Základy informatiky, lékařská informatika. Počítače, Hardware. Počítačové sítě. Software,

 

ÚVOD DO VÝPOČETNÍ TECHNIKY – 2010/11

Základy informatiky, lékařská informatika  Počítače, Hardware  Počítačové sítě  Software,  

Základy informatiky,   lékařská informatika  Počítače  Typy počítačů  Podle signálu:   analogové   číslicové neboli digitální – nejrozšířenější  Podle koncepce :   podle von‐Neumannovy koncepce – nejrozšířenější   neuronové   jiné… 

 

 

– Strana 2 – 

Podle provedení:   Mikropočítače – rozměrově malé, obvykle úzce specializované počítače vestavěné do jiných, větších celků  (např. do automatické pračky, automobilu, videokamery, digitálního tonometru...).   Specializované počítače – počítače určené pro konkrétní aplikaci (sonograf, CT).   Osobní počítače – univerzální programovatelné počítače určené pro práci jedné osoby v jednom okamžiku.   Servery a síťové počítače – univerzální programovatelné počítače určené pro současnou práci více osob  v jednom okamžiku. 

Síťový počítač (server)

Pracovní stanice (klienti)

Počítačová síť    

 

– Strana 3 – 

 Síťový počítač je vlastně „osobní počítač s mnoha monitory a klávesnicemi“. Pracovní stanice pouze zpro‐ středkovává kontakt uživatele se síťovým počítačem (který může být na druhé straně Země) a sama nenabízí  žádný výpočetní výkon.   Server (anglicky „sluha“) je počítač připojený typicky k běžnému osobnímu počítači (klientovi) nabízející  určité služby. Programy se vykonávají na klientech, pouze určité služby jsou zadávány serveru. Architektura  se nazývá klient‐sever.   Superpočítače – počítače (obvykle síťové) s extrémně velkými výpočetními kapacitami.  Všechny dnešní počítače vesměs pracují podle níže uvedeného   von‐Neumannova konceptu.   

 

 

 

– Strana 4 – 

Von­Neumannův číslicový počítač  John von Neumann výrazně napomohl realizaci výpočetního stroje ENIAC (1944), jehož základní principy jsou  respektovány dodnes:  Počítač je univerzální stroj, jehož chod je plně řízen měnitelným programem (do té doby se počítací stroje  nedaly programovat).  Programy (přesněji – všechny instrukce programů) nejsou principielně rozlišeny od ostatních dat a jsou uloženy  ve společné paměti (což má rozsáhlé technologické důsledky).  Veškeré informace (tj. program a data) jsou zpracovávány výlučně ve dvojkové (binární) soustavě – von‐ Neumannův počítač je tedy číslicový.  Instrukce programu jsou vykonávány sekvenčně, nikdy nejsou zpracovávány jedním procesorem dvě instrukce  současně.  Poznámka: Moderní počítačové technologie (jako COM, CORBA) umožňují zpracovávání jednoho  programu více počítači (spojenými přes síť). 

 

 

– Strana 5 – 

 

Mikroprocesor ALU výsledky vstupy a operace

vstupně/výstupní jednotky data

operační paměť instrukce programu

řadič

data čtená/zapisovaná z/do paměti  

Obrázek 1. Koncepce von‐Neumannovského počítače (von‐Neumannův model)  Uživatel komunikuje s počítačem skrze některá V/V zařízení (klávesnice, monitor, tiskárna, …).  Řadič von‐Neumannovského počítače vybírá postupně instrukce z paměti a provádí je podle programu.  Program = sekvence instrukcí 

 

 

– Strana 6 – 

Typy instrukcí: 

 načítání z paměti, ukládání do paměti   matematické operace – provádí je aritmeticko‐logická jednotka (ALU)   čtení ze vstupního zařízení, zápis na výstupní zařízení   podmínky (typu „jestliže …, potom …“)   skoky 

 

 

– Strana 7 – 

Adresová sběrnice Datová sběrnice Řídící sběrnice

ALU + řadič + další pomocné obvody

Operační paměť

mikroprocesor

Vstupně/výstupní jednotky

 

Obrázek 2. Možné vnitřní zapojení von‐Neumannovského počítače  Komponenty počítače mohou být navzájem propojeny např. sběrnicí (viz Obrázek 2). Technické parametry  komponent a samotné sběrnice pak určují výkonnost počítače jako celku.   

 

 

 

– Strana 8 – 

Číselné soustavy  Naprostým standardem dnešních počítačů se stalo kódování veškerých informací do dvojkové (binární) číselné  soustavy pracující pouze se dvěma ciframi: 0 a 1 (ano/ne, high/low, vypnuto/zapnuto).  Základní jednotkou digitální informace je 1 bit (binary digit), značka b. Informace o velikosti jednoho bitu nese jednu  binární cifru (tj. nulu nebo jedničku). Vzhledem k malé velikosti jednotky bit, se často používají násobky:        

1 kb: kilo‐bit: 1 kb = 210 b = 1024 b  1 Mb: mega‐bit: 1 Mb = 220 b = 1048576 b  1 Gb: giga‐bit: 1 Gb = 230 b  1 B: byte (čti „bajt”) 1 B = 23 b = 8 b  1 kB: kilo‐byte: 1 kB = 210 B = 213 b  1 MB: mega‐byte: 1 MB = 220 B = 223 b  1 GB: giga‐byte: 1 GB = 230 B = 233 b 

Poznámka: Protože převody větších čísel z desítkové (decimální‐D) do dvojkové soustavy a naopak již nelze provést  zpaměti a čísla vyjádřená v dvojkové (binármí‐B) soustavě jsou velmi dlouhá, používá se také šestnáctková  (hexadecimální‐H), které používají cifry 0  9, A  F, nebo osmičková (oktální‐O) soustava cifry 0  7.  Příklad: 5F3H = 1523D = 2763O = 0101 1111 0011B (indexy označují číselnou soustavu).   

 

– Strana 9 – 

Neuronové počítače  Poznámka: W. S. McCulloch (1921), J. Shannon (1938) W. Pitts (1943), F. Rosenblatt (1957), R. Wiliams, …neuronový  počítač ANZA (1987)   

Obrázek 3. Typický neuron   

 

 

 

– Strana 10 – 

Neuronové počítače jsou zařízení pro zpracování informací:   Využívají principů umělých neuronových sítí, navrhovaných na základě poznatků neurofyziologie, informační a  výpočetní techniky a mikroelektroniky. 

 Neuronové sítě jsou matematické algoritmy, které se pokouší simulovat činnost základních  stavebních struktur lidského mozku.   Počítače navrhnuté dle tradičního von‐Neumannovského modelu jsou omezeny zejména sekvenčním  zpracováním instrukcí. Umělé (stejně jako živé) neuronové sítě, díky velkému množství paralelních vstupů a  synapsí mohou řešit takové úlohy mnohonásobně rychleji.   Nemusí pracovat podle pevně stanovených algoritmů, ale jsou schopny se řešení učit a adaptivně se  přizpůsobovat měnícím se podmínkám.   

 

 

 

– Strana 11 – 

Základ návrhu neuronového počítače: Poznání struktury nervových soustav živých organismů a jejich funkce.  Synapse – paměti:   krátkodobá   střednědobá   dlouhodobá  Principy umělých neuronových sítí 

vstupy . ..

Na vstupech libovolný konečný  počet různých informací,   na výstupu libovolný konečný  počet odpovídajících informací. 

výstup neuronová síť daná svou konfigurací  

Obrázek 4. Blokové schéma umělého neuronu   

 

 

 

– Strana 12 – 

Konfigurace neuronové sítě je přiřazení vah jednotlivým prvkům sítě.  Vlastnosti:   Měnitelná konfigurace (adaptace svých vlastností, tj.učení se) dle vstupních a kontrolních signálů.   Působení vstupních signálů se může odehrávat v různém čase.   Řeší úlohy nealgoritmického charakteru.  Schopnost učení – možnost měnit konfiguraci neuronové sítě podle vhodných algoritmů (na rozdíl od sítí biolo‐ gických, kde je učení spojeno s možností tvorby nových spojů mezi neurony).  Zpracování informací – dvě etapy  Nově vytvořená „nevyučená“ neuronová síť nic neumí. Neumí rozeznávat, klasifikovat atd. Aby se síť mohla  používat, musí se potřebné dovednosti naučit.   

 

 

 

– Strana 13 – 

Algoritmy učení dokáží měnit konfiguraci sítě tak, že se naučí správně reagovat na danou množinu vstupů.  První etapa – učení  Učení je vlastně vhodné přizpůsobování konfigurace sítě na základě předložené trénovací množiny.  Učení:   S „učitelem“ – trénovací množinou jsou dvojice vstup – správný výstup. Konfigurace sítě se modifikuje tak, aby  nalezla souvislost mezi vstupem a odpovídajícím výstupem.   Bez učitele – trénovací množinou jsou pouze vstupy (používá se zejména pro sítě, jejichž výstupem je pouze  ano/ne; potom se předpokládá, že správná odpověď pro všechny předložené vstupy je „ano“).  Učení:   Jednorázové – učení se uskuteční jednou provždy pro celé období aktivní činnosti sítě. V dalším období působí  pouze etapa aktivace.   Opakované – učení těchto sítí se může po jisté době opakovat za změněných podmínek nebo požadavků.  Poznámka: Fáze „učení“ je u von‐Neumannovského počítače nahrazena vložením (instalací) programu.  Druhá etapa – aktivace  Vybavení odezvy na vstupní signály, které přitom nutně nemusela obsahovat trénovací množina.  Poznámka: Fáze aktivace je u von‐Neumannovského počítače nahrazena spuštěním programu. 

 

 

– Strana 14 – 

Trénovací množina šipka šipka šipka šipka hvězda hvězda hvězda

učící se neuronová síť Konfigurace sítě se modifikuje na základě předložené trénovací množiny

1. etapa – učení s učitelem

naučená neuronová síť

šipka

naučená neuronová síť

hvězda

naučená neuronová síť

šipka

Naučená neuronová síť nyní může předloženým vstupům přiřazovat odpovídající výstupy

2. etapa – aktivace

 

Obrázek 5. Ilustrace učení rozpoznání obrazců s učitelem 

 

 

– Strana 15 – 

Trénovací množina

učící se neuronová síť Konfigurace sítě se modifikuje na základě předložené trénovací množiny

naučená neuronová síť

ano

naučená neuronová síť

ne

naučená neuronová síť

ano

Naučená neuronová síť nyní může předloženým vstupům přiřazovat odpovídající výstupy

1. etapa – učení bez učitele

2. etapa – aktivace

 

Obrázek 6. Učení rozpoznávání obrazců bez učitele   

 

 

 

– Strana 16 – 

Shrnutí rozdílů modelů     

von‐Neumann 

neuronové počítače 

uspořádání  paměti 

program a data společně 

konfigurace a data odděleně

program 

sekvence instrukcí 

konfigurace sítě 

programuje 

programátor 

trénovací množina 

výpočet 

sekvenční 

paralelní 

Tabulka 1. Rozdíly mezi modely   

 

 

 

– Strana 17 – 

Výhody a nevýhody neuronových počítačů:   Lehce řeší těžko algoritmizovatelné problémy.   Klade malé nároky na přesnost vstupních dat.   Komplikované problémy obvykle řeší výrazně rychleji než jakýkoliv jiný výpočetní prostředek.   Obtížná volba vhodné (malé) trénovací množiny.   Nikdy nelze tvrdit, že neuronový počítač přiřadí správný výstup ke vstupu, který není v trénovací množině;  správnost výstupu není nikdy stoprocentně zaručena.  Poznámka: Poslední nevýhoda způsobila obecně nízké nasazení počítačů tohoto druhu v praxi. Neuronové počítače  se jako takové přímo nevyrábějí, jejich funkce je obvykle v praxi emulována na univerzálních počítačích typu von‐ Neumann – a to je možné, protože neuronový počítač je pouhý matematický model, který lze počítat na libovolném  počítači.   

 

 

 

– Strana 18 – 

Využití neuronových počítačů  Neuronové počítače nacházejí největší využití v oblasti problémů umělé inteligence:   Rozpoznání zvuku (hlasová komunikace s PC, fonetický psací stroj)   Zpracování signálů (odstranění šumu, detekce hran)   Predikční analýza – odhad budoucího stavu daného dynamického systému na základě současného stavu,  historie jeho chování a jeho matematického popisu.   

Obrázek 7. Predikce sluneční aktivity   

 

 

 

– Strana 19 – 

 Rozpoznání obrazu (např. převod tištěného textu do PC) – obvykle se postupně rozkládá na problémy:  odstranění šumu, detekce hran, analýza objektů a samotné rozpoznání objektů (např. písmen).  

Originální znak

H Obrázek 8. Ukázka  rekonstrukce písmene H 

Zašuměný obraz

  Rekonstrukce

Poznámka: V úzkém okruhu  problémů mohou algoritmy umělé  inteligence dosahovat lepších  výsledků než lidský intelekt.  

H

 Klasifikace signálů, automatická diagnostika (EKG, EEG)   Vojenská technika (obrazová a zvuková navigace, vyhledávání cílů, …)   Expertní systémy a konzultační systémy (mají za úkol kvalifikovaně řešit problémy laiků z nejrůznějších oblastí)  – např. formou cílených dotazů analyzovat poruchu automobilu či onemocnění člověka.   

 

– Strana 20 – 

Fuzzy logika  Fuzzy logika se používá tam, kde se pracuje s logickými hodnotami typu „asi ne“, „těžko říct“ namísto jednoduchých  protipólů „ano“ a „ne“, jak je tomu v booleově logice.  Poznámka: Booleovy logické hodnoty „0“ a „1“ ve fuzzy logice přecházejí na míru pravděpodobnosti v intervalu   (0; 1). Booleova logika je tedy zvláštním případem fuzzy logiky, protože využívá pouze extrémních  pravděpodobností  0 a 1.  Postup výpočtu se pak skládá ze čtyř základních kroků:  Normalizace vstupu – podle rozsahu vstupních hodnot se určí jaké pravděpodobností hodnoty budou přiřazeny  jednotlivým vstupním hodnotám.  Fuzzyfikace – vstupní hodnoty se převedou na pravděpodobnostní hodnoty.  Samotný výpočet ve fuzzy logice.  Defuzzyfikace získá ostrou hodnotu – jak dalece prvek do dané množiny patří či ne.   

 

 

 

– Strana 21 – 

Uplatnění fuzzy logiky:   Zpracovávaná fakta (výroky) jsou pouze pravděpodobná, ne zcela pravdivá či zcela nepravdivá.   V algoritmech, které neimplikují zcela přesně – místo booleovského „jestliže …, potom …“ je nutno užít  jemnější „jestliže …, potom asi bude …“, „jestliže …, pak zřejmě nebude …“ atd.  Typické oblasti:   Rozsáhlé ekonomické systémy.   Ekologické a biologické systémy.   Složité simulace, odhady a prognózy.   

 

 

 

– Strana 22 – 

Genetické algoritmy  Používá se terminologie z oblasti biologické genetiky:   Chromozom – vektor popisující jeden či více parametrů problémů, který má být řešen.   Geny – jednotlivé části chromozomu.   Genotyp – kompletní genetický popis organismu.   Fenotyp – fyzický popis genotypu. 

 Např. binární vyjádření genotypu 0101 = fenotyp 5.   Alela – obecné označení pro množinu jistých hodnot, kterých mohou geny nabývat.  Vlastní algoritmus genetické optimalizace – cyklus (epocha, generace) vytváří nové potomky (na základě kriteri‐ ální funkce), kteří se použijí jako rodiče v dalším cyklu. Po každém cyklu se vyhodnocuje vhodnost potomka a na  základě toho se buď pokračuje v hodnocení, nebo se končí.   

 

 

 

– Strana 23 – 

Cyklus neboli schéma genetického algoritmu se skládá z těchto kroků:  Navržení genetické struktury – reprezentace (binární hodnoty, dekadická čísla), pozice genů v chromozomu  (geny zastupující důležité parametry – jejich blízkost).  Inicializace.  Ohodnocení:  Konverze genotypu na fenotyp.  Ohodnocení objektivní funkce (předpoklad, že funkce je ovlivňována všemi geny stejně významně).  Konverze objektivní funkce na vhodnost (zamezení tvorby pouze silných potomků – došlo by ke konci přiro‐ zeného výběru). Vhodnost číselně udává vhodnost nového potomka z hlediska kriteriální funkce.  Konverze vhodnosti na selekci rodičů (který jedinec a kolikrát bude vybrán k vytvoření potomka).  Volba rodičů (tvorba pole s různou selekcí).  Reprodukce (každý rodič se účastní polovinou své genetické výbavy).  Mutace (volba míry, pravděpodobnosti), snaha nalézt jedince, kteří lépe vyhovují podmínkám okolí.  Zpět na Ohodnocení.  Genetické programování se využívá zejména pro optimalizace – výpočet optimálního tvaru některých částí letadla,  navrhování optimální struktury neuronové sítě, určování ideální trajektorie „končetin“ robota apod.   

 

– Strana 24 – 

Fraktálová geometrie  Fraktálová geometrie umožňuje konečně složitým způsobem popsat nekonečně složité obrazce – tzv. fraktály.  Poznámka: Nekonečná složitost se může projevit například neklesající složitostí při neustálém zvětšování obrazu.  Galerie dvourozměrných fraktálů je na URL fractalgallery.com.  Fraktálová geometrie se používá například ve fyzice při analýze složitých systémů nebo při rozpoznávání  obrazu počítačem.  Fraktály mohou být jednorozměrné (časový záznam sluneční aktivity), dvourozměrné (fotografie pobřeží),  trojrozměrné (stěna střeva, rozložení hmoty ve vesmíru). 

 

Obrázek 9. Lineární transformace   

 

– Strana 25 – 

 

Obrázek 10. Afinní transformace  Čím lépe matematické zákony popisují realitu, tím jsou méně přesné, a čím jsou přesnější, tím hůře popisují realitu.  A. Einstein   

 

 

 

– Strana 26 – 

Hardware osobního počítače 

Hardware – hmatatelné části počítače a periferních zařízení, technické vybavení.  Hardware osobního počítače se skládá:   Ze základní jednotky.   Z periferních zařízení. 

Důležité komponenty počítače  Důležitými prvky počítače (nacházejícími se jak v základní jednotce, tak v periferních zařízeních – proto je vlastně  vyčleňujeme do zvláštní kapitoly ) jsou paměti a sběrnice.    

 

 

 

– Strana 27 – 

Paměti  Paměti mohou být:   Vnitřní – paměti nejblíže procesoru. Jsou obvykle realizovány polovodičovými elektronickými čipy (integro‐ vanými obvody). 

 Typickými vnitřními paměťmi jsou registry počítače, hlavní paměť a cache mezi nimi. Všechny  vnitřní paměti jsou na základní desce počítače (viz kapitola 0, strana 37).   Vnější – paměti vzdálené od procesoru. Jsou realizovány obvykle nějakým mechanickým zařízením, ale dnes již  také polovodičovými elektronickými čipy (flash‐ROM) 

 Typickými vnějšími paměťmi jsou: pevný disk, CD, disketová mechanika, ZIP mechanika, Flash ‐  ROM, zálohovací zařízení, apod.  ◦ Poznámka: Vnějšími paměťmi se nerozumí paměti mimo skříň počítače, ale paměti mimo procesorovou  sběrnici (viz kapitola 0, strana 37). 

 

 

– Strana 28 – 

Paměti lze pole druhu média, které uchovává informaci, rozdělit na:   Polovodičové – vyrobené jako integrované obvody (čipy), obsahující velké množství tranzistorů. Jsou řízeny a  napájeny elektricky.   Magnetické – informace je uložena na magneticky aktivním a citlivém médiu (např. na pásku kazety nebo na  vnitřním médiu diskety). Čtení a zápis probíhá magnetickou hlavou, která převádí elektrické signály na  magnetické a naopak.   Optické – informace je uložena na opticky snímaném povrchu (např. na CD je informace zakódována do vrypů  na kovovém nosiči). Dříve se používaly např. děrné štítky, na nichž byla informace vyjádřena pozicí a množstvím  děr na papírové kartičce.   Magneticko‐optické, což jsou paměti, jejichž médium je zapisováno nebo čteno magnetickým polem a  zároveň opticky. Typicky se používá pro zálohovací paměti s magneto‐optickými disky.   

 

 

 

– Strana 29 – 

Paměti lze podle možnosti čtení nebo zápisu rozdělit na   ROM (read‐only memory), kterou výrobce při výrobě napevno naplní. Informace je z ní možno jen číst.   PROM (programmable ROM), kterou si uživatel po koupi jednou a napevno naplní. Po prvním naplnění  (naprogramování) je z ní možno jen číst.  U polovodičových pamětí ROM se vyrábí několik „variant“ PROM pamětí: 

 EPROM (erasable PROM), kterou může uživatel po naprogramování ultrafialovým zářením ještě  několikrát (cca. 1000‐krát) vymazat a znovu naprogramovat.   EEPROM (electrically erasable PROM) jsou EPROM paměti, které lze mazat elektrickým  signálem místo UV záření.   Flash‐ROM, kterou lze mnohokrát vymazat elektrickým signálem a znovu naplnit. Dnes  nejvýhodnější externí paměť‐ až několik GB. 

