Dělení VT

POČÍTAČ

• univerzální stroj na automatické zpracování informace
• programovatelný – program určuje využití (univerzalita)
• program – skupina příkazů, kterým rozumí počítač a které postupně provádí
• data – všechny zpracovávané informace
• numerické (číslicové počítače) – informace (programy a data) jako čísla ve dvojkové soustavě (1/0) – výhodné uložení a zpracování dat

hardware – technické vybavení počítače

software – programové vybavení počítače (umístění v operační paměti, lze měnit)

firmware – souhrn základních programů, bez kterých by počítač vůbec nepracoval (BIOS,…) – trvale uloženy v počítači, pro každý počítač jiný firmware

Výhody a charakteristiky počítačů

• rychle a bezchybné zpracování velkého množství operací

Dělení

Podle velikosti:

· sálové počítače (střediskové, dnes nazávané mainfrane)

· minipočítače – vejdou se na stůl, více úloh najednou, servery v menších provozech)

· osobní počítače (PC=personal computers) – pro 1 uživatele, obtížně zvládají větší počet úloh

· mikropočítače – speciální účely (řízení vstupu paliva, pračky, …), označovaly se tak i osmiboitové počítače v 80. letech

Podle provedení:

· tower (věž), bigtower, minitower

· desktop, slim (velmi tenký desktop)

· laptop – počítač na klín (lap=klín), přenosný

· notebook (notebook= poznámkový sešit) – sešitová velikost (A4)

· palmtop – počítač do dlaně (palm=dlaň), méně možností, dá se spojit s počítačem, rychlé poznámky v terénu, zpracování v kanceláři Analogové a číslicové počítače

· analogové – reprezentují hodnoty spojitě podle některé fyzikální veličiny (elektrický proud, tlak vzduchu, kapaliny) – veličina může nabývat libovolných hodnot, pro náročnější úlohy nevyhovující, dnes vymizely (použití snad v extrémních prostředích – armáda; úzká skupina úloh definovaných diferenciálními rovnicemi)

· číslicové (numerické) – hodnoty reprezentovány nespojitě (diskrétně) pomocí dvou stavů fyzikální veličiny, informace se převádějí na čísla ve dvojkové soustavě

· hybridní Podle sady instrukcí procesoru

· CISC (Complex Instruction Set Computer) – množství složitých a dlouhých instrukcí (obvykle přes 100 různých instrukcí)

· RISC (Reduced Instruction Set Computer) – menší množství jednoduchých instrukcí, jednotná délka instrukcí – zrychlení

V posledních letech se ale rozdíl mezi těmito dvěma typy stále zmenšuje.

Von Neumannova koncepce

1946? – John von Neumann

• základní moduly počítače: procesor, operační paměť, vstupní a výstupními zařízení
• základ architektury současných počítačů

Základní principy:

· dvojková soustava

· programy a dat v operační paměti (nenačítají se z vnější paměti v průběhu výpočtu, jednotné kódování – k programům lze přistupovat jako k datům, umožnilo univerzalitu počítače, bezproblémové zavedení cyklů a podmíněného větvení)

· rychlost vnitřní paměti srovnatelná s rychlostí výpočetní jednotky

· přímé adresování (přístup) – v libovolném okamžiku přístupná kterákoliv buňka paměti

· aritmeticko – logická jednotka – pouze obvody pro sčítání čísel (ostatní operace se dají převést na sčítání)

von neumannův počítač

1946 john von neumann

1. 5 funkčních jednotek – řídící jednotka, aritmeticko-logická jednotka, paměť, vstupní zařízení, výstupní zařízení
2. Struktura je nezávislá od zpracovávaných problémů, na řešení problému se musí zvenčí zavést návod na zpracování, program a musí se uložiut do paměti, bez tohoto programu není stroj schopen práce
3. Programy, data, mezivýsledky a konečné výsledky se ukládají do téže paměti
4. Psaměˇje rotzdělůená na sztejně velké bunky, které jsou průběžně očíslované, přes číslo bunky adresu se dá přečíst nebo změnit obsah bunkxy
5. Po sobě jdoucí instrukce programu se uloží do pamě´tových buněk jdoucích po sobě, přísup k následující instrukci se uskuteční z řídící jednotky zvýšením instrukční adresy o 1
6. Instrukcemi skoku se dá odklonit od zpracování instrukcí v uloženém pořadí
7. Existují alespoň – aritmetické instrukce (sčítání, násobení, ukládáníá konstant,…), logické instrukce (porovnání, not, and, or,…), instrukce přenosu (z paměti do řídící jednotky a na vstup/výstup), podmíněné skoky, ostatní (posunutí, přerušení, čekání,…)
8. Všechna data (instrukce, adresy,…) jsou binárně kódované, spreávné dekódování zabezpečují vhodné logické obvody v řídící jednotce

