo 4,7 GB. DVD-RAM - přepisovatelný DVD, produkt firem Hitachi a Panasonic. Kapacita média 4,7 GB jednostranný a 9,4 GB oboustranný disk. Formát DVD-RAM nelze přečíst v DVD-ROM mechanikách jiných firem. DVD-RW - formát přepisovatelného DVD prosazovaný firmou Pioneer, lze přečíst jen v některých DVD mechanikách. DVD+RW - další z moţných kandidátů na rozšíření přepisovatelných DVD, konkurenční systém k DVD-RW prosazovaný firmou Philips, měl by jít přečíst ve všech DVD mechanikách. Nástupce DVD Bylo rozhodnuto o dvou směrech vývoje. První je zaloţen na technologii laseru o kratší vlnové délce, který umoţní lépe zaostřit a tedy zmenšit velikost prohlubní za účelem hustšího zápisu. Tyto disky dostaly název Blue-ray, coţ vyplývá z modré barvy laseru. „Modré DVD“. Dosahují kapacit 27 aţ 50 GB. Firmy Hitachi, LG Electronics, Matsushita Electric Industrial, Pioneer, Royal Philips Electronics, Samsung Electronics, Sharp, Sony a Thomson Multimedia, které se na vývoji Blue-ray disků účastní odsouhlasily, ţe nebudou vyvíjet formáty mimo standardy schválené DVD Forem, aby nedošlo k stejné situaci, jaká panovala u DVD.

49

Technické vybavení osobních počítačů Druhý směr vývoje má název HD-DVD, který vyuţívá stávající technologii DVD, avšak uţívá novější kodek pro komprimování videa MPEG-4 a modrý laser. Je tak dosaţeno vyšší kvality při stejném datovém objemu, nebo lépe stejné kvality při menším datovém toku. Standard počítá s vyuţitím na poli technologie HDTV, která se chystá vytlačit PAL a NTSC. Zdá se, ţe v tomto souboji formátů pravděpodobně zvítězí formát Blue-ray.

Další typy diskových pamětí U osobních počítačů se můţete setkat i s dalšími typy diskových pamětí. Jejich rozšíření však není takové, aby je bylo moţné povaţovat za běţný standart. Patří sem zařízení od firmy IOMEGA – nejpopulárnější je ZIP, coţ je speciální disketová mechanika pouţívající média o kapacitě 100 MB nebo nověji 250 MB.

Další mechanikou je JAZ s kapacitou disku aţ 2 GB. Pro pouţití u přenosných počítačů a digitálních fotoaparátů je určena mechanika Click! s disketou o kapacitě 40 MB. Zde je důraz kladen hlavně na velikost a tak se mechanika Click! svými rozměry blíţí platební kartě! Některé firmy se snaţí vyrobit mechaniku, která by uměla pracovat jednak s běţnými 3,5" disketami, jednak s vysokokapacitními disketami. Sem patří například a:drive (kapacita vlastní diskety je 120 MB), či HiFD (200 MB). Moţná se prosadí i MiniDisc od firmy Sony, původně určený pro záznam hudby.

USB flash disk Tato polovodičová paměť se dnes pouţívá jako náhrada disket. Připojuje se pomocí sběrnice USB a můţe mít různou podobu. Informace jsou na této paměti uchovány i po odpojení od počítače. Rychlost čtení dat je mnohem větší neţ u klasické diskety a pohybuje se okolo aţ 30MB za sekundu. Rychlost zápisu se pohybuje okolo 25 MB za sekundu. Na trhu jsou flash disky i s mnohem menšími rychlostmi a proto je potřeba při nákupu nového flash disku dávat dobrý pozor. Kapacita flash disků neustále roste. Jejich kapacity jsou nejčastěji 256KB, 512KB, 1GB, 2GB, 4GB, 8GB, 16GB a 32GB.

