Systemova jednotka pc Počítač – zariadenie na spracúvanie informácií, ktoré umožňuje vykonávanie programov, zadávanie vstupných a zobrazovanie výstupných informácií. Má dve základné zložky: Hardware – technické vybavenie počítača, sú to fyzické komponenty počítačového systému, všetko čo je hmatateľné. Software – programové vybavenie počítača – všetky programy, ktoré počítač obsahuje. Triedy počítačov podľa výkonu Jednoduché jednoúčelové mikropočítače Obsahujú zvyčajne jednoduchý procesor. Počítače tejto triedy sú zvyčajne vybavené jednoduchým programom, ktorý sa už v priebehu funkcie nemení. Používajú sa na riadenie jednoduchých zariadení, napr. prístrojov spotrebnej elektroniky, programovateľných mikrovlnných rúr, sporákov, práčok, fotoaparátov, mobilných telefónov, na riadenie spaľovania v motoroch áut, kontrolu ABS brzdového systému atď. Charakteristické vlastnosti: relatívne malá výkonnosť (ktorá je však na daný účel vyhovujúca), nenáročnosť a nízka cena. Osobné počítače Sú určené prevažne na kancelársku prácu: vyhľadávanie a spracovanie informácií, textov, tabuliek, databáz, grafiky, hudby, videa a tvorbu výkresov. Koncepcia osobných počítačov (personal computer – PC) predpokladá, že každý používateľ pracuje s vlastným počítačom. Osobné počítače môžu pracovať ako samostatné stanice; súčasný trend však dáva prednosť spájaniu počítačov do sietí. Za účelom spolupráce staníc v rámci skupiny, oddelenia, podniku a pod. sú vytvárané tzv. lokálne siete (LAN), na spojenie počítačov v celosvetovom merítku sa používa Internet. Pracovné stanice Sú určené pre prácu s aplikáciami náročnými na výkon počítača: práca s grafikou – designerské a grafické štúdiá, práca s animovanou grafikou, práca s náročnými CAD systémami, príp. určené ako priemyselné počítače pre riadenie menších prevádzok. Servery Sú určené pre uspokojenie požiadaviek klientských počítačov pripojených do siete. Servery pre veľké LAN siete alebo servery určené na obsluhu klientov cez Internet musia disponovať veľkým výkonom. Mainframy Používajú ich veľké podniky na riadenie veľkých a zložitých prevádzok, na spracovávanie obrazových predlôh -počítačová animácia, ako veľmi výkonné servery do sietí vyžadujúcich vysokú rýchlosť spracovania veľkých objemov dát a extrémnu spoľahlivosť, na obsluhu enormne zaťažovaných uzlov počítačových sietí a na komplikované vedeckotechnické výpočty.
Superpočítače Sú postavené na špičkovejtechnológii dostupnej v danom čase; vo svete existuje iba niekoľko zariadení tejto triedy. Použitie – veľmi náročné vedeckotechnické výpočty, návrhy a konštrukcia ešte výkonnejších počítačových systémov, simulácia jadrových výbuchov v oblasti astronómie, kozmických
1
letov, jadrovej fyziky, genetiky, riadenie veľmi zložitých systémov vo vojenskej oblasti riadenie protiraketovej obrany superveľmocí na vojenské účely apod. Osobné počítače Trieda osobných počítačov predstavuje najdynamickejšie vyvíjajúci sa prvok trhu s počítačmi. Ich výkony sa každým rokom znásobujú. Základné prevedenia osobných počítačov sú: stolné prevedenie - desktop, tower prenosné prevedenie – notebook, laptop vreckové počítače – handheldy, PDA a palmtopy. V poslednom čase dochádza k integrácii vreckových počítačov a mobilných telefónov do jediného multifunkčného prístroja. Stolné počítače V roku 1981 firma IBM vstúpila na trh mikropočítačov s osobným počítačom IBM PC (PERSONAL COMPUTER). Jeho prínosom je, že je konštruovaný ako stavebnica. Stavebnicová koncepcia počítačov IBM PC umožnila iným výrobcom vyrábať prídavné zariadenia pre tieto