Počítač je univerzálny
stroj pre spracovanie informácií.
Pripravené postupy
vykonávajú rýchlo a prakticky neomylne.
Starí
Číňania a Japonci - počítacie dosky - abakus.
V starom
Rusku - guličkové počítadlá - sčoty.
Augsra -
logaritmické počítadlo, ktoré sa stalo prvým počítacím prístrojom, ktorý
pracuje na analógovom princípe.
Stroj Blaise
Pascala - prvý mechanický počítač - násobenie a delenie- Pascalina.
R. 1674
G.W.Leibnitz - počítací troj - sčítanie, odčítanie, násobenie, delenie
Nemecký filozof a matematik Gottfried Wilhelm Leibniz zdokonalil v roku
1673 pascalinu a tak Vyvinul prístroj, ktorý dokázal násobiť, deliť a počítať s
odmocninami. Tento prístroj bol predchodcom modernej kalkulačky.
R. 1830 -
Ch. Babbage - počítač na mechanickom princípe
Počas 2.svetovej vojny - Zuse - automatický reléový
počítač s mechanickou kolíčkovou pamäťou.
V rovnakom čase -
profesor Aiken na Harwardskej univerzite navrhol niekoľko počítačov, (Mark1) ktoré potom zostrojil s firmou IBM
Za počítače nultej generácie sa považujú elektromechanické počítače,
ktorých základom sa stala súčiastka nazývaná elektromagnetické relé. Tieto
počítače pracovali väčšinou s taktovacou frekvenciou okolo 100 Hz (100 operácií
za sekundu).
Howard Aiken - prvý operačný
automatický počítač - Mark 1
Ø Na zhotovenie Mark 1 sa spotrebovalo
497 míľ drôtu, 78 sčítacích strojov a stolných kalkulátorov
Ø Stroj pracoval plných 15 rokov a mal
mnohostranný význam. Mark 1 Bol prvým operačným automatickým počítačom
V lete 1945 na Pensylvánskej univerzite
bol uvedený do prevádzky elektrónkový počítač chladený leteckými motormi - Eniac .
ENIAC (Electronic Numerical Interpreter And Calculator). Zostrojila
ho americká armáda pre vojenské účely - na výpočty balistických tabuliek. 14.
februára 1946 ho svetu predstavila University of Pennsylvania. Už v novembri
toho istého roku putoval na renováciu; následne fungoval od júla 1947 až do
októbra 1955.
ENIAC - 5000 operácií za sekundu (Intel Core Duo -
21,6 miliárd operácií za sekundu), spotreba
174
000W, váha 28 ton, cena takmer pol milióna USD, dĺžka tridsať metrov, 140 m2,
dokázal si zapamätať len dvadsať čísiel.
Sčitovanie,
odčitovanie, delenie, násobnie, druhá odmocnina,
18-tisíc
elektrónok, pracoval v desiatkovej sústave.
Programovanie
zmenou zapojenia káblov.
Pracoval
v desiatkovej sústave.
Hlavné rysy prvej generácie počítačov
boli:
·
Veľké množstvo stavebných a spínacích prvkov – vákuová
elektrónka
·
Veľké stavebné prvky a veľká spotreba energie
·
Rýchlosť operácií bola pomerne malá
·
Obmedzená kapacita pamäte, ústredná pamäť spravidla
magnetický bubon
·
Programy sa zostrojovali výlučne v strojovom kóde
(programy sa drôtovali, operačná pamäť bola 8 Byte)
·
Najvýraznejšie znaky:
·
Stavebné a spínacie prvky sú diódy a tranzistory
·
Miniaturizácia súčiastok a menší príkon – kremíkové
tranzistory
·
Rýchlosť operácií bola vyššia
·
Zvýšenie
kapacity pamäte, je schopná uchovávať milóny znakov
·
Okolo 200 programovacích jazykov – Fortran, Algol,
Lisp, Cobol, assembler...
·
Rozvoj software - vznikajú kompilátory.
·
Jednotlivé modely sa navzájom podstatne líšia, každý
má svoj strojový jazyk. Neexistuje
zlučiteľnosť - "kompatibilita".
(Edvac, IBM 650, TRADIC, IBM 1401, IBM 1620,
PLATO, minipočítač PDP-1).
Hlavné znaky tretej generácie:
·
Stavebné a spínacie prvky sú miniaturizované
tranzistory
·
Veľkosť prvkov je podstatne menšia ako u 2.generácie
·
Rýchlosť operácií sa meria v nanosekundách
·
Kapacita pamäte rádovo miliardy znakov
·
Programovanie sa rozšírilo o multiprogramovanie,
objavuje sa multiprocessing
·
Software - katalóg programovacích jazykov
·
Kompatibilita software aj hardware
Počítače tretej generácie u nás
predstavujú počítače - SMEP, JSEP,
Na Slovensku riadili hlavne strojársku
výrobu.
Vznik osobných počítačov bol podmienený
vyvinutím integrovaných obvodov s vysokou hustotou integrácie. V r. 1971
dosiahla firma Intel Corporation hustotu integrácie 1000 tranzistorov na čip,
čo bolo nevyhnutné ku vzniku mikroprocesora. Mikroprocesor je integrovaný obvod,
v ktorom sú združené na jednom čipe prvky ako tranzistory, diódy, odpory a pod
v takých zapojeniach, že tvoria základnú časť číslicového počítačového systému
- procesor). Vylepšený model tzv.8080 sa stal základom prvých osobných
počítačov.
V roku 1981 firma IBM
predstavila svetu prvý osobný počítač IBM PC.
Počítače
opustili klimatizované výpočtové strediská s množstvom technikov, programátorov
a iných špecialistov a vybrali sa do kancelárií, na pracoviská a
do domácností. V ďalšej časti sabudeme zaoberať architekturou
osobných počítačov. Cieľom je popísať rozhodujúce parametre a komponenty
súčasných personálnych počítačov.
Od roku 1990,
·
používajú sa integrované obvody s hustotou
integrácie až do 5 000 000 prvkov) so stále sa zvyšujúcim počtom diskrétnych
prvkov na čipe – procesor Intel Core Duo
·
svoje uplatnenie nachádzajú paralelné počítače,
databázové a znalostné počítače,
·
budujú sa heterogénne počítačové systémy,
·
počítače sa učia porozumieť reči a obrazu,
·
počítače sa využívajú na riešenie úloh umelej inteligencie.
John von Neumann (1903-1957) maďarský matematik
židovského pôvodu
V roku 1946 pán John von Neumann a jeho kolegovia z Princeton Institute for Advanced Studies naprojektovali nový počítač postavený na týchto pravidlách:
Tieto prvky nachádzame u počítačov
všetkých generácií. Rozdielne je technické riešenie jednotlivých zariadení a
ich prepojení.
Bit (binary digit) – základná jednotka informácie - môže nadobúdať jednu z dvoch logických
hodnôt. V praxi nadobúda vždy jednu z dvoch vzájomne sa vylučujúcich stavov,
ako „pravda“ -- „nepravda“, „zapnutý“ -- „vypnutý“, nula -- jedna.
Bajt (angl. byte, tiež ozn. ako
slabika) je
zoskupenie bitov, pôvodne s premenlivou veľkosťou, no dnes takmer vždy 8 bitov.
Osembitové bajty, tiež známe ako oktety sú schopné reprezentovať 256 rozličných
hodnôt (28).
Hardware - stroj, ktorý vykonáva programy a
všetky jeho prídavné zariadenia, praktický všetky hmotné prostriedky výpočtovej
techniky.
Prídavné zariadenie - zariadenie, ktoré rozširuje možnosti
počítača o vstup, výstup alebo archiváciu dát, patrí k hardware počítača.
Kompatibilita - zlučiteľnosť rôznych technických alebo programových
prostriedkov. Napríklad tlačiareň, ktorá
spĺňa predpísané pravidlá, môžeme pripojiť ku každému personálnemu počítaču bez
ohľadu na výrobcov.
Technická špecifikácia prepojenia
zariadení je rozhranie
a podlieha štandardom a normám. Niekedy prepojenie vyžaduje zariadenie, ktoré
nazývame interface.
Plug and play – Operačné systémy Windows podporujú funkciu Plug and
Play, sú navrhnuté na Plug and play
BIOS, ktorý dokáže automaticky detekovať zariadenia podporujúce funkciu Plug
and play a operačný systém nainštaluje príslušné ovládače ku týmto
zariadeniam (ak ich má). Ak operačný
systém ovládače nenájde, požiada užívateľa o príslušný ovládač.
Základná (matičná) doska
navzájom prepája komponenty počítača.
Ovplyvňuje možnosti
používateľa pri ďalšom rozširovaní počítača
-
možnosť použitia rôznych typov procesora,
-
pripojenie viacerých rozširujúcich kariet,
-
rôzny počet možných sériových a paralelných
portov.
Komponenty na základnej doske
sú prepojené systémovými zbernicami.
Rôzne súčasti, spôsob ich prepojenia v
personálnych počítačoch, sa riadi štandardami, a preto je možné spájať v jednom
počítači komponenty od rôznych výrobcov. Tieto spôsoby prepojenia určujú
vlastnosti základnej dosky, limitujú využitie použitých komponent, nazývame ich
čipset matičnej dosky.
PC je postavené na modulárnom
(stavebnicovom) princípe.
Väčšina týchto modulov (komponentov) je
pripojená priamo na základnú dosku. Tá je pripevnená ku skrinke PC a napájaná
zo zdroja. Sama
napája niektoré komponenty.
VGA je skratka Video Graphics Array, čo je
registrovaná obchodná značka firmy IBM pre grafický adaptér (spravidla grafická
karta
AGP, z
anglického Accelerated Graphics Port ( alebo Advanced Graphics Port) je vysoko
rýchlostný kanál pre pripojenie jedného zariadenia (zvyčajne grafickej karty) ku základnej doske, slúži primárne k podpore pri akcelerácii počítačovej
3D grafiky.
PCI (z anglickej skratky Peripheral
Component Interconnect) štandard pre zbernicu počítača
k pripojeniu periférnych zariadení k matičnej doske. Tieto zariadenia môžu byť:
Slot AMR (Audio/Modem Riser) digitálno-analógový prevodník
Na základnú dosku je možné osadiť:
·
pamäte – operačná pamäť, BIOS, Cache, CMOS
·
procesory
·
chipset
·
zbernice
·
prostredníctvom voľných slotov –
§ disky,
§ rozširujúce
karty – grafickú, zvukovú, sieťovú, modemovú,
§ ďalšie
pamäti.
·
integrované radiče
·
porty (rozhranie, interface) - na pripojenie
klávesnice, myši,
reproduktorov, mikrofónu, tlačiarne ...,
·
konektory na napájanie
·
batériu.
Jednotlivé
komponenty môžu byť integrované do iných
komponent – grafická karta v čipsete, cache pamäť v jadre alebo
v puzdre procesora.
