Informatika Ing. Petr Votava 2004 1 Úvod Každý člověk dnešní doby je ze všech stran přímo zaplavován informacemi, které plynou z nejrůznějších zdrojů. Umožňuje to prudký rozvoj techniky, která poskytuje nezměrné možnosti v šíření zpráv všemi směry, a to nejen v rychlosti, ale i v množství. Je jasné, že v této propletené síti není snadná orientace ani usměrnění toku, výběr a třídění také nejsou snadné. A právě zde sehrává naprosto nezastupitelnou úlohu výpočetní technika, díky které se tento proces dá zvládnout. A nyní si představme situaci dnešního vysokoškolského studenta, který se má stát základem budoucí inteligence a potřebuje proto co nejvíce informací z oboru, který je předmětem jeho zájmu. Proto také dochází k transformaci vysokoškolské výuky, která nemůže být postavena pouze na klasických informačních zdrojích a relativně starých informacích. Audiovizuální výukové programy rozšiřují studijní možnosti a využívají přitom vhodné kombinace optického a akustického vstupu informací do lidské paměti. Tyto moderní metody výuky však předpokládají určitou míru počítačové gramotnosti, k jejímuž zvýšení má napomoci i následující text. Nejsou to vysokoškolská skripta v pravém slova smyslu. Jde o pomocný materiál, který má posluchačům ´prezenčního i kombinovaného bakalářského studia pomoci v orientaci v přednášené látce z oblasti informatiky. Zvládnutí této disciplíny zahrnuje nutnost seznámit se s obrovským množstvím informací, představuje skládání velice rozmanité mozaiky, ve které je zastoupena jak oblast technického vybavení počítačů, operačních systémů, obsluhy základních uživatelských programů a v neposlední řadě účelné využití možností celosvětové sítě Internet. Už tento výčet představuje naprostou nemožnost vyčerpávajícího popisu jednotlivých částí a proto se v předkládaném učebním textu skutečně jedná pouze o podporu při studiu předmětu Informatika.
2 HARDWARE PC Na počátku je vhodné počítač definovat. Je to zařízení, obsahující procesor (mikroprocesor – což je elektronická součástka vysoké integrace), který dokáže zpracovávat instrukce, uložené v paměti počítače. Jeho základními součástmi je aritmeticko-logická jednotka a řadič. Aritmeticko-logická jednotka (ALU) – je jednotka procesoru, která provádí základní aritmetické a logické operace (AND, OR, posuvy). Další základní pojmy jsou: •
•
• •
Řadič (controller) - je část procesoru, která řídí vykonávání operace a chod celého procesoru podle instrukcí programu. Obsahuje především registr instrukcí (uchovává operační znak instrukce po dobu jejího provádění) a dekodér instrukcí (dekóduje obsah registru instrukcí a generuje řídící signály pro procesor). Registr - je velmi rychlá paměťová buňka velikosti jednotek bytů, umístěná většinou uvnitř procesoru počítače. Registry je možno rozdělit na registry univerzální a registry s určitým pevně stanoveným významem. Registry univerzální jsou určeny pro uchovávání operandů, mezivýsledků i výsledků podobně jako paměť počítače. Jejich výhodou oproti paměti mimo procesor je to, že informace v nich uložené jsou přístupné prakticky okamžitě bez nutnosti přístupu mimo procesor. Druhou skupinou registrů jsou registry s určitým pevně stanoveným významem. Může to být např.: Střadač - je registr, který zpravidla obsahuje jeden operand a bývá do něj uložen výsledek operace Čítač instrukcí - je registr, který obsahuje adresu následující prováděné instrukce.
2.1
Von Neumannova architektura
Většina dnes používaných počítačů používá model, který byl navržen roku 1945 americkým matematikem maďarského původu Johnem von Neumannem.
Obr. 1 Von Neumannovo schéma Podle tohoto schématu se počítač skládá z pěti hlavních částí: 1. Operační paměť - slouží k uchování zpracovávaného programu, dat a výsledků výpočtu 2. ALU - Arithmetic-Logic Unit (aritmeticko-logická jednotka) – jednotka, provádějící veškeré aritmetické výpočty a logické operace. 3. Řadič - řídící jednotka, která řídí činnost všech částí počítače. Reakce na řídící signály, stavy jednotlivých modulů jsou naopak zasílány zpět řadiči pomocí stavových hlášení. 4. Vstupní zařízení - zařízení určená pro vstup programu a dat. 5. Výstupní zařízení - zařízení určená pro výstup výsledků, které program zpracoval. Princip činnosti počítače je pak následující. Do operační paměti se pomocí vstupních zařízení přes ALU umístí program, který bude provádět výpočet. Stejným způsobem se do operační paměti umístí data, která bude program zpracovávat. Dále proběhne vlastní výpočet, jehož jednotlivé kroky provádí ALU. Tato jednotka je v průběhu výpočtu spolu s ostatními moduly řízena řadičem počítače. Mezivýsledky výpočtu jsou ukládány do operační paměti. Po skončení výpočtu jsou výsledky poslány přes ALU na výstupní zařízení. Dnešní počítače se od tohoto klasického schématu v některých podrobnostech mohou odlišovat. Je to především možnost pracovat i s více než jedním procesorem. Dále je obvyklé, že počítač zpracovává paralelně více programů zároveň - tzv. multitasking. To vede k efektivnímu využití strojového času. Program se do paměti nemusí zavést celý, ale je možné zavést pouze jeho část a ostatní části zavádět až v případě potřeby. Taktéž existují navíc vstupní / výstupní zařízení (I/O devices), která umožňují jak vstup, tak výstup dat (programu).
2.2
Harwardská koncepce
Na rozdíl od von Neumannovy koncepce předpokládá existenci dvou oddělených pamětí. V první paměti jsou uloženy programy a ve druhé jsou uložena proměnná data. Tato koncepce se využívá např. v jednoúčelových programovatelných automatech nebo kapesních kalkulátorech. V současné době se technické vybavení počítačů rychle vyvíjí. Neustále jsou posouvány hranice možností jednotlivých základních komponent systému. Počítač je však neustále stavebnicí, kterou je možné různě sestavovat a doplňovat. Z jednotlivých komponent je tak možné sestavit vyvážený systém, který za vynaložené finanční prostředky splňuje požadavky v dané třídě aplikací, stejně tak je však možné sestavit systém v některém směru nevyvážený a neodpovídající tak výsledné ceně. Stejně tak je možné navrhnout systém s omezenými možnostmi upgrade. Je třeba si také uvědomit, že technické vybavení může plnit požadované funkce pouze v součinnosti s vhodným operačním systémem.
3 PROCESOR Mikroprocesor (procesor) je integrovaný obvod, který je jádrem celého počítače. Je umístěn v patici (slotu) na základní desce. Jeho funkce je taková, že vykonává sekvenčně jednotlivé instrukce programu, umístěného v paměti počítače. Seznam všech dostupných instrukcí procesoru se nazývá instrukční sada a je pevně zabudována do procesoru při jeho výrobě. Je charakterizován: • šířka slova • instrukční soubor (CISC, RISC - Reduced Instruction Set) • taktovací frekvence • šířka datové sběrnice • šířka adresové sběrnice (kolik paměti lze max. adresovat) • další údaje (vnitřní architektura, cache, pipelining, podpora pro multitasking,systém přerušení, vestavěné pomocné obvody - časovače apod., hw soběstačnost, napájení, atd.) Vnitřní taktovací frekvence procesoru Tato frekvence se vytváří ve frekvenčním generátoru základní desky, je v určitých mezích nastavitelná přepnutím, taktuje činnost procesoru a tím určuje dobu jeho základního cyklu. Se zvyšující se frekvencí se procesor více zahřívá a je možné jej zničit. Proto při výměně procesoru je třeba dodržet předepsanou frekvenci. Současné procesory dosahují frekvence přes 3 GHz a ve výhledu jsou frekvence až 7 GHz. Mezi nejvýznamnější výrobce mikroprocesorů pro PC v současné době patří firmy Intel, AMD, VIA Technologies a Transmeta.
