Historický vývoj výpočtovej techniky Predchodcovia počítačov Abakus už v starovekom Ríme a Grécku, princíp podobný guličkovému počítadlu, ktoré používajú deti. Logaritmické pravítko 17. storočie v Anglicku, používané až do tohto storočia, podobné posuvnému merítku, logaritmická stupnica. Pascalov mechanický počítací stroj v roku 1642. Na princípe ozubených kôl s automatickým prevodom do vyššieho rádu. Dodnes je tento princíp používaný u mechanických kalkulačiek a pokladní. Analytický stroj Babbage 1883. Prvý stroj, v ktorom sa počtárske operácie vykonávali pomocou programu (uložený na kartách z tvrdého papiera s dierkami - predchodcovia diernych štítkov). Predbehol dobu - boli potrebné príliš jemné mechanické časti. Prvé počítače MARK I. 1937 - 43, použité boli reléové obvody. ENIAC 1946, prvý samočinný počítač, bol elektrónkový - zastavaná plocha približne 150 m2 hmotnosť 40 t, počítal v desiatkovej sústave. EDVAC prvý počítač s von Neumanovou koncepciou a počítaním v dvojkovej sústave. Základné pojmy z informatiky Bit - najmenšie množstvo informácie, voľba z dvoch možností. Je takou jednotkou informácií, ktorá sa už nedá deliť. V počítačovej praxi je tiež označením pre dvojkovú číslicu 0 alebo 1, teda pre uloženie najmenšieho množstva informácie. Označuje sa symbolom malé b. Dáta - alebo tiež údaje, akékoľvek vyjadrenie skutočnosti v podobe číslicových, abecedných alebo iných grafických znakov, ktoré majú určitý význam, a ktoré môžeme prenášať, uchovávať v pamäti a inak spracovávať. V počítačoch sa pojmom dáta označujú akékoľvek údaje, ktoré sú spracovávané programom. Byte - (číta sa bajt) základná jednotka pre členenie a adresovanie operačnej pamäte. U väčšiny počítačov sa byte ustálil na jednotke zloženej z 8 bitov. Označuje sa písmenom veľké B. Do jedného bytu je možné uložiť číslo od 0 do 255 (28= 256). Pretože jednotky bit a byte sú príliš malé pre určenie množstva spracovávaných dát, zaviedli sa ich násobky, ktoré zjednodušujú popisovanie veľkosti dát. Sú to predpony : kilo - (k), mega - (M), giga - (G), tera – (T). 1 B = 8 b 1 kb = 210 b = 1024 b 1 kB = 210 B = 1024 B 1 MB = 220 B = 1024 kB = 1 048 576 B 1 GB = 230 B = 1024 MB = 1 048 576 kB = 1 073 741 824 B 1 TB = 240 B Generácie počítačov Nultá - do roku 1949 väčšinou v jednom exemplári; elektromechanické, reléové, elektrónkové; magnetické bubnové pamäte; niekoľko operácií za sekundu; vstup - dierna páska, dierny štítok; výstup - písací stroj, diaľnopis príklady - MARK I., ENIAC, EDVAC programy - nedá sa hovoriť, väčšinou špeciálne použitie u nás - SAPO (1954-58) Prvá – 1949 - 56 už sériovo vyrábané; elektrónkové; magnetopáskové, magnetobubnové a feritové pamäte; niekoľko sto až tisíc operácií za sekundu; vstup - dierna páska, dierny štítok; výstup - písací stroj, riadkové tlačiarne príklady - UNIVAC I a II, IBM 650, IBM 704 programy - strojový kód, fortran u nás - EPOS 1 a 2 (1965) Druhá – 1956 - 64 tranzistorové; niekoľko tisíc operácií za sekundu; vstup - terminály, magnetické pásky; výstup - magnetické disky, rýchlotlačiarne, príklady - UNIVAC VARC, CDC 3600, IBM 7030, IBM 7090, IBM 1401 programy - fortran, algol, cobol, prvé operačné systémy u nás - ZPA 600 (1968), MINSK 22 Tretia – 1964 - 72 integrované obvody malej a strednej hustoty (MSI, SSI); feritové alebo polovodičové pamäte - operačná pamäť, magnetické disky a pásky - vymeniteľné pamäte; niekoľko desaťtisíc operácií za sekundu; periférie - tlačiarne, displeje, súradnicové zapisovače programy - oper. systémy, fortran, algol, cobol, asembler príklady - rozdelenie na - sálové počítače - IBM 360 - minipočítače - DEC PDP 8, PDP 11, HP 21 u nás - JSEP - EC 1021, EC 1010, EC 1050 - SMEP - SM 3-20, SM 4-20, SM 50/50, ADT 4500, RPP 16 Triapoltá – 1972 - dodnes integrované obvody vysokej hustoty (LSI); niekoľko stotisíc operácií za sekundu; operačná pamäť 4-16-a viac MB, pružné disky, pevné disky; periférie - tlačiarne, plottery, scannery, ... programy - operačné systémy, C, pascal, fortran, asembler príklady - IBM 360 nahradený radou IBM 370 - sálové - IBM 30xx, IBM 40xx, CDC CYBER 170 a CYBER 200, - superpočítače - CRAY-1 - minipočítače - VAX 11/780, HP u nás - prakticky sa ani nezačali vyrábať Štvrtá – 1981 - dodnes Mikroprocesory CISC alebo RISC, integrované obvody vysokej a veľmi vysokej hustoty (LSI a VLSI), malé rozmery a veľká rýchlosť (až milióny operácií za sekundu), veľké pamäte (operačná pamäť 16 a viac MB, diskové pamäte nad 1 GB), dialóg s užívateľom, grafické používateľské prostredie, .. O jednotlivých predstaviteľoch tejto triedy počítačov, ich zložení a o perifériách budeme hovoriť v ďalších kapitolách. Nové smery Vývoj výpočtovej