Technické vybavení počítačů Základní pojmy Počítač stroj na zpracování informací Informace data, která se strojově zpracovávají vše, co nám nebo něčemu podává (popř. předává) zprávu o věcech nebo událostech, které se staly, nebo které nastanou Data údaje, hodnoty, čísla, znaky, symboly, grafy, ... Program algoritmus zapsaný v programovacím jazyce, který řeší nějaký konkrétní úkol na úrovni technického vybavení počítače se jedná o posloupnost instrukcí Instrukce předpis k provedení nějaké (většinou jednoduché) činnosti realizovatelný přímo technickým vybavením počítače (např. přičtení jedničky, uložení hodnoty do paměti apod.) Hardware technické vybavení počítače souhrnný název pro veškerá fyzická zařízení, kterými je počítač vybaven Software programové vybavení počítače souhrnný název pro veškeré programy, které mohou na počítači pracovat. je možné rozdělit do dvou skupin: systémový software aplikační software Firmware programové vybavení, které tvoří součást technického vybavení. Toto programové vybavení až na naprosté výjimky nemůže být uživatelem modifikováno. Řadič (controller) zařízení převádějící příkazy v symbolické formě (instrukce) na posloupnost signálů ovládajících připojené zařízení. Jedná se tedy o zařízení, které řídí činnost jiného zařízení. Sběrnice (bus) soustava vodičů, která umožňuje přenos signálů mezi jednotlivými částmi počítače. Pomocí těchto vodičů mezi sebou jednotlivé části počítače komunikují a přenášejí data. Vstupní/výstupní zařízení (I/O devices – Input/Output) zařízení určená pro vstup i výstup dat (např. disky, ...) BIOS (ROM BIOS) (Basic Input Output systém) programové vybavení uložené v paměti ROM (EPROM, EEPROM, Flash) zajišťující nejzákladnější funkce (např. zavedení OS)
Jednotky informace bit ● ● ● ●
byte
1 bit (binary digit – dvojková číslice) základní jednotka informace poskytuje množství informace potřebné k rozhodnutí mezi dvěma možnostmi jednotka bit se označuje b a může nabývat pouze dvou hodnot – 0, 1.
● ●
jednotka informace, která se označuje B platí 1 B = 8 b
● ●
jednotka informace platí 1 W = 2 B = 16 b
word
Von Neumannovo schéma John von Neumann (1903 – 1957) položil teoretické základy konstrukce současných počítačů. Tento návrh je znám jako von Neumannova koncepce počítače. Roku 1945 přišel tento maďarský matematik a fyzik s převratnou myšlenkou: uložit program do paměti počítače spolu se zpracovávanými daty. Pro reprezentaci všech údajů se používá dvojková soustava.
Základní cyklus počítače: Program (posloupnost instrukcí) je uložen v operační paměti. Procesor vybírá z operační paměti jednu instrukci za druhou, tyto instrukce dekóduje (zjištění typu instrukce) a zajistí provedení dané operace - vysílá povely ostatním částem počítače. Ty pak zpětně posílají procesoru signály o provedení požadované operace. ALU (Arithmetic-Logical Unit) Aritmeticko-logická jednotka je část procesoru, která vykonává aritmetické, logické a některé další operace (např. operace porovnání a posuvu). Procesor = ALU + řadič CPU (Central Processor Unit) = procesor + operační paměť Základní jednotka zpravidla obsahuje základní desku (mainboard, motherboard) a zařízení na ní integrovaná procesor numerický koprocesor paměť - vnitřní , vnější řídící jednotky pro vnější paměti rozšiřující karty (např. grafická karta, zvuková karta, síťová karta a jiné) napájecí zdroj Periferní zařízení
jsou zařízení zajišťující komunikaci mezi počítačem a uživatelem. Dělíme je na: ● vstupní – zařízení sloužící pro vstup dat a programů (klávesnice, myš, trackball, scanner) ● ●
výstupní – zařízení pro výstup výsledků, které počítač zpracoval (monitor, tiskárna, plotter, reprodutory) vstupně-výstupní – řadíme sem především externí paměti
Základní deska Základní deska označována také jako mainboard, motherboard je deska plošného spoje tvořící základ celého počítače. Zpravidla obsahuje:
procesor (mikroprocesor) numerický koprocesor obvody čipové sady operační paměť vyrovnávací cache paměť rozšiřující sběrnici sloty umístěné na rozšiřující sběrnici pro připojení rozšiřujících karet ROM BIOS CMOS paměť akumulátor zálohující CMOS paměť hodiny reálného času řadič klávesnice nastavovací propojky (jumpers), popř. nastavovací přepínače (switches) Základní deska dále může obsahovat: řadič pružných disků rozhraní pevných disků řadič diskového pole - RAID řadič USB sběrnice řadič rozhraní IEEE 1394 (FireWire) port A.G.P. grafickou kartu vstupní / výstupní porty (I/O kartu) zvukovou kartu síťovou kartu
Procesor (mikroprocesor) Procesor je integrovaný obvod zajišťující funkce CPU. Tvoří „mozek“ celého počítače. Provádí jednotlivé instrukce programu. Do značné míry ovlivňuje výkon celého počítače. Čím rychlejší procesor, tím rychlejší počítač. Bývá umístěn na základní desce. Frekvence (rychlost) procesoru je dána počtem operací provedených za jednu sekundu (jednotka: Hertz [Hz]). Je-li základní deska navržena pro různé frekvence procesoru, je možné frekvenci na ní nastavit.
