MASARYKOVA UNIVERZITA. Výukové materiály pro principy činnosti PC

MASARYKOVA UNIVERZITA PEDAGOGICKÁ FAKULTA Katedra technické a informační výchovy

Výukové materiály pro principy činnosti PC Bakalářská práce

Brno 2010

Vedoucí práce: Ing. Martin Dosedla

Autor práce: Pavel Ivičič

Výukové materiály pro principy činnosti PC

Bibliografický záznam IVIČIČ, Pavel. Výukové materiály pro principy činnosti PC: bakalářská práce. Brno : Masarykova univerzita, Fakulta pedagogická, Katedra technické a informační výchovy, 2010. 73 s. Vedoucí bakalářské práce Ing. Martin Dosedla.

Anotace Bakalářská práce „Výukové materiály pro principy činnosti PC “ pojednává o principech činnosti jednotlivých součástí počítače. V práci je vyzdviženo mimo principů také konkrétní využití těchto částí a jejich podrobný popis. Pokud existuje více variant či typů součástek, je na místě také jejich podrobné rozdělení a popis. Celý tento dokument pojednává nejenom o součástkách uvnitř počítačové skříně, bez kterých by nebyl počítač schopen pracovat, ale také o veškerém nejčastějším příslušenství, které můžeme naleznout vně počítače a bez kterých se v dnešní době téměř neobejdeme. Pro rozsáhlejší orientaci v problematice výpočetní techniky je zde zahrnuto i několik zařízení, které nepatří mezi typické příslušenství v domácnosti a se kterými se žák nemusí přímo setkat, ale měl by vědět, že takovéto zařízení existují a na co se používají. Příkladem může být tablet. Závěr práce je věnován údržbě počítače, neboť na správnou údržbu a v podstatě na jakoukoliv údržbu většina uživatelů zapomíná, nevěnuje ji pozornost a nepovažuje ji za důležitou. Celý dokument je pak sestaven tak, aby se jednalo o co nejsrozumitelnější koncept určený pro výuku žáků. Je důležité si také uvědomit, že výpočetní technika a její vývoj jde stále kupředu, tudíž publikace již vydané, nemusí být zrovna aktuální a je třeba je stále aktualizovat, proto se moje práce zabývá spíše novějšími a aktuálními typy jednotlivých součástek.

Annotation The diploma thesis „ Teaching materials for PC principles “ deals, with the principles of individual computer components. Apart from the principles the work highlights specific applications at the parts, and provides a detailed description. If there are more variants or types of components, it also detailes breakdowns and their description. This entire document concerns with not only the components inside the computer case, without which the computer is not able to work, but also with all the most common accessories that we can find outside the computer without which the today´s life has become almost indispensable. For more extensive guidance in the problems of computer technology several facilities are here included that are not typical home equipment and which the pupil may not directly encounter, but he/she should know that such facilities exist and how they work, e.g. tablet. The conclusion is devoted to the computer maintenance, as proper maintenance, and basically any maintenance, is neglected by user who do not consider it important. The document is then drawn to provide the clearest possible concept designed to teach students. It is also important to realize that computer technology is in progress and is still being developed, so the publications already issued may current containt not information and must be constantly updated, and that is why the work deals with the newest and up-to-date appropriate components.


Klíčová slova Počítač, počítačová skříň, zdroj, základní deska, BIOS, procesor, grafická karta, pevný disk, paměti, sběrnice, řadiče, porty, vstupní periferie, výstupní periferie, údržba počítače.

Keywords Computer, computer case, source, motherboard, BIOS, processor, graphics card, hard disc, memory, buses, controllers, ports, input peripherals, output peripherals, computer maintenance.


Prohlášení Prohlašuji, že jsem bakalářskou práci zpracoval samostatně a použil jen prameny uvedené v seznamu literatury. V Brně dne 9. Dubna 2010

Pavel Ivičič


1. OBSAH 1.

OBSAH ...........................................................................................................................4

2.

ÚVOD .............................................................................................................................4

3.

ZÁKLADNÍ JEDNOTKA ...............................................................................................6 3.1

4.

Základní typy skříní: ............................................................................................................6

3.1.1

DESKTOP (nízké provedení) .......................................................................................6

3.1.2

TOWER (věž) ..............................................................................................................6

UVNITŘ ZÁKLADNÍ JEDNOTKY ...............................................................................8 4.1

ZDROJ ................................................................................................................................8

4.1.1

Výkon zdroje: ..............................................................................................................9

4.1.2

Účinnost zdroje: ......................................................................................................... 10

4.1.3

Hlučnost zdroje: ......................................................................................................... 10

4.2

ZÁKLADNÍ DESKA ........................................................................................................ 11

4.2.1

BIOS ......................................................................................................................... 12

4.2.2

SLOTY...................................................................................................................... 13

4.3

PROCESOR - CPU ........................................................................................................... 14

4.3.1

Procesory Intel ........................................................................................................... 15

4.3.2

Procesory AMD ......................................................................................................... 17

4.4

CHIPSETOVÁ SADA....................................................................................................... 20

4.5

VNITŘNÍ PAMĚTI ........................................................................................................... 20

4.5.1

OPERAČNÍ PAMĚŤ ................................................................................................. 21

4.5.2

CACHE ..................................................................................................................... 25

4.5.3

CMOS ....................................................................................................................... 26

4.5.4

VIDEO PAMĚŤ ........................................................................................................ 26

4.6

GRAFICKÁ KARTA ........................................................................................................ 27

4.7

HARDDISK - HDD........................................................................................................... 28

4.7.1

TYPY ........................................................................................................................ 30

4.7.2

ROZHRANÍ .............................................................................................................. 31

4.8

SBĚRNICE ....................................................................................................................... 32

4.9

ŘADIČE ........................................................................................................................... 35

4.10

ZVUKOVÁ KARTA ......................................................................................................... 35


5.

4.11

SÍŤOVÁ KARTA.............................................................................................................. 36

4.12

KABELÁŽ ........................................................................................................................ 37

PŘEDNÍ PANEL ZÁKLADNÍ JEDNOTKY ................................................................. 38 5.1

5.1.1

Síťové tlačítko ........................................................................................................... 38

5.1.2

Tlačítko resete ........................................................................................................... 38

5.1.3

Turbo tlačítko ............................................................................................................ 38

5.2

KONTROLKY .................................................................................................................. 39

5.3

USB .................................................................................................................................. 39

5.4

IEEE-1394......................................................................................................................... 41

5.5

PCMCIA ........................................................................................................................... 42

5.6

ČTEČKA PAMĚŤOVÝCH KARET ................................................................................. 43

5.7

MECHANIKY CD/DVD ................................................................................................... 44

5.7.1

CD/DVD ................................................................................................................... 44

5.7.2

ZIP mechaniky........................................................................................................... 44

5.8

6.

7.

TLAČÍTKA....................................................................................................................... 38

DISPLAY.......................................................................................................................... 45

ZADNÍ PANEL ZÁKLADNÍ JEDNOTKY ................................................................... 46 6.1

SÍŤOVÁ ZÁSUVKA......................................................................................................... 46

6.2

VENTILÁTOR.................................................................................................................. 46

6.3

POLE KONEKTORŮ ....................................................................................................... 47

6.3.1

SÉRIOVÉ PORTY .................................................................................................... 47

6.3.2

PARALERNÍ PORT .................................................................................................. 47

6.3.3

PS/2 ........................................................................................................................... 47

6.3.4

USB port.................................................................................................................... 48

6.3.5

RJ-45 ......................................................................................................................... 48

6.3.6

JACK 3,5mm ............................................................................................................. 48

6.3.7

S-VIDEO ................................................................................................................... 48

6.3.8

HDMI ........................................................................................................................ 48

VSTUPNÍ PERIFERIE.................................................................................................. 49 7.1

MYŠ ................................................................................................................................. 49

7.2

KLÁVESNICE .................................................................................................................. 50

7.3

TABLET ........................................................................................................................... 51

7.4

TOUCHPAD ..................................................................................................................... 51


8.

7.5

TRACKBALL ................................................................................................................... 52

7.6

TRACKPOINT.................................................................................................................. 52

7.7

SCANNER ........................................................................................................................ 52

VÝSTUPNÍ PERIFERIE ............................................................................................... 55 8.1

8.1.1

CRT monitor.............................................................................................................. 55

8.1.2

LCD monitor ............................................................................................................. 57

8.2

TISKÁRNA ...................................................................................................................... 58

8.2.1

Inkoustová tiskárna .................................................................................................... 59

8.2.2

Laserová tiskárna ....................................................................................................... 61

8.3

9.

MONITOR ........................................................................................................................ 55

REPRODUKTORY........................................................................................................... 63

ÚDRŽBA POČÍTAČE .................................................................................................. 64 9.1

AKTIVNÍ ÚDRŽBA ......................................................................................................... 64

9.2

PASIVNÍ ÚDRŽBA .......................................................................................................... 65

10. ZÁVĚR ......................................................................................................................... 67 11. SEZNAM POUŽITÉ LITERATURY A INTERNETOVÝCH ZDROJŮ ....................... 68


2. ÚVOD Ke své bakalářské práci z oboru technická a informační výchova, jsem si vybral téma s názvem Výukové materiály pro principy činnosti PC. Důvod mého výběru je opodstatněn aktuální situací v oblasti kancelářské a výpočetní techniky a mým názorem, že by měl každý člověk znát alespoň základní informace a části osobního počítače či notebooku a mít alespoň základní dovednosti, co se týká obsluhy. Obzvláště v dnešní době, kdy jsou elektronika a samotné počítače rozšířeny po celém světě a téměř v každé domácnosti. Cílem mé práce je objasnění problematiky tématu tak, aby byla co nejpochopitelněji podána žákům a vytvořit kompletní, uspořádaný a aktuální výukový materiál, který bude možné použít ve výuce na základní škole a prvním ročníku na střední škole. V tomto materiálu budou obsaženy veškeré základní informace, které by měl znát každý člověk zabývající se touto problematikou. Co je to počítač? V úvodu se ještě zmíním, co je to vlastně počítač. Na tuto otázku je v podstatě jednoduché odpovědět, ale každý člověk může říct něco jiného a přitom mít pravdu. Pojďme si tedy říct co to počítač vlastně je. Laicky řečeno je počítač multimediální přístroj, který je schopen zpracovávat data a je složen ze základních periferií, bez kterých bychom ho nemohli využít. Tyto periferie jsou počítačová skříň, monitor, myš a klávesnice. Slouží k uchování, zpracování, přenosu dat a informací a slouží ke komunikaci s uživatelem. (Martin Halva, 1996) uvádí, že počítač je především stroj na zpracování informací, který pracuje na základě programu, jenž je pro něj vytvořen. Informace je zpráva, sdělení, objasnění, vysvětlení, poučení. Pro počítač je to zejména údaj, který může být číselný, nebo věcný, a který dále zpracovává. Podle internetového portálu (http://cs.wikipedia.org) je počítač elektronický přístroj, který zpracovává data pomocí předem vytvořeného programu. Současný počítač se skládá z hardwarových komponentů (procesor, klávesnice, monitor) a ke své činnosti nutně potřebuje software. Počítač je ovládán uživatelem, který mu poskytuje data a udává jaké data má zpracovat prostřednictvím jeho vstupních zařízení a počítač výsledky prezentuje pomocí výstupních zařízení.

4

Výukové materiály pro principy činnosti PC Počítač je zařízení schopné přijímat data, samostatně je zpracovávat podle předem zadaného programu číslicovým způsobem a poskytovat výsledky takového zpracování. Mezi základní funkce můžeme zařadit: •

Zpracování dat

•

Zapamatování dat

•

Přenos údajů (počítač přenáší data uvnitř počítače a mezi počítačem a okolním světem - periférie)

•

Řadění výše uvedeného

Každý počítač se skládá z těchto dvou částí: •

Hardware, zkr. HW - jedná se o pevné, hmotné části počítače. Interní HW - pevné komponenty uvnitř počítače, které mají výstupy. Externí HW - jsou všechny pevné komponenty, které jsou vně počítače. Integrovaný HW - jsou to komponenty zabudovány v základní desce.

•

Software, zkr. SW – jedná se o programové vybavení počítače (nehmotné části, např. Operační systém)

Z počátku byly počítače zcela nebo z části mechanické typu, současné počítače jsou řešeny výhradně na elektronické bázi.

5


3. ZÁKLADNÍ JEDNOTKA Jedná se o nejdůležitější část počítače, protože v ní probíhá veškeré zpracování dat a všechny pracovní a početní operace. Základní jednotka je tvořena skříní, které se vyrábí v několika provedeních.

3.1 Základní typy skříní: 3.1.1 DESKTOP (nízké provedení) Jde o první provedení počítačové skříně. Název pochází z anglického slova DESK, které můžeme přeložit jako „na stole“. Tato skříň je podlouhlá a je umístěna naležato. Výhodou je, že lze na skříň, která leží na stole, postavit monitor a máme snadný přístup ke konektorům na zadní části. Nevýhodou je, že zabírá více místa na stole a znemožňuje pozdější rozšíření PC. Tyto skříně se vyráběly i ve zmenšených variantách SLIMLINE a SUPER SLIMLINE. V dnešní době se toto provedení již nepoužívá a bylo nahrazeno druhým typem TOWER. 3.1.2 TOWER (věž) Tyto skříně jsou položeny nastojato. Hlavní výhodou proti desktopu je, že jsou lehce rozšířitelné (lze přidat harddisk, zvětšit operační paměť, atd.) a navíc se některé konektory (USB, FireWire, výstup na sluchátka, vstup na mikrofon) umisťují na přední stranu skříně. Tento typ skříně má čtyři základní rozdělení, které se liší velikostí a uspořádáním jednotlivých komponent uvnitř skříně. MINITOWER Tato skříň je nejnižší typ TOWER a nabízela prostor pro základní používané komponenty pro kancelářskou činnost. Na úkor velikosti je zde menší možnost rozšíření PC. MIDITOWER V dnešní době se s nimi moc nesetkáme, jelikož měly pro dnešní dobu ne moc ideální rozmístění komponent. Hlavním problémem bylo umístění zdroje nastojato vedle základní desky, tím bylo zhoršené chlazení procesoru. Zdroj překážel i při potřebné manipulaci na základní desce.

6

Výukové materiály pro principy činnosti PC MIDDLETOWER V dnešní době asi nejpoužívanější typ skříně. (Vítek, 2006) udává, u tohoto typu byly odstraněny všechny nevýhody miditoweru, skříň byla zvýšena a zdroj je umístěn vodorovně nad základní deskou. To umožnilo větší místo kolem základní desky a ventilátor u procesoru se tolik nedusil. I případná manipulace na základní desce byla nyní bez problémů. Zadní část skříně se může využít k přídavným ventilátorům, neboť už nezavazí zdroj. BIGTOWER Jedná se o nejvyšší typ skříně, který je určen převážně pro síťové servery. Tento typ díky své velikosti umožňuje největší možné rozšíření, řekl bych až nadměrné. Můžeme do něj namontovat i 6 či více pevných disků. Pro běžného uživatele je tento typ nevyužitelný a hlavně zabírá více místa.

7


4. UVNITŘ ZÁKLADNÍ JEDNOTKY V této kapitole se budu podrobněji zabývat hardwarem, který se nachází uvnitř počítačové skříně. Jako první si řekneme něco o zdroji.

4.1 ZDROJ Zdroj je určitě jedna z nejdůležitějších částí počítače, protože nebýt zdroje, počítač by se nespustil a my bychom nemohli pracovat. Zdroj slouží k tomu, aby dodával napětí jednotlivým periferiím uvnitř skříně. Počítač je uvnitř napájen stejnosměrným napětím 3,3V, 5V a 12V a jednotlivé komponenty si je dále mění tak, jak potřebují. Síťový zdroj tedy není nic jiného než trafo a usměrňovač, což je kombinace, která ze střídavého napětí 220V při frekvenci 50Hz v zásuvce udělá potřebná napětí stejnosměrná. Přímo k síťovému zdroji, který je největším (ale ne jediným) producentem odpadního tepla uvnitř skříně počítače, je obvykle připojen ventilátor. Použití jednotlivých napájecích napětí podle serveru (http://hw.cz): +12V - výkonové části diskových mechanik, ventilátory, sériové porty, přístupné na sběrnicích PCI, PCI-E (zvukové a měřící karty) -12V - sériový port, přístupné na sběrnicích PCI a PCI-E -5V - přístupné na sběrnici ISA, toto napětí používali starší generátory kmitočtu +5V - řídící části diskových mechanik, napájení sběrnic PCI, PCI-E zdroj napětí pro zdroj napájení I/O části procesoru (i chipsetu), některé části základní desky (klávesnice apod.) +3.3V - napájení portu AGP, u levných desek napájení chipsetu, zdroj pro zdroj napětí jádra procesoru. +5V SB* - pomocný zdroj pro zapínání zdroje ATX a wake-up probouzení počítače Konektory na zdroji (Adamkovič, 2006): Main power konektor Slouží k napájení všech částí základní desky. Od standardu ATX 12 V 2.0 má 24 pinů, dříve 20 pinů. Zdroje s novým standardem ATX 12 V 2.0 a výš umožňují (většinou) nově přidané 4 piny oddělit, a zapojit tak 24pinový Main Power 8

Výukové materiály pro principy činnosti PC konektor do starších typů desek, kde je požadován 20pinový. Naopak pokud máte zdroj s 20pinovým Main Power konektorem, je možné použít redukci. +12 power konektor je hlavním rozlišovacím znakem mezi ATX a ATX 12 V. Je to 4pinový čtvercový konektor s klíčováním podobným jako u Main Power konektoru. Jeho zapojení u dnešních desek je povinné. Další specifikace viz standard ATX 12 V. Má dva 12V vodiče + dva vodiče COM (zem). AUX Power Konektor je sestaven ze dvou +3,3V vodičů, jednoho +5V a třech COM (zem). V dnešní době se nevyužívá a ze standardu ATX 12 V 2.0 byl vyjmut. Peripheral Power (Molex) Tento konektor se v dnešním PC vyskytuje nejpočetněji. Slouží buď jako přímý napájecí vstup, nebo je dál zredukován (tvarem konektoru a popř. vybráním jedné větvě 5V nebo 12V). Napájí se s ním HDD, optické mechaniky, grafické karty, větráčky… Poskytuje jednou 12 V (žlutá), jednou 5 V (červená) a dvakrát COM (černá). Floppy Drive Power K napájení dnes čím dál méně využívané disketové mechaniky, stejné vodiče jako Peripheral Power. Serial ATA Od standardu ATX 12 V 2.0 povinný napájecí konektor Serial ATA. Ten poskytuje jednou +3,3 V, jednou +5 V, jednou +12 V a dvakrát COM. 4.1.1 Výkon zdroje: Dalším důležitým parametrem zdroje je jeho maximální výkon tzv. power rating. Výkon je fyzikální veličina, která vyjadřuje množství práce vykonané za jednotku času. Typické výkonové rozsahy dostačující pro domácí a kancelářské aplikace jsou v rozmezí od 300W do 500W. Napájecí zdroje používané dnes v herních počítačích mají výkon poněkud vyšší a to 500W až 800W. Zdroje pro servery od 800W až do 1400W. Silnější zdroje jsou určeny především pro velké servery a v menší míře pro počítače s více procesory, více pevnými disky a několika grafickými kartami. Takže výkon zdroje závisí především na výkonu celého počítače a na jednotlivých použitých komponentech.