 

 

– Strana 30 – 

 RAM (přesněji nazývaná RWM – read‐write memory) do které lze data kdykoliv libovolně vkládat (zapisovat) a  vyjímat (číst).  Polovodičové paměti RAM se vyrábí ve dvou provedeních: 

 DRAM – dynamická RAM, levnější paměť, jejíž rychlost však omezuje nutnost častého  obnovování elektrickými pulsy.   SRAM – statická RAM, dražší a rychlejší paměť bez nutnosti obnovování.  Dále lze paměti dělit např. podle toho zda:   vyžadují pro uchování informace neustálý přísun energie (typické u RWM pamětí) nebo nikoliv (typické u  ROM),   je možné k informacím přistupovat jen v určitém pořadí (typicky sekvenčně – např. na video kazetě) nebo  náhodně,   je ke čtení nebo zápisu potřeba mechanický pohon (většina ne‐polovodičových pamětí) apod.     

   

– Strana 31 – 

Sběrnice  Sběrnice je soustava vodičů, na které je napojeno několik, navzájem komunikujících modulů.  Sběrnice obsahuje datové, adresové a řídící vodiče.  Propustnost (kapacita) sběrnice je množství dat přenesené za časovou jednotku. Ovlivňuje ji především: šířka  sběrnice (počet vodičů ‐ bitů) a taktovací frekvence (minimální časový interval mezi dvěma přenosy).  Řadič sběrnice elektronický obvod, který řídí připojování jednotlivých modulů se sběrnicí.   Poznámka: Vlastní taktovací frekvenci (a obvykle podstatně vyšší než sběrnice) má také hlavní procesor počítače.   Poznámka: Sběrnice v počítači propojují jak jednotlivé komponenty uvnitř počítače, tak jednotlivé periférie  počítače. Sběrnice například propojuje jednotlivé komponenty na základní desce, jednotlivé bloky procesoru nebo  pevný disk se základní deskou.   

 

 

 

– Strana 32 – 

Základní jednotka  Základní jednotka (skříň, anglicky case) osobního počítače obvykle obsahuje:   Napájecí zdroj.   Základní desku.    (Disketové mechaniky.) – starší stroje    Diskové mechaniky.   CD mechaniku(y).   Konektory pro připojení periferií.   Zámek klávesnice blokuje klávesnici (myš ale ne).   (Tlačítko Reset).   Rozšiřující karty.   

     

 

– Strana 33 – 

Samotná skříň počítače může mít několik provedení:   Desktop – monitor na základní jednotce (vyrábí se i ve zmenšené variantě – slim‐line).   Tower (věž) – základní jednotka vedle (ve zmenšené variantě mini‐tower).   Laptop (note‐book) – základní jednotka s LCD monitorem a klávesnicí jsou sestaveny jako přenosný počítač.   Palmtop – laptop ve tvaru a velikosti kalkulačky (používá paměťové karty).  

 i‐Pod kombinace MP3 přehrávače, mobilního telefonu, počítače;  i‐Pad – multimediální PC 

 

desktop 

 

 

 

 

  note‐book 

tower 

net‐book  

 

Mini NB  palmtop 

i‐Pod – více telefon a MP3  i‐Pad – lepší display,  

Obrázek 11. Ilustrativní vyobrazení skříní osobních počítačů   

 

– Strana 34 – 

Napájecí zdroj  Síťový napájecí zdroj zásobuje díly základní jednotky a některých („menších“) periférií elektrickou energií.   ATX (Advanced Technology Extended)– zapínání a vypínání počítače je řízeno elektronicky (počítač tedy může  sám sebe vypnout). 

 Většina operačních systémů (a také např. Windows XP) nabízí funkci pro vypnutí počítače.  Pouhým zadáním povelu z klávesnice nebo myší lze fyzicky vypnout počítač. Není‐li počítač  vybaven zdrojem ATX, musí uživatel počítač vypnout ručně.  Elektronicky vypnutý počítač však není vypnut zcela, a proto mívá vzadu často ještě mechanický vypínač (který  se ovšem může použít až je počítač vypnut elektronicky).  Poznámka: Časté vypínání a zapínání v intervalu řádově desítek minut poškozuje většinu elektronických zařízení,  počítač nevyjímaje, a je vhodné se tomu vyhýbat. Pokud počítač zcela přestal reagovat, a je třeba jej restartovat,  stiskneme tlačítko Reset místo vypnutí a znovu‐zapnutí. 

 

 

– Strana 35 – 

Poznámka: Počítač lze bezpečně vypnout nebo resetovat (tlačítkem Reset) pouze v situacích, kdy to operační sys‐ tém dovoluje (ve Windows po příkazu Vypnout z nabídky Start). V opačném případě riskujeme obecně neomezenou  ztrátu dat, případně i možný kolaps operačního systému.  Většina moderních počítačů splňuje standard Energy Star (dříve Green PC) o úspoře elektrické energie.  Standard v sobě zahrnuje úsporu energie při výrobě a také při používání výpočetní techniky. Je například podmínkou,  aby po nastavitelném časovém intervalu nečinnosti počítače byly postupně automaticky odpojovány jeho  komponenty za účelem úspory energie.  Zdroj může být doplněn:   UPS (Uninterruptable Power Source) – zdroj je schopen napájet počítač určitou dobu (řádově minuty) i po  výpadku síťového napájení. Obvykle bývá mimo základní jednotku počítače a proti výpadku proudu může  chránit současně i jiná zařízení.  Poznámka: akumulátory notebooků! – doba života       

   

– Strana 36 – 

Základní deska  Základní deska (též nazývaná mother‐board nebo main‐board) je srdcem počítače. Obsahuje:   Hlavní procesor (CPU – Central Processing Unit)   Operační (hlavní) paměť typu RAM (RWM).   Paměť ROM obsahující  BIOS.   Paměť CMOS a akumulátor.    Sběrnici a místa pro připojení rozšiřujících karet.   Integrované rozšiřující karty.         

 

– Strana 37 – 

   Hlavní procesor   Nejdůležitější součást počítače, ovlivňuje jeho celkový výkon (rychlost).   Mozek počítače, zpracovává instrukce programů, kterými je řízen.   S ostatními částmi základní desky komunikuje přes systémovou sběrnici.  Poznámka: Dříve se k hlavnímu procesoru připojoval ještě matematický koprocesor, který odlehčoval hlavnímu  procesoru vykonáváním složitějších matematických operací. Dnes je koprocesor zabudován přímo do hlavního  procesoru.  Poznámka: Zvláštní druh paměti – tzv. registry, jsou uloženy přímo v procesoru a jedná se o nejrychlejší paměť  v počítači. Její velikost je však značně omezená (řádově KB) a používá se pouze pro ukládání mezivýsledků.   

 

 

 

– Strana 38 – 

Parametry procesorů:   Typ (výrobce): Silně dominantní postavení na trhu osobních počítačů má firma Intel s rodinou procesorů  Pentium (Pentium Pro, Pentium II, III, Celeron Pentium 4 a Pentium 4 Extreme Edition ) .  Ostatní firmy produkují buď procesory s Pentium kompatibilní – např. Athlon, K6, K7, Sempron, Opteron,  Athlon XP a Athlon 64 od firmy AMD nebo 6x86 od firmy Cyrix; nebo se svou vlastní architekturou, např.  procesor UltraSPARC od firmy Sun nebo procesory řady 68000 od firmy Motorola.  Poznámka : V současné době vícejádrové procesory – paralelní chod procesů.   Taktovací frekvence: Rychlost řízení procesoru – dnes řádově jednotky GHz. Zjednodušeně řečeno udává,  v jaké frekvenci mohou být zpracovávány jednotlivé cykly (kroky) instrukce.   1 GHz tedy odpovídá 1 miliardě kroků za sekundu. Zpracování každé instrukce probíhá v několika krocích:  načtení instrukce, rozpoznání typu instrukce, načtení vstupních operandů (vstupních dat), provedení  samotného výpočtu a uložení výsledků.  Výkon procesoru však neudává pouze taktovací frekvence (výkon závisí i na použité technologii a architektuře).   

 

– Strana 39 – 

 Počet MIPS (million instructions per second) – kolik miliónů „průměrných“ instrukcí za sekundu může procesor  vykonat – dnes řádově tisíce MIPS (miliardy instrukcí za sekundu). 

 Určuje výkon procesoru přesněji než taktovací frekvence, protože respektuje fakt, že ne každá  instrukce se používá stejně často a že vykonání ne všech instrukcí trvá stejnou dobu.   Šířka datové sběrnice – dnes obvykle 64 bitů.  Současný vývoj procesorů je velmi dynamický (v roce 1980 obsahoval procesor 8088 celkem 29 tisíc tranzistorů,  v roce 1999 má Pentium III celkem 28 milionů tranzistorů). V současné době se návrh struktury mikroprocesoru stává  předmětem oboru nanotechnologií.  Poznámka: Procesory se dnes vyrábějí maskováním na křemíkové destičce tzv. 0,18 mikronovou technologií za  použití fotolitografie a moderních počítačových systémů CAD.   

 

 

– Strana 40 – 

Moorův zákon*

Výkon procesoru [UPS]

* Výkon mikroprocesoru se zdvojnásobí každých 18 měsíců 106 105 104 103 102 10 1 2005

2000

1995

1990

1985

1980

1975

Výkon počítačů roste exponenciálně!

 

  Počet aktivních prvků v mikroprocesoru se   zdvojnásobí každé dva roky. 

 

 

Trend růstu počtu operací na kWh příkonu s časem  vývoje  počítačů = dvojnásobek za 18 měsíců.  

– Strana 41 – 

  Poznámka: K hodnocení výkonu počítačů – porovnání dvou počítačů podle výkonnosti je velmi obtížný úkol.  Obvykle totiž silně závisí na druhu úlohy, která se na počítači zpracovává. Některé programy mohou při srovnání  s během na jiných počítačích pracovat rychleji, jiné naopak pomaleji. Obecně proto platí, že je nutné vybrat výkon  počítače podle úkolů, které na něm budou řešeny a nikoliv pořizovat „co nejvýkonnější“ počítač, jehož potenciál  zůstane nevyužit.  Operační paměť (hlavní paměť)  Operační paměť je hlavní vnitřní pamětí počítače. Je realizována polovodičovou pamětí DRAM a její velikost  zásadním způsobem ovlivňuje rychlost počítače jako celku.  Všechny programy, které počítač vykonává musejí být uloženy v operační paměti. Pokud je nějaký  program uložen např. na pevném disku, je třeba jej nejprve do hlavní paměti nahrát a potom až spustit.  V roce 2000 jsme uváděli, že minimální velikost hlavní paměti pro operační systém Windows 98 je 32 MB.  V současn době u systému Microsoft Vista je doporučeno pro spolehlivý a rychlý běh programů se již 2GB. Pro  náročnější operace (práce s náročnou grafikou, zvukem apod.) je vhodnější mít nainstalováno ještě více. 

 

 

– Strana 42 – 

Poznámka: Moderní operační systémy zavádějí tzv. virtualizaci paměti, což znamená, že v případě nedostatku  hlavní paměti se využijí jiné paměťové systémy (např. pevný disk), které jsou však výrazně pomalejší. Větší hlavní  paměť tedy snižuje využití pomalejších pamětí a zrychluje tak běh počítače. Další zvětšování hlavní paměti nad  jistou mez však přináší pouze malé zvýšení výkonu.    Paměť ROM s BIOS   BIOS (basic input/output system – základní vstupně/výstupní systém) je první program, který se automaticky spustí  po zapnutí počítače.  BIOS je uložen v paměti typu ROM, která není závislá na napájení, a proto se tento krátký program z paměti  počítače nevymaže ani po jeho vypnutí.  Takřka jediným úkolem BIOS je zavedení operačního systému (jeho „přenesení“ do hlavní paměti) instalo‐ vaného na pevném disku počítače, na síti nebo na vložené disketě a jeho spuštění. 

 

 

– Strana 43 – 

Zapnutí počítače Spuštění BIOS BIOS kontroluje hlavní paměť a základní desku BIOS nahrává a spouští OS OS spouští další programy Ukončení všech programů a OS Vypnutí nebo restart počítače

 

Obrázek 12. Scénář práce s počítačem 

 

 

– Strana 44 – 

Další funkcí BIOS je nastavení základní konfigurace počítače uložené v paměti CMOS. Konfigurační program lze  obvykle vyvolat stiskem klávesy Delete těsně po zapnutí počítače. Nastavení by však měli měnit pouze počítačoví  odborníci.BIOS před zavedením operačního systému zobrazí stručnou tabulku o konfiguraci počítače:  

CPU type: 

Intel® Pentium® III 800 MHz Processor 

Cache memory: 

256K 

Memory Installed: 

256M 

Diskette Drive A: 

1,44MB 3,5” 

Serial Ports: 

3F8 

Diskette Drive B: 

None 

Parallel Ports: 

378 

Pri. Master Disk: 

20020 MB 

DRAM type: 

DRAM 

Při. Slave Disk: 

None 

SPD On Module(s): 

Yes 

Sec. Master Disk: 

CD‐ROM 

 

 

Sec. Slave Disk: 

None 

 

 

Tabulka 2. Příklad stručného výpis obsahu paměti BIOS  Pro případ úplné technické poruchy počítače je vhodné si opsat toto základní nastavení a uschovat. Servisní technik  potom bude mít usnadněnou práci. 

 

 

– Strana 45 – 

Akumulátor a paměť CMOS  Na základní desce je instalován malý akumulátor, který i v době úplného vypnutí počítače napájí:   Obvody pro běh vnitřních hodin počítače (tzv. systémových hodin) – proto není třeba nastavovat aktuální  datum a čas po každém zapnutí počítače.   Malou paměť, která uchovává základní konfiguraci počítače (tzv. systémovou konfiguraci) počítače (jako  např. počet instalovaných disketových, diskových a CD mechanik).  Poznámka: Paměť, která uchovává konfiguraci počítače (a je napájena z akumulátoru) a obvody, které řídí běh  hodin, jsou vyrobeny technologií CMOS, která je nenáročná na napájení, a proto mohou hodiny systémového času  běžet spousty měsíců bez toho, aniž by byl počítač zapnut. Paměť je polovodičová typu SRAM.   

 

 

 

– Strana 46 – 

Paměti cache  Komunikaci rychlejších pamětí s pomalejšími pomáhají (co se týče rychlosti) pomocné, malé paměti cache, které se  vkládají jako mezičlánky mezi registry procesoru, operační paměť a diskovou paměť.     Nejdůležitější paměti cache v počítači jsou: 

Registry procesoru růst rychlosti

růst kapacity

 Hlavní cache – mezi hlavním procesorem a  hlavní pamětí. Je polovodičová typu SRAM a  je jí část je součástí procesoru.  

Hlavní cache

Hlavní paměť

 Disková cache – zapojená mezi hlavní paměť  a paměť pevného disku. Obvykle typu DRAM. 

Disková cache

  Disková paměť

  

Obrázek 13. Hierarchie paměťového systému počítače   

 

– Strana 47 – 

Sběrnice  V základní jednotce osobního počítače jsou tyto sběrnice:   Vnitřní (procesorová) – spojuje vnitřní komponenty procesoru (ALU, řadič procesoru, matematický ko‐ procesor, cache L1, …) a je taktována taktovací frekvencí procesoru.   Paměťová – spojuje hlavní procesor s hlavní pamětí.   Vnější (systémová) – spojuje procesor s okolím (CMOS paměť, rozšiřující karty a jiné obvody) a je taktována  pomaleji než hlavní procesor.  Kapacita sběrrnice je určována počtem bitů, které lze přenášet najednou. V současné době u běžných PC je to 64.  

 

 

– Strana 48 – 

Hlavní procesor

cache L2

ALU

hlavní paměť

řadič procesoru

paměťová sběrnice

matematický koprocesor interface

adresová, datová a řídící vnitřní (procesorová) sběrnice

cache L1

vnější (systémová) sběrnice řadič pevného disku a disket disketa

Obrázek 14. Zjednodušené vnitřní zapojení počítače 

 

sloty pro rozšiřující karty

disk rozšiřující karty

 

 

paměť CMOS

– Strana 49 – 

řadič CD, paměť ROM, integrované karty atd.

 

Na systémovou sběrnice jsou připojeny i sloty (konektory pro zasunutí rozšiřujících karet – viz dále). Typy slotů jsou  (od nejstarších): ISA, EISA, VL‐Bus a dnes používané PCI (Peripheral Components Interconnection), AGP (pro grafická  zařízení) a USB (vstupní/výstupní konektory slotu vyvedené z počítače ven umožňují připojení externích rozšiřujících  zařízení). Přípojné porty periferií často  provádí automatickou konfiguraci systémových prostředků po jejich prvním  připojení, tzv. plug&play – zkratkou PnP.  Poznámka: Přerušení vysílané od nějakého zařízení (po řídící systémové sběrnici) signalizuje žádost o obsloužení  (klávesnice např. vysílá přerušení IRQ 1 při stisku klávesy, pevný disk vysílá IRQ 14 apod.).  Integrované rozšiřující karty  Umožňují realizovat levně speciální elektronické přístroje – velkoseriově vyráběný počítač a maloseriově vyráběná  drahá karta příjdou levněji, než maloseriově vyráběný speciální přístroj.   Postupem doby se některé často používané rozšiřující karty začaly integrovat přímo do obvodů základní desky. To  přineslo zvýšení výkonu a snížení ceny počítače za cenu nutné výměny celé základní desky v případě poruchy na  některé integrované kartě.  Dnes je standardně integrována V/V grafická, zvuková nebo síťová karta. 

 

 

– Strana 50 – 

Disketové mechaniky  Disketové mechaniky jsou v současné době již historie, uvedeno jen pro úplnost.  Mechaniky pružných disků, FDD – Floppy Disk Drive slouží ke čtení, zapisování a formátování disket (pružných  disků). Disketové mechaniky (a k nim příslušné diskety) se dělí podle průměru záznamového média, které tvoří  pružný disk z magneticky citlivého materiálu – diskety jsou tedy magnetické paměti (typu RWM).  Vnitřní magnetický disk se v disketové mechanice otáčí a dvě hlavy (každá z jedné strany povrchu) čtou a  zapisují data.   

HISTORIE ZÁZNAMOVÝCH MEDIÍ 

 

 Děrné štítky ‐ papírové 

 

 Děrné pásky – papírové   

 

 

– Strana 51 – 

 Flopy‐disk  8“  (FDD) s kapacitou 240 KB.   Flopy‐disk 5¼“  (FDD) s kapacitou 1,2 MB   Disketa 3½”  (FDD) s kapacitou 1,44 MB 

 

 

Zásady práce s disketami: 

 3½” ZIP diskety s kapacitou 100 MB až 750 MB 

 Nevystavovat žádném poli (reproduktory, m

 

 Chránit před prachem nejvíce). 

 JAZ diskety s kapacitou až 2 GB   

Poznámka: Spolehlivost disket je (i při dobrém zacházení)  značně nízká, důležitější data se doporučuje ukládat na  více disket současně nebo na spolehlivější média. Všechny typy disket jsou vytlačovány externími FlashDisky  – polovodičovými pamětmi, připojenými přes rychlý USB port.   

 

– Strana 52 – 

Diskové mechaniky   

Diskové mechaniky pevných disků, (HDD, hard disk  drive) obsahují:  Řadič připojený na systémovou sběrnici.  Několik otáčivých keramických disků s magneticky  citlivými povrchy umístěných nad sebou na jedné ose.  Keramické disky jsou umístěny v ochranné atmosféře  a nelze je vyměňovat.  Příslušný počet hlav, které snímají magnetické pulsy  z rychle se otáčejících disků nebo naopak magnetické  pulsy generují a na disk tak přemagnetováním povrchu  zapisují. 

Obrázek 15. Vnitřní struktura pevného disku 

 

 

 

 

– Strana 53 – 

  Popsaná konstrukce umožňuje:   Mnohem vyšší rychlost otáčení disků (až 120 otáček za sekundu – FDD mají do 5 otáček/s), což způsobuje  mnohem rychlejší čtení  a zápis na disk než např. u disket.   Použít mnohem kvalitnější záznamové médium, což umožňuje uložit na disk mnohem větší množství dat (až  tisíce  GB = TB).  Vzhledem ke své rychlosti a kapacitě je pevný disk hlavní paměťové médium počítače, které neztrácí data při vypnutí  napájení (hlavní paměť se odpojením od napájení vymaže). Většina souborů je uložena právě na pevném disku  (ostatní jsou třeba na výměnných disketách a CD discích).  Poznámka: Vzhledem k velké rychlosti rotace disků je třeba zapnutý (a částečně i vypnutý) počítač chránit proti  jakýmkoli otřesům (náraz hlavičky několik mikrometrů vzdálené od povrchu disku způsobí poškození povrchu disku  a ztrátu dat). Při dobrém zacházení je spolehlivost pevných disků velmi dobrá a archivovat z důvodů možné  poruchy pevného disku je třeba pouze nejdůležitější data.  V současné době vyřešeno – viz externí HDD, kvalitní notebooky. 

 

 

– Strana 54 – 

CD mechaniky  CD je vlastně lesklý kruhový kovový list zalitý do průhledného plastu. Laserový paprsek pohybující se ve spirále od  středu disk čte – buď je od povrchu v daném místě odražen (např. jedničkový bit) nebo je vylisovanou dírou pohlcen  (nulový bit). Vlnová délka laserového světla je 780 nm (infračervená oblast).  CD (compact disc) mechaniky obsahují:   Řadič napojený na systémovou sběrnici.   Čtecí hlavu, což je vlastně laserová optika umožňující čtení povrchu disku.   Mechaniku pro rotaci CD a pro vkládání a vyjímání.   Konektor pro připojení sluchátek (pro přímé přehrávání audio‐CD).   Tlačítka pro vyjímání disků a spuštění přehrávání audio‐CD.  CD jsou v současnosti nahrazovány Flash disky. Vhodné jsou především k trvalému uchování dat. CD mohou  obsahovat libovolná digitální data.  Kapacita CD je okolo 800 MB. Rychlost čtení nedosahuje rychlosti pevných  disků. CD je určen pouze pro čtení (data jsou na disk nesmazatelně zapsána vylisováním při výrobě).  CD je tedy optická paměť typu ROM (proto se někdy označuje CD‐ROM). 