Paměť Paměť je zařízení, které slouží pro uchování informací (konkrétně binárně kódovaných dat). Množství informací, které je možné do paměti uložit, se nazývá kapacita paměti a udává se v bytech. Protože byte je poměrně malá jednotka, používá se často následujících předpon:
Předpona Značka Zápis
Mocnina (B) Převod (B)
kilo
k, K
1 kB
210 B
1024 B
mega
M
1 MB
220 B
1048576 B
giga
G
1 GB
230 B
1073741824 B
tera
T
1 TB
240 B
1099511627776 B
Paměť bývá rozdělena na buňky určité velikosti, z nichž každá je jednoznačně identifikována svým číslem. Toto číslo se nazývá adresa paměti a velikost takovéto buňky, která má svou vlastní adresu, se označuje jako nejmenší adresovatelná jednotka. Paměti počítače lze rozdělit do tří základních skupin: 1. Registr je velmi rychlé paměťové místo malé kapacity (jednotky bytů) umístěné většinou uvnitř procesoru počítače (např. registr instrukcí, čítač instrukcí, ...). Jsou používány pro krátkodobé uchování právě zpracovávaných informací.
2. Vnitřní (operační) paměť paměť sloužící pro uchování momentálně zpracovávaných dat a programů. Paměti osazené většinou uvnitř základní jednotky. Realizovány pomocí polovodičových součástek. 3. Vnější (externí) paměť paměť sloužící k dlouhodobému uchování informací a zálohování dat. Ve srovnání s operační pamětí bývá přístup k jejím datům pomalejší. Paměti realizované většinou za pomoci zařízení používajících výměnná média v podobě disků. Záznam se provádí většinou na magnetickém nebo optickém principu. Parametry pamětí
Kapacita - množství informací, které je možné do paměti uložit Přístupová dob - doba, kterou je nutné čekat od zadání požadavku, než paměť zpřístupní požadovanou informaci Přenosová rychlost - množství dat, které lze z paměti přečíst (do ní zapsat) za jednotku času Energetická závislost / nezávislost energeticky závislé - paměti, které uložené informace po odpojení od zdroje napájení ztrácejí energeticky nezávislé - paměti, které uchovávají informace i po dobu, kdy nejsou připojeny ke zdroji elektrického napájení Přístup sekvenční - před zpřístupněním informace z paměti je nutné přečíst všechny předcházející informace přímý - je možné zpřístupnit přímo požadovanou informaci
Paměti ROM ROM – Read Only Memory Paměti určené pouze pro čtení uložených informací Informace jsou do těchto pamětí pevně zapsány při jejich výrobě Potom již není možné žádným způsobem jejich obsah změnit Jedná se o statické a energeticky nezávislé paměti Paměti PROM PROM – Programable Read Only Memory Neobsahují po vyrobení žádnou pevnou informaci Příslušný zápis informace provádí uživatel Zápis je možné provést pouze jednou a poté již paměť slouží stejně jako paměť ROM Paměti PROM představují statické a energeticky nezávislé paměti Paměti EPROM EPROM – Eraseable PROM Statické energeticky nezávislé paměti určené pro čtení i zápis informací Zapsané informace je možné vymazat působením ultrafialového záření Paměti EEPROM EEPROM - Electrically EPROM Mají podobné chování jako paměti EPROM, tj. jedná se o statické, energeticky nezávislé paměti, které je možné naprogramovat a později z nich informace vymazat Vymazání se provádí elektricky a nikoliv pomocí UV záření Paměti Flash Obdoba pamětí EEPROM Paměti, které je možné naprogramovat a které jsou statické a energeticky nezávislé Vymazání se provádí elektrickou cestou, jejich přeprogramování je možné provést přímo v počítači Paměť typu flash tedy není nutné před vymazáním (naprogramováním) z počítače vyjmout a umístit ji do speciálního programovacího zařízení
Na rozdíl od EEPROM se u pamětí flash provádí mazání nikoliv po jednotlivých buňkách, ale po celých blocích
Paměti RAM RAM - Random Access Memory Paměti určené pro zápis i pro čtení dat Jedná se o paměti, které jsou energeticky závislé. Podle toho, zda jsou dynamické nebo statické, jsou dále rozdělovány na: DRAM – Dynamické RAM SRAM – Statické RAM Paměti SRAM SRAM - Static Random Access Memory Uchovávají informaci v sobě uloženou po celou dobu, kdy jsou připojeny ke zdroji elektrického napájení. Paměti DRAM DRAM - Dynamic Random Access Memory Informace je uložena pomocí elektrického náboje na kondenzátoru Tento náboj má však tendenci se vybíjet i v době, kdy je paměť připojena ke zdroji elektrického napájení. Aby nedošlo k tomuto vybití a tím i ke ztrátě uložené informace, je nutné periodicky provádět tzv. refresh, tj. oživování paměťové buňky. Cache paměť rychlá vyrovnávací paměť mezi rychlým zařízením (např. procesor) a pomalejším zařízením (např. operační paměť).