9

Výukové materiály pro principy činnosti PC 4.1.2 Účinnost zdroje: Podle (Částka, 2009) se jedná o poměr mezi výstupním výkonem a příkonem zdroje. Je to velice důležitá hodnota, která nám udává množství spotřebované energie (vyzářené v našem případě v podobě tepla) a využitelné (ta co se přenese na výstupní svorky zdroje). Účinnost je vždy menší než 100%, jinak by se mohlo jednat o Perpetuum mobile - stroj, který vyprodukuje více energie, než sám spotřebuje. To z fyzikálního hlediska není nikdy možné. K čemu je dobrá vysoká hodnota účinnosti? Čím vyšší je hodnota celkové účinnosti zdroje, tím menší množství tepla se v samotném zdroji vyprodukuje do okolí. Pro nás to má výhodu tu, že nemusíme zdroj natolik chladit (nižší otáčky ventilátoru, menší produkovaný hluk). Zároveň neplatíme tolik peněz za elektrickou energii, která se naprosto zbytečně proměňuje v nežádoucí teplo. V dnešní době hodnotu účinnosti zdroje zajišťuje certifikace 80Plus, kterou můžeme vidět na obr. 1 a která má zajišťovat účinnost zdroje nad 80%, při typickém zatížení 20%, 50% a 100%. V roce 2008 byla tahle specifikace rozšířena na další stupně - Bronze, Silver, Gold

obr. 1 tabulka účinnosti zdroje

4.1.3 Hlučnost zdroje: Zajisté ne méně důležitým parametrem je hlučnost zdroje, neboť tahle hlučnost má vliv na celkovou hlučnost počítače. Hlučnost se udává v dB a ideální hodnota hlučnosti by byla 0 dB, což bohužel není v dnešní době dost možné. My se můžeme jenom snažit snížit hlučnost na co nejmenší hodnotu tím, že použijeme zdroj a další součástky v počítači (např. ventilátor) s nejnižší možnou udávanou hlučností. Tím můžeme ve finálovém výsledku docílit velice tichého chodu počítače. Běžná hlučnost ventilátorů je kolem 23 dB. Na celkovou hlučnost má vliv také stav počítače. Pokud se počítač pravidelně neudržuje (nevysává, nečistí), tak se jednotlivé části počítače zanesou prachem. Výsledkem pak je, že i původně velice tichý ventilátor ve zdroji nebo i přídavný ventilátor ve skříni po zanesení prachem vydává různé zvuky, chrčí v něm a je hlasitý. 10

Výukové materiály pro principy činnosti PC V publikaci (Koubský, 1995) nalezneme informace i o externích zdrojích napětí, které se vyplatí tehdy, vypínají-li u vás často proud. Kdo to zažil, potvrdí, že máloco člověka tak rozčílí, jako když uprostřed práce najednou vypadnou pojistky a vše co jste měli rozpracováno a neuložili na disk, je nadobro ztraceno. Takovýmto problémům předchází externí zdroj, který díky akumulátorům udrží napájecí napájení ještě po několik minut od výpadku proudu. Tím poskytne čas, abyste vše v klidu uložili na disk.

4.2 ZÁKLADNÍ DESKA Základní deska neboli motherboard (obr. 2), říká se jí také srdce počítače. Je to další velice důležitá část, bez které by počítač nemohl fungovat. Základní deska rozhoduje o tom jakou použít skříň a jaké komponenty můžeme použít, abychom je na danou desku mohli připevnit. Samozřejmě má také vliv na pozdější obnovu stávajících komponent za novější. Základní deska je v podstatě jeden velký obvod s určitým množstvím patic, slotů a konektorů, do kterých zapojujeme jednotlivé periferie, jako jsou paměti RAM, procesor, pevný disk atd. Tvoří tak uzel, který spojuje veškeré součásti uvnitř počítače a umožňuje jim tak vzájemnou komunikaci. V dnešní době je trend minimalizace, takže je snaha co nejvíce součástí integrovat přímo na základní desku. Na základní desce dnes běžně najdeme integrovanou zvukovou kartu, grafickou kartu, modem, či wifi modul. Integrace má také vliv na celkovou spotřebu PC, neboť integrované části mají menší spotřebu, ale často bohužel na úkor hardwarového výkonu.

obr. 2 blokové schéma základní desky 11

Výukové materiály pro principy činnosti PC V dnešní době se používají dva typy základních desek: •

ATX, rozměry: 305x244 mm

•

MiniATX, rozměry: 284x208 mm

Co je ještě velmi důležité a zároveň typické pro každou základní desku je BIOS. Nachází se integrovaný na každé základní desce. Je to vlastně jediný software, který koupíme zároveň s počítačem. 4.2.1 BIOS BIOS je zkratka Basic Input Output Systém, která znamená základní vstupně výstupní systém. Jedná se o základní souhrn instrukcí a funkcí nutných pro spuštění počítače. Jde v podstatě o základní operační systém, který přímo komunikuje s procesorem a řídí komunikaci mezi jednotlivými hardwarovými komponenty. BIOS propojuje hardware se softwarem. Výkon počítače je závislý na spolupráci jednotlivých dílů mezi sebou. BIOS sděluje informace o hardwaru, který je v počítači a operačnímu systému říká, jak s ním má co nejlépe a bez jakýchkoliv potíží pracovat. My jako uživatelé můžeme do systému BIOS vstoupit, ale pouze při startu počítače stlačením např. tlačítka DELETE, upravit některé nastavení a tím docílit např. rychlejšího chodu počítače. Dnes se můžeme setkat se dvěma druhy BIOSů, a to s AMI BIOSem a ještě častěji s AWARD BIOSem. Existují i jiné druhy, ale u nás nejsou moc rozšířené. Po zapnutí PC provádí BIOS podle (http://bios.a4.cz/) tyto operace: 1) nastaví konfiguraci počítače z CMOS paměti 2) provede autonomní test počítače (Power On Self Text (Post)) POST test ověřuje provozu schopnost celého systému, kontroluje jednotlivé hardwarové komponenty a zároveň o jejich stavu vypisují hlášení na obrazovku (často také informace o základním hardwarovém vybavení). Výpis je možné pozastavit klávesou <Pause>. Nejdřív se kontroluje mikroprocesor, dále ROM BIOSu, následuje kontrola prvních 64kB paměti (tu pak používá jako pracovní oblast), kontroluje funkci systémového řadiče, řadiče paměti a řadiče vstup/výstupních obvodů. Pokračuje se kontrolou ostatních periferních obvodů na základní desce, a pak deskou grafického adaptéru. Při neúspěšné detekci je vypsáno chybové hlášení očekávající reakci uživatele. 12

Výukové materiály pro principy činnosti PC 3) inicializaci komponentů 4) v konečné fázi spouští operační systém BIOS má tři vrstvy, uvádí to server (http://bios.a4.cz/): 1) Jedna vrstva BIOSu je v paměti ROM (Read Only Memory), která slouží pouze na čtení. Do novějších ROM můžeme zapisovat pomocí programu flash, který vydávají výrobci BIOSů. Zde jsou informace, které musí být k dispozici ihned po startu počítače, informace pro základní používání komponent. Systém si tak dokáže detekovat typ pamětí či druh procesoru. 2) Druhá vrstva tvoří čip s názvem CMOS, zde se ukládají jednotlivá nastavení, která provádíme v menu BIOSu. 3) Třetí vrstva jsou ovladače, které se zavádějí v průběhu spouštění operačního systému. Při startu si tak díky BIOSu můžeme v levém horním rohu obrazovky přečíst informace o obsažené grafické kartě, či výrobce, verzi a identifikační kód našeho BIOSu. 4.2.2 SLOTY Na základní desce nalezneme spoustu různých patic tzv. slotů, které slouží pro připojení komponent a umožňují přes ně komunikaci s ostatními periferiemi. Připojujeme tak paměť RAM, grafickou kartu, zvukovou kartu, modem, wifi kartu a prostě všechny součásti, které v počítači najdeme. Nejrozšířenější typy slotů v dnešní době jsou PCI a PCI-Expres. Ale pro informaci se zmíním i o starých typech slotů což jsou AGP, ISA, EISA. •

ISA (Gütller, 2007) uvádí, jedná se o sběrnici, kterou vyvinula firma IBM v roce 1981, kterou používali nejstarší počítače a připojovali se na ně veškeré rozšiřující karty. Jelikož se jedná o 16 bitovou velice pomalou sběrnici, tak se dnes už nepoužívají.

•

EISA V dnešní době se také už nevyužívá a proti ISA sběrnici je dokonalejší, protože se jedná o 32 bitovou sběrnici.

13

Výukové materiály pro principy činnosti PC •

PCI Sloty PCI zcela nahradily sloty ISA, jelikož jejich přenosová rychlost je mnohonásobně rychlejší. Jedná se o 32 nebo 64 bitovou sběrnici. Připojují se na ni také všechny rozšiřující karty.

•

AGP Jelikož má PCI nízkou propustnost, vytvořil se tento typ sběrnice, který je rychlejší než PCI. Jedná se o sběrnici vytvořenou pouze pro připojení grafických karet. Mají označení podle rychlosti (1x, 2x, 4x, 8x).

•

PCI-express (PCI-E) Jedná se o nejnovější typ sběrnice, které jsou zatím nejrychlejší, a které pomalu vytlačují veškeré starší typy, jakožto PCI či AGP. Tyto sloty umožňují připojení libovolných přídavných karet. Pro připojení grafických karet se používá PCI-E 16x. Pro zvukové karty, nebo pevné disky jsou určeny PCI-E 1x a 4x, neboť tyto periferie nejsou tak náročné na množství přenášených dat jako grafické karty. (Koubský, 1995) uvádí, PCI-E se vyrábí ve dvou třídách a to PCI-E 1.1, u které je přenos jedné linky 250MB/s a PCI-E 2.0, u které se rychlost zdvojnásobila z původních 250MB/s na 500 MB/s. Nejnovější třída PCI-E 3.0 bude uvolněna ve druhé polovině tohoto roku 2010 a slibuje opět vyšší přenosovou rychlost v obou směrech.

4.3 PROCESOR - CPU Procesor je vlastně „ mozek “ počítače. Je to součástka, která provádí veškeré početní a výpočetní operace a řídí chod celého počítače. Z odborné literatury (Koubský, 1995) jsem vybral tuto definici. Procesor je řídící jednotkou počítače. Ovládá všechny funkce počítače, především pak vybírá z paměti instrukce a provádí je. Výkonnost použitého procesoru má rozhodující vliv na výkon celého počítače. Výkon procesoru ovlivňují rozhodující měrou dvě charakteristiky. Hodinová frekvence a počet současně zpracovaných bitů uvnitř procesoru. Počítač je synchronní automat, nepracuje spojitě, ale v taktech – jeden krok, jeden takt. Samozřejmě vývoj jde s dobou, takže čím novější procesor, tím větší je možnost zpracovávat více operací najednou a také samotné zpracování dat je rychlejší. První procesory byly navrženy celosvětově známou firmou Intel. Byly to tipy 8088, 8086, 14

Výukové materiály pro principy činnosti PC poté 80286 (známe pod zkráceným číslem 286), 386 a 486. Pak následovalo označení Pentium (Pentium I, II a III, Pentium III bylo do frekvence 3.0GHz) a levnější a slabší varianta Intel Celeron. V dnešní době jsou v počítačích běžně rozšířeny dvoujádrové procesory s označením Intel Core 2 Duo a čtyřjádrové procesory (v názvu mají označení quatro) a nově i s osmijádrovými procesory. Firma Intel samozřejmě není jediným výrobcem procesorů a jeho největším a v podstatě jediným konkurentem je firma AMD, která vyrábí procesory téměř stejných parametrů, jenom mají jiné označení. Dnešní počítače mají běžně takt kolem 2,5GHz s FSB 800 – 1066MHz. FSB je oboustranná datová sběrnice, která přenáší data mezi procesorem a operační pamětí. Její frekvence tedy výrazně ovlivňuje výkon celého PC. Nyní rozeberu novinky v procesorech firem Intel a AMD. Starší procesory podrobně rozebírat nebudu, neboť v dnešní době nejsou aktuální a čtenáře zajímá aktuální stav. 4.3.1 Procesory Intel

Dunnington Jako jednou z novinek přišel Intel s procesorem ze série Xeon 7400. Jedná se o procesor určený pro práci na serverech. Jeho název je Dunnington, a jedná se o šesti jádrový procesor, celkově vůbec první od firmy Intel, který je především zaměřený na ovládání serverů. Procesor je poslední vydaná novinka před uvedením očekávaného procesoru Core i7. Prozrazeno před vydáním bylo pouze to, že má podobný design jako procesor NEHALEM a že o jeho využití se perou firmy jako Hewlett-Packard, IBM a další. Atom Intel Atom je procesor známý především svou velmi nízkou spotřebou, proto se používá převážně na přenosných zařízeních, jako například Netbook. Jedná se o dvoujádrový procesor, který je schopný obsloužit až 4 vlákna. Základní taktovací frekvence je přednastavena a 1,6 GHz u každého jádra, Každé jádro bude mít 512 kB L2 cache. Doporučená základní deska k tomuto procesoru je D945GCLF2. Core i5 Core i5 se vyrábí se dvěma nebo čtyřmi jádry a za úkol bylo nahradit čtyřjádrové Core 2 Quad procesory. Core i5 má jen dvoukanálový řadič pamětí DDR3 a podporu pro 4 výpočetní vlákna. Grafické karty jsou omezeny 15

Výukové materiály pro principy činnosti PC na jednu s PCI-E 16x nebo dvojice s poloviční propustností. Všechny procesory jsou nativně čtyřjádrové. Disponují technologií Intel Turbo Boost (automatické přetaktování). Levnější Intel Core i5-750 má frekvenci od 2,66 GHz (maximem je 3,2 GHz), má čtyři jádra, 8MB vyrovnávací paměť a TDP (Thermal Design Power, v překladu Navržený tepelný výkon) je 95 W. Architektura Nehalem se tak díky němu dostane i do střední třídy počítačů. Core i7 Procesor Core i7 byla jedna z nejočekávanějších novinek roku 2009. Podle (http://www.chip.cz) první věcí, kterou Intel překvapil, bylo to, že zvětšil podporované frekvence DDR3 pamětí, přičemž oficiální reklama tvrdila, že bude umět pracovat pouze s frekvencí 800 a 1066 MHz. Příchodem na trh se však ukázalo, že nám všem Intel udělal radost, a to tím, že odemkli násobič pamětí u všech přicházejících modelů, takže podporují dokonce rychlejší DDR3 moduly (1333 a 1600 MHz). Core i7 je vhodný i pro taktování. Při přednastavené frekvenci 2,93GHz pro Core i7 s jádrem Bloomfield dokázali po zvýšení napětí na 1,576V a nastavení násobiče na 31x zvedli frekvenci na neuvěřitelných 4112.7 MHz! Podle (Trousil, 2009) systém u procesorů Core i7 sleduje vytížení všech jader (obr. 3), takže při využívání jenom jednoho jádra při nízko náročných aplikací systém vypne zbývající jádra, takže využíváme jen to, co je potřeba a spotřeba u vypnutých jader je nulová. Pokud využíváte všechny čtyři jádra, systém dokáže nezávisle na sobě u jader zvyšovat potřebnou frekvenci, takže využití a kombinace jsou různé. Při využití dvou jader, systém zvedne frekvenci u obou jader o jednu jednotku, tedy o 133 MHz, ovšem pouze u využívaných dvou jader. Čip může pracovat maximálně o 266 MHz rychleji.

obr. 3 situace při využití všech 4 jader 16

Výukové materiály pro principy činnosti PC 4.3.2 Procesory AMD

Black Edition Tento název je označení pro procesory od AMD, které mají odemčený násobič, čímž si přímo žádají o taktování. Novinkou v této edici je Phenom X3 8850, s frekvencí 2,5 GHz, vyroben 65 nm výrobním procesem. Jelikož je ale TDP nastavena na 95 W, po taktování bude disponovat velkou spotřebou. Phenom FX Jedná se o novou řadu Highendových procesorů od AMD. Jsou určeny pro patici AM3, a budou podporovat paměť o frekvenci až 1333 MHz. Kapacita jejich cache L2 a L3 je stejná jako u Phenomů X4, které jsou založeny na jádrech Deneb. Deneb Jádra Deneb, od firmy AMD mají velmi vysoký potenciál, už jen tím, že jejich výrobní proces byl založen na 45 nm. Jsou použity hlavně v sérii s názvem Phenom X4, jejichž tovární nastavení disponuje frekvencí v rozmezí 2,6 GHz – 2 GHz. Procesory vyšších řad podporují paměti DDR3 a spadají pod socket AM3. Jejich TDP se pohybuje kolem 120 W. Celkově vzato se jedná o velmi slibné procesory. Istanbul Jedná se novinku od firmy AMD, která má obsahovat 6 jader. Vyrobena je samozřejmě 45 nm technologií a spadá pod skupinu AMD K10.5. Každé jádro disponuje 512 kb L2 cache a pro samotný procesor 6 Mb L3 cache. Použitelný socket je AM2+ a AM3, takže podporuje vysoce výkonné paměti DDR3. Co se procesů týká, tak je celá škála dalších označení a tipů, např. speciálně upravené procesory pro notebooky (Intel mobile), které jsou zaměřeny na nižší spotřebu či pro vládní organizace. Ale jelikož je tato má publikace věnována pro základní školy a první ročníky na střední škole, tak si myslím, že nemá význam se podrobně zabývat každým typem. Jádrem procesoru je logický obvod, který zpracovává mikroinstrukce, ze kterých je složena každá instrukce procesoru. Máme dvě koncepce instrukčních sad.