50


Paměťové karty Paměťové karty jsou obvykle zaloţeny na principu pamětí typu flash. Jsou to polovodičové paměti, které se nejčastěji pouţívají v MP3 přehrávačích, digitálních fotoaparátech, videokamerách, mobilních telefonech a podobně. Nejčastěji pouţívané paměťové karty jsou typu Secure Digital (SD), Mikro Secure Digital (mSD), xD Picture Card (xD), Compactflash (CF), SmartMedia (SM), Memory Stisk PRO (MSP) a Memory Stisk Duo (MSD). V dnešní době největší z nich dosahují kapacit aţ 32 GB. Bohuţel většina přístrojů, které jsou na trhu umí pracovat s kartou o kapacitě max. 2GB. Při nákupu karty je vţdy vhodné vědět, jakou maximální kapacitu daný přístroj podporuje. Paměťové karty lze koupit s různou rychlostí četní a zápisu. S vyššími rychlostmi stoupá i cena karty.

3.1.3 Zobrazovací jednotka Zobrazovací jednotka, slangově grafická či video karta, je určena ke zpracování výstupních signálů počítače a jejich převedení do podoby, kterou lze zobrazit na monitoru a které obsluha rozumí. Můţe být součástí základní desky, nebo se pouţívá jako zásuvný modul. Standardem jsou jednotky typu VGA, případně SVGA (SuperVGA). Kaţdá zobrazovací jednotka umí adresovat určitý počet bodů na řádku či sloupci monitoru - čím více, tím lepší rozlišení můţete pouţít při práci. Podle velikosti paměti zobrazovací jednotky lze pouţít i různý počet zobrazovaných barev - čím více jich bude, tím věrnější barvy uvidíte. Za minimum lze povaţovat rozlišení 800×600 bodů a zobrazení 256 barev, pro hry a zpracování grafiky pak šestnáctibitové barvy (téţ HighColor – 65536 barev). Pokud byste pouţili rozlišení větší, neţ umí zobrazit Váš monitor, uvidíte pouze barevnou změť – proto pozor při experimentech. Podrobný popis je v kapitole – Výstupní zařízení.

3.1.4 Vstupní zařízení Počítač musíte něčím ovládat, zadávat příkazy, vybírat z nabídek či potvrzovat volby. Přesně to má za úkol vstupní zařízení – předat informace od obsluhy do PC ke zpracování. Vstupní zařízení se neustále vyvíjí, zjednodušují, vyuţívá je stále více programů a stávají se tak běţnou součástí PC - například myš byla v roce 1990 doplňkové zboţí, které si málokdo pořídil, dnes se bez ní počítač neprodává. Některé firmy (hlavně IBM a Microsoft) konají pokusy s hlasovým ovládáním počítače. Do vstupních zařízení patří klávesnice, myš a její příbuzný trackball (čti trekból), scanner neboli snímač předloh (textů, obrázků…), joystick a další herní ovladače. 51