Sběrnice Sběrnice je soustava vodičů, která umožňuje přenos signálů mezi jednotlivými částmi počítače. Pomocí těchto vodičů mezi sebou jednotlivé části počítače komunikují a přenášejí data.
Magnetický záznam dat Magnetický záznam dat je prováděn působením magnetického pole na magneticky vodivý materiál. Magnetická indukce vzniká působením intenzity magnetického pole. Záznam na magnetické médium (pružný disk, pevný disk, páska) je prováděn záznamovou hlavou. Záznamová hlava může rovněž sloužit i jako hlava čtecí. Skládá se z: elektrického obvodu – cívky magnetického obvodu – feromagnetického jádra
Čtení je prováděno čtecí hlavou (konstruována stejně jako záznamová hlava), která se pohybuje nad médiem obsahujícím elementární magnety. Čtení z (popř. zápis na) disku v mechanice probíhá ve třech krocích: vystavení čtecích (zapisovacích) hlav na požadovanou stopu pomocí krokového motorku pootočení disku na příslušný sektor zápis (čtení) sektoru
Pružné disky Pružný disk (FD - Floppy Disk, disketa) je přenosné médium pro uchování dat. Je tvořen plastovým kotoučem, na jehož povrchu je vrstva oxidu železa. Celý kotouč je uzavřen v obdélníkovém pouzdře, vystlaném hebkým materiálem, které jej chrání před nečistotou, mechanickým poškozením a ve kterém se kotouč při práci otáčí. V obalu je vyříznutý tzv. čtecí otvor, kterým přistupuje čtecí a zapisovací hlava k médiu. Záznam dat na médium je prováděn magneticky. Jednotlivá data jsou zapisována do soustředných kružnic, tzv. stop (tracks), na obě strany diskety. Každá stopa je rozdělena ještě na tzv. sektory (sectors), které tvoří nejmenší úsek média, na který je možné zapisovat.
Tpi (tracks per inch), jednotka, která udává počet stop na jeden palec. 31/2“ disketa HD má hustotu záznamu 135 tpi.
Pevné disky Pevný disk (Hard Disk, Winchester disk, HDD – Hard Disk Drive) je médium pro uchování dat s vysokou kapacitou záznamu. Jedná se o uzavřenou nepřenosnou jednotku. Uvnitř této jednotky se nachází několik nad sebou umístěných rotujících kotoučů (disků). Tyto disky se otáčejí po celou dobu, kdy je pevný disk připojen ke zdroji elektrického napájení. Díky tomuto otáčení se v okolí disků vytváří tenká vzduchová vrstva, na níž se pohybují čtecí/zapisovací hlavy. Vzdálenost hlav od disku je asi 0,3 až 0,6 mikronu.
Parametry pevných disků
Kapacita - množství informací, které lze na pevný disk uložit
Přístupová doba - doba, která je nutná k vystavení čtecích/zapisovacích hlav na požadovaný cylindr
Přenosová rychlost - počet bytů, které je možné z disku přenést za jednu sekundu, řádově až desítky MB/s
Počet otáček - počet otáček kotoučů pevného disku za jednu minutu, např.: 3600, 5400, 7200, 10000, 15000 otáček/min
Kapacita cache paměti - kapacita vyrovnávací cache paměti pevného disku
Počet sektorů - počet sektorů na každé stopě, kapacita 1 sektoru je standardně 512 B
Typ rozhraní - určuje, jaký typ rozhraní musí být v počítači osazen, aby bylo možné tento pevný disk připojit, např.: IDE, ATA (EIDE), SCSI, SATA
Geometrie pevných disků Jednotlivé disky (kotouče), ze kterých se celý pevný disk skládá, jsou podobně jako u pružného disku rozděleny do soustředných kružnic nazývaných stopy (tracks). Každá stopa je rozdělena do sektorů (sectors). Množina všech stop na všech discích se stejným číslem se u pevných disků označuje jako válec (cylinder).