Na samotnej
základnej doske môžu byť integrované : zvuková
a grafická (nepostačuje na 3D aplikácie) karta a jedna alebo dve sieťové karty.
Ak užívateľovi takáto integrovaná karta nevyhovuje, je možné použiť prídavnú
kartu.
jednotlivé
typy matičných dosiek majú štandardizované rozmery a umiestnenie upevňovacích
otvorov. Je aj definované umiestnenie jednotlivých kľúčových komponentov,
napájacie konektory, konektory na prepojenie so skrinkou. Spolu tieto
vlastnosti označujeme ako "form factor". Existuje niekoľko základných
typov rozmerov dosiek. Dnes sa vo všeobecnosti najčastejšie používa ATX form
factor a jeho klony vytvorený firmou Intel v r. 1995.
·
ATX (Advanced Technology Extended), - na doske sú dva
USB porty, konektor na pripojenie klávesnice je typu PS/2 rovnako ako myš,
rozmery základného formátu 305 mm krát 244 mm
· DTX – spätne
kompatibilné s ATX
·
BTX (Balanced Technology Extended) – micro BTX - lepší výkon, menej
hlučné počítače, lepší odvod tepla zo zdroja a grafickej karty – sú
nekompatibilné s doterajším formátom ATX (napr. iný napajací konektor).
· ATX -
klony:
o
microATX - zmenšená verzia ATX. Obsahuje menej
rozširujúcich slotov, ale obvykle má viac integrovaných komponentov,
o
FlexATX vychádza z microATX
o
ITX, mini ITX, ETX -
používané v embedded počítačoch,
Embedded
počítače sú
určené k zabudovaniu do rozvádzača alebo „útrob“ riadiaceho systému či iného
zariadenia, kde je väčšina externých súčiastok integrovaná do jediného čipu
spolu s procesorom a tým vzniklo názvoslovie „jednočipový počítač“. Dnes sa
embedded systém bežne využíva v bankomatoch a platobných termináloch, v
informačných kioskoch, PDA, MDA, kalkulačkách, hracích konzolách, vo vybavení
domácností (pračky, mikrovlnné rúry, DVD, TV, klimatizácie a pod. , vo
vzdelávacích automatoch pre školstvo, v lekárskych prístrojoch, automobiloch,
lietadlách i v rôznych priemyselných odvetviach, predovšetkým priemyslovej automatizácie.Je
to jednoúčelový systém pre predtým definovanú činnosť a vyznačuje sa nízkym
príkonom, OS Windows XP Embedded – vo flash pamäti).
o
LPX, - majú často integrované grafické adaptéry a zvuk. To môže poskytovať vysoko
kvalitný výrobok za nízku cenu, ale modernizácia môže byť obtiažna. Nie vždy je možné
deaktivovať vstavanú kartu grafického adaptéra.
o
NLX - nízkoprofilová základná doska, umožňuje prospôsobenie
sa novým trendom na trhu a PC technológiám.
§ Podporuje súčasné a budúce
procesorové technológie
§ Podporuje novú garfickú kartu
§ Podporuje vysoko výkonné
grafické riešenie
§ Podporuje rozvinuté
pamäťové technológie
·
Barebone – miniatúrne základné dosky sú zabudované v
primerane malej
skrinke, v
ktorej je zabudovaný aj zdroj,
Barebone je počítačová platforma pozostávajúca len z tých najnutnejších súčiastok. V skrinke sa nachádza len zdroj, základná doska a chladiaci systém. Dizajn týchto počítačov je obyčajne neštandardný a nie je možné ho zložiť použitím dostupných hardvérových komponentov.
Najväčšou výhodou barebone
systémov je jednoduchosť kompletizácie počítača, a možnosť výberu komponentov
podľa vlastného gusta. Je to akýsi medzistupeň medzi kupovaným a skladaným
počítačom. Ďalším veľký lákadlom sú malé rozmery a často veľmi podarený dizajn,
ktorý je pre jednotlivé série barebone typický a jedinečný. V nižšom segmente
barebone, je zaujímavá cena, ktorá je porovnateľná s cenou počítača s rovnakými
parametrami, avšak umiestnenom v klasickej midi-tower skrinke. Pri vhodnom
výbere komponentov, a predovšetkým chladenia, je možné postaviť aj za málo
peňazí tiché PC, ktoré sa bude navyše vynímať nielen doma v pracovni, ale aj v
kancelárii.
Základ barebone systému tvorí základná doska, väčšinou formátu micro-ATX a
skrinka formátu mini-tower alebo micro-tower, obsiahnutá zdrojom s výkonom
prevažne do 300 W, čo je dostatok pre osádzané komponenty. Barebone systémy nie
sú stavané pre hrubý výkon, ich úlohami sú kancelárske aplikácie, internet a
multimédia. Ponúkajú rozumný výkon za rozumnú cenu, ale vysoký grafický výkon
od nich nikto neočakáva, preto disponujú integrovanými grafikami.
Základné dosky sa delia predovšetkým
podľa podporovaných procesorov. Pretože existujú tri veľké rodiny procesorov
pre PC, existujú tri veľké skupiny základných dosiek:
§
Dosky s päticou typu Socket 7 (vývojovo najstaršie),
dnes nahradené variantou typu Super7. V nich sa používajú procesory typu
AMD K6-2.
§
Dosky pre procesory rodiny Intel (Pentium2, Pentium
3, Celeron), vybavené väčšinou päticami Socket 370 a Slot 1.
§
Dosky pre procesory AMD Duron a Athlon/Thunderbird,
najčastejšie so Socketom A.
predstavuje niekoľko vzájomne
spolupracujúcich integrovaných obvodov, ktoré riadia činnosť základnej dosky,
zaisťujú spoluprácu procesora s:
·
operačnou pamäťou, (nie
vždy, procesory radu Athlon 64 majú
integrovaný pamäťový radič t.j. komunikácia procesora s operačnou
pamäťou prebieha priamo, bez čipsetu)
·
zbernicou, portami, radičom diskov a pod.
Čo neriadi mikroprocesor, riadia obvody
čipovej súpravy.
Čipová sada zabezpečuje:
Zbernica počítača
predstavuje sústavu vodičov, pomocou ktorých je procesor spojený s pamäťou a
vstupno / výstupnými zariadeniami. Je to vlastne dopravná
"infraštruktúra", pomocou ktorej sa prepravujú údaje medzi
jednotlivými komponentami počítača. Sú vyvedené na konektory alebo sloty, cez
ktoré sa k nim pripájajú iné zariadenia.
Ich rýchlosť (udávaná v MHz)
a šírka (udávaná v bitoch)
ovplyvňuje výkon celého PC.
Zbernice pracujú v tzv. taktoch, (aj procesor, pamäť a aj iné zariadenia).
Rovnako v taktoch pracuje procesor,
pamäť a aj iné zariadenia. Počet taktov za časovú jednotku určuje pracovná
frekvencia. Rýchlosť sa udáva v Hz.
1 takt za sekundu 1 Hz (Hertz )
1000 taktov za sekundu 1kHz (Kilohertz)
1000 000 taktov za sekundu 1 MHz
(Megahertz)
1000 000 000 za sekundu jeden GHz
(Gigahertz)
FSB – (Front
Side Bus) je základným komunikačným kanálom moderných základných dosiek
Prostredníctvom nej komunikuje mikroprocesor s čipovou
sadou a ďalšími komponentmi (pamäťou cache, operačnou pamäťou a
niektorými ďalšími zariadeniami), je najrýchlejšia v celom systéme,
Novšie systémy využívajú HyperTransport zbernicu pracujúcu rýchlosťou niekoľko
násobku základnej frekvencie systému. Údaje sú prenášané rýchlosťou až
6,4GB/s.
SCSI – Používaná na pripojenie pevných diskov
a diskových polí hlavne na serveroch
ATA, SATA –
zbernice na pripojenie diskov ATA
AGP – (Acceleratet Graphics Port) špeciálna
zbernica určená pre pripojenie grafickej karty.
PCI Expres – na pripojenie grafických kariet, umožňuje nahradiť zbernicu AGP
Zbernica Fibre Channel
umožňuje napojiť na zbernicu SCSI zariadenia
do vzdialenosti 25m až 10 km. Počet pripojených zariadení je až 127 – umožňuje
zdieľanie diskových zariadení – používa sa na pripojenie diskových polí.
USB, Fire Wire
Sú univerzálne zbernice
schopné pripojiť spôsobom Plug&Play
127 zariadení s čo najvačšou rýchlosťou. Stručne ich možno charakterizovať ako
sériové zbernice s pripájaním a odpájaním periférií za chodu počítača.
USB
sériové zbernice s pripájaním
a odpájaním periférií za chodu počítača. Nahrádza
skôr používané spôsoby pripojenia (sériový a paralelný port, PS/2, GamePort a pod.)
pre bežné druhy periférií – tlačiarne, myši, klávesnice, joysticky, fotoaparáty, modemy atď., ale aj pre prenos dát z
videokamier a pamäťových kariet, MP3 prehrávačov,
externých diskov a externých napaľovacích mechaník.
Pôvodne
bol USB navrhnutý pre počítače, ale jeho popularita spôsobila, že dnes je tiež
bežnou súčasťou video hracích konzol, PDA zariadení, prenosných DVD a média
prehrávačov, mobilných telefónov, ale dokonca aj zariadení ako sú televízory, domáce
stereo zariadenia, autorádiá či prenosné pamäťové zariadenia.
K svojmu
chodu potrebuje PC, Fire Wire nie.
Všetky zariadenia, ktoré chceme na takúto zbernicu použiť, musia mať príslušné
rozhranie momentálne má takéto rozhranie -digitálna videokamera.
USB
systém má asymetrický design, pozostávajúci z hostiteľského kontroléra a
viacerých zariadení spojených v uzavretom cykle. Do cyklu môžu byť zapojené
prídavné rozbočovače (ang. hub),
pričom môžu tvoriť až 5-úrovňové stromy na jeden kontrolér. Staršie počítače
majú len jeden alebo dva porty. Cyklenie nikdy nerozšírilo a nové počítače sú
vyrábané s väčším počtom USB portov (vyvedených buď z interného rozbočovača, alebo
počítač obsahuje viacero USB kontrolérov, ale dnes najčastejšie ide o
kombináciu oboch prípadov).
Konektory – Mini USB, MicroUSB
Plug and play – Operačné
systémy Windows podporujú funkciu Plug and Play, sú navrhnuté na Plug and play BIOS, ktorý
dokáže automaticky detekovať zariadenia podporujúce funkciu Plug and play
a operčný systém nainštaluje príslušné ovládače ku týmto zariadeniam (ak
ich má). Ak operačný systém ovládače
nenájde, požiada užívateľa o príslušný ovládač.
Využitie
USB kľúče, myši, klávesnice či joysticky, . skenery či
digitálne fotoaparáty, tlačiarní nahradzujúc paralelné porty, napr. nabíjačky mobilných telefónov a pod.