Klávesnice Klávesnice je nejpouţívanější vstupní zařízení počítače. V posledních deseti letech se pouţívají pouze klávesnice, dříve označované jako AT – mají 101 aţ 105 kláves. Tvar klávesnice se nyní mírně mění, přišlo se totiţ na to, ţe běţná rovná klávesnice není vhodná pro trvalou práci – zápěstí rukou má nepřirozenou polohu, která můţe mít i trvalé následky na zdraví obsluhy. Proto se dnes rozšiřují typy různě zalomené a pokroucené. Princip klávesnice je také rozmanitý. Klávesy mohou být tvořeny tlačítky, nebo se pouţívají dvě fólie, které se dotykem spojí, existují i klávesnice, kde je snímáno zasunutí tyčového magnetu do cívky. Nejlevnější klávesnice mají na desce kontakty, tvořené vodivou fólií, na které přitlačujete klávesami špalíček vodivé pryţe – ta kontakty spojí. Klávesnice má několik částí: alfanumerickou část – je největší částí klávesnice, pomocí ní lze zapisovat znaky funkční klávesy – sem patří klávesy označené F1 aţ F12 – mají různé funkce, které jim přiřazuje spuštěná aplikace kurzorové a editační klávesy – jsou mezi alfanumerickou a numerickou částí klávesnice, slouţí pro ovládání kurzoru numerickou část – vpravo na klávesnici, je určena pro zápis číslic a základních matematických operátorů (plus, mínus, děleno, krát) – tato část klávesnice byla přidána po rozšíření programů, ve kterých se často zapisují čísla speciální klávesy – klávesy nad kurzorovými a editačními – Print Screen, Scroll Lock, Pause, a klávesa Escape (Esc), zcela vlevo nahoře indikátory – nad numerickou částí, indikují zapnutí některých kláves Význam některých kláves je zřejmý – stisknete-li klávesu a, napíše se a (moţná velké, moţná malé). Kdyţ stisknete Alt, nenapíše se Alt – tato klávesa má speciální určení. A není osamocená. Zvláštní klávesy mají tento význam: Escape (Esc) – únik, má obvykle ukončovací funkci, její pouţití je pro PC neškodné Tab – tabulátor, pomocí něj lze přeskakovat kurzorem mezi zaráţkami (v textových dokumentech), nebo mezi poloţkami (v dialogových panelech) CapsLock – zapíná/vypíná trvalý zápis velkých písmen, nemá vliv na zápis číslic a druhých znaků na číselných klávesách alfanumerické části klávesnice, její zapnutí je indikováno svitem stejnojmenné kontrolky – svítí-li, zapisujete velká písmena Shift – zdvojená klávesa, je umístěna po obou stranách alfanumerické klávesnice, po dobu stisku zapisujete z alfanumerické části druhé znaky (malá či velká písmena, číslice či jiné znaky), její funkce souvisí se stavem klávesy CapsLock

52


Ctrl – control, opět zdvojená klávesa, ale některé programy rozlišují levý (LCtrl) a pravý (RCtrl) control, pouţívá se v kombinaci s jinou klávesou, obvykle ve funkci tzv. řídících znaků nebo klávesových zkratek Alt – alternate, zdvojená klávesa, někdy je rozlišován levý (pouze Alt) a pravý (Alt Gr) alternate, pouţívá se v kombinaci s jinou klávesou z alfanumerické části jako klávesová zkratka, v kombinaci s číslicemi z numerické části pak pro zápis znaků, které nemají svou klávesu na klávesnici Enter – je v alfanumerické i numerické části, obě mají stejný význam, slouţí pro potvrzení, spouštění, vkládání (v tabulkách), ukončení odstavce (v textových editorech)

53

Technické vybavení osobních počítačů Backspace – šedá klávesa s šipkou doleva u klávesy Enter v alfanumerické části, maţe znak před kurzorem, vrací zpět (Internet Explorer) Insert – přepíná reţim zápisu znaků přepis/vkládání Delete – maţe znak nad kurzorem, nebo poloţku v nadstavbě operačního systému Home – posun kurzoru na začátek stránky, okna, dokumentu End – posun kurzoru na konec stránky, okna, dokumentu PageUp – posun o obrazovku (zobrazenou část) dopředu (nahoru) PageDown – posun o obrazovku (zobrazenou část) dozadu (dolů) NumLock – zapíná/vypíná zápis číslic z numerické části klávesnice, její stav je indikován stejnojmennou kontrolkou – svítí-li, zapisujete z numerické části klávesnice číslice šipky – ovládají kurzor ve zvoleném směru Print Screen – pouţívá se pro tisk obsahu obrazovky na tiskárně, nebo pro sejmutí tohoto obsahu do paměti (Alt+Print Screen) Scroll Lock – ovlivňuje funkci kurzorových kláves, je málo pouţívaná Pause – pozastaví činnost počítače, činnost obnovuje stisk klávesy Enter Novější klávesnice mají navíc ještě klávesy, speciálně určené pro ovládání některých funkcí operačního systému Windows 95 a novějších (98, 2000, NT, XP, Vista). V předchozím textu byla několikrát zmíněna kombinace kláves (Ctrl, Alt). Představitelem takové kombinace je například stisk kláves Ctrl+C – ten provede kopírování označené části obrazovky. Postup při stisku kláves je následující: stisknete a drţíte klávesu Ctrl, stisknete a hned pustíte klávesu C. Pak můţete uvolnit i klávesu Ctrl. Stisk kombinace kláves je někdy nazýván současným stiskem kláves. Ještě známější je trojkombinace Ctrl+Alt+Delete - ta provede tzv. teplý start počítače, jakýsi jemnější Reset, kdy dojde k restartování, ale neprovedou se testy technického vybavení. I kdyţ je tento prostředek šetrnější k dílům počítače, není o nic méně nebezpečný, co se týká moţnosti poškození a ztráty dat! I tento „opičí hmat”, jak se mu přezdívá, pouţívejte s rozmyslem jen v okamţicích, kdy jiné řešení není moţné. Klávesnici je třeba udrţovat v čistotě, nekrmit ji drobky vaší stravy ani nenapájet tekutinami. Neporoste ona, ale správce či technik počítače.