Geometrie disku udává hodnoty následujících parametrů:
počet čtecích/zapisovacích hlav - shodný s počtem aktivních ploch, na které se provádí záznam
počet stop - počet stop na každé aktivní ploše disku, stopy disku bývají číslovány od nuly, přičemž číslo nula je číslo vnější stopy disku
počet cylindrů - shodný s počtem stop, číslování cylindrů je shodné s číslováním stop
přistávací zóna (landing zone) - číslo stopy (cylindru), která slouží jako přistávací zóna pro čtecí/zapisovací hlavy
počet sektorů - počet sektorů, na které je rozdělena každá stopa
Činnost pevného disku Zápis (čtení) na (z) pevný(ého) disk probíhá podobně jako u pružného disku na magnetickou vrstvu ve třech krocích: vystavení zapisovacích (čtecích) hlav na příslušný cylindr pootočení disků na patřičný sektor zápis (načtení) dat
Grafická karta Grafická karta (videokarta, grafický adaptér) je zařízení, které zabezpečuje výstup dat z počítače na monitor. Většina grafických karet dovoluje práci ve dvou režimech: textový režim - režim, který umožňuje zobrazovat pouze předem definované znaky, zobrazované znaky jsou přesně definované pomocí matic bodů a je možné je zobrazovat pouze jako celek
grafický režim - režim, ve kterém jsou informace zobrazovány po jednotlivých obrazových bodech, tzv. pixelech, z jednotlivých pixelů může vykreslit prakticky „libovolnou” informaci
Parametry grafických karet
rozlišení v textovém režimu - počet znaků, které je možné v textovém režimu zobrazit na jednom řádku, a počet řádků, které je možné umístit na obrazovku
matice znaku - počet bodů (ve vodorovném a ve svislém směru), ze kterých se může skládat jeden znak v textovém režimu
rozlišení v grafickém režimu - počet pixelů, které je možné zobrazit v horizontálním a ve vertikálním směru
počet barev (barevná hloubka) - počet barev, které je možné zároveň zobrazit, udává se většinou pouze pro grafický režim
rychlost - udává se jako počet určitých operací, které grafická karta dokáže provést za jednotku času, pro určení rychlosti grafické karty se velmi často používají různé testovací programy (benchmarks)
Jak připojit monitor k počítači Způsob připojení záleží na možnostech grafické karty a monitoru.
I/O karta IO karta (Input/Output) je deska obsahující tzv. porty pro připojení periferních zařízení. Port je místo spojení procesorové jednotky s komunikačním kanálem a slouží k připojení dalších periferních zařízení. Standardní I/O karta většinou obsahuje: sériový port paralelní port - používán k připojování např.:tiskáren, scanneru game port - např. pro připojení joysticku
Sériový port Data se přenášejí po jednom vodiči (v jeden okamžik se přenáší vždy jeden bit). Paralelní port Paralelní port měl původně sloužit jako alternativa k pomalejšímu sériovému portu pro připojování tehdejších výkonných jehličkových tiskáren.
Zvuková karta Zvuková karta (sound card) je zařízení, které slouží k počítačovému zpracování zvuku. Je určena zejména k záznamu zvuku a jeho zpětné reprodukci. Ke zvukové kartě lze připojit např. sluchátka, reproduktory, zesilovač, mikrofon, externí zdroje (rádio, magnetofon, …), elektronické hudební nástroje (např. elektronické varhany, syntetizátory apod.)
Záznam analogového signálu Typickými zdroji poskytujícími analogový signál jsou např. mikrofon, rádio, magnetofon, audio CD apod. Takovýto signál se skládá z vln (kmitů) o nestejném tlaku, který je vytvářen ve vzduchu hlasivkami, hudebními nástroji nebo přírodními silami.
Počítač (jako digitální zařízení) není schopen analogový signál přímo (ve své původní podobě) uchovávat. Analogový signál tedy musí být převeden na signál digitální. Tento proces převodu bývá na zvukové kartě prováděn pomocí převodníku ADC (Analog to Digital Convertor). Převod se uskutečňuje metodou označovanou jako vzorkování (sampling). Vzorkování pracuje tak, že v každém časovém (pevně stanoveném) intervalu je zjištěn a zaznamenán aktuální stav signálu (tzv. vzorek – sample). Čím kratší je tento interval, tím vyšší je tzv. vzorkovací frekvence, tím více vzorků bude pořízeno a tím bude výsledný záznam kvalitnější.