Zvláštnou kategóriou sú zariadenia označované ako USB dekorácie – malé lampičky, ventilátory, ohrievače
šálok, či dokonca miniatúrne vysávače.
V súčasnosti sú zariadenia využívajúce USB veľmi rozšírené, vďaka jeho dostupnosti a cene. Veľmi sa rozvíjajú hlavne prenosné pamäťové zariadenia, tzv. USB kľúče, či Flash Drives, pričom jednotlivé spoločnosti sa priam predchádzajú, ktorá ponúkne lepšiu novinku, či už ide o rýchlosť prenosu, kapacitu, veľkosť, cenu či design.
Čím ďalej tým viac sa rozširuje používanie USB portov na pripojenie tzv. Human Interface Devices, medzi ktoré patria myši, klávesnice či joysticky, aj keď ešte veľmi často nájdeme ich pripojenie pomocou iných, starších portov. Pre viaceré zariadenia, ako napr. skenery či digitálne fotoaparáty, sa USB už stalo štandardom. Tiež je veľmi rozšírené pri pripájaní tlačiarní nahradzujúc paralelné porty a uľahčuje tak pripojenie viacerých tlačiarní k jednému počítaču.
Využitie USB portov je naozaj rôznorodé a výrobcovia často prichádzajú s novými, často bizarnými nápadmi. Keďže zbernica je schopná napájať menšie zariadenia, objavili sa (okrem bežných prenosných pevných diskov) aj zariadenia, ktoré využívajú port len na napájanie – napr. nabíjačky mobilných telefónov a pod. Zvláštnou kategóriou sú zariadenia označované ako USB dekorácie – malé lampičky, ventilátory, ohrievače šálok, či dokonca miniatúrne vysávače.
je zložitý integrovaný obvod
a nachádza sa na matičnej doske. V súčasnosti
sú to integrované obvody s vysokou až extrémne vysokou integráciou – mikroprocesory.
Vyberá z operačnej
pamäti inštrukcie v strojovom kóde a vykonáva ich. Výkonnosť
procesora má rozhodujúci vplyv na výkon počítača. Inštrukcie, ktoré vie
vykonať, voláme inštrukčná sada.
Každá architektúra procesorov má svoj
vlastný strojový jazyk.
Procesor si ukladá hodnoty často
používaných dát do registrov a zápisníkovej pamäte nazývanej CACHE pamäť.
4 bitové – pre
batériové zariadenia s extrémne nízkou spotrebou (digitálne teplomery,
meracie prístroje, časovače, kalkulačky...).
8 alebo 16 bitové – pre
jednoduché aplikácie – zabudované (embeded) systémy zabudované
v mikrovlnných rúrach, kalkulačkách, ovládačoch atď.
32 bitové – pre
stredne zložité aplikácie – programovateľné automaty, PDA, mobilné telefóny
viacjadrové 64bitové – súčasné PC
Na
procesory RISC (risk)– menší počet strojových inštrukcií, väčšia spotreba
pamäte – redukovaná inštrukčná súprava
CISC (sisk) – potrebujú viac času na spracovanie – kompletná
inštrukčná súprava
-
Podľa schopnosti podpory skutočného operačného systému
-
Podľa počtu jadier – procesory sú jednojadrové a viacjadrové
Najčastejšie je vyjadrená
v taktoch (Hz).
Skutočná rýchlosť je kombináciou taktovacej frekvencie
a ďalších vlastností. Často býva vyššia ako udávaná v Hz.
Napr. Superskalárne procesory
vykonávajú paralelne viac inštrukcií v jednom takte, podobne aj v prípade,
ak je v procesore implementovaný pipeling.
Použitie Cache urýchľuje
prístup do operačnej pamäte.
Riadiaca jednotka – má 3
základné funkcie:
·
Riadi poradie vykonávania inštrukcií
·
Dekóduje a modifikuje inštrukcie programu
·
Vysiela všetky riadiace signály tým blokom počítača,
ktoré sa podieľajú na vykonávanie inštrukcie.
Aritmeticko-logická jednotka (ALU -
unit) – vykonáva aritmetické operácie s celými číslami
a logické operácie.
FPU (Floating Point Unit)
–
jednotka, ktorá vykonáva výpočty s desatinnými číslami. V minulosti nebola
priamo v procesore, ale pridávala sa v podobe matematického koprocesora.
Registre – Sú to vnútorné veľmi rýchle pamäťové jednotky
procesora, kam si ukladá momentálne spracovávané dáta ako operandy operácie,
kód operácie, adresa pre výsledok a pod.
Pamäť cache
–
je vyrovnávacia pamäť, medzisklad dát pre rôzne rýchle komponenty. Jej úlohou
je vzájomné kompenzovanie rýchlostí, t. j. aby sa rýchle zariadenie nezdržovalo
čakaním na pomalšie zariadenie.
Pri procesoroch
rozoznávame dva typy vyrovnávacích pamätí:
Interná
cache – L1, L2 – integrovaná priamo
v procesore
Vonkajšia cache – nachádza sa na
plošnom spoji, na ktorom je aj procesor,
v
súčasnosti L3
·
Superskalárna architektúra - spracovanie viacero inštrukcii naraz.
Procesor obsahuje viacero určitých komponentov.
Napr. procesor Intel Pentium obsahuje dve aritmetické
jednotky -ALU - a vďaka tomu je schopný za určitých okolností spracovať dve
jednoduché inštrukcie naraz.
·
Hyper-Threading – Procesor sa voči softvéru javí tak, akoby obsahoval
viac jadier ako v skutočnosti má.
Osemjadrový od spoločnosti SUN ako keby
mal 24 jadier.
V skutočnosti časť jadra mikroprocesora je zdvojená (registre
a stavový vektor), určujúca aktuálny stav výpočtového procesu a tým sa
tvári jeden procesor pre aplikácie ako dva.
Operačný systém musí takýto procesor podporovať.
Dôsledkom Hyper
Threadingu sú vylepšené odozvy procesora, zrýchlenie súčasného spracovania
inštrukcií. Procesory s implementovanou technológiou
HTT sú o cca 30% rýchlejšie ako klasické procesory bez tejto
technológie.
Technológia
je aplikovaná v procesore, a tiež v čipovej sade (čipsete)
a teda v matičnej doske.
·
Pipelining - Jedná sa o mechanizmus, vďaka ktorému
môžu aj nesuperskalárne mikroprocesory v skutočnosti spracovávať viac
inštrukcii naraz.
Spracovávaná inštrukcia sa rozdelí na viacero fáz(spravidla na päť)
a každú fázu inštrukcie vykonáva iná časť procesora. To umožňuje súčasné
vykonávanie inštrukcií.
|
|
1.takt |
2.takt |
3.takt |
4.takt |
5.takt |
6.takt |
7.takt |
8.takt |
|
1.inštrukcia |
1.fáza IF |
2.fáza ID |
3.f. EX |
4.f DA |
5.f. WB |
|
|
|
|
2.inštrukcia |
|
1.fáza IF |
2.fáza ID |
3.f. EX |
4.f DA |
5.f. WB |
|
|
|
3.inštrukcia |
|
|
1.fáza IF |
2.fáza ID |
3.f. EX |
4.f DA |
5.f. WB |
|
|
4.inštrukcia |
|
|
|
1.fáza IF |
2.f ID |
3.f. EX |
4.f DA |
5.f. WB |
Každý úkon sa vykonáva
v samostatnom funkčnom bloku, prípadne sa rozloží na ešte jednoduchšie
operácie a vykonáva sa v niekoľkých funkčných blokoch. Funkčný blok
(functional unit) je skupina logických obvodov, ktoré vykonávajú
spoločnú prácu (napr. aritmeticko-logická jednotka). Pri klasickom spracovaní
údajov by sa ďalšia inštrukcia začala spracovávať až po ukončení spracovania
predchádzajúcej inštrukcie. Pri takomto spôsobe práce by funkčné bloky väčšinu
času zaháľali a čakali na príchod ďalších údajov. Prúdové spracovanie údajov
prebieha tak, že funkčné bloky sú zoradené logicky za sebou a tvoria kanál
(pipe). Akonáhle spracovanie inštrukcie postúpi z prvého stupňa
(funkčného bloku) do druhého, môže prísť ďalšia inštrukcia a vstúpiť do prvej
fázy svojho spracovania (obr. 1). Tým sa dosiahne, že až na niekoľko výnimiek
sa v každom hodinovom cykle ukončí jedna inštrukcia.
·
Integrácia PC do čípu - súčasné
technologické možnosti umožňujú integrovať do jedného čípu nielen
mikroprocesor, ale aj množstvo ďalších komponentov ako je grafická karta,cache
pamäť,
dvojjadrové
– pre desktopové počítače a štvorjadrové
pre servery.
trojjadrový
procesor, vyrábaný
na báze štvorjadrového, pričom jedno jadro je
deaktivované.
8-jadrový
24-vláknový (thread) procesor– využívaný do serverov.
16-jadrový
a 32 vláknový procesor.
Tieto procesory sa
nachádzajú v serveroch a umožnia
podporovať až 256 TB operačnej pamäte.
36,72
- jadrové počítače
Superpočítače
- využívajú viac ako 50-jadrový procesor, ich výkon
presahuje desiatky petaflopov.
1 teraflop -1 bilión
matematických operácií za sekundu, 1012
1 petaflop – 1 trilión matematických operácií za sekundu, 1015
Superpočítač je všeobecné označenie pre veľmi výkonný počítač alebo počítačový systém.
Hranica, kedy možno počítač označiť ako superpočítač nie je presne daná, v niektorých prameňoch sa hovorí o minimálne desaťnásobne vyššom výkone oproti bežne dostupným počítačom.
Uplatňujú sa pri náročných výpočtoch, napríklad genetický výskum, fyzikálne modely(počasie, jadrové reakcie,...), ekonomické modely, internet a pod. Veľká časť superpočítačov bola vytvorená na konkrétnu úlohu, napr. Deep Blue ako prvý porazil človeka, Gariho Kasparova, v šachu.
Stále ešte platí známy Moorov zákon, podľa ktorého sa výkon
procesorov zdvojnásobuje každých 18 mesiacov.
Port umožňuje pripojenie
prídavných zariadení ku zbernici. Zásuvka portu môže byt súčasťou karty
príslušného portu. Port zabezpečuje obojsmernú komunikáciu medzi zbernicou
a periférnymi zariadeniami.
Sériové (modem, myš), sériový t. j. šírka prenosu je jeden bit
bežne
sú dva porty
Paralelné (tlačiareň), šírka prenosu je viac ako jeden bit
PS/2 –
sériový port , (myš, klávesnica)
USB
- Universal Serial Bus
FireWire
Infračervený port IrDA (Infrared
Data Association) - bezdrôtové prepojenie zariadení. Na spojenie je nutná
krátka vzdialenosť a priama viditeľnosť alebo odraz od steny
Blue tooth- Technológia "Blue tooth" –
umožňuje bezdrôtovú výmenu údajov medzi dvoma alebo viacerými zariadeniami. na
krátku vzdialenosť. Rýchlejší dátový prenos, väčší dosah aj bez podmienky
priamej viditeľnosti ako u IrDA.