logická struktura

• John von Neumann – konec 2. světové války
• vstupní a výstupní zařízení (I/O = input/output, periferie)
• zajišťují výměnu informací mezi počítačem a okolím (člověk, počítač, stroj)
• převádějí informaci do číselné podoby (dvojková soustava) – vstupní zařízení a obráceně z číselné podoby do podoby srozumitelné okolí

vstupní – klávesnice, myš, (joystick, skener, mikrofon,…)

výstupní – monitor, tiskárna, reproduktory…

vnější paměti – dlouhodobé uložení dat

vnitřní paměť (operační paměť)

jsou v ní uloženy informace

2 typy informací – programy + data – univerzalita

• procesor (CPU)

řídí počítač (řadič, řídící jednotka) a vykonává operace (operační jednotka, aritmeticko-logická jednotka)

• sběrnice

výměna informací, komunikace mezi jednotlivými částmi

Počítač a jeho struktura

Části počítače

· skříň (case, hlavní jednotka, systémová jednotka, operační jednotka)

· vstupní zařízení (klávesnice, myš,…)

· výstupní zařízení (monitor, tiskárna,…)

Přední stěna

· tlačítka, signální diody, dvířka disketové jednotky, jednotka pro CD-ROM

· síťový vypínač – používat co nejméně (nevypínat při přerušení práce)

· zámek klávesnice

· tlačítko Turbo – přepnutí z pomalejšího do rychlejšího režimu práce, u novějších počítačů se nepoužívá

· tlačítko Reset – restart počítače bez vypnutí, používat minimálně (raději Ctrl+Alt+Del) při „zamrznutí“ počítače

· kontrolní diody – zapnutí do sítě (power), přepnutí do rychlejšího režimu (Turbo), práce pevného disku (HDD), disková jednotka, CD ROM

Zadní stěna

· zásuvka pro připojení přívodní šňůry elektrického proudu

· zásuvka pro připojení monitoru

· mřížka chladícího ventilátoru

· minimálně paralelní port (tiskárna), sériový port (myš), video port (monitor)

· konektor klávesnice Vnitřek počítače

· zdroj – transformace napětí z 220 na 5 voltů

· základní deska (mainboard, motherboard) včetně paměti, sběrnice

· procesor

· karty – rozšiřující desky – kolmo k základní desce (grafická karta, řadič disků,…)

· HD, FD, reproduktor, desky, vodiče (CD ROM,…)

· vodiče

PC je stavebnice (IBM zveřejnila technické detaily počítače), součástky různých výrobců

kompatibilita – součástky lze propojit a mohou vzájemně spolupracovat Základní deska

· mainboard, motherboard

· mikroprocesor, operační paměť, vnitřní hodiny počítače, sběrnice, ovladač klávesnice atd..

· při koupi důležité informace o možnosti rozšiřování (výměna procesoru, doplňování karet,…)

· plastický materiál, síť tištěných spojů, několik vrstev oddělených nevodivou hmotou Části

· procesor

· časovač – vytváří pulsy taktovací frekvence (určují jednotlivým součástkám začátky jednotlivých příkazů – vzájemná spoluprácí a synchronizaci součástek), 1 MHz=1 milión tiknutí za sekundu, 66 MHz=66 miliónů operací za sekundu

· sběrnice – sada vodičů, spojení součástí počítače, výměna dat

· operační paměť – uložení aktuálních dat

· přenosové jednotky (řadiče, karty) – pomáhají procesoru ovládat periférie, vyrovnávají rozdílné rychlosti procesoru a periférií, převádějí řídící signály procesoru na řídící signály periférie…

Základní deska

Mainboard, motherboard

deskou plošného spoje s mnoha elektronickými obvody a konektory pro připojení dalších periferií

BIOS – program umístěný v paměti typu ROM, tlumočník mezi hardwarem a OS, zajišťuje běh OS na každém PC