17

Výukové materiály pro principy činnosti PC 1) CISC – Complete Instruction Set Computer Procesor je vybaven nejúplnější instrukční sadou – používá se u většiny procesorů (Intel, AMD). Obsahuje instrukce pro přímé aritmetické operace (sečti, násob, vyděl, porovnávání apod.) 2) RISC – Reduced Instruction Set Computer Procesor je vybaven jen základními mikroinstrukcemi. Jsou jednodušší a rychlejší, zbytek instrukcí lze vykonat kombinací existujících instrukcí. Nejsou ale vhodné pro složitější operace. Uplatňují se u velkých počítačů (Alpha) a jako jednoúčelové (ovládání laserové tiskárny). Co chci ještě zmínit a považuji za důležité, jsou první dvě koncepce procesorů, které kdy byly vytvořeny. Jako první se zmíním o koncepci Johna Von Neumanna. Toto schéma navrhl krátce po druhé světové válce asi v r. 1946 a jeho schéma na obr. 4 je s drobnými úpravami platné dodnes.

obr. 4 blokové schéma koncepce Johna Von Neumanna

Činnost počítače řídí řadič, který dává povely vstupním a výstupním zařízením, operační paměti a aritmeticko-logické jednotce (ALU).

18

Výukové materiály pro principy činnosti PC Principy činnosti počítače podle von Neumanna uvádí (http://www.xcars.cz/): a)

do operační paměti se pomocí vstupních zařízení přes ALU umístí program pro provedení výpočtu

b) do operační paměti se pomocí vstupních zařízení přes ALU umístí data, se kterými program bude pracovat c)

provede se výpočet v ALU, která je řízená řadičem. Mezivýsledky jsou ukládány do paměti.

d) po provedení výpočtu jsou výsledky poslány na výstupní zařízení

Druhou koncepcí, kterou zmíním, je Harvardská koncepce. Harvardská koncepce má proti Neumannově koncepci dvě rozdělené paměti, jednu pro data a jednu pro programy. Jinak je princip obdobný (obr. 5).

obr. 5 blokové schéma Harvardské koncepce

Harvardská koncepce se používá u některých kalkulaček či jednoúčelových automatů.

19

Výukové materiály pro principy činnosti PC 4.4 CHIPSETOVÁ SADA Chipsetová sada je v podstatě skupina čipů na základní desce, které jsou navrženy pro skupinovou spolupráci. Zajišťuje spolupráci jednotlivých komponentů na základní desce a je prostředníkem při komunikaci CPU s pamětí, vstupně výstupními a dalšími zařízeními. Určuje na jaké rychlosti bude možno procesor provozovat, jak rychlé budou sběrnice či jaký typ pamětí je možno použít. Čipset je naletován přímo na desce, proto jeho výměna nepřipadá v úvahu. Čipset je realizován dvěma druhy architektury: 1) Architektura můstků North Bridge a South Bridge North Bridge (Severní můstek) nazývaný též Systém Controller komunikuje s procesorem pomocí sběrnice FSB a zajišťuje komunikaci procesoru s ostatními částmi na základní desce (pamětí, sběrnicemi AGP, PCI-E a jižním můstkem). Dále se stará o přístup k pamětem a ke grafické kartě. Nachází se blíže k procesoru. South Bridge (Jižní můstek) zajišťuje především komunikaci se zařízeními na sběrnici PCI a zpřístupňuje data na pevných discích. Uskutečňuje také komunikaci s externími zařízeními pomocí řadičů USB, FireWire, sériových portů a paralelních portů. Zajišťuje také služby BIOSu. Frekvence této sběrnice se odvozuje od frekvence FSB. Vzhledem k vysoké míře integrace se často používá také jednočipová varianta, kdy jsou oba můstky v jednom čipu. Také se často setkáváme i s grafickou kartou integrovanou v čipové sadě. 2) Architektura rozbočovačů MCH a ICH Schématické rozdělení je obdobné první zmiňované. North Bridge se ale nazývá rozbočovačem řadiče paměti, MCH – Memory Controller Hub. South Bridge je zase nazýván rozbočovačem řadiče vstupů a výstupů, ICH – I/O Controller hub. Výhodou je jejich propojení – rozhraní s rychlostí dvojnásobnou oproti PCI. Firma Intel si čipové sady vyrábí sama, zato konkurenční AMD žádné čipové sady nevyrábí, ale spolupracuje se společnostmi, jako je VIA, ATI či nVidia.

4.5 VNITŘNÍ PAMĚTI Vnitřní paměti jsou ty paměti, ke kterým má procesor přímý přístup a po vypnutí počítače se jejich obsah ztrácí. Paměti v počítači slouží k práci s daty a samozřejmě 20

Výukové materiály pro principy činnosti PC na jejich velikosti záleží také rychlost jejich práce. Obecně rozlišujeme paměti na několik druhů. Já se zde zmíním o Operační paměti, CACHE paměti a CMOS paměti, protože je považuji za nejdůležitější. 4.5.1 OPERAČNÍ PAMĚŤ Paměti obecně dělíme na několik kategorií. Podle způsobu přístupu: RAM (Random Access Memory) Paměť s libovolným přístupem. Jednotlivá místa paměti se od sebe liší adresou a tuto adresu je možné volit při každém přístupu libovolně. Paměťová místa jsou si rovnocenná dobou přístupu i způsobem jeho řízení. Výhradně tímto typem paměti je tvořena operační paměť. SAM (Seriál Access Memory) Paměť s postupným přístupem. Adresy nelze generovat libovolně, ale postupně v souladu s posloupností dat. Do této kategorie patří speciální paměti CAM, LIFO, FIFO o kterých se vzhledem k zaměření zmiňovat nebudu. Podle možnosti zápisu a čtení: RWM (Read Write Memory) Paměť určená pro čtení a zápis. Doba zápisu a čtení je přibližně stejně dlouhá. Jsou energeticky závislé, po odpojení napájení se data ztrácí. Obchodní označení je RAM. ROM (Read Only Memory) Paměť určená pouze pro čtení. Paměti ROM jsou v mikropočítačové technice vhodné jako paměti programů a konstant. Čip BIOSu je příkladem paměti ROM. Do těchto pamětí jsou informace zapsány již při výrobě čipu. Jednu zapsanou hodnotu již nelze běžnými postupy změnit. Jedná se o paměti, na jejichž čipu se vyskytuje několik vrstev, v nichž je vytvořena pravidelná síť vodorovných a kolmých vodivých cest propojených v místech spoje tranzistory.

21

Výukové materiály pro principy činnosti PC Podle principu činnosti paměťové buňky: Paměťová buňka je základní jednotka paměťového obvodu, protože je v ní uložena základní informační jednotka - 1 bit, který nabývá logických stavů 0 nebo 1. SRAM (Static Random Access Memory) - statická paměť Tyto statické paměti s náhodným přístupem uchovávají informaci v sobě uloženou po celou dobu, kdy jsou připojeny ke zdroji napětí. Paměťová buňka je realizována jako bistabilní klopný obvod (obr. 6), tj. obvod, který se může nacházet vždy v jednom ze dvou stavů, které určují, zda v paměti je uložena 1 nebo 0. Celá paměťová buňka je poměrně složitá, představuje 4 až 6 tranzistorů, zapojených jako klopný obvod, doplněných zesilovacími a vyhodnocovacími obvody.

obr. 6 bistabilní klopný obvod

U SRAM pamětí se používají dva datové vodiče. Vodič Data je určen k zápisu do paměti a vodič označení jako \Data se používá ke čtení. Existují paměti SRAM, které mají datové a adresní vodiče uzpůsobené konkrétnímu typu či rodině mikroprocesorů. Můžeme se tak setkat s čipy, které mají vyvedeno osm datových vodičů, a je možné použít například spolu s osmibitovými mikrořadiči. Poměrně velká popularita pamětí SRAM spočívá v tom, že se o ně samotný mikroprocesor ani další podpůrné obvody prakticky nemusí starat – postačí je (zjednodušeně a poněkud obrazně řečeno) připojit na datovou a adresovou sběrnici, samozřejmě s ohledem na elektrické i časové charakteristiky a pomocí signálu řídit čtení a zápis.

22


DRAM (Dynamic Random Access Memory) - dynamická paměť Ty se principem své „paměťové“ funkce dosti zásadním způsobem odlišují od statických pamětí; především v tom, že se hodnoty jednotlivých bitů neuchovávají jako stav bistabilního klopného obvodu, ale v paměti DRAM je informace uložena pomocí náboje na kondenzátoru (obr. 7). Tento náboj má však tendenci se vybíjet i v době, kdy je paměť připojena ke zdroji napětí. Aby nedošlo k tomuto vybíjení a tím i ke ztrátě uložených informací, je třeba periodicky provádět tzv. refresh (oživování paměťové buňky). Tuto funkci provádí některý obvod na čipové sadě.

obr. 7 dynamická paměť - kondenzátor

Buňka paměti DRAM je velmi jednoduchá a dovoluje vysokou integraci a nízké náklady. Díky těmto vlastnostem je používána na výrobu operačních pamětí. Její nevýhodou je však ústupová doba (40ns) kvůli nutnosti provádění refresh a čas potřebný k nabití a vybití kondenzátoru. Dělení pamětí na volatilní a nonvolatilní podle (Tišnovský, 2008): Volatilní Paměti, jejichž obsah se v případě vypnutí napájecího napětí nenávratně po relativně krátké době, řádově milisekundách nebo desítkách milisekund, ztratí či poškodí. Takové paměti se nazývají volatilní (závislé na napájecím napětí). V současných počítačích jsou volatilní paměti využívány především ve formě operační paměti a různých pamětí vyrovnávacích (např. Cache). Ovšem po zapnutí počítače nejsou ve volatilních pamětech uloženy žádné relevantní informace, tj. ani instrukce, které by mohl mikroprocesor začít zpracovávat. Proto obsahují počítače kromě volatilní paměti, také nonvolatilní paměť. 23


Nonvolatilní Hlavním rozdílem oproti volatilní paměti je to, že její obsah není spolu s přerušením napájecího napětí ztracen. Nonvolatilní paměti jsou však obsaženy i v řídicí jednotce pevného disku (obsahují firmware disku), řadiči klávesnice či myši (součást mikrořadiče umístěného v těchto zařízeních) apod. Příkladem nonvolatilní paměti je paměť ROM či dnes velice používané FLASH paměti. Výše jsem shrnul různé druhy pamětí a nyní se zmíním o samotné operační paměti. Operační paměť neboli RAM (Random Access Memory), paměť s přímým přístupem. Jedná se o sadu paměťových čipů uložených na základní desce. Slouží k ukládání dat, se kterými se aktuálně pracuje. Její kapacita je proto velice důležitá pro plynulý a rychlý chod počítače. Pokud se totiž tato paměť zaplní, začnou se data ukládat na pevný disk, což je mnohem pomalejší a počítač se rapidně zpomalí. Na rychlost paměti má vliv také frekvence paměti, která se dnes běžně používá o velikosti 800 a 1066MHz. V podstatě má velikosti jako frekvence procesoru. Pokud totiž použijeme procesor s frekvencí FSB 800Mhz a paměť s frekvencí 1066Mhz, tak nám ji procesor omezí také na 800MHz. Opačně nám ji ale procesor samozřejmě nezvýší, proto je nejlépe použít stejné frekvence na obou periferiích. Jako všechna elektronika i operační paměti měly nějaký svůj vývoj, tak nyní shrnu jejich tipy. Úplně první paměťové obvody byly integrovány do pouzder DIP. Ty zde nebudu rozebírat, to je spíše jenom pro zajímavost. Začnu u další paměti, SIMM. SIMM (Single Inline Memory Module) Ty se začaly vyrábět do Pentium I. Paměť má přístupovou doba 60 70ns, 72 pinů a datovou sběrnici o šířce 32 bitů. Můžeme se s nimi ještě setkat u starých PC. DIMM (Dual Inline Memory Module) Jedná se o vylepšený SIMM modul. Má 168 pinů, datovou sběrnici o šířce 64 bitů a přístupovou dobu 8 – 12 ns. Napájecí napětí je 3,3V. DDR (Dual Data Rate DIMM)

24

Výukové materiály pro principy činnosti PC Základem jsou DIMM moduly, ale DDR přenáší data na obou hranách, (náběžné i sestupné) řídícího impulsu. Tak jsou dvakrát rychlejší než DIMM, neboť přenesou dvakrát větší množství dat v jednom cyklu. Mají 184 pinů a napájecí napětí 2,5V. V dnešní době se hojně používají DDR II a nově DDR III, kdy firma Buffalo přišla s novou pamětí o frekvenci 2,4 GHz. Tyto paměti jsou ovšem uvéděny jako modely, a nejsou ještě určeny pro světový trh. Budou pracovat s napájením okolo 2V, což je relativně velmi nízko. U paměti DD4 se počítá s frekvencí na 2,133 MHz, a s napájením okolo 1,2V. Tyto paměti se mají odhadem dostat na trh kolem roku 2012. RIMM (Rambus Inline Memory Module) Modul je 184 pinový. Klasické RIMM jsou 16 bitové a systém využívá dvou souběžných kanálů – proto se RIMM moduly obsazují v párech. Nevýhodou těchto pamětí je vysoká cena. Obecně jsou nejpoužívanější paměti DDR II a nyní nově DDR III, které poskytují zatím nejvyšší frekvenci 1066MHz. Co se velikosti týká, tak nejběžněji se obsazuje 2GB modul s možností rozšíření na 4GB, a výjimečně na 8GB. 4.5.2 CACHE CACHE paměť je vyrovnávací paměť, která urychluje přístup k datům mezi rychlejší a pomalejší pamětí. Nejčastěji mezi procesorem a operační pamětí. Dnes se můžeme setkat se dvěma, někdy třemi typy CACHE (obr. 8). 1) Interní L1 CACHE Interní CACHE paměť je paměť, která slouží k vyrovnání rychlosti velmi výkonných procesorů a pomalejších pamětí (např. pevný disk). Tento typ CACHE paměti je integrován přímo na čipu procesoru. Je určena pro ukládání právě využívané či potřebné sady dat. Pracuje stejnou rychlostí jako procesor. Velikost 8 - 64kB, v dnešní době i více. 2) Externí L2 CACHE, L3 CACHE Externí CACHE paměť je podle (Horák, 2004) paměť, která je umístěna mezi pomalejší operační pamětí a rychlým procesorem. Tato paměť slouží jako vyrovnávací paměť u počítačů s výkonným procesorem, 25

Výukové materiály pro principy činnosti PC které by bez ní byly zpomalovány operační pamětí. Jedná se o mezistupeň mezi L1 a pamětí, obsahuje data, která procesor právě nevyužívá, ale pravděpodobně je bude potřebovat. Její kapacita roste s výkonností procesorů. Pro zajímavost první CACHE byla o velikosti 32kB, nyní i 7MB.

obr. 8 schéma CACHE paměti

4.5.3 CMOS (Pelikán, 1999) uvádí, CMOS je paměť s malou kapacitou sloužící k uchování údajů o nastavení počítače a jeho hardwarové konfiguraci - kolik pevných disků je v počítači a jakého jsou typu a velikosti, jaké cd mechaniky používáte apod. Tato paměť je energeticky závislá, a proto je nutné ji zálohovat pomocí akumulátoru umístěného většinou na základní desce, aby nedošlo ke ztrátě údajů v ní uložených. Takže udrží informace, i když je počítač odpojen ze sítě. Uživatel laik s touto pamětí nepřijde vůbec do styku. Její nastavení provedl výrobce počítače a přidávané komponenty úpravu CMOS nepožadují. Pokud jste ale odborník, můžete se do ní dostat za pomoci zvláštního programu SETUP, po zmáčknutí klávesy při startu počítače, stejně jako do BIOSu. 4.5.4 VIDEO PAMĚŤ Video paměť je umístěna v grafické kartě a má ji každá grafická karta. Je to paměť důležitá pro zobrazování na výstupu, což je monitor, projektor či televize. V této paměti je uloženo to, co se má na daný výstup zobrazit. Pokud je paměť menší než vyžaduje aplikace, dojde k tzv. sekání a plynulost obrazu je pryč. Samozřejmě čím je velikost větší, tím lépe, neboť tato paměť je důležitá také pro hraní her a čím je hra náročnější, tím větší paměť vyžaduje. Video paměť je propojena také s operační pamětí a procesorem. Protože pokud je třeba veliká velikost video paměti, jedná se o náročnou aplikaci a ta vyžaduje zároveň výkonný procesor a operační paměť. Dneska jsou nejpoužívanější velikost video paměti 256MB, 512MB a nověji 1024MB.

26

Výukové materiály pro principy činnosti PC 4.6 GRAFICKÁ KARTA Neboli grafický adaptér. Je to zajisté nezbytná součástka na základní desce počítače. Slouží k zobrazování obrazových informací na výstupu. Je používána jako přechodná část mezi operacemi počítače a zobrazení jejich výsledků na monitor. Jednoduše řečeno, převádí data v počítači na signál vhodný pro zobrazení. Grafické karty se jako většina částí v PC také vyrábějí s různými výkonovými parametry. Jejich základním parametrem je video paměť, kterou jsem popsal v odstavci výše v sekci VNITŘNÍ PAMĚTI. Samozřejmě platí, čím větší paměť, tím je karta výkonnější a lepší. Pokud se jedná o počítač pro běžnou domácí a kancelářskou práci, tak grafickou kartu a její velikost nemusíme vůbec řešit. Neboť dnešní běžně dostupné počítače mají na tuto práci, zabudované bohatě dostačující grafické karty. U levnějších počítačů a notebooků se hojně setkáme s integrovanou grafickou kartou. Její nevýhodou je její výkon, ten je samozřejmě nižší než u karet přídavných, ale pro běžnou práci bohatě dostačující. Výhodou je nízká spotřeba, která je důležitá hlavně u notebooků. Tyto integrované karty mají dnes většinou velikost video paměti 128MB a 256MB s možností rozšíření do operační paměti, což není špatná volba, ale pokud máme nedostatek operační paměti, tak se rychle zaplní a to má špatný vliv na celkovou rychlost počítače. Na druhé straně máme přídavné grafické karty, ty se uplatní hlavně při náročných 3D aplikacích jako jsou hry a 3D programy. Jejich nevýhodou je hlavně mnohem větší spotřeba, která se projeví hlavně u notebooku a to u výdrže baterie. U stolních PC to není zas takový problém, ale poznáme to hlavně na silném zdroji, který může mít i 750W. Velikost paměti těchto grafických karet se pohybuje od 128MB do 1024MB. Dnes jsou nejběžnější 256MB a 512MB. Máme také spoustu typů grafických karet, takže pokud srovnáme např. dvě karty s pamětí 512MB, ale s ročním odstupem výroby, tak zjistíme, že ve výkonu je velký rozdíl. To je dáno jak technologickým pokrokem, tak vnitřní stavbou karty a celou řadou výrobních procesů. Dále máme na kartách také výstupy, a to výstup pro připojení monitoru a s-video výstup pro připojení k televizi. S-video výstup je dnes ale nahrazován HDMI konektorem, který slouží také pro propojení s televizí, ale v digitální kvalitě, kdežto s-video je analogový výstup. Výrobou Grafických karet se pochopitelně zajímá řada výrobců, ale největšími rivaly na tomto poli, jsou firmy nVidia a ATI. Ty jsou zároveň největšími producenty těchto karet a téměř ve všech počítačích naleznete jednu z nich.