 

 

– Strana 55 – 

Zásady manipulace s CD:   Chránit proti prachu.   CD je velmi citlivý na poškrábání (schovávat vždy hned do obalu).   Když je to nezbytně nutné, suchým hadříkem setřít nečistoty směrem od středu disku k okraji.  Poznámka: Spolehlivost CD disků je při dobrém zacházení velmi vysoká.  Nemožnost zapisovat na běžná CD není v praxi příliš velkou nevýhodou. CD jsou vhodným distribučním mediem  (programy, encyklopedie, firemní prezentace, reklamy, hry, databáze pro čtení, telefonní seznam, jízdní řád apod.)  Důvodem ksou nízká cena, vysoká kapacita, rychlá výroba, malé rozměry.    

 

 

 

– Strana 56 – 

Existují CD s možností zápisu: CD­R a CD­RW   Na disk typu WORM‐CD (Write Once, Read Many) nebo jinak disk CD‐R (Recordable CD) je možno data jednou  zapsat („vypálit“) a poté mnohokráte číst (jako z obyčejného CD).   Na disky typu CD‐RW (Rewritable CD) lze několikrát zapsat (až několik desítek přepsání) a mnohokráte je lze  číst.  Pouze CD‐RW mechanika umí zapisovat na CD‐RW disky. Na CD‐R disky umí zapisovat CD‐R a CD‐RW mechaniky.  Všechny druhy CD mechanik umějí číst všechny druhy CD disků.  Poznámka: Situaci s čitelností všech disků na obyčejné CD mechanice ovšem často komplikuje nepřehledné  množství nejrůznějších formátů. Je‐li CD‐RW např. vypáleno v nevhodném formátu, bude ho moci opět číst zřejmě  pouze CD‐R nebo CD‐RW mechanika.  Poznámka: Spolehlivost CD‐R a CD‐RW již není tak vysoká jako u klasických CD a navíc mohou výrobci garantovat  udržení dat na médiu pouze po několik let (v případě potřeby je tedy nutné archivní disky vždy za jistý čas  překopírovat na nové nosiče).     

   

– Strana 57 – 

DVD  Dalším technologickým pokrokem (snížením vlnové délky laseru z 780 na 630 nm – červené světlo, zvýšením kvality  optiky a zaostřování) byl vyvinut DVD (Digital Video Disc) s mnohem vyšší kapacitou než CD. DVD má stejně jako CD  průměr 12 cm, ale je o málo tlustší. Médium má dvě vrstvy. Další zvyšování kapacity bude možné snižováním vlnové  délky laseru (až do oblasti modrého světla – 400 nm).  DVD je vhodný především pro uchování digitalizovaného videa (digitální video‐záznam je kapacitně mnohem  náročnější než digitální audio‐záznam). Na DVD však mohou být uložena libovolná data, nejen video.  DVD disky lze číst pouze v mechanikách DVD. Mechaniky DVD umějí číst i všechny CD disky.  Poznámka: Za DVD se někdy připojuje i číslo udávající kapacitu v GB – v roce 2004 byla největší kapacita 9,4 GB  (přepisovatelé 4,7 GB). Příklad: DVD+RW 4,7. (RW=přepisovatelné DVD, cena DVD+RW 4,7GB je 20 Kč)  Poznámka: Samozničující se DVD. Metoda samozničujícího DVD je poměrně jednoduchá – disk je pokryt vrstvou,  která při styku se vzduchem začne postupně měnit barvu. Maximálně za 48 hodin po otevření se stane nefunkčním,  až disk z původní červené barvy zčerná. S využitím DVD s maximální dvoudenní trvanlivostí se počítá především  v půjčovnách. V tomto případě tak docela o půjčování již nepůjde, zákazník zaplatí za shlédnutí stejně, jako tomu 

 

 

– Strana 58 – 

bylo doposud. DVD si odnese domů (či mu bude doručeno poštou) a o nic víc se již nebudete starat. Maximálně po  dvou dnech film „vyexipiruje“ a DVD bude na vyhození.  

USB Flash disky překonávají CD i DVD rychlostí i kapacitou    Rozšiřující karty  Základním předpokladem rozšíření počítačů do nejrůznějších oblastí je:   Konfigurovatelnost – aby bylo možno nastavit chování a možnosti počítače v co nejširším rozsahu.   Otevřená architektura – aby i ostatní výrobci měli přístup k detailnímu popisu vnitřní architektury počítače a  mohli tak vyrábět další vlastní doplňky k počítačům jiných výrobců a proto, aby mohlo více výrobců vyrábět  navzájem kompatibilní počítače.  Poznámka: Příkladem rozšiřitelnosti na základě otevřené architektury může být možnost připojit snímač EKG k běž‐ nému PC (ačkoliv konkrétně pro připojení EKG nebylo PC vyrobeno). 

 

 

– Strana 59 – 

Požadavek otevřenosti architektury se obvykle realizuje tzv. sloty, což jsou volná místa (konektory) uvnitř skříně  počítače pro připojení dalších, tzv. rozšiřujících karet. Libovolné karty (vyrobené ovšem podle jistých standardů) lze  potom do slotů zasunovat a rozšiřovat tak počítač o prakticky libovolné možnosti.  Typicky používané rozšiřující karty:   V/V karta   Video karta   Zvuková karta   Fax/modemová karta   Síťová karta   Další specializované karty…  V/V karta  Častá výměna vnitřních rozšiřujících karet počítače je značně pracná a navíc dochází k opotřebení mechanicky velmi  citlivých dílů počítače. Jistým řešením může být použití vstupně/výstupní (neboli I/O – input/output) karty, která  převádí signály systémové sběrnice do vnějších konektorů na skříni počítače.   

 

– Strana 60 – 

Port 

Označení 

Typický  počet 

paralelní 

LPT1  Centronics 

1 

sériový 

COM1, COM2  RS 232 

2 

sériový 

PS/2 

2 

Tvar konektoru 

    nebo 

  sériový 

USB 

<10 

sériový 

FIRE – WIRE  (IEEE 1394) 

1 

 

 

Obrázek 16. Přehled vnějších portů V/V karty 

 

 

– Strana 61 – 

Vnější porty tak představují jakési „vnější sloty“ počítače, ke kterým lze připojit různá rozšiřující zařízení bez  nutnosti náročnější montáže.  Poznámka: V dnešní době je V/V karta standardním vybavením každého počítače a je přímo vestavěna na základní  desku.  Připojování zařízení přes V/V kartu:   Nevyžaduje žádnou montáž skříně počítače.   Nabízí pouze omezené komunikační rychlosti (hodí se pouze pro přenos menšího množství dat) a omezený  počet připojených zařízení (typicky jeden paralelní port, dva sériové, dva PS/2) ve srovnání s  propojením  kabelovými USB a Fire Wire porty a bezdrátovými WIFI a BlueTooth porty – proto je tento způsob připojování  u moderních přístrojů opouštěn.  Poznámka: V učebně praktik na Ústavu biofyziky je instalováno zařízení pro počítačové snímání a zpracování EKG  (připojené právě přes paralelní port). Podpůrný software umožňuje snímaný signál ukládat do databáze a později  zobrazovat nebo porovnávat s jinými záznamy. Samotný přístroj (článek mezi elektrodami a paralelním portem  počítače) zajišťuje zesílení a digitalizaci snímaného signálu.   

 

 

– Strana 62 – 

  WIFI a BLUE‐TOOTH  V posledních letech se velmi rozšířil systém propojení s pomocí ultrakrátkých radiových vln, který je nazýván WIFI  (IEEE 802.11) a nebo Blue Tooth,  podle standardu propojení. WIFI má větší přenosovou kapacitu a svým vyzářeným  výkonem je vhodný pro vytváření sítí v rozsahu několika desítek metrů. Blue Tooth umožňuje připojení periferií  a propojení počítačů na vzdálenost několika metrů s nižší přenosovou kapacitou (cca 1Mb/s)V současné době se v  medicíně co nejvíce využívají bezdrátové porty, jednak z důvodu přenosové kapacity ale také z důvodu elektrické  izolace výpočetního systému od pacienta (bateriové napájení pacientské jednotky).  Počítač lze tedy rozšiřovat o další komponenty:   Přímo – vkládáním rozšiřujících karet.   Nepřímo – připojováním k vnějším portům.  K portům se typicky připojuje:   K paralelním portům – starší tiskárny a skenery. – nahrazeno USB 

 

 

– Strana 63 – 

 K sériovým portům – starší typy myší a modemy. – nahrazeno USB   K PS/2 – klávesnice, myš. – nahrazeno USB nebo BlueTooth   K USB – novější skenery, modemy nebo tiskárny a další periferie.   K Fire Wire – periferie, náročné na přenosovou kapacitu (video)   K WIFI – bezdrátově připojené systémy náročné na přenosovou kapacitu a mimo dosah BlueTooth   

 

 

– Strana 64 – 

skříň počítače Příklad rozšiřující karty – EKG karta 

vnější (systémová) sběrnice

Výrobce EKG přístroje může vyrobit rozšiřující kartu,  kterou je možno zasunout dovnitř běžného počítače a  umožnit tak snímat EKG. Karta má na sobě konektory,  které jsou vyvedeny ven z počítače a na ně  se připojují  jednotlivé elektrody EKG. 

sloty pro rozšiřující karty

Nevýhoda – galvanické propojení pacienta s počítačem.  

rozšiřující karta pro EKG EKG elektrody

 

Obrázek 17. Připojení rozšiřujícího zařízení (EKG) přes rozšiřující kartu   

 

 

 

– Strana 65 – 

 

 

  Obrázek 18. Ukázka konstrukce sonografu, založené na využití klasického PC s OS Windows XP. 

 

 

– Strana 66 – 

Video karta (video­adaptér)  Video karta zprostředkovává spojení systémové sběrnice s monitorem. Vybavením karty je:   Video paměť (video‐RAM) – slouží k uchování informace zobrazované na monitoru. 

 Nejmenší možné množství video‐paměti (v bitech) lze spočítat ze vztahu:  VRAMmin = sloupců . řádků . log2 barevnost  Běžně používané rozlišení 1024x768 bodů s barevností 4,2 miliónu možných barev dává 18 Mb =  2,25 MB.   Rychlost video paměti může omezovat zobrazovací frekvenci monitoru.  Například při zobrazování 1024x768 v 4,2 miliónech barev při frekvenci 75 Hz (75 snímků za  sekundu) je třeba přenosová rychlost 18 Mb . 75 Hz = 1,3 GBaud (1,3 Gbitů/s). 

 

 

– Strana 67 – 

 Video‐procesor – odlehčuje hlavní procesor počítače – některé grafické operace provádí místo něj.  Výkonné video‐procesory (vybavené navíc tzv. grafickým akcelerátorem) potřebují pro svou práci velké  množství další video paměti. Některé video karty mají proto až 64 MB video paměti. 

Konektor pro připojení monitoru                       systémem SVGA 

 

  digitálním systém DVI‐D   

 

 Video‐digitizér –  video grabber ‐ nejvýkonnější video‐karty umožňují digitalizovat video (uložit  analogový  video záznam např. z video kamery nebo video přehrávače do počítače). 

 

 

– Strana 68 – 

čipy videopaměti grafický procesor



konektor pro připojení monitoru

konektor pro připojení do slotu  

Obrázek 19. Video karta Radeon 7000 (od firmy ATI)  Zvuková karta  Zvuková karta propojuje systémovou sběrnici se zvukovými zařízeními. Dnes patří k běžnému vybavení počítače a  obsahuje: 

 

 

– Strana 69 – 

 Audio‐procesor, který může provádět i značně složité zvukové efekty.   Audio‐digitizér (analogově‐digitální, A/D převodník) který umožňuje načíst (analogový) zvukový záznam do  počítače (např. z mikrofonu nebo magnetofonu) a uložit jej v digitální formě.   D/A převodník, který převádí digitalizovaný zvuk zpět to analogové formy, kterou lze reprodukovat např.  reproduktory vedle počítače. 

Poznámka: Digitalizovaný zvuk nelze přímo přehrávat. Data musí být před reprodukcí vždy pomocí  D/A převodníku převedena do analogové formy. Např. každý stolní CD přehrávač tedy musí mít  D/A převodník, protože zvuk je na CD uložen digitálně.   Konektory: 

 Typicky dva audio‐vstupy (mikrofon, jiný zdroj).   Typicky dva audio‐výstupy (pro sluchátka a pro signál vhodný k zesílení a reprodukování –  např. pomocí aktivní mini‐reproduktorové soustavy). 

 

 

– Strana 70 – 

◦ Poznámka: Před reprodukováním hudby (nebo zvuků obecně) je nutné zvukový signál zesílit. To může  provést buď přímo zvuková karta (v tom případě musí mít tzv. výkonový výstup) nebo kvalitněji zesilovač  zabudovaný do reproduktorů (aktivní reprosoustava). Nejkvalitnějšího zvuku dosáhneme použitím  externího hi‐fi zesilovače. 

 Konektory pro připojení světelného kabelu a přenos digitalizovaného zvuku (jen u profesionál‐ ních typů).  Fax/modemová karta – (Faxování nahrazeno E­mailem a Internetem)  S použitím modemové karty lze pomocí počítače:   Přijímat a odesílat faxy.   Přijímat a vyřizovat telefonní hovory (umožňují jen některé typy karet).   Být připojen na počítačovou síť pomocí telefonní linky (např. k Internetu). 

 

 

– Strana 71 – 

Připojení, které je ustanoveno jen na jistou dobu (zavěšením na telefonní lince je spojení přerušeno) se nazývá  komutované.  Modem vlastně přizpůsobuje výstup počítače k propojení na telefonní síť. Někdy nabízí i kompresi přenášených dat  a automatickou kontrolu přijímaných dat (při chybě pošle zpětným kanálem požadavek na opakování chybného  bloku).  Poznámka: Modem = modulátor & demodulátor (před odesíláním na telefonní linku se signál moduluje a při přijí‐ mání se demoduluje).  Poznámka: Modulace (v počítačové technice) je převedení stejnosměrného dvojkového signálu na analogový.  Demodulace je opačný postup.  Síťová karta  Síťová karta slouží k pevnému (nekomutovanému) připojení počítače k počítačové síti. Karta má obvykle jeden  vnější konektor pro připojení k síti. Viz dále kapitola 0, strana 109.   

 

 

 

– Strana 72 – 

Periférie  Periférie = zařízení mimo skříň počítače.   Trackball je častou náhradou myši u přenosných počítačů (kdy nelze myš použít). Otáčením kuličky  pohybujeme ukazatelem tak jako pomocí myši. 

   Světelný perem lze ukazovat přímo na obrazovku místo používání myši. 

 

 

 

– Strana 73 – 

 Tablet je pevné prkno, na které lze „kreslit“ elektronickým perem (kresba se objevuje na monitoru). Tablet je  schopen vyhodnotit tlak na pero a rychlost pohybu. Je určen pro profesionální grafickou a uměleckou práci na  počítači. 

   Plotter je speciální rýsovací zařízení, které kreslí (i na značně velké formáty) rovnoměrným pohybem  pera (s tuší, inkoustem, …).  Do některých plotterů lze místo pera vložit ostrý hrot, který vyřezává tvary (např. písmena ze samole‐ pící fólie).  Plotter je určen pro profesionální grafiku a kreslení technických výkresů. 

 

 

– Strana 74 – 

   Scanner je přístroj pro načítání tištěných obrazových dat do počítače (čárové kódy, obrázky, text). Ve  spojení s dalšími programy tak lze převádět tištěný text do počítače (tzv. OCR). Existuje mnoho  variant (podle obrázku zleva): scanner čárových kódů, tužkový scanner řádkového textu, grafický  ruční nebo stolní scanner. 

   

   

    

 

 Externí fax/modem se používá v případě, že není možné nebo vhodné instalovat rozšiřující fax/mode‐ movou kartu dovnitř počítače.   

 

 

– Strana 75 – 

 Externí Flash Drive mají rovněž výhodu v možnosti připojení k libovolnému počítači pomocí USB  portu. Hlavní výhodou jsou malé rozměry zařízení.  

   Herním zařízením může být joystick, game‐pad, volant apod. 

       

 

 Streamer je mechanika kazetové páskové paměti určená pro zálohování dat. Kapacita jedné kazety se  pohybuje ve stovkách GB. 

 

 

– Strana 76 – 

 Multimédia jsou zařízení komunikující v člověku blízké formě připojovaná k počítači. Jedná se zejména o vstup  a výstup zvuků a videa a virtuální realitu. 

 

 

– Strana 77 – 

Periférie 

Nejčastěji se připojuje přes 

Klávesnice, Myš (nebo trackball) USB, BlueTooth  Monitor, Data‐projektory 

výstup z video karty 

Světelné pero 

USB 

Tablet 

USB 

Tiskárna 

USB 

Plotter 

USB 

Scanner 

USB 

Externí fax/modem 

USB 

Herní komponenty 

game porty V/V karty 

Streamer 

USB 

Externí ZIP mechaniky 

USB 

Externí Flash Drive  

USB 

Externí HDD 

USB, FireWire 

Multimédia 

zvukovou a video kartu, FireWire 

Tabulka 3. Přehled nejběžnějších počítačových periférií   

 

– Strana 78 – 

Klávesnice  Klávesnice byla po dlouhou dobu nejdůležitějším vstupním zařízením počítače.  Samotná klávesnice je vybavena jednoduchým mikroprocesorem, který převádí stisky a uvolnění jednotlivých kláves  na číselné kódy, které jsou zasílány hlavnímu procesoru počítače. Uplyne‐li mezi stiskem a uvolněním klávesy  dostatečně dlouhá doba, aktivuje se tzv. auto‐repeat, což je funkce, která simuluje rychlé uvolňování a opětné  stiskání klávesy (chce‐li např. uživatel přesunou kurzor o deset pozic vlevo, nemusí stisknout šipku doleva desetkrát,  stačí, když ji podrží stisknutou delší dobu).  Zvláštní možností je zadat z klávesnice přímo znak podle jeho číselné hodnoty (typicky podle kódování ASCII  (viz Tabulka 4, strana 95) stiskem klávesy Alt, vložením číselné hodnoty znaku na numerické klávesnici a uvolněním  klávesy Alt. Např. znak @ (který není na českém rozložení klávesnice – viz dále) lze vložit stiskem Alt, zadáním čísla  64 na numerické klávesnici a uvolněním klávesy Alt, protože znak @ má ASCII kód 64.   

 

 

 

– Strana 79 – 

Klávesnice se dělí na část:   Alfanumerickou.   Funkční (F1F12).   Kurzorovou.   Numerickou.   Speciálních kláves (Escape, Print Screen apod.).  Moderní operační systémy umožňují přiřadit jednotlivým klávesám různé znaky. Vznikají tak různá rozložení  klávesnice:   Americká (US) – přiřazení je shodné s obvykle černým popisem kláves klávesnice.   Česká (qwertz) – přiřazení je shodné s obvykle červeným nebo šedým popisem kláves české klávesnice.   Česká (qwerty) – jako česká jen s prohozením kláves Z a Y. 

 

 

– Strana 80 – 

Ve Windows je možno nainstalovat více rozložení klávesnic (typicky se instaluje US a Česká qwertz). Přepínání je  možné obvykle pomocí současného stisku levého Shift a levého Alt).  Dnešní klávesnice mají obvykle 105 kláves a někdy jsou vybaveny vestavěným mikrofonem.  Poznámka: Pokud (např. v zahraničí) není instalována česká klávesnice, je možné instalaci provést spuštěním  Ovládacích panelů v menu Start/Nastavení na kartě Jazyk. Tlačítkem Přidat lze vybrat klávesnici a potom tlačítkem  Vlastnosti lze vybrat konkrétní rozložení. Ve stejném dialogu se také uživatel dozví jakou klávesovou zkratkou lze  jednotlivá rozložení přepínat.    

 

 

 

– Strana 81 – 

Monitory  Monitor zobrazuje informace přijímané z výstupního konektoru video karty (video‐adaptéru).  Monitory:   CRT: Klasické s elektronovým dělem (Cathode Ray Tube).  

   LCD: Displeje s tekutými krystaly (Liquid Crystal Display). 

   

 

– Strana 82 – 

 LEP: Polymerové displeje (Light Emitting Polymers). 

  CRT monitory – úspěšně nahrazovány LCD monitory  Obraz je zobrazován svazkem třech paprsků elektronů, které rozsvěcují body červeného, zeleného a modrého lumi‐ noforu postupně z levého horního rohu do dolního pravého rohu postupně po řádcích. 

 

 

– Strana 83 – 

Aktivní běh paprsku, při kterém se vykresluje obraz Pasivní (tmavý) přesun paprsku, při kterém se nevykresluje obraz

 

Obrázek 20. Schéma vykreslování obrazu  Díky jisté světelné setrvačnosti luminoforu rozsvícený bod září ještě jistou dobu po ozáření elektronovým paprskem.  Čím rychleji trojice paprsků vykreslí obraz, tím méně stihne luminofor pohasnout a tím stabilněji bude naše oko  obraz vnímat.  Důležité ergonomické parametry monitoru:   Úhlopříčka (udávaná v palcích). Pro občasnou práci stačí 15“ (38 cm), pro časté použití 17“ (43 cm),  pro profesionální práci v grafice 21“ (53 cm) a více. 