54


Myš Myš je zařízení, které usnadňuje obsluhu graficky orientovaných aplikací. To jsou všechny programy, které mají různé nabídky a volby. Je sice moţné je ovládat i z klávesnice, ale myš je pro ovládání pohodlnější. Myš v plastové, více či méně vytvarované krabičce, ukrývá elektroniku, která snímá a vyhodnocuje pohyb myši po podloţce. Pohyb je převeden na signál, který počítač zpracuje a provede odpovídající pohyb kurzoru myši na obrazovce monitoru. Levnější myši pro snímání pouţívají kuličku a rotační snímače. Nevýhodou tohoto systému je, ţe funguje jen na určitých materiálech (podloţkách) a je náchylný na znečištění mechanických části systému (snímačů). Draţší myši pouţívají jiné principy, například optický. Takové myši je celkem jedno, po jakém povrchu se pohybuje, mechanické části nejsou pouţity, takţe nehrozí zanesení systému, ale ceny nejsou zrovna nejniţší. Na horní straně pouzdra myši jsou tlačítka. Ta lze stisknout. Tato akce je vyhodnocena elektronikou myši a počítač opět můţe nějakým způsobem reagovat. Myši mohou mít dvě nebo tři tlačítka. Ţe na myši jsou vidět tři tlačítka, ještě neznamená, ţe všechna jsou funkční. Záleţí i na takzvaném ovladači myši – některé nepodporují pouţívání prostředního tlačítka. To lze u některých myší vyřadit i přepínačem, který se nachází na spodku nebo boku pouzdra. Jeho polohy jsou označeny buď 2 či MS – ta vyřazuje prostřední tlačítko z funkce, nebo 3 či PS – ta prostřední tlačítko pouţívá. U novějších myší se začínají pouţívat místo prostředního tlačítka kolečka a páčky – ta mají speciální význam pro některé aplikace. S myší lze provádět tyto základní úkony: Pohyb – pohyb myši po podloţce, nestačí-li podloţka rozsahem, nazdvihněte myš tak, aby se nedotýkala podloţky, a přemístěte ji na jiné místo podloţky, nejlépe na protilehlou stranu. Ukázání – pohyb myši je ukončen, ukazuje-li kurzor myši na zvolené místo. Klik, kliknutí, stisk – krátký stisk následovaný uvolněním tlačítka. V průběhu stisku s myší nehýbejte! Tažení – stisk a drţení tlačítka, při drţení myší pohybujte, aţ přemístíte kurzor (objekt) na poţadované místo. Pak uvolněte tlačítko. Dvojklik, dvojité stisknutí – dva krátké stisky s krátkou prodlevou mezi nimi. V průběhu dvojkliku s myší nepohybujte, jinak bude akce vyhodnocena jako dva rozdílné stisky, nebo stisk a taţení!