počítače. Rad svetových firiem produkuje počítače plne programovo a technicky zlúčiteľných s počítačmi firmy IBM. Výrobky iných firiem, ktoré sú odvodené od počítačov radu IBM PC sa nazývajú počítače kompatibilné (zlúčiteľné) s počítačmi IBM PC. Kompatibilita (zlúčiteľnosť) počítačov je vlastnosť rôznych technických a programových prostriedkov, ktorá umožňuje vzájomnú zameniteľnosť alebo prepojenie do jedného systému. Konfigurácia je zostava osobného počítača. Môže byť štandardná alebo rozšírená. Štandardná konfigurácia PC je tvorená tromi základnými konštrukčnými prvkami: monitorom záklanou (systémovou) jednotkou klávesnicou Toto je najmenšia možná konfigurácia, kedy je počítač schopný komunikovať s užívateľom. Ďalšie prídavné zariadenia, ako napr. myš, tlačiareň, plotter a pod., nie sú nevyhnutne potrebné. Tvoria tzv. rozšírenú konfiguráciu. Charakteristická je koncepcia „otvorenej architektúry“ IBM – jednotlivé časti počítača je možné vymieňať. Tak je možné podľa potrieb a finančných možností zákazníka vytvoriť zostavu počítača na želanie, prípadne v budúcnosti vylepšovať technické parametre počítača bez toho, že by bolo nutné meniť počítač ako celok (tzv. upgrade hardware). Inou cestou sa vydala firma Apple, ktorej počítače sú riešené ako výkonné uzatvorené kompaktné prístroje bez možnosti dodatočných zásadných zmien. Z technických parametrov PC sú najdôležitejšie: použitý mikroprocesor (8-bitový, 16-bitový, 32-bitový, 64-bitový) veľkosť operačnej pamäte RAM (1,2,4,8,16,32, 64 MB) Random Access Memory - pamäť s ľubovoľným prístupom, ktorú možno čítať, mazať, zapisovať do nej veľkosť permanentnej pamäte ROM (256,512 kB) Read Only Memory - permanentná pamäť, ktorú možno len čítať druh a počet disketových jednotiek (5,25", 3,5") prítomnosť veľkokapacitnej pamäte s pevným diskom druh zobrazovacej jednotky (monitor), tlačiarne, klávesnice prítomnosť alebo doplniteľnosť o rôzne vstupno-výstupné rozhrania (interface): modem, myš, zvuková alebo sieťová karta a pod. Prenosné počítače (notebook, laptop): S vývojom osobných počítačov prišla potreba prenosných počítačov, ktoré by bolo možné používať na služobných cestách, prípadne na školeniach a rokovaniach mimo kanceláriu.Ich prevedenie má tvar príručného kufríka o veľkosti väčšej knihy s hmotnosťou okolo 3 kg a sú uspôsobené na prácu na batérie (cca 3 hod. bez nabíjania). Notebook obsahuje všetky dôležité zariadenia ako pevný disk, diskové mechaniky, namiesto monitora sa používa zobrazovací displej vo veku kufríka. Uspôsobená je aj klávesnica, namiesto myši sa používa polohovacie zariadenie vstavané v klávesnici (napr. trackball, touchpad). Dnes
2
existuje množstvo prídavných zariadení špeciálne pre notebooky, ktoré umožňujú ich plnohodnotné použitie. Vreckové počítače : handheldy, palmy a mobilné telefóny: Sú to jednoduché elektronické záznamníky a organizéry času. Zariadenia pôvodne určené ako elektronické diáre a kalkulátory s niekoľkými jednoduchými funkciami dnes dostávajú operačné systémy, umožňujúce výmenu dát s klasickými osobnými počítačmi a prípadne aj komunikáciu cez Internet. Aj tu existuje niekoľko rôznych prevedení: Vreckové počítače bez klávesnice – PDA(Palmy, Pocket PC) nemajú klávesnicu, len niekoľko funkčných tlačítok. Princípom práce je aktívny dotykový displej, ktorý reaguje na dotyk pera, alebo aj prstu na ikonky na displeji. Vreckové počítače s klácesnicou – handheldy, HPC - typické rozmery - 20 x 10 x 3 cm , hmotnosť cca 500g. Vzhľadom niektoré pripomínajú miniatúrny notebook, iné mobilný telefón. K vreckovým