techniky sa nezastavuje, ba práve naopak sa veľmi zrýchľuje. Architektúra, ktorú predstavil von Neuman už nestačí, a preto sú vyvíjané počítače, ktoré pracujú s údajmi iným spôsobom. Jedná sa napríklad o: - paralelné počítače - multiprocesorové systémy - vektorové a maticové procesory - neuropočítače MIKROPOČÍTAČE Vývoj mikropočítačov a osobných počítačov úzko súvisí s technológiou výroby integrovaných obvodov (IO). Až pri technológiách, ktoré dokázali vyrobiť obvody s hustotou VLSI (viac ako 104 tranzistorov na čipe) sa dajú realizovať ucelené jednotky počítačov v jednom obvode. Základnou, takto realizovanou jednotkou, je mikroprocesor. Od neho a jeho podporných obvodov sa odvíja vývoj mikropočítačov a osobných počítačov. V súčasnosti môžeme mikroprocesory rozdeliť do dvoch základných skupín, ktoré sa líšia sadou interných inštrukcií mikroprocesora : mikroprocesory s architektúrou CISC (complete instruction set computer) - procesor s úplnou sadou inštrukcií - sem patria procesory firmy Intel (386, 486,) a klony týchto procesorov (AMD, Cyrix, IDT, …) a firmy Motorola 68000 - 60040 mikroprocesory s architektúrou RISC (reduced instruction set computer) - procesor s neúplnou sadou inštrukcií - sem patria procesory firiem COMPAQ (DEC-Alpha), Hewlett-Packard (PA-RISC), IBM-Motorola (PowerPC), Sun (Sparc), ... Procesory, ktoré sa vyrábajú v súčasnosti (Pentium, Pentium II a ich klony), stierajú rozdiely obidvoch kategórií, pretože používajú prvky charakteristické pre obidve kategórie. My sa budeme venovať problematike procesorov CISC a ich nasledovníkmi. Vývoj mikroprocesora CISC 1. generácia Intel i4004 - prvý mikroprocesor, 4-bitový, 1971 Intel i8008 - 8-bitový, 1973 2.generácia Intel i8080 - dlhoročný štandard, 8-bitový, 1974 - ďaľšie typy boli Intel i8085, Zilog Z80, Motorola MC6800 - Altair (od firmy MITS) - prvý mikropočítač, predávaný ako stavebnica, 1975 - neskôr sa objavili počítače Apple II, ZX 81 a ZX Spectrum, Atari a Comodore - u nás to boli počítače rady PMD 85, PP 01, SAPI 1 a TNS HC8, ktoré boli založené na procesoroch i8080 alebo Z80. 3. generácia Intel i8086, i8088 – základný procesor novej generácie, 16-bitový, 1978 - na ich základe postavený prvý osobný počítač firmy IBM PC (personal computer) v roku 1981 - 1983 - zdokonalená verzia IBM PC/XT - zabudovaný pevný disk (hard disk - HD) - Motorola MC68000 - základ k mikropočítačom Apple, Atari a Amiga. Intel i80286 - 16-bitový, základ rady IBM PC/AT, 1981 - Motorola MC68020 Intel i80386 - 32-bitový, 1985 - Motorola MC68030 Intel i80486 - 32-bitový, zabudovaný matematický koprocesor, 1989 - Motorola MC68040 4. generácia Intel Pentium - 64-bitový procesor, 1993 Intel Pentium Pro - 64-bitový procesor, zabudované určité črty procesorov RISC, 1995 Intel Pentium II - 64-bitový procesor, zabudované určité črty procesorov RISC, podpora multimediálnych aplikácií, rozšíraná pamäť cache, 1997 Ďalší výrobcovia procesorov kompatibilných, čiže na základných doskách určených pre procesory Intel budú pracovať tak, ako keby tam boli procesory Intelu, majú svoje vlastné označovanie. Mikroprocesory s architektúrou RISC Sú to 32-bitové a vyššie systémy. Využívajú sa hlavne v pracovných staniciach, kde je vyžadovaný veľký výpočtový výkon (konštrukčné a designerské práce, náročná grafika, spracovanie veľkého počtu dát, ...). Okrem toho sa používajú aj ako servery veľkých a rozsiahlych sieti. Operačným systémom býva UNIX a jeho rôzne varianty. Osobný počítač typu IBM PC V tejto kapitole budeme hovoriť o technických prostriedkoch (hardware) počítačov typu IBM PC. Pojem osobný počítač sa začal vymedzovať na prelome 70. a 80. rokov. Od začiatku boli koncipované, na rozdiel od sálových a minipočítačov, ako počítače slúžiace v jednom okamžiku iba jednej osobe (tzv. jednoužívateľske). Trh bol ovládaný operačným systémom CP/M a programami WordStar, dBase, SuperCalc, ktoré sa po prevedení do 16-bitového kódu používajú až doteraz. Firma IBM vstúpila na trh osobných počítačov až v roku 1981 prvým modelom IBM PC. Nepoužíval žiadne prevratné novinky, jeho najväčšou devízou bola otvorená architektúra, ktorá umožňuje prispôsobiť konfiguráciu počítača podľa potrieb užívateľa. Preto firma IBM zverejnila všetky potrebné podklady pre výrobu rozširujúcich dosiek a podobne postupovala aj pri zverejnení podkladov k operačnému systému. Tým umožnila aj ďalším výrobcom hardwaru a programového vybavenia (softwaru) aby mohli dodávať rozširujúce dosky a programy pre tieto počítače. Ďaľšími modelmi, ktoré firma IBM postupne predstavila boli typy IBM PC/XT (1982), IBM PC/AT (1984). Pretože do výroby osobných počítačov sa zapojilo veľké množstvo výrobcov