1 VÝVOJ POČÍTAČOV

 

 

1.1 Predchodca PC

 

-  3. tisícročie pred n.l. - za predchodcu počítačov sa považuje ABACUS – rám s posuvnými korálikmi určený na operácie s číslami, ktorý pochádza z Číny

-  17. storočie - prvý mechanický samočinný počítač – PASCALINA -  ktorý slúžil ako pokladnica, skonštruoval  B.Pascal pre svojho otca – daňového úradníka

-  19. storočie - francúzsky vynálezca Joseph Marie Jacquard vymyslel tkáčsky stroj, v ktorom sa tkaný vzor vytváral pomocou dierkovaných kartičiek. Zmena kartičky spôsobila to, čo by inak bolo možné urobiť iba prestavaním celého stroja. Ihly prechádzali systémom dier na kartónových kartách, preťahovali nite a tak tkali látku. Umiestnenie dier na kartách určovalo vzor materiálu.

 

1.2 Generácie počítačov 

 

0. generácia (1936 – 1946)

·         elektromechanické počítače, základná súčiastka elektromagnetické relé

·         za prvý zostrojený programovateľný počítač sa považuje počítač, ktorý zostrojil Nemec Konrad Zuse  v roku 1936; bol nespoľahlivý a nevhodný pre praktické použitie

·         v roku 1943 Howard Aiken a Grace Hopper dokončili počítač MARK 1 (USA)

 

1. generácia (1946 – 1956)

·         elektrónkové počítače, základná súčiastka vákuová elektrónka

·         prvý univerzálny plne elektronický počítač s názvom ENIAC (Electronic Numerical Integrator and Computer alebo Calculator) bol daný do prevádzky 16. februára 1946 v USA

·         COLOSSUS (1943-1944, VB) bol prvým využívaným plne elektronickým počítačom používaným na  prelomenie šifier nemeckého šifrovacieho stroja ENIGMA

·         assembler – jazyk symbolických inštrukcií

 

2. generácia (1956 - 1964)

·         základná súčiastka polovodičový tranzistor

·         prvým počítačom obsahujúcim tranzistory (ešte však kryštálové patentované v roku 1947) bol počítač  EDVAC

·         skonštruovanie magnetického disku

·         vyššie programovacie jazyky (FORTRAN, ALGOL, COBOL)

·         prvé operačné systémy

 

3. generácia (1964 - 1971)

·         použitie integrovaných obvodov, ktoré na svojich čipoch integrujú veľké množstvo tranzistorov

·         sériová výroba počítačov IBM System-360

·         jazyka BASIC, Pascal

 

4. generácia (1971 – súčasnosť)

·         miniaturizácia súčiastok až po mikroprocesor (procesor integrovaný na jedinom polovodičovom  čipe; procesor – súčiastka schopná pracovať ako subsystém určitého systému, napr. CPU, grafický, zvukový, matematický koprocesor)

·         rozšírenie operačných systémov a aplikácií

·         osobný počítač IBM PC (1981)

·         mikropočítače

5. generácia - výskum v oblasti umelej inteligencie, neurónových sietí, kvantových a molekulových počítačov

2 POČÍTAČOVÁ ARCHITEKTÚRA

 

 

Počítačová architektúra popisuje spôsob, akým treba jednotlivé súčiastky a komponenty prepojiť tak, aby  počítač spoľahlivo a rýchlo pracoval.

Súčasné počítače najčastejšie vychádzajú z von Neumannovej architektúry s vlastnosťami:

·         počítač sa skladá z procesora, pamäte a vstupno-výstupných zariadení

·         program je uložený v pamäti počítača

·         procesor vykonáva inštrukcie programu postupne

·         údaje sa spracúvajú v dvojkovej sústave.

 

Poznámka:

von Neumannova architektúra je označovaná aj ako princetonská architektúra, inou je harvardská

architektúra (fyzicky oddeľuje pamäť programu a dát a ich spojovacie obvody; názov pochádza od

počítača Harvard Mark I, ktorý bol postavený na tejto architektúre).

 

Princíp činnosti počítača podľa von Neumannovej schémy:

1.      Do operačnej pamäte sa pomocou vstupného zariadenia cez ALU (aritmeticko-logickú jednotku)  umiestni program, ktorý bude vykonávať výpočet.