27

Výukové materiály pro principy činnosti PC 4.7 HARDDISK - HDD Setkáme se také s pojmem pevný disk. Jedná se o zařízení, které je určeno pro trvalé ukládání veškerých dat, se kterými při práci s počítačem pracujeme. Pevný disk (obr. 9) je zajisté také připojen k základní desce. Jako předchůdce pevných disků můžeme zmínit disketu, či magnetickou pásku. Podle (Pelikán, 1999) disk obsahuje kovové, nebo skleněné plotny pokryté tenkou magneticky měkkou vrstvou, na které se záznam provádí. Hustota datového záznamu se udává jako počet bitů na měrnou jednotku plochy disku, [bitů/mm2]. Plotny jsou neohebné (odtud pevný disk), na rozdíl od ohebných ploten v disketách. Ploten bývá v dnešních discích několik, počet ploten závisí na kapacitě disku. Plotny se otáčejí určitou rychlostí, tato rychlost udává rychlost otáček disku (dnes nejběžněji 7200ot/min). Čtení a zápis dat na magnetickou vrstvu zajišťuje podle (www.wikipedia.cz) čtecí a zápisová hlava. Jedná se tedy o magnetický zápis. Na jednu plotnu jsou dvě hlavy, protože jsou data z obou stran. Počet hlav je tedy shodný s počtem aktivních ploch, na které se provádí záznam. Data jsou na povrchu pevného disku organizována do soustředných kružnic zvaných stopy, každá stopa obsahuje pevný anebo proměnný počet sektorů (obr. 10) z důvodu efektivnějšího využití povrchu - povrch je většinou rozdělen do několika zón, každá zóna má různý počet sektorů na stopu. Sektor je nejmenší adresovatelnou jednotkou disku, má pevnou délku (512 byte, 4 KB atd. na sektor). Pokud disk obsahuje více povrchů, všechny stopy, které jsou přístupné bez pohybu čtecí hlavičky, se nazývají cylinder (válec, obr. 11). Uspořádání stop, povrchů a sektorů se nazývá geometrie disku.

obr. 9 popis pevného disku

28


obr. 10 plotna s vyznačenou stopou a sektorem

obr. 11 vztah mezi stopami a cylindry

Cylindr je souhrn všech stop daného čísla na všech površích. Sektor je oblast disku vytvořená při fyzickém formátování. Stopa - každá strana je rozdělena do soustředných stop. Všechny tyto části HDD jsou umístěny v pouzdře, které je vzduchotěsné, aby se dovnitř nedostala sebemenší částice prachu. Kdyby se prach dostal dovnitř, došlo by k poruše čtení a případnému zničení disku. Jednotkou ve které se dnes udává kapacita je GB (gigabyte). Dnešní disky mají kapacitu běžně od 250GB do 1TB. Externí disky se dělají i ve velikostech 2TR. U disků je také důležitá rychlost otáček. U stolních počítačů běžně používáme disky o rychlosti 5400ot/min a 7200ot/min. U serverových disků se můžeme setkat i s 15000ot/min.

29

Výukové materiály pro principy činnosti PC U notebooků se používají nejčastěji 5400ot/min, ale také vyšší třída 7200ot/min a nižší třída 4200ot/min, u které je výhoda nižší spotřeby, zahřívání a hlučnosti, ale disk je celkově pomalejší. 4.7.1 TYPY Také velikost disku se může lišit, v současnosti máme tři typy velikosti disku: 1) 3,5" disky Tyto disky se používají u všech stolních počítačů. Používají se také jako externí disky, které potřebují napájení ze sítě, takže nejsou moc vhodné na přenos, ale jako záloha dat jsou ideální. Jedná se o nejlevnější disky v poměru kapacita/cena. 2) 2,5" disky Tyto velikosti se používají u notebooků a jako externí disky. Jako externí disk mají výhodu v tom, že nepotřebují napájení ze sítě, ale jsou napájeny pouze přes rozhraní, přes které jsou připojeny k počítači. Nejčastěji USB a FireWire. Tyto disky jsou v závislosti na své malé velikosti dražší v poměru kapacita/cena. 3) 1,8" disky Tato velikost disku začíná být trendem dnešní doby kvůli své malé velikosti. Používají se převážně jako externí disky. Napájeny jsou stejně jako 2,5" disky. Cena je nejvyšší. V dnešní době se také velice často setkáváme s tzv. SSD disky. Přitom mnoho lidí netuší co to vlastně SSD disk je, proto se zde o tomto typu pevného disku zmíním. SSD disky mají být revolucí ve světě disků. Jedná se o typ datového média, které ukládá data na flash paměť. (Vavřina, 2009) udává, na rozdíl od klasických pevných disků neobsahuje pohyblivé mechanické části a má mnohem nižší spotřebu elektrické energie. Mezi nejčastější nevýhody klasických disků patří jejich hlučnost, rychlost (respektive pomalost), náchylnost na mechanické poškození, vyšší spotřeba a vibrace. Všechny tyto nevýhody eliminují SSD disky, navíc obrovskou výhodou SSD disků je jejich blesková přístupová doba. Na druhou stranu možnou nevýhodou SSD disků je to, že flash paměti mají omezenou životnost maximálním počtem zápisů do stejného místa, který je výrazně nižší, než u klasických pevných disků (udává se okolo 100 000 zápisů), a také jsou v porovnání s klasickými pevnými disky dražší. Nejčastěji se můžeme setkat se SSD disky, které jsou postaveny na základě využití flash pamětí. Možné jsou i jiné typy pamětí, jako je DDRAM.

30

Výukové materiály pro principy činnosti PC Podle (Polák, 2007) vypadá nadějně také technologie HHD, což znamená Hybrid Hard Drive (hybridní SSD disky), které v sobě kombinují 2 druhy pamětí, jedná se o kombinaci klasického pevného disku s flash pamětí, které se liší podle programovatelných buněk uvnitř na MLC (multi level cell) a SLC (single level cell). Klasické SSD jsou vybudovány na jedné z těchto zmíněných technologií. SLC i MLC mají své výhody i nevýhody. SLC umožňuje pojmout v jedné buňce jeden bit, tedy 2 stavy (0,1). Oproti tomu MLC nabízí místo nejčastěji pro 2 bity, tedy 4 stavy (možné jsou i 3 bity na buňku, tedy 8 stavů). Díky tomuto nabízejí SLC disky vyšší rychlost, ale zároveň menší kapacitu ve srovnání s MLC. Hybridní disky slouží jako opravdu velká vyrovnávací paměť. Výhodou tohoto řešení je vyšší rychlost, nižší spotřeba a hluk. Těmito disky se velice intenzivně zabývá firma Samsung a Intel. Řešení se hodí především do klasických stolních počítačů, protože bude možno dosáhnout vysoké kapacity a dokonce rychlosti za velmi přijatelnou cenu proti samotným SSD diskům. SSD disky emulují rozhraní používané pro klasické pevné disky (typicky SATA) a rozměrově budou také ve stejných třech velikostech, tedy 1,8", 2,5" a 3,5". Proto můžeme očekávat, a taky se s tím do budoucna počítá, že běžné pevné disky úplně nahradí. Co se týká ceny, tak ta s postupem času, kdy budou tyto disky čím dál více rozšířeny, půjde dolů a bude přijatelná pro všechny uživatele. 4.7.2 ROZHRANÍ Každý disk má svoji řídící elektroniku, která komunikuje se sběrnicí. Na druhé straně sběrnice musí být tzv. řadič, který komunikaci s diskem zprostředkuje. Řadiče jsou integrovány na základní desce. U pevných disků se dnes setkáme se dvěma typy rozhraní a to EIDE a SATA. 1) EIDE Pro tohle rozhraní se můžeme setkat i s termíny IDE, ATA, či PATA. Řadič EIDE je integrován na základní desce, je tedy i součástí BIOSu. Přenos dat je definován protokolem ATA, proto se používá i tento termín. Modernějším režimem diskového přenosu EIDE je DMA. Takže přesun dat je řízen řadičem, ne procesorem. Procesor jenom zadá příkaz o přenos dat a o zbytek se stará řadič. Procesor je tak mnohem méně zatížen. EIDE má dva kanály, na každém z nich může pracovat dvojice zařízení (celkem 4 zařízení) a na každém kanálu musí být jedno označeno jako Master(hlavní) a druhé Slave (podřízené). Toto rozhraní má maximální přenosovou rychlost 133MB/s a používá se u starších PC a notebooků.

31

Výukové materiály pro principy činnosti PC 2) SATA Druhým modernějším typem je sériové rozhraní SATA. Výhodou oproti EIDE je, že k zařízení vede pouze jeden kabel, vždy master, takže žádné problémy mezi přepínáním dvou disků. Výhodou je také tenčí kabel, tím lepší montáž a práce uvnitř skříně. Také můžeme tento disk odpojit za chodu počítače. Hlavní výhodou je ale rychlost, která je mnohonásobně větší než u EIDE. Dnes máme i vyšší třídy SATA a to SATA II a SATA III, které se liší vyšší přenosovou rychlostí. SATA III zvládá přenos až 6Gbit/s.

4.8 SBĚRNICE Slovo sběrnice pochází z anglického slova BUS. Jedná se o skupiny vodičů tvořící svazky, které propojují veškeré součástky, které jsou či nejsou přímo na základní desce se základní deskou a tím umožňují přenos dat (informací), mezi těmito součástkami. Sběrnice můžeme rozdělit např. podle počtu naráz přenesených bitů na 16bitové, 32bitové, 64bitové apod. Máme ale více různých typů sběrnic. Sběrnice můžeme podle funkce rozdělit na tři části. Adresová Je určena k výběru paměťové buňky, popř. vstupního, nebo výstupního zařízení, pro komunikaci s procesorem. Obvykle sestává z určitého počtu vodičů, kdy každý vodič reprezentuje jeden bit. Šířka této sběrnice určuje s jak velkou pamětí je procesor přímo schopen komunikovat. Např. 16bitová sběrnice může adresovat dvě na šestnáctou, což je 65536 byte (64Kb). Datová Její šířka určuje kolik bitů lze najednou mezi procesorem a pamětí (či vstupními a výstupními zařízeními) přenést, nebo kolik bitů lze najednou zpracovat. Šířka datové sběrnice bývá mezi 8,16,…64, 128 či 256 bity. Novější sběrnice má vždy dvojnásobnou šířku. Dnes, se v podstatě jako nejpomalejší používá 64 bitová, která se používá pro kancelářské počítače. Vyšší sběrnice se používají např. u grafických karet. Řídící Pomocí této sběrnice předává procesor povely ostatním zařízením (povel pro čtení z paměti, zápis na výstupní zařízení, čtení ze vstupního zařízení atd.) a přijímá stavové a řídící informace z okolí (že jsou požadovaná data na datové 32

Výukové materiály pro principy činnosti PC sběrnici, inicializaci atd.) Počet signálů je různý a závislý na procesoru. Nejjednodušší procesory desítky signálů, nejvýkonnější až stovky signálů. Další dělení sběrnic podle serveru (www.fit.vutbr.cz), podle uspořádání: Sériová Sériová sběrnice používá pro přenos dat a řízení sběrnice jeden vodič (resp. dvojici signál-nulový vodič) nebo více vodičů. Data jsou přenášena v bitech za sebou po jediném vodiči, řízení může být realizováno po stejném vedení či samostatnými vodiči. Po fyzikální stránce se datová informace přenáší buď pomocí změny elektrického napětí, nebo změny elektrického proudu. Data jsou většinou přenášena v sériové posloupnosti pomocí jednoho signálu. Řízení sběrnice, je buď realizováno pomocí samostatných signálových vodičů, nebo je společně s daty přenášeno pomocí jednoho signálu. Příklady sériové sběrnice jsou USB, FireWire, PCI, PCI-E Paralelní Sběrnice, kde se děje přenos zpravidla po 4 nebo 8 vodičích, proti sériové sběrnici je výkonnější, na druhé straně je nákladnější a používá se na kratší vzdálenost. Data jsou přenášena v bitech po více vodičích zároveň, řízení je realizováno po stejném vedení či samostatnými vodiči. Platnost dat potvrzuje strobovací signál. Přenos může být synchronní, kdy se nevyžaduje potvrzení příjemce, že je připraven přijmout data a asynchronní, kdy se čeká na potvrzení příjemce o připravenosti přijmout data. Do paralelního portu se zapojuje tiskárna. Dělení sběrnic podle provozu: Synchronní Procesor i sběrnice mají taktování stejným generátorem. Sběrnice pracující synchronně s procesorem počítače. Platnost údajů na sběrnici jednoznačně určuje hodinový signál. Tímto způsobem dnes pracuje převážná většina všech sběrnic. Asynchronní Asynchronnost spoje spočívá v tom, že jde o komunikaci „dotaz – odpověď“ (handshake). Takže pomalejší zařízení dává najevo svou připravenost ke komunikaci, druhé zařízení na tuto situaci reaguje generováním patřičného signálu.

33

Výukové materiály pro principy činnosti PC Další dělení sběrnic: Pseudosynchronní Dovoluje zpozdit přenos údajů o určitý počet hodinových period. Multimaster Dovoluje tzv. busmastering, jedná se o sběrnici, která může být řízena několika zařízeními, nejen procesorem. Lokální Která je připojena přímo na mikroprocesor, je jím řízena a propojuje mikroprocesor s obvody na základní desce. Spočívá ve vytvoření technické podpory toho, že se náročné operace s daty realizují rychlou systémovou sběrnicí. Tato systémová sběrnice se prodlouží a umožní se tak přístup na ni i ze zásuvných modulů dalších zařízení. O rozvoj lokálních sběrnic se nejvýrazněji zasloužili výrobci videokaret, pro něž byly dosavadní sběrnice pomalé. Nevýhodou lokálních sběrnic je o něco vyšší cena samotné základní desky s lokální sběrnicí a také zařízení pro ni určených. Příklad lokální sběrnice je FSB – Front Side Bus. Systémová Spojuje mikroprocesor a lokální sběrnici s okolním světem. Je zakončena normovanými konektory, tzv. sloty. Komunikuje mezi procesorem a ostatními komponentami počítače. Operace: zápis/čtení do/z registru, zápis/čtení do/z paměti, žádost o přerušení, žádost o přímý přístup do paměti apod. Dalším typem můžou být interní sběrnice, které spojují všechny vnitřní součásti počítače k základní desce a externí sběrnice, které spojují veškeré vnější periferie s počítačem. Nejdůležitější parametry u sběrnice jsou tyto: Šířka přenosu: počet bitů, které lze zároveň po sběrnici přenést [bit]. Frekvence: maximální frekvence, se kterou může sběrnice pracovat [Hz]. Rychlost (propustnost): počet bytů přenesených za jednotku času [B/s]. Sběrnice jsou různých typů a my musíme použít ty sběrnice, které máme na základní desce, to znamená, že typy sběrnic jsou odvozeny od typů slotů a opačně. Dnes nejpoužívanější typy jsou AGP, PCI, PCI-E, USB, FireWire, PCMCIA a další jako např. ISA (dnes už se nepoužívá). 34

Výukové materiály pro principy činnosti PC 4.9 ŘADIČE Server (www.wikipedia.cz) uvádí, že se jedná o elektronický sekvenční obvod, který slouží k řízení všech součástek v počítači. Ovládání těchto součástí je za pomoci řídících signálů, které jsou posílány těmto jednotlivým součástem. Reakce a odpovědi na tyto řídící signály jsou zasílány zpět řadiči ve formě tzv. stavových hlášení. Každá součástka obsahuje svůj vlastní řadič, a všechny řadiče jsou podřízeny hlavnímu řadiči, který je součástí procesoru. Jelikož jsou řadiče, sběrnice a sloty velice úzce spojené, tak se jejich název vždy shoduje podle typu rozhraní. Tak např. SATA řadič, SATA sběrnice i slot SATA.

4.10 ZVUKOVÁ KARTA Tato součástka je velice důležitá pokud chceme z počítače reprodukovat nějaké zvuky, což je obecným předpokladem, tudíž je součástí každého počítače. Jedná se o interní kartu, která je zasunuta do příslušného slotu (dnes PCI, nebo PCI-E) na základní desce a je schopna generovat signály, které jsou přivedeny na výstup zvukové karty, zpravidla Jack 3,5mm a z tohoto výstupu je signál přes připojené reproduktory, hi-fi věže apod. reprodukován do prostoru. Vybral jsem také jednu definici podle (Roubal, 2002): Zvuková karta umožňuje produkovat zvuky ve slyšitelném zvukovém spektru v kmitočtovém pásu 20Hz až 20KHz. Protože zvuk je vlastně analogová křivka a počítač čistě digitální zařízení, musí zvuková karta obsahovat i analog/digitální převodník (ADC) pro vstup z mikrofonu nebo hifi věže do podoby počítačových souborů. Běžná zvuková karta zahrnuje dvě různé funkce. Za prvé přehrávání zvuků z počítače na připojené reproduktory a za druhé vytváření zvuků záznamů ze zadaného notového záznamu. Samozřejmě zvukových karet je celá řada. Liší se nejenom výrobcem, ale také kvalitou výstupu či počtem kanálům, máme stereo 2.0, ale také 2.1, 5.1 či 7.1. Zajisté s kvalitou a počtem možných připojených reproduktorů roste také cena. Nejznámějším výrobcem je asi firma Creative Labs a její karty Soundblaster. V dnešní době se také velice často setkáváme s integrovanými zvukovými kartami přímo na základní desce. Tyto karty nejsou možná tak výkonné, ale běžnému uživateli bohatě dostačují.