55

Technické vybavení osobních počítačů Princip myši Kuličková myš - uvnitř myši je kulička, která snímá pomocí válečků pohyb v ose x a y. Tento pohyb je přenášen na malý disk s otvory, které střídavě propouští a blokuje světlo, jenţ generuje LED dioda. Citlivý senzor detekuje záblesky a řídící elektronika myši je převádí na elektrický signál, který dále putuje do počítače, kde je zpracován.

Optická myš – uvnitř myši je umístěn CCD nebo CMOS snímací prvek (malá kamera), který zachycuje a vyhodnocuje odraţený obraz od povrchu, který je osvětlován LED diodou.

Jiná vstupní zařízení Kromě jiţ popsaných vstupních zařízení se můţete u PC setkat i s dalšími, ne zcela běţnými zařízeními pro ovládání počítače. Trackball (čti trekból) Je to v podstatě obrácená myš. Místo pohybu myši po podloţce, se pohybuje pouze horní kuličkou. Toto zařízení pouţívají také některé přenosné počítače.

56

Technické vybavení osobních počítačů Touchpad (čti tačped) Plně dokáţe nahradit myš. Po podloţce citlivé na tlak lze pohybovat speciální tuţkou bez náplně, nebo lze pouţít prst. Pod touchpadem jsou dvě tlačítka, která mají stejné pouţití jako u myši. Poklepání na podloţku nahrazuje kliknutí tlačítkem myši. Touchpad se vyrábí i v externím provedení, které lze připojit pomocí standardního rozhraní USB nebo PS/2.

Joystick (čti džojstyk) Pouţívá se pro ovládání počítačových her. Ten má nejčastěji podobu páky, jejíţ pohyb je snímán ve dvou směrech. Joystick můţe mít podobu volantu, řídítek motocyklu nebo řídicí páky letadla.

Scanner (čti skenr) Pouţívá se pro převedení předlohy (text, obrázek) do počítače. Umí nasnímat předlohu a předat ji aplikaci, která můţe provést další zpracování. Ceny scannerů pro domácnost v posledních letech značně poklesly, proto došlo k jejich rozšíření. Scanner ruční, jehoţ pohyb obstarává obsluha pohybem své ruky, dnes jiţ není vyráběn. Scanner stolní uţ má motorový pohon – pohybuje-li se předloha skrz snímací zařízení, jedná se o scanner průtahový, pohybuje-li se snímací zařízení a předloha leţí na skleněné desce, jde o scanner deskový (dnes nejpouţívanější). V profesionálních grafických studiích se pouţívá scanner bubnový, který snímá ve vysoké kvalitě, čemuţ také odpovídá jeho vysoká cena. Technologie skenování   

CCD (Charge Coupled Device) - zdrojem světla zářivka, odraţené světlo zachycují CCD čidla CIS (Contact Image Sensor) - zdroj světla: tři řádky diod v barvách RGB jsou součástí čtecí hlavy, jeden řádek senzorů. Nemá zrcadla a čočky jako CCD, je levnější, avšak poněkud niţší kvalita snímání Rotační skenery pouţívají ke snímání fotonásobiče. Ty mají velký dynamický rozsah (např. jsou schopny rozlišit i několik fotonů)

Existují i další typy vstupních zařízení, například speciální klávesnice pro slepce, tablet, trackpoint… Jejich pouţití je však vysoce specifické.

57

Technické vybavení osobních počítačů Tablet Tablet je vstupní zařízení, jehoţ základem je aktivní podloţka, která velmi přesně snímá pozici myši nebo elektronického pera. Tuto pozici převádí do souřadnic se zvoleným měřítkem. Tablety se pouţívají pro snímání dat z mapových podkladů, výkresů na kreslení. Přiloţené elektronické pero je zpravidla citlivé na tlak.

58

2 Historie výpočetní techniky

Recommend Documents