počítačom sa dodáva množstvo prídavných zariadení, napr., externé pevné disky, externé disketové a CD ROM mechaniky, karty umožňujúce spojenie s Internetom cez káblovú sieť alebo aj cez sieť mobilných telefónov, karty umožňujúce použiť ho ako digitálny fotoaparát, čítačky čiarových kódov atď. Štandardným príslušenstvom sú porty, umožňujúce priame prepojenie s iným osobným počítačom. Mobilné telefóny - v súčasnosti sa po konštrukčnej aj funkčnej stránke (funkcia záznamníku, adresára, možnosť využívania textových správ - SMS, pripojenie na Internet pomocou WAP protokolu) zbližujú s triedou mobilných osobných počítačov. Základné stavebné časti počítača Skrinka – slúži ako kryt pre základnú jednotku počítača. Jej súčasťou je spravidla aj napájací zdroj. Vnútri sa nachádza osadená základná doska s procesorom, operačnou pamäťou, vstupnovýstupnými obvodmi a rozširujúcimi adaptérmi, ďalej pevný disk, mechaniky výmenných pamätí (disketové mechaniky, mechaniky pre CD, DVD atď.) Skrinky sa vyrábajú v prevedení: Desktop – prevedenie naležato: - klasický - baby ( o ½ menší ako klasický) - slim ( o ½ užší ako klasický ) Tower – prevedenie nastojato: - mini - midi - big ( uložený pod stolom ) V prednom paneli skrinky sú umiestnené tlačidlá (Power, Reset...), signálové diódy (signalizujú prácu pevného a pružného disku, CD ROM...), priestor pre disketu a CD ROM. Na zadnom paneli skrinky je zásuvka na pripojenie šnúry elektrického prúdu a zásuvka na pripojenie monitora, mriežka chladiaceho ventilátora, porty na tlačiareň a myš, monitora ...
3
Základná (matičná) doska – „motherboard“ – je umiestnená v skrinke základnej jednotky. Je to doska plošného spoja, nesúca na sebe základné komponenty počítača: procesor, operačnú pamäť, pamäťový modul pre BIOS (základný program slúžiaci na komunikáciu hardvéru s operačným systémom počítača), zbernicový systém, rozhrania diskov, sloty pre rozširujúce karty, porty pre pripojenie vstupných a výstupných zariadení.
Najdôležitejšie komponenty základnej dosky: Základom počítača je Central Processing Unit, CPU, skrátene „procesor“. Procesor – je hlavnou súčiastkou, „mozgom“ počítača. Zasúva sa do pätice v základnej doske. Procesor je možné v základnej doske vymeniť a tak významne ovplyvniť výkon počítača. Pred výmenou je však potrebné presne vedieť, aké procesory je možné do danej základnej dosky osadiť. Súčasné procesory vyžadujú osobitné chladenie samostatným ventilátorom. Vykonáva prakticky všetky úlohy, ktoré sú vyžadované od počítača: výpočty, spracovanie textu, obrázkov, zvukov – všetko samozrejme v podobe matematických modelov v dvojkovej sústave. Ak je procesor riešený v podobe jedinej súčiastky, nazýva sa mikroprocesor. Procesor obsahuje viacero funkčných blokov, pričom základné funkčné bloky sú: F riadiaca jednotka (Central Unit, CU) - riadi postup pri spracovaní údajov – teda riadi beh programu, taktiež riadi činnosť všetkých ostatných častí počítača. F aritmeticko - logická jednotka (ALU) - v nej sa vykonávajú aritmetické a logické operácie, prebieha v nej samotné spracovanie údajov. Výkonnosť procesora určuje výkonnosť celého počítača. Je určená: počtom operácií vykonaných za minútu
4