na celom svete (hlavne na Ďalekom východe) vznikol prakticky celosvetový priemyselný štandard - počítače typu IBM PC a kompatibilné. Základné typické vlastnosti počítačov typu IBM PC a kompatibilných môžeme charakterizovať nasledujúcimi črtami : mikroprocesor Intel rady 8088, 8086, 80286 a vyššie (alebo od iných výrobcov, ktorí dodržujú kompatibilitu s mikroprocesormi Intel) operačná pamäť min. 256 kB RAM 1 pružný disk s kapacitou min. 360 kB rozhranie 1x sériové (RS-232) a 1x paralelné (Centronics) grafický adaptér s monitorom s rozlišovacou schopnosťou min. 640x200 bodov (CGA) operačný systém MS DOS (PC DOS) verzie 2.11 a vyššej Uvedené požiadavky charakterizujú minimálnu konfiguráciu počítača typu IBM PC. Súčasné počítače sú vybavené podstatne kvalitnejšími komponentmi, o ktorých budeme hovoriť v ďalších kapitolách. Počítače typu IBM PC sú zhotovované v rôznych prevedeniach : - stolnom, - prenosnom (laptopy, notebooky, subnotebooky, palmtopy), - priemyselnom (do prevádzok v montážnych rámoch), - prípadne iných špeciálnych prevedeniach podľa potrieb zákazníka. V typickom stolnom prevedení sa skladá z niekoľkých základných častí, ktorými sú : - základná jednotka počítača, - zobrazovacia jednotka počítača – monitor, - klávesnica, - periférne zariadenia (tlačiareň, myš, ...). A. Základná jednotka počítača Nazýva sa tiež systémová jednotka. Slúži na umiestnenie základnej procesorovej dosky, sieťového zdroja s ventilátorom, rozširujúcich dosiek a diskových pamäťových médií. 1. Počítačové skrine Vonkajší vzhľad základnej jednotky (tzv. skriňa počítača) nemá zásadný vplyv na funkciu počítača, ale má vplyv na rozloženie počítačového pracoviska (ergonometriu) a možnosť ďalšieho rozširovania počítača pamäťovými médiami a rozširujúcimi doskami. U rozširovania vonkajšími pamäťovými médiami (pevné disky, disketové mechaniky, CD mechaniky, streamery, atď.) hovoríme o voľných šachtách, pri rozširovacích doskách (video karty, zvukové karty, sieťové karty, atď.) hovoríme o voľných slotoch. Na prednej časti každej počítačovej skrini sú umiestnené ovládacie a kontrolné prvky, ktoré nám dávajú možnosť riadiť činnosť počítača a signalizujú jeho činnosť. Sú to väčšinou tieto tlačidlá a kontrolky : RESET - tlačidlo, ktoré nám urobí tzv. reštart počítača, TURBO - tlačidlo, ktoré nám umožňuje zvoliť jednu z dvoch rýchlostí práce počítača (u moderných počítačov sa už nepoužíva), POWER - zelená kontrolka, ktorá nám signalizuje zapnutie počítača, TURBO - žltá kontrolka signalizujúca vyššiu rýchlosť počítača. Niekedy táto kontrolka chýba, vtedy je na čelnom paneli vysvietená číselná hodnota charakterizujúca frekvenciu počítača (u moderných počítačov sa používa indikácia číslom), H.D.D. - červená kontrolka upozorňujúca na činnosť pevného disku. Okrem týchto prvkov býva na čelnom paneli zámok klávesnice, ktorým je možne odpojiť klávesnicu a tým znemožniť prácu na počítači nepovolaným osobám (polohy LOCK a UNLOCK). Sieťový vypínač býva umiestnený buď na prednom paneli alebo na pravom boku. Predná strana počítača zároveň slúži ako priestor pre prácu s výmennými médiami, ako sú diskety, CD ROM, DVD ROM, výmenné disky (ZIP, JAZZ, magneto-optické, výmenné HD, …), páskové pamäte atď. Na zadnom paneli počítača sú nasledovné konektory : - sieťová zásuvka pre pripojenie počítača na elektrickú sieť, - zásuvka pre napájanie monitora z počítača, - konektor pre pripojenie klávesnice, - vstupno - výstupné rozhrania - umožňujú pripojiť periférne zariadenia. Sú to väčšinou 2 sériové (RS-232) a 1 paralelné (Centronics) rozhranie. Okrem týchto občas býva konektor pre pripojenie joysticku tzv. gameport, ktorý slúži pre ľahšie ovládanie hier, - do moderných počítačov sa v súčasnosti pridáva tzv. USB rozhranie (universal serial bus), ktoré má nahradiť hore uvedené rozhrania. V priebehu vývoja stolných počítačov sa vyvinuli 4 základné typy skríň počítačov, okrem nich však bývajú používané aj iné typy (v závislosti od spôsobu použitia a výrobcu). Základnými typmi skríň sú : - desktop - slimline - minitower - tower Desktop Jedná sa o vyhotovenie určené na stôl (desk), väčšinou je na ňom položený monitor. Najbežnejšie skrine typu desktop majú k dispozícii 4 - 5 rozširujúcich šachiet a umožňujú inštaláciu 4 - 6 rozširujúcich dosiek. Slimline Je v podstate zníženým variantom desktopu (slim - nízky). Máva k dispozícii 3 - 4 šachty a 4 až 5 slotov. Je určená pre pracoviská, kde sa nepredpokladá veľké rozširovanie počítača ako sú napr. stanice zapojené v sieti. Minitower Je tiež určené pre položenie na stôl, výhodu má v tom, že zaberá menšiu plochu (malá veža). Má väčšinou 5 šachiet a až 8 slotov. Variantom tohto vyhotovenia je tzv. middletower (stredná veža), ktorá je o čosi vyššia, čím umožňuje využiť viac šachiet (6 - 7). Tower Vyhotovenie nazývané tiež bigtower (veľká veža), ktoré je určené na umiestnenie pod pracovnú plochu, čím sa uvoľňuje miesto na stole. Má najväčšie rozmery, umožňuje využitie až 11 šachiet a 12 slotov. Väčšinou sa používa pre servery sieti alebo pre pracoviská, kde sa predpokladá veľké rozširovanie počítača. 