2.      Rovnakým spôsobom sa do operačnej pamäte umiestnia dáta, ktoré bude program spracovávať.

3.      Vykoná sa vlastný výpočet, ktorého jednotlivé kroky vykoná ALU. Táto jednotka je v priebehu výpočtu, spolu s ostatnými modulmi, riadená radičom - riadiaca jednotka počítača, ktorá riadi jeho  celú činnosť; riadenie sa uskutočňuje pomocou riadiacich signálov, ktoré predáva každému zariadeniu; reakciou na riadiace signály sú stavové hlásenia radiča, ktoré sú mu posielané na  spracovanie a následné rozhodnutie nad ďalším krokom. Medzivýsledky výpočtu sú ukladané do operačnej pamäte alebo registrov procesora.

4.      Po skončení výpočtu sú výsledky poslané cez ALU na výstupné zariadenie.

ALU – Aritmeticko – logická jednotka. Prevádza všetky operačné a matematické operácie

Radič – riadiaca jednotka, riadi signálmi všetky časti počítača

Operačná pamäť – slúži k uchovaniu údajov, programov a výsledkov

Vstupná jednotka – je určená pre vstup programu a dát.

Výstupná jednotka – je určená pre výstup výsledkov, ktoré program spracoval.

 

 

ALU spolu s radičom tvoria procesor. Súčasťou procesora je ešte sada registrov, ktoré uchovávajú

operandy a medzivýsledky a cache pamäte.

Ak sa chce zdôrazniť, že všetky údaje aj program sú uložené v operačnej pamäti, v schéme vyššie sa

dátový tok smeruje do operačnej pamäte a nie ALU, cez ktorú len prechádza, analogicky pre výstupné

zariadenie

Základné odlišnosti dnešných počítačov od von Neumanna

·         počítač môže mať viac ako jeden procesor

·         počítač môže spracovávať súčasne viac ako jeden program – multitasking

·         dnes existujú aj vstupno/výstupné zariadenia

·         program nemusí byť zavedený do pamäte celý

3 OSOBNÝ POČÍTAČ (Personal Computer)

 

 

Počítač -  zariadenie(stroj) na spracovanie dát (údajov), ktoré pracuje podľa   vopred pripraveného programu.

Počítač - mnohostranné elektronické zariadenie uchovávajúce a spracúvajúce informácie, ktoré umožňuje vykonávanie programov (softvér), zadávanie vstupných a zobrazovanie výstupných informácií alebo údaje podľa počítačového programu, teda súboru príkazov.

 

Kompatibilita (zlučiteľnosť) počítačov je vlastnosť rôznych technických a programových prostriedkov, ktorá umožňuje vzájomnú zameniteľnosť alebo prepojenie do jedného systému.

Konfigurácia je zostava osobného počítača. Môže byť štandardná alebo rozšírená. Štandardná konfigurácia PC je tvorená tromi základnými konštrukčnými prvkami:

·         monitorom

·         centrálnou (systémovou) jednotkou

·         klávesnicou

Toto je najmenšia možná konfigurácia, kedy je počítač schopný komunikovať s používateľom. Ďalšie prídavné zariadenia, ako napr. myš, tlačiareň, plotter a pod., nie sú nevyhnutne potrebné. Tvoria tzv. rozšírenú konfiguráciu.

 

Typy počítačov

Podľa účelu, na ktorý slúžia delíme na

1.      stolové

2.      prenosné

3.      vysokovýkonné

4.      priemyselné

4 HARDVÉR

 

 

Pod pojmom hardvér rozumieme technické (elektronické, elektrické a mechanické) vybavenie  počítača a počítačových systémov.

 

K základným komponentom osobného počítača v súčasnosti patria :

·         Základná systémová jednotka

·         Periférne zariadenia

 

4.1 Základná systémová jednotka  

 

1.      Základná doska – zabezpečuje komunikáciu medzi ostatnými súčiastkami, ktoré sa spravidla stavebnicovo zasúvajú do slotov (zásuviek)

2.      Procesor  (CPU)– na základe inštrukcii a údajov z operačnej pamäte riadi ostatné súčasti

3.      Operačná pamäť – slúži na ukladanie údajov, s ktorými systém pracuje, je rýchla, no  vypnutím sa jej  obsah stratí

4.      Externé pamäte (pevný disk, CD, DVD) – slúžia na zápis a poskytovanie údajov, ktoré majú byť k dispozícii aj po vypnutí PC

5.      Rozširujúce karty (grafická, sieťová, zvuková)

6.      Skrinka  a zdroj

4.1.1     Základná doska

 

 

Základná doska (matičná, mainboard, motherboard), jej úlohou je prepojiť pomocou  zbernice jednotlivé časti počítača do fungujúceho celku a poskytnúť im elektrické napájanie.