35

Výukové materiály pro principy činnosti PC 4.11 SÍŤOVÁ KARTA Tato karta je také v dnešní době základní periferií, která se do počítačů montuje. Její hlavní funkce spočívá v tom, když chceme propojit dva či více počítačů a umožnit jejich vzájemnou komunikaci v počítačové síti. Tato karta se připojuje na základní desku do slotu PCI či PCI-E, nebo může být také externí pro připojení přes rozhraní USB. Nejčastěji však bývá integrována na základní desce, takže s připojení nemusíme mít starosti. Jedná se podle (Dobešová, 2004) o aktivní zařízení, které umožňuje fyzický přenos dat nejčastěji po síťovém kabelu UTP, který se připojuje pomocí konektoru RJ45, k rozvaděči počítačové sítě a poté reprodukci k dalším počítačům připojeným k síti. Data, která jsou přenášena, jsou balena to tzv. paketů. Každý paket má adresu odesílatele a adresu počítače, který data má přijmout. V rámci sítě tak můžeme sdílet společný disk s daty či tiskárnu. Kromě UTP kabelu můžeme podle serveru (http://www.geoinformatics.upol.cz) k síťové kartě připojit a přenášet data po těchto kabelech: Tenký koaxiální kabel Služebně starší a jednodušší, určený zejména pro vnitřní rozvody uvnitř budovy. Pro připojení sítě s tenkými koaxiálními kabely se používá konektor BNC. Silný koaxiální kabel Používaný dříve k venkovním rozvodům, k jeho připojení se používá konektoru Canon, který zde bývá označován jako AUI. AUI je 15kolíkové propojovací rozhraní k zapojení sítě s tlustým koaxiálním kabelem. Dnes je silný koaxiální kabel používaný jen zřídka, protože je nahrazován kvalitnějším optickým kabelem. Kroucená dvojlinka Používaná pro vnitřní rozvody. Kroucená dvojlinka se připojuje pomocí konektoru RJ-45. Máme také několik druhů sítí, které zde pro zajímavost zmíním. Jsou to sítě typu Ethernet, Fast Ethernet, Arcnet, Ring, FDDI atd. S typem sítě souvisí také síťové karty a jejich přenosová rychlost. Nejstarším typem je síť Ethernet, která umožňuje přenášet data rychlostí 10Mb/s. Další sítě jako např. Fast Ethernet umožňují vyšší desetinásobnou rychlost 100Mb/s. Dnes se můžeme setkat s rychlostmi i přes 10Gb/s. Pokud používáme bezdrátovou síťovou kartu, tak je princip stejný, jenom karta nekomunikuje pomocí kabelu, ale bezdrátově pomocí antény, která komunikuje 36

Výukové materiály pro principy činnosti PC s rozvaděčem. Bezdrátová komunikace v dnešní době převyšuje nad kabelovou. Nepotřebujeme kabely a přitom je přenos velice kvalitní, spolehlivý a dosahuje několik desítek metrů. U bezdrátové sítě odpadá také tolik práce při zřizování (nemusíme vrtat otvory na kabel), ale na druhou stranu je počáteční investice o něco vyšší než u kabelového spojení.

4.12 KABELÁŽ Jedná se o název, který v sobě zahrnuje veškeré propojovací kabely, které v počítači najdeme. Nejenom všechny sběrnice, ale také kabely ke zdroji, drát, jimiž jsou napájeny ventilátory či dráty, které můžou popřípadě zajišťovat osvětlení uvnitř počítačové skříně.

37


5. PŘEDNÍ PANEL ZÁKLADNÍ JEDNOTKY V následující kapitole se budu zaobírat tlačítky a konektory, které můžeme na předním panelu nalézt a můžeme je potřebovat.

5.1 TLAČÍTKA Určitě první čeho si na předním panelu všimneme, budou tlačítka. Vesměs se u dnešních počítačů používají dva typy tlačítek, u starších se používali tři. 5.1.1 Síťové tlačítko Toto tlačítko je velice důležité a bez něj bychom v podstatě nebyli schopni zapnout počítač. Má tedy jeden jediný význam a tím je zapnutí a vypnutí počítače. Po zmačknutí tohoto tlačítka, se nám do počítače začne dostávat elektrický proud a tím se počítač zapne a my můžeme pracovat. 5.1.2 Tlačítko resete Toto tlačítko nám slouží hlavně k tomu, pokud se nám stane nějaká nepříjemnost při práci s počítačem a ten se zasekne, nebo nám špatně načítá externí disk a obdobné problémy, které mohou být zapříčiněni nějakou malou chybou uvnitř počítače. Po stisku tohoto počítače se nám počítač během zlomku vteřiny vypne a hned zapne. Říkáme tomu tvrdý restart a na počítač nemá moc dobrý vliv. Máme ještě jeden druh restartu, ale ten není produkován žádným tlačítkem vyvedeným na skříni, ale zmačknutím tří tlačítek (Ctrl + Alt + Delete) na klávesnici zároveň při běhu počítače. Tato kombinace nám na obrazovce vyvolá okno, ve kterém můžeme ukončit jenom tu vybranou aplikaci, která nám dělá potíže. Tato volba je mnohem šetrnější k počítači a říká se jí měkký restart. Obě tato tlačítka se v dnešní době na bedně stolních počítačů vyskytují, výjimkou můžou být jenom notebooky, na kterých tlačítko restart většinou není. Je tam pouze síťové tlačítko. 5.1.3 Turbo tlačítko S tímto tlačítkem se dnes již vůbec nesetkáme. Zmiňuji ho proto, že já jsem ho na počítačích ještě zažil a pro přehled je dobré ho znát. Toto tlačítko sloužilo ke zrychlení počítače. Při stisku došlo ke zvýšení výkonu na maximální hodnotu.

38

Výukové materiály pro principy činnosti PC Podle nových informací ze serveru (Http://www.diit.cz) se o znovuzrození tohoto tlačítka snaží firma MSI, která ho chce použít u svého notebooku GX600. Tlačítko slouží dokonce k získání více jak maximálního výkonu, ale jakéhosi bonusového. Procesor bude přetaktován o 20%, zvýšením rychlosti sběrnice. Po opětovném stlačení se stav vrátí na původní hodnotu.

5.2 KONTROLKY Kontrolek, neboli led diod může být na počítači více, či méně, to záleží na konkrétním výrobci počítače či notebooku. Nejčastěji se umisťují dvě kontrolky, jedna značí chod procesoru (neustále svítí) a druhá značí chod pevného disku (při aktivní činnosti disku bliká). Dále se můžeme setkat ještě s kontrolkami, které značí zapnutou wifi kartu nebo se kontrolka umisťuje do síťového tlačítka, takže při spuštěném počítači svítí. Další může být kontrolka připojeného LAN kabelu (spíše u notebooků), nebo kontrolka na čtečce paměťových karet. Možností pro využití kontrolky je velká spousta, hlavní je aby kontrolka svítila, popřípadě blikala, což značí správný chod. Pokud tak není, tak je nejspíš problém se součástí, kterou kontrolka kontroluje. Výjimečně se může stát, že je vše v pořádku, jenom kontrolka je špatná.

5.3 USB USB (Universal Serial Bus) – Univerzální Sériová Sběrnice. Už z názvu Universal, je patrné že se jedná o sběrnici, která se dá použít pro připojení téměř jakékoliv externí periferie. Toto rozhraní vzniklo v 90 letech dvacátého století, při spolupráci firem Intel, Compaq, Hewlett-Packard a Philips. Je to sběrnice s velikou přenosovou rychlostí, kompatibilitou, připojení více periferií ve vrstvách, připojení Plug & Play (bez nutnosti restartu počítače, či instalaci ovladačů). USB je dnes masově používané nejen pro připojení myší, klávesnic a tiskáren, ale také videokamer, fotoaparátů, externích čteček a mnohých dalších zařízení. Jedná se o čtyřvodičový kabel, kdy jeden slouží k napájení 5,5V, druhý jako zem a zbývající dva pro přenos dat. USB je sběrnice s jedním zařízením typu Master, tj. všechny aktivity vycházejí z počítače. Data se vysílají v krátkých paketech o 8 bajtech či v delších paketech o délce až 256 bajtů. Co se příjmu týká, tak počítač může požadovat data od zařízení a naopak žádné zařízení nemůže vysílat data samo od sebe. 39

Výukové materiály pro principy činnosti PC Dnes máme několik typů USB podle rychlosti sběrnice. USB 1.1 Tento typ je první USB, které bylo vyvinuto. Tento typ je založen na topologii stupňovaných hvězdic (tiered-star), přičemž data jsou přenášena po jednoduchém kabelu, tvořeném čtyřmi vodiči. Základem této typologie jsou rozbočovače. Můžeme se setkat také s názvem USB Low Speed, které má přenosové pásmo1,5MB/s nebo USB Full Speed, které má přenosové pásmo 12MB/s. USB 1.1 umožňuje sice připojit 127 zařízení, ale všechna sdílí jedno přenosové pásmo a to 1,5MB/s, nebo vyšší 12MB/s. USB 2.0 Tento typ vznikl v roce 2000 jako odezva na vysokorychlostní rozhraní IEEE 1394 ( 400MB/s), neboť USB 1.1 bylo oproti tomuto velice pomalé. USB 2.0 nám umožňuje větvit připojení periferií pomocí HUBů. To znamená, že i přes jeden konektor nabízí až 40násobné zvýšení přenosové rychlosti oproti USB1.1. Takže USB 2.0 má přenosové pásmo až 480MB/s. Přitom kabel i konektory jsou stejné, pouze rozbočovač musí být pro verzi USB 2.0. Samozřejmě je zachována zpětná kompatibilita se starší verzí. USB 3.0 Jedná se podle (Půhoný, 2007) o zatím nejnovější a nejrychlejší typ sběrnice USB. Mezi hlavní přednosti nového standardu USB 3.0 patří až 10x větší přenosová rychlost a lepší power management. Nová verze slibuje přenosové rychlosti 5GBit/s (oproti 480Mbit/s u USB 2.0). Jelikož je toto rozhraní rychlejší, musel se zvýšit dosavadní počet 4 vodičů ze sběrnice USB 2.0 na 8. USB 3.0 tak používá 8 vodičů, a tedy nutně i jiný typ konektoru. Pokud chceme připojit zařízení USB 2.0 ke konektoru USB 3.0 na PC, bude vše v pořádku, opačně však všechny nové konektory do staršího USB 2.0 připojit nepůjdou. Zpětná kompatibilita je zajištěna tak, že konektor USB 3.0 obsahuje zachovaný starý konektor USB 2.0, do kterého lze zařízení USB 2.0 připojit. Obráceně to však již nepůjde u všech typů konektorů. Wireless USB Wireless USB podle (Coufal, 2007) je technologie, která umožňuje spojení zařízení, obsahující rozhraní USB bez použití drátů, 40

Výukové materiály pro principy činnosti PC a to s vynikajícími parametry přenosu, které jsou shodné s rychlostmi standardního USB 2.0. Kvalita a kapacita datového přenosu zde záleží především na vzdálenosti těchto komunikujících zařízení. Podle informací vyňatých ze specifikace, by měl datový tok dosahovat hodnoty 480 Mbit/s při vzdálenosti do 3 metrů a 110 Mbit do vzdálenosti 10 metrů. Jako frekvenčního pásma se používá volné spektrum od 3,1 GHz do 10,6 GHz. Celý název tohoto typu rozhraní zní: Certified Wireless USB, který je třeba striktně dodržovat, neboť mnoho výrobků světových firem nese podobná označení, která ovšem nezaručují technologii a kvalitu. Architektura Wireless USB dovoluje propojit až 127 zařízení k hostujícímu zařízení. Jelikož zde nejsou přítomny žádné dráty nebo porty, nejsou již nadále potřeba huby. Stejně jako USB nabízí Wireless USB jen jednoduchý model komunikace, kdy jeden z bodů funguje jako hostitel, druhý jako host. Hostitel vždy řídí celou komunikaci, host pouze odpovídá na požadavky. V praxi je hostitelem počítač, hostem periférie. Tím se USB liší třeba od standardu FireWire, kde obě komunikující strany mohou být aktivní. S bezdrátovým USB se můžeme setkat všude tam, kde je používáno drátové připojení pomocí klasického USB kabelu. Sem patří tiskárny, scannery, kamery apod. Pro USB se vytvářejí také dva typy konektorů z hlediska připojených zařízení. Konektor rady A je pro zařízení, které jsou permanentně připojena (myši, klávesnice) a konektor rady B pro zařízení, která se často odpojují (skenery, tiskárny, reproduktory). Mnohem více si zákazník všímá tvaru samotného konektoru, kdy může narazit také na miniUSB, všechny parametry jsou stejné, pouze konektor je menší. Ten se používá např. u fotoaparátů, kamer, externích disků apod.

5.4 IEEE-1394 Neboli FireWire, tento název si nechala patentovat firma Apple, která toto rozhraní vyvinula v roce 1995, ale můžeme se setkat také s názvem i-Link, který začala používat firma Sony. Jedná se o poměrně nový typ rozhraní a definuje vysokorychlostní sériovou sběrnici. K jediné kartě IEEE – 1394 lze připojit až 63 uzlů sběrnice v jednom řetězci. Pokud ani toto nestačí, je možné připojit až 1023 sběrnic pomocí mostu, tím počet uzlů stoupne na 64000. Toto rozhraní používají např. digitální kamery. Stejně jako USB i FireWire odpovídá standardům technologie Hot plugin (připojení za provozu PC), tak Plug & Play a také má několik typů. 41

Výukové materiály pro principy činnosti PC IEEE-1394 Tento typ má tři velikosti přenosové rychlosti a to 100MB/s, 200MB/s a 400MB/s. Tento typ je složen z 6 kabelů, kdy 4 vodiče slouží pro přenos dat a dva zajišťují napájení. IEEE-1394b Tento novější typ má přenosovou rychlost až 800MB/s a je tvořen z 9 kabelů, kdy 6 vodičů slouží pro přenos dat a dva jsou napájecí. Samozřejmostí je zpětná kompatibilita se starším typem. IEEE-1394c V současnosti je nejnovějším typem IEEE-1394c, které má přenosovou rychlost až 3200MB/s. Celkově lze shrnout, že IEEE-1394 je mnohem rychlejší než USB, ale nemůžeme čekat, že by se stal používanějším rozhraní už kvůli tomu, že na USB se podílela firma Intel a podporuje jej ve svých čipových sadách a základních deskách. Samozřejmě se IEEE-1394 stále více používá a v dnešní době jej nalezneme na téměř každém počítači i notebooku. USB je ale stále oblíbenější a rozšířenější.

5.5 PCMCIA Jedná se o standard rozšiřující zařízení. Určený byl především pro notebooky, ale setkáme se s nimi i u stolních počítačů. Jedná se o zkratku organizace, která stojí za jeho vznikem ( Personal Computer Memory Card International Association). Podle (Pelikán, 1999) se jedná v podstatě o rozšiřující zásuvku (slot). Pracuje stejně jako např. USB na principu Plug & Play (zasuň a hraj). Tato sběrnice je kompatibilní se sběrnicemi, jako je PCI, ISA, EISA apod. Dnes takto můžeme připojit celou škálu zařízení. Tato zařízení jsou ve formě tzv. PCMCIA karty, kterou zasuneme do slotu. Takto provedena může být wifi karta, televizní karta, zvuková karta, čtečka paměťových karet, modem apod. V dnešní době máme podle (Pelikán, 1999) několik typů lišících se výškou PCMCIA karty: Type I V dnešní době už ho moc nenajdeme. Je určen pro paměťové a síťové karty. Tloušťka karty je 3,3mm.

42

Výukové materiály pro principy činnosti PC Type II Tento typ je o tloušťce 5mm a je v podstatě nejpoužívanějším typem. Nazývá se také CardBus. Používá se jako síťové karty, modemy, zvukové karty, čtečky paměťových karet atd. Type III Tloušťka karty je 10,5mm a je určena především pro malé pevné disky v pouzdře, popřípadě větší karty. Šířka sběrnice je stejná jako u typu II, tudíž 16 a 32bitů (ta má pozlacené kontakty). Type IV Tento typ není zatím mezinárodně přijatý. Jeho zavedení je v zájmu firmy Toshiba a tato karta má být o tloušťce 16mm. Extended Cards Tyto karty mají asi o 50mm větší délku a jsou určeny pro speciální aplikace. Novější Typy je samozřejmě se staršími vždy kompatibilní. Nástupcem PCMCIA karet jsou v poslední době Express Cards, jedná se o karty, které mají téměř stejné parametry, ale jsou užší.

5.6 ČTEČKA PAMĚŤOVÝCH KARET Jedná se o zařízení, které nám slouží k přečtení a možnosti uložení dat z paměťové karty na pevný disk počítače či notebooku a naopak k nahrání dat s počítače na paměťovou kartu. Jedná se o fotografie na paměťové kartě z fotoaparátu, hudby na kartě z mobilního telefonu, nebo videa z videokamery. Použití paměťových karet je dnes velice rozšířeno a tudíž i čtečky těchto karet, které jsou dnes součástí všech počítačů a notebooků. Tato čtečka je vesměs zabudována do počítače a připojena na základní desku. Máme ale i externí varianty, které se připojují nejčastěji pomocí USB rozhraní. Jelikož je na trhu více druhů karet (micro SD, micro SDHC, MS micro, MS Pro Duo a další), tak i čtečky musí být přizpůsobeny ke čtení těchto karet. Samozřejmě nemáme v počítači 7 čteček, pro každou kartu zvlášť, ale máme jednu čtečku, která dovede načíst více či méně druhů těchto karet. Nejrozšířenější variantou je čtečka 7 v 1, ale máme také 3 v 1, nebo 12 v 1. Cena externích čteček se dnes pohybuje od 200Kč, takže se nejedná o finančně náročnou záležitost. 43

Výukové materiály pro principy činnosti PC 5.7 MECHANIKY CD/DVD 5.7.1 CD/DVD Paměťové karty nejsou zdaleka jediné, které potřebujeme v počítači přečíst, ba naopak. Ještě mnohem rozšířenější a dříve používaná jsou média CD a DVD. Účel těchto mechanik je ovšem stejný jako u čteček paměťových karet. Server (www.wikipedie.org) uvádí, tyto mechaniky se začaly vyrábět a používat po roku 1979, kdy bylo firmou Sony a Philips vyrobeno CD, jako věrné úložiště hudby. Zajisté mechaniky prošly řadou změn a složitým vývojem. Nejprve mechaniky pouze četly CD, poté bylo možno na CD i zapisovat. Přelom byl v roce 1996, kdy bylo v Japonsku na trh uvedeno první DVD. Tím pádem samotné CD mechaniky začaly upadat a na trh se dostávaly DVD mechaniky, které umožňovaly číst i zapisovat jak DVD, tak CD a to jako formáty +/-R, tak i RW (přepisovatelný disk). Další vývoj směřoval s vývojem DVD, kdy se vytvořilo dvouvrstvé a oboustranné DVD s kapacitou až 16GB. Takže mechaniky musely umožňovat čtení a zápis na tato média. Naposled byl vývoj mechanik ovlivněn výrobou disků Blu-ray a částečně HD DVD. Blu-ray vyvinula stejně jako CD společnost Sony se společností Philips. HD DVD vyráběla firma Toshiba, bohužel Blu-ray byl více komerční a více prosazován, tak Toshiba 19. února 2008 ukončila výrobu HD DVD, čímž se Blu-ray stal dominantním nosičem. Blu-ray pomalu vytlačuje DVD, neboť jeho největší varianta (dvouvrstvý a oboustranný Blu-ray disk) má kapacitu 80GB, kdežto DVD pouze 16 GB. I záznam je mnohem kvalitnější než u DVD, neboť poskytuje záznam v zatím nejvyšším rozlišení 1920 ×1080 bodů. Blu-ray mechaniky jsou kompatibilní jak s DVD, tak s CD. Bohužel jsou zatím cenově náročnější, tudíž se do běžných stolních počítačů a notebooků zatím často nemontují, ale postupem času budou patřit do základní sestavy, stejně jako teď DVD mechaniky. Všechny dnešní CD/DVD, či Blu-ray mechaniky jsou v podstatě stejné, lišit se mohou pouze v rychlosti čtení, zápisu, či přepisu těchto médií. 5.7.2 ZIP mechaniky Tyto mechaniky jsou dnes raritou a setkat se s nimi můžeme pouze u starých PC. Tyto mechaniky byly obdobné disketovým mechanikám, neboť ZIP diskety jsou založeny na principu klasické 3,5‘ diskety, jsou však tlustší a mají mnohem větší kapacitu. Kapacita byla 100MB, 250MB a maximálně 750MB, kdežto u klasické diskety byla maximální kapacita dnes již úsměvných 2,88MB.