4 ZÁKLADNÍ DESKA Základní deska (Mainboard, Motherboard) ovlivňuje do značné míry kvalitu počítačové sestavy a to i vzhledem k dalšímu rozšiřování a modernizaci. Jedná se o několikavrstvou desku tištěného spoje, která prostřednictvím tzv. vnitřní sběrnice propojuje jednotlivé součásti počítače (procesor, paměť), rozšiřující sloty, t.j. konektory pro další přídavné karty, jako např. grafická karta, síťová karta a pod., konektory integrovaného rozhraní I/O, integrovaného rozhraní IDE pro pevné disky a disketové mechaniky a další. Základní desky nemají vždy stejné rozměry. Klasické desky (tzv. AT) mají rozměr cca 228 x 305 mm. Nový formát (ATX) zavedla firma INTEL a využívá ji většina nových, kvalitních počítačů. Pro desku ATX je však třeba použít jiný typ počítačové skříně. Typická deska ATX a rozložení základních komponent je uvedena na obr. 3.1, kde: 1 … procesor 2 … paměť cache L2 3 … rozšiřující slot ISA 4 … Slot ASUS MediaBus 5 … rozšiřující slot PCI a AGP 6 … konektory V/V, FDD aIDE 7 … paměťové banky SIMM 8 … konektor PS/2 mouse 9 … konektor klávesnice 10 …konektor napájení 11 …rozšiřující modul L2 cache
Obr.2 Typická základní deska Při výběru základní desky, příp. při jejím hodnocení je třeba věnovat pozornost především následujícím údajům : •
Počet a typ rozšiřujících slotů
•
Typ patice procesoru a počet a typ použitelných procesorů
•
Rychlost vnitřní sběrnice
•
Integrace dalších obvodů
•
Typ Chipsetu
•
Typ BIOSu
Integrace dalších obvodů Na dražších základních deskách může být integrován především : •
zvuková karta
•
grafická karta
•
síťová karta
•
řadič SCSI
•
a další.
Tato zařízení bývají zpravidla integrována v jednoduché podobě. Chipset Termínem chipset nazýváme řadu integrovaných obvodů na základní desce. Programy umístěné v těchto obvodech zajišťují její řízení a správnou funkci. Tyto programy tedy zároveň definují vlastnosti desky, mimo jiné i množinu součástí (např. typy procesorů), se kterými deska bude umět spolupracovat.
BIOS (Basic Input Output System) BIOS je program, který zajišťuje vazbu mezi univerzálním operačním systémem a specifických hardwarem. Jen tak je možné zajistit, že tentýž operační systém pracuje bezchybně na počítači třídy 286 i Pentium. BIOS je umístěn v paměti typu ROM (viz kapitola paměti). Fyzicky je to pouzdro DIP, čili integrovaný obvod, zasunutý do patice základní desky. BIOS je možné v jistých mezích i konfigurovat. K tomu slouží program SETUP. Nejznámější tvůrci programů BIOS jsou firmy American Megatrens Incorporated - AMI, Award a Phoenix.
Obr. 3 Funkce BIOSu
4.1
Vstupně/výstupní porty
Počítač je vybaven celou řadou konektorů, které lze v prvním kroku rozdělit podle mechanického uspořádání na: •
zásuvky
•
zástrčky (konektor s kolíky, které se zasunují do zásuvky)
Z hlediska funkce je zde zpravidla možné nalézt některé z následujících konektorů: •
napájecí konektory
•
zásuvka grafické karty
•
zásuvka DIN pro připojení klávesnice (u starších PC AT)
•
zásuvka PS/2 pro připojení klávesnice nebo polohovacího zařízení (myši) u modernějších PC
•
zástrčka 9 nebo 25 pinů pro sériový port (starší konektor pro polohovací zařízení, modemy, ...)
•
zásuvka s 25 piny pro paralelní porty (pro tiskárny, skenery, záznamová zařízení, ...)
•
zásuvka gameportu (pro připojení joysticku, kláves, ...)
•
zvukové konektory (jacky pro reproduktory, mikrofon, ...)
•
zástrčky USB
•
zásuvka SCSI (25, 50 nebo 68 pinů)
•
zásuvka FireWire pro rychlá zařízení
•
konektor pro připojení síťové karty nebo telefonní konektor a řadu dalších...
Sériové rozhraní Data jsou posílána po jednom vodiči za sebou tak, že teprve až dojde vyslaný bit je zaslán další. Komunikace je tedy poměrně pomalá, na druhé straně maximálně jednoduchá. Paralelní rozhraní Pro přenos se využívá 8 vodičů současně - naráz je tak možné přenést celý byte. Jistou nevýhodou je možnost tzv. přeslechů, tj. mísení napěťových signálů mezi jednotlivými vodiči. Toto rozhraní si vynutila především potřeba zrychlení komunikace počítače s tiskárnami.
Rozhraní USB USB - jedná se o poměrně nové rozhraní, sloužící pro připojování externích zařízení a periférií. Jeho vznik si vynutil zrychlující se vývoj ve světě výpočetní techniky a stoupající nabídka výrobců elektronických zařízení, která lze připojovat k PC. Vedle myši, tiskárny, scanneru, modemu je dnes také možno připojit digitální fotoaparát, kameru, os. organizéry a databanky, ale také i reproduktory, tablety, externí jednotky ZIP a samozřejmě i PC do sítě s ostatními počítači. No a to všechno už je možné přes rozhraní USB. Toto rozhraní dovoluje připojit až 127 zařízení, maximální přenosová rychlost je až 12 MB/s. Komunikace přes rozhraní USB je 10× rychlejším než přes paralelní port a 100× rychlejší než přes port sériový. Výhodou je i podpora systému Plug&Play a navíc také možnost připojování a odpojování jednotlivých zařízení za chodu PC bez nutnosti vypínání a zapínání. Okolní periferie se spojují pomocí tenkých kabelů. Délka kabelu mezi dvěmi zařízeními však nesmí přesáhnout délku 5m . Kabel se skládá ze 4 vodičů. Dvěma z nich je vedeno napětí 5V a zbylé dva jsou datové. Způsob datového přenosu je stejný jako u sériového rozhraní, avšak frekvence přenosu je mnohonásobně vyšší. V současnosti se již používá formát USB 2.0.
5 PAMĚTI Paměť je prostředek pro uložení binárních dat. V současné době jsou zpravidla realizovány jako polovodičové. Základní charakteristiky paměti je její: •
kapacita
•
vybavovací doba.
Zpravidla základní kriterium pro jejich dělení je to, zda je možné z paměti data pouze číst (paměti ROM), nebo je možné do paměti i data zapisovat (paměti RAM) Paměti typu ROM (Read Only Memory - paměti pouze pro čtení) Data jsou v paměti k dispozici i po vypnutí počítače. V počítači jsou paměti typu ROM využívány především pro uložení BIOSu. Dle způsobu zápisu dat do paměti se dají paměti ROM ještě rozdělit na paměti : • • • • •
ROM PROM (Programmable ROM EPROM (Erasable PROM) EEPROM (Electrically EPROM) Flash-PROM
Paměti typu RAM (Random Access Memory - paměti s náhodným přístupem). Tyto paměti jsou rychlejší než paměti ROM a jsou využívány jako operační paměť počítače. Dají se využít pro čtení i zápis, po vypnutí počítače ztrácí informaci. Dle způsobu realizace je možné rozlišovat : • • • •
Statické paměti RAM (SRAM) Dynamické paměti RAM (DRAM) Dynamické paměti DDR RAM (DDRAM) CMOS RAM (Complementary Metal Oxide Silicon) V PC slouží pro zápis parametrů programu Setup.Vzhledem k technologii výroby mají nepatrnou spotřebu a po vypnutí počítače jsou napájeny z miniaturní baterie.