Výrobci BIOSů: AMI (American Megatrends Incorporated), Award, Phoenix, (IBM, Compaq…), součástí je program SETUP – nastavení parametrů podle konkrétního počítače

Propojky (jumpery), přepínače (switch) + BIOS – univerzalita základní desky

Rozložení prvků na desce:

1. patice ZIF pro mikroprocesor
2. patice a v nich zastrčené obvody DIP cache druhé úrovně L2
3. baterie pro napájení CMOS
4. rozšiřující sloty ISA
5. konektor integrovaného VGA adaptéru
6. rozšiřující sloty PCI
7. konektory integrovaného rozhraní UO a integrovaného rozhraní IDE pro pevné disky a disketové mechaniky
8. banky pro obvody (SIMM) operační paměti
9. konektor pro myš PS/2
10. připojení klávesnice
11. napájení základní desky

chipset – sada integrovaných obvodů na základní desce, které většinou slouží pro přímou podporu mikroprocesoru Karty (rozšiřující desky)

rozhraní počítače pro komunikaci s dalšími periferiemi

elektrické obvody (většinou obsahují sadu čipů, popř. celých mikroprocesorů) Základní karty:

· karta pro vstup a výstup (input/output, I/O) – 1–2 paralelní, 1–2 sériové porty

· grafická karta (videokarta) – přebírá data od procesoru a mění je na videosignál, který vysílá do monitoru

· karta rozhraní disku podporuje pevné disky a disketové jednotky. Další typy karet

· zvuková karta – data mění na zvukový signál do sluchátek nebo reproduktorů, zásuvka pro mikrofon, vstupní jack pro audio-vstup, výstup na reproduktory, často port pro joystick (gameport)

· síťová karta

· televizní karta – sledování televize

· karta pro digitalizaci videa – , snímání videosekvencí

· radiová karta

Porty (rozhraní)

konektory o různém počtu kontaktů

zadní stěna počítače: porty + konektor klávesnice, 2 zástrrčky pro 220 voltů (napájení počítače a monitoru)

Paralelní port

LPTl, LPT2, někdy také PRN

přenos informace po bajtech – několik bitů současně (8 souběžných vodičů)

velmi rychlé, nehodí se pro přenos dat na delší vzdálenosti

hlavně připojení tiskárny

25 vývodů, redukce Sériové porty

COM1, COM2

přenos bitů za sebou po jednom vodiči

menší náklady pro přenos na větší vzdálenosti, pomalejší

připojení myši, modemu

9 vývodů, redukce Videoport

připojení monitoru

Přenosné počítače

Notebook, někdy též nazývaný „laptop“, je anglický termín pro přenosný počítač. Na počítačovém trhu mají tyto stroje stále stoupající trend. V uplynulých letech byla cena notebooků až několikanásobně vyšší, než u stolních počítačů. V současnosti se situace částečně mění k lepšímu, i když stolní počítače zůstávají o trochu levnější. Za povšimnutí stojí i výrazný nárůst kvality přenosných počítačů při zachování prakticky stejné cenové hladiny.

Celá problematika přenosných počítačů je rozdělena do dvou kapitol:

Co je notebook

Notebook je počítač jako každý jiný, jeho hlavní výhodou je snadná přenosnost. Notebook tudíž musí obsahovat stejné součásti jako klasický stolní počítač. Takové komponenty však musí být minimalizovány a i jejich energetická náročnost by měla být nižší.

Právě miniaturizace znamená zvyšování nákladů na jednotlivé komponenty. Nyní si uvedeme jednotlivé komponenty standardního notebooku a vysvětlíme, v čem se liší od komponent stolního počítače.

Klávesnice musí splňovat veškeré funkce jako klávesnice stolního počítače. Její rozměry jsou však menší, tudíž na ní lze umístit menší počet kláves. Výrobci tento problém řeší přidáním speciální klávesy, obvykle označované „Fn“, která při zmáčknutí předefinuje funkce určité skupiny kláves. Obvykle je tímto způsobem simulována numerická část klávesnice umístěná při pravém okraji klasické klávesnice.

Firma IBM u svého modelu ThinkPad zvolila technologii rozkládací klávesnice. Ta se po odklopení displeje automaticky složí z několika částí tak, že přesahuje přes okraje počítače.