Monitor Monitory jsou výstupní zařízení počítače. Slouží k zobrazování textových i grafických informací. Monitor je připojen přímo ke grafické kartě zasílající patřičné informace, které budou na monitoru zobrazeny. Parametry monitorů Každý monitor musí být přizpůsoben grafické kartě, ke které má být připojen. Velikost obrazovky je udávána její úhlopříčkou. Udává se v palcích. Obnovovací frekvence je frekvence s nimiž (v konkrétním rozlišovacím režimu) elektronové svazky probíhají jednotlivé řádky obrazovky. Rozlišujeme dva typy obnovovacích frekvencí: ● horizontální frekvence (řádkový kmitočet) - udává, kolik řádků vykreslí elektronové svazky monitoru za jednu sekundu, měří se v kHz ● vertikální frekvence (obnovovací kmitočet obrazu) - počet obrazů zobrazených za jednu sekundu, měří se v Hz Obecně platí, že čím vyšší jsou tyto frekvence pro dané rozlišení, tím kvalitnější a stabilnější obraz monitor poskytuje. Při nízkých frekvencích je obraz nestabilní (poblikává) a při delší práci působí únavu zraku. Odzrcadlení - technologie, při které se leptáním, mechanickým zdrsněním nebo nanesením speciální vrstvy na stínítko obrazovky zabraňuje odrazům světla na monitoru. Flat Screen - monitor jehož obrazovka má jen velmi malé (popř. žádné) zakřivení
Multimediální monitor - monitor vybavený reproduktory pro přehrávání zvukových záznamů, popř. mikrofonem pro pořizování zvukových záznamů
LCD LCD (Liquid Crystal Display) - zobrazovací jednotka, která při své činnosti využívá technologii kapalných (tekutých) krystalů. Vlastnosti LCD monitorů ● velikost úhlopříčky obrazovky
● rozlišení ● úhel pohledu – udává pozorovací úhel, ve kterém ještě nedochází k deformaci barev, uvádí se horizontální a vertikální úhel (nap . 140o H, 125oV) ● doba odezvy – monitor s odezvou 25 ms zobrazí plynule 40 fps (frame per second – snímků za sekundu), monitor s odezvou 12 ms pak zobrazí 83 fps ● kontrast – poměr mezi zobrazením černé a bílé barvy, čím větší, tím lépe (nap . 1:500,1:1000) ● svítivost – čím více, tím lépe (nap . 200 cd/m2, 400 cd/m2)
Plasmové displeje Plasmový displej (PDP – Plasma Display Panel) je zobrazovací jednotka pracující na principu elektrického výboje v plynu o nízkém tlaku (cca 60 – 70 kPa) Jednotlivé buňky jsou řízeny střídavým elektrickým napětím, které způsobuje, že dochází k ionizaci plynů v obrazové buňce, tj. ke vzniku plasmatu. Plasma je vysoce ionizovaný plyn vyznačující se (v určitém objemu) přibližně stejným počtem kladných iontů a elektronů. Plasma může vzniknout např. zahřátím plynu na vysokou teplotu, zářením, průchodem elektrického proudu.
Klávesnice Klávesnice (keyboard) slouží jako základní vstupní zařízení počítače pro zadávání údajů.
Myš Myš (mouse) je zařízení, které umožňuje přenášet pohyb ruky po vodorovné podložce na obrazovku počítače. Připojení myši k počítači bývá realizováno pomocí: sériového portu (serial mouse) - starší PS/2 portu (PS/2 mouse) USB sběrnice (USB mouse) Pro účely ovládání programu je každá myš vybavena sadou tlačítek , případně rolovacím kolečkem. Lze rozlišit dva základní typy myší: mechanická myš optická myš Mechanická myš Ve své spodní části obsahuje kuličku, která se při pohybu po podložce otáčí. Toto otáčení je přenášeno na dva otočné válečky (jeden pro horizontální a jeden pro vertikální směr). Válečky otáčejí dvěma disky, každý z těchto disků se otáčí v buňce fotodetektoru, která obsahuje dvě infračervené LED diody a dva světelné senzory. Při otáčení disku světlo z LED diod přerušovaně dopadá na světelné senzory, což dovoluje rozpoznat pohyb myši. Optická myš
Optická myš je osazena červenou LED diodou a fotosenzorem. Světlo emitované LED diodou se odráží od podložky a dopadá na senzor. Senzor posílá takto získaný obraz (obraz podložky) digitálnímu signálovému procesoru (DSP – Digital Signal Processor), ten je schopen rozpoznat vzorky v získaném obrazu a určit jakým směrem se tyto vzorky posunuly oproti obrazu předcházejícímu.