jeho architektúrou – vnútorným zapojením vnútornou šírkou dát – tzn., koľko bitové inštrukcie dokáže procesor spracovávať počtom súčasne spracovávaných inštrukcií v jednom takte taktovaciou frekvenciou – počtom krokov vykonaných za 1 sek., udáva sa v Mhz (Megahertz). Operačná pamäť (slangovo označovaná RAM) – slúži na uloženie príkazov a dát, ktoré sú potrebné pre spracovanie údajov; sem procesor ukladá aj výsledky výpočtov. Je to jediná pamäť, s ktorou môže procesor priamo komunikovať, teda čítať z nej a zapisovať do nej. Každá pamäťová bunka má presnú jednoznačnú adresu, pomocou ktorej procesor určí, s ktorou bunkou chce pracovať. Operačná pamäť sa vyrába v podobe zásuvných modulov. Výmenou modulu je možné zmeniť kapacitu operačnej pamäte. Zbernicový systém slúži na komunikáciu procesora s pamäťou a s vstupno-výstupnými obvodmi. Skladá sa z troch podsystémov: F riadiaca zbernica – určuje, či sa bude čítať alebo zapisovať a okamih prenosu dát F adresová zbernica -prenáša adresu pamäťovej bunky, s ktorou sa má pracovať F dátová zbernica – prenáša vlastné dáta, teda čísla, s ktorými sa má pracovať Zbernicový systém je pevnou súčasťou základnej dosky a nedá sa meniť – iba sa v niektorých prípadoch dá „pretaktovať“, to znamená že sa zmení jeho pracovná frekvencia. Vstupno-výstupné obvody (interface) – zabezpečujú komunikáciu obvodov základnej jednotky počítača so vstupnými a výstupnými zariadeniami. Medzi štandardné rozhrania patrí: paralelný port, sériový port, USB, AGP. Na tieto rozhrania (interface, porty) sa pripájajú vstupné a výstupné zariadenia prostredníctvom portov v podobe konektorov na zadnej strane skrinky základnej jednotky: F vstupné zariadenia - zabezpečujú vstup údajov do počítača (klávesnica, snímacie zariadenia -scanner, myš...) F výstupné zariadenia - zabezpečujú výstup údajov z počítača (display, tlačiareň...) Sloty pre rozširujúce adaptéry – zásuvky napríklad pre grafickú kartu, zvukovú kartu, sieťovú kartu, faxmodemovú kartu, videokartu, a mnohé ďalšie.
5
Principiálna bloková schéma počítača
Druhy pamätí v počítačoch Pamäť slúži na uloženie údajov a programov. Najdôležitejšie parametre pamäti sú: a) veľkosť pamäte - je daná jej kapacitou, t.j. množstvom informácií, ktoré možno do pamäte uložiť. Jednotkou kapacity pamäte je 1 bit (1b). V praxi sa používa častejšie jednotka 1 byte (1B = 8 bitov) a jeho násobky (kB, MB, GB, TB, PB). 1 kB = 1024 B; 1 MB = 1024 kB; 1 GB = 1024 MB atď. b) prístupová doba - určuje, ako dlho trvá uloženie informácie do pamäte, resp. načítanie dát z pamäte, líši sa podľa druhu pamäte, dnes sa pohybuje v milisekundách či nanosekundách. Namiesto prístupovej doby sa niekedy uvádza prenosová rýchlosť v bitoch za sekundu alebo ich násobkoch (bps, kbps, kb/s), prípadne v násobkoch byte za sekundu (kB/s, MB/s) Rozdelenie pamätí: Základné rozdelenie pamätí : Vnútorná pamäť je charakteristická tým, že procesor k nej má priamy prístup (dokáže priamo z tejto pamäte čítať, prípadne do nej zapisovať). Nazýva sa operačná pamäť. Je rýchla, musí byť schopná spolupracovať s mikroprocesorom. Nachádza sa priamo na základnej doske. Jej typická veľkosť sa dnes u počítačov triedy PC pohybuje od 32 MB do 1024 MB. Vonkajšia pamäť nie je priamo prístupná procesoru. Využíva sa na uloženie dát a programov, ktoré v danej chvíli nie sú potrebné na riešenie úlohy a na uloženie dát počas vypnutia počítača. Jej doba prístupu je relatívne vysoká (cca jednotky až 10 ms u pevných diskov, desiatky až stovky ms u disketových jednotiek a veľkokapacitných diskových médií), kapacita sa pohybuje od jednotiek MB po GB, TB až PB. Z fyzikálneho hľadiska delíme pamäte na: Pamäť RAM ( Random Acces Memory) alebo tiež RWM (Read and Write Memory) – údaje môžeme ľubovoľne zapisovať aj ich čítať. Používa sa najmä ako operačná pamäť osobného počítača. Po vypnutí el.energie sa údaje vymažú, preto je potrebné uložiť ich na nejaký disk (pevný, pružný, optický...)