 

 

– Strana 84 – 

 Maximální rozlišení se udává v počtu bodů obrazu. Při 15“17“ je nejvhodnější 1024x768 bodů, při 17“19“  1280x1024.   Barevnost omezuje pouze velikost video paměti. Pro běžnou práci stačí 64 tisíc barev (tzv. HiColor). Barevnost  4,2 miliónu barev (TrueColor) je optimum (oko již více barevných odstínu neumí registrovat).   Obnovovací frekvence (při neprokládaném zobrazení je rovna vertikální frekvenci) je frekvence s jakou je  překreslen celý obraz. Pro pohodlnou práci musí být alespoň 70 Hz. Nejlépe 80 Hz a více. 

Maximální obnovovací frekvence je různá pro jednotlivá rozlišení. Obnovovací frekvenci také někdy  může omezovat použitá video karta.  Vertikální  frekvence  je frekvence návratu paprsku z dolního rohu do horního a zpět. Horizontální   frekvence je frekvence návratu paprsku zprava doleva a zpět. 

Poznámka: Obraz na televizní obrazovce nebo starších typech monitorů se zobrazuje proklá‐ daně. Znamená to, že v každém snímku se vykreslí pouze liché nebo sudé řádky – mluvíme pak 

 

 

– Strana 85 – 

o tzv. půlsnímcích. Obnovovací frekvence je při prokládaném zobrazení polovina vertikální  frekvence, při neprokládaném zobrazení jsou si rovny.   Ostrost obrazu (dobrý fokus). Při vyšších obnovovacích frekvencích se paprsky pohybují tak rychle, že  zobrazené hrany jsou rozmazány a obraz velmi unavuje oči. 

Ostrost obrazu může negativně ovlivňovat i použitá video karta.  Ukazuje se, že obnovovací frekvence a ostrost obrazu jsou nejdůležitější ergonomické parametry.   Antireflexní povrch odstraňuje rušivé odrazy z okolí. Špatná úprava povrchu stínítka zvyšuje únavu očí.   Množství škodlivého záření – používat nejlépe monitory splňující hygienické normy MPR II nebo TCO 99.  Z displeje však nikdy nevyletují žádné elektrony.  Záření: 

 

 

– Strana 86 – 



Ionizující se odstraní samotným sklem monitoru a filtry (vestavěnými nebo přídavnými).  ◦ Přesněji řečeno, jde o měkkou radiaci (rentgenové záření). Přijatelné jsou monitory, které vyzařují  dávkový příkon do 1,5 Gy/h. 

 Neionizující ultrafialové + infračervené je velmi slabé a je prakticky zcela pohlceno čelním  sklem monitoru.   Neionizující viditelné světlo namáhá zrak.  ◦ Dle různých studií se neprokázalo, že by dlouhodobá práce u monitoru vedla k poškozování zraku. Spíše  dochází ke zrakové námaze (viz ostatní ergonomické parametry), která se projevuje bolestmi a pálením  očí, slzením a někdy až přechodně neostrým viděním. Případně může docházet k bolestem hlavy, což  nemusí být jen signál přetížení zraku, ale i CNS.  ◦ Namáhání zraku lze omezit především odstraněním ergonomicky nevhodných monitorů (s malou  obnovovací frekvencí, s vlnícím se nebo „poskakujícím“ obrazem apod.) a vhodným osvětlením –  obrazovka by měla být osvětlena cca. 200 lx (minimální osvětlení pracovní plochy je ovšem 300 lx). 

 

 

– Strana 87 – 

Elektromagnetické pole v okolí monitoru: 

 Statické.  ◦ Při pečlivých výzkumech nebyly potvrzeny žádné účinky na lidský organismus. Jediný nepříjemný pocit  může způsobit malý elektrostatický výboj při dotyku obrazovky. Elektrostatické pole ovšem přitahuje  značné množství prachu na obrazovku, a proto je třeba věnovat dostatečnou pozornost údržbě. 

 Nízkofrekvenční.  ◦ Frekvence do 100 Hz, způsobené obnovovací frekvencí. Nepředstavuje žádné zdravotní riziko. 

 Vysokofrekvenční.  ◦ Frekvence do 50 MHz, způsobené pulzními průběhy napětí. Šíří se především po stranách monitoru.  Záření se filtruje uzemněným vodivým stíněním.  ◦  

 

 

– Strana 88 – 

 Možnost korekce obrazu – nejnutnější jsou korekce jasu a kontrastu v širokém rozsahu, korekce velikosti  obrazu a jeho pozice a tvaru, korekce tónu barev a demagnetizace. 

Působením vnějších magnetických polí (např. z magnetů v reproduktorech u počítače) může dojít  k zmagnetizování částí monitoru, které způsobí rozpad barev. Demagnetizací je možné tuto  poruchu odstranit (při demagnetizaci se obraz „roztřepe“ a postupně ustálí).  Poznámka: Video karta může pracovat ve dvou režimech: Historický textový režim rozděluje obraz na 80x25  políček, přičemž v každém může být jeden z 256ti možných znaků stejné velikosti a stejného tvaru písma. V součas‐ nosti se používá pouze grafický režim, který skládá obraz z jednotlivých grafických bodů (umožňuje zobrazovat  obrázky, písma různých velikostí a tvarů).  Poznámka: Starší typy video karet (CGA, EGA, Hercules, MDA) umožňovaly buď pouze textový režim nebo jen nízké  rozlišení a malou barevnost. Dnes se používají jen VGA video karty a monitory (dříve označované Super VGA).   

 

 

 

– Strana 89 – 

LCD displeje  Výhody LCD oproti CRT obrazovkám:   Lepší ostrost a kontrast.   Stabilní a geometricky dokonalý obraz.   Necitlivé na magn. pole (netřeba demagnetizace).   Výrazně menší spotřeba energie.   Výrazně menší rozměry a hmotnost.  Nevýhody:   Levnější modely mají menší kontrast (malý rozdíl mezi černou a bílou).   Větší setrvačnost (potíže např. s videem nebo sledováním pohybu kurzoru myši). Už není pravda!   Malý zorný úhel – už při pohledu mírně z boku nejde obraz vidět. Už není pravda! 

 

 

– Strana 90 – 

Poznámka: LCD displej má pro každý zobrazovaný bod tři tranzistory (červeně, zeleně a modře svítící) – při rozlišení  1024x768 se tedy řídí 2.359.296 tranzistorů. Vyrábějí se v úhlopříčkách 15“, 17“, 21“ atd.  Polymerové displeje (LEP)  Zobrazení na LEP displejích je založeno na umělých hmotách s dlouhými řetězci molekul, které při připojení  elektrického napětí vyzařují světlo.  Poznámka: Svým chováním se podobají klasickým polovodičům: elektronová struktura molekuly vykazuje „díry“.  Když takovou díru obsadí elektron z vnějšího zdroje, uvolní se energie – část molekulového řetězce zazáří.  Parametry:   Obrovské úhlopříčky (např. 5 m).   Značně vysoká cena. (Zatím…) 

 

 

– Strana 91 – 

Plasmové displeje (PDP)   Používané na velkoplošné monitory a TV   Největší kontrast 1000000:1   Spotřeba závisí na jasu.   Značně vysoká cena se snižuje v souvislosti s uplatněním v TV přijímačích.       Princip – komůrky plněné vzácným plynem, ve kterých přiložením napětí přes adresovací mřížku vzniká plasma,  která rozzáří luminofor na zadní stěně komůrky    

 

 

– Strana 92 – 

  

 

   

 

– Strana 93 – 

Tiskárny  Tiskárny slouží k přenosu dat (textu, obrázků) na papír, fólie, sklo, látky apod.  Komunikace s tiskárnou  Digitální počítače a digitální zařízení vůbec (tedy i tiskárny) vyžadují, aby všechny zpracovávané informace byly  vyjádřeny číselně. Vzhledem k tomu, že po počítačích vyžadujeme také zpracování textu (a po tiskárnách tisk textu),  vznikla otázka, jak číselně reprezentovat textovou informaci.  Nejjednodušší a nejrozšířenější kódování textu do čísel je ASCII kód (American Standard Code for Informa‐ tion Interchange). Každému znaku je jednoduše přiřazeno číslo.  ASCII kód se používá velmi často a v mnoha aplikacích, včetně komunikace s tiskárnou. 

 

 

– Strana 94 – 

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15

NUL SOH STX ETX EOT ENQ ACK BEL BS HT LF VT FF CR SO SI

16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31

DLE DC1 DC2 DC3 DC4 NAK SYN ETB CAN EM SUB ESC FS GS RS US

32 mezera 48 0 64 @ ! 33 49 1 65 A “ 34 50 2 66 B # 35 51 3 67 C $ 36 52 4 68 D 37 % 53 5 69 E 38 & 54 6 70 F ’ 39 55 7 71 G ( 40 56 8 72 H ) 41 57 9 73 I * 42 58 : 74 J + 43 59 ; 75 K , 44 60 < 76 L – 45 61 = 77 M . 46 62 > 78 N / 47 63 ? 79 O

80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95

P Q R S T U V W X Y Z [ \ ] ^ _

96 ‘ 112 p 97 a 113 q 98 b 114 r 99 c 115 s 100 d 116 t 101 e 117 u 102 f 118 v 103 g 119 w 104 h 120 x 105 i 121 y 106 j 122 z 107 k 123 { 108 l 124 | 109 m 125 } 110 n 126 ~ 111 o 127 DEL

 

Tabulka 4. ASCII kód   

 

 

– Strana 95 – 

Text, který má být vytištěn tiskárnou, je jednoduše převáděn do sekvence čísel, kde každé číslo představuje jeden  znak. Prvních 32 kódů (a poslední kód č. 127) je rezervováno pro speciální povely tiskárně.  Poznámka: Např. příkaz FF (form‐feed, kód 12) znamená odstránkování, LF (line‐feed) znamená odřádkování, EOT  (end‐of‐transmission) znamená ukončení přenosu, atd.)  Brzy se ukázalo, že 7 bitů na znak (lze tedy tisknout 27 kódů – 33 speciálních příkazů = 95 možných znaků) je pro  kódování textů málo a přešlo se na osmi‐bitovou ASCII – někdy označovanou Extended ASCII (EASCII), která obsahuje  i ne‐americké znaky (a má 28–33, tj. 223 znaků). Ani do této sady se však nevešly některé znaky používané českým  jazykem.  Dalším rozšířením (na 16 bitů) vznikl kód Unicode, který dovoluje kódovat znaky prakticky všech existujících  jazyků (včetně zjednodušené japonštiny a čínštiny). Používá 216 kódů – 33 ovládacích příkazů, tj. 65503 znaků.  Poznámka: Tabulka všech znaků je k dispozici na URL www.unicode.org. Krátkým nahlédnutím zjistíme, že kódování  Unicode obsahuje mimo běžné znaky světových jazyků (latinské písmo, řecké písmo, azbuka, arménské písmo,  arabské písmo) i velké množství grafických a matematických symbolů, znaky běžných i byzantských hudebních  symbolů, symboly Braillova (slepeckého) písma, znaky východních jazyků (čínština, japonština, mongolština,  arabština, hebrejština apod.) a také většiny exotických jazyků (Gujarati, Oriya, Tamil, Telugu apod.) 

 

 

– Strana 96 – 

Pokud je na tiskárně třeba tisknout cokoliv jiného než sekvenci znaků poskytovanou ASCII kódem, přepne se  tiskárna příkazem ESC (kód 27) a případně dalšími kódy z textového na grafický režim. Další posílaná data jsou  interpretována jako grafický objekt, nikoliv jako sekvence znaků kódovaných v ASCII. Je‐li tedy programové vybavení  počítače dostatečně „inteligentní“ a dokáže s tiskárnou komunikovat také v grafickém režimu, lze tisknout prakticky  libovolný text a grafiku (tj. nejen několik dopředu daných znaků v pevné velikosti a tvaru, ale písma různých velikostí  a tvarů). Z důvodů omezenosti tisku v textovém režimu se tento již prakticky nepoužívá a všechny výstupy na tiskárnu  probíhají buď v grafickém režimu nebo ještě ve speciálním grafickém jazyce (např. PostScript), který je ovšem sám  také přenášen v ASCII kódu.  Kódování ASCII však nachází uplatnění nejen v oblasti komunikace s tiskárnou. Např. většina čistě textových  souborů (bez formátování, obrázků, barev, … – s příponami .txt) jsou ukládány ve formátu (E)ASCII. Taktéž pro  přenos WWW stránek se používá jazyk (HTML), který se přenáší v kódu ASCII. Většina ostatních textových  dokumentů je ukládána v kódování Unicode (v dokumentu jsou obvykle ještě navíc informace o velikosti, barvě a  tvarech textu a doplňující grafice).   

 

 

 

– Strana 97 – 

U tiskárny hodnotíme:   Kvalitu tisku – udává se v DPI (bodů na palec – dots per inch). Vhodnosti rozlišení: 

 300 DPI – černobílý tisk (bez odstínů šedé)   800 DPI – kvalitní šedotónový nebo barevný tisk   1600 DPI a více – profesionální kvalita 

     

     

     

 

Obrázek 21. Ilustrace vlivu rozlišovací schopnosti na černobílý a šedotónový tisk 

 

 

– Strana 98 – 

Poznámka: Každá tiskárna tiskne odstíny jisté barvy (např. šedé) jako jemnou mřížku bodů o  extrémní intenzitě (tedy černých nebo „bílých“), a proto kvalita tisku odstínů silně závisí na  rozlišovací schopnosti.  Někdy se kvality tisku pojmenovávají: 

 Draft (koncept) – nízká kvalita, vysoká rychlost, malá spotřeba tiskové barvy.   Near Letter Quality (NLQ, takřka LQ) – běžná kvalita.   Letter Quality (LQ, dopisní kvalita) – vysoká kvalita.   Rychlost tisku – dříve udávaná ve znacích/s, dnes spíše ve stránkách/s. Běžné tiskárny tisknou několik stránek  za minutu (záleží na kvalitě tisku a obsahu stránky).   Materiály, na které lze tisknout – některé tiskárny mohou kvalitně tisknout pouze na speciální druhy papírů  nebo pouze na papíry vyšší kvality. Jiné umožňují tisk i na fólie, nálepky nebo tvrdý karton. 

 

 

– Strana 99 – 

 Pořizovací a provozní cena (udávaná v Kč/stránku).   Ergonomie – zejména hlučnost a emise.   Softwarové vybavení tiskárny – dobrý ovládací program tiskárny umožňuje nastavit kvalitu tisku (při nižší  kvalitě tisku se spotřebuje méně barvy a tiskne se rychleji), skládání kopií, tisk více stránek na jeden list,  apod.   Špičkové tiskárny dokáží tisknout z obou stran papíru současně.  Jehličková tiskárna  Jeden z nejstarších typů tiskáren, které přes běžnou pásku do psacích strojů pomocí elektromagnety ovládaných  jehliček „vyťukává“ po bodech tištěný dokument. Dnes se (kvůli hlučnosti a nízké rychlosti tisku) nepoužívají.     Pomalé.     Hlučné (typický „skřípavý“ zvuk), neergonomické. 

 

 

– Strana 100 – 

   Špatná kvalita tisku.     Nízká pořizovací cena.     Velmi nízká provozní cena.     Tisk i na nekvalitní materiály různých velikostí.     Možný tisk i přes kopírovací papír.  Tepelná tiskárna  Tepelná tiskárna „vyťukává“ rozžhavenými jehličkami po bodech tištěný dokument na speciální termocitlivý papír.  Občas se používají v elektronických pokladnách, jízdenkových strojcích a elektronických vahách v supermarketech  (předmětem nažhaveným na cca. 60 C můžete provést jednoduchý test).  Poznámka: Úder jehličky nemusí být zdaleka tak silný jako u jehličkových tiskáren, a proto jsou podstatně rychlejší a  tišší.     Nízká kvalita tisku.   

 

– Strana 101 – 

   Tisk pouze na speciální papír.     Tisk na papíře se po několika měsících vytratí.     Tisk neodolný okolním vlivům (zejména teplu).     Relativně rychlé.     Naprosto tiché.     Nízká pořizovací i provozní cena.  Tiskárna s typovým kolečkem  Zajímavý typ tiskáren tiskne pomocí kolečka, které má po obvodu znakové typy – vhodným natáčením kolečka a  proklepáváním přes strojovou pásku se sází jednotlivá písmena. Používá se dnes spíše v elektrických psacích strojích.     Netiskne grafiku, pouze text.     Značně pomalé (oboje u psacího stroje nevadí).   

 

– Strana 102 – 

   Jsou relativně hlučné.     Velmi vysoká kvalita tisku.     Nízká pořizovací cena.     Velmi nízká provozní cena.     Možný tisk i přes kopírovací papír.  Inkoustové (ink­jet)  Tiskárna pomocí miniaturních trysek nanáší tekutý toner (tiskovou barvu) na papír. Svými parametry jsou vhodné pro  běžné domácí použití.  Umístěním tří barevných trysek (žlutá, červená, modrá) vedle sebe lze docílit barevného tisku. Černá barva se  potom tiskne smícháním všech tří barev. Ještě lepší kvality a zároveň o něco nižší ceny tisku se dosáhne použitím čtyř  trysek (čtvrtá je černá).     Relativně vysoká provozní cena   

 

– Strana 103 – 

   Tisk na obyčejný papír není kvalitní.     Výtisk není odolný proti vodě a vlhkosti.     Relativně rychlé.     Relativně vysoká kvalita tisku.     Možnost barevného tisku (v běžné kvalitě).     Nízké pořizovací náklady.  Poznámka: Při současných cenách (rok 2002) vyjde černobílý tisk na inkoustové tiskárně přibližně na 2 až 5  Kč/stranu A4 (při 15% zaplnění plochy), barevný na 5 až 10 Kč/stranu A4 (při 15% zaplnění plochy, např. při tisku  barevného textu) a na 30 až 70 Kč/stranu A4 při úplném zaplnění plochy (např. při tisku fotografie).  Laserová tiskárna (laser­jet)  Laserové tiskárny pomocí řízeného laserového paprsku na daných bodech elektrostaticky vybijí speciální (předem  stejnoměrně nabitý) buben, který na osvícená (vybitá) místa přichytí suchý práškový toner. Buben se potom otiskne   

 

– Strana 104 – 

na papír a jeho zbytkový náboj se odvede. Toner nanesený na papír je následně zataven do papíru dalším  rozžhaveným bubnem.  Tiskový buben je nutné po čase vyměnit (poškrábe se od papíru). Nabíjením a vybíjením bubnu vzniká značné  množství zdraví škodlivého ozónu (O3), který se musí důkladně filtrovat. Ozónové filtry je třeba po čase vyměnit.  Laserové tiskárny se používají tam, kde je kladem důraz na kvalitu tisku.     Vysoké pořizovací náklady.     Relativně vysoká provozní cena.     Po zapnutí se musí tiskárna nahřát (asi minuta).     Emise ozónu do okolí nejsou nikdy nulové.     Levnější typy tisknou jen na jeden formát (A4).     Velmi rychlé. 

 

 

– Strana 105 – 

   Velmi tiché.     Velmi vysoká kvalita tisku.     Možnost barevného tisku ve vysoké kvalitě.  Poznámka: Z cenových důvodů se dříve nahrazoval vychylovaný laserový paprsek polem LED diod za snížení  pořizovací ceny a snížení kvality tisku.  Poznámka: Náklady na tiskovou barvu jsou přibližně 50 hal. až 2 Kč na stránku A4 zaplněnou z 15 % plochy. Náklady  na filtry a tiskový válec se odvíjí od kvality papíru, na který se tiskne.  Poznámka: Typičtí výrobci tiskáren: Hewlett Packard (HP), Epson, Star, Canon, apod.  Prezentace – „digitální data.pps“ 

 

 

– Strana 106 – 

Digitální data      

 

 

– Strana 107 – 

   

 

 

 

– Strana 108 – 

Počítačové sítě 

Počítačová síť  = soustava spojující počítače  = kabely + pomocná zařízení + pomocné počítače 

Klasifikace počítačových sítí  Podle rozsahu   LAN (Local area network) – lokální, malé sítě: 

 Síť propojující počítače v budově teoretických ústavů.   WAN (Wide area network) – velké sítě: 

 MAN (Metropolitan area network) – městské sítě: 

 

 

– Strana 109 – 

◦ Síť propojující budovy univerzity. 

 GAN (Global area network) – globální sítě:  ◦ Internet, síť mobilního operátora.  Podle topologie   Hvězda – propojení přes jeden uzel: 

   Kruh – propojení do kruhu: 

 

 

– Strana 110 – 

   Sběrnice – propojení společnou sběrnicí: 

   Obecný graf – jiné obecné propojení: 

 

 

– Strana 111 – 

  Pro LAN sítě se používá prvních třech zapojení. Pro WAN potom obecný graf.  Podle architektury   Peer‐to‐peer sítě (rovný s rovným) – každý počítač v síti může zasílat své požadavky kterémukoliv jinému  počítači v síti: 

 

 

– Strana 112 – 

požadavek

odpověď požadavek odpověď

 

 Klient‐server („zákazník‐sluha“) – počítače v síti jsou rozděleny na klienty a servery. Klienti zasílají své  požadavky serverům a servery odpovídají: 

 

 

– Strana 113 – 

požadavek klient

odpověď požadavek odpověď server

klient

 

Server může odmítnout požadavky, na které nemá klient oprávnění (klient, resp. uživatel, který na klientovi  pracuje, se musí serveru autentifikovat, prokázat svou totožnost – obvykle pomocí uživatelského jména a  hesla).  Podle propojení   Koaxiálním kabelem (stíněným kovovým vodičem) – levné řešení pro běžné LAN sítě.   Optickým kabelem (světlovodem) – typické řešení pro rychlé LAN sítě a všechny MAN a GAN sítě.   