6 PEVNÝ DISK Pevný disk patří mezi jednu ze základních součástí počítače. Slouží jako velkokapacitní prostor pro ukládání dat, která zůstávají uchována i po vypnutí počítače. Data jsou na disku uchována prostřednictvím střídavého zmagnetování povrchové vrstvy nemagnetického kotouče resp. více
kotoučů soustředně umístěných nad sebou. Nad rotující kotouče jsou vystavovány pomocí vystavovacích cívek (dříve krokových motorů) čtecí/záznamové hlavy, prostřednictvím kterých jsou snímány a zapisovány informace na disk. Vzdálenost hlav od disků je nepatrná a je udržována aerodynamickým vztlakem vznikajícím při rotaci kotoučů. Celý povrch kotoučů je rozdělen na soustředné stopy a ty jsou dále dělena na jednotlivé sektory. Sektor je pak základní jednotkou uložení dat. Celý proces probíhá při tzv.formátování disku, zpravidla před prvním použitím. Základní charakteristiky disku jsou: •
Kapacita disku
•
Přístupová doba
•
Typ řadiče (řídící jednotky)
Kapacita disku Nejstarší disky měly kapacitu několik desítek MB. Současné disky mají běžně kapacitu 40-120 GB, špičkové až 200 GB. Zvyšování kapacity je dosaženo především zvyšováním hustoty záznamu dat a novými způsoby kódování. Přístupová doba Přístupová doba (access time) udává, jak rychle jsou po požadavku na čtení k dispozici data. Tato doba se pohybuje okolo 10 ms a sestává z tzv. doby vystavení hlaviček (seek time) a doby čekání (rotary latency period) na pootočení disku do potřebné polohy.
Obr. 4 Jednotka pevného disku Řadiče pevných disků Řadič je řídící jednotka, prostřednictvím které jsou čtena a zapisována data na pevný disk a která ve spolupráci se sběrnicí zajišťuje přenos dat mezi diskem a procesorem. Řadič má podstatný vliv na kvalitu disku. V současné době se používají řadiče IDE, EIDE a SCSI.
7 PRUŽNÝ DISK Disketové mechaniky prodělaly dlouhý vývoj paralelně s počítači, jelikož byly vždy považovány za standardní součást počítače. Médiem pro ukládání dat je pružný plastový kotouč s nanesenou tenkou vrstvou záznamového média. Původní diskety o průměru 8“ se dnes využívají pouze ve speciálních zařízeních, 5,25“ diskety jsou rovněž historickou záležitostí. Stále se používají jednotky 3,5“ se záznamovou kapacitou zpravidla 1,44 MB. Nejnovější typy pro kolmý záznam mají formátovanou kapacitu 2HD 2,88 MB. Jeden z předpokládaných trendů vývoje je kombinace disketové jednotky a pevného disku.
Obr. 5 Mechanika FDD 3.5“ Životnost Běžné značkové diskety mají životnost 3,5 mil. otáček, s leštěným povrchem 30 mil. a s teflonovou vrstvou 75 mil.otáček.
8 CD A DVD 8.1
Compact Disk - CD
Datové jednotky CD představují řadu technologií, které umožňují ukládat data na nosiče, obdobné nosičům pro ukládání hudebních nahrávek. Mechanika CD-ROM (Read Only Memory) Mechaniky CD ROM umožňují ukládat data na stejné kotoučky, jako u hudebních disků. Existuje celá řada formátů uložení, včetně kombinací s hudbou. Jednotlivé mechaniky se liší jednak rychlostí otáčení kotouče a tím i rychlostí čtení dat. Tato rychlost bývá udávána jako násobek rychlosti běžných zvukových CD. Existovaly tak mechaniky 2x, 4x atd, v současné době jsou zcela běžné mechaniky 32x. Pomalejší jednotky než cca 8x nebyly vhodné pro přehrávání videa v reálném čase.
Obr. 6 Způsob připojení jednotky CD ROM CD-R (Recordable) Jedná se o prázdné disky, na které je možné zaznamenat data v odpovídajících mechanikách. Data je možné zaznamenat pouze jednou, je však možné tato data na disk postupně doplňovat (tzv. multisession). CD-RW (Read Write, ReWriteable) CD-RW disky jsou přepisovatelné CD disky, které lze přepisovat v mechanikách RW. Způsob uložení dat na CD Data jsou uložena v digitální formě jako logické "0" a "1". Na výlisku CD se nachází na spirále směrem od středu drobné dolíky - PITy o velikosti několika tisícin mm. Ze zdroje laser.záření jsou vysílány impulsy záření. Pokud se paprsek při dopadu odrazí od rovné plošky, vrátí se impuls zpět k fotodiodě
a jejím prostřednictvím vznikne elektrický impuls. Při dopadu laserového paprsku na PIT, je paprsek odražen jiným směrem a impuls nevznikne. Za normálního stavu při plynulém střídání plošek a PITů dochází k plynulé změně impulsů, což je chápáno jako logická "0". Jako logická "1" je chápána odchylka od této posloupnosti. Celková kapacita CD je rozdělena na sektory - velké rámce (Large Frame). Tyto velké rámce obsahují vždy 98 malých rámců (Small Frame). Počet bajtů dat, uložených v malém rámci se může v závislosti na kapacitě měnit. U hudebních CD představuje jednotlivý sektor asi jednu pětasedmdesátinu sekundy.
Tab. 1 Základní technické údaje jednotek CD
8.2
DVD - Digital Versatile Disc
Jedná se medium nové generace ve velikosti klasického CD. V překladu DVD značí "digitální univerzální disk". Záznamová kapacita tohoto media je podstatně vyšší (GB). Je určeno především pro záznam filmů ve formátu MPEG-2 a velkých objemů dat. Kapacita se může lišit dle toho, zda je disk oboustranný či vícevrstvý. Podobně jako u klasických mechanik CDROM existují varianty DVDROM, DVD-RW se stejným významem. Data jsou snímána bezkontaktně laserem o vlnové délce 635 a 650 nm.
Obr. 7 Disk DVD Základní kapacita jednostranného a jednovrstvého disku je 4,7 GB. Navíc technologie DVD umožňuje v rámci jedné strany použít dvě vrstvy nad sebou. pro přístup do hlubší vrstvy je první vrstva poloprůhledná. Při čtení může laserov paprsek plynule přecházet z jedné vrstvy do druhé. Celkem jsou tedy preferované 4 druhy DVD disků, viz tabulka.
Tab. 2 Preferované druhy DVD disků
9 VSTUPNÍ ZAŘÍZENÍ Mezi vstupní zařízení počítače je možné zahrnout klávesnice, polohovací zařízení (myš, tracball, touchpad, tablet, světelné pero, joystick, atd...), dotykové obrazovky, atd. Nejvýznamnějšími však stále zůstávají klávesnice a myši.
9.1
Klávesnice
Klávesnice (keyboard) je základní vstupní zařízení počítačů PC pro komunikaci s obsluhou.
Obr. 8 Ergonomická klávesnice Dle principu snímání stisku je možné rozdělit klávesnice: •
s mikrospínači - pro každou klávesu je použit mikrospínač
•
kapacitní: stisk klávesy je převeden na změnu kapacity snímače. Ta je vyhodnocena procesorem 8048 umístěným v klávesnici, a příslušný kód je pak vysílán do počítače.
Způsob připojení klávesnice: Klávesnice bývá k počítači připojena většinou 5 kolíkovým konektorem DIN, popř. pomocí PS/2 konektoru nebo konektoru USB. Existují však i klávesnice se speciálními konektory (servery).
9.2
Polohovací zařízení - Myši
Myši lze rozdělit podle způsobu generování signálu na: •
mechanické, kde je odvalování kovové pogumované kuličky přenášeno na kolmé kladky s kotouči s nanesenou vodivou vrstvou, která spojovala kontakty spínačů (dnes už neexistuje)
•
mechanicko-optické, kde je pohyb zmíněných kladek snímán opticky pomocí kotoučků s otvory. Tato myš dnes ustupuje do pozadí ve prospěch myší optických
•
optické, kde je pohyb myši snímán odrazem infračerveného paprsku od plochy, po které se myš pohybuje. Kulička tedy zcela chybí.
Z hlediska připojení se vyskytují obdobně jako u klávesnic tři typy konektorů: •
sériový (COM) - zásuvka s 9 nebo 25 piny pro připojení k sériovému rozhraní, dnes se už téměř nepoužívá, standard u XT/AT
•
PS/2 - 6pinová zástrčka stejného tvaru jako u klávesnice, ale s odlišnými hodnotami napájecího napětí, standard u ATX
•
USB - konektor umožňuje připojení za chodu bez rizika poškození I/O obvodů PC, rychlejší než PS/2, často jsou myši s USB konektorem dodávány také s redukcí na PS/2 z důvodů zpětné kompatibility.