Tablet Tablet je polohovací zařízení kurzoru. Skládá se z tlakocitlivé podložky a speciálního pera.
Touchpad Další polohovací zařízení, kde se pohyb řídí pohybem prstu po tlakocitlivé podložce.Většinou bývá jako polohovací za řízení zabudované do notebooku.
Trackball Polohovací zařízení kurzoru. Funkci má stejnou jako myš, odlišnost je v tom, že kulička je nahoře a pohybuje se přímo s ní. Pohyb kurzoru je relativní vůči pohybu kuličkou. Bývá součástí notebooků.
Dotyková obrazovka
Různé druhy herních zařízení
Mikrofon
Scanner Zařízení pro snímání tištěné předlohy a převedení do digitální podoby.
PCMCIA PCMCIA (Personal Computer Memory Card International Association) - sdružení založené v roce 1989. Úkolem PCMCIA bylo zavést standard pro rozšiřující karty (a jimi využívané sloty) používané zejména v přenosných počítačích (laptop, notebook). Standard PCMCIA není závislý na hardwarové platformě a na operačním systému používá se u počítačů PC, AppleMacintosh a dalších je možné se s ním setkat i u různých „nepočítačových“ zařízení – digitální fotoaparáty hlavní těžiště použití tvoří přenosné počítače je kompatibilní s dosud používanými sběrnicemi poskytuje efektivní systém pro připojování různých zařízení
USB USB (Universal Serial Bus) - standard sběrnice vyvinutý firmami Compaq, Intel, IBM, Microsoft, NEC a dalšími v roce 1995. Hlavním cílem bylo definovat externí rozšiřující sběrnici umožňující snadné připojování periferních zřízení - tzv. Functions. Jednotlivá zařízení je možné k USB sběrnici připojovat (odpojovat) i za chodu počítače (hot-swap) a je úkolem programového vybavení, aby příslušné změny rozpoznalo. K USB lze připojovat např.: myši, klávesnice, monitory, reproduktory, scannery, DVD, tablety, tiskárny, ...
FireWire / IEEE 1394
Standard definující vysokorychlostní sériovou sběrnici (podobně jako USB) Sběrnice FireWire byla původně vyvinuta firmami Apple Macintosh a Texas Instruments Z původního návrhu pak vychází dnes používaný standard označovaný jako IEEE 1394 IEEE 1394 slouží k připojování zejména digitálních videokamer, digitálních fotoaparátů, televizozrů HDTV, scannerů a hudebních nástrojů
IEEE 1394 karta
IEEE 1394 kabel
IEEE 1394 repeater
IEEE 1394 hub
Externí paměťová média Externí paměťová média lze rozdělit na: pásky s magnetickým záznamem disky s: magnetickým záznamem optickým záznamem (optické disky) paměťová média Flash Memory Parametry externích pam. médií
Kapacita - maximální množství dat, které je možné na dané médium zaznamenat Přenosová rychlost - množství dat, které je možné z média přenést do poč. za jednotku času Přístup k datům - způsob, kterým je možné přistupovat k datům, sekvenční - páskové jednotky přímý - disky Připojení k počítači - rozhraní (řadič), pomocí kterého je možné čtecí (zapisovací) mechaniku pro dané médium připojit k počítači (např.: ATAPI/EIDE, SCSI, USB, řadič pružných disků, paralelní port, FireWire (IEEE 1394)) Princip záznamu - způsob, kterým se jednotlivé bity na médium zaznamenávají magnetický záznam optický záznam magnetický záznam s optickým naváděním hlav záznam ukládaný do paměti Flash Provedení čtecí (zapisovací) jednotky interní - jednotka umístěná uvnitř základní jednotky počítače externí - jednotka umístěná ve vlastní skříni (vně základní jednotky počítače) Pořizovací cena - cena čtecí (zapisovací) mechaniky pro dané médium Cena za bit - poměr ceny za jedno médium ku kapacitě média
Páskové jednotky
určeny zejména k zálohování velkých objemů dat záznam dat je prováděn na magnetickou pásku (zpravidla navinutou v příslušné kazetě) sekvenční paměťová média přístupová doba může být poměrně vysoká přenosová rychlost bývá relativně nízká
Média Flash Memory
paměťová média tvořená čipy Flash často bývají využívána různými „nepočítačovými“ zařízeními (např. digitální fotoaparáty) jejich zpřístupnění na počítači se provádí pomocí speciálního čtecího zařízení v současné době existují např. tyto typy: CompactFlash
SmartMedia Multi Media Card SD Card xD Picture Card Memory Stick
C o m p a c t F la sh
M u lti M e d ia C a rd
S m a r tM e d ia
S D C ard
jako paměťová média založená na technologii Flash pamětí se využívají i tzv. Flash disky (kapacita bývá 512 MB, 1 GB, 2 GB, 4 Gb,...), které se připojují prostřednictvím sběrnice USB
USB Flash Disk
Optické disky Čtení z optického disku je prováděno laserovým paprskem, který dopadá na médium a odráží se od něj. Následně jsou snímány jeho vlastnosti (např. intenzita, stáčení roviny polarizovaného světla)
CD-ROM Médium CD-ROM je vyráběno lisováním z předem vyrobené matrice.