Polohovací zařízení – nejrozšířenějším polohovacím zařízením u stolních počítačů je myš, tablet, popř. trackball. K notebooku je obvykle možné připojit tyto periferie externě. Moderní notebooky v sobě mají integrovanou svoji vlastní polohovací jednotku.

Polohovací zařízení notebooků můžeme, podle technologie kterou používají, rozdělit do tří základních tříd:

miniaturní trackball se dvěma tlačítky po stranách. Trackball bývá většinou umístěn na ploše před klávesnicí, čímž zvětšuje rozměry přístroje. Existují i modely s trackbally umístěnými vedle displeje.

TouchPad je tlaková destička, umístěná stejně jako trackball, před klávesnicí. Uživatel po destičce pohybuje prstem a tlakové membrány snímají jeho pozici. Potvrzování volby se neprovádí tlačítkem, ale pouze klepnutím na příslušné místo destičky.

Takové řešení je velice elegantní, ale většinou nedosahuje potřebné přesnosti umístění kurzoru. Kromě jiného je tato technologie též poruchovější. TouchPad je většinou používán u přenosných pořítačů firmy Apple Macintosh.

IntelliPoint je technologie vyvinutá firmou IBM. Jedná se o malý válcovitý výstupek mezi klávesami, na který uživatel přiloží prst. Vychylováním válečku na stranu dochází k pohybu kurzoru. K potvrzování volby jsou na spodním okraji klávesnice umístěna dvě tlačítka.

Zobrazovací jednotka je pravděpodobně technologicky nejnáročnější a nejproblematičtější součástkou notebooku. Při konstrukci displejů přenosných počítačů se dnes téměř výhradně využívá technologie LCD založené na bázi tekutých krystalů (stejná technologie jako například u digitálních hodinek).

Při nákupu notebooku věnujte kvalitě displeje velkou pozornost, protože jeho cena obvykle přestavuje třetinu až polovinu z celkové ceny počítače.

U displeje je důležitých několik základních charakteristik:

Rozlišení je jedním ze základních hodnotících kritérií zobrazovací jednotky. Po několik let byla standardní hranice 640×480 obrazových bodů (pixelů). Dnes lze běžně pořídit displej s rozlišením 800×600 bodů a v nejbližší době se můžeme těšit i na 1024×768 bodů. Cena takových zobrazovacích zařízení bude pravděpodobně vyš­ší.

Maximální barevnost displeje je také důležitým kritériem. Starší technologie pracovaly s maximálně 16 až 256 odstíny šedi. Dnešní technologie dovoluje barevnou hloubku od 256 až po 65 000 barev, což je pro běžného uživatele dostačující.

Kvalita obrazu je velmi důležitým kritériem, zejména pak při dlouhodobé práci. Dříve se používaly tzv. pasivní displeje, u kterých se informace ztrácely při změně úhlu pohledu. Dnes výrobci tento způsob opouší a přechází na tzv. aktivní (někdy nazývané TFT) displeje, které tento jev do značné míry potlačují. Výhodou je i zvýšená světelnost obrazu a tím i nižší únava očí.

Nevýhodou aktivních displejů zůstává poměrně vysoká spotřeba energie a vyšší cena.

Spotřeba proudu je pravděpodobně nejproblematič­tějším faktorem při konstrukci displeje. Displej spotřebovává, ve srovnání s ostatními částmi systému, podstatně více energie. Tím snižuje délku provozu s použitím baterií. Přesto špičkové notebooky dokáží pracovat s jedním akumulátorem 4 až 5 hodin.

Pevný disk je součástí velké většiny počítačů. Pevné disky osazované do přenosných počítačů musí být velmi minimalizovány, což má většinou negativní vliv na jejich rychlost a kapacitu. Kromě toho by měl disk mít podstatně nižší spotřebu proudu.

V současnosti jsou do notebooků osazovány pevné disky s kapacitou 500 – 800 MB, ale je možné zakoupit i notebook s diskovou kapacitou vyšší než 1 GB.

Procesor je srdcem každého počítače. Notebooky jsou osaznvány jinou (energeticky méně náročnou) řadou procesorů, než stolní počítače. Výroba těchto procesorů je dražší a na trhu se pravidelně vyskytují o několik měsíců později, než obyčejné procesory.

V současnosti jsou notebooky vybavovány procesory 486 DX4 až Pentium 133.