10 POČÍTAČOVÉ SKŘÍNĚ Skříň (case) počítače dává počítači vnější vzhled a tvoří montážní základ celé sestavy. Skříně nabízí celá řada výrobců. Jsou však v základních rysech standardizované. Cena zpravidla odráží kvalitu technického provedení a designu. Základní typy skříní jsou: Desktop Tento typ se zpravidla volí v případě, kdy hodláme z jakýchkoliv důvodů umístit monitor na skříň počítače. Jinak zabírá velký půdorysný prostor na pracovní ploše. Z důvodu váhy však není rozhodně vhodné na tuto skříň stavět monitory o větší úhlopříčce, než 17". Extrémně nízká varianta desktopu, tzv. SLIM (SLIMLINE) se v poslední době i přes určitou eleganci provedení, nepoužívá. Důvodem je menší vnitřní prostor skříně, který podstatně snižuje variabilitu sestav. Minitower Typ minitower (minivěž) je nejrozšířenějším typem skříně. Je poměrně malá, ale obsahuje dostatečný prostor pro desky různých technických řešení. Miditower Tento poněkud vyšší typ skříně se používá pro výkonnější sestavy. Obsahuje větší prostor pro více komponent. Bigtower Skříň Bigtower je vhodná pro servery počítačových sítí, kdy je třeba dostatečný prostor pro více mechanik pevných disků a dalších sdílených komponent. Větší prostor umožňuje lepší chlazení. Zpravidla se staví na podlahu. Kromě výše uvedených typů existuje celá řada variací daná snahou o ozvláštnění designu výrobcem, případně způsobem použití nebo umístění (počítače umístěné do průmyslových skříní RACK apod.).
11 ROZŠIŘUJÍCÍ KARTY V současné době je celá řada zařízení a komponent integrována na základní desce počítače. Přesto je někdy nutné určitá specifická zařízení připojit, ať už je to z důvodů vyšší požadované kvality právě proto, že integrována nejsou. Patří sem např. grafické karty, síťové karty, modemy, řadiče, zvukové karty, speciální měřící karty a řada dalších. Některé z nich budou probrány v rámci jiných předmětů.
11.1
Zvuková karta
Součástí všech počítačů řady PC je malý reproduktor (tzv. PC speaker). Reproduktor je zabudován přímo do skříně počítače. Elektricky je spojen se základní deskou počítače. Vzhledem k tomu, že jeho zvukové vlastnosti jsou velmi špatné, je určen pouze ke zvukové signalizaci např. při vzniku chyby. Pokud tedy požadujeme kvalitní zvukový výstup z počítače, je třeba jej doplnit zvukovou kartou. Zvuková karta (Sound Card) je zpravidla rozšiřující deska která slouží k počítačovému zpracování zvuku., někdy však může být v jednoduché podobě integrována i do základní desky (mainboardu) počítače. K dispozici je celá škála zařízení v různých cenových kategoriích. Špičkové zvukové karty zajišťují kvalitní zvukový výstup z počítače vhodný i pro profesionální účely. Zvuková karta bývá s okolím propojena řadou konektorů, které k ní umožňují připojit : •
běžná vstupní zařízení jako např. mikrofon, rádio, audio, CD, magnetofon
•
běžná výstupní zařízení jako např. sluchátka, reproduktory, zesilovač
•
elektronické hudební nástroje (např.varhany), pokud je karta i hudební nástroj vybaven tzv.rozhraním MIDI (Musical Instrument Digital Interface), je možné k ní připojit i vybavené také tímto rozhraním.
Jak je patrné z předchozího textu, vstupní signály mohou být analogové i digitální.
Obr. 9 Zvuková karta Pokud je v počítači je osazena mechanika CD ROM a zároveň i zvuková karta, je vhodné propojit obě tato zařízení pomocí tzv. audio kabelu. Toto propojení pak umožňuje přímo přehrávat zvukové CD přes zvukovou kartu a reproduktory.
Obr. 10 Schéma zapojení zvukové karty
11.2
Reproduktory
Externí reproduktory slouží ke kvalitní reprodukci zvuku a podstatným způsobem se podílí na výsledném zvukovém efektu. Dají se rozdělit na: • •
Pasivní - nemají vlastní zesilovač. Dnes se využívají jen výjimečně, jelikož výkon koncového zesilovače zvukové karty je zpravidla nedostačující vzhledem k požadované úrovni hlasitosti. Aktivní - Disponují vlastním zesilovačem s různým výkonem. Zpravidla bývají vícepásmové a mimo nastavení hlasitosti vybaveny potenciometry pro korekci zvuku (výšky, hloubky). Dříve je levnější typy dodávaly s externím zdrojem, nebo byly napájeny bateriemi. Současné aktivní reprosoustavy mají vlastní zdroj. Výstupní hudební výkon se pohybuje od 20 do 200W a umožňuje ozvučit i střední místnosti. Při nároku na profesionální úroveň zvuku je však lepší volit externí zesilovač a kvalitní reprosoustavy.
Obr. 11 Reproduktory
11.3
Karty pro příjem rádia a televize
Jsou to karty sloužící k příjmu televizního a rádiového signálu na počítači. • •
• •
Radiokarty Radiopřijímač je možné získat jako samostatnou rozšiřující kartu, nebo bývá součástí některých typů zvukových karet. Umožňují kvalitní příjem rozhlasových stanic v pásmu FM. Televizní karty Většina těchto karet pouze zobrazuje televizní obraz na monitoru. Zaznamenávat v reálném čase jej buď nedovedou, nebo jej zaznamenávají v poměrně nízké kvalitě, která pro profesionální účely nedostačuje. Karty pro zpracování videa: zařízení určená ke zpracování videosekvencí v reálném čase. Karty pro příjem teletextu: karty umožňující na počítači přijímat teletext.
Obr. 12 Televizní karta
12 TISKÁRNY Zařízení pro tisk textu nebo grafiky na papír nebo jiné tiskové medium (např. fólie). Různé technologie tisku ovlivňují výslednou kvalitu, cenu a rychlost tisku.
12.1 • •
Rozdělení na úderové a ne-úderové Úderové (impact) - Při tisku je používáno úderu k vytištění bodu či znaku. Nevýhodou bývá vysoká hlučnost. - Jehličkové a tiskárny s typovým kolečkem. Ne-úderové (non-impact) - K tisku není využíváno úderu a tisková hlava se pohybuje těsně nad papírem. Výhodou je rychlost a nízká hlučnost. Inkoustové, Laserové a LED.
12.2
Základní rozdělení tiskáren podle technologie tisku:
12.2.1 •
•
• • • • • • • • • •
Technologie - Nejstarší technologie. Způsob tisku připomíná klasický psací stroj s páskou. Tisková hlava s řadou jehliček se pohybuje zleva doprava (některé tiskárny tisknou i zprava doleva a doplňují další body = větší kvalita). Jednotlivé jehličky narážejí na papír přes barvící pásku (Ink ribbon) a vytváří požadované znaky a jednoduchou grafiku složenou z jednotlivých bodů. Parametry - Nejdůležitější vlastností je počet jehliček používaných k tisku. Počet 9 nebo 24 jehliček určuje rychlost a kvalitu tisku. Rychlost tisku se udává v počtu znaků za s (cps Characters per second). Obvyklá rychlost se pohybuje od 100 do 300cps. U rychlotiskáren to může být až 1000cps. Konfigurace - Přes ovládací tlačítkový panel na tiskárně. Konfigurační software pro OS DOS. Ovladače pro Windows. U novějších tiskáren byl konfigurační software pro DOS nahrazen konfigurací s ovladači pod Windows. Nastavení podavače pro tloušťku, druh a šířku papíru. Nastavení - Druh papíru, typ písma, velikost písma, znaková sada, kvalita tisku, kódová stránka. Určení - Vhodné pro firmy, kde potřebují nízké provozní náklady. Tisk na různé formáty papíru, nekonečný a průklepový papír (pokladní tiskárny, účetnictví, inventury, sklad). Doporučená media - Nekonečný a průklepový papír. Potisk štítků s adresami nalepovanými následně na obálky (nekonečný papír). U některých tiskáren je nutné získat podavač nekonečného papíru za příplatek jako volitelné příslušenství. Media které nelze použít - Fólie, papír s vysokou gramáží (nad 100g). Výhody - Velmi nízká cena na vytištění stránky (0,1 - 0,7KC). Tisk na nekonečný a průklepový papír. Nevýhody - Velmi pomalá a hlučná. Vyšší pořizovací cena. Výjimku tvoří rychlotiskárny uzpůsobené pro vyšší rychlost. Malá kvalita tisku (asi 100 dpi u 9jehičkových a 300 u 24 jehličkových). Nevhodné pro tisk grafiky. Renovace - Pásku lze renovovat, ale náklady na novou pásku nejsou příliš velké. Nesprávnou renovací lze napáchat více škody než užitku. Výrobci - Nejznámějším představitelem jehličkových tiskáren je firma EPSON. V současné době se spíše setkáme s inkoustovými a laserovými tiskárnami.