6
Pamäť ROM (Read Only Memory)– údaje boli do tejto pamäte vložené už počas výroby, môžeme ich z nej len čítať. Sú to údaje potrebné pre chod počítača. Rozdelenie pamätí podľa možnosti zápisu: pamäť typu ROM - umožňuje jediný zápis dát a potom už umožňuje len dáta čítať pamäť typu RWM – umožňuje ľubovoľný počet zápisov aj čítania z pamäti Rozdelenie pamätí podľa organizácie dát v pamäti: RAM – Random Access Memory - pamäť s prístupom s ľubovoľným adresovaním: Každá bunka je dosiahnuteľná na základe adresy. SAM – Serial Access Memory - pamäť s postupným prístupom: údaje sú ukladané a čítané postupne v tom poradí, ako prichádzajú. Tento systém sa využíva iba u vonkajších pamätí. CAM – Content Adressable Memory - pamäť s adresovaním podľa obsahu. Údaje sa vyhľadávajú v pamäti nie podľa pevnej adresy, ale podľa typu dát, ktoré bunka obsahuje. Rozdelenie pamätí podľa energetickej závislosti: Energeticky závislé pamäte: Na uchovanie informácie potrebujú el.energiu. Energeticky nezávislé pamäte: Informácie uchovávajú aj bez zdroja energie. Rozdelenie pamätí podľa fyzikálneho princípu záznamu: polovodičové pamäte – integrované obvody obsahujúce elektronické prvky schopné uchovávať informáciu. Môžu byť energeticky závislé aj energeticky nezávislé. magnetické pamäte – pevné disky, diskety, magnetické pásky, princípom je magnetizovanie domén na povrchu média. Energeticky nezávislá pamäť. optické pamäte – optické disky CD ROM, CD R, CD RW, DVD ROM, DVD R, DVD RW –na médiu sú mikroskopické plôšky, ktoré rôznym spôsobom odrážajú svetlo. Mechanika osvetľuje jednotlivé plôšky laserovým lúčom a podľa intenzity odrazeného svetla rozlišuje hodnoty 0 a 1. Záznam sa robí buď lisovaním, alebo „napaľovaním“ informácie laserom a tým vytváraním oblastí so zmenenou odrazivosťou. Energeticky nezávislá pamäť. elektrostatické pamäte – elektrostatické disky – využívajú zmeny prúdu vyvolané vybíjaním elektrostatického náboja. Používajú sa na zaznamenanie digitálneho obrazu. Energeticky závislá pamäť. Zvláštne kategórie pamätí: Čipová sada – chipset - slúži na uloženie základných informácií o zákl. doske , máva veľkosť rádovo stovky kB, v prevedení FLASH (u modernejších zariadení) alebo ROM (u starších počítačov). Chipset je prítomný na každej základnej doske, dnes však aj mnohé iné prídavné zariadenia – sieťové karty, napaľovačky atď. disponujú vlastnou flash pamäťou, kde sa ukladá obslužný program - tzv. firmware. Pamäť na uloženie informácií o základnej konfigurácii počítača - nastavenie sa nazýva SETUP a podľa neho sa často nazýva aj táto pamäť. Spravidla je v prevedení CMOS. Flash pamäť dovoľuje zapisovať (mazať) do viacerých častí pamäte v jednej operácii programu, tzn. vyššiu rýchlosť zápisu. Flash pamäť uchováva obsah pamäte aj bez napájania elektrickou energiou. Flash pamäte sa bežne používajú v pamäťových USB diskoch, prenosných MP3 prehrávačoch, pamäťových kartách v digitálnych kamerách a mobilných telefónoch atď. Vyrovnávacia pamäť – cache - slúži ako dočasná pamäť na vyrovnanie rýchlosti medzi procesorom a operačnou pamäťou, alebo medzi procesorom a výstupným zariadením. Musí byť veľmi rýchla, rýchlejšia ako operačná pamäť; kapacita sa pohybuje v stovkách kB.