RAM je prakticky jedinou součástí notebooku, která bedoznala výraznějších změn ve srovnání se stolními počítači. Obvykle se používá modulů SIMM. Jedniným problémem zůstane pravděpodobně instalace, která se těžko provádí v domácích podmínkách.

Sběrnice notebooku je také miniaturizována, ale používá technologií klasických sběrnic. Dnes nejrozšířenější sběrnicí je pravděpodobně standard PCI. Miniaturní sběrnice s sebou nese značnou nevýhodu, volně neexistují rozšiřující karty. Karty používané ve stolních počítačích do sběrnice notebooku zasunout nejdou. Proto se většina z nás musí spokojit s kartami, které se v notebooku již nachází. Jediným řešením, které umožňuje použití klasických karet je tzv. docking station.

Disketová mechanika je nezbytnou součástí každého pořítače. U přenosných počítačů mohou existovat dvě technologie disketové mechaniky. Jak interní, tak externí mechaniky se používají výhradně 3,5 palcové diskety.

interní disketová mechanika je většinou doménou starších notebooků. Její nespornou výhodou je kompaktnost celého přístroje. Nevýhodou pak většinou je absence mechaniky CD ROM v systému. Kromě toho je disketová mechanika energeticky náročná na provoz.

externí disketová mechanika je stále se více prosazujícím řešením. Připojuje se k počítači v případě potřeby pomocí speciálního konektoru. Rozměry mechaniky jsou jen o málo větší než rozměr 3,5″ diskety.

Mechanika CD ROM je hitem posledních let a v současné době jsou jí vybavovány i notebooky. Umístění a kvalita se liší podle výrobce. Velmi dobrým řešením se zdá být umístění mechaniky pod klávesnicí. Pokud je v notebooku instalována mechanika CD ROM, pak již přístroj neobsahuje interní disketovou mechaniku.

PCMCIA je komunikační standard nejen pro sféru počítačů, byť právě zde dosáhl největšího rozšíření. Tato technologie umožňuje do slotu PCMCIA zasunovat různé funkčně odlišné karty, které by měly splňovat i požadavky na tzv. „Plug and play“. Použití PCMCIA slotu do jisé míry nahrazuje klasnickou sběrnici.

Jako PCMCIA kartu můžeme dnes koupit další externí disk, zvukovou kartu, faxmodemovou kartu, síťovou kartu a další specializovaný hardware.

Baterie a napájení určují, jak dlouho je notebook schopen pracovat bez připojení k lelktrické síti. Notebooky jsou obvykle vybavovány jedním NiCd dobíjecím akumulárotem. Doba provozu na baterie se značně liší podle jednotlivých výrobců od dvou do pěti hodin.

Prakticky každý notebook je vybaven i možností provozu v tzv. úsporném režimu. Úsporný režim, někdy též nazývaný „power management“ je sada hardwarových a softwarových nástrojů, které eliminují zbytečnou spotřebu energie. Zabezpečují například vypínání disku a displeje po určité době nepoužívání počítače.

Porty jsou ve výbavě každého přenosného pořítače. obvykle se používá paralelní port (LPT 1) k připojení externí tiskárny a sériový port (COM 1) pro připojení externího polohovacího zařízení. Docking station

Je přídavné zařízení, které výrazně rozšiřuje možnosti notebooku na možnosti stolního počítače. Docking station má obvykle větší rozměry a je nepřenosná.

Umožňuje připojení externího monitoru, tiskárny, disku, jednotky CD ROM apod. Kromě toho umožňuje i připojení dalších karet do sběrnice. Některé modely mohou obsahovat i zabudované reproduktory tak, jak o vidíte na obrázku.

Počítač se do docking station připojuje přes zvláštní konektor na zadní straně. Spojení je provedeno pouze vložením počítače, uživatel již dále nemusí připojovat žádné kabely.

Pozor ! Ne každý notebook podporuje připojení do docking station. Není též možné používat notebook a docking station od různých výrobců. Výhody a nevýhody notebooků

Notebooky mají prakticky jednu výhodu oproti stolním počítačům. Touto výhodou je přenosnost a nezávislost na zdroji elektrického proudu. Tím jsou předurčeny zejména pro pro lidi na cestách, kteří chtějí mít svá data stále u sebe.

Proti této výhodě stojí značné množství nevýhod, kterými jsou:

vyšší cena

větší poruchovost

větší možnost poškození

snažší ztráta nebo odcizení

nižší výkon než stejně vybavený stolní počítač