2. Základná doska Základná doska počítača (tiež mainboard, motherboard, matičná alebo materská doska) je najdôležitejšou časťou počítača. Sú na nej umiestnené všetky hlavné technické súčasti počítača, nevyhnutné pre jeho činnosť. Sú to hlavne procesor, pamäť, rozširujúce pozície (sloty), podporné obvody, BIOS počítača a konfiguračné prepínače. Veľkosť základnej dosky závisí od toho, do akej skrine ju chceme umiestniť, aké ďalšie subsystémy sú integrované na základnej doske (napr. na niektorých základných doskách býva integrovaná grafická karta, radiče diskov, zvuková karta,...) a koľko má rozširujúcich pozícii. Medzi základné typy patria veľkosti Baby AT, ATX formát a mikro ATX formát. Medzi primárne funkcie základnej dosky patrí časovanie celého systému, spojenie a riadenie súčinnosti jednotlivých častí systému, uchovanie systémových dát i dát užívateľa a ich spracovanie. Mikroprocesor Procesor je srdcom počítača. Vykonáva inštrukcie dodávané programom a matematické operácie. Na ňom závisí výkonnosť počítača. Pri procesore nás zaujímajú dva údaje. Prvou je frekvencia, ktorá nám udáva (v MHz) pracovný takt procesora, druhou je trieda procesora. Najnižšou triedou procesora boli počítače PC/XT s procesormi Intel i8086 a i8088. Po nich postupne prišli procesory i80286, i80386SX, i80386DX, i80486SX, i80486DX, i80486DX2, i80486DX4, Pentium, Pentium Pro a najnovší procesor Pentium II. Frekvencia sa postupne zvyšovala od 4,77 MHz u PC/XT až po 450 MHz pri procesore Pentium II. Dôležitým parametrom je aj šírka dátovej zbernice, po ktorej prichádzajú do procesora dáta, tá sa pohybuje od 16 bitov u PC/XT až po 64 bitov u procesorov Pentium. Ďalším parametrom je šírka adresovej zbernice, ktorá nám určuje aké veľké množstvo pamäte je procesor schopný obsiahnuť. U starších typov procesorov sa dali k procesoru pripojiť aj tzv. koprocesory, ktoré preberali od procesora výpočtové operácie s pohyblivou čiarkou a tým urýchľovali beh programov. Označovali sa podobne ako procesory a vyrábali sa v rade od 8087 až po 80487SX. Pri vyšších typoch počítačov (od i80486DX) je koprocesor súčasťou procesora. Na chladenie procesorov sa používajú aktívne chladiče s malými ventilátormi, klasické pasívne chladiče sa používajú iba u starších procesorov. Pamäť Jednou z dôležitých častí, ktorá sa nachádza na základnej doske, je pamäť. Podľa jej použitia ju môžeme rozdeliť do troch kategórií : pamäť RAM, v ktorej sú počas práce s počítačom uložené programy, dáta, ovládače zariadení. Je to pamäť, ktorá sa pri vypnutí počítača stratí, to znamená, že je funkčná len počas napájania počítača. Jej veľkosť je dôležitá pre výkon počítača, čím jej je viac, tým lepšie. Veľkosť pamäte sa postupne zvyšovala od pôvodných 256 kB až po súčasne bežne dodávaných 16 a viac MB. Pamäť RAM, ináč nazývaná aj operačná pamäť, sa člení na základnú konvenčnú pamäť - prvých 640 kB, a na pamäť XMS (rozšírená, extended), ktorá pokrýva pamäť nad hranicou konvenčnej pamäte. Na základnej doske sa dá v súčasnosti umiestniť od 16 MB až po cca 500 MB pamäte. Pamäťové moduly (buď tzv. SIMM alebo DIMM moduly) sa zasúvajú do špeciálnych konektorov na to určených a tie sú organizované po 1, po 2 alebo po 4 do tzv. bankov. Staršie typy SIMM modulov mali 30 vývodov, novšie majú 72 vývodov, moduly DIMM majú 168 vývodov. Rýchlosť prístupu k uloženým dátam je 50 až 70 ns (nanosekúnd) u modulov SIMM, moduly DIMM sú podstatne rýchlejšie – iba 10 ns. SIMM moduly sú vyrábané vo veľkostiach 256 kB, 1 MB, 4 MB, 16 MB a najnovšie aj 64 MB, moduly DIMM od 16 do 128 MB. Sú navzájom nezameniteľné. Pri výbere základnej dosky je potrebné uvažovať aj s tým, akú pamäť umožňuje nainštalovať, aké pamäťové moduly používa a ako sú organizované v bankoch. Je potrebné tiež vybrať typ pamäte na moduloch, ktorá môže byť typu RAM, EDO RAM alebo SDRAM, a či je s kontrolou (tzv. parita) alebo bez nej. pamäť cache alebo tiež vyrovnávacia pamäť je súčasťou dosiek s procesormi 80386DX a vyššími. Je vkladaná medzi hlavnú pamäť a procesor, aby urýchlila prístup procesora k dátam. Je rýchlejšia ako hlavná pamäť (cca 2 ns), ale je aj podstatne drahšia. Jej veľkosť je od 64 kB až po 512 kB. pamäť ROM má na rozdiel od pamäti RAM dáta zapísané už od výrobcu a