 

– Strana 114 – 

 Rádiovým spojením – vhodné tam, kde není vhodné zavést kabel (cena, dostupnost, …).   Pronajatou telefonní linkou – trvalé propojení; malá nebo menší přenosové rychlosti.   Komutované (dočasné) – typicky běžnou telefonní linkou – malá přenosová rychlost, levné řešení pro malé  přenosy dat.  Sítě na UP  Propojení sítí na UP Olomouc:   Počítače jsou zapojeny do místních sítí LAN koaxiálními kabely.   Každá místní síť LAN je napojena na metropolitní MAN síť univerzity (UPONET) světlovodem.   Metropolitní síť MAN je napojena světlovodem na národní síť CESNET přes Centrum výpočetní techniky.   CESNET je napojen na GAN síť Internet (s topologií obecného grafu). 

 

 

– Strana 115 – 

 

Obrázek 22. Propojení hlavních uzlů Internetu v ČR sítí CESNET2 (květen 2002) (čísla udávají  propustnost sítě v Mb/s) 

 

 

– Strana 116 – 

 

Obrázek 23. Evropská Internetová síť Géant 

 

 

– Strana 117 – 

Připojení k síti Internet modemem:   Počítač uživatele je komutovaně připojen na síť poskytovatele Internetu.   Poskytovatel Internetu je napojen na nějakou komerční větev napojenou na páteř Internetu. 

Praktické využití sítí  Cíle sítě:   Sdílení dat (+ jejich ochrana): 

 Přístup k tzv. vzdáleným souborům (uložených na jiném počítači).   Řízení přístupu – každý uživatel má ke každému vzdálenému souboru daný seznam  přístupových práv, která ho opravňují provádět se souborem dané operace.   Domovská složka je místo vyhrazené pro soukromé účely uživatele a elektronickou poštu a je  pro daného uživatele přístupná z kteréhokoliv počítače sítě.   

 

– Strana 118 – 

 Sdílení technických prostředků: 

 Hlavně řízený přístup k vzdáleným tiskárnám (jedna tiskárna pro mnoho počítačů).   Dále řízený přístup k vzdáleným systémům (viz dále).   Komunikace: 

 Zasílání krátkých textových zpráv.   Zasílání dokumentů (elektronická pošta).   Administrace: 

 Rušení a zřizování uživatelů a přidělování práv.   Instalace programů na dálku. 

 

 

– Strana 119 – 

 Vedení účtů a účtování poplatků za služby.  Místní sítě LAN  Nejčastěji používanou sítí LAN je síť NetWare od firmy Novell.  Poznámka: Funkce a možnosti jiných sítí jsou podobné.  Poznámka: Každý student LF UP si může zřídit účet na síti NetWare (pokyny viz URL www.cvt.upol.cz).  Síť NetWare má architekturu klient‐server (viz výše).  Souborový server eviduje u každého vzdáleného souboru pro každého uživatele seznam přístupových práv: 

 Read – uživatel může vzdálený soubor číst   Write – uživatel může měnit obsah vzdáleného souboru   Erase – uživatel může smazat vzdálený soubor   

 

– Strana 120 – 

 Create – uživatel může v dané složce vytvářet soubory   Scan – uživatel může prohlížet obsah složky   Access Control – uživatel může měnit práva jiných uživatelů   Supervisor – uživatel může provádět všechny operace.  Typické rozdělení práv:   Domovská složka – všechna práva.   Nepřístupné vzdálené soubory – žádná práva.   Ostatní vzdálené soubory – Read a Scan.  Superuživatel (administrátor, root, supervizor) je správce sítě a má nezadatelné právo Supervisor pro všechny  soubory systému, jehož je správcem. 

 

 

– Strana 121 – 

Scénář práce se sítí:  jméno

Přihlášení do sítě (login)

heslo

Login skript Mapování disků hlášení

Kontrola nové pošty … Využívání služeb sítě klient

Odhlášení ze sítě (logout)

server

 

Obrázek 24. Scénář práce se sítí  Přihlášení 

 

 

– Strana 122 – 

Přihlášení autentifikuje uživatele:   První nutný krok pro práci se sítí.   Zadává se přihlašovací jméno uživatele, kontext a jméno serveru: 

 Vše přiděluje správce sítě.   Kontext a server je obvykle přednastaven a nemusí se zadávat.   Zadává se heslo uživatele. 

 Někdy se z bezpečnostních důvodů musí heslo pravidelně měnit.  Login skript  Login skript je seznam operací, které se automaticky provádějí při každém přihlášení. Např.: 

 

 

– Strana 123 – 

 Mapování disků – Pro přístup ke vzdáleným souborům se zřídí nové disky (F:, I:, X:, …), které se chovají, jako  by byly instalovány přímo v počítači.   Kontrola pošty – nová pošta je signalizována tónem.   Další uživatelsky definované operace…  Práce se sítí  Uživatel může dle svých práv využívat prostředky sítě:   Vzdálené soubory jsou přístupné: 

 na namapovaných discích (F:, X:, …), které se v systému Windows zobrazí v okně „Tento  počítač“.   domovský adresář se na UP mapuje na disk I:,   další soubory přes ikonu Okolní počítače.   

 

– Strana 124 – 

 Síťové tiskárny se nastavují v operačním systému.   Krátké zprávy:  ◦ Kliknout pravým tlačítkem na ikonu N na dolní liště v menu NetWare utilities  Send message  To  users (vybrat počítač – pro studenty vybrat počítač LF; vybrat uživatele, vyplnit pole pro zprávu a kliknout  na Send).   Informace o účtu:  ◦ Kliknout pravým tlačítkem na ikonu N na dolní liště v menu User administration (lze zobrazit informace  nebo nastavit heslo v Password administration).  Odhlášení od sítě  Znepřístupní mapované disky (včetně soukromé domovské složky) a blokuje funkce sítě do dalšího přihlášení.  Poznámka: Důsledné odhlašování od sítě při odchodu od počítače je nutnou podmínkou bezpečnosti dat v  soukromé domovské složce. 

 

 

– Strana 125 – 

Poznámka: Zamknutí počítače je stejně tak důležité při dočasném, krátkém vzdálení se od počítače. Zamkne‐li  uživatel počítač, není od sítě odhlášen, ale počítač, na kterém je přihlášený, je zablokován. Počítač lze pro další práci  odemknout jen heslem uživatele nebo superuživatelem. Funkci zamknutí nepodporují Windows 95 ani 98 (pouze  Windows NT a XP, nebo jiné operační systémy).  Postup odhlášení od sítě:   Ve Windows98, XP: menu Start  Odhlásit uživatele…   Ve Windows95 nebo NT: menu Start  Vypnout  Odhlásit…  Poznámka: Při vypnutí nebo restartu počítače se provede automatické odhlášení.  Poznámka:   Poznámka:   GAN síť Internet     

 

– Strana 126 – 

 

 

 

– Strana 127 – 

Internet je v současnosti největší počítačová síť.  Internet:   V roce 1999 bylo připojeno 200 miliónů počítačů a v roce 2003 již kolem 600 miliónů počítačů (současné  odhady ale nejsou jednotné, protože je díky narůstajícímu počtu komutovaných spojení těžké určit počet  „připojených“ počítačů).   Topologie obecného grafu.   Je typu klient‐server (viz výše).   Používá TCP/IP protokol (Transmission control protocol/Internet protocol). Pakety – zpráva rozdělena na malé  datové balíčky – záhlaví (odesilatel, adresát, kontrolní součet) + data.   Síť Internet nekontroluje ani nespravuje žádný subjekt nebo společnost. Jednotlivé technické prostředky sítě  patří různým majitelům.  Připojení 

 

 

– Strana 128 – 

K Internetu se připojuje například:   Přes služby LAN sítě, která je připojena k Internetu – větší a velké firmy.   Komutovaně přes modem – typické v domácnosti.   Rádiovým nebo satelitním spojením apod.  Při připojování do Internetu se uživatel nepřihlašuje, je anonymní.  Poznámka: Pokud se při připojení heslo přeci jen vyžaduje, použije se pouze pro ochranu účtu u poskytovatele  Internetu, který na základě správně zadaného hesla uživatele provádí účtování (podobně jako PIN u platebních  karet). Zaručí se tak, že daný účet použije pouze jeho majitel. Všechna ostatní přihlašování (např. při vybírání pošty)  také nejsou vlastností samotného Internetu, ale programů, které přes Internet komunikují.  Poznámka: O bezpečnosti dat na Internetu viz dále Chyba! Nenalezen zdroj odkazů., strana Chyba! Záložka není  definována..  Adresy na Internetu 

 

 

– Strana 129 – 

Každý počítač zapojený do Internetu má svoji IP adresu složenou ze čtyř 8mi bitových čísel (tj. v rozsahu 0255)  oddělených tečkou. 

Poznámka: Například Internetový server pražského Revmatologického ústavu má IP adresu:  195.119.180.3   Pro obtížnou zapamatovatelnost IP adres může být každé IP adrese přiřazena doménová adresa. 

Poznámka: Například server výše zmíněného ústavu má doménovou adresu: www.revma.cz.  Doménová adresa má následující formát: 

www.cvt.upol.cz typ služby serveru

státní doména (hlavní) doména

sub-doména

 

 

 

– Strana 130 – 

Obrázek 25. Struktura doménové adresy Internetu   Státní doména určuje stát, ve kterém se počítač nachází: 

 cz (ČR), sk (Slovensko), de (Německo) apod.   Ve Spojených státech je však několik domén:  ◦ com (komerční oblast), edu (vzdělávací oblast), gov (vláda), org (neziskové organizace), mil (armáda)  apod.   Hlavní doména je obvykle odvozena od názvu organizace vlastnící daný počítač.   Sub‐domény popisují přesněji (podle struktury organizace) umístění počítače.   Poslední (nejlevější sub‐doména) obvykle určuje typ služby serveru a určuje, kterou službu server nabízí.  Zopakujme, že doménová adresa nebo IP adresa určuje konkrétní počítač v síti Internet. 

 

 

– Strana 131 – 

URL (Uniform Resource Locator) potom určuje konkrétní dokument (soubor) uloženého na některém počítači  zapojeném do Internetu. Chceme‐li například získat soubor vyzkum.htm z počítače s doménovou adresou  www.upol.cz, uvedeme následující URL: 

http://www.upol.cz/UP/Vyzkum/vyzkum.htm

komunikační protokol

doménová adresa serveru

adresa souboru na serveru

 

Obrázek 26. Struktura URL – URL adresa dokumentu (WWW stránky) obsahujícího výzkumnou činnost  UP  V URL se nepovinně uvádí také protokol, což je způsob, jakým se má daný soubor získat. Všechny WWW stránky se  například přenáší protokolem http       (HyperText Transfer Protocol).  Internet nabízí tyto služby:   Stránky WWW. 

 

 

– Strana 132 – 

 Elektronickou poštu (e‐mail).   Vzdálené přihlášení (telnet).   Vzdálené souborové služby (ftp).   Jiné méně používané služby (Gopher, news, …).  Stránky WWW  Stránky WWW (World Wide Web – „světová pavučina“) poskytuje většina počítačů (serverů) zapojených do Inter‐ netu.  Poznámka: Datovému prostoru na těchto serverech se hovorově říká web (např. „je to na webu“).  Prohlížeče stránek Internetu umí ze serverů nabízejících stránky WWW stahovat soubory obsahující tyto stránky a  zobrazovat je – např. Internet Explorer, Netscape Navigator apod. 

 

 

– Strana 133 – 

Prohlížeč se po zadání URL adresy pokusí najít požadovaný dokument a zobrazit jej (obvykle jako WWW  stránku).  klient WWW server s domén. adresou: www.revma.cz

požadavek: číst dokument s URL:

odpověď: obsah stránky

http://www.revma.cz

síť Internet klient

 

Obrázek 27. Načtení požadované stránky z Internetu  Poznámka: Nalezení serveru v Internetu podle doménové nebo IP adresy není triviální úloha.  WWW stránky jsou hypertextové a přenášeny protokolem http (hyper‐text transfer protocol). Hypertext může (na  rozdíl od normálního textu) obsahovat objekty nejrůznějšího typu: hudbu, video, obrázky, grafy a zejména také 

 

 

– Strana 134 – 

interaktivní odkazy, které ukazují na jiné hypertextové dokumenty (prohlížeč Internetu zajistí po kliknutí na ně  přechod na odpovídající WWW stránku).  Poznámka: V současnosti co do počtu zcela převládají WWW stránky komerčního charakteru.  Více podrobností na www.cesnet.cz.  Poznámka: Viz dále Chyba! Nenalezen zdroj odkazů. Věda na Internetu, str. Chyba! Záložka není definována..  Elektronická pošta (e­mail)  Pomocí „odesílacích“ serverů elektronické pošty lze přes Internet posílat elektronické dokumenty jakémukoliv  „přijímacímu“ serveru elektronické pošty.  Poštovní program umí s těmito servery komunikovat – odesílanou poštu předává odesílacímu serveru a poštu  uživatele přebírá od přijímacího serveru – je to např. P‐Mail, Microsoft Outlook, Pine apod.  Každý příjemce e‐mailů na Internetu musí mít zřízenu poštovní schránku na nějakém příjmovém serveru. Jednotlivé  poštovní schránky příjmový server rozlišuje podle jména uživatele. Poštovní schránku v rámci celého Internetu  potom identifikuje doména přijímacího serveru a jméno uživatele – tzv. e‐mailová adresa:   

 

– Strana 135 – 

[email protected] jméno uživatele (v rámci přij. serveru)

doménová adresa přijímacího serveru

tzv. „zavináč“

 

Obrázek 28. Struktura e‐mailové adresy na Internetu  Poznámka: Znak „zavináče“ @ se ve Spojených státech používá místo předložky „at“, kterou lze přeložit jako „na“,  „v“ nebo „při“. E‐mailovou adresu lze tedy číst: Honza Novák na Lékařské fakultě Univerzity Palackého Olomouc  v ČR.  Odesílatel e‐mailu poštovní schránku mít nemusí. Stačí, bude‐li mít povolen přístup na jakýkoliv odesílací server  (možnost takového přístupu má například většina majitelů mobilních telefonů).  

 

 

– Strana 136 – 

Požadavek: odeslat dopis na adresu [email protected] lokální síť LF

klient (např. na LF UP) Požadavek: odeslat dopis na adresu [email protected] Rádiová síť Eurotel

Odesílací server (např. smtp.upol.cz)

Síť Internet

Odesílací server firmy Eurotel Přijímací server (dcse.fee.vutbr.cz)

Požadavek: přijmout poštu Lokální síť VUT Odpověď: dva přijaté dopisy klient „bartik“ (na FEI VUT Brno)

 

   

– Strana 137 – 

Obrázek 29. Schéma odesílání a přijímání pošty na Internetu  Poznámka: Každý student UP může využívat Universitního serveru www.cvt.upol.cz  Vzdálené přihlášení  Některé servery zapojené do sítě Internet k sobě dovolují připojit vzdálený terminál (= klávesnice + monitor + myš).  Jinými slovy: Klávesnice, monitor a myš se přes Internet spojí s nějakým vzdáleným počítačem:  Žádost o připojení (přihlašovací jméno a heslo)

server klient

V pořádku…

Propojení přes Internet terminál

 

vzdálený systém

 

  – Strana 138 – 

Obrázek 30. Navázání spojení se vzdáleným systémem  Navázat spojení a komunikovat se vzdáleným systémem umí programy jako Telnet, TeraTerm apod.  Poznámka: Každý student UP si může zřídit účet na počítači aix.upol.cz, ke kterému se potom lze z jakéhokoliv  počítače připojeného na Internet připojit jako ke vzdálenému systému.  Vzdálené souborové služby  Některé servery (FTP servery) zapojené do Internetu zpřístupňují soubory na nich uložené. Uživatel může pomocí  stejnojmenného programu (ftp) prohlížet obsahy složek na vzdáleném systému a stahovat soubory.  Poznámka: Protokol http slouží také ke zpřístupňování souborů na serverech Internetu (ke stahování WWW  stránek), ale na rozdíl od protokolu ftp umožňuje pouze čtení, ftp umožňuje také do souborů na serveru zapisovat.  Poznámka: Většina ftp serverů (např. ftp.microsoft.com) umožňuje přihlášení se pod uživatelem „anonymous“ (bez  hesla). Na univerzitní ftp server ftp://aix.upol.cz je nutno se přihlásit svým přihlašovacím jménem a heslem (má‐li  student službu zřízenou).  Základní příkazy protokolu ftp:   

 

– Strana 139 – 

 open – přihlášení se ke vzdálenému systému   dir – vypsání obsahu aktuální vzdálené složky   cd – změna aktuální vzdálené složky   lcd – změna aktuální místní složky   get – stáhnutí zadaného vzdáleného souboru z aktuální vzdálené složky do aktuální místní  složky.   put – opačný přenos (uložení souboru do aktuální vzdálené složky).   bye – odhlášení se    ? – nápověda 

 

 

– Strana 140 – 

  

 

 

– Strana 141 – 

HTML DOKUMENTY –   prostředek k vytváření WWW stránek     html – Hypertext Markup Language  Prostředek k vytváření interaktivních dokumentů s možností odkazů na jiné dokumenty, zdroje informací a  programy.    Rozvoj Internetu do současné šíře  Internet je zdrojem informací i dezinformací, pracovních příležitostí, komunikace, kvalitní zábavy i mentálního braku,  útlaku a psychického násilí, zisků i kriminality.   

 

 

– Strana 142 – 

Pro medicínu je především nástrojem pro distribuci informací odborníkům i pacientům, umožňuje vzdělávání a  komunikaci včetně telemedicíny.  Rozvoj sítě je spojen s technickým pokrokem a zdokonalováním software.  VYHLEDÁVAČE – informační supernástroj:  Superservery (Google, Amazon, Microsoft, Yahoo)  Datacentrum – 1milion serverů – cca 20MW spotřeba  Celosvětově cca 44 mil serverů spotřebovává 0,5% veškeré el energie a produkuje tím 0,2% emisí CO2 = 80 Mt/rok   

 

 

– Strana 143 – 

  Microsoft – datacentrum v Qincy, Washington, ‐ 43000 m2 plochy (cca 10 hřišť pro americký fotbal) , 4,8 km  chladícího potrubí, 965 km vodičů a 1,5 t záložních baterií, spotřeba 44 MW = 40 tisíc amerických domácností. 

 

 

– Strana 144 – 

   

 

 

– Strana 145 – 

 

 

– Strana 146 – 

Info převzato z IEEE Spectrum, February 2009,  http://spectrum.ieee.org/green‐tech/buildings/tech‐titans‐building‐boom    

 

 

 

– Strana 147 – 

Software 

Software = programové (nehmotné) vybavení počítače.  Řídí (programuje) hardware a je „inteligencí“ počítače.  Informace zpracovávané počítačem:   Programy – algoritmy, které může provádět počítač.   Data – informace, které vstupují do a vystupují ze spuštěných programů. 

 

 

– Strana 148 – 

vstupní data

program prováděný počítačem

výstupní data

síť

  Všechny zpracovávané informace mají číselnou formu.  Rozdělení software podle druhu licence:   Public‐domain – lze bez jakýchkoliv omezení používat, šířit, prodávat, … 

 Programátor se v tomto případě vzdává autorských práv.   Freeware – lze zdarma použít a šířit. 

 

 

– Strana 149 – 

 Programátor se však nevzdává autorství – aplikaci nelze např. upravovat nebo prodávat.   Shareware – po jistou dobu lze bez omezení používat. Potom je nutno program buď odinstalovat nebo zaplatit  menší částku za registraci. 

 Shareware programy obvykle pracují několik dní od instalace a potom se buď znefunkční nebo  „obtěžují“ uživatele reklamou, nápisy apod.   Obvykle pouze malé programy (např. utility, viz níže).   Licenční software – lze používat pouze po zakoupení. Většina rozsáhlejších aplikací. 

 Některé dražší programy jsou chráněny proti pirátským kopiím tzv. hardwarovým klíčem, což  je zařízení prodávané jedině spolu s programem (připojované obvykle na sériový nebo paralelní  port), které je nutné mít připojené k počítači, aby program pracoval.   Nezbytnou přílohou licenčního software je tištěná dokumentace, instalační CD, a kupní,  uživatelská nebo licenční smlouva. Vše se obvykle prodává zabalené v programovém balíku.   

 

– Strana 150 – 

 Výrobce licenčního software obvykle uživateli zajišťuje nezbytný upgrade (opravu později  nalezených chyb, u antivirových programů aktualizaci databáze apod.). Upgrade se obvykle rea‐ lizuje přes WWW stránky výrobce.  ◦ Service patch – „záplata“ na objevenou chybu programu. Poskytována zdarma v rámci servisních  služeb.  ◦ Service pack – rozšiřuje program o nové funkce v rámci stejné verze. Poskytován zdarma v rámci  servisních služeb.  ◦ Upgrade – přeinstalování staršího systému na novou verzi. Cena upgrade je nižší než pořizovací cena  nové verze.  ◦ Update – aktualizace programu nebo jeho části. Funkce programu zůstávají nezměněny, ale data,  která zpracovává jsou aktuálnější – např. aktualizací virové databáze může antivirový program nalézt a  odhalit více druhů virů. Obvykle zdarma v rámci servisních služeb.   Demo (trial) – zdarma dostupný, nějakým způsobem omezený ekvivalent licenčního software. Slouží pro  vyzkoušení produktu před jeho zakoupením.   