Sieťové rozhranie – umožňuje
prepájenie počítačov prostredníctvom sieťových kariet.
High-Definition Multimedia Interface
(HDMI)
je rozhranie pre audiovizuálne vybavenie ako televízory s vysokým rozlíšením alebo systémy domáceho kina. Má 19 signálových vodičov v jednom kábli, ktorý vyzerá podobne ako bežný USB kábel. Rozhranie je schopné prenášať 5 Gbps.
Slúžia na ukladanie programového vybavenia
počítača a ukladanie dát užívateľa.
Zavádzacia rutina
operačného systému
Obslužné programy základných technických prostriedkov počítača a štandardných prídavných zariadení
- sprostredkúva OS prácu
s hardvérom
BIOS
je to program (alebo miniatúrny operačný systém), ktorý tvorí dôležitý článok
medzi hardvérom a operačným systémom. Umožňuje operačnému systému
komunikovať s hardvérom.
Je
v ňom možné nastaviť vlastnosti pripojeného hardvéru. Musí sa nachádzať na
každom PC
BIOSom sa najčastejšie myslí
program v pamäti Flash (kedysi v ROM, ROM BIOS, EEPROM), nachádzajúca sa v čipe
na základnej doske. BIOS však majú aj iné zariadenia (napr. grafické, sieťové
karty). Tento program je prvý, ktorý sa vykonáva po zapnutí počítača. Má
niekoľko dôležitých úloh:
· POST (Power-On Self Test) - testuje a inicializuje hardware, prípadne vypíše čo
našiel.
· Zavádza operačný systém (z HDD, FDD, CD, sieť) –
o
BIOS nájde
prvý vykonávaný program OS - bootstrap loader.
o
Loader načíta
do pamäte OS a spustí ho.
· Obsahuje konfiguračný program, ktorý umožňuje nastaviť, zmeniť, zapnúť, vypnúť
rôzne parametre hardvéru
BIOS priamo
komunikuje s hardvérom. Vstupy od hardvéru do BIOSu sú vecou výrobcu
hardvéru a BIOSu. Výstupy BIOSu smerom k operačnému systému sú presne
definované. Počítače majú rôzne hardwarové komponenty od rôznych výrobcov
a preto nie je možné vyrobiť univerzálny BIOS.
CMOS (Complementary metal oxide
semiconductor)
je špeciálny pamäťový obvod
na matičnej doske. Obsahuje údaje o konfigurácii počítača. Systém BIOS používa
tieto informácie pri spúšťaní počítača.
Pamäť CMOS je možné prepísať programom SETUP, ktorý je
možné vyvolať počas štartu počítača. CMOS uchová svoj obsah aj po vypnutí
počítača, je napájaná z batérie.
Slúži na ukladanie tých dát,
s ktorými procesor práve pracuje. Do operačnej pamäte sú načítavané tie
programové moduly a dáta, ktoré sú práve potrebné k vykonávaniu bežiaceho
programu.
Rýchlejšia
ako iné typy pamätí.
Operačná pamäť je tvorená miniatúrnymi
kondenzátormi. Náboj sa spontánne vybíja a preto je nutné obnovenie (refresh)
pamäti. Každá bunka pamäti má pevne priradené poradové číslo - adresu, pomocou
ktorej pracuje procesor s pamäťou.
Po vypnutí počítača sa vymaže.
Zápisníková pamäť (CACHE MEMORY)
je rýchla vyrovnávacia
pamäť, do nej sa ukladajú čiastkové výsledky vykonávaných operácií a
výpočtov, často používané premenné a pod. Cache značne urýchľuje výpočet.
Nachádza sa aj na kartách ako sú video karta, zvuková karta atď. Sú rýchle
a drahé. Z hľadiska programátora je neprístupná.
Je spravidla umiestnená medzi procesorom
a operačnou pamäťou výpočtového systému. Vo vyrovnávacej pamäti je uložená tá
časť hlavnej pamäte, ktorá je práve procesorom používaná. Vyrovnávacia pamäť
môže byť umiestnená tiež medzi operačnú pamäť a veľkokapacitnú vonkajšiu pamäť.
Pamäť cache býva 5 - 10 krát rýchlejšia ako operačná pamäť, má však obmedzenú
kapacitu
Ako externé pamäťové zariadenie sa
používajú disky. Tu sa ukladajú rozsiahle súbory dát.
sú magneticky citlivé platne v súčasnosti vyrábané z hliníkovej zliatiny, na
ktorú, na ktorú sa nanesie cca 1 mikrometrová magnetická vrstva oxidu
železnatého a kobaltu. . Platne sa ukladajú do vrstiev – 1 až 4, V prípade
diskov s extrémne veľkou kapacitou môže byť platní až 12.
V zásade však platí, že čím má disk viac úložných platní, tým je hlučnejší, má väčšiu spotrebu elektrickej energie a vyvíja viac tepla. Preto sa výrobcovia snažia vyrábať kapacitne čo najväčšie pevné disky, avšak s čo najmenším počtom záznamových platní.
Dáta je možné ukladať
na obe strany. HDD disky obsahujú veľa pomalých častí, sú 3,5“, 2,5“, 1,8“.
Dáta sa na pevný disk zapisujú pomocou magnetického záznamu, sú uložené natrvalo, pokiaľ nie sú zmazané používateľom alebo prístrojom. Je to energeticky nezávislé pamäťové médium. Uložené údaje uchováva aj po ukončení dodávky elektrickej energie.
Hlavy slúžia na zápis a čítanie magnetickej informácie z povrchu platní. Počas práce pevného disku sa hlavy premiestňujú nad jednotlivými platňami a načítavajú z nich údaje, prípadne ich na platne zapisujú
Používa sa predovšetkým v počítačoch a iných digitálnych zariadeniach, napríklad v digitálnych fotoaparátoch alebo DVD rekordéroch alebo v prehrávačoch hudby.
Pevné disky sú
interné – kapacita
až 1000 GB =1 TB
Externé - ich kapacita
– až 3000 GB = 3 TB, pripojenie cez USB aj cez Ethernetový port.
Miniatúrne – 200 GB
1,8" pevný disk s jedinou platňou. Využitie v mobilných telefónoch či MP3
prehrávačoch.
SSD - Solid State Drives – rádovo
viac odolný voči nárazom, nehlučný, porovnateľná prístupová doba, minimálne
rozmery, nízka váha, slúži predovšetkým ako náhrada za pevný disk hlavne v
mobilných počítačoch, v tabletoch.
Sú vyrábané použitím
statických flash pamätí. Flash pamäť
dovoľuje zapisovať (mazať) do viacerých častí pamäte v jednej operácii
programu, tzn. vyššiu rýchlosť zápisu. Flash pamäť uchováva obsah pamäte aj bez
napájania elektrickou energiou.
Sú oveľa
menšie ako štandardné HDD disky.
Kapacita až 1000
GB = 1 TB.
Disketa FDD – floppy
disk drive, dnes iba 3,5, 1,44 MB.
CD (compact disc) sú optické
disky, umožňujú 100 násobne hustejší záznam, ako megnetické médiá.
Klasický CD (compact disc)
má s priemerom 12cm 650MB a 700MB(74 a
80min). CD sa vyrábajú z priesvitného polykarbonátového plastu v hrúbke 1,2 mm,
na ktorom je tenučká kovová vrstva obsahujúca dáta. Na nej je vrstva laku, na
ktorej sa môže nachádzať potlač.
Dáta sú
umiestnené na špirále vo forme jamôk (pit). Plocha bez jamôk sa nazýva land.
Na čítanie
dát uložených v pitoch sa používa červený laser.
Je vyrobený z
polykarbonátového plastu, disk je pokrytý veľmi tenkou hliníkovou vrstvou,
ktorá je chránená lakovaným filmom. Najčastejšie je
hrúbka 1,2mm, priemer 120 mm.
DVD (digital video/versatile disc)
Zachovali si
rozmery klasického CD. Má ale vyššiu kapacitu – až 17 GB docielenú zmenšením
vzdialenosti medzi drážkami na 0,74 μm a zmenšením veľkosti pitu na 0,4
μm.
Kapacita až 17 GB.
·
DVD-5 (4.7GB) – jednostranné, jednovrstvové
·
DVD-9 (8.5GB) – jednostranný, dve vrstvy (Dual Layer,
preto sa aj často označuje DVD+R DL).
·
DVD-10 (9.4GB) - dve strany
·
DVD-18 (17 GB) - dve vrstvy aj strany
VZNIK:
·
je optický úložný formát média, plastový disk, ktorý bol vytvorený
v roku 1995.
·
je to video nosič
·
má rovnakú veľkosť ako CD nosič (priemer 120 mm a hrúbka 1,2 mm)
·
ale dokáže uchovať šesť krát viac dát.
Používateľ
môže vytvotiť DVD nosiče typov:
o DVD Video
o DVD Audio
o DVD Data
Rozlišujeme
verzie DVD:
4. DVD-ROM (read only memory)
5. DVD-R a DVD+R (recordable)
6. DVD-RW, DVD+RW (re-eriteable)
a DVD-RAM (random access memory)
DVD-ROM (read
only memory)
o obsahuje dáta na čítanie,
nedajú sa naň zapisovať dáta
o vyrába sa lisovaním
DVD-R a DVD+R
(recordable)
o môže zaznamenávať dáta iba raz
a potom funguje ako DVD-ROM
DVD-RW, DVD+RW
(re-eriteable) a DVD-RAM (random access memory)
o môžu všetky zaznamenať a
vymazať dáta viackrát
Blue Ray, (modrý laser),
Blue Ray umožňujú záznam HD videa. Technológia Blue
Ray je pomenovaná podľa farby používaného lasera. Modrofialový laser má kratšiu
vlnovú dĺžku ako červené lasery používané pri CD a DVD.
Kapacita - Blue Ray – až 400GB
Vzhľadom na nižšiu vlnovú
dĺžku umožňuje systém Blu-ray uložiť na štandardný disk s priemerom 12 cm
výrazne viac dát než DVD, ktoré používa červený laser s vlnovou dĺžkou 650 nm.
HVD alebo Holographic Versatile Disc
(holografický viacúčelový disk) je pokročilá technológia optických diskov,
Trojrozmerný zápis
údajov, rýchly prístup, vysoké
kapacity.
Základom
technológie HVD je použitie tzv. kolineárnej holografie, čo značí, že dva druhy
laseru,
červený (zápis) a modro-zelený (čítanie), budú spojené do jedného lúča.