7
Vonkajšie pamäte a pamäťové médiá zabezpečujú dlhodobé uloženie programov a údajov v čase, kedy nie sú potrebné v operačnej pamäti a v čase vypnutia počítača. Hlavnou vonkajšou pamäťou je pevný disk HD (harddisk), potom je to disketa (pružný disk, floppy disk), kompaktné disky CD ROM, resp. CD RW. Sú energeticky nezávislé. Z hľadiska princípu záznamu rozlišujeme: magnetické, optické, magnetickooptické a flash médiá. Dôležité parametre: kapacita, prístupová doba na čítanie, prístupová doba na zápis, prístupová doba na prepis starého záznamu novým (posledný parameter je dôležitý pre RW médiá), prenosová rýchlosť dát, rozmery zariadenia a samotného média, pohotovosť vyhotovenia záznamu, spoľahlivosť a trvácnosť záznamu, cena za zaznamenaný jednotkový objem dát. Magnetické médiá Veľkou výhodou magnetických médií je to, že sú prepisovateľné ďalšími výhodami sú pohotovosť, spoľahlivosť a dosahované vysoké hustoty záznamu. Pevný disk (Hard disk) Uchováva informácie aj po vypnutí prúdu. Je súčasťou každého počítača. Pevný disk obsahuje veľké záznamové kapacity, dokáže pomerne rýchlo prenášať údaje do pamäte a naopak. Záznamové médium je tvorené viacerými kovovými diskami umiestenými na spoločnej osi, ktoré sú pokryté tenučkou magnetickou vrstvou. Každému povrchu sústavy diskov prislúcha vlastná záznamová a čítacia hlava. Zásuvné (prídavné) karty – adaptéry periferných zariadení V každom počítači sa môžeme stretnúť s troma prídavnými kartami, ktoré zabezpečujú základné funkcie počítača: 1. karta pre vstup a výstup – má obvykle: a)jeden alebo dva sériové porty b)jeden alebo dva paralelné porty 2. grafická karta – prídavná doska na zobrazovanie údajov na monitore 3. ovládač pevného disku (HDD – radič) a ovládač disketových jednotiek (FDD – radič)
Ďalšie prídavné karty: · Game – port: karta na pripojenie joysticku · Sieťová karta : používa sa vtedy, ak chceme PC pripojiť do počítačovej siete · Zvuková karta: je súčasťou multimediálneho PC, možno k nej pripojiť slúchadlá reproduktory, mikrofón aj joystick · UPS monitorovacia karta: karta na sledovanie stavu zdroja nepretržitého napätia UPS- je to zariadenie alebo systém, ktorý zaisťuje plynulú dodávku elektriny pre zariadenia, ktoré nesmú byť neočakávane vypnuté O niektorých z nich si povieme podrobnejšie: Grafický adaptér: Mení dáta vysielané procesorom do podoby vhodnej pre monitor. Pri vysokých nárokoch na rýchlosť a kvalitu spracovaného obrazu (náročné grafické aplikácie: ako prehrávanie videa, priestorové 3D konštruovanie a modelovanie, hranie 3D hier, používanie veľkých monitorov s veľkým rozlíšením a veľkou farebnou hĺbkou) je potrebné použiť výkonnú grafickú kartu, na nenáročné kancelárske aplikácie
8
prevádzkované na bežných monitoroch postačuje málo výkonná a lacná grafická karta. Preto je potrebné zosúladiť výkon grafickej karty s výkonom monitora a náročnosťou prevádzkovaných aplikácií. Zvukový adaptér. Mení dáta vysielané procesorom na zvukový signál, reprodukovaný slúchadlami alebo reproduktorovou sústavou. Platí, že pre nenáročné aplikácie postačuje jednoduchšia a lacná zvuková karta, pre náročné mnohokanálové ozvučovanie náročným reprodukčným systémom s mixovaním kanálov a ekvalizérom je potrebná drahšia zvuková karta. Sieťový adaptér – mení dáta vysielané procesorom na signál vhodný na prenos po sieti a naopak. Dôležitá je prenosová rýchlosť, na ktorej sieť pracuje (10 Mb/s, 100 Mb/s atď.)
Port - je výstup z počítača, do ktorého sa napája kábel. Poznáme tieto typy:
9