Väčšinu  funkcií matičnej dosky zabezpečuje integrovaný obvod (zvyčajne dvojica) nazvaný čipová sada (čipset). 

V súvislosti s PC založenými na systémoch triedy Intel Pentium čipset často označuje dva hlavné čipy  matičnej dosky:

·         northbridge (severný most, systémový radič) -  sprostredkuje rozhranie medzi procesorom a operačnou pamäťou, a je umiestnený bližšie k procesoru (ktorý je obvykle umiestnený na hornej časti (na „severe“) matičnej dosky, ak je montovaná vertikálne, z dôvodu umiestnenia rozširujúcich konektorov („slotov“) v štandardnej skrinke typu minitower);

·          southbridge (južný most, vstupnovýstupný  radič) obsahuje rozhranie k rozširujúcim konektorom a iným pomalším perifériám a obvykle je umiestnený na spodku dosky (na „juhu“).

Severný most zabezpečuje „rýchlu“ komunikáciu medzi CPU, pamäťou RAM, AGP portom alebo PCI Express zbernicou a tiež zaisťuje spojenie s južným mostom. Niektoré severné mosty obsahujú integrované grafické karty. Južný most má v typickompočítači na starosti obsluhu pomalších zariadení (klávesnice, myši, diskov, audio, USB, PCI,...).

 

Hlavné skupiny základných dosiek

Motherboardy sa delia predovšetkým podľa podporovaných procesorov. Pretože existujú 2 veľké rodiny procesorov pre PC, existujú aj dve veľké skupiny základných dosiek:

·         Dosky pre procesory rodiny Intel

·         Dosky pre procesory AMD.

Každá doska obsahuje konkrétny druh pätice (socket), ktorý je určený pre určitý typ procesora. Pod pojmom pätica rozumieme miesto na doske, kde sa „osádza” procesor.

4.1.2     Procesor

 

 

Procesor  (CPU – central processing unit ) je hardvérové zariadenie určené na spracovanie a vykonávanie inštrukcií. Zatiaľ čo základná doska zabezpečuje komunikáciu medzi zariadeniami, procesor celý systém oživí  - vydáva jednotlivým zariadeniam príkazy a riadi ich na základe inštrukcií programu.

V súčasnosti používané procesory označujeme ako mikroprocesory. Fyzicky ide o súčiastku, ktorú tvorí kremíková doštička obsahujúca na malej ploche (niekoľko cm2) milióny tranzistorov. Tieto na základe spínania a vypínania riadia ostatné komponenty.

 

Časti procesora :

Radič – (riadiaca jednotka) číta inštrukcie programu a podľa nich riadi ostatné obvody procesora alebo komunikuje s komponentmi

Aritmeticko – logická jednotka (ALU)  vykonáva matematické a logické operácie

Registre – predstavujú pamäťové miesta na krátkodobé uloženie práve spracúvaných  údajov

Matematický koprocesor – je určený na zrýchlenie výpočtov

Cache – je rýchla vyrovnávacia pamäť relatívne malej kapacity, ktorá slúži na zrýchlenie toku údajov medzi procesorom a operačnou pamäťou (resp. inými časťami počítača)

 

Procesor charakterizuje najmä:

·         taktovacia frekvencia  udáva, koľkokrát je procesor schopný zmeniť stav z 0 na 1 alebo opačne za sekundu (v súčasnosti v GHz)

·         frekvencia FSB udáva, akou frekvenciou je taktovaná zbernica medzi procesorom a severným mostom (Front Side Bus)

·         šírka operanda je to počet bitov, ktoré je schopný procesor spracovať v jednom kroku (32, 64 bitov)

·         cache procesora  veľkosť a počet rýchlych vyrovnávacích pamätí slúžiacich na vyrovnanie rýchlosti medzi pomalou hlavnou pamäťou a rýchlym procesorom

·         počet jadier.