nedajú sa bez špeciálnych pomôcok meniť. Má veľmi malú spotrebu, a preto jej obsah zostáva nezmenený aj pri vypnutí počítača (na napájanie stačí batéria, ktorá je súčasťou počítača). V pamätiach typu ROM sú uložené základné obslužné programy počítača, ktoré sú nevyhnutné pre zahájenie jeho činnosti. Sú tam uložené programy pre otestovanie počítača po zapnutí, zavádzač operačného systému a obslužné programy základných technických prostriedkov počítača (tzv. BIOS - Basic Input Output system). Pamäte typu ROM sú nielen na základnej doske (BIOS počítača, BIOS klávesnice), ale prakticky aj na všetkých rozširujúcich kartách a vo všetkých periférnych zariadeniach (je v nich uložený obslužný program pre jednotlivé zariadenia). Podporné obvody Sú dôležité pre činnosť celého systému, pretože mikroprocesor sám nemôže riadiť činnosť celého počítača. Tzv. chipset určuje, ktoré technológie sú na základnej doske podporované (typy pamätí, typy rozhraní, frekvencie zberníc, prenosové rýchlosti diskov, atď.) Jedným zo základných obvodov celého počítača je generátor časovacích impulzov, ktorý vytvára časovacie signály potrebné pre činnosť a synchronizáciu procesora, ostatných podporných obvodov a prídavných zariadení. Ako základ prerušovacieho systému slúži radič prerušenia. Prerušenia sú signály, ktoré vysielajú technické prostriedky alebo programy, keď si vyžadujú pozornosť procesora alebo keď požadujú vykonať nejakú činnosť. Signály prijíma najprv radič prerušenia a ten na základe stupňa dôležitosti jednotlivých požiadaviek (naraz môže prísť až 15 signálov) vygeneruje prerušovací signál pre procesor. Procesor po prijatí prerušovacieho signálu preruší svoju činnosť a odovzdá riadenie obslužnému programu zariadenia, ktoré si ho vyžiadalo. Pre zabezpečenie rýchleho prenosu dát z prídavných zariadení do pamäte počítača a naopak bez zaťažovania procesora touto činnosťou slúži radič priameho prístupu do pamäte (DMA), ktorý tieto operácie zabezpečuje. Generovanie zvuku, reprodukovaného reproduktorom zabudovaným v počítači, udržiavanie systémového času a obnovu pamäte RAM v spolupráci s obvodom DMA zabezpečuje programovateľný časovač. Ďalším podporným obvodom na základnej doske počítača je programovateľné rozhranie, ktoré zaisťuje pripojenie klávesnice a čítanie konfiguračných prepínačov. Rozširujúce pozície - zbernice Rozširujúce pozície sú prostriedkom, ktorý podporuje a zabezpečuje charakteristickú črtu počítačov IBM PC - otvorenú architektúru. Fyzicky sú rozširujúce pozície reprezentované priamymi konektormi, ktoré sprostredkovávajú väzbu na zbernicu systému. Sú tu k dispozícii všetky signály, ktoré sa prenášajú prostredníctvom zbernice medzi jednotlivými časťami počítača, t.j. adresy, dáta, riadiace signály a napájacie napätie. Rozširujúca doska sa zasunie do vhodného konektora a hneď je pripojená k zbernici systému. Týmto spôsobom sú realizované grafické karty, sieťové karty, zvukové karty, atď. Zbernica systému u počítačov IBM PC sa postupne vyvíjala, a preto sa na základných doskách môžeme stretnúť s niekoľkými typmi konektorov, ktoré určujú typ zbernice : PC bus - základná 8-bitová zbernica u prvých počítačov. Umožňuje vložiť iba 8-bitové rozširujúce karty. Na nových základných doskách sa už nepoužíva. ISA bus - 16-bitová zbernica, základná zbernica súčasných počítačových systémov IBM PC kompatibilných, najrozšírenejšia, umožňuje zapájať aj 8-bitové aj 16-bitové rozširujúce karty. Používa sa na pripojovanie kariet, ktoré nevyžadujú veľkú rýchlosť prenosu údajov do počítača. MCA - tzv. mikrokanál, 32-bitová zbernica, patentovaná firmou IBM, používa špeciálne konektory, neumožňuje vložiť 8- alebo 16-bitové karty, práve z tohto dôvodu sa veľmi málo rozšírila. EISA bus - 32-bitová zbernica, na rozdiel od mikrokanálu MCA zachováva zlučiteľnosť so zbernicou ISA pomocou špeciálnych konektorov, ktoré sú kombináciou ISA a EISA konektorov. Používala sa hlavne v serveroch sieti, je na ústupe. VLB - 32-bitová zbernica určená pre pripojenie grafickej karty, už sa nepoužíva. PCI - prekonávajú obmedzenia predchádzajúcich koncepcií zberníc (ich rýchlosť bola 8 MHz), pretože pracujú na frekvencii procesora, čiže až 50 MHz. Počet konektorov je obmedzený na 2 - 3, lebo viac by veľmi zaťažilo procesor. Z hľadiska vývoja a podpory je perspektívnejšia zbernica PCI. 3. Sieťový zdroj Sieťový zdroj slúži na napájanie celej systémovej jednotky počítača, prípadne aj niektorých periférií (napr. klávesnica, myš, tablet,...). Okrem napájania má aj funkciu chladiacu, pretože má zabudovaný ventilátor, ktorým odsáva zohriaty vzduch z priestoru systémovej jednotky. Sieťové zdroje sú zhotovované ako elektronické