Fotocitlivá vrstva Sklo Exponovaná místa Fotocitlivá vrstva Sklo Exponovaná místa po odleptání Fotocitlivá vrstva Sklo
Data jsou uložena ve spirále, posloupnost tzv. pitů a landů
která je čtena od středu média k jeho okraji, a to jako
Etiketa
pit
land
pit
Ochranná vrstva Odrazivá vrstva (Al, Ag) Polykarbonát
Laser Laserový paprsek je ostřen na land. Od landu se odráží s vyšší intenzitou než od pitu, kam dopadá mírně rozostřen. Čtení dat tedy probíhá v závislosti na intenzitě odraženého paprsku od média. Jednotlivé pity a landy jsou interpretovány takto: ● 1 - změna z pitu na land nebo z landu na pit ● 0 - setrvalý stav (pit nebo land) Hustota zaznamenaných dat je konstantní. CD-ROM mechaniky se připojují k počítači prostřednictvím EIDE, SCSI rozhraní, USB, vlastního řadiče, popř. zvukové karty.
CD-R Dovoluje provést záznam pomocí CD-R (Compact Disc - Recordable) mechaniky, který je možné přečíst v mechanice pro disky CD-ROM.
CD-RW CD-RW disky dovolují na rozdíl od CD-R disků, aby pořízený záznam (v CD-RW mechanice) byl přemazán a proveden znovu. Kapacita CD-nosičů: ● 650 MB – 74 minut hudby ● 700 MB - 80 minut hudby ● 800 MB – 90 minut hudby
DVD Záznam na DVD (Digital Versatile Disk) disku je proveden na obdobném principu jako u CD-ROM disku s tím rozdílem, že informace: ● jsou zaznamenány s vyšší hustotou ● mohou být zaznamenány na obou stranách a ve dvou vrstvách ● DVD disky se vyrábí ve 4 formátech: ● SS/SL (Single Sided, Single Layer), DVD-5: 4,7 GB ● SS/DL (Single Sided, Double Layer), DVD-9: 8,5 GB ● DS/SL (Double Sided, Single Layer), DVD-10: 9,4 GB ● DS/DL(Double Sided, Double Layer), DVD -18: 17,0 GB
Tiskárny Výstupní zařízení umožňující data uchovaná doposud v elektronické formě vytisknout (nejčastěji na papír). Základní parametry: ● typ tiskárny (tisku) ● jehličková ● tepelná ● inkoustová ● laserová ● s pevným inkoustem
● ● ● ● ●
● sublimační rychlost tisku - počet znaků (stránek) vytištěných za jednotku času rozlišení (kvalita tisku) - počet bodů, které je tiskárna schopna vytisknout na jeden palec (udáváno v bodech na palec - dpi - Dots Per Inch) barevnost - schopnost tisknout pouze černobíle nebo i barevně pořizovací náklady - cena tiskárny cena za vytištěnou stránku je dána: ● cenou listu požadovaného papíru ● cenou a životností tiskové náplně (barvící páska, cartridge s inkoustem, kazeta s tonerem atd.)