 

Najznámejší výrobcovia:

            - Intel ( rady Celeron, Pentium 4, Pentium D, Core 2 Duo)

            - AMD ( rady Sempron, Opteron, Athlon64, Athlon64 X2 Dualcore )

 

 

Program pre procesor musí byť zapísaný v strojovom kóde (postupnosť čísel), príkazy ktorého nazývame  strojové inštrukcie. Každý procesor má vlastnú inštrukčnú sadu (strojový kód)

 

4.1.3     Pamäť

 

 

Pamäť je hardvérová časť PC, ktorá slúži na dočasné a trvalé uchovávanie informácií

V zásade môžeme pamäte rozdeliť do troch základných skupín

a)      Vnútorná pamäť – je pamäť, ktorá býva spravidla osadená do základnej dosky  a pripojená k procesoru priamo prostredníctvom zbernice

b)      Vonkajšia pamäť – je určená na dlhodobé uchovávanie údajov

c)      Registre a cache – predstavujú pamäťové miesta priamo na čipe procesora a využívajú sa  na krátkodobé uchovávanie údajov a programov

Jednotkou pamäte je byte – B. Rozsah pamäte je vyjadrený v počte bajtov, ktorý je mocninou dvojky.

 

 

Vnútorné pamäte (RAM, ROM)

 

RAM

Statické RAM (SRAM) - ich pamäťová bunka je tvorená bistabilným klopným obvodom, čo je elektronický prvok nadobúdajúci dva stavy (nula alebo jedna). Z týchto pamätí je zložená cache druhej úrovne (medzi mikroprocesorom a operačnou pamäťou).

Dynamické RAM (DRAM) - tu je pamäťová bunka tvorená miniatúrnym kondenzátorom. Ten predstavuje v nabitom stave jednotku a vo vybitom nulu. Miniatúrne kondenzátory majú malú kapacitu a skoro sa vybíjajú. DRAM sú lacné, a preto sa používajú v pamätiach s veľkou kapacitou, sú z nich zostavené operačné pamäte.

ROM(Read Only Memory)

pamäť na uskladnenie dát, aj v dobe keď je počítač vypnutý. Je pevne naprogramovaná len pre čítanie. ROM bunka pamäti je predstavovaná elektrickým odporom alebo poistkou. Používa sa hlavne ako pamäť BIOSu a podobných častí počítača (v dnešnej dobe sa ako pamäť BIOSu preferuje pamäť typu FLASH).

 

BIOS

Najtypickejším a historicky najznámejším príkladom ROM je pamäť, v ktorej je uložený BIOS.

BIOS je rozhraním medzi hardvérovou a softvérovou vrstvou PC. Sprostredkováva základnú komunikáciu s hardvérom a predstavuje štandardizované programové rozhranie, pretože vstupné parametre procedúr sú jednoznačne definované. Býva uložený v pamäti FLASH typu EEPROM (Electrically Erasable Read-Only Memory) na základnej doske v oblasti, v ktorej mikroprocesor začína svoju činnosť po privedení napájania.

K jeho funkciám patrí  zavádzanie operačného systému PC, ktorému ďalej poskytuje prostriedky pre realizáciu viacúrovňového prostredia.

 Po inicializácii vykonáva BIOS tieto základné kroky:

ü  nastaví konfiguráciu PC z CMOS,

ü  vykoná autonómny test PC,

ü  iniciuje periférie, nainštaluje obslužné rutiny prerušení BIOSu, vyhľadá svoje rozšírenie na prídavných zariadeniach (vlastný BIOS majú napríklad grafické karty a SCSI disky), prevedie inštaláciu týchto rozširujúcich rutín a nakoniec spustí zavedenie operačného systému.

 

Vonkajšie pamäte (pevný disk, optické mechaniky - média)

Pevný disk

Klasický pevný disk - HDD

Klasický pevný disk sa ešte stále využíva ako najbežnejšia trvalá forma ukladania údajov, ktoré sa postupne v počítači spracovávajú.

Skladá z niekoľkých častí – hlavnou sú kotúče pokryté magnetickou vrstvou (na nich sú uložené dáta), ďalej čítacie hlavy, motorčeky pre pohyb disku a pohyb hláv a integrované obvody slúžiace pre ovládanie disku. Celý disk je zabalený v prachotesnom obale, aj najmenšia nečistota by totiž mohla spôsobiť haváriu. Dáta sú na kotúči rozdelené do stôp – sústredných kružníc. Každá stopa sa skladá z niekoľkých sektorov.