 

– Strana 151 – 

Poznámka: Beta‐verze je ne zcela odladěná a odzkoušená verze programu.  Poznámka: Pokud není o dále uváděných programech řečeno jinak, jedná se o licenční software. 

Softwarové inženýrství  Jak vzniká software?  Zadání problému Analýza problému Návrh řešení

Prototyp programu

Implementace

Program

Testování (ladění) Provoz a servis

 

 

 

– Strana 152 – 

Obrázek 31. Vývoj softwarového díla („vodopád“)  Návraty ve „vodopádu“ o více jak jednu úroveň zpět vedou k závažným komplikacím výroby.  Prototyp je předběžná (ne zcela funkční) a vyvíjející se verze produktu, která ilustruje sledované rysy  produktu: 

 Prototyp rozhraní – ukazuje, jak se bude s programem komunikovat.   Funkční prototyp – ukazuje na neměnné sadě vstupů odpovídající výstupy.   Alfa‐verze – neodladěný program s vybranými funkcemi.   Beta‐verze – neodladěný program se všemi předpokládanými funkcemi.  Prototypování je nejlepší pomůckou přesného zadání a dobrého návrhu. Dnes se (díky značné časové náročnosti)  používá velmi málo. 

 

 

– Strana 153 – 

Ladění = cílené hledání a případné odstraňování chyb v programu programátorem.  Kvalita programu a jeho bezproblémové používání závisí na (seřazeno od nejdůležitějších faktorů):  Přesném zadání.  Dobrém návrhu.  Kvalitě testování.  Kvalitě implementace.  Kvalitě obsluhy.  Cíl softwarového inženýrství =  sestavit program podle skutečných požadavků uživatele a zajistit kvalitní servis  Program = sekvence instrukcí + pomocná data 

 

 

– Strana 154 – 

Zdrojový kód programu = zápis programu (obvykle text v nějakém programovacím jazyce) vytvořený programá‐ torem.  Přeložením zdrojového kódu překladačem (kompilátorem) vznikne program, který lze spustit a který dostane  cílový uživatel.  Sestavování programu:   V nižším programovacím jazyce. 

 Zdrojový kód programu je velmi rozsáhlý. Kladou se velké nároky na programátora.   Sestavení programu je časově náročné a náchylné na chyby. Vytvořený program je ale velmi  rychlý.   Ve vyšším programovacím jazyce. 

 

 

– Strana 155 – 

 Zdrojový kód programu je kratší. Programátor se může více soustředit na „podstatu problému“  místo na otázku zápisu algoritmů.   Vytvořený program již není tak rychlý, ale je méně náchylný k chybám.   Pomocí modulárních komponent. 

 Program se sestavuje v grafickém prostředí s logikou, která je blízká přirozenému  uvažování. Ručně se programuje jen minimální množství příkazů.   I složité programy lze sestavit velmi rychle. Vytvořené programy jsou sice obvykle málo  náchylné k chybám, ale relativně pomalé (doba odezvy na povel uživatele může být  neúměrně dlouhá).  Vrstvy softwarového vybavení  Při popisu architektury počítače dojdeme k poznatku, že existují jakési „vrstvy“ programů. O programech v nejhlub‐ ších vrstvách uživatel obvykle ani neví. Naopak aktivně komunikuje pouze s programy na vrstvách nejvyšších. Vrstvy 

 

 

– Strana 156 – 

budou zřejmější, budeme‐li sledovat cestu informace směrem od hardwarových zařízení k programům, se kterými  uživatel pracuje.  Vrstvy softwarového a hardwarového vybavení: 

Uživatel Uživatelské rozhraní a aplikace Software

uživatelské aplikace

Operační systém

uživatelské rozhraní

operační systém

Ovladače zařízení

ovladač

ovladač

ovladač

…

Řadiče zařízení

video-karta

řadič disku

síťová karta

…

Zařízení

monitor

pevný disk

síť

…

Hardware

 

Obrázek 32. Propojení vrstev počítače  Software:   

 

– Strana 157 – 

 Systémový software: 

 Ovladače   Operační systém   Uživatelské rozhraní   Některé uživatelské aplikace – tzv. systémové utility (viz dále)   Aplikační software: 

 Ostatní uživatelské aplikace  Systémový software  5.2.1.1.

Ovladače 

   

 

– Strana 158 – 

Ovladače jsou (obvykle krátké) programy, které zprostředkovávají nejužší styk operačního systému s hard‐ warem.  Aby mohl jeden operační systém komunikovat s hardwarem nejrůznějších výrobců a typů, je nutné, aby byla  komunikace se všemi zařízeními jednotná (unifikovaná).  Ovladač nabízí operačnímu systému unifikované rozhraní (interface) hardwarového zařízení.  Poznámka: Všechny ovladače video‐karet např. musí nabízet službu zobrazení bodu na obrazovce. Operační systém  může tuto službu využít bez ohledu na to, je‐li připojen běžný CRT monitor, video projektor nebo LCD displej, i když  v každém z případů provede tentýž povel (vykresli bod!) jinou fyzickou akci.  Ovladače jsou:   Standardní (univerzální), které lze použít pro zařízení stejného druhu od různých výrobců a typů.  Jsou vhodné pouze pro běžná zařízení s typickými parametry (pevné disky, disketové mechaniky, klávesnice,  běžné dvou‐ nebo třítlačítkové myši, …) 

 

 

– Strana 159 – 

 Specializované, které lze použít jen pro konkrétní zařízení daného typu od daného výrobce.  Pokud chceme využít všech (včetně možných atypických) možností nějakého zařízení, měli bychom použít  specializovaný ovladač.  Každé zařízení počítače musí mít svůj vlastní ovladač. Ovladač získáme:   Univerzální ovladače běžných zařízení a specializované ovladače vybraných zařízení jsou dodávány s operačním  systémem.   Specializované ovladače pro konkrétní typ zařízení a operační systém dodává přímo výrobcem zařízení.  Většina ovladačů jsou freeware.  Poznámka: Instalované ovladače lze ve Windows zobrazit kliknutím pravým tlačítkem na ikoně Tento počítač   Vlastnosti  Správce zařízení. (U Windows XP kliknutím v Nabídce start na ikonu Ovládací panely  Systém   karta Hardware  tlačítko Správce zařízení.)   

 

 

 

– Strana 160 – 

  5.2.1.2.

Operační systém 

  Operační systém (OS) je program zprostředkovávající styk uživatelských programů s uživatelem a s hard‐ warem počítače.  Typy OS:   MS‐DOS – historický jednoprogramový OS firmy Microsoft. Viz Chyba! Nenalezen zdroj odkazů., strana Chyba!  Záložka není definována..   Windows 3.1 – historický víceprogramový OS firmy Microsoft.   Windows 95, 98 – dobíhající víceprogramové OS.   Windows 2000 – novější víceprogramový OS.   

 

– Strana 161 – 

 Windows XP – uvedení na trh – říjen 2001.   Windows NT – profesionální víceprogramový OS.   WindowsVista‐ uvedení na trh 2007   Unix – nejrozšířenější profesionální víceuživatelský OS (různé firmy, mnoho verzí). Viz Chyba! Nenalezen zdroj  odkazů., strana Chyba! Záložka není definována..   Linux – víceprogramový OS (podobný jako Unix). Některé verze jsou freeware. Viz Chyba! Nenalezen zdroj  odkazů., strana Chyba! Záložka není definována..   OS/2 – profesionální víceuživatelský OS firmy IBM.   Mac OS – víceprogramový OS firmy Macintosh pro počítače založené na procesorech PowerPC (nekompatibilní  s Intel).   Solaris – profesionální víceuživatelský OS firmy Sun pro počítače založené na procesorech UltraSPARC (nekom‐ patibilní s Intel).   

 

– Strana 162 – 

Poznámka: Starší OS obvykle neumí pracovat s moderními perifériemi, umí adresovat pouze omezené množství  paměti a často neumějí používat ovladače (nestandardní zařízení lze pak používat jen ze specializovaných  programů).  Operační systém je umístěn (instalován) buď na pevném disku nebo na síti a jeho zavedení má na starosti systémový  zavaděč BIOS (viz strana 43).  OS obvykle uživateli a programům nabízí tyto služby:   Správu systému souborů.   Správu paměti a paměťových systémů.   Správu sdílených zařízení a sítě.   Podporu víceuživatelského přístupu a víceprogramovosti.   Spouštění dalších uživatelských programů a komunikaci s nimi pomocí uživatelského rozhraní. 

 

 

– Strana 163 – 

Správa systému souborů  Soubor = strukturovaně pojmenovaný blok perzistentních (pevně uložených) dat   Strukturování – soubory jsou uloženy ve složkách. Složky mohou obsahovat další složky (hierarchická,  stromová struktura). Organizace uložení souborů = systém souborů (souborový systém).   Jméno souboru – např. nejvýše 256 libovolných znaků (ve Windows).   Obsah souboru – libovolné informace (např. textový dokument, obrázek, zvuk, program, …).   Perzistentní data – neztrácí se s vypnutím počítače – uložena na pevném disku, disketě nebo CD.  Poznámka: Některé OS chápou pojem souboru obecněji. Např. OS UNIX má i neperzistentní soubory (např. existuje i  soubor „tiskárna“ – všechna data uložená do tohoto souboru jsou vytištěna).  Určení jednoho souboru v systému souborů pomocí:   Úplné specifikace – skládá se z:   

 

– Strana 164 – 

 Zařízení souboru – médium, na kterém se soubor nachází (typicky A: disketa, C: první pevný  disk, D: druhý pevný disk nebo první CD mechanika, atd.)   Cesta souboru – složka, ve které se soubor nachází. Udává se posloupností procházených složek  od tzv. hlavního adresáře oddělených zpětným nebo obyčejným lomítkem.   Jméno souboru – vybírá soubor z dané složky. Skládá se ze jména a přípony souboru, která je  oddělena tečkou a určuje typ souboru:  ◦ .exe, .com, .dll, .bat, .vbs – programy  ◦ .doc – dokument programu Word  ◦ .txt – čistě textový dokument (bez obrázků a grafiky, …)  ◦ atd. 

 

 

– Strana 165 – 

 Relativní specifikace určuje také soubor, ale výchozím bodem není hlavní adresář, ale tzv. aktuální adresář.  Nemusí se uvádět zařízení, na kterém je soubor uložen a cesta nezačíná znakem \. Symbol .. označuje  nadřazenou složku.   

Médium

  A: Texty Firma Ceník.txt

Profil.doc

Složka Programy Editor.exe

Cizí Soubor

Specifikace: a:\Texty\Firma\Profil.doc (úplná) ..\Firma\Profil.doc (relativní, pokud je aktuální adresář Texty) a:\Programy\Editor.exe (úplná) Editor.exe (relativní, pokud je aktuální adresář A:\Programy)

 

 

– Strana 166 – 

Správa paměťových systémů  Operační systém přiděluje (alokuje) hlavní paměť běžícím programům a řídí jejich vykonávání. Při ukončení  programu může být paměť uvolněna (dealokována) a přidělena dalším programům.  Často však dochází k situaci (zejména při běhu více programů současně – viz dále), že jsou požadavky  programů na hlavní paměť mnohem větší než je velikost celé hlavní paměti. Operační systém tento stav řeší virtuali‐ zací paměti, kdy méně používané bloky hlavní paměti umístí na pevný disk, který má sice větší kapacitu, ale je  mnohem pomalejší. 

 

 

– Strana 167 – 

Hlavní paměť plná, některé bloky nutno umístit na disk

Prostor virtuální paměti Rychlý ale malý prostor hlavní paměti

Alokovaná paměť programu 1

Pomalý ale velký prostor diskové paměti

Alokovaná paměť programu 2

 

Obrázek 33. Princip virtuální paměti  Správa sdílených zařízení a sítě  Operační systém také řeší případy, kdy chtějí např. dva programy zapisovat do stejného souboru – tzv. kolize  prostředků. 

 

 

– Strana 168 – 

Podobně je třeba řešit situaci, čte‐li např. jeden uživatel v síti nějaký soubor a jiný uživatel chce tento soubor  např. smazat.  Podpora víceuživatelského přístupu a víceprogramovosti  Počítače (z hlediska OS) dělíme na:   Jednoprogramové (mono‐task).   Víceprogramové (multi‐task).   Víceuživatelské (multi‐user).  Jednoprogramové OS:   Nejjednodušší typy OS – např. historický MS‐DOS.   Vždy běží jen jediný program. 

 

 

– Strana 169 – 

 Čeká‐li program na pokyn (vstup) od uživatele, setrvává celý počítač v nečinnosti.   Při zadání pokynu začne počítač ihned pracovat a další pokyny lze zadávat, až je daný úkol splněn.   Počítač 95 % času v nečinnosti. 

 Příklad: Zpracuje‐li počítač stisk klávesy v průměru za 100 s, pak by počítač plně vytížilo psaní  10.000 znaků/s. Píšeme‐li však 5 znaků/s, je průměrné využití počítače 0,05 %.  Pokyny uživatele Aktivita počítače čas  Okamžik zadání pokynu uživatelem Možnost zadání dalšího pokynu uživatelem Čekací režim, počítač v nečinnosti Aktivní režim, počítač v činnosti

 

Obrázek 34. Jednoprogramové řízení počítače   

 

– Strana 170 – 

Víceprogramové OS:   Na PC nejčastěji používané OS – např. Windows.   Může běžet více programů současně – paralelně (anebo se to tak uživateli alespoň jeví). 

 Běžet může například paralelně:  ◦ Program pro kontrolu nově příchozí pošty.  ◦ Program MS‐Word.  ◦ Program pro kontrolu pravopisu (v programu Word).  ◦ Program pro tisk dokumentu.  ◦ Antivirový systém. 

 

 

– Strana 171 – 

 I jediný program lze však rozložit na více jednodušších pod‐programů, které poběží paralelně  (např. kontrola pravopisu na pozadí v programu Word).   Čeká‐li některý program na vstup uživatele, ostatní programy mohou běžet. 

 Až když všechny programy čekají na pokyn, setrvává počítač v nečinnosti.   Některé pokyny mohou být vykonávány paralelně s jinými již vykonávanými pokyny.   Vykonání některých pokynů může být odloženo, dokud se nedokončí jiné pokyny vyžadující  stejné prostředky.  ◦ Poznámka: I když je počítač vybaven jen jedním procesorem, může být doba vykonání dvou pokynů  paralelně kratší než součet dob vykonání pokynů odděleně (sériově).   Vyšší využití počítače a výrazně vyšší komfort práce pro uživatele. 

 

 

– Strana 172 – 

Pokyny pro program A (např. program Word) Pokyny pro program B (např. tisk z Wordu) A

Aktivita počítače

B

A+B B

A

čas  Okamžik zadání pokynu programu uživatelem Možnost zadání dalšího pokynu uživatelem Čekací režim, počítač v nečinnosti X

Aktivní režim, počítač v činnosti, běží program X

 

Obrázek 35. Víceprogramový režim zpracování (zjednodušeno)  Víceuživatelský OS:   Dovolí pracovat v jeden okamžik i více uživatelům současně – např. Unix.   Každý uživatel může mít spuštěno více programů. 

 

 

– Strana 173 – 

 Počítač musí mít možnost připojit více terminálů (terminál = klávesnice + myš + monitor …). Často se terminály  připojují přes síť LAN.   Uživatel je pozdržen pouze pokud zadá pokyn, který vyžaduje prostředek, který již vykonává pokyn jiného  uživatele – při kolizi prostředků.   Do jistého počtu připojených uživatelů jsou kolize prostředků zanedbatelně pravděpodobné a uživatel takřka  nepostřehne, že na počítači pracuje více uživatelů současně – víceuživatelský OS tedy nabízí virtuální počítače  (uživateli se zdá, že má počítač jen pro sebe). 

 

 

– Strana 174 – 

Pokyny pro program A uživatele 1 Pokyny pro program B uživatele 1 Pokyny pro program A uživatele 2 Aktivita počítače

A1

A2

A1 A2

kolize

B1

A2+B1

paralelní běh

B1

čas 

Okamžik zadání pokynu programu uživatelem Možnost zadání dalšího pokynu uživatelem Čekací režim, počítač v nečinnosti Xn

Aktivní režim, počítač v činnosti, běží program X uživatele n

 

Obrázek 36. Víceuživatelský režim zpracování  Víceuživatelské počítače + výkonné OS  = nejlepší poměr cena/výkon 

 

 

– Strana 175 – 

Osobní (jednouživatelské) počítače + běžné OS  = špatný poměr cena/výkon  5.2.1.3.

Uživatelské rozhraní 

  Uživatelské rozhraní podporuje komunikaci mezi uživatelem a počítačem (operačním systémem). Často bývá  součástí samotného OS.  Příkazová řádka = uživatel zadává textové povely a systém odpovídá příslušnými hlášeními – starší způsob  komunikace.  Grafické uživatelské rozhraní = komunikace uživatele s počítačem grafickou formou (s využitím myši nebo  podobného prostředku) – toto rozhraní nabízí všechny současné OS.  Poznámka: Viz také Tipy pro ovládání klávesnice – Chyba! Nenalezen zdroj odkazů.  5.2.1.4.

 

 

Uživatelské aplikace ‐ utility 

– Strana 176 – 

  Uživatelské aplikace jsou všechny programy spouštěné z operačního systému.  Systémové nástroje (utility, správcovské programy)  Systémové nástroje neboli utility jsou programy pro správce počítačů nabízející služby, které zpřístupňují nebo  rozšiřují možnosti počítače, ale samy o sobě neprodukují činnost, pro kterou jsou počítače obecně používány.  Často jsou freeware, shareware nebo součástí OS.  Norton Utilities – nejznámější balík systémových nástrojů (od firmy Symantec). Licenční software. Viz  www.symantec.com.   Příklady systémových nástrojů:   Správci disků mohou nabízet: 

 Defragmentaci 

 

 

– Strana 177 – 

Přeskládání souborů na disku zvýší rychlost přístupu k souborům.  ◦ Např. Defragmentace disku dodávaná s Windows, program Defrag z Norton Utilit. 

 Komprimaci v reálném čase  Soubory ukládané na disk se automaticky komprimují a při čtení dekomprimují. Obvykle je tak  možné uložit na disk zhruba dvojnásobek dat (za cenu menší bezpečnosti – komprimovaná data  lze těžko obnovit při jejich poškození, také se vnáší riziko chyby komprimačního programu).  ◦ Např. SuperStore, DoubleSpace dodávaný s MS‐DOS. 

 Kontrolu integrity dat  Zkontroluje, zda se na disku nevyskytují logické i fyzické defekty (např. po výpadku napájení  nebo zhroucení systému).  ◦ Např. Scan Disk dodávaný s Windows, Norton Disk Doctor z Norton Utility, Disk Fix. 

 

 

– Strana 178 – 

 Antiviry (podrobněji viz dále 0, strana 205.)  ◦ Např. Norton Antivirus, F‐Prot (www.datafellows.com), Avast! (pro domácí užití na www.avast.cz  zdarma), Scan (www.mcaffee.com), AVG (trial verze na www.avg.cz), … 

 Vyhledávání známých virů  Zkontroluje, zda se v nějakém souboru na daném zařízení (pevný disk, disketa, síť) nenachází  nějaký známý virus.  Efektivní pouze v případě aktuální databáze virů (cca. týden starou – většinou lze aktualizovat  zdarma z Internetu).   Heuristická analýza  Prohledává soubory a snaží se v nich najít podezřelé sekvence instrukcí. Odhalí více virů  než vyhledávání podle databáze, ale může podezřívat i nenapadené soubory. Analýza je  časově náročnější.   

 

– Strana 179 – 

 Rezidentní štít  Antivirový systém je stále aktivní a prohledává všechny zpracovávané soubory a stránky WWW.  Kontroluje také, zda nějaký (potenciálně zavirovaný) program neprovádí podezřelé operace.  Výrazně zpomaluje počítač.   Kontrola modifikace  Antivirový systém kontroluje, zda se nezměnily (potenciálně nezavirovaly) dříve  instalované programy.  Lze použít pouze v případě, že je v nějakém okamžiku jisté, že počítač není zavirovaný.  Od tohoto okamžiku jsou všechny programy do této doby nainstalované chráněny od  virové infekce.   Souboroví manažeři   

 

– Strana 180 – 

◦ Např. Windows Commader (shareware, www.wincommander.com), Servant Salamander  (freeware, i v češtině, www.altap.cz), Norton Commander, FAR, … 

 Umožňují provádět rozšířené operace se soubory a obvykle obsahují některé jiné  systémové nástroje (komprimační programy, prohlížeče, systémové informace, apod.).   Ovládání periférií a sítě, konfigurace  ◦ Např. NetWare Client od firmy Novell (freeware, www.novell.cz), Microsoft NetWare dodávaný  s Windows. 

 Přihlašování / odhlašování   Zasílání zpráv   Nastavení přístupových práv   Mapování disků   

 

– Strana 181 – 

 apod.   Komprimační programy  ◦ Např. WinRAR (shareware, i v češtině na www.rar.cz, umí zpracovávat mnoho komprimačních formátů),  WinZIP (shareware na www.winzip.com), ARJ, LHARC. 