Barevný tisk pracuje se subtraktivním modelem míchání barev. Tento model (CMY - Cyan, Magenta, Yellow) používá tři základní barvy
Protože smíchání výše uvedených třech základních barev neposkytuje čistě černou barvu, je tento model velmi často doplněn na model CMYK (Cyan, Magenta, Yellow, Black), který využívá samostatné černé barvy. Modernější a kvalitnější tiskárny tento model dále rozšiřují a používají až sedm (původní CMYK + světlejší odstíny barev CMY) a více základních barev. Tiskárnu je možné k počítači připojit prostřednictvím: ● paralelního portu ● USB sběrnice ● SCSI rozhraní
Inkoustové tiskárny U inkoustových tiskáren je tisk prováděn pomocí inkoustu, který je prostřednictvím miniaturních trysek po kapkách vystřikován na papír. Inkoust je umístěn v malé nádržce (cartridge), která se pohybuje společně s tiskovou hlavou. Výhody inkoustových tiskáren: ● relativně nízká pořizovací cena ● jednoduchá možnost barevného tisku (různobarevné inkousty) ● poměrně vysoká kvalita tisku (je však silně závislá na použitém typu papíru) Nevýhody inkoustových tiskáren: ● vysoká cena za vytištěnou stránku ● nutnost použití kvalitního papíru ● poměrně nízká životnost cartridge s inkoustem
Laserové tiskárny
Veškerá data potřebná k vytištění jedné stránky jsou nejprve umístěna do paměti tiskárny. Tato data jsou posílána na vstup laseru, který v závislosti na nich vysílá přerušovaný laserový paprsek. Ten je vychylován (odrážen) soustavou rotujících zrcadel, tak aby dopadal na rotující válec. Povrch tohoto válce je zhotoven z materiálu schopného uchovávat elektrostatický náboj. V místech, kam laserový paprsek na válec dopadne, dojde k jeho nabití statickou elektřinou. Rotující válec dále prochází kolem kazety s barvícím práškem (tonerem), který je vlivem statické elektřiny přitažen k nabitým místům na povrchu válce. Papír, který vstoupí do tiskárny, prochází kolem válce a dojde k přitažení toneru z nabitých míst válce na papír. Toner je poté do papíru zažehlen. Barevný tisk je možné docílit použitím různobarevných tonerů Výhody laserových tiskáren: ● velmi kvalitní tisk (300, 600, 1200 dpi a více) ● vysoká rychlost tisku (až 10 stránek za minutu) ● nevyžadují používání speciálního papíru Nevýhody laserových tiskáren: ● vyšší pořizovací cena zejména v případě barevných tiskáren
LED tiskárny LED tiskárny pracují na obdobném principu, jako tiskárny laserové. Místo laseru jsou však vybaveny sadou LED diod (umístěných v jedné řadě) , které jsou schopny (podobně jako laser) nabít zvolená místa na válci statickou elektřinou. Výhodou tohoto řešení je nižší cena, neboť oproti laserovým tiskárnám je zde menší náročnost výroby (mechanismus laserové tiskárny, tj. zejména soustava rotujících zrcadel, musí být velmi přesně vyrobena). Oproti laserovým tiskárnám poskytují LED tiskárny o něco menší kvalitu tisku.
Tiskárny s pevným inkoustem Pracují na principu zkapalňování pevného inkoustu. Pevný inkoust je dodáván ve formě voskových tyčinek. V průběhu tisku jsou jednotlivé tyčinky roztavovány. Takto roztavený inkoust (v případě barevného tisku inkousty) stéká do miniaturní nádržky, odtud následně dochází k jeho přenesení na buben (válec), prostřednictvím kterého dojde k nanesení barvy na papír Do tiskárny se zakládají tuhé voskové ty inky, které se p ed tiskem musí roztavit. Pak se vosk
nanáší na papír obdobn jako u inkoustovek. Vosk na papíru tuhne a tisk je tedy odolný proti vodě na rozdíl od klasické inkoustové tiskárny. Nevýhodou je, e se vosk rozeh ívá 10-15 minut.
Sublimační tiskárny Používané zejména pro tisk barevných fotografií. Pracují na principu sublimace pevného inkoustu, který po zahřátí přechází do plynné fáze. Různou teplotou lze regulovat množství sublimujícího inkoustu v daném místě. Inkoust je dodáván ve formě různobarevného filmu, který postupně prochází nad papírem, kde dochází k zahřátí patřičných míst tohoto filmu a tím k následné sublimaci Nevýhody sublimačních tiskáren: ● nutnost použití speciálního papíru ● vysoká cena za vytištěnou stránku ● pomalý tisk Výhodou je kvalitní barevný tisk
Nositelem barvy je speciální fólie, která se pohybuje pod tiskovou hlavou. Fólie a hlava má stejnou ší ku jako potiskované médium. Papír prochází pod hlavou 4x a p i ka dém pr chodu se nanese jedna barva (CMYK). Tisková hlava zah ívá barvu a podle dodaného tepla se odpa í ur ité mno ství barvy a nanese na médium.
Plotter je velkoformátová tiskárna, která se využívá hlavně pro tisk výkresů v projekčních kancelářích. Používají se také často na vyřezávání tvarů z fólií.
Další zařízení ● ● ● ● ● ● ●
Scannery Disková pole - RAID Karty pro příjem rádiových a televizních signálů Karty pro zpracování videa Bezpečnostní karty Snímače čárového kódu ….