12.2.2 • • • • •
Jehličková (Dot Matrix)
Inkoustová (Ink Jet)
Technologie - Nová a rozvíjející se technologie používající inkoustové hlavy s černým nebo barevným inkoustem stříkající inkoust na papír přes jemné trysky (nozzles). Díky rozdílným technologiím zpracování inkoustu se můžeme setkat s dalšími termíny upřesňujícími technologii inkoustového tisku - Bublinkový (Bubble Jet), Piezo elektrický (Piezo-Electric) Parametry - Nejdůležitější bývá tiskové rozlišení, rychlost tisku a používané technologie. Konfigurace - Pomocí ovladačů pod operačním systémem. Nastavení - Kvalita tisku, množství inkoustu.
• • • • •
•
• • • •
•
Určení - Domácí a firemní použití. Za dobrou cenu je možnost barevného tisku. Pro tisk mnoha dokumentů za den se vyplatí spíše laserová, kdy je tisk méně nákladný (pouze černobíle). Doporučená media - Běžné kancelářské papíry A4, A3, speciální papíry pro inkoustové tiskárny. Media které nelze použít - Papíry s malou gramáží. Fólie. Nekonečný papír. Výhody - Černobílý a barevný tisk s téměř fotografickou kvalitou (až 1200dpi) za rozumnou cenu. Nízká cena tiskárny. Velmi tichá a dražší typy velmi rychlé. Nevýhody - Vysoká cena spotřebního materiálu. Pokud se na tiskárně dlouho netiskne, hrozí že trysky zaschnou. Jednou za čas by se měl spustit samočisticí proces a používat kvalitní papír. Vyšší tiskové náklady než u jehličkových a laserových tiskáren. Problémem může být savost papíru a správné zasychaní papíru. Někdy je vhodné počkat, až inkoust po vytištění trochu zaschne. Renovace - Za zlomek ceny nové náplně je možné koupit náhradní inkoust a doplnit prázdnou nádobku na inkoust (cartridge). Jsou s tím spojena rizika poškození tiskárny a nižší kvalita tisku. Nedoporučuje se to v záruční době. Výsledné nižší náklady jsou ovšem značné a dokáží přinést značné úspory v porovnání s originálními náplněmi. Doporučeno je renovovat pouze černý inkoust nebo jednotlivé barvy. Výrobci - Nejznámějším představitelem inkoustových tiskáren jsou firmy Hewlett Packard, Canon..... Nízká pořizovací cena s vyšší cenou na vytištění 1 stránky A4 (0,8 - 10KC). U tisku fotografií se cena za inkoust pohybuje až v několika desítkách korun. Výhodnější bývá využít služeb digitálních fotolabů. Nedoporučují sei levné tiskárny používající pouze jednu tiskovou náplň. Při černobílém tisku a barevném tisku se zde musí tisková náplň přehazovat. Nevýhodou je i vyšší náklady na tisk. S dražšími tiskárnami přichází rychlost, vyšší kvalita tisku, nižší poruchovost a vyšší zatížení. Nižší náklady zabezpečují oddělené barevné náplně a tiskové hlavy. Ideální je mít 4 náplně pro každou barvu a černou. U některých velkoformátových řešení jsou dokonce 2 tikové hlavy s 6 barvami. Vyndané nebo rozdělané náplně rychle zasychají. Při zaschnutí je možné použít speciálního čistícího roztoku pro vyčištění trysek. Úspěšnost není vždy dobrá a některé druhy dokáží napáchat spíše více škod než užitku.
Obr 13 Tiskové náplně inkoustových tiskáren
12.2.3 •
• • • •
Laserová (Laser)
Technologie - S pomocí pohyblivého laserového paprsku je vytvářen tiskový obraz stránky na otočný válec citlivý na světlo (využití statické elektřiny). Na místě, kam dopadne světelný paprsek, je vytvořen kladný náboj a při pootočení je na válec nasypán tonerový prášek, který zůstane na místech s kladným nábojem. V další spodní části válce je přitlačen na papír, kde vznikne otisk toneru na papír. Při posunutí papíru by jste mohli toner z papíru jednoduše setřít. Další částí tiskárny je zapékací jednotka, která tento tonerový prášek do papíru zažehlí (tato část bývá nazývána zažehlovací jednotka). Válec bývá většinou součástí tonerové kazety. Stejně jako u kopírky však existují samostatné válce a oddělené tonerové náplně. U barevných laserových tiskáren jsou 4 tonery obsahující základní barvy. Laserový - Světelný laserový paprsek LED (Light Emitting diode printer) - Tiskárna se svítícími diodami - Technologie podobná laserové s rozdílem náhrady laserového paprsku za LED. Nejznámějšími tiskárnami LED jsou vyráběny firmou OKI. Výhodou jsou menší rozměry tiskárny a cena. LCD - Místo paprsku je používána technologie s běžným světlem stíněným LCD displejem propouštějícím světlo na světlocitlivý válec.
• • • • • • • • • • • • •
Parametry - Nejdůležitější bývá tiskové rozlišení, rychlost tisku, požadované zatížení, případné připojení k síti, tiskové jazyky, velikost paměti. Konfigurace - Pomocí ovladačů pod operačním systémem. Nastavení - Kvalita tisku, rozlišení a intenzita toneru. Určení - Pro domácí a firemní použití s potřebou kvalitního a levného tisku. Doporučená media - Běžný kancelářský papír. Papíry určené pro kopírky a laserové tiskárny. Media které nelze použít - Papíry a fólie citlivé na vyšší teploty. Traktorový a průklepový papír. Papír s nízkou gramáží. Výhody - Kvalitní tisk s nízkými provozními náklady. Vysoká rychlost tisku (tisk celé stránky najednou, na rozdíl po řádkách u inkoustových). Nízká hlučnost (některé tiskárny téměř nejsou slyšet). Nevýhody - Vyšší pořizovací cena tiskárny. Pouze černobílý tisk. Barevné laserové tiskárny jsou velmi drahé. Tonerový prášek - Směs jemného prášku z umělé hmoty, barviva a železa. Renovace - Renovaci provádí specializované firmy doplněním tonerového prášku a často i výměnou tonerového válce. Výhodou je opět nižší cena oproti originálním náplním. Výrobci ovšem varují před nižší kvalitou tisku a životností tiskárny. Výrobci - Nejznámější je opět Hewlett Packard, OKI s technologií LED, ale také známí výrobci kopírek, jakými jsou Minolta nebo XEROX. Dražší tiskárny mívají větší zatížení, menší provozní náklady, podporu přímého připojení k síti, dodatečné zásobníky papíru a další vylepšení pro tisk ve velkém. Pozor na prudké světlo působící na náplň (Toner cartridge), mohlo by ji poškodit.