44

Výukové materiály pro principy činnosti PC 5.8 DISPLAY Display se na předním panelu stolního počítače objevuje čím dál častěji. Hlavní funkcí displaye je informovat uživatele počítače o důležitých informacích jako je teplota procesoru, teplota grafické karty, míra využití pamětí apod. Můžou tam být také hodiny. Každý display se může lišit ne jenom tvarem, či barvou podsvícení, ale hlavně informacemi, které zobrazuje. Z pravidla je display napájen 5,5V ze zdroje a obsahuje čidla, která jsou navedena k součástkám, jejichž parametry měří a poté jsou tyto parametry zobrazeny na display.

45


6. ZADNÍ PANEL ZÁKLADNÍ JEDNOTKY 6.1 SÍŤOVÁ ZÁSUVKA Jedná se o konektor sloužící k připojení síťového kabelu. Tudíž ho najdeme na každém zadním panelů stolního počítače. Konektor je umístěn v horní pravé části panelu vedle ventilátoru zdroje. Slouží k připojení počítače do elektrické sítě na napájení 230V. Bez této zásuvky by PC nemohlo fungovat, neboť bychom nemohli přivést elektrickou energii. Většinou je tento konektor tříkolíkový, kde prostřední kolík je ochranný (zem), nulák vpravo a fáze vlevo.

6.2 VENTILÁTOR Asi každý člověk ví, co je to ventilátor a k čemu slouží, takže má definice nebude nijak rozsáhlá. Ventilátoru se také obyčejně říká větrák. Jedná se o zařízení, které je složeno ze dvou částí, a to rotoru a statoru, kdy rotor je pohyblivá část, která se točí a stator pevná část, netočí se. U počítače je ventilátor používán z jednoho jediného důvodu, a tím je odvod tepla ze součástky, na které je umístěn a zevnitř počítačové skříně ven. Neboť veškeré součástky při práci, tedy při chodu PC, hřejí. Největším producentem tepla, jak už jsem zmiňoval, je grafická karta, ale i procesor, paměti atd. Ventilátorů máme v počítači hned několik. Najdeme ho na grafické kartě, procesoru a ve zdroji. Tyto tři ventilátory jsou základ a máme je v PC vždy. Dále můžeme samozřejmě přidat ventilátory podle potřeby. Já osobně mám navíc v PC dva ventilátory. Jeden o průměru 12 cm umístěný ze vnitř skříně na zadním panelu, který slouží k odvodu tepla ven ze skříně. Druhý je o průměru 8cm, který je na předním panelu a před ním mám umístěn prachový filtr. Tento malý ventilátor slouží k přívodu studeného vzduchu do skříně a prachový filtr zachycuje prach ze vzduchu, neboť i prach má vliv na větší zahřívání součástek. Takovýchto ventilátorů může být celá řada a zaleží na vlastníkovi PC, jaký si kam podle potřeby přidá. Ještě bych zde chtěl zmínit druhý způsob chlazení, který sice nespadá přímo pod ventilátory, ale velice často se s ním setkáváme, takže je dobré mít to na paměti. Jedná se o chladící podložku, která se hojně využívá na chlazení notebooků. Jelikož uvnitř notebooku není většinou místo na více přídavných větráků, tak se používá chladící podložka, na kterou se notebook položí a přes podložku se teplo odvádí ven. Tato podložka je vyrobena z hliníku a může být opatřena několika ventilátory pro ještě lepší chlazení. 46

Výukové materiály pro principy činnosti PC 6.3 POLE KONEKTORŮ Jedná se o panel, na kterém jsou umístěny konektory, které slouží pro připojení vstupních či výstupních zařízení a připojení k internetu. Neboť všechna zařízení, která nejsou uvnitř skříně, musíme nějakým způsobem připojit, abychom s nimi mohli pracovat. Toto propojení se provádí pomocí tzv. portů. Součástí každého zařízení, které chceme připojit je kabel, na jehož konci je port, který připojíme do stejného portu, který se nachází na zadním panelu počítače. Všechny porty na zadním či předním panelu počítače jsou propojeny se základní deskou, čímž je zajištěna komunikace mezi sběrnicí a připojeným zařízením. Na zadním panelu počítačové skříně můžeme nalézt tyto konektory. 6.3.1 SÉRIOVÉ PORTY Jedná se o nejstarší typ konektorů, které se v dnešní době téměř nepoužívají. Sériové porty se na počítačích vyskytovaly zpravidla dva, COM1 a COM2 a připojoval se k nim např. modem. Sériový port je také nazýván jako RS-232 a novější varianta RS-232C z roku 1969. Podle data vzniku lze říct, že se jedná o velice starou záležitost. Tyto porty se vyráběly zprvu 25 pinové a později 9 pinové. U tohoto portu se jedná o sériovou komunikaci, protože jednotlivá data jsou posílána postupně po sobě po jednom vodiči, tedy v sérii. V dnešní době je tento velice pomalý port téměř zcela nahrazen rychlejším univerzálním rozhraním USB. 6.3.2 PARALERNÍ PORT Paralelní port se u počítače vyskytuje zpravidla jeden, který je označen jako LPT1 a je určen pouze pro připojení tiskárny. Paralelní port je připojen na 25 pinový konektor Cannon. Obsahuje 8 datových vodičů, takže data jsou posílána paralelně. Výjimečně se objevovalo ještě LPT2 a LPT3. V dnešní době je stejně jako sériový port nahrazen rozhraním USB. 6.3.3 PS/2 Jedná se o 6 pinové konektory typu mini DIN a jsou určené pro připojení myši a klávesnice k počítači. Tyto porty bývají označeny jejich symboly a velice často jsou rozlišeny barevně. U počítače se tedy vyskytují dva PS/2 porty, jeden je modrý (někdy fialový) určený pro připojení klávesnice a druhý je zelený pro připojení myši. Tyto porty se v dnešní době stále používají, i když jsou pomalu také nahrazovány USB rozhraním.

47

Výukové materiály pro principy činnosti PC 6.3.4 USB port USB port zde rozebírat nebudu, protože jsem ho podrobně rozebral v kapitole Přední panel základní jednotky. Jenom se zmíním, že se tento port nachází jak na předním panelu, tak na zadním panelu základní jednotky. 6.3.5 RJ-45 Server (http://cs.wikipedia.org) pěkně popisuje tento konektor. Jedná se o typ konektoru, který slouží pro připojení internetového spojení. Slouží k zapojení ethernetových kabelů typu UTP, STP, nebo ke spojování modemů apod. Pro nás je asi nejdůležitější vědět, že slouží k zapojení UTP kabelu, což je kabel, přes který se připojujeme k internetu. RJ-45 vznikla ze starší verze RJ-11 a jedná se o 8vodičové rozhraní. S rozhraním RJ-45 se nemusíme přímo setkat, pokud máme bezdrátovou síť, kde odpadá připojení internetu pomocí kabelu. 6.3.6 JACK 3,5mm Jedná se o audio výstup, nebo vstup. Tento konektor slouží k připojování sluchátek, reproduktorů, nebo mikrofonu. Na zadním panelu počítačové skříně jsou zpravidla tři tyto konektory. Jeden výstupní na sluchátka či reproduktory a dva vstupní sloužící pro připojení mikrofonu. Samozřejmě záleží na typu zvukové karty, neboť tyto konektory jsou vyvedeny z ní. Pokud máme zvukovou kartu 5.1 či 7.1, tak je na zadním panelu těchto konektorů 6 a více pro připojení všech reproduktorů. 6.3.7 S-VIDEO Tento konektor, na rozdíl od konektoru JACK 3,5mm, slouží k přenosu analogového kompozitního videosignálu. Tudíž k přenosu obrazu a u počítače slouží převážně pro propojení s televizorem nebo data projektorem. Tento konektor je 4pinový typu miniDIN. 6.3.8 HDMI Jde o nejnovější typ konektoru, který se dnes používá. Jedná se o konektor, který slouží pro přenos nekomprimovaného zvukového a obrazového signálu v digitální kvalitě. Tento konektor je spíše záležitostí elektroniky než výpočetní techniky. U počítače nahrazuje digitální DVI konektor a S-VIDEO, který slouží pouze pro přenos video signálu, kdežto HDMI slouží navíc i pro přenos zvuku. Tudíž se HDMI využívá pro propojení počítače s monitorem, data projektorem, nebo televizorem, kdy nám stačí pouze tento jeden kabel a nepotřebujeme navíc audio kabel, jako u DVI či S-VIDEO. 48


7. VSTUPNÍ PERIFERIE V této kapitole se budu zabývat základními vstupními periferiemi, které jsou u počítače nejpoužívanější a téměř každý z nás je má doma.

7.1 MYŠ Toto zařízení je základní periferie sloužící k ovládání počítače v uživatelském rozhraní, tedy v operačním systému. První počítačová myš vznikla v roce 1963. Je to zařízení, které umožňuje přenášet pohyb ruky po vodorovné podložce (po desce stolu) na obrazovku počítače v podobě kurzoru. Rozlišujeme dva základní typy myší: •

Microsoft mouse, která má dvě tlačítka. Tato se dnes téměř nepoužívá.

•

PC mouse, která má tři tlačítka (pravé, levé a středové kolečko).

Tyto standardy dnes už tak úplně neplatí, protože tlačítek můžeme mít dnes na myši spoustu. Např. různá boční tlačítka, kterým můžeme přiřadit nějakou funkci. Myši se liší také senzorem, který používají ke snímání pohybu. První myši byly mechanické a snímaly pohyb pomocí optomechanických senzorů, kterými pohybovala plastová pogumovaná kulička. Tyto myši vyžadovaly pro dobrou funkčnost, práci na podložce, která měla uzpůsobený povrch. Tento typ se dnes vůbec nepoužívá. S postupem techniky vznikl senzor optický, který byl založen na vzniku LED technologie. Pohyb je snímán fotodiodami. Tyto myši byly přesnější než mechanické a lépe se s nimi pracovalo. První optická myš vznikla roku 1980. Nevýhodou těchto myší bylo špatné snímání pohybu na lesklém nebo moc hladkém povrchu, kdy vyžadovaly podložku. Tento problém vyřešil zatím nejnovější typ myší, které snímají pohyb pomocí laseru. Tyto myši jsou velice citlivé, přesné, a velice dobře snímají pohyb téměř na jakémkoliv podkladu, proto nepotřebují podložku. U myší se pochopitelně během svého vývoje vystřídalo několik konektorů, kterými se připojovaly k počítači. První připojení bylo přes sériový port RS-232, poté následovalo rozhraní PS/2, se kterým se stále setkáváme. Nejnovějším rozhraním je USB, které je rychlejší než všechny předchozí a PS/2 pomalu vytlačuje. Používají se také bezdrátové myši, ale jejich přijímač používá také USB konektor a se samotnou myší komunikuje nejčastěji pomocí bluetooth. 49

Výukové materiály pro principy činnosti PC Důležitým parametrem dnešních myší je citlivost. Citlivost myší se udává v Dpi, což je jednotka která určuje, kolik obrazových bodů se vejde na jeden palec. Čím větší Dpi, tím má myš kvalitnější snímání pohybu. Dnešní myší mají citlivost i 2400 Dpi, s tím že klasické myši mají citlivost kolem 400 až 600 Dpi. Některé dokonce umožňují přepínat mezi různými stupni citlivostí. Vývoj myší byl také v designu, původní myši jsou hranaté, jednobarevné a nepadnou dobře do ruky. Dnešní výstřelky módy umožňují rozmanité barevné provedení a zaoblené tvary, díky kterým myši krásně padnou do ruky a lépe se nimi manipuluje.

7.2 KLÁVESNICE Toto zařízení každý zná a slouží především ke vkládání znaků a ovládání počítače. U klávesnice rozeznáváme dva typy kláves: PC/XT Nazývaná jako XT klávesnice, má 83 kláves a tyto klávesy lze rozdělit do tří základních skupin. •

Abecední pole: obsahuje litery abecedy, číslice, speciální znaky (!, &, @) a některé speciální klávesy (SHIFT, CTRL, ALT, ENTER apod.).

•

Funkční klávesy: klávesy F1 až F10.

•

Kurzorové a numerické klávesy: obsahují klávesy pro číslice a ovládání kurzoru.

PC/AT Také jako AT klávesnice, obsahuje 101 (US standart), nebo 102 (EU standard). Tyto klávesy lze rozdělit do 4 bloků: •

Abecední pole: jako u XT.

•

Funkční klávesy: obsahuje klávesy F1 až F12.

•

Kurzorové klávesy: pro ovládání kurzoru.

•

Kurzorové a numerické klávesy: podobně jako u XT.

50

Výukové materiály pro principy činnosti PC Tyto standardy podobně jako u myši dnes úplně neplatí, protože se klávesnice doplňují o spousty dalších speciálních kláves, které slouží k ovládání operačního systému jako je např. (spuštění internetu, nebo zesílení či zeslabení zvuku). Co se konektorů týká, tak prošly klávesnice podobným vývojem jako myši, přes DIN 5, poté PS/2 až k dnešnímu USB. Vývoj se odrazil také v designu klávesnic, původní byly hranaté, dnes máme různé zaoblené tvary, stačí si jen vybrat.

7.3 TABLET Jedná se o zařízení, které je složeno z podložky a pera, perem píšeme na podložku, podložka nám snímá pohyb pera a reprodukuje jej na monitor. Tedy obdobně jako myš. Obrovská výhoda je v tom, že pero držíme v ruce jako obyčejnou tužku, takže umožňuje daleko přesnější a jemnější práci než myš. Další výhodou jsou absolutní souřadnice, tudíž souřadnice podložky odpovídají souřadnicím monitoru, takže pokud klepneme perem do levého rohu podložky, klepneme i kurzorem do levého rohu monitoru. Tablet je určen především ke kreslení, kdy můžeme kreslit, podobně jakou tužkou na papír. Podložka pracuje na principu snímání kapacity v místě dotyku pera. Pokud více na pero přitlačíme, čára bude silnější a opačně. Můžeme ho ale používat také k ovládání operačního systému podobně jako myš. Tabletů je na trhu celá škála od těch jednodušších (levnějších, cena od 500Kč) po kvalitní (i několik tisíc). Kvalitní tablety se používají především pro tvorbu profesionální grafiky.

7.4 TOUCHPAD Jedná se podle (Kubelka, 2007) o polohovací zařízení, se kterým se setkáme, pokud pracujeme s notebookem, u kterého nahrazuje myš. Toto zařízení vzniklo v notebooku PowerBook od firmy Apple a dnes je vyrábí firmy Alps a Synaptics. Touchpad je obdélníková ploška, která pracuje na principu snímání elektrické kapacity prstu pohybujícího se po dotykovém snímači. Kapacitní senzory jsou umístěny na vertikálních a horizontálních osách touchpadu a snímají změny polohy prstu na ploše. Díky tomu dochází k pohybu kurzoru. Zajisté touchpad reaguje také na poklepání prstem, díky kterému lze využívat třeba funkce „drag and drop“ (chytni a pust). Pro snadnější ovládání obsahuje také dvojici tlačítek, jako běžná počítačová myš. Dnešní touchpady mívají i zařízení pro scrollování, umístěné na pravé straně touchpadu, které nahrazuje kolečko myši. U moderních notebooků je trend tzv. „hot-spotů“, což jsou místa na touchpadu, která mohou mít přidělené vlastní funkce (např. rychlé spuštění prohlížeče). 51

Výukové materiály pro principy činnosti PC Jelikož je toto zařízení velmi oblíbené a někteří uživatelé si potrpí na jeho využití i u stolních PC, tak se vyrábějí klávesnice, ve kterých je touchpad zabudován.

7.5 TRACKBALL S trackballem se dnes můžeme také často setkat. (Rameš, 2007) uvádí, že tohle zařízení vypadá v podstatě stejně jako myš, ale oproti myši má kuličku, která snímá pohyb, umístěnou na horní straně zařízení. Tím pádem nepohybujeme zařízením po stole, jako u myši, ale pomocí prstu pohybujeme pouze s kuličkou a tím i kurzorem na monitoru. Trackbally obsahují stejně jako myši dvě základní tlačítka a popř. různou škálu tlačítek, podle typu a ceny. Trackbally byly zprvu určeny pro přenosná zařízení (např. notebooky), které ho měly integrovány v sobě. Dnes je v noteboocích převážně nahrazen touchpadem, ale můžeme ho vhodně využít místo myši tam, kde není dost místa na pohyb s myší. Někteří uživatelé jej využívají také kvůli tomu, že s ním dosahují větší přesnosti než u myši.