Polopriepustné zrkadlo v tele disku umožňuje uloženie dátovej stopy a riadiacej
stopy v rozdielnych výškach
Očakáva
sa, že HVD budú disponovať kapacitami až do 10
terabytov.
Protein-Coated Disc (PCD)
Proteínom potiahnutý disk je teoretický optický disk v súčasnosti vo
vývoji, jeho autorom je Profesor Venkatesan Renugopalakrishnan. PCD by mohlo
významne zvýšiť kapacitu HVD. Táto technológia zahrňuje potiahnutie DVD disku
špeciálnou vysoko citlivou vrstvou proteínu, ktorá je vyrobená z geneticky
modifikovaného mikróbu, čo by v princípe mohlo zvýšiť kapacitu disku na 50
TB.
Flash pameť je elektricky programovatelná (zapisovatelná) pameť s ľubovolným prístupem.
Pameť je vnútorne organizována po blokoch a je možné programovat každý blok
samostatne. Pamäť se používá ako pamäť
typu ROM napr. na uloženie firmware.
Je ju možné znovu naprogramovat .
Pamätové karty -
sú menšie a rýchlejšie, bez mechanických časti, majú
väčšiu kapacitu a dlhšiu životnosť
Majú, ale aj dve veľké nevýhody: Je ich veľa druhov a
zariadenia, ku ktorým sa pripájajú nie sú navzájom kompatibilné a nevyskytujú
sa štandardne na počítačoch.
Používajú
sa v digitálnych fotoaparátoch, PDA, notebookoch,
mobilných telefónoch, prehrávačoch,
video hrách, digitálnych záznamníkoch a iných elektronických zariadeniach. Je
založená na pamäti typu flash EEPROM.
Odolné pri zaobchádzaní (odolné voči magnetickým
a elektrickým poliam).
USB
kľúče
Ukladajú
dáta na rovnakom princípe ako pamätové karty - do Flash
pamäti. Pripájajú sa na rozhranie USB, ktoré sa nachádza na každom
novšom počítači.
Najväčšia
kapacita – 256GB
Dátové pásky – (magnetooptické
médiá)
jedna z najstarších technológií v oblasti ukladania
dát – archivácia údajov
Sú to média využívané na zálohovanie dát. Umožňujú
ukladať rýchlo a bezpečne veľké objemy dát. Bezpečnosť zaručujú samoopraviteľné
kódy. Bežné páskové média nazývané cartridge majú kapacitu až 800 GB.
Spoločnosti používajú magnetickú pásku na ukladanie
veľkých objemov dôležitých dát, ktoré sa nepoužívajú často alebo nevyžadujú
krátku dobu prístupu - archívy dát, záložné súbory, presné kópie na obnovy po
havárii atď. Takéto dáta sa často
nachádzajú v archívoch automatizovaných magnetických pások – knižníc (Páskové
jukeboxy), kde je možné uložiť a zdieľať až tisíce páskových kaziet, ktoré sú
dostupné všetkým používateľom. Špičkové archívy magnetických pások môžu takto
ukladať petabajty – milióny gigabajtov - informácií. Na základe prepočítania na
jeden gigabajt predstavujú v súčasnosti páskové systémy najlacnejšie ukladanie.
Staršie typy pamäťových médií:
Jaz disky, - technológia
pevného disku
Zip disky - technológia
pružného disku 3,5“, ale hrubšie
Bernulliho disk
–jedná
sa o pružný kotúč otáčajúci sa v prúde vzduchu, ktorý pritláča (podľa
bernulliho javu) povrch média k hlavičke. Kapacita od 20 do 270 MB.
Laser Servo 120
– 3,5“, náhrada klasickej floppy diskety, 120 MB
Diskové polia
Diskové polia ponúkajú obrovskú úložnú
kapacitu - až niekoľko TB dát. Diskové pole je napojené priamo na matičnú dosku
- cez adaptér diskového poľa. Kritické miesta sú v diskovom poli redundantné (
zdvojené), rovnako ako ukladanie dát.
Diskové pole je tvorené viacerými
diskami.
Chybný disk je možné za behu
systému vybrať a vymeniť za nový. Pričom
spôsob zabezpečenia dát garantuje, že pri chybe disku sa žiadne informácie
nestratia. Na zálohu stráca diskové pole istú kapacitu.
Diskové polia sa pripájajú cez rozhranie Fibre Channel.
Windows 7 a Windows 8 softvérovo podporujú
pripojenie diskových polí.
Windows 8 podporuje technológiu Windows Storage Spaces – podpora zjednodušeného ukladania údajov na
viaceré disky, ochrana údajov použitím disk
mirroringu.
Zálohovanie údajov je v organizáciách
spracovávajúcich obrovské množstvo dát je jedným z najdôležitejších procesov
počítačového spracovania. Najtriviálnejší spôsob uchovania dát je jednoduché
prekopírovanie súborov z pevného disku na nejaké veľkokapacitné pamäťové
médium:
Matičná doska HD radič disku pamäťové médium
Zálohovanie dát priamo v procese spracovania
umožňuje zrkadlenie (mirroring)
diskov, kedy na matičnú dosku na jeden radič sú pripojené dva pevné disky.
Údaje sa počas spracovania paralelne ukladajú na oba disky. V prípade
poškodenia jedného disku sa údaje nachádzajú na disku druhom. Slabý článok
takéhoto zálohovania je radič, kedy pri jeho poškodení obsah oboch diskov nie
je prístupný.
Matičná doska HD2 radič disku HD1
Zdvojenie
diskov (disk duplexing) umožňuje zálohovanie na vyššej úrovni. Na matičnú
dosku sú pripojené dva radiče, na každý z nich je pripojený pevný disk. Údaje
sa počas spracovania paralelne ukladajú na oba disky. Havária jedného radiča
alebo jedného disku nezapríčiní stratu dát celého systému.
Matičná doska HD1 radič disku 1 HD2 radič disku 2
Paralelné
spracovanie (clustering)údajov použitím dvoch počítačov zabezpečuje ešte
vyššiu bezpečnosť zálohovaných dát tak, ako to znázorňuje nasledujúci obrázok.
Matičná doska 1 HD1 radič disku 1 HD2 radič disku 2 Matičná doska 2
Vynikajúcim riešením ukladania veľkého
objemu údajov pre stredné a veľké počítačové systémy je použitie diskových polí. Diskové polia ponúkajú obrovskú úložnú kapacitu -
až niekoľko TB dát. Diskové pole je napojené priamo na matičnú dosku - cez adaptér
diskového poľa. Kritické miesta sú v diskovom poli redundantné ( zdvojené),
rovnako ako ukladanie dát. Diskové pole je tvorené viacerými diskami. Chybný
disk je možné za behu systému vybrať a
vymeniť za nový. Pričom spôsob zabezpečenia dát garntuje, že pri chybe disku sa
žiadne informácie nestratia. na zálohu stráca diskové pole istú kapacitu.
Diskové pole Matičná doska servera
je zobrazovacia jednotka na
zobrazovanie vstupných a výstupných
údajov.
Monitor spolu s klávesnicou
a myšou je základným nástrojom komunikácie obsluhy s počítačom.
Veľkosť sa udáva v palcoch ako veľkosť uhlopriečky. Bežne používané
veľkosti sú od 14 do 23 palcov. Na výrobu sa používajú rôzné technológie. Ostrosť
obrazu je určená veľkosťou a množstvom bodov tvoriacich obraz. Veľkosť
bodu je 0,25 – 0,28 mm. Počet bodov na monitore voláme rozlíšenie. Od monitora
je požadovaný ostrý obraz, jasné farby, presná geometria, a ergonómia
ovládania. V súčasnosti sú už skoro všetky monitory farebné.
Monochromatické sa používajú už len výnimočne. Na výrobu sa používajú rôzné
technológie. Ostrosť obrazu je určená veľkosťou a množstvom bodov
tvoriacich obraz. Veľkosť bodu je 0,25 – 0,28 mm. Počet bodov na monitore
voláme rozlíšenie.
Najbežnejšie
rozlíšenia:
800x600
1024x768
1200x1024
1600x1200
Iné bodové rozlíšenie sa používa menej často a len v
špeciálnych zobrazovacích jednotkách. Kvalita obrazu je závislá od frekvencie
obnovovania obrazu. Monitory pracujú bežne s rýchlosťou od 30 do 130 Hz.
Geometrické skreslenie je závislé od plochosti obrazovky. (LCD displeje sú
úplne ploché ale drahšie).
Obrazovka
monitora je zdrojom elektromagnetického vyžarovania a vytvára
elektromagnetické pole, ktoré priťahuje prach a v závislosti od frekvencie
namáha oči. Tieto vlastnosti sú regulované normou TCO.
Ďalšie
parametre ako riadenie teploty farieb, úspora energie, protiodleskové,
protiodrazové vrstvy, dopĺňajú vlastnosti monitora. Výber monitora pre
kancelárske práce a pre grafické práce kladie nároky nielen na monitor,
ale aj na spôsob pripojenia. Grafické karty môžu výrazne prispieť nielen ku
kvalite zobrazenia, ale aj k rýchlosti celej zostavy.
Vysoký svetelný výkon, musia mať kvalitnú grafickú kartu
15“ LCD zobrazí toľko ako 17“ CRT
Dnes se vyrábajú LCD panely - k
počítačom, v telefónoch aj s dotykovou vrstvou, v mobiloch,. Samoobslužné
pokladne na zadanie tovaru a iné.
Plazmové
monitory
Pre
počítačové monitory nie sú vhodné, ale na sledovanie videa áno,
obraz je jasný, kontrastný s veľkými pozorovacími
uhlami bez zmeny farieb v ploche.
Hrozí
vypálenie jasných, nemenných obrazcov do jednotlivých bodov.
Pozostáva z mnohých maličkých buniek medzi dvoma
panelmi zo skla, v ktorých je zmes vzácnych plynov (neón, argón…). Plyn v
bunkách sa pôsobením elektrického prúdu meni na plazmu, ktorá potom vyžaruje
svetlo
OLED displeje
využívajú
technológiu organických elektroluminiscenčných diód (OLED), ktorých najväčšia prednosť je predovšetkým velmi
nízka spotreba a krátka doba odozvy.
Organická svetlo emitujúca dióda (OLED) je
LED dióda, v ktorej emitujúcou elektroluminiscenčnou vrstvou je film z
organickej zlúčeniny, ktorá vyžaruje svetlo pri prechode elektrického prúdu.