Obr 14 Toner cartridge laserové tiskárny Jehličková
Inkoustová
Laserová
Rychlost
100 - 1200 cpi
1 - 10 str/m
1 - 30 str/m
Rozlišení
50 - 360 dpi
100 - 2400 dpi
100 2400 dpi
Cena tiskárny
5000 - 40 000
1500 - 100 000
7000 500 000
Cena tisku stránky
0,01 - 0,30
0,20 - 100
0,05 - 20
Tab. 3 Porovnání tiskáren
12.2.4 •
• •
Další technologie
Sublimační - Speciální technologie používající odpařování barvených složek z výměnné barvící pásky na speciální papír. Barvy jsou nanášeny postupně (YMC). Po nanesení všech barev (papír projde celkem 3x tiskárnou) bývá u některých tiskáren nanesena i ochranná folie. Vysoce kvalitní tisk fotografií. Náklady na papír a spotřební materiál jsou fixní, ať tisknete cokoliv, budou náklady vždy stejné! (Známé jsou tiskárny firmy Olympus). Termální - Pro optimální kvalitu potřebují papír citlivý na teplo. Tisk probíhá pomocí jemných zahřátých jehliček pohybujících se těsně nad papírem. Použití pro pokladní tiskárny a faxy. S pevným inkoustem (Solid ink) - Podobný princip tisku jako u inkoustových tiskáren, ovšem zdrojový inkoust je v pevném (tuhém stavu) a při použití teploty je stříkán na papír, kde opět tuhne. Každá barva zde mívá vlastní tiskovou hlavu. Kvalitní a levný tisk. Vysoká cena tiskáren. (známý je např. Xerox)
•
Tiskárny s typovým kolečkem (Daisy wheel) - Nejstarší tiskárny podobné psacímu stroji. Použití otočného kolečka, na kterém jsou na obrysu jednotlivé znaky a písmena. Při tisku se vybraný znak přitlačí na barvící pásku a vytvoří se na papíru otisk znaku. Pomalý a levný tisk textu. Nelze tisknout jakoukoliv grafiku a měnit velikost písma. Postupně nahrazovány jehličkovými a novějšími tiskárnami.
12.2.5 •
• • • •
Velkoformátový tisk na papíry A1 a větší. Nejčastější je zde inkoustová technologie. Zvláštní technologií je používání různých klasických nebo speciálních tužek (a per nebo fixů) různé barvy a tloušťky vkládané do držáků, kde jsou jinak inkoustové hlavy. Používané pro výkresy a vektorovou grafiku. Pro tisk velkých plakátů jsou vybaveny inkoustovou technologií. Výhodou jsou oddělené náplně pro každou barvu. Nevýhodou je vysoká cena pohybující se v řádech desetitisíců až stovek tisíců Kč (až několik tisíc $). Zvláštní kapitolu tvoří vyřezávací plottery mající místo pera nože; jako medium používají samolepící fólie. Použití pro tvorbu reklam a velkých nápisů na auta, do obchodů.... Nově se lze setkat také s plottery využívajícími laserové nebo termální technologie.
12.2.6 • • •
• •
Plotry (Plotters)
Speciální
Kromě technologií zmíněných výše bychom našli možná ještě nějaké další, ale speciální tiskárny se rozdělují spíše podle určení, např.: Čárový kód (Bar Code) - Slouží pouze pro tisk štítků s čárkovým kódem (známé jsou tiskárny Citizen). Pro tisk štítků (Label) - Podobné tiskárnám čárkového kódu. Slouží pro tisk identifikačních karet nebo různých identifikačních štítků se složitou i jednoduchou grafikou. Často jsou používány pro tisk čárového kódu nebo např. identifikační karty s fotografií, informacemi a čárovým kódem. Přenosné - Malé lehké inkoustové tiskárny s malou spotřebou, napájení z baterií a často s infračerveným rozhranním k přenosným počítačům. Nevýhodou je vyšší cena. Pokladní - Pro malé obchody a tisk jednoduchých pokladních dokladů.
13 NAPÁJECÍ ZAŘÍZENÍ Většina elektronických zařízení dlouhodobějšího provozu je napájena ze sítě nízkého napětí. Je tomu také tak i případě většiny počítačů. Volba vhodného napájecího zdroje a připojení počítače do elektrické sítě se stává nedílnou součástí návrhu a provozu výpočetní techniky. Bývá však zdrojem řady problémů.
13.1
Záložní zdroje napájení - UPS
Síť nízkého napětí může být zdrojem problémů v případě výpadku. Proto všechna důležitější zařízení (servery apod.) by měla mít možnost nouzového přepnutí na záložní napájení. Toto bývá zpravidla vyřešeno zařízením nazývaným UPS. UPS - Uninterruptible Power Supply (zdroje nepřetržitého napájení), jsou zařízení jejichž funkcí je zpravidla krátkodobá (minuty až hodiny) dodávka energie v případě nestability vstupního napětí či při úplném výpadku sítě. Další úlohou UPS je chránit data a citlivá zařízení před poškozením vlivem nepředvídaných událostí na síti, jako jsou šumy, rázy, napěťové špičky, poklesy napětí nebo úplné výpadky. Dojde li k výpadku elektrické energie, záložní zdroj dodává spotřebiči energii ze svých akumulátorů. Záložní zdroje však pracují také na místech, kde výpadek elektrické energie může znamenat ohrožení zdraví a života, nebo značné materiální ztráty. Takovými oblastmi jsou např. zdravotnictví, doprava, ozbrojené sbory, zabezpečovací technika.
14 OPERAČNÍ SYSTÉM V této kapitole jsou uvedeny základní informace o typech operačních systémů, nejčastěji používaných na počítačích PC. Operační systém je základní program, který musí být v počítači stále přítomen, obsluhuje základní rutiny počítače a komunikuje s obsluhou. Jedná se vždy do jisté míry univerzální program, jehož přizpůsobení konkrétnímu HW zajišťuje BIOS - viz. kap.Základní deska. •
Operační systém zajišťuje především následující činnosti:
•
spolupracuje na startu počítače a vlastním spuštěn
•
komunikuje s uživatelem a na základě jeho pokynů vykonává požadované akce
•
reaguje na chybové stavy programů nebo chybné požadavky uživatelů tak, aby se zamezilo zhroucení systému nebo poškození dat
•
organizuje přístup a využívání zdrojů počítače, především čas procesoru, přístup k datům na discích a přístup do paměti
•
fyzicky zajišťuje vstup a výstup dat na žádost ostatních programů.
14.1
Základní pojmy z oblasti operačních systémů
14.1.1
Uživatelské rozhraní
Uživatelským rozhraním se rozumí prostředí, ve kterém pracuje uživatel. Původně bývalo textové (DOS, UNIX), dnes začínají převládat grafická rozhraní.
14.1.2
Multitasking
Multitasking nazýváme souběžné zpracování (běh) více úloh. Na počítači to zpravidla znamená, že některý program (např. textový editor) je aktivní a ostatní běží tzv. na pozadí. K těmto programům máme neustálý přístup bez toho, že bychom je stále znovu startovali. Multitasking může být: • kooperativní - procesor je přidělován jednotlivým úlohám podle jejich potřeby. Může se tak stát, že některé programy mohou z velké části obsadit procesor a ostatní programy zůstávají bez odezvy. • preemptivní - dobu přidělení procesoru jednotlivým úlohám stanovuje operační systém. Většinou mají všechny procesy přidělenu stejnou dobu, je však možné zvolit určité priority.
14.1.3
Souborový systém
Souborový systém představuje filosofii a způsob ukládání souborů na disk. Z nejznámějších souborových systémů to je: •
• • •
FAT (File Alocation Table) Souborový systém pro operační systém DOS a Windows 95. Je hierarchický, některé prvky mají původ v o.s.UNIX. Názvy souborů jsou omezeny délkou 8 znaků + 3 znaky přípony. Neumožňuje nastavovat přístupová práva. FAT32 Je vylepšeným systémem FAT, oproti kterému umožňuje nastavovat tzv.dlouhá jména u souborů (až 255 znaků). HPFS (High Performance File System) je způsob ukládání souborů v operačním systému OS/2. NTFS je způsob ukládání souborů v operačním systému Windows XP (NT). Umožňuje nastavení přístupových práv a používání dlouhých jmen.
14.1.4
Rozdělení a stručné hodnocení operačních systémů
DOS DOS je stabilní osvědčený systém, který prošel dlouholetým postupným vývojem. Je stále poměrně značně rozšířený. Jeho podstatnými nevýhodami je: •
textové rozhraní
•
nemožnost běhu více programů současně (tzv. multitasking)
•
přímá práce pouze s 640 kB operační paměti
Windows Windows je velmi rozšířený systém s množstvím aplikačního programového vybavení. Má příjemné uživatelské prostředí. Nevýhody: •
poměrně nestabilní
•
náročný na HW
OS/2 Tento operační systém vyniká vysokou stabilitou, kvalitním multitaskingem a příjemným uživatelským prostředím. Nevýhody jsou: •
málo aplikačního programového vybavení
•
málo rozšířený
UNIX UNIX je velmi stabilní, rozšířený systém. Býval doménu velkých počítačů, začíná se prosazovat i v oblasti PC (Linux). Nevýhoda - poměrně složité ovládání
14.2
Operační systém DOS
Důvody studia systému: •
řada programů ještě běží pod DOSem (dbáze, ...)