 Komprimace (komprese) transformuje soubor na menší soubor, který vyjadřuje stejnou  informaci.   Dekomprimace je (dekomprese) opačný proces nutný pro přístup ke komprimovaným  datům.   Ztrátová komprimace je taková komprimace, která některé informace vypustí (při  dekomprimaci tedy nevznikne původní soubor). Používá se hlavně pro komprimaci zvuku,  obrazu a videa, kde vynechaná informace nevadí. 

 

 

– Strana 182 – 

◦ Některé grafické a zvukové formáty lze komprimovat až na 10 % původní velikosti, text a databáze se  komprimují na 20 %, programy na 50 %. Jednou komprimované soubory již nelze komprimovat.  ◦ Nejčastěji používaná ztrátová komprimace je pro zvuk formát MP3, pro obraz formát JPG a pro video  formát MPG. Většina přehrávačů zvuku a videa a prohlížecích programů umí tyto formáty automaticky  dekomprimovat. 

 Komprimované soubory mají přípony:  ◦ RAR, ZIP, ARJ, MP3, JPG, LZH, CAB, TAR, JAR atd.   Prohlížecí programy 

 Slouží k prohlížení nejrůznějších typů souborů:  ◦ ACDSee – prohlíží takřka všechny formáty obrázků (shareware, na www.acdsystems.com)  ◦ Acrobat Reader – prohlíží a tiskne speciální formát .pdf pro profesionální dokumenty. Freeware na  www.adobe.com.   

 

– Strana 183 – 

◦ Microsoft Media Player (freeware, i v češtině na www.microsoft.com/downloads) a Real Player  (www.real.com) přehrávají videa a zvukové sekvence různých formátů.  ◦ Nullsoft WinAmp (freeware, www.winamp.com) přehrává zvukové sekvence nejrůznějších formátů.  ◦ GhostView – zobrazuje dokumenty v jazyce PostScript (s příponou .ps). Freeware na  www.cs.wisc.edu/~ghost.   Systémové informace 

 Pro správnou diagnostiku poruch počítače a správnou instalaci hardware je někdy potřeba získat  podrobné informace o počítači. Diagnostické a informační programy je zobrazí.  ◦ Např. System Info z Norton Utilit, Microsoft Diagnostics, Norton Diagnostics, Check‐It. 

 Někdy může být podána i informace o naměřené rychlosti počítače (dhrystone, wheatstone).   Zálohovací systémy 

 

 

– Strana 184 – 

◦ Např. Microsoft Backup (program Zálohování) dodávaný s Windows, dále speciální zálohovací programy  pro firemní zařízení (např. Sun StorEdge apod.) 

 Praxe ukazuje, že bezpečnost uložení dat nejvíce ovlivňuje použitá metoda zálohování.   Zálohovací systém umí:  ◦ Zálohovat danou množinu dat na CD, diskety nebo pásku. Zálohovaná data se obvykle komprimují.  ◦ Pravidelně k archívu přidávat změněné soubory (tzv. inkrementální zálohování).  ◦ Při kolizi systému obnovit nejpozději zálohovaná data.   Usnadnění 

 Programy umožňující práci tělesně postiženým.  ◦ Lupa, vizualizace zvuku, odstranění nutnosti současného stisku více kláves apod. 

 

 

– Strana 185 – 

◦   Aplikační software   Překladače a interprety   Kancelářské programy: 

 Zpracování textu   Zpracování grafiky   Zpracování dat   Manažerské programy   Specializované programy 

 

 

– Strana 186 – 

 Např. medicínské (PC Dent, PC Doktor, Turbo Assistent, Denta, Dentist+, Arcor, Clinicom,  Amis*H, Micro Image).   Např. statistické (StatGraph, Statistix, matematický balík firmy SAS).   Databázové systémy   Účetnické systémy   Zpracování zvuku   Nástroje Internetu   Edukační programy   Ostatní speciální programy   Hry 

 

 

– Strana 187 – 

Překladače a interprety  Programy používané systémovými programátory:   Překladače nižších a vyšších programovacích jazyků  ◦ Např.: Microsoft C++, Borland C++, Borland Pascal.   Překladače modulárních jazyků.  ◦ Např.: C++ Builder, Delphi, J++ Builder, Visual C++, Centura 2000, Oracle Developer.   Ladící a testovací prostředky. 

 Profilery – programy, které mohou pomoci najít např. důvod pomalého běhu programu.    Debuggery – programy, které pomáhají najít chybu v programu, slouží k ladění.  Kancelářské programy 

 

 

– Strana 188 – 

Kancelářské programy (balíky) obsahují typicky navzájem propojené programy pro:   Zpracování textu.   Zpracování grafiky.   Promítání prezentací.   Zpracování dat.   Řízení manažerských funkcí.   Některé nástroje Internetu.  Systém DTP (Desktop Publishing) umožňuje tvořit profesionální dokumenty na počítači.  Nejběžnější kancelářské balíky pro Windows:   Microsoft Office (verze 98, 2000, XP)   

 

– Strana 189 – 

 Někdy mylně považovány za součást dodávanou s operačním systémem Windows. Jsou však  samostatným programovým celkem.   Licenční software, i v češtině, informace na www.microsoft.cz/office.   Star Office firmy SUN. 

 K dispozici jako freeware na www.sun.com/products/staroffice.   Profesionální systém, v současnosti pouze v angličtině.   PC Suite firmy Software 602. 

 K dispozici jako freeware na www.software602.cz.   Jednodušší systém, i v češtině.  ◦ Poznámka: Nezaměňovat se starým systémem 602 pro MS‐DOS.   

 

– Strana 190 – 

 Smart Suite firmy Lotus. 

 Trial verze k dispozici na www.lotus.com.   Profesionální systém, jen v angličtině.   Word‐Perfect Office firmy Corel. 

 Trial verze k dispozici na www.corel.com.   Profesionální systém, jen v angličtině. 

 

 

– Strana 191 – 

Balík

Text

Prezentace

Grafika

Data

Manažer

MS Office

Word

Power Point

Photo Editor

Excel

–

Star Office

Writer

Impress

Draw

Calc

Schedule

PC Suite

602Text

–

602Photo

602Tab

InfoLine

Word Pro (Ami Pro) WordPerfect WordOffice Perfect Smart Suite

Lotus 1-2-3, Organizer Approach CorelPresentation Photo House Quattro Pro Central FreeLance, ScreenCam

–

 

Tabulka 5. Přehled programů v kancelářských balících  Textové procesory  Moderní textové procesory nahrazují tradiční psací stroje a nabízí:   Používání různých fontů (tvarů a velikostí písmen).   Používání barev.   

 

– Strana 192 – 

 Používání obrázků (grafů, tabulek, fotografií, …)   Automatizované činnosti (jako zalamování textu, kontrolu pravopisu, tezaurus, tvorbu obsahů a rejstříků  apod.)  Textové editory – programy (někdy i značně složité) sloužící pro editaci čistého textu (bez obrázků, typů písma, …)  používající se hlavně pro psaní zdrojových kódů programů.  WYSIWYG – What you see is what you get – Co vidíte, to dostanete – je označení pro editory, které psaný dokument  zobrazují pokud možno přesně tak, jak bude vypadat vytištěný. Všechny současné textové procesory kancelářských  balíků jsou WYSIWYG.  TEX (čte se „tech“) – profesionální textový procesor mimo kancelářské balíky, kterým se sází značné množství  odborné literatury a profesionálních tiskovin. Dokument se píše ve speciálním formátovacím programovacím jazyce  TEX (v běžném textovém editoru), který je přenositelný mezi všemi druhy počítačů. Při samotném psaní nejde vidět,  jak přesně bude dokument vypadat (není WYSIWYG). TEX však obsahuje zcela automatické formátování a dokument  dostane při jakýchkoliv rozměrech stránky profesionální vzhled. Nutnost učit se (byť jednoduchý) jazyk většinu uživa‐ telů odradí a sáhnou raději po WYSIWYG prostředku, který ovšem produkuje srovnatelné výsledky jen při vynaložení 

 

 

– Strana 193 – 

mimořádného úsilí.. TEX je public‐domain a je k dispozici pro prakticky všechny typy počítačů a operačních systémů.  Všechny informace lze nalézt na stránce českých uživatelů TEX na www.cstug.cz.  Grafické procesory  Nabízí funkce pro zpracování digitálních fotografií:   Vyvážení kontrastu a jasu.   Odstranění „červených očí“.   Přidávání různých efektů (mozaika, starý papír, …)   Jiné operace – např. odstranění pozadí, koláž, …  Poznámka: Profesionální výkonné grafické procesory se prodávají zvlášť jako samostatné programy. Např. Adobe  Photoshop a Adobe Illustrator, trial verze na www.adobe.com nebo Corel Draw!, trial verze na www.corel.com.  Prezentační software   

 

– Strana 194 – 

Programy pro sestavování video‐sekvencí vhodných např. k doprovodu mluveného slova.  Nabízí velké množství animací, grafických a zvukových efektů.  Datové procesory  Datové procesory slouží pro organizaci a zpracování dat číselného charakteru (ekonomie):   Tabulkový procesor (spreadsheet) organizuje data do buněk tabulky. Obsahy jednotlivých buněk mohou být  vzájemně provázány.   Statistické programy statisticky vyhodnocují data (nebývají součástí kancelářských balíků).  Důležitou funkcí těchto programů je schopnost data správně prezentovat – např. grafy.  Manažerské programy  Jedná se zejména o: 

 

 

– Strana 195 – 

 Elektronické kalendáře a diáře pro plánování času a organizaci aktivit.   Řízení týmových projektů a podpora tele‐working.   Telefonní seznamy, organizace kontaktů, atd.  Nástroje Internetu  Součástí kancelářský balíků bývá někdy:   Poštovní program   Organizátor WWW stránek  Databázové systémy  Dnešní databázové systémy – architektura klient‐server. Klient komunikuje se serverem pomocí jazyka SQL.  Databázový systém: 

 

 

– Strana 196 – 

 Databázový server – program provádějící operace s databází nebo počítač tento program obsahující.   Databázový klient – program nebo počítač přistupující k serveru.  Poznámka: Nejčastěji používané databázové systémy: Oracle, Centura 2000, Microsoft Access, Paradox. Starší  databázové systémy (nemají architekturu klient‐server): FoxPro, FoxBase, DBase, Clipper.  Účetnické systémy  Mohou obsahovat:   Účetnictví (jednoduché/podvojné)   Skladové hospodářství   Inventáře   Personální a mzdovou agendu 

 

 

– Strana 197 – 

 Plán investic   apod.  Zpracování obrazu  Viz Chyba! Nenalezen zdroj odkazů., strana Chyba! Záložka není definována..  Zpracování zvuku  Od jednoduchých střihových programů pro profesionální programy schopné tvořit elektronickou hudbu.  MIDI – rozhraní pro připojení syntezátoru (elektronických „varhan“) k počítači.  Nástroje Internetu  Umožňují komunikaci s daty uloženými na Internetu:   Poštovní programy. 

 

 

– Strana 198 – 

◦ Např. Microsoft Outlook, P‐Mail (freeware, i v češtině, na www.pmail.com), Calypso (freeware, na  www.mcsdallas.com).   Prohlížeče WWW stránek.  ◦ Např. Internet Explorer (freeware, i v češtině, na www.microsoft.cz), NetScape (freeware, na www.net‐ scape.com).   Ftp, Telnet – programy pro stahování vzdálených souborů a vzdálené připojení. Obvykle součástí OS.  Edukační programy  Zejména nepřeberné množství encyklopedií a příruček.  Nejznámější jsou:   Encyclopædia Britanica (www.eb.com) 

 

 

– Strana 199 – 

 Přístupná pouze po zaplacení registračního poplatku. Za jistých podmínek lze získat i trial  registraci.   MS Encarta Encyclopedia (www.encarta.msn.com) 

 Pouze k zakoupení.   Webopedia (www.webopedia.com) 

 Encyklopedie počítačové technologie přístupná on‐line zdarma.  Ostatní specializované programy  Ostatní, obtížně zařaditelné programy:   Elektronické slovníky.   Programy pro ovládání nestandardních zařízení. 

 

 

– Strana 200 – 

 Např. multimetru, osciloskopu, EKG, …   Designérské programy: 

 Složité systémy CAD (Computer Aided Design, design s využitím počítače): kresba výkresů, tech‐ nické výpočty (nosnost, pružnost, …), modelování.  ◦ Např. systém AutoCAD firmy Autodesk (www.autodesk.com). 

 Prostorové (3D) vizualizace – zobrazení architektonického návrhu budovy, sestřihu vlasů,  apod.  ◦ Např. 3D Studio firmy AutoDesk (www.autodesk.com) – stránka nabízí video prezentaci produktu.   Simulátory 

 Programy experimentující s modely reálných objektů nebo situací: 

 

 

– Strana 201 – 

◦ Simulace řízení křižovatky.  ◦ Simulace pohybu léčiva v organismu.  ◦ Simulace šíření epidemie.  ◦ Simulace pohybu vesmírných těles.  ◦ atd. 

Problematika počítačových virů  Počítačový vir je program, který provádí uživatelem nevyžádané (obvykle „škodlivé“) operace.Viz příloha XI.  Jak vzniká virus, jak pracuje?  Programátor (který se zřejmě baví poškozováním ostatních) naprogramuje virus.  ◦ Motivem může být např. pomsta nebo zlomyslnost. 

 

 

– Strana 202 – 

Programátor viru se pokusí někoho přimět, aby virus spustil a nainstaloval si ho tak do počítače (nevědomky).  Vir v sobě obvykle obsahuje mechanismy množení, které se snaží instalovat sama sebe na další počítače.  Po jisté době může vir aktivovat destruktivní fázi, ve které může: 

Definitivně zničit data na počítači a zhroutit systém počítače (tzv. trojský kůň).  Narušovat běh ostatních programů.  Zákeřně pozměňovat data v počítači (např. náhodně pozměňovat obsah buněk v souborech  Excel).  Skrytě číst informace z paměti počítače a odesílat je do Internetu (tzv. Spy‐ware).  Skrytě přepojit modem počítače na jiného poskytovatele Internetu (tzv. Active‐X podvod), což  může znamenat, že se doba připojení k Internetu bude účtovat jako mezinárodní hovor. 

 

 

– Strana 203 – 

… atd.  Některé operační systémy (zejména Unix, Windows NT, OS/2) výrazně omezují možnosti množení virů i provedení  jejich destruktivní fáze. Moderní víceuživatelské operační systémy zaručují naprostou virovou bariéru mezi  jednotlivými uživateli – jinými slovy, infikovat se mohou pouze „moje“ soubory, nikoliv soubory jiných uživatelů, byť  připojených do stejné sítě nebo dokonce uložené na stejném počítači.  Typy virů  Viry lze podle jejich typu rozdělit do čtyř „skupin“:   Souborové (nebo tzv. binární) viry 

 Tyto viry napadají tzv. spustitelné soubory (mají přípony (.exe, .com, .dll, .vxd apod.), které  obsahují procesorové instrukce. Soubor je infikován, jestliže je pozměněna sekvence jeho  instrukcí tak, že spuštění tohoto souboru – programu způsobí instalování viru do počítače.   Makro‐viry 

 

 

– Strana 204 – 

 Jsou viry napsané v interpretovaném jazyce (nejčastěji ve Visual Basic). Tyto viry napadají  soubory, které mohou obsahovat příkazy daného jazyka – což jsou nejčastěji dokumenty Word  (s příponami .doc a .dot), sešity Excel (s příponami .xls a .xla) nebo prezentace Power‐Point (s  příponami .ppt nebo .pps). Soubor je infikován tímto virem, pokud jeho otevření způsobí  instalaci viru do počítače.   Boot‐sektorové viry 

 Starší typy virů, jejichž kód (napsaný v procesorových instrukcích) je uložen v tzv. boot‐sektoru  disket a pevných disků (podrobněji viz dále).   Hoaxy 

 Zvláštní druh „virů“ podrobněji popsaný níže.  Infekční cesty  Nejběžnější infekční cesty: 

 

 

– Strana 205 – 

 Vir je obsažen přímo v příloze e‐mailu. 

 Otevřením takové přílohy je počítač infikován.   Takový vir obvykle okamžitě rozešle e‐mailem sám sebe všem uživatelům, kterým uživatel  napadeného počítače kdykoliv psal.   Vir je obsažen ve stáhnutém souboru z Internetu. 

 Otevřením stáhnutého souboru je počítač infikován.   Vir je obsažen v souboru na doneseném CD nebo disketě. 

 Otevřením nakaženého souboru je počítač infikován.   Takový vir obvykle skrytě infikuje všechny otevírané soubory na nakaženém počítači v naději, že  přenosem nějakého infikovaného souboru a jeho otevřením na jiném počítači, se infekce rozšíří. 

 

 

– Strana 206 – 

 Vir je obsažen v boot‐sektoru na doneseném CD nebo disketě. 

 Ponecháním nakažené diskety nebo CD v počítači při zapnutí nebo restartu počítače je počítač  infikován.   Takový vir obvykle skrytě infikuje boot‐sektory všech vložených disket a všech vypalovaných  RW‐CD v naději, že přenosem nějaké infikované diskety nebo CD a jejím ponecháním v jiném,  nenakaženém počítači se při jeho spuštění infekce rozšíří.   Vir je nepozorovaně a úmyslně nainstalován na počítač cizí osobou (např. v okamžiku přestávky na oběd).  Poznámka: Přenáší‐li se vir výhradně sítí, je to tzv. červ (anglicky worm).  Vir může být obsažen:   Souborový vir v souborech programů:  ◦ V souborech s příponami: .exe, .com, .dll, .drv, .vxd, .bat, .vbs, .sys, .app, .bin, .pgm, … 

 

 

– Strana 207 – 

 Makro‐vir v nejrůznějších dokumentech (Word, Excel, Power Point):  ◦ V souborech s příponami: .doc, .dot, .pps, .ppt, .xls, .xla, .eml, .rtf, .reg, .htm, …   V nějakém z výše uvedených souborech uvnitř komprimovaného souboru (archivu):  ◦ V souborech s příponami: .zip, .arj, .rar, .cab, …   Boot‐virus v boot‐sektoru diskety nebo CD.  Poznámka: Pokud nejsou přípony souborů při prohlížení obsahu složky zobrazeny (což je potenciálně nebezpečné –  viz níže), je možno jejich zobrazení zapnout v menu Zobrazit / Možnosti složky / karta Zobrazit / přepínač Skrýt  přípony souborů známých typů.  Poznámka: Riziková je tedy většina běžně přenášených souborů. Bez rizika jsou pouze čistě textové soubory  s příponou .txt a čistě grafické soubory s příponami .bmp, .jpg nebo .gif. Autoři virů toho však zneužívají a klamou –  např. soubor se jménem Readme.TXT.exe může při prvním pohledu vypadat jako čistě textový – jde však o program  s příponou .exe (poslední přípona je rozhodující). Navíc, je‐li zobrazování přípon vypnuto, objeví se pouze 

 

 

– Strana 208 – 

Readme.TXT (protože je skutečná přípona .exe skryta) a uživatel může nabýt dojmu, že otevírá čistě textový  dokument.  Obrana proti virům  Obrana proti virům se odehrává na dvou liniích:   Prevence – brání kontaktu viru s počítačem.   Represe – metody snažící se zabránit proniknutí (instalaci) viru do počítače nebo snažící se již infikovaný  počítač dezinfikovat nebo snažící se zabránit viru provést destruktivní fázi.  Prevence   Stahovat jen nezbytně nutné soubory z Internetu a pokud možno jen z důvěryhodných zdrojů.   Přenášet jen nezbytně nutné množství souborů na disketách a CD. 

 

 

– Strana 209 – 

 V žádném případě neotevírat neznámé přílohy pošty – žádejte odesílatele, aby v případě odesílání přílohy na  to zvlášť v dopise upozornil (uvedl počet a typ příloh).   Nepoužívat pirátské programy (instalovat jen z originálních CD).   Nenechávat diskety nebo CD v počítači při jeho spuštění nebo restartu nebo zavádění operačního systému  (dále jen OS) z disket nebo CD vypnout. 

 Co je to boot‐sektor a k čemu slouží?  ◦ Z diskety s infikovaným boot‐sektorem se lze nakazit jedině tak, že se disketa nechá vložená v počítači  při jeho zapnutí nebo po restartu.  ◦ Program BIOS, který je uložen v ROM paměti počítače má na starosti mimo jiné spuštění OS. Z historic‐ kých důvodů se BIOS snaží hledat OS nejprve na vložené disketě v počítači, potom na vloženém CD v po‐ čítači a nakonec na pevném disku počítače (případně potom ještě na síti). Zavádění systému začíná spuš‐ těním krátkého programu (tzv. zavaděče) uloženého v boot‐sektoru média, na kterém se OS hledá. Boot‐ sektorové viry se přitom ukládají do tohoto boot‐sektoru. Pokud uživatel zapomene infikovanou disketu  v počítači při jeho spuštění, BIOS, v domnění že zavádí OS spustí v boot‐sektoru virus. Virus v ten okamžik 

 

 

– Strana 210 – 

infikuje boot‐sektor pevného disku a zajistí si tak, že se již při každém dalším spuštění OS z pevného disku  spustí. Po infikaci pevného disku se zobrazí stejné hlášení jako po pokusu zavedení OS z neinfikované dis‐ kety, např.: „Non‐system disk or disk error – Replace disk.“ 

 Jak se proti boot‐sektorovým virům bránit?  ◦ V rámci preventivních opatření se proto doporučuje hledání OS na vložených disketách nebo CD  vypnout, protože běžný uživatel tyto funkce nevyužívá a odborník, který tyto funkce potřebuje, si je  dokáže opět zapnout.  To, jestli je hledání OS na disketách nebo CD zapnuto, můžeme jednoduše zjistit podle toho, co počítač  provádí po zapnutí počítače. Obvyklý scénář:  Testování paměti.  Testování pevného disku, CD a disket – v tento okamžik se disketová mechanika i CD obvykle na chvíli  spustí.  Smazání obrazovky a vypsání konfigurace v tabulce. 