Táto vrstva organického polovodičového
materiálu je umiestnená medzi dvomi elektródami. Vo všeobecnosti, minimálne
jedna z týchto lektród je transparentná. OLED sa najčastejšie využíva dvomi
spôsobmi – ako zdroj svetla pre podsvietenie tradičných LCD displejov,
napríklad v mobilných telefónoch, a druhý segment využitia je priamo na výrobu
displeja, kde každý pixel je vytvorený elementom OLED. Jedna z najväčších výhod
OLED displejov je ich minimálna hrúbka o veľkosti len niekoľko mm a navyše OLED
displej môže byť ohybný. Pretože OLED displej sám o sebe generuje svetlo,
žiadne ďalšie podsvietenie už nie je potrebné. Preto dokáže zobraziť hlboké
čierne úrovne a vie byť tenší a ľahší než displej z tekutých kryštálov. V
podmienkach nízkeho okolitého osvetlenia ako napr. tmavé miestnosti, dokáže
OLED obrazovka dosiahnuť vyšší kontrast než LCD používajúci fluorescenčné alebo
aj nedávno vyvinuté LED podsvietenie.
§
16 mil farieb
§
Vysoký
kontrast
§
Rozsah
pracovných teplôt od -40°C do +80°C
§
Extrémne
krátka doba odozvy
§
vyžarovací
uhol väčší ako 160 stupňov
§
malá spotreba
§
životnosť až
100 000 hodín
§ Vyrobené z plastu – možno tvarovať
§ Dobrá viditeľnosť aj pri znížených svetelných podmienkach
Vhodné
pre vreckové počítače a mobiné telefóny –sú schopné pracovať aj v mechanicky
namáhaných aplikáciách,
OLED displeje
s uhlopriečkou 2" s rozlíšením QVGA (240 x 320) pre mobilné telefóny.
Optimus
Maximus (na
obrázku) je klávesnica s OLED displejmi vbudovanými do kláves, ktoré umožňujú
zobrazovať rozličné dynamické popisky napríklad v závislosti od aplikácie.
Klávesnica podľa poslednej zverejnenej špecifikácie má byť 103-klávesová,
použité budú OLED displeje s rozlíšením 32 x 32 bodov a veľkosťou aktívnej
oblasti 9 mm x 9 mm a s možnosťou zobrazovania 65 tisíc farieb
Popisky anglické malé, ruské veľké, vo Photoshope, v Quakovi
slúži na uchovanie a organizáciu zobrazovania dát
určených k zobrazeniu a k vytvoreniu výstupného signálu spracovávaného
monitorom.
Preberá dáta z procesoru a
transformuje ich na videosignál. Celý obraz, ktorý vidno na monitore, je
uložený v pamäti – video RAM - na grafickej karte.
Grafická karta obsahuje:
·
pamäť –
·
GPU - graphic processing unit - Riadiaci
procesor (videokontrolér) jeho hlavnou úlohou je vytvorenie videosignálu pre
monitor zobrazujúci obrázok. Režim zobrazenia je určený počtom obrazových
bodov, tzv. pixelov, v horizontálnom a vertikálnom smere monitora a počtom
farieb, ktoré je možné zobraziť
·
prevodník RAMDAC - číslicovo – analógový konvertor,
konvertuje digitálne dáta spracované grafickou kartou na analógový videosignál.
LCD panel s digitálnym vstupom už RAMDAC
nevyžaduje. Prepojenie je priamo digitálne (DVI konektor, HDMI alebo
DisplayPort).
·
pamäť typu EPROM alebo Flash - Video-BIOS, firmware grafickej karty, základné fonty znakov, atď.
Video-BIOS umožňuje softvéru komunikáciu na fyzickej, hardvérovej vrstve
s jednotlivými prvkami grafickej karty.
(Firmware je najnižšia úroveň softwaru, ktorý
zariadenia v počítači používajú, rozhodujúcim spôsobom vplýva na štart počítača
po jeho zapnutí.)
·
Chladič - Grafické karty môžu byť chladené pasívnymi
aj aktívnymi chladičmi v závislosti od tepelného vyžarovania tej ktorej
karty.
Charakteristiky grafických kariet
·
Rozlíšenie - maximálny
počet zobraziteľných bodov bodov,
grafická karta musí podporovať rozlíšenie monitora.
·
Rýchlosť - karta
obyčajná alebo akcelerovaná. Obyčajná karta len preberá dáta, ktoré procesor
zapisuje do video RAM. Akcelerovaná karta preberá príkaz (napr. urob elipsu) a
sama vytvorí záznam.
·
2D grafika
·
3D grafika
·
animácia
·
video na
hardwarovej úrovni (prehrávanie MPEG súborov - digitalizovaný videosignál)
·
Veľkosť Video
RAM
·
Obnovovacia
frekvencia - rýchlosť, ako často sa obnovuje obraz na monitore.
Tlačiarne sú typické výstupné
zariadenia. Podľa technológie tlače ich môžeme rozdeliť na:
termosublimačné
3D tlačiarne
Existujú aj iné technológie
tlače, ale v súčasnosti je ich význam zanedbateľný.
V súčasnosti málo používané.
Ovládaním úderov ihličiek cez farbiacu pásku na papier je vytváraný tlačový
výstup. Počet ihličiek býva 9, 18, 24 ba aj viac. Kvalita tlače je určená
počtom bodov na palec dpi (dot per inch). Ihličkové tlačiarne sú hlučné, môžu
používať papier s kópiou, tlačia na samostatné listy alebo na traktorový
papier. Kvalita tlače pri grafických výstupoch je slabšia, v textovom režime sú
rýchle. Farebná tlač prakticky nie je možná. Umožňujú síce použitie
štvorfarebnej farbiacej pásky (teda aj štvorfarebnú tlač), ale s veľmi nízkou
kvalitou. Štandardná kvalita je 300 dpi.
Dpi 300 znamená, že úsečka dlhá 1cm je
tvorená 300/2,54 = 118 bodmi. Cm2 obsahuje 14000 bodov. Pre text
stačí 300 dpi , pre grafiku 600 dpi.
1 inch (1 palec) = 2,54 cm
Pomocou trysiek vystrekujú na papier
mikrokvapôčky atramentu (podobne ako robia ihličky body). Kvalita písma je
vysoká, veľmi pekná farebná tlač. Náplne atramentu sú v základných farebných
odtieňoch, ale miešaním umožňujú peknú farebnú tlač zvlášť pri použití
špeciálneho papiera. Dosahujú kvalitu až niekoľko tisíc dpi. Umožňujú tlač na
voľné papiere, u niektorých typov na rolovaný papier, aj formát A0.
V tlači sa v súčasnosti
používa farebný model CMYK. Základné zložky sú tri farby a to azúrová (Cyan),
fialová (Magenta) a žltá (Yellow). Ich subtraktívnym skladaním vznikajú všetky
ostatné farby okrem bielej, ktorú predstavuje nepotlačený papier. Ak sa nanesú
na papier všetky farby naraz, neodrazí sa žiadne svetlo a vznikne farba čierna.
(Ide teda o odčítanie farieb, o substrakciu.) Aby sa šetrilo jednotlivými
farbami sa z praktických dôvodov používa navyše čierna farba (blacK), preto
CMYK.
C
– cyan – tyrkysová/azúrová/modrozelená
M
– magenta – fialová/purpurová
Y
– yellow – žltá
K
– black – čierna, C+M+Y= čierna
Existujú 3 používané spôsoby prenosu atramentu na papier :
Termická tlač
pri ktorej sa z cartridge privedie atrament do trysky, kde sa zahrieva
odporovým telieskom na bod varu, čím je atrament vystrelený z trysky na
potlačovaný materiál. Požadovaná farba sa mieša na papieri. Týmto spôsobom sa
obyčajne uvoľnia približne 2 pikolitre atramentu.
Piezoelektrická tlač
Druhým spôsobom je piezoelektrická tlač. Z cartridge sa kapilárnym
efektom privedie malé množstvo atramentu do komôrky v tlačovej hlave. Atrament
je umiestnený medzi otvor v hlave, a piezoelektrický prvok. Do neho je
privedené elektrické napätie, čo spôsobí, že tento materiál zmení svoj tvar,
najčastejšie sa ohne, čím spôsobí zmenu tlaku, a vystrelenie kvapôčky atramentu
na potláčaný materiál.
Vosková tlač
Tretím používaným typom tlačiarne je vosková tlačiareň. Ide o mix
laserovej a piezoelektrickej tlače. Atrament je v tuhom skupenstve, veľmi
podobnom vosku, preto táto technológia dostala názov vosková tlač. Atrament sa
rozpustí v tlačovej hlave, kde sa aj namieša požadovaný odtieň farby.
Takto sa dosahuje omnoho vyššej kvality tlače, čo je vhodné najmä pri tlači
fotografií. Rozpustený a namiešaný atrament sa privedie do piezoelektrickej
komôrky, kde sa podobne ako pri piezoelektrickom spôsobe tlače vystrelí malé
množstvo atramentu. Ten nedopadá priamo na papier, ale najskôr na valec pokrytý
olejovitou vrstvou, o ktorý sa papier pritláča podobne ako v prípade laserovej
tlače, nedochádza už ale k zapekaniu atramentu, ten priľne k papieru a zostane
tam zafixovaný.
Cartridge
Samotný atrament je uchovávaný v oddelených vymeniteľných
zásobníkoch, ktoré sa nazývajú cartridge. Používajú sa 2 druhy cartridgov.
Samostatný
atrament, kedy je celý zásobník len puzdro na atrament,
Aj s tlačovými
tryskami, a teda s výmenou cartridge sa
zachováva kvalita tlače. Oboje riešenia majú svoje výhody a nevýhody, keď
samotný atrament bez trysiek je hlavne lacnejší, na druhej strane keď zaschnú
trysky na hlave, alebo sa nejakým spôsobom poškodí, tak je nutné vymeniť
tlačovú hlavu, čo je dosť nákladné. Kombinovaná cartridge má výhodu v tom, že s
každou výmenou atramentu vymeníme aj trysky, čím zaručíme konštantnú kvalitu
tlače. Nevýhodou je vyššia cena, a väčšia záťaž na životné prostredie.
Niektorí výrobcovia pridávajú do cartridgov ešte elektronické prvky
alebo čipy, aby sa dal sledovať stav atramentu v zásobníkoch, a zároveň sa
zabránilo dopĺňaniu atramentu, alebo používaniu neoriginálnych náplní.
využívajú pri navádzaní ukladania farby
laserovú technológiu. Umožňujú čiernobielu a pri drahších tlačiarňach aj
farebnú tlač. Pri grafických výstupoch je kvalita tlače veľmi vysoká. Vyššia
cena tlače umožňuje profesionálne, reprezentačné výstupy. Laserové tlačiarne
umožňujú tlač na voľné listy na formáty až A0, nie je možná tlač kópií. Rovnako
ako u atramentových sú vyššie prevádzkové náklady.
Údaje z celej tlačovej strany sa
umiestnia v pamäti a následne sa jedným otočením valca celá tlačová
strana vytlačí.
cez USB 2.0 rozhranie,LPT (paralelný) port, Ethernet
rozhranie, WiFi alebo Bluetooth.
Tlačiareň si podá list papiera z podávača na prvý valec, ktorý
papier usmerní k fotovalcu. Ten sa celý nabije záporným nábojom z výbojky.