•
prostředí DOSu je emulováno jinými operačními systémy - Novell, ...
•
do prostředí DOSu je možné vstupovat z jiných systémů - Linux, ...
•
studium z důvodů zákonitostí vývoje operačních systémů
•
obdobná struktura různých o.s.
Základní vlastnosti systému: •
Monoprogramní
•
Monouživatelský
•
Nemá prostředky pro práci v reálném čase
•
Nemá prostředky ochrany dat ani přístupu k nim
•
Umí přímo využít pouze 640 KB paměti. Další paměť je možné zpřístupnit pomocí ovladačů.
14.2.1
Struktura MS DOS
•
IO.SYS – vazební soubor – zajišťuje vazbu na BIOS
•
MSDOS.SYS – jádro systému, poskytuje služby pro command.com a další programy.
•
Command.com – příkazový interpret
•
Externí služební programy
14.3
Operační systém OS/2
Architektura systému: Jedná se o plně 32 bitový systém, víceprogramový a s víceuživatelským přístupem. Na rozdíl od DOSu neumožňuje systém programům přímý přístup k žádným technickým prostředkům. Je využívána virtuální adresace paměti, každý program dostane k dispozici odpovídající část. V případě havárie programu nezhavaruje celý počítač, ale je předáno řízení zpět operačnímu systému. Základní vlastnosti systému: Původně vyvíjen firmou IBM ve spolupráci s firmou Microsoft. Systém je charakterizován především : •
neomezeným přístupem k operační paměti
•
neumožňuje uživatelským programům získat přímý přístup k technickým prostředkům
•
komunikace přes grafické uživatelské rozhraní
•
kompatibilní s DOS a Windows emulací na úrovni spouštění programů
Souborový systém: Je využíván souborový systém HPFS (High Performance File Systém). Mimoto je možné využít i systém FAT. Základní vlastnosti systému HPFS: •
podporuje dlouhá jména (až 254 znaků)
•
rozlišuje velká a malá písmena
•
jména mohou obsahovat tečky a mezery
•
souborům je na disku přiřazena nepřerušovaná oblast
•
potřebuje 500 KB operační paměti
•
není podporován žádnou verzí DOS
•
využívá přídavné atributy (jméno vlastníka, program, kterým byl soubor vytvořen).
14.4
Operační systémy MS Windows
V současné době nejrozšířenější operační systémy firmy Microsoft prošly vývojem od platforem založených na OS MS-DOS (W95 a W98) až po silné nástroje vhodné i pro síťovou správu, založené na technologii NT. Nejnovější systémy Windows 2000 a Windows XP jsou pak do jisté míry kombinací obou platforem - stability převzaté z Windows NT a uživatelské vstřícnosti W98.
14.4.1
WINDOWS 95, 98
Program Windows 98 je operační systém, navržený pro procesor Intelx86 (nepodporuje multiprocessing) a kompatibilní typy procesorů. Minimální HW požadavky jsou procesor 80486DX/66 MHz a 16 MB RAM. Doporučen je ale procesor Pentium. Rozdíl od předchozí verze Windows 95 je především ve zvýšení spolehlivosti, rychlosti a důsledné integrace s Webem. Bezpečnostní politika Vzhledem k faktu, Windows 95/98 používají pro souborový systém FAT32 (FAT16), nelze nastavovat přístupová práva na jednotlivé adresáře a soubory. I přes fakt, že přístup k systému Windows 95/98 je možné do určité míry chránit účtem a heslem, je přesto velmi zranitelný.
14.4.2
WINDOWS NT (WINDOWS 2000, XP)
Program Windows NT můžeme zakoupit jako Server, nebo Workstation. Hlavní rozdíl oproti Windows NT Serveru je v tom, že Workstation spravuje pouze svou lokální tabulku uživatelů a jejich přístupových práv. Vlastnosti: • • • •
•
• • • •
14.5
32 bitová systémová architektura Podpora více HW platforem Preemptivní multitasking Podpora spuštění aplikací různých platforem Pod systémem Windows NT je mimo 32 bitové aplikace možno spouštět i aplikace: o MS DOS o Windows 16 bitové o OS/2 (do verze 1.2) o POSIX Použití více typů souborových systémů Systém Windows NT má speciální systém ukládání dat (NTFS). Mimo něj jsou data přístupná i ze souborových systémů FAT (např. DOS, Win3.x) HPFS (OS/2) CDFS (nosiče CDROM) Souborový systém NTFS umožňuje nastavovat přístupová práva k jednotlivým adresářům a souborům. Vestavěná norma grafiky Open GL Open GL je standard pro dvoj a trojdimenzionální grafiku. Byla vyvinuta firmou Silicon Grafic Incorporated. Vestavěné síťové služby s podporou client-server Systém obsahuje všechny potřebné programy pro připojení do sítě (clienty) včetně vzdáleného připojení a TCP/IP. Možnost heterogenního síťového propojení Windows NT umožňují propojení s jinými typy sítí. Je to především: Novell Netware Apple Talk MS Windows for Workgroups MS LAN Manager Banyan Vines DEC Path Works IBM SMA Networks
Operační systém NOVELL
Diskový systém - fyzický a logický pohled Počet připojených fyzických jednotek odpovídá příslušnému řadiči. Častěji se využívá SCSI rozhraní. Logicky je celý diskový prostor rozdělen do svazků (volumes), u současných systémů 255. Základní svazek má název SYS: , další zpravidla VOL1: atd. Na rozdíl od o.s.DOS může být jeden svazek rozložen i na více discích. Data jsou ukládána v blocích pevně předem zvolené délky 4,8,16,32 nebo 64 KB. Je možno využít subalokaci, kdy je pro uložení využito nezbytně nutný počet bloků a zbytek souboru je rozdělen (subalokován) po částech velikosti 512 B. Dále je možné využít komprimaci dat, která se řídí nastavenými atributy. Implicitně jsou názvy souborů ukládány ve zkráceném tvaru (8+3), na jednotlivých svazcích je možno zvolit používání dlouhých jmen (name space). Přístup k souborům síť.disku je upraven systémem přístupových práv. Na rozdíl od o.s.DOS není přípustné ukládání souborů do kořenových adresářů jednotlivých svazků.
Firma Novell v současné době nabízí celou škálu produktů. Všechny tyto produkty se vyznačují robustností, velkou stabilitou, nenáročností na technické vybavení a bezpečností. Z toho důvodu patří mezi nejrozšířenější síťové operační systémy. Největší váha je u systému kladena na systém zabezpečení. Tento systém má k dispozici celou řadu prostředků především proti: •
Chybě technického vybavení
•
Neoprávněné manipulaci s daty.
Hlavní důraz je kladen na pevné disky, protože ty jsou považovány za zdroj chyb, jenž má nejzávažnější následky. Systém zabezpečení je rozdělen do tří úrovní, označených jako LEVEL I., II. a III.
14.6
Operační systém UNIX
Systém, vyvinutý pracovníky firmy AT&T. V současné době se jedná o operační systém pro celou škálu počítačových systémů včetně třídy PC. Nejedná se o produkt ve vlastnictví jedné firmy, ale vývoj řídí konsensus mnoha různých národních a mezinárodních organizací. Jednotlivé varianty UNIXU se liší i svým označením.
Tabulka 13.5.1 Verze operačního systému UNIX Nejznámější variantou UNIXu pro počítače třídy PC je v současné době LINUX (autor Linus Thorwald). Unix je od svého vzniku koncipován jako víceuživatelský systém pro přístup uživatelů k systému pomocí tzv. terminálu. Terminál je zařízení, které obsahuje alespoň klávesnici a zobrazovací zařízení, např. monitor. Jedná se v podstatě o neinteligentní zařízení. Dříve se terminály připojovaly k počítači prostřednictvím sériové linky s rozhraním RS232. Nyní jsou zpravidla emulovány na počítačích třídy PC. Přístup do systému je obdobný jako jiných počítačových sítích. Každý uživatel je identifikován prostřednictvím uživatelského účtu. Ten obsahuje především: •
Přihlašovací jméno
•
Heslo
•
Uživatelské číslo (UID – User Identification)
•
Primární skupina (GID – Primary Group Identification)
•
Domovský adresář
•
Shell – jméno souboru, který se spustí jako shell po přihlášení
Přihlášení uživatelé sdílí virtuální prostor serveru, ve kterém jsou sdíleny síťové prostředky. Pro vlastní práci má každý uživatel vlastní kopii shellu – interpreteru příkazů. V systému UNIX je víceúlohový systém. Současně na něm může běžet množství procesů, přičemž proces může být jedna kopie běžícího programu (každý spustitelný program může být spuštěn vícekrát).