7.6 TRACKPOINT Toto zařízení se vyskytuje pouze u přenosných počítačů. Poprvé se objevil v roce 1992 na notebooku IBM ThinkPad 700. Jedná se o červený nebo zelený gumový kolík (joystick) uprostřed klávesnice, kde na něj uživatel lehce dosáhne při psaní. Nakláněním trackpointu dochází k pohybu kurzoru po obrazovce. Tento kolík nemá funkci tlačítka, ale je určen pouze k pohybu kurzoru a jeho citlivost se dá nastavit. Tlačítka jsou tři a jsou umístěna samostatně pod mezerníkem. Krajní tlačítka mají stejnou funkci jako levé a pravé tlačítko myši, prostřední při stisku a současném pohybu trackpointu je určeno ke scrollování. V dnešní době se trackpointy běžně moc nepoužívají a setkat se s nimi můžeme převážně u notebooku IBM ThinkPad a u některých starších notebooků HP, či Acer.

7.7 SCANNER Scanner asi každý člověk zná a ví, na co se používá. Je to ale velice hojně využívané zařízení, které se při práci s počítačem používá, proto se o něm zmíním. Jedná se o zařízení, které nám umožňuje naskenovat (sejmout) informace z předlohy (převážně z papíru, ale také z kartonu, plastové podložky, kovové desky s textem a v podstatě z čehokoliv co není příliš tlusté a rozměrné) do počítače v digitální podobě a my tak s těmito informacemi můžeme dále pracovat. 52

Výukové materiály pro principy činnosti PC Princip činnosti scanneru. (Roubal, 2002) uvádí, základním prvkem je snímací prvek, schopný převádět odražené světlo na elektrický signál. Scannery většinou obsahují CCD snímač (supercitlivý elektronický obvod), ve kterém dopadající světelné paprsky (fotony) vyrážejí elektrony a tím vytvářejí elektrický signál. Vytvořený obraz je ve formátu RGB, snímací prvek musí tedy pro každý bod obsahovat tři elementy. Dalšími součástmi scanneru jsou lampa, která osvětluje snímaný obrázek, optika tvořena z čoček a zrcadel, která odražený paprsek zaostří na CCD prvek a mechanika, která lampu s optikou posouvá pod obrázkem. A samozřejmě elektronika, která vše řídí a umožní přenos obrázku do počítače. V publikaci (Pavlík, 1999) se píše, CCD scannery jsou citlivé na nastavení optiky, vibrace snímací hlavy a vyžadují určitou dobu (10-30s) před snímáním na "zahřátí", ustálení světelného toku tak, aby se v průběhu snímání neměnila intenzita světla. CIS (Contact Image Sensor) technologie používá pouze jeden řádek senzorů, umístěných co nejblíže papíru. Zdrojem světla jsou tři řádky LED diod v základních barvách, integrovaných přímo do čtecí hlavy. Tím se eliminuje optický systém (zrcadla a čočky), snižuje cena scanneru a prodlužuje životnost snímací hlavy. Obě technologie mají své klady, ale i zápory. Klady CIS technologie: • • •

zmenšení snímací hlavy o 40% vzhledem k CCD scannerům snížení napájecího napětí na 5V, nepotřebuje vysoké napětí pro rozsvícení zářivky, ani čas pro ustálení jejího světla snížení ceny a výrobní náročnosti snímací hlavy

Zápory CIS technologie: • • •

principiálně neumožňuje snímat transparentní předlohy (např. diapozitivy nebo filmy) dosud nedosahuje kvality špičkových CCD scannerů, má nižší rozlišovací schopnost na tmavších plochách obrazu se vzdáleností snímané předlohy od plochy scanneru klesá osvícení rychleji než u zářivkových scannerů, pokud tedy snímáte např. rozevřenou knihu, vyjde vám její hřbet tmavý

Scannery s CIS technologií poznáme podle označení: CP. Důležitým parametrem je rozlišení scanneru, což je v podstatě obdobné jako rozlišení u monitoru. Udává se maximální fyzické rozlišení (např. 600 x 1200 DPI) počet bodů na palec. Dále se uvádí také rozlišení dosažené tzv. interpolací (dopočítání bodů ze skutečně fyzicky sejmutých bodů, např. 9600 x 9600DPI). Nemá 53

Výukové materiály pro principy činnosti PC ovšem téměř žádný praktický význam. Zajisté platí, čím větší maximální fyzické rozlišení, tím kvalitnější obraz získáme a tím dražší přístroj je. Pro zajímavost profesionální scannery mají max. fyz. rozlišení až 4800DPI. A další parametry, jako je rychlost snímání, která závisí na použitém snímacím prvku, či denzita (optická hustota), která udává schopnost scanneru rozlišit od sebe tmavé body. Samozřejmě veškeré parametry závisí na konkrétním typu scanneru a také na ceně, kdy cena roste s kvalitou.

54


8. VÝSTUPNÍ PERIFERIE V této kapitole zmíním tři nejdůležitější periferie, které používá každý z nás doma, v kanceláři či ve škole, a bez kterých bychom se v dnešní době velice těžko obešli.

8.1 MONITOR Monitor určitě patří k těm nejdůležitějším výstupním periferiím, které máme. Bez něho bychom nemohli pracovat na počítači, pokud tedy nebereme v potaz televizor. V počátcích počítačů monitor nebyl a jako výstup se používal televizor připojený k počítači. Ovšem při delší práci bolela hlava a slzely oči, což byl jeden z důvodů, proč se začaly vyvíjet monitory. Monitory nám slouží jako zobrazovací zařízení grafických a textových informací. Jsou připojeny k počítači a pomocí grafické karty komunikují se základní deskou. První monitory, které známe, jsou klasické CRT monitory a poté nové LCD monitory. 8.1.1 CRT monitor (Roubal, 2002) uvádí, CRT monitor obsahuje stejně jako televize obrazovku, na které se těsně u sebe nacházejí malé body na tzv. luminoforu, který se rozsvěcuje po zasažení elektronickým paprskem. Každý tento bod se skládá ze tří bodů, které mají barvu červenou, zelenou a modrou. Pomocí skládání těchto barev (RGB) vznikají další barevné odstíny. Tři paprsky (tzv. elektronová děla) rozsvěcují barevné body na stínítku (přední straně) obrazovky. Barevné body RGB jsou rozmístěny buď do trojúhelníku (Delta), nebo v jedné souvislé lince (Trinitron). Princip činnosti CRT monitoru. Podle (Jiříček, 2006) elektronové dělo, tedy katody emitující elektrony „ vystřelí “ elektrony, které jsou cívkami usměrněny na určité místo na obrazovce. Při dopadu na luminiscenční vrstvu dojde k jevu nazvanému luminiscence, tedy krátkodobému rozsvícení toho místa, kam elektron dopadne. Takto jsou postupně rozsvíceny všechny body na obrazovce. Protože se jedná o krátkodobé rozsvícení, je třeba je obnovovat. Obnovovací frekvence je číslo, které udává, kolikrát dojde k obnovení obrazovky za jednu sekundu. Rychlost vysílání elektronů nelze zvyšovat do nekonečna. Zvýší-li se rozlišení monitoru, zvýší se také počet bodů, které je nutno rozsvítit. Proto zároveň klesne obnovovací frekvence. Vyhovující hodnota obnovovací frekvence je 80Hz a vyšší. Princip činnosti je pro lepší představu a pochopení zobrazen také na obr. 12. 55


obr. 12 princip činnosti CRT monitoru

Velikost obrazovek se udává v palcích a CRT monitory měly několik velikostí např. 15", 17", nebo 19". Důležitým parametrem je také rozlišení obrazovky, což je počet bodů, které monitor dokáže zobrazit. Rozlišení závisí také na velikosti obrazovky, čím větší obrazovka, tím větší rozlišení, a také čím větší rozlišení, tím kvalitnější obraz. Dalším velice důležitým parametrem, který už jsem zmínil, je obnovovací frekvence monitoru. Jde vlastně o paprsek, který rozsvěcuje jednotlivé body. To, kolikrát za sekundu se navzorkuje celý obraz, se říká obnovovací frekvence. Ideální obnovovací frekvence při rozlišení 1024 × 768 bodů je 100Hz. Ideální frekvence se liší v závislosti na rozlišení a velikosti monitoru. Větší monitor, větší ideální frekvence. Ve zkratce jsem zde popsal základní parametry CRT monitoru, které by měl člověk alespoň trochu znát. Nepopisoval jsem ho do podrobna, neboť CRT monitory jsou v dnešní době spíše přežitek a v obchodech je nenajdeme. Dnešním trendem jsou LCD monitory, které ty klasické úplně nahradily.

56

Výukové materiály pro principy činnosti PC 8.1.2 LCD monitor LCD je v dnešní době trend a základními výhodami proti svému předchůdci jsou nízká váha, neblikají, mají vynikající obraz, menší spotřebu a jsou tenké. Velikosti LCD monitorů jsou rozmanité a pohybují se dnes od 17" výše. Princip činnosti LCD monitoru. Internetový server (http://elsin.cz) zabývající se LCD uvádí, že každý obrazový bod – pixel (Picture Element) je aktivně ovládán třemi tranzistory TF (TFT – Thin Film Transistor). Aby mohl vzniknout obraz, potřebujeme dvě veličiny - světlo a barvu. Světlo je zajišťováno podsvětlujícími lampami CCFL (Cold Cathod Fluorescent Lamp), které jsou intenzívním zdrojem primárního bílého světla. Výsledný obraz se z bílého světla získá technologií LCD (Liquid Crystal Display). Jakoukoliv barvu lze vytvořit ze tří barevných složek - červené, zelené a modré (RGB). Pro každou barevnou složku každého obrazového bodu existuje jeden tranzistor ovládající tekutý krystal. Tekuté krystaly (Liquid Crystal) jsou materiály, které vlivem elektrického napětí mění svoji molekulární strukturu. Díky tomu lze ovlivnit množství procházejícího světla displejem. Každý obrazový bod je ohraničen dvěma polarizačními filtry, barevným filtrem (pro červenou, zelenou či modrou) a dvěma vyrovnávacími vrstvami, vše je vymezeno tenkými skleněnými panely. Tranzistor náležící k obrazovému bodu kontroluje napětí, které prochází vyrovnávacími vrstvami a elektrické pole pak způsobí změnu struktury tekutého krystalu a ovlivní natočení jeho částic. Uvedeným způsobem lze krystal regulovat v několika desítkách až stovkách různých stavů a tak vzniká výsledný jas barevných odstínů. Protože se obrazový bod skládá ze tří barevných sub-pixelů, vznikají tak statisíce až miliony různých barev. Princip LCD monitoru je na obr. 13.

57


obr. 13 princip LCD monitoru

Co se velikosti obrazovky týká, tak 15" LCD odpovídá 17" CRT. Rozlišení LCD monitorů je v podstatě stejné jako u CRT monitorů. Rozdíl je hlavně v posuzování obnovovací frekvence, kdy v závislosti na technologii výroby postačuje u LCD monitoru tato frekvence od 75Hz do 85Hz. První LCD monitor měly matný zobrazovací panel, v dnešní době je ale nahrazen lesklým panelem. Nevýhodou lesklého panelu je odlesk, který se na panelu vytváří, pokud je příliš osvětlen, tento problém u matných panelů nehrozil. Výhod je ovšem více, proto dnes matný LCD monitor téměř neseženeme. Mezi tyto výhody patří především kvalitnější, jasnější a ostřejší podání barev, tudíž celkový obraz je v porovnání s matným panelem mnohem živější a hezčí.

8.2 TISKÁRNA Tiskárna je po monitoru asi nejpoužívanějším výstupním zařízením. Toto zařízení slouží k tisku námi zvolených obrázkových či textových dokumentů. Tiskárny jsou tak důležitou periferií, že jsou podle mnohé literatury řazeny do nejnutnější sestavy počítače. Tomuto tvrzení se není třeba divit, protože každý potřebuje čas od času něco vytisknout. V dnešní době je mnoho typů tiskáren a jako hlavní rozdíl je způsob technologie, kterou využívají k tisku. V dnešní době jsou největšími konkurenty inkoustové a laserové tiskárny, oba typy se hojně používají. Tiskárny jsou také jehličkové, ale ty se v dnešní době běžně nepoužívají, proto se o nich nebudu podrobněji zmiňovat. 58

Výukové materiály pro principy činnosti PC Základní parametry tiskárny jsou: •

Typ tisku: způsob použitý k tisku jednotlivých znaků - jehličková, inkoustová, laserová tiskárna.

•

Rychlost tisku: počet znaků vytištěných za jednotku času řádově 100 znaků/s 10 stránek/min.

•

Kvalita tisku: Počet bodů, které je tiskárna schopna vytisknout na jeden palec 600 – 2400 a více dpi.

•

Barevnost: schopnost tisknout pouze černobíle nebo i barevně. Černobílé a barevné tiskárny.

•

Pořizovací náklady: cena, za kterou je možné tiskárnu pořídit. Řádově 1000 Kč - 100000 Kč.

•

Cena za vytištěnou stránkou: cena, kterou uživatel zaplatí za vytištěnou stránku. Je dána cenou listu požadovaného papíru, cenou a životností tiskové náplně (páska, inkoust, toner).

Důležité je také si uvědomit, že tiskárna pracuje se subtraktivním modelem mísení barev. Na rozdíl od obrazovky, ta pracuje s aditivním mísením RGB. Tento model se označuje jako CMYK a používá se k tisku čtyř základních barev a jejich kombinací další barvy. Zkratka CMYK znamená barvy Cyan - indigově modrá, Magenta – fialová, Yellow – žlutá, Black – černá. 8.2.1 Inkoustová tiskárna U Inkoustové tiskárny je hlavní rozdíl proti laserové tiskárně v tom, že tisk je vytvářen pomocí velmi malých kapiček inkoustu, které jsou na potiskované médium bezkontaktně přenášeny z tiskové hlavy. Dochází ke stříkání inkoustu na papír ve formě malých kapiček. Velikost těchto kapiček a rychlost jejich stříkaní má veliký vliv na kvalitu tisku. Pokud jsou kapičky velké a frekvence jejich stříkaní vysoká, dochází k rozpití obrázku, protože je barvy moc. V opačném případě je zase nedostatek barvy a obrázek není kvalitní. Proto je tento poměr rychlost vstřiku a objem kapky velmi důležitý. Papír se pohybuje asi 1mm pod hlavou tiskárny.

59

Výukové materiály pro principy činnosti PC Princip činnosti inkoustové tiskárny. Rozdělujeme několik základních principů podle způsobu tisku, (Müller, 2010) uvádí následující: Kontinuální inkoustový tisk. Tiskárny vytvářejí nepřetržitý proud velkého množství kapiček inkoustu, kde vybrané kapky jsou vychýleny tak, aby dopadly na potiskované médium, a ostatní kapky jsou odváděny sběrným systémem zpět do zásobníku. Výhodou této technologie je zejména vysoká rychlost tisku a tak je kontinuální inkoustový tisk používán především v zařízeních pro velkoformátový tisk v těch největších rozměrech (tj. tisk v šíři několika metrů). Termální inkoustový tisk. Je založen na procesu, který se stará o vypuzení kapky inkoustu z tiskové hlavy na potiskované médium. Teplo, respektive ohřev, je aplikováno v tiskové hlavě obsahující množství trysek s komůrkami, které se během tisku neustále zaplňují inkoustem. Rychlým ohřevem vznikne v prostoru komůrky přetlak, který “vystřelí” kapičku z komůrky tryskou na potiskové médium. Tato technologie je také nazývána bubble-jet, (obr. 14).

obr. 14 princip termálního inkoustového tisku 60

Výukové materiály pro principy činnosti PC Piezoelektrický inkoustový tisk Tento typ tiskáren využívá k tisku piezoelektrickou deformaci tryskové komůrky. Jedno z možných uspořádání je na obr. 15. Internetový server (http://www.spsemoh.cz/) uvádí, boční stěny tryskové komůrky se před tiskem rozšíří připojením napětí na místa, označená na obrázku jako +V a -V. Při tisku se polarita napětí obrátí. Trysková komůrka zmenší objem a část inkoustu vystříkne z trysky. Tato koncepce umožňuje v určitých mezích dávkování množství inkoustu a tím lepší reprodukci barev při barevném tisku. Pro barevný tisk se používají kazety se 4 barvami (CMYK). Pro lepší reprodukci barev při tisku fotografií používají některé tiskárny další dvě barvy. Rychlost barevného tisku může být např. 4 strany / min. Piezoelektrické hlavy jsou trvanlivé, a protože jsou podstatě dražší než hlavy pro termální inkoustový tisk, jsou pevnou součástí tiskárny. Mechanické vypuzování kapiček inkoustu funguje do značné míry nezávisle na jeho chemickém složení, což je jedna z výhod této technologie. Kromě mnoho druhů inkoustů vhodných například pro exteriérové tisky je praktickým důsledkem možnost použití pevných vosků.

obr. 15 princip piezoelektrického inkoustového tisku

8.2.2 Laserová tiskárna Laserová tiskárna (obr. 16) má zcela jiný princip činnosti. Základem je kovový válec, který je opatřen vrstvičkou polovodiče, která mění při osvícení svůj odpor. Z tohoto válce dojde k přenesení barvy na papír, který má opačný náboj než válec a za vysoké teploty (180˚C) a tlaku dojde k zapékání barvy do papíru. Poté je papír zbaven náboje a vložen do zásobníku. Výhodou těchto tiskáren je vysoká výdrž toneru (větší než u inkoustové tiskárny) a také nemusíme čekat, až barva zaschne. 61

Výukové materiály pro principy činnosti PC Princip laserové tiskárny. Na tiskový buben se přivádí vysoké napětí (6 kV). Laser postupně ozařuje fotocitlivý válec a vytváří na něm tímto způsobem přesně ohraničené oblasti s elektrickým nábojem, které odpovídají tištěným znakům. To je dáno tím, že v místě, kde světlo dopadne na válec, záporně nabitá vrstva na povrchu bubnu (obvykle vyrobena z oxidu zinku a dalších materiálů) změní svůj náboj na kladný, takže body pak mají stejný elektrický náboj jako list papíru. Když laser dokončí světelné body po celé šířce bubnu, buben se pootočí a laser začne pracovat na dalším řádku bodů. To je vlastně jediná funkce laseru, který jinak s papírem vůbec nepřijde do styku. Jedna fáze (krok) při rotaci bubnu reprezentuje jeden horizontální řádek - čím menší je tento krok, tím vyššího vertikálního rozlišení je dosaženo (dnes běžně 600 či 1 200 dpi2). Čím vyšší rychlosti je dosaženo při zapínání a vypínání laseru dopadajícího na buben, tím vyšší je pak horizontální rozlišení. (Novotná, 2009) uvádí, každý kladný náboj „vyznačený“ laserem na bubnu určuje bod, který se později vytiskne na papíře. Místa na bubnu, která zůstávají laserem nedotčena, si ponechávají svůj kladný náboj a na papíře zůstanou po vytištění bílá. Jakmile je buben pootočen zhruba o polovinu přijde do kontaktu s práškem, který se nazývá toner. Ten má záporný náboj a díky tomu, že částice s opačným nábojem se přitahují, přichytí se prášek toneru právě na ta místa na válci, kde laserový paprsek vytvořil kladný náboj. Papír a buben sice mají stejný elektrický náboj, ale ten na papíře je silnější, a proto se toner z bubnu přetáhne na papír. Buben se stále otáčí, dostane se k blízkosti koronačního drátku, který změní náboj na celém jeho povrchu na původní záporný, aby laserový paprsek mohl na povrchu bubnu „vykreslovat“ další kladné body. Papír ještě prochází závěrečnou fází fúzního systému, kde se pomocí tlaku a tepla speciálních lamp toner trvale spojí s papírem. Součástí toneru je vosk, který se zde roztaví a vtiskne do stránky. Tyto úkony jsou pak důvodem toho, proč papír z tiskárny vyjde teplý.

obr. 16 schéma laserového tisku 62

Výukové materiály pro principy činnosti PC Použití těchto dvou typů tiskáren je široké a záleží k jakému tisku nám tiskárna slouží. Pokud se jedná o častý tisk textu (faktury, časopisy apod.) výhodnější variantou bude laserová tiskárna. Pokud ale chceme vytisknout kvalitní fotografii, bude tisk lepší na kvalitní inkoustové tiskárně. Tiskárny se dnes připojují stejně jako většina periferií přes rozhraní USB, dříve se používal LPT1 port, který sloužil pouze pro připojení tiskárny.