Následne sa fotovalec osvetľuje vychyľovaným laserovým lúčom. Tam kde laserový
lúč dopadne, valec stratí záporný náboj, a tak sa na to miesto môže prichytiť
práškový toner, ktorý má tiež záporný náboj. Zvyšok valca ostane čistý. Vznikne
tak obraz vytvorený z toneru, ten sa prenesie buď priamym kontaktom alebo elektrostatickým
nábojom na papier, ktorý je nabitý kladným nábojom, kde sa následne zapečie
prechodom cez zapekací valec. Tento proces sa opakuje kým sa nevytlačia všetky
stránky.
Zapekanie toneru predstavuje najväčší diel elektrickej energie,
ktorú tlačiareň spotrebuje. Zapekací valec sa musí zahriať na približne 200°C,
pričom takáto vysoká teplota môže poškodiť niektoré súčiastky tlačiarne, preto
sa musí po skončení tlače ochladiť.
- nízke
prevádzkové náklady, hlavne cena toneru,
- rýchla tlač
- nezasychanie tonera.
Nevýhody sú vysoká nákupná cena.
Umožňujú vytvárať produkt najviac
podobný klasickej fotografii. Môžu pracovať aj bez zapojenia počítača, preto sú
vybavené rôznymi vstupmi na prepojenie s digitálnym fotoaparátom, TV
s možnosťou čítania rôznych pamäťových kariet.
Kvalita ich tlače je veľmi dobrá, vyššia
cena spotrebného materiálu.
Je technológia, pri ktorej je pevná farba tesne nad povrchom média odparená a následne vsublimovaná do povrchu média. V tlačovej kazete tlačiarne je nosná fólia na ktorej sú vždy za sebou nanesené tri farebné (žltá, purpurová, tyrkysová) plochy obsahujúce pevné častice a následne fólia s ochrannou vrstvou. Papier prechádza tlačiarňou štyrikrát, postupne sa nasublimujú jednotlivé farby, a nakoniec ochranný povlak chrániaci fotografie (pre ne je tlačiareň hlavne určená) pred poškodením. Tlačiareň má obvykle len okolo 300 dpi, čo sa zdá oproti atramentovým 2400 – 4800 dpi málo, ale napriek tomu poskytuje fotorealistickejšie obrázky ako atramentová tlač. Kvalitná termosublimačná tlač je vizuálne bližšia reálnym fotografiám. Každý bod uložený na papier môže mať až 256 úrovní intenzity jednotlivej farby v závislosti na množstve použitého tepla. Táto technológia umožňuje termosublimačným tlačiarňam vytvárať až 17 miliónov odtieňov farieb. Termosublimačná tlač produkuje výtlačky s nulovou zrnitosťou, hladkými tónmi, úplne vernými farbami. Technológia je skôr „maľovaním“ ako tlačou. Kvalita tlače smelo konkuruje klasickým fotografiám. Ochranná vrstva je odolná voči chemickým vplyvom (prsty, voda, chemické výpary ...) pretože samotná tlač je málo odolná.
Termálna tlačiareň tlačí lokálnym zahriatím papiera potiahnutého špeciálnou látkou, ktorá vplyvom zahriatia zmení farbu (obvykle sčerná).
Termálne
tlačiarne,
- čiarové kódy, etikety, nákladné listy, faktúry či iné
dôležité dokumenty, v ponuke sú moderné technológie a špeciálne riešenie,
ktoré udržujú chod firmy. Výrobky sú používané vo väčšine hlavných
odvetviach vrátane bankovníctva, logistiky, maloobchodu, zdravotníctva,
automobilový priemysel, výroba, telekomunikácie, štátna správa, verejnej
bezpečnosti, letectvo, doprava a skladovanie a distribúcia.
- Základným konštrukčným prvkom je tlačiaca hlava, ktorá
je tvorená radom odporových teliesok rozmerov jedného tlačeného bodu v celej
šírke tlače. Priechodom prúdu sa odporové teliesko zahreje a prenesie teplo na
papier. Hlava je nepohyblivá, a tlačí sa celý riadok naraz. Papier (obvykle vo
forme pásu – rolky) je po vytlačení riadku posúvaný o jeden tlačený
bod pomocou gumového valca poháňaného krokovým motorom.
Pri použití zvláštneho papiera je možné riadením tepelnej energie vydanej na jeden bod dosiahnuť dvojfarebnú tlač – pri menšej energii je bod farebný (modrý, zelený alebo červený), pri dodaní ďalšej energie bod sčerná.
Výhodou termálnych tlačiarní je nízka cena tlačiarne; tichá prevádzka; vďaka minimálnemu počtu pohyblivých dielov vysoká spoľahlivosť a nízke nároky na údržbu; žiadny spotrebný materiál (okrem papiera); malé rozmery.
Nevýhodou je potreba použiť špeciálny papier z čoho vyplývajú vyššie prevádzkové náklady; nemožnosť farebnej tlače; a najmä obmedzená životnosť tlače, ktorá navyše rýchlo degraduje vplyvom zvýšenej teploty a za prítomnosti rôznych chemikálií.
Termálne tlačiarne sa používajú najmä v registračných pokladniach a vo faxových prístrojoch.
3D tlač je proces, pri kterom sa prostredníctvom
špecifického zariadenia vytvárajú trojrozmerné objekty z vhodného
materiálu. Tlač
po vrstvách je riadená ovládacou elektronikou na základe programovej predlohy.
Ostatné
hardvérové zariadenia
Skrinka (case)
Sú viaceré typy skriniek:
Zdroj
býva súčasťou skriniek ale dá
sa kúpiť aj samostatne. Mení sieťové napätie na pracovné napätie jednotlivých
komponentov počítača (t. j. 5V, 12V) a pri jeho kúpe je dôležitý hlavne výkon.
Klávesnica
Slúži na zadávanie vstupných
údajov prostredníctvom užívateľa. Líšia sa:
Pripojením
k počítaču:
o
Klávesnice
pripojené káblom – pripájajú sa na
port PS/2 alebo USB, pri starých klávesniciach a počítačoch na port DIN.
o
Bezdrôtové
klávesnice komunikujú s počítačom
pomocou rádiových vĺn. V súčasnosti sa využíva hlavne protokol bluetooth.
Kedysi sa používala aj infrared komunikácia. Bezdrôtové klávesnice sa často sa
predávajú v zostave spolu s bezdrôtovou myšou.
Multimediálnym
vybavením:
o
Pôvodné –
obyčajné klávesnice majú klávesy na
zadávanie znakov a pár riadiacich klávesov.
o
Multimediálne – Majú navyše klávesy na ovládanie jednotlivých
multimediálnych a iných aplikácií a v neposlednom rade klávesy na
vypnutie, zapnutie počítača, či na jeho uvedenie do režimu spánku.
Ergonómiou –Ergonomické klávesnice sa snažia vyriešiť problém
s nevhodným usporiadaním kláves, ktoré zapríčiňuje neprirodzené držanie
rúk pri písaní, usporiadaním klávesov do tvaru „A“, čím odpadá nutnosť držať
ruky neprirodzene.
Myš
je vstupné zariadenie,
prenáša pohyb po ploche na pohyb po obrazovke. Prvá myš používaná pri
počítačoch bola zhotovená v r. 1960 – jedno tlačidlo.
Spôsob
fungovania: Mechanický, Optomechanický a optický.
Fungovanie mechanickej myši.
1: Pohyb myšou po podložke otáča guľou.
2: Kolieska osí X a Y sa dotýkajú gule a prenášajú pohyb.
3: Kolieska pre optické kódovanie majú otvory pre svetlo.
4: Infračervené LED svietia otvormi v kolieskach.
5: Snímače zachytávajú svetlo a prevádzajú ho na rýchlosť pohybu v
smeroch X a
Namiesto
guľôčky je v myši optický snímač snímajúci plochu, po ktorej sa myš posúva
a procesor vyhodnocuje zmenu. Na základe zmien je určený smer a rýchlosť
pohybu. (Spomínaný procesor je výkonnejší ako boli v počítačoch typu
286.)
Tlačidlá
môžu byť: 2,3,4,5 a viac. Jednotlačidlové. Pri počítačoch Apple – 1 tlačidlo
Trackball, touchpad,
tablet
Trackball – „otočená mechanická myš so zväčšenou guľôčkou“.
Týmto zariadením sa nepohybuje, je pevné. Pohybuje sa iba guľôčkou. Princíp
zostáva rovnaký ako pri myši.
Trackball je používaný tam,
kde nie je žiadúce, aby sa ovládač kurzora hýbal (informačný
terminál, notebook), alebo pre použitie veľmi presného navádzania
kurzora
Touchpad – Je malá, na tlak citlivá plocha nachádzajúca sa na notebookoch. Jemným tlakom a pohybom prstu napodobňujeme pohyb myši. Pri touchpade sú často umiestnené dve tlačidlá, fungujúce ako tlačidlá myši. vstupné zariadenie počítača (obvykle laptopu či notebooku), nahrádzajúce počítačovú myš či trackpoint.
Tablet – Je podobný Touchpadu. Ale býva väčší, samostatný a
píše sa na ňom dotykovým perom.
Záložný zdroj
Záložný zdroj alebo tiež UPS
(Uninterruptible Power Supply).
Umožňuje:
Automatické vypnutie (pri dlhšom výpadku el. energie)
Ochranu
počítačovej siete alebo telefónnej linky (tzv. prepäťová ochrana). Existujú aj
samostatné zariadenia poskytujúce prepäťovú ochranu.
Výmenu
batérie počas chodu zariadenia (hotswap batéria).
Zapnúť
zariadenie pokiaľ je napájané z UPS, tzv. studený štart.
Skener
Skener je zariadenie na prevod
obrazových predlôh do digitálnej formy. Môžeme ich deliť podľa:
Zvuková karta,
reproduktory, mikrofón
Úlohou zvukovej karty je
odľahčiť procesor od spracovania zvuku. Vždy na nej nájdeme aspoň tri
konektory – jacky: Mikrofón, Line-in a Line-out. Na lepších zvukových
kartách sú zvlášť konektory na predné, stredné, zadné reproduktory a subwoofer.
Zvuková karta môže byť:
Zvukové karty a aj
reproduktorové sústavy môžeme rozdeliť podľa počtu podporovaných kanálov:
§
2+1 – rozšírenie
o subwoofer (je doplnkový reproduktor, Subwoofer sa používa ako samostatný, jediný
reproduktor slúžiaci zároveň pre viacero audio kanálov)
Sieťová karta
Umožňuje pripojenie
počítača do siete. Cez počítačovú sieť je možné zdieľať rôzne zariadenia,
najčastejšie sú to disky a tlačiarne.
Sieťové karty v súčasnosti používajú
konektor RJ-45 a ako prenosové médium sa používa kábel. Nové počítače, hlavne
notebooky, majú karty WiFi pre bezdrôtové pripojenie k sieti.