impulzné spínané zdroje. Vyrábajú sa v hodnotách od cca 80 W (do skriní slimline) až do hodnôt cca 500 W (do skriní tower). Požiadavky na ich výkon závisia od počtu zariadení napájaných z daného zdroja. V súčasnosti na celom svete mohutnie snaha o čo najväčšie šetrenie elektrickou energiou, a tomuto trendu sa prispôsobujú aj zdroje v počítačoch. Znižujú sa napájacie napätia (z 5 V na 3,3 V), zdroje umožňujú riadenie spotreby počítača a pripojených periférií. Na väčšine zdrojov býva umiestnená aj zásuvka pre napájanie monitora, čo umožňuje jedným vypínačom (na počítači) zároveň vypínať a zapínať aj monitor. Špeciálnym typom zdrojov sú tzv. neprerušiteľné zdroje napájania (UPS), ktoré nám po ich pripojení zabezpečujú dodávku elektrickej energie aj pri výpadku rozvodnej siete. Ich súčasťou je akumulátorová batéria a elektronika, ktorá prepne na napájanie z batérie ak vypadne rozvodná sieť. Používajú sa tam, kde od prevádzky počítačov závisí technológia, spracovávanie údajov, atď. Vyrábajú sa vo veľkostiach od cca 300 W až po rádove desiatky kW. 4. Rozširujúce dosky Slúžia na rozšírenie počítača o funkcie, ktoré nie sú zabudované na základnej doske počítača. Na pripájanie rozširujúcich dosiek sú určené rozširujúce pozície na základnej doske. Výber rozširujúcej dosky súvisí s typom zbernice (zberníc) na základnej doske a voľným priestorom v skrini systémovej jednotky. Medzi najznámejšie a najpoužívanejšie typy rozširujúcich dosiek pre osobné počítače patria : grafické karty - slúžia nám na prevod počítačových signálov na signály pre monitor sieťové karty - sú určené na prepájanie počítačov do počítačových sieti zvukové karty - sú určené na kvalitné spracovávanie zvuku na počítači faxmodemové karty - slúžia na prenosy údajov a textov po telefónnych linkách radiče - slúžia na rozširenie počtu ovládaných diskových zariadení karty pre digitálne video - sú určené na digitálne spracovávanie videonahrávok na počítači a ďaľšie špeciálne karty (napr. karty vstupov a výstupov v priemyselných prevádzkach, karty pre meranie, riadiace karty, pamäťové karty...) 5. Diskové pamäťové média Počas práce s počítačom sú všetky dáta dočasne ukladané v operačnej pamäti. V okamžiku prerušenia jej napájania sú všetky dáta a programy v nej uložené navždy stratené. Preto je nutné mať k dispozícii vhodné prostriedky, na ktoré by bolo možné tieto údaje pred vypnutím počítača zaznamenať a v prípade potreby ich nahrať späť. Ako vhodné prostriedky sa v priebehu vývoja mikropočítačov ukázali diskové média, ktoré vychádzali z diskových jednotiek sálových počítačov. Dnes sa v mikropočítačoch, ale aj v pracovných staniciach stretávame predovšetkým s nasledovnými diskovými médiami : disketa - FD pevný disk - HD kompaktný disk - CD ROM magnetooptický disk - MO a. Disketa Disketa (nazývaná tiež pružný disk, floppy disk) je výmenné pamäťové médium, ktoré funguje na princípe magnetického záznamu, podobne ako magnetofónová kazeta. Je tvorená jedným kotúčom z plastu, na ktorom je nanesená magnetická vrstva. Kotúč je je vložený do obalu z umelej hmoty, s ktorým sa vkladá do disketovej mechaniky. Rozmery diskiet sa uvádzajú v palcoch. Dnes sú najrozšírenejšie dva druhy diskiet : 3,5 " 5,25 " Disketa má dva povrchy (horný a dolný) a preto má aj disketová jednotka dve čítacie/záznamové hlavy. Väčšina moderných disketových mechaník využíva zápis na diskety na obidve strany (staršie typy zapisovali len na jednu stranu). Hlava prichádza do priameho styku s povrchom diskety a tým sa znižuje životnosť aj hlavy aj diskety. Kapacita diskety, teda množstvo údajov, ktoré sme schopní na disketu zapísať, závisí od hustoty záznamu na diskete. Najbežnejšie formáty, s ktorými sa u počítačov stretneme sú : V označení diskety znamená : SS - jednostranná disketa (Single Sided) DS - obojstranná disketa (Double Sided) DD - dvojnásobná hustota záznamu (Double Density) HD - vysoká hustota záznamu (High Density) Diskety sa dajú chrániť proti zápisu nasledovne : disketa 5,25" má na pravej hornej časti malý výrez. Ak je tento výrez prekrytý na disketu sa zapisovať nedá (čítať sa dá), ak je odokrytý da sa aj čítať aj zapisovať disketa 3,5" má ochranu vyriešenú podstatne jednoduchšie. V pravom hornom rohu obalu je malé okienko, ktoré sa dá prekryť pohyblivým jazdcom. Ak okienko jazdcom prekryjeme na disketu sa dá zapisovať, ak je okienko voľné na disketu sa zapisovať nedá. Je to presne naopak ako u diskiet 5,25". Disketová mechanika (FDD - floppy disk drive) je zariadenie, ktoré uvádza disketu do rotácie (cca 300 až 360 ot./min.) a umožňuje tak čítať a zapisovať dáta z ľubovoľného sektoru na disku prostredníctvom posuvnej hlavy. Pre rôzne