8.3 REPRODUKTORY Reproduktory také patří mezi důležité výstupní periferie. Připojují se ke zvukové kartě a slouží k reprodukci zvuku. Reproduktor je vlastně elektro-akustický měnič, který mění elektrickou energii na mechanickou energii pomocí pohybu membrány reproduktoru a tím produkuje zvuk. Princip činnosti reproduktoru. Internetový portál (www.dexon.cz) uvádí reproduktor využívá základní princip elektromagnetizmu. Pracuje na principu vzájemného působení sil magnetického pole trvalého magnetu s magnetickým polem cívky upevněné na ozvučnici (membráně). Cívkou prochází elektrický proud (výstupní signál ze zesilovače), který na základě amplitudy a frekvence signálu vyvolá měnící se elektromagnetické pole. Takto je cívka vtahována a vytláčena do a z magnetického pole trvalého magnetu. Tento kmitavý pohyb cívky a membrány, se kterou je spojena se přenáší na okolní vzduch. Tak vzniká vlnění - akustický efekt. Reproduktory se rozdělují podle počtu reproduktorů na stereo, kde jsou pouze dva reproduktory, označují se také 2.0, tyto reproduktory obsahují středy, výšky a někdy i basy. Dále máme označení 2.1, 5.1 a 7.1, kde číslo před tečkou obsahuje počet reproduktorů středových či výškových, jsou určeni k reprodukci vysokých kmitočtů. Jednička za tečkou značí basový reproduktor, sloužící pouze k reprodukci basů (nízké kmitočty).

63


9. ÚDRŽBA POČÍTAČE Stejně tak jako např. automobil potřebuje občas umýt či vyměnit olej, tak i náš počítač potřebuje nějakou pravidelnou preventivní údržbu, díky ní ho udržujeme v dobrém technickém stavu. Počítač se nám za to odmění dobrou spolehlivou činností a stabilním výkonem. Bohužel si tuto pravidelnou údržbu počítače spousta majitelů PC neuvědomuje a velice často ji zanedbává. Potom jsou tito lidé velice udiveni, že jim nefunguje klávesnice, počítač pomalu startuje, i když při koupi startoval rychle, často se jim tzv. zasekává počítač, nebo jim počítačová skříň vydává nějaké podivné zvuky. Přitom stačí v podstatě tak málo, aby se stav počítače rapidně zlepšil. Preventivní údržbu můžeme podle způsobu rozdělit na aktivní a pasivní.

9.1 AKTIVNÍ ÚDRŽBA Aktivní údržbou se rozumí takové kroky, které vedou k prodloužení životnosti počítače a tím i k lepšímu chodu. Jedním z nejdůležitějších kroků aktivní údržby je pravidelné zálohování dat. Díky tomuto kroku, můžeme uvolnit místo na disku a při případném pádu o data nepřijdeme. V dnešní době je asi nejlepší volbou zálohovat na externí disky, popř. DVD. Čištění počítačové skříně je dalším velice důležitým krokem. Každá skříň je chlazena ventilátory o tom jsem se zmiňoval již dříve. Ventilátor umístěný u zdroje vyhání teplý vzduch ven ze skříně, tím vzniká podtlak, který způsobuje nasávání vzduchu a tím také prachu. Prach nám po delší době, kdy se usadí na jednotlivých částech, zapříčiňuje větší zahřívání těchto součástek a může dojít i k jejich poškození, či zničení. Na prach jsou dosti náchylné např. pevné disky. Přitom se dá prach jednoduše vyfouknout stlačeným vzduchem, nebo vysát vysavačem. Čištění klávesnice a myši je také důležitý krok, který vede k lepší funkčnosti a pohodlnější práci. Klávesnice se jednoduše vysává nebo se otočí vzhůru nohama a vyfoukne stlačeným vzduchem. Pokud se při stisku nevrací klávesa do původní polohy, je třeba klávesnici rozebrat a odstranit nečistoty. U myši se jedná o spodní část, která se pohybuje po podložce, kdy se na ní po delší době tvoří vrstva slepeného prachu. Myš se nám tak může hůře ovládat. V tom případě stačí seškrábnout prach a je po problému. Mezi aktivní údržbu patří také manuální čištění veškerého příslušenství, které u počítače máme, jako je monitor, tiskárna apod. V dnešní době je údržba také jednodušší v tom, že se dají koupit různé pomůcky, které slouží k čištění. Patří 64

Výukové materiály pro principy činnosti PC sem různé metličky, vlhčené utěrky, nebo zařízení napájení přímo z počítače přes rozhraní USB. Typickým příkladem je USB vysavač.

9.2 PASIVNÍ ÚDRŽBA Pasivní údržbou se myslí ty úkony, díky nimž omezíme potřebu časté aktivní údržby. Preventivní pasivní údržbu tak lze shrnout do následujících kroků. •

Počítač by neměl být umístěn tam, kde je vzduch nějak znečištěn (prach, cigaretový kouř), neměl by být vystaven přímému slunečnímu záření a neměl by být umístěn u okna. Dochází tak k prudkým změnám teploty, což počítači nesvědčí.

•

Počítač by neměl být vypínán a zapínán kvůli každé přestávce v práci. Každé vypnutí a zapnutí vyvolá prudké změny teploty.

•

Teplota prostředí, ve kterém je PC umístěno, by měla odpovídat předpokladům výrobce.

•

Počítač by neměl být umístěn blízko silných radiových vysílačů.

Do pasivní údržby patří také spousta programů, které jsou přímo pro údržbu systému určeny. Mezi nejznámější patří defragmentace disku (uspořádání dat na disku zapříčiní rychlejší chod) a ScanDisk (kontrola disku), které jsou součástí operačního systému. Defragmentace se doporučuje nejméně jednou do měsíce. Dalších programů je celá spousta, pro příklad TuneUp 2008, Ad-Aware apod. V dnešní době internetu je také neodmyslitelnou součástí každého počítače antivirový program popřípadě firewall. Na závěr zde zmíním jak postupovat pokud nastanou dva nejčastější problémy při práci s počítačem. Hardwarové problémy po spuštění PC patří určitě k méně častým, ale pokud se problém vyskytne po určité době chodu počítače, aniž bychom měnili konfiguraci, je pravděpodobné, že příčinou je závada hardwaru. V takové situaci vyzkoušejte: 1) Reinstalovat software, při jehož chodu chyba nastala. 2) Znovu nastavit všechny potřebné parametry v programu setup (BIOS). 3) Zkontrolujte propojení všech kabelů. 4) Vyjmout a znovu nainstalovat všechny paměťové moduly. 65

Výukové materiály pro principy činnosti PC Problémy se softwarem je druhý a asi častější případ problému při práci s počítačem. Stane-li se vám, že problémy s počítačem začnou až po instalaci nového softwaru, můžete počítat s tím, že právě tento software je příčinou. V tomto případě je třeba se ujistit v těchto věcech: 1) Konfigurace počítače odpovídá minimálním hardwarovým požadavkům, předepsaným výrobcem softwaru. 2) Instalace softwaru je správná. V případě potřeby proveďte reinstalaci softwaru. 3) Máte nainstalovanou aktuální verzi ovladačů příslušných zařízení. 4) V počítači není žádný počítačový virus.

66


10. ZÁVĚR V mé bakalářské práci jsem se snažil zabývat snad všemi částmi a periferii počítače, se kterými se v dnešní době můžeme setkat. Mojí prioritou bylo vytvořit úplný a dostatečně vysvětlený a rozebraný přehled těchto součástí tak, aby byly co nejpochopitelněji a nejjasněji podány žákům a všem čtenářům mé práce. Znalejším zde může chybět detailnější a širší vysvětlení některých částí, ale jelikož je tento materiál určen pro základní školy a první ročník střední školy, tak jsem se snažil o vytvoření obsahově přiměřeného dokumentu pro to publikum. Má práce zajisté není prací, která vidí 5 let do budoucna, proto bych chtěl k vývoji do dnešní doby podotknout, že se v budoucnu máme na co těšit. Jelikož už nyní jdou běžné technologie zpracovávající např. obraz do takových detailů, že je téměř nemožné rozeznat realitu. Je tedy jenom otázkou času, kdy se technologie vyvinou do formy, kdy s nimi budeme moci dělat prakticky cokoliv. Vždyť už v dnešní době lze za několik tisíc korun pořídit počítač, který zvládne dokonale simulovat prostředí, lidskou inteligenci apod. Je tedy možné, že za několik desítek let se lidé prakticky nedostanou od svého počítače, protože pomocí něj budou moci dělat cokoliv, pracovat, scházet se s přáteli a nakupovat. Nelze tedy nic, než jen čekat, co se z tohoto technologického rozmachu časem vyvine. Na druhou stranu bychom se měli zamyslet a uvědomit si, kam až necháme technologii dospět a vyvinout ji, abychom se v budoucnu neocitli v situaci, kdy nás technika naprosto ovládne a my už ji nebudeme moci vrátit zpět.

67


11. SEZNAM POUŽITÉ LITERATURY A INTERNETOVÝCH ZDROJŮ ADAMKOVIČ, Marek. Http://programujte.com [online]. 2006-07-09 [cit. 2010-02-25]. Hardware: 2. Zdroje. Dostupné z WWW: . BROŽA, Petr. Stavíme si počítač. 1. vydání. Praha: Computer Press, 2000. 172 s. ISBN 807226-354-4. COUFAL, Tomáš. Http://hw.cz [online]. 2007-08-31 [cit. 2010-02-25]. Wireless USB. Dostupné z WWW: . ČÁSTKA, Michal. Http://pctuning.tyden.cz [online]. 2009-08-10 [cit. 2010-02-25]. Jak otestovat PC zdroj. Dostupné z WWW: . DIVIŠ, Josef. Http://www.spsemoh.cz/ [online]. ©Josef Diviš [cit. 2010-02-25]. Principy tisku. Dostupné z WWW: . DOBEŠOVÁ, Zdena; VOŽENÍLEK, Vít. Http://www.geoinformatics.upol.cz [online]. c2004 [cit. 2010-02-25]. Síťová karta. Dostupné z WWW: . GÜTLLER, Jan. Http://clanky.katalognotebooku.cz [online]. 2007-10-02 [cit. 2010-02-25]. Co je to slot?. Dostupné z WWW: . HALVA, Martin, et al. Výpočetní technika 1. díl. 1. vydání. Praha: GLOBAL, 1996. 240 s. ISBN 80-85870-09-6. HORÁK, Jaroslav. Repasujeme počítač. 1. vydání. Brno: Computer Press, 2004. 248 s. ISBN 80-251-0312-9. Http://ap.urpi.fei.stuba.sk/ [online]. 2009-02-13 [cit. 2010-02-25]. Čo je to počítač?. Dostupné z WWW:. Http://bios.a4.cz/ [online]. .

2010

[cit.

2010-02-25].

BIOS.

Dostupné

z

WWW:

Http://elsin.cz [online]. c2005-2009 [cit. 2010-02-25]. Princip funkce TFT LCD displeje. Dostupné z WWW: . Http://hw.cz [online]. 2001-12-28 [cit. 2010-02-25]. Využití PC ATX zdroje pro napájení zařízení. Dostupné z WWW: Http://ireferaty.lidovky.cz [online]. 2006-07-04 [cit. 2010-02-25]. LCD. Dostupné z WWW: . 68

Výukové materiály pro principy činnosti PC Http://kurz.softex.cz/ [online]. 2004-10-21 [cit. 2010-02-25]. Sběrnice. Dostupné z WWW: . Http://skola.amoskadan.cz/ [online]. 2009-02-13 [cit. 2004-12-03]. Základní Jednotka. Dostupné z WWW: . Http://sout.mev.sweb.cz/ [online]. 2001-09-01 [cit. 2010-02-25]. Software - BIOS. Dostupné z WWW: . Http://www.dexon.cz [online]. c2009 [cit. 2010-02-25]. Reproduktory. Dostupné z WWW: . Http://www.diit.cz [online]. 2008-06-07 [cit. 2010-02-25]. MSI reinkarnuje tlačítko Turbo. Dostupné z WWW: . Http://www.fit.vutbr.cz [online]. 2008 [cit. 2010-02-25]. Dostupné z WWW: Http://www.xcars.cz [online]. 2007-03-30 [cit. 2010-02-25]. Neumannovo blokové schéma počítače. Dostupné z WWW: . Http://www1.osu.cz/ [online]. 2007-01-12 [cit. 2010-02-25]. CMOS Paměť. Dostupné z WWW: . JEGER, Dag; PECINOVSKÝ, Josef. Postavte si vlastní počítačovou síť. 1. vydání. Praha: GRADA Publishing, 2000. 160 s. ISBN 80-7169-700-1. JIŘÍČEK, Michal. Http://kyj.oahshb.cz [online]. 2006 [cit. 2010-02-25]. Princip činnosti CRT monitoru. Dostupné z WWW: . KOUBSKÝ, Petr. Počítače pro každého. 2. aktualizované vydání. Praha: GRADA Publishing, 1995. 160 s. ISBN 80-7169-251-4. KUBELKA, Martin. Http://clanky.katalognotebooku.cz [online]. 2007-08-01 [cit. 2010-0225]. Touchpad. Dostupné z WWW: . MUELLER, Scott. NOTEBOOKY: servis - upgrade - opravy. 1. vydání. Brno: CO Books, a.s., 2005. 680 s. ISBN 80-251-0331-5. MÜLLER, Václav. Http://web.kopirky.net [online]. c2006 [cit. 2010-02-25]. Princip a historie inkoustových tiskáren. Dostupné z WWW: . NOVOTNÁ, Pavlína. Http://home.zcu.cz/ [online]. c2009 [cit. 2010-02-25]. Laserové tiskárny. Dostupné z WWW: . PAVLÍK, Vladimír. Http://www.svethardware.cz [online]. 1999-09-07 [cit. 2010-02-25]. Scannery. Dostupné z WWW: . 69

Výukové materiály pro principy činnosti PC PELIKÁN, Jaroslav. Http://www.fi.muni.cz [online]. c1999 [cit. 2010-02-25]. Dostupné z WWW: . POČÍTAČ In Wikipedia : the free encyclopedia [online]. St. Petersburg (Florida) : Wikipedia Foundation, 29. 12. 2002, 18. 3. 2010 [cit. 2010-03-22]. Dostupné z WWW: . POLÁK, Michal. Http://www.itbiz.cz [online]. 2007-04-04 [cit. 2010-02-25]. SSD disky přinesou vyšší výkon. Dostupné z WWW: . PŮHONÝ, Jan. Http://hw.cz [online]. 2008-11-19 [cit. 2010-02-25]. Vyšla specifikace USB 3.0. Dostupné z WWW: . RAMEŠ, Jiří. Http://vstupnizarizeni.rames.info [online]. 2007 [cit. 2010-02-25]. Vstupní zařízení PC. Dostupné z WWW: . RJ45 In Wikipedia : the free encyclopedia [online]. St. Petersburg (Florida) : Wikipedia Foundation, 6. 11. 2007, 23. 11. 2009 [cit. 2010-03-22]. Dostupné z WWW: . ROUBAL, Pavel. HARDWARE: pro úplné začátečníky. 1. vydání. Praha: Computer Press, 2002. 153 s. ISBN 80-7226-730-2. ŘADIČ In Wikipedia : the free encyclopedia [online]. St. Petersburg (Florida) : Wikipedia Foundation, 18. 9. 2007, 25. 12. 2009 [cit. 2010-03-22]. Dostupné z WWW: . TIŠNOVSKÝ, Pavel. Http://www.root.cz [online]. 2008-06-12 [cit. 2010-02-25]. Statické a dynamické paměti. Dostupné z WWW: . TIŠNOVSKÝ, Pavel. Http://www.root.cz [online]. 2008-09-18 [cit. 2010-02-25]. Nevolatilní paměti. Dostupné z WWW: . TIŠNOVSKÝ, Pavel. Http://www.root.cz [online]. 2008-10-16 [cit. 2010-02-25]. Podrobnější popis sběrnice PCI. Dostupné z WWW: . TROUSIL, Pavel. Http://www.chip.cz/ [online]. 2009-09-08 [cit. 2010-02-25]. Intel Core i7 a první Core i5. Dostupné z WWW: . VAVŘINA, Josef. Http://digitalne.centrum.cz [online]. 2009-10-01 [cit. 2010-02-25]. SSD disky. Dostupné z WWW: . VÍTEK, Jan. Http://www.svethardware.cz/ [online]. 2006-07-13 [cit. 2010-02-25]. Průvodce skříněmi. Dostupné z WWW: .

70

MASARYKOVA UNIVERZITA. Výukové materiály pro principy činnosti PC

Recommend Documents