Modem
Slovo modem vzniklo zo slov Modulátor
a Demodulátor. Ešte nedávno prenášali všetky telefónne linky dáta
analógovo. Aby počítače mohli používať telefónne linky, museli sa dáta pred
prenosom zmeniť do analógovej formy a po prenose previesť naspäť do
digitálnej. Túto činnosť robili modemy.
Modemy delíme podľa
Umiestnenia na interné, integrované, externé a podľa toho čo robia
na klasický (mení digitálny signál na analógový) a ISDN, ADSL modem (–
nie sú „ozajstné modemy“, pretože linka je digitálna.)
Súradnicový
zapisovač(plotter)
Súradnicový zapisovač
(plotter) sa podobá na tlačiareň. Umožňuje nielen tlačiť na rôzne povrchy ale
aj kresliť, vyrezávať, leptať. Môže byt valcový, stolový. Pracuje s rôznymi
materiálmi: papier, drevo, umelá hmota, textil. Opracovávaný materiál môže byt
dlhý viac ako desať metrov a široký niekoľko metrov.
Webová kamera
Televízna a rádiová
karta
Herné polohovacie
zariadenia
Operačný systém (OS)
je sada programov nevyhnutná pre chod počítača.
Zabezpečuje
-
spúšťanie a beh programov a aplikácií,
-
využívanie zariadení počítača ako sú: pamäťové zariadenia, prídavné zariadenia,
-
komunikáciu užívateľa s počítačom (zber dát z klávesnice
a zobrazovanie na monitore)
-
sieťové služby (u sieťových operačných systémov)
Všetky
operačné systémy majú dve hlavné úlohy:
- umožniť aplikáciám
využívať hardware
- zabezpečiť dobrú spoluprácu aplikácií.
Zo
začiatku boli písané v strojovom kóde, neskôr v assembleri (jazyk
symbolických adries). Po vzniku jazyka C sú písané zväčša v tomto jazyku, ktorý je efektívny, pružný, silný a veľmi
prehľadný. Neskôr to bolo rozšírenie o možnosť práce s objektami - Objective C,
C++, ANSI C, Turbo-C.
Použitie
vyššieho jazyka uľahčuje ladenie a údržbu operačného systému.
Príklady OS: MS DOS,
Windows 3.1, Windows 95, 98, Windows 2000, Windows XP, Windows Vista, Unix,
QNX, Linux, OS/2, NOWELL,...
Jednotlivé
časti OS sú usporiadané do vrstiev, pre ktoré platí, že žiadna nižšia vrstva
nevyužíva služieb vyšších vrstiev.
Používanie
aplikácií je hlavný dôvod používania operačného systému ( ale aj počítača).
Aplikácie nedokážu pristupovať k hardvéru počítača. Ak aplikácia potrebuje
použiť nejaké zariadenie, požiada o to OS. Ten musí zabezpečiť, aby každá
aplikácia mala splnenú požiadavku a aby zariadenie nedostalo viac
požiadaviek naraz.
Aplikačné programové rozhranie API je množina príkazov, o
ktorých prevedenie môže aplikácia žiadať operačný systém, napr. „vytvor súbor“,
„prečítaj vstup z klávesnice“.
Jadro je správcom celého systému,
riadi multitasking, správu pamäti, prideľovanie zariadení, priorít a pod.
- trvalo rezistentný v operačnej pamäti.
Ovládače zariadení (driver) sú programy
umožňujúce jadru vykonávať základné požiadavky, napr. „prečítaj polohu myši“
a odovzdávať ich odpovedajúcim zariadeniam, riadia prácu so zariadeniami.
Správca pamäti patrí medzi
najdôležitejšie- i keď nie najkomplikovanejšie - moduly každého operačného
systému. Dobre realizovaná správa pamäti umožní ostatným prvkom OS efektívnu
prácu.
Hlavné úlohy OS sú:
8 Prideľovať
operačnú pamäť jednotlivým procesom, keď o ňu požiadajú.
8 Udržovať
informácie o pamäti, o tom, ktorá časť je voľná, ktorá pridelená a komu.
8 Zaraďovať
uvoľnenú pamäť medzi voľnú pamäť.
8 Odoberať
pamäť procesom, ak je to potrebné.
8 Ochrana
pamäti - žiadny proces by nemal mať prístup ku pamäti pridelenej inému procesu.
Prideľovanie pamäte
·
Po blokoch,
·
S dynamickým premiestňovaním,
·
Použítím virtuálnej pamäte so stránkovaním na žiadosť.
8 Po blokoch -
každý proces musí vedieť, koľko operačnej pamäte bude potrebovať a musí si ju
vyžiadať. Tu je nutné udržiavať tabuľky s informáciou o voľných a pridelených
blokoch. Pri takomto spôsobe prideľovania pamäti sa pamäť fragmentuje. Je nutné
presúvanie blokov.
8 S dynamickým
premiestňovaním - pomocou mikroprocesoru - blitter - sa presúvajú bloky pamäti
vtedy, keď nejaký proces potrebuje väčší voľný blok, ako je k dispozícii.
8 Použítím
virtuálnej pamäte so stránkovaním na žiadosť je najdokonalejší spôsob
prideľovania pamäte. Zabezpečuje ho jednotka riadenia pamäte implementovaná v
procesore. Táto pridelí procesu neexistujúcu adresu - logickú adresu, ktorá je od adresy 0 po veľkosť
prideleného bloku. Skutočná pridelená adresa sa volá fyzická adresa. Keď pri
behu programu jednotka riadenia pamäte zachytí požiadavku na prístup k fyzickej
adrese, odovzdá operačnej pamäti požiadavku na
logickú adresu.
Ochrana pamäte
Zabezpečuje, aby žiadny proces nemohol
poškodiť dáta iného procesu alebo samotného operačného systému. V miltitaskovom
režime je toto zabezpečenie a jeho nepriestrelnosť jedným z najdôležitejších
faktorov. V sieti by jeden zle napísaný program mohol zapríčiniť spadnutie
celej siete.
Ochranu zabezpečuje operačný systém
tromi rôznymi spôsobmi:
8 Ochrana
pamäte určenej jednému procesu pred poškodením iným procesom - pamäť, ktorá nie
je dosažiteľná, nemôže byť poškodená - fyzické stránky jedného procesu nemôžu
byť dosiahnuteľné pre druhý proces.
8 Ochrana
zdieľaných dát - tieto musia byť dosiahnuteľné viacerými úlohami. Jednotka
riadenia pamäte ponúka prostriedky k označeniu oblasti pamäte určenej len
k čítaniu (obvykle jeden bit v stránkových tabuľkách).
8 Ochrana
systémových dát - OS poskytuje
prostriedky k označenie stránok, ktoré môže mať pridelené ľubovoľná úloha alebo
len systémová úloha.
Správa procesov a procesora je jedným z
najkomplikovanejších prvkov operačného systému (ak sa jedná o kompletný
multitaskový systém).
Multitaskový
operačný systém - umožňuje súčasný beh viacerých programov.
8 Multitasking
umožňuje kedykoľvek prejsť k inému programu bez toho, aby sme museli ukončiť
bežiaci program.
8 Multitasking
- uľahčuje implementáciu činností, ktoré musia bežať paralelne s ostatnými
činnosťami počítača - napr. správa počítačovej siete.
8 V
multitaskovom prostredí môžu jednotlivé programy lepšie spolupracovať - môžu priamo ovplyvňovať
svoju činnosť.
8 Multitasking
je nutná podmienka pre realizáciu viacužívateľského systému. Ak má jeden
počítač spracovávať požiadavky niekoľkých užívateľov, musí byť vybavený
multitaskovým OS. Žiadny užívateľ nemôže čakať, až budú ostatní vybavení.
8 Multitasking
umožňuje oveľa lepšie využitie výpočtovej kapacity systému.
Multitaskový systém vyžaduje väčšiu
kapacitu diskov, rozsiahlejšiu operačnú pamäť a výkonnejší procesor.
Kooperatívny
multitaskový OS,
Väčšina počítačov má jeden procesor, to
znamená, že OS musí multitasking simulovať.
Takýto OS vykonáva jednu úlohu na
popredí, keď čaká na nejaký vstup, vykonáva úlohu na pozadí.
Procesy na pozadí - sú úlohy, ktoré
vyplňujú čas procesora vtedy, keď čaká na nejaký vstup. Takto vyriešený
operačný systém sa nazýva kooperatívny multitaskový OS, napr.MS Windows.
Výhody:
Uvedené
vyššie
Nevýhody:
Spomalenie
procesu na popredí
Nemožno
ho využívať pre beh paralelných úloh
Nie je bezpečný.
Náročné
vytváranie aplikácií.
Preemptivný
multitasking
Na základe akýchsi priorít bežia
jednotlivé úlohy a len jedna úloha smie používať jednotlivé prvky systému.
Zdieľanie času
Procesor striedavo vykonáva jednotlivé
úlohy, všetky úlohy májú určité časové kvantum pridelené na svoj beh(desiatky
až stovky milisek).
Vstupné/výstupné zariadenie môže byť
čokoľvek – disková jednotka, klávesnica, obrazovka, tlačiareň, myš atď. Úloha
OS je zabezpečiť korektné prideľovanie prideľovanie zariadení jednotlivým
procesom. Zariadenia môžu byť – vyhradené, zdieľané a spoločné.
Vyhradené – nemôže
slúžiť viacero zariadeniam súčasne – napr. tlačiareň. Preto OS musí obsahovať
pre každé takéto zariadenie jeho správcu.
Zdieľané – je také
zariadenie, ktorého kapacitu možno rozdeliť na časti a každá časť môže slúžiť
inému procesu. – operačná pamäť, pevný disk. Tu musí existovať správca takéhoto
zariadenia.
Spoločné zariadenie – slúži
ľubovoľnému počtu procesov súčasne, nie je nutný správca zariadenia – hodiny
reálneho času, mikrofón.
Systém adresárov
pristupovanie k súborom prostredníctvom
logických mien.
Zdieľanie súborov
–
databázové súbory, ktoré sú zvyčajne zdieľané viacerými procesmi.
Bezpečnosť súborov
–
najpodstatnejší je tu mechanizmus
prístupových práv
·
používanie 32, resp. 64 bitového systému adresácie
·
použitie multitaskingu
·
integrácia základných sieťových funkcií
·
podpora rôznych aplikačných rozhraní API
·
otvorenosť
·
prenositeľnosť na rôzne HW platformy
·
aplikovanie ochrany režimu jadra OS (Kernel)
Prenositeľnosť – snaha, aby vytvorené
OS pracovali na rôznych HW
architektúrach a umožňovali škálovanie výkonu výberom konkrétneho HW.
Otvorenosť – tzv. otvorené OS – dobre
dokumentovateľné, ich API je verejné
dostupný (napr. UNIX s progamovým API – POSIX).