 

 

– Strana 211 – 

Nyní nastane zavádění OS – pokud se i v tomto okamžiku spustí CD nebo disketová mechanika, hledá se  OS i na nich.  ◦ Také lze vyzkoušet, zda se po ponechání diskety v počítači po zapnutí počítače objeví hlášení„Non‐ system disk or disk error – Replace disk.“. Tento experiment je bezpečné provést s disketou právě zfor‐ mátovanou naším počítačem – ta pak může obsahovat nanejvýš virus, který již na počítači je. (Disketu lze  zformátovat kliknutím pravého tlačítka na ikonu diskety v okně tento počítač.)  ◦ Vyhledávání OS na CD a disketě je možné vypnout konfiguračním programem paměti CMOS, který se  spustí, přidržíme‐li typicky klávesu Delete (někdy F2) na několik sekund hned po zapnutí počítače nasta‐ vením jedné z možností (závisí na typu počítače):  Boot‐up sequence tak, aby začínala C: (ne třeba A:, C:)  1st boot device musí být Hard disk nebo None.  ◦ Pokud si nejste v konfiguračním programu zcela jisti, ukončete jej stiskem Ctrl+Alt+Delete a požádejte o  pomoc odborníka (problém lze obvykle řešit i telefonicky). 

 

 

– Strana 212 – 

 Důležité dokumenty zálohovat na nezávislá média – např. diskety nebo CD. Dvojnásobné uložení na stejném  pevném disku nelze považovat za zálohování. 

 Může se ovšem stát, že se s infikovanými zálohovanými daty zálohuje i virus samotný, proto  se obvykle po virovém útoku musejí zálohovaná data důkladně zkontrolovat.   100% ochranu zajistí pouze preventivní ochrana – a to při současném dodržování těchto zásad: 

 Neotevírat neznámé přílohy e‐mailu.   Stahovat pouze digitálně podepsané dokumenty z Internetu z důvěryhodných zdrojů.   Instalovat a spouštět programy pouze z originálních CD („přesná“ kopie originálu nemusí  být s originálem totožná, pokud se kopíruje na infikovaném počítači).  ◦ Spustitelné soubory (např. s příponami .exe, .com, .bat, .eml) by se měly spouštět pouze z originálních  CD. 

 

 

– Strana 213 – 

◦ Nejvíce virů přenáší počítačové hry a zábavné programy – a to někdy, žel, i na originálních CD. Někteří  výrobci proto vyžadují souhlas uživatele s tím, že za následky instalace daného programu nenese autor  nebo prodejce zodpovědnost. 

 Na donesených disketách nebo CD otevírat pouze soubory se známým obsahem a to pouze  nespustitelné soubory nebo soubory, které z principu nemohou obsahovat viry.  Programy, které otevírají dokumenty, které mohou obsahovat makro viry varují před  otevřením souboru nějaká makra obsahující (potenciální virus).  ◦ Např. programy Word, Excel a PowerPoint umožňují toto varování aktivovat v menu Nástroje / Možnosti  / karta Obecné/Antivirová ochrana maker. Pokud není tato volba aktivována, jsou soubory obsahující  makra otevírány bez upozornění a možnost virové infekce se zvyšuje. 

 Nikdy nezapomenout vloženou disketu nebo CD v počítači při jeho spuštění nebo restartu  nebo mít vypnuté hledání OS na disketě nebo CD.   Chraňte (fyzicky) svůj počítač před zásahem nedůvěryhodných osob. 

 

 

– Strana 214 – 

 Uvedená opatření jsou účinná pouze v případě, že jsou aplikována od okamžiku, kdy je  počítač jistotně nezavirovaný – např. po zakoupení od autorizovaného prodejce nebo po  naprostém smazání všech souborů (po formátování všech pevných disků).  Represe  Hlavní metodou je nasazení antivirového systému:   Používejte antivirový štít, který kontroluje všechny spouštěné programy a operace, které provádějí. Pokud je  některá operace podezřelá (mohlo by jít o instalaci nebo destruktivní činnost viru), je uživatel před jejím  provedením upozorněn.  Činnost štítu však zpomaluje běh počítače a ne všechny nebezpečné operace budou zachyceny a naopak  mohou být chybně zachyceny operace „normální“.   Používejte kontrolu integrity programů – antivirový systém si u doposud nezaregistrovaných souborů vytvoří  krátký záznam reprezentující obsah souboru (hash‐kód). Pokud je po registraci soubor infikován, (je změněn  jeho obsah), antivirový systém detekuje změnu programu, což se v tomto případě interpretuje jako podezření  na infekci.   

 

– Strana 215 – 

Technika je velmi účinná, slabým místem je nutnost registrace programu ještě před okamžikem, než by mohl  být infikován.   Pravidelně kontrolujte nepřítomnost známých virů – tato nejtypičtější funkce antivirového programu  prohledá všechny soubory počítače, ve kterých by se virus mohl nacházet. Nalezeny jsou ovšem pouze ty viry,  které antivirový program zná – jsou uloženy v tzv. virové databázi.  Pokud není obsah databáze aktuální, výrazně se snižuje účinnost ochrany. Databázi je třeba pravidelně  aktualizovat (provést update, např. z Internetu). Je třeba uvážit, že náš počítač může přes počítačovou síť  napadnout virus i několik minut starý. Většina antivirových programů nabízí každý den nový up‐date. Před  kontrolou podezřelých dat je vždy nutný aktuální up‐date (data z Internetu se doporučuje kontrolovat databází  cca. nejvýše den starou).  Zvýšení účinnosti přinese i odložení podezřelého souboru bez otevření na několik dnů s následnou kontrolou o  několik dní mladší databází.   Provádějte heuristickou analýzu programů vašeho počítače. Heuristická analýza analyzuje instrukce programů  na počítači a snaží se identifikovat podezřelé sekvence instrukcí. 

 

 

– Strana 216 – 

Analýza je sice pomalá, ale je možné takto detekovat viry, které ještě nejsou zařazeny do virové databáze.  Většina antivirových programů v takovém případě nabídne odeslání podezřelého souboru výrobci antivirového  systému, který infekci po odborném prozkoumání buď vyvrátí nebo potvrdí a vzorek viru uloží do své virové  databáze.  Doporučený postup při zjištěné infekci  Jsou čtyři možnosti:   Můžeme si být jisti, že je náš počítač nezavirován: 

 To nastane pouze při absolutním dodržení dříve uvedených preventivních pravidel.   Pak lze jen doporučit zálohování důležitých dat, aby případný technický problém (např. porucha  pevného disku) nezpůsobil jejich ztrátu.   Můžeme se domnívat, že je náš počítač nezavirován: 

 

 

– Strana 217 – 

 To nastane v případě, že nepoužíváme žádné rizikové programy (hry, větší množství programů  z Internetu) a neotevíráme neznámé přílohy pošty a současně, že nepozorujeme žádné  podezřelé chování počítače.   Pak je zcela na místě provádět zálohování důležitých dat a čas od času (např. 1x za 14 dní)  provést antivirovou kontrolu vyhledáváním známých virů, příp. heuristickou analýzu.   Máme podezření, že je náš počítač zavirován: 

 To v případě, že se počítač poslední dobou chová jinak než jsme byli zvyklí nebo jsme dostali  varování od přítele, od kterého jsme přenášeli soubory, že měl infikovaný počítač.   Pak je vhodné zkontrolovat počítač i několika různými antivirovými systémy různými metodami  (viz výše), důkladně zálohovat všechny důležité dokumenty a počítač kontrolovat antivirovým  systémem co nejčastěji (např. každé 2 dny). Zároveň ze svého počítače k nikomu nepřenášet  žádné soubory. 

 

 

– Strana 218 – 

 V případě, že se situace nemění, ba naopak zhoršuje a antivirové programy stále nemohou  identifikovat virus, je čas pomyslet na reinstalaci systému – smazání všech dat a programů a  nové instalaci operačního systému a všech programů. Před touto operací se však musíme pře‐ svědčit, že je vše důležité zálohováno (zálohu na diskety je nutno vždy zkontrolovat – na diske‐ tách mohou být vadné bloky) a zda máme k dispozici instalační CD nebo diskety všech programů  a ovladačů, které hodláme dále používat.  Reinstalaci systému s důležitými daty je vhodné svěřit odborníkovi.   Máme velmi vážné podezření na infekci nebo jistotu infekce: 

 K tomu může dojít:  ◦ V případě že byl někým nalezen virus v dopisu námi odeslaném – pak je infekce našeho počítače jistá.  ◦ V případě, že antivirový program pro vyhledávání známých virů našel virus – pak je infekce našeho  počítače také takřka jistá (žel existuje jistá, ale velmi malá pravděpodobnost, že jde o planý poplach). 

 

 

– Strana 219 – 

◦ V případě, že antivirový program při heuristické analýze našel podezřelý program – pak je infekce našeho  počítače velmi pravděpodobná.  ◦ V případě, že antivirový program našel program, který byl modifikován – pak je infekce našeho počítače  pravděpodobná. 

 V případě, že jsou infikovány:  ◦ Soubory dokumentů makro‐viry, potom je na místě použít nějakou metodu léčení z antivirového  programu, která bude zřejmě úspěšná a makro vir bude ze souboru odstraněn – u důležitějších souborů  provedeme prve jejich zálohování (pozor ale, abychom se později ze zálohy nenakazili).  ◦ Programové (spustitelné) soubory souborovými viry. Léčení takového souboru pravděpodobně nebude  úspěšné. Lze doporučit řešení: 1. Soubor smazat a program, ke kterému tento soubor patřil znovu  nainstalovat (máme‐li jeho instalační CD). 2. Soubor přenést z neinfikovaného počítače se stejným  operačním systémem (např. na disketě). 3. Pokud víme, že soubor můžeme obětovat, je nejlepší jej hned  smazat. 

 

 

– Strana 220 – 

 V případě, že antivirový program léčení nedoporučuje nebo není úspěšné nebo si nejsme jisti, o  jaký soubor jde (zda ho můžeme postrádat nebo ne), je vhodné požádat o pomoc odborníka.  Pokud jsme zakoupili antivirový systém, je možné, že je k dispozici horká telefonní linka výrobce.  Expert na virovou problematiku nám bude moci i po telefonu přesně popsat postup, jak  konkrétní virus z počítače odstranit.  Nejčastější mýty o počítačových virech   Mýtus: Digitálně podepsaný dokument stahovaný z Internetu nemůže být zavirovaný. 

 Digitální podpis pouze potvrzuje, že je dokument opravdu z daného zdroje. Neříká nic o jeho  obsahu. Pokud ale např. stahujeme podepsaný dokument ze stránky nějaké renomované firmy,  můžeme obsahu dokumentu důvěřovat. V případě, že se zobrazí prohlášení o bezpečnosti  obsahu, je společnost distribuující daný program právně postižitelná v případě, že program  obsahuje kód, který není v zdokumentován.  ◦ V extrémním případě může např. autor prohlásit, že instalací daného programu může dojít k poškození  počítače. Takové prohlášení může být spolu s programem digitálně podepsáno a autor může spoléhat na 

 

 

– Strana 221 – 

to, že málokdo dočte licenční prohlášení do konce. V tom případě nemusí autor nést žádnou právní  zodpovědnost.   Mýtus: E‐maily končící zprávou: „Tento dopis neobsahuje žádné viry. Zkontrolováno antivirovým systémem.“  jsou bezpečné. 

 Antivirový systém k této zprávě připojuje datum aktualizace virové databáze, kterou byl  odesílaný dopis zkontrolován. Viry, které antivirový systém nezná, budou proto i s tímto prohlá‐ šením odeslány. Navíc nelze zcela zaručit, že nebyl dopis infikován během transportu (což je  ovšem nepravděpodobné).   Mýtus: Virus se můře šířit nekontrolovatelně. 

 Dokud se nespustí infikovaný program, neotevře infikovaný dokument nebo nedojde k pokusu  zavést OS z infikované diskety, nemůže virus počítač napadnout ani nijak ohrozit.   Mýtus: Virus může nakazit CD nebo disketu chráněnou proti zápisu. 

 

 

– Strana 222 – 

 Nepřepisovatelné CD nebo jakékoliv CD uvnitř mechaniky neumožňující zápis na přepisovatelná  CD a disketa, která má mechanickým přepínačem zablokován zápis, nemohou být infikovány –  pokud nebyl na přepisovatelné CD virus zanesen při vypalování nebo na disketu virus zanesen  přes zablokováním zápisu.   Naopak, z jakéhokoliv infikovaného CD nebo diskety může být počítač nakažen (bez ohledu na  to, jestli je médium chráněno proti zápisu nebo ne), protože k instalaci viru na počítač (zaviro‐ vání) je potřeba pouze zápis na pevný disk.   Mýtus: Některé viry nejsou nebezpečné. 

 Některé viry skutečně nemají destruktivní fázi. Pouze se množí. Minimálně však ale dochází  k nekontrolovatelnému obsazování paměti počítače a jeho zpomalování. I to lze považovat za  škodlivou činnost.   Mýtus: Jen „pirátské“ programy mohou obsahovat viry. 

 

 

– Strana 223 – 

 Ve skutečnosti i značné množství public‐domain software, freeware a shareware (tedy  programy, za které se obvykle nemusí platit) může obsahovat viry. Autoři ovšem za vedlejší  účinky svých programů nemohou ručit.   Pokud obsahuje licenční software na svých instalačních CD nebo disketách virus (což se ve zcela  výjimečných situacích může stát), lze se právní cestou domáhat odškodnění, pokud není toto  právo jinak upraveno licenční smlouvou. Při koupi programů je proto vhodné explicitně vyžádat  od prodejce prohlášení o zaručeném původu software nebo o virové bezpečnosti prodávaného  produktu.   Zcela výjimečně mohou i právě koupené, již naformátované diskety obsahovat boot‐sektorové  viry. Pro zvýšení nejen virové bezpečnosti je proto možné disketu před použitím přeformátovat  (přeformátování je navíc schopné odhalit vady materiálu neodhalené výrobcem ještě před tím,  než by mohla být ztracena data na disketu uložená).   Mýtus: Virus může rozbít (fyzicky zničit) počítač. 

 

 

– Strana 224 – 

 Virus může například vyplýtvat toner v tiskárně (nevyžádaným tiskem mnoha černých stránek),  více opotřebovat dvířka CD neustálým otevíráním a zavíráním mechaniky, namáhat mechaniku  pevného disku, diskety nebo CD tím, že bude neustále popojíždět čtecí hlavou apod. – Žádná  z těchto činností však pravděpodobně neunikne pozornosti uživateli počítače. A pro opravdové  zničení by musely probíhat mnoho hodin nepřetržitě.   Mýtus: Virová infekce se mě netýká. 

 Tvrzeno většinou uživatelů před virovým útokem.   Mýtus: Represivní opatření mohou 100% ochránit počítač. 

 Každá technika represe má své nedostatky, které dovolí některým virům projít přes antivirovou  ochranu.  Hoaxy  Zvláštním typem e‐mailového „viru“ je hoax (anglicky hovorově balamutit, tropit žerty, dělat si legraci, „malovat  straky na vrbě“):    

 

– Strana 225 – 

 Hoax nemá destruktivní fázi.   Neobsahuje mechanismy pro jeho množení.   Jeho cílem je co nejvíce blokovat síť a obtěžovat uživatele.  Typickým obsahem dopisu – hoaxu je:   Balamutící zpráva: 

 „Důvěryhodné zdroje varují…“   „Pozor na ničivé účinky viru…“   „Právě jste vyhrál / můžete vyhrát…“   Žertovný mail – např. „Hoď si sněhovou kouli…“ 

 

 

– Strana 226 – 

 „Microsoft vás žádá o aktualizaci z WWW…“   „Mobil zdarma…“   Pokyn k rozeslání (přeposlání) dopisu blízkým: 

 „Odesláním mailu budete zařazen do slosování…“   „Odesláním dopisu podepíšete petici…“   „Odesláním vyjádříte soustrast obětem terorismu…“   „Odesláním přispějete…“   „Odesláním pomůžete…“   „Odeslání ti přinese štěstí…“ 

 

 

– Strana 227 – 

 nebo jen stručně: „Pošlete co nejrychleji dále…“  Při čtení hoaxu je nutné si uvědomit:   Odesílatel vůbec nemusí být ten, kdo je pod hoaxem textově podepsaný (např. jménem společnosti).   E‐mail bez elektronického podpisu nemá žádnou právní váhu – nelze ním nic podepsat ani na nic přispět.   Solidní firma zásadně nezasílá e‐maily bez vědomí jejího majitele (tzv. nevyžádaný e‐mail) a v žádném  případě nežádá adresáty o další předání dopisu (přeposílání).   Přeposláním hoaxu bude zveřejněna adresa, e‐mail a někdy i jméno odesílatele (záleží na nastavení systému)  v seznamu osob, které dopis přeposlaly dál. Zveřejňujete tedy část svých osobních údajů.   Přeposláním hoaxu se přispěje k zahlcení datových toků.  Příklady hoaxu: 

 

 

– Strana 228 – 

 Chcete‐li zjistit, co znamena jeden rok zeptejte se studenta, který propadl u zaverecne zkousky.  Chcete‐li zjistit, co znamena jeden mesic, zeptejte se matky, ktere se narodilo dite o jeden mesic  drive… … Prozivej plne kazdy okamzik sveho zivota. Puvod tohoto dopisu je neznam, ale prinasi  stesti kazdemu, komu byl dorucen. Nenechavejte si tento dopis. Neposilejte penize. Jen ho  predejte peti pratelum, kterym prejete stesti. Uvidite co se stane za ctyri dny po doruceni tohoto  dopisu.   Petice proti valce. Jako dusledek dne teroru v utery 11. 9., kdy byly zniceny veze Dvojcata v New  Yorku a Pentagon … Noviny New York Times konstatovaly … Huges, poradce presidenta Bushe, nas  na tiskove konferenci ujistila … Prosim PREKOPIRUJTE tento e‐mail do nove zpravy, podepiste  konec seznamu a poslete to vsem svym znamym. Pokud dostanete tento seznam s vice nez 500  uvedenymi jmeny, prosim poslete kopii zprávy na adresu: [email protected]. I kdybyste se  rozhodl seznam nepodepsat, poslete prosim petici dal a neodstranujte ji. Prelozeno ze spanelsti‐ ny/anglictiny dne 17.09.01.   United Nations Information Center (kterému patří uvedená adresa) na svých oficiálních  stránkách prosí o neposílání dalších e‐mailů, které zcela zablokovaly síť: 

 

 

– Strana 229 – 

◦ “We have been received an overwhelming amount of emails as part of a petition ‐‐ generated by an  unknown source” na www.unicwash.org (dne 19.10.2001)  Poznámka: Většina poskytovatelů Internetu kontroluje počet odesílaných e‐mailů jednotlivými uživateli a těm, kteří  odesílají obrovské množství e‐mailů (např. sto za sekundu), zabraňují používat jejich služby. V některých státech  existují i právní postihy za takovou činnost. Vzhledem k tomu, že se hoax šíří od mnoha uživatelů a mohutný tok dat  je rozptýlen, je boj proti tomuto typu útoku velmi obtížný. Některé antivirové štíty upozorňují na nejčastější hoaxy a  žádají uživatele o jeho neposílání dál.  Pokud se uživateli skutečně zdá, že se nejedná o hoax (může např. přijít žádost o darování vzácného typu krve), je  vhodné před přeposláním vždy:   Překontrolovat oficiální WWW stránky domnělého odesílatele – ten je u solidních zpráv vždy uveden a  přesvědčit se, zda má daná žádost skutečný základ (žádost má být vyvěšena také na oficiálních WWW  stránkách).  ◦ Pozn.: Hlavní doménová adresa oficiálního serveru (viz kapitola Síť WWW v rámci kapitoly 0 na straně  133) by alespoň částečně měla připomínat adresu domnělé instituce (např. www.fnmotol.cz je zřejmě  opravdu adresa FN Motol, ovšem i kdyby se stránka na adrese www.volny.cz/Motol tvářila jako oficiální 

 

 

– Strana 230 – 

stránka nemocnice, jde jistě o podvrh, protože doména volny slouží pro účely malých domácích uživatelů  Internetu. Rozhodnutí o tom, která stránka je opravdu oficiální je ovšem (v případě nezabezpečeného  přenosu) úkol obecně nerozhodnutelný.   Skutečná žádost nebude v žádném případě obsahovat překlepy ani pravopisné chyby a bude dobře stylisticky  upravená.   Pokud jste ovšem na podobnou žádost již narazili např. ve sdělovacích prostředcích, je její další přeposílání  naprosto zbytečné – pravděpodobně o ní již ví i vaši přátelé.   Navíc je nutné uvážit, že pokud jste nějakou nevyžádanou zprávu obdrželi, je značně pravděpodobné, že ji už  obdržela i většina vašich přátel.   Reagujte pouze na smysluplné prosby – nejrůznější typy varování (např. varování před nedostatkem vitamínu C  před zimou, varování před nedostatkem pochopení) mohou být sice užitečná, ale mnohem užitečnější bude se  jimi řídit, než je přeposílat.    

 

 

– Strana 231 – 



 

  

 

 

– Strana 232 – 



 

 

– Strana 233 – 

Příloha I.  

 

 

– Strana 234 –