veľkosti diskiet (3,5" alebo 5,25") sú určené rôzne typy mechaník, ktoré sú nezameniteľné. Disketové jednotky sú na zbernicu počítača pripojené prostredníctvom radiča disketových mechaník. Tá disketová mechanika, ktorá je hardwarovo pripojená ako prvá je označovaná ako a:, ak je pripojená aj druhá mechanika, je táto označovaná ako mechanika b:. Vzhľadom na to, že diskety 3,5" majú pri menšej veľkosti oproti disketám 5,25" väčšiu kapacitu stretávame sa s nimi čoraz častejšie. Mechaniky pre diskety 5,25" sa v súčasnosti do počítačov montujú iba na požiadanie. Aj vyhotovenie 3,5" diskety je z hľadiska zabezpečenia dát podstatne bezpečnejšie ako u 5,25" diskety (3,5" disketa má pevný obal, disketa 5,25" má obal ohybný). b. Pevný disk Pevný disk (tiež Hard disk, HDD, Winchester disk, Fixed disk) slúži podobne ako disketa na k ukladaniu dát. Je to veľkokapacitná nevýmenná disková pamäť. Disk je tvorený jedným, dvoma alebo viacerými kovovými (alebo sklenenými) kotúčmi, na ktorých je nanesená magnetická vrstva. Kotúče sú umiestnené na spoločnej oske v hermeticky uzatvorenom kovovom púzdre s vlastným pohonom, vybavovacím mechanizmom a vlastnou riadiacou elektronikou. Podobne ako u diskiet je každá strana (alebo povrch) pevného disku rozdelená na sústredné stopy (cylindre) a tie sú delené na sektory. Počet cylindrov je od 305 vyššie, počet sektorov na stopu je 17 a viac. Každej ploche disku prísluší jedna hlava, preto sa niekedy miesto počtu plôch uvádza počet hláv. Kombinovaná čítacia/záznamova hlava neprichádza do priameho styku s povrchom disku, pohybuje sa zlomky mm nad záznamovou vrstvou (je to spôsobené aerodynamickým vztlakom daným vysokými otáčkami - 3600 až 7200 ot./min.). Preto neprichádza k opotrebovaniu magnetickej vrstvy a pevné disky majú dlhšiu životnosť. Jediné nebezpečenstvo je pri prudkých otrasoch za prevádzky, kedy môže dôjsť k nárazu hlavy na záznamovú vrstvu a k poškodeniu povrchu disku alebo k odtrhnutiu hlavy. Vo vypnutom stave to nehrozí, pretože vtedy má disk hlavy "odložené" na tzv. parkovacej stope (oblasť na pevnom disku, ktorá sa nepoužíva na zapisovanie dát). Pevný disk sa na zbernicu počítača pripája cez radič. Pred použitím je potrebné pevný disk naformátovať, podobne ako disketu. Podľa typu rozhrania (interface) s akým pevný disk pracuje poznáme disky : IDE - umožňuje pripojiť na jeden radič 2 pevné disky Edhanced IDE (E-IDE, tiež ATAPI) - umožňuje pripojiť na jeden radič až 4 pevné disky alebo CD mechaniky SCSI - umožňuje pripojiť na jeden radič až 7 pevných diskov, CD mechaník, optických diskov, streamerov a pod. Pevné disky sa vyrábajú v rôznych veľkostných prevedeniach : 8" - prvé typy, v súčasnosti sa už nevyrábajú 5,25" - hlavne u diskov veľkých kapacít 2 - 9 GB 3,5" - najrozšírenejšie, kapacita od 100 MB do 2 GB 2,5" - určené do prenosných počítačov (notebookov), kapacita 100 - 800 MB Pri výbere pevného disku je potrebné prihliadať na : kapacitu pevného disku - v súčasnej dobe sú dostupné kapacity diskov od 100 MB až po 9 GB typ rozhrania, ktoré máme v počítači a na ktoré chceme pevný disk pripojiť fyzickú veľkosť pevného disku - podľa toho veľkú máme skriňu počítača a akú šachtu máme k dispozícii treba uvažovať aj s prístupovou dobou (ako rýchlo hlavičky na pevnom disku nájdu potrebné dáta - cca 8 až 15 ms, u starších typov sa prístupová doba pohybovala okolo 20 ms) dôležitá je aj prenosová rýchlosť (akou rýchlosťou dostávame dáta z pevného disku do pamäte - 1 až 16 MB/s) c. CD ROM CD ROM patrí medzi výmenné optické pamäťové média. Jedná sa o kompaktné disky (Compact Disc), ktoré sú určené len pre čítanie a ktoré sú pri veľkých sériách vyrábané lisovaním, podobne ako zvukové CD-čka. Majú kapacitu až 650 MB. Čítacia hlava mechaniky je vybavená laserom, ktorý sníma informácie z disku. Optická hlava vysiela tenký laserový lúč a späť prijíma jeho odraz. Dáta sú na rozdiel od pevného disku uložené nie v sústredných stopách (cylindroch), ale v jednej špirálovitej stope (rozdelenej na sektory), ktorá začína na vonkajšom okraji a končí pri strede CD. Mechaniky CD sa postupne menili a podľa rýchlosti otáčania CD disku ich môžeme rozdeliť na : jednorýchlostné - už sa nevyrábajú, boli to prvé typy dvojrýchlostné - mali zdvojnásobenú rýchlosť otáčania, v súčasnosti už sú na ústupe, prístupová doba bola asi 300 ms, prenosová rýchlosť 300kB/s štvorrýchlostné - majú štvornásobnú rýchlosť otáčania, v súčasnej dobe štandart, prístupová doba okolo 200 ms, prenosová rýchlosť 600 kB/s šesťrýchlostné - majú šesťnásobnú rýchlosť otáčania, v súčasnej dobe najvyššia úroveň, prístupová doba okolo 150 ms, prenosová rýchlosť 900 kB/s 8- a viacrýchlostné - zatiaľ len ojedinele, majú 8- a viacnásobnú rýchlosť otáčania, prístupová doba okolo 120 ms, prenosová rýchlosť cez 1 MB/s CD mechaniky môžu byť pripojené buď na rozhranie ATAPI (E-IDE) alebo SCSI, mechanika CD zaberá 1 šachtu 5,25". Používajú sa hlavne pre : multimediálne aplikácie (obraz, zvuk, text), ako sú encyklopédie, výukové programy, hry slovníky (aj ozvučené) texty zákonov, vyhlášok, predpisov, ... archiváciu veľkého množstva dát v poslednej dobe aj na distribúciu programového vybavenia V poslednej dobe sa objavili mechaniky CD-R (recordable - zapisovateľné), ktoré okrem čítania umožňujú na prázdne CD disky aj raz zapísať, a tak priamo na počítači vytvárať CD disky. d. Magnetooptické disky Pracujú na kombinovanom magnetickom aj optickom princípe. Pri zápise silnejší lase- rový lúč nataví kovovú vrstvu optického disku v určitom bode a magnetická hlava tam zapíše potrebné údaje. Pri čítaní potom slabší laserový lúč sníma dáta podobne ako u CD disku. Ich výhodou je to, že dáta sa dajú na disku meniť a prepisovať. Pretože pri práci používajú dva typy hláv a je potrebná veľká presnosť pri výrobe, sú tieto mechaniky ešte dosť drahé. Kapacity optických diskov sa pohybujú od 130 MB až po 1,6 GB. B. Zobrazovacia jednotka počítača Zobrazovacia jednotka je základným výstupným zariadením počítača. Od používania bežných televízorov sa prešlo k tzv. monitorom. Zobrazovaciu jednotku tvoria dve základné časti : grafická karta vlastný monitor Tieto dva komponenty patria nerozlučne k sebe a niektoré nastavenia hodnôt a veličín sú závislé na zladení ich parametrov. Môžu spolu pracovať v dvoch základných režimoch : textovom - na obrazovke sa zobrazujú priamo celé znaky (štandartným formátom je zobrazenie 25 riadkov po 80 znakov) grafickom - umožňuje zobrazovať jednotlivé body (pixely), z ktorých sa potom skladá príslušný obraz 1. Grafická karta Grafická karta (tiež grafický adaptér alebo grafika) je fyzicky uložená v základnej jednotke počítača, zasunutá do rozširujúcich slotov základnej dosky. Obsahuje displejový radič tzv. videoadaptér, ktorý umožňuje pripojenie monitoru k počítaču a stará sa o jeho obsluhu. Grafické karty prešli vývojom od adaptéru pre prvé IBM PC až po súčasnosť. Jednotlivé formáty sú uvedené v tabuľke : Najnovšie adaptéry umožňujú zobraziť pri rozlíšení 1280x1024 bodov až 16,7 mil. farieb (224). Dôležitým parametrom u grafických kariet je tzv. snímková frekvencia. Je to počet snímkov, ktoré sa za sekundu objavia na obrazovke. Čím je táto hodnota vyššia, tým je obraz stabilnejší, bez chvenia. U dnešných kariet sa dosahujú hodnoty až 130 Hz, minimálna hodnota vzhľadom na šetrenie zraku by mala byť 75 Hz. 2. Monitor Monitor slúži nazobrazovanie informácií, ktoré posiela procesor a spracuje grafická karta. Monitor je charakterizovaný nasledujúcimi parametrami : mono/farba - až na monitory pre špeciálne použitie (pokladne, DTP), ktoré sú monochromatické, sa používajú výhradne farebné monitory uhlopriečka - pohybuje sa v rozmedzí 9" - 21". Jej veľkosť závisí od používa- ných aplikácií a rozlíšenia monitora. 9" - 11" - do obchodov k registračným pokladniam, priemyselné systémy 14" - 15" - bežné kancelárske aplikácie, doporučené rozlíšenie 800x600 17" - grafické aplikácie a DTP, doporučené rozlíšenie 1024x768 20" - 21" - náročná grafika (CAD, DTP), doporučené rozlíšenie 1280x1024 snímková frekvencia zobrazovania - platí to isté ako u grafických kariet. Hodnoty u grafickej karty a u monitora by mali byť zhruba rovnaké, pretože ak nie sú, tak bude nastavená tá nižšia. Doporučovaná hodnota je min. 75 Hz. režim zobrazovania - existujú dva spôsoby vykresľovania obrazu na tienidle prekladaný (I - Interlaced), keď sa behom jedného snímku vykreslia všetky párne riadky, behom druhého všetky nepárne riadky. Od tohoto vykresľovania sa ustupuje. neprekladaný (NI - Non Interlaced), keď sa behom jedného snímku vykreslia všetky riadky veľkosť zobrazovaného bodu - čím menšia bude veľkosť zobrazovaného bodu, tým čistejší bude obraz. Prijateľnou hodnotou je 0,28 mm. nastavovanie parametrov obrazu - môže byť buď analógové alebo číslicové. Nastaviť by sa mali dať nasledovné parametre : jas obrazovky kontrast obrazu rozmer obrazu (výška, šírka) centrovanie obrazu (zvisle, vodorovne) U farebných monitorov väčších uhlopriečok pribúda : korekcia súdkovitosti/poduškovitosti korekcia moaré riadenie teploty farieb vyžarovanie - prednosť dostávajú monitory spĺňajúce normy vyžarovania. Monitor by mal mať označenie LR (Low Radiation - nízka radiácia) a spĺňať normy MPRII alebo prísnejšiu TCO91. úspora energie - znižovanie spotreby energie, po určitom čase nečinnosti by sa mal monitor vypnúť