15 POČÍTAČOVÉ VIRY A ANTIVIROVÁ OCHRANA V souvislosti se správným a bezchybným během programů i bezpečností pořízených dat je třeba věnovat legálnosti používaného software a s tím do značné míry související problematikou počítačových virů. Počítačový vir je program, který je schopen se množit bez vědomí uživatele a mimo to provádět nežádoucí operace, které mohou být neškodné, ale i nebezpečné. V každém případě viry jsou v počítači programy nežádoucími a k jejich detekci a odstranění používáme antivirové programy. Vzhledem k rychlému zvyšování počtu virů je třeba antivirové programy aktualizovat. Pro odstraněné virů je dále vhodné antivirové prostředky kombinovat, protože tyto nemusí vždy postihovat celou škálu různých virů. Podle principu práce a způsobu projevu je možné viry rozdělit na několik základních skupin.
15.1
Typy virů
Souborové viry Tento typ viru napadá pouze soubory. Dle způsobu množení je můžeme rozdělit na "přepisující virus", který přepisuje část kódu, "link virus", který se připojí k existujícímu souboru a "doprovodný virus", který zkopíruje napadený soubor do souboru se stejným jménem, ale typu COM, ke kterému se připojí. Původní soubor zůstává v původním stavu. Pro další šíření viru se využívá vlastnost MS DOS, že se při shodnosti jmen nejprve spouštějí soubory s extenzí COM. Dle způsobu činnosti rozeznáváme viry "přímé akce", které jednorázově provedou destrukční činnost, při které se zpravidla zničí (smazání pevného disku apod.). Opakem je rezidentní virus, který se načte a drží v paměti a napadá soubory, se kterými počítač pracuje. "Stealth virus" je typ rezidentního viru, který přebírá kontrolu počítače a při kontrole antivirovým programem dokáže podsunout tomuto programu původní, (nezavirovaný) kód. Pokud tedy není antivirový program vybaven anti-stealth kontrolou, je vir nezjistitelný. Dle způsobu zakódování jsou viry "nezakódované", tj. jeho tělo je pevné. "Zakódované viry" bývají zakódované určitým proměnným algoritmem, proto je jeho tělo pokaždé jiné. Jeho variantou je "polymorfní virus", který se pro každý výskyt kóduje jinak a vytváří i jinou dekódovací funkci. Bootviry Tento vir se šíří z boot sektoru disket při startu počítače z tohoto média. Boot vir při množení napadne boot sektor nebo partition tabulku pevného disku nebo diskety. Při zavádění systému je pak aktivován a přebírá kontrolu nad funkcemi systému. Multipartitní viry Tyto viry kombinují výhody bootvirů a souborových virů. Infikují partition tabulku i soubory. Šíří se tedy prostřednictvím souborů a aktivují se při zavádění systému. Makroviry Makroviry se objevily s příchodem makrojazyků v tabulkových procesorech a textových editorech. Na rozdíl od souborových virů je přenášen a uložen v dokumentu. Při některé z operací je pak spuštěno makro, které provede zpravidla destrukční činnost.
15.2
Antivirové programy
Antivirové programy pracují na několika různých principech.
Nejstarší princip je vyhledávání určité specifické sekvence pro daný virus. Tento způsob není vhodný pro polymorfní viry. Dříve se polymorfní viry odhalovaly dle specifické dekódovací sekvence. Dnešní viry mají i tuto sekvenci proměnnou, takže je lze odhalit pomocí emulátoru strojového kódu, který dokáže rozbalit zakryptovaný virus. Vzhledem k tomu, že vznikají neustále další viry, pro které nejsou specifické antiviry, často se používají programy, využívající heuristické analýzy. Při ní program zjišťuje účinek programu na počítač a ten pak vyhodnocuje z hlediska správné či nesprávné funkce. Mezi běžné techniky antivirových programů také patří kontrola integrity. Tyto programy sledují změny v adresářích, systémových oblastech disku a systému a na základě změn detekují vir. Nevýhoda této metody je nemožnost zjištění konkrétního viru. Každá z uvedených metod má svoje výhody a nevýhody. Proto moderní antivirové programy zpravidla pro zvýšení účinku metody kombinují. Mezi nejznámější a nejčastěji používané antiviry u nás patří : AVG, AVAST, SCAN, VirusScan, NortonAntivirus, PC-Cilin, AntiVir, InoculateIT, Kaspersky, F-PROT, a další.
16 OBSAH 1
Úvod ............................................................................................................................................................. 1
2
HARDWARE PC......................................................................................................................................... 1 2.1
Von Neumannova architektura........................................................................................................ 2
2.2
Harwardská koncepce ...................................................................................................................... 2
3
PROCESOR ................................................................................................................................................ 3
4
ZÁKLADNÍ DESKA.................................................................................................................................... 3 4.1
Vstupně/výstupní porty ..................................................................................................................... 5
5
PAMĚTI........................................................................................................................................................ 6
6
PEVNÝ DISK............................................................................................................................................... 6
7
PRUŽNÝ DISK ............................................................................................................................................ 7
8
CD A DVD.................................................................................................................................................... 8
9
8.1
Compact Disk - CD ........................................................................................................................... 8
8.2
DVD - Digital Versatile Disc ............................................................................................................. 9
VSTUPNÍ ZAŘÍZENÍ .................................................................................................................................. 9 9.1
Klávesnice ........................................................................................................................................ 10
9.2
Polohovací zařízení - Myši............................................................................................................. 10
10
POČÍTAČOVÉ SKŘÍNĚ........................................................................................................................... 11
11
ROZŠIŘUJÍCÍ KARTY ............................................................................................................................. 11
12
11.1
Zvuková karta .................................................................................................................................. 11
11.2
Reproduktory.................................................................................................................................... 12
11.3
Karty pro příjem rádia a televize ................................................................................................... 13
TISKÁRNY................................................................................................................................................. 14 12.1
Rozdělení na úderové a ne-úderové ............................................................................................ 14
12.2 Základní rozdělení tiskáren podle technologie tisku: ................................................................. 14 12.2.1 Jehličková (Dot Matrix) ......................................................................................................... 14 12.2.2 Inkoustová (Ink Jet) ............................................................................................................... 14 12.2.3 Laserová (Laser).................................................................................................................... 15 12.2.4 Další technologie ................................................................................................................... 16 12.2.5 Plotry (Plotters) ...................................................................................................................... 17 12.2.6 Speciální ................................................................................................................................. 17 13
NAPÁJECÍ ZAŘÍZENÍ ............................................................................................................................. 17 13.1
14
Záložní zdroje napájení - UPS ...................................................................................................... 17
OPERAČNÍ SYSTÉM............................................................................................................................... 18 14.1 Základní pojmy z oblasti operačních systémů ............................................................................ 18 14.1.1 Uživatelské rozhraní.............................................................................................................. 18
14.1.2 14.1.3 14.1.4
Multitasking............................................................................................................................. 18 Souborový systém ................................................................................................................. 18 Rozdělení a stručné hodnocení operačních systémů ...................................................... 19
14.2 Operační systém DOS.................................................................................................................... 19 14.2.1 Struktura MS DOS ................................................................................................................. 19 14.3
Operační systém OS/2 ................................................................................................................... 20
14.4 Operační systémy MS Windows ................................................................................................... 20 14.4.1 WINDOWS 95, 98.................................................................................................................. 20 14.4.2 WINDOWS NT (WINDOWS 2000, XP) .............................................................................. 21
15
16
14.5
Operační systém NOVELL............................................................................................................. 21
14.6
Operační systém UNIX................................................................................................................... 22
POČÍTAČOVÉ VIRY A ANTIVIROVÁ OCHRANA ............................................................................. 23 15.1
Typy virů ........................................................................................................................................... 23
15.2
Antivirové programy ........................................................................................................................ 23
OBSAH....................................................................................................................................................... 25