Činnosť HDD

Pokiaľ je disk v pokoji, platne sa netočia. Keď ale príde požiadavka na čítanie alebo zapisovanie, elektronika ich roztočí a čítacie hlavy sa nastavia na požadované miesto. Následne vykonajú danú akciu. Keď prácu dokončia, posunú sa na iný sektor, kde majú vykonať ďalšiu činnosť, čo samozrejme nejaký čas trvá a vznikajú oneskorenia. Navyše sa často stáva, že po sebe nasledujú dve či viac požiadaviek na čítanie z rovnakej stopy. Preto disk neprečíta len požadované sektory, ale celú stopu a dáta z nej si uloží do vyrovnávacej pamäte (štandardne 8 – 64 MB). Vďaka tomu dochádza k redukcii prebytočných pohybov platní, čoho následkom je rýchlejší a tichší počítač.

 

SSD – Solid-State Drive

SSD disky sa začali využívať hlavne v netbookoch a notebookoch, najmä od roku 2009. V súčasnosti rastie obľuba SSD diskov, ktoré zrejme v budúcnosti HDD nahradia. Výhod je hneď niekoľko. SSD-čka predstavujú rýchle statické flash pamäte (podobne ako rýchle USB kľúče) a na rozdiel od HDD nepozostávajú z pohyblivých častí.

Nepoužívajú žiadne pohyblivé súčasti a ukladajú dáta rýchlosťou blesku, už len tým, že nepoužívajú zapisovacie hlavičky na vyhľadanie vhodného úložného priestoru. Vďaka tomu môžu byť absolútne nehlučné, odolné voči otrasom, majú výrazne nižšiu latenciu a spotrebu energie, navyše sú ľahšie a takmer vždy aj podstatne rýchlejšie.

Dôvodov, prečo ich však obľubujú zatiaľ len technologickí nadšenci, je viacero. Predovšetkým je to vysoká cena a nízka kapacita – za cenu priemerného 2 TB hardisku (v roku 2012) kúpite SSD s kapacitou maximálne 40 GB. Navyše, SSD disky sú dostupné v kapacite maximálne 500 GB, pokiaľ teda máte dostatočné množstvo finančných prostriedkov. V súčasnosti sú SSD dis­ky ešte veľmi drahé, pretože vyrobiť bunky NAND pamätí na rovnakej kvalitatívnej úrovni je náročné. Bežne dostupné SSD disky disponujú v súčasnosti úložným priestorom od 32 do 128 GB

Vý­ho­dy a ne­vý­ho­dy SSD:

·         rých­lej­ší štart,.

·         rých­lej­ší prís­tup k úda­jom,

·         om­no­ho krat­ší čas čí­ta­nia a zá­pi­su dát,

·         rých­lej­šie za­ve­de­nie ope­rač­né­ho sys­té­mu, rých­lej­ší štart ap­li­ká­cií,

·         men­šia spot­re­ba elek­tric­kej ener­gie a niž­šia pro­duk­cia tep­la - (špič­ko­vé SSD mô­žu mať väč­šiu spotrebu el. ener­gie),

·         neh­luč­né - (aj keď niek­to­ré špič­ko­vé SSD mô­žu pou­ží­vať ven­ti­lá­to­ry na chla­de­nie),

·         vy­so­ká spoľahlivosť - sú bez me­cha­nic­kých čas­tí,

·         schop­nosť od­olať ne­priaz­ni­vým pod­mien­kam - tep­lo­ta, vib­rá­cie, vy­so­ká nad­mor­ská vý­ška, extrémne ná­ra­zy,

·         kon­štan­tné ča­sy prís­tu­pu k dá­tam na ce­lom dis­ku,

·         niž­šia hmot­nosť a veľ­kosť - as­poň čo sa tý­ka dis­kov do 64 GB,

·        zra­ni­teľ­nosť v ur­či­tých situáciách (náh­ly vý­pa­dok el. prú­du, mag­ne­tic­ké po­lia, sta­tic­ká elek­tri­na)

 

OPTICKÉ MECHANIKY

Optické mechaniky ukladajú údaje na optické disky (CD, DVD, BD média). Na čítanie  a zápis údajov z optických médií sa využíva laserový lúč. Oproti pevným diskom poskytujú optické média nižšie kapacity a o čosi nižšiu rýchlosť čítania a zápisu. Slúžia ako vymeniteľné médium určené napríklad na zálohovanie údajov mimo počítača.

 

Kompaktné disky (CD)

CD nosič vo výrobnom procese prechádza lisovacím zariadením, kde jej raziacou formou pod veľkým tlakom je sklenná matrica. Po vyrazení je polykarbonátový povrch potiahnutý tenkou hliníkovou vrstvou, ktorá spôsobuje strieborný lesk. Limit odrazivosti tejto vrstvy je 70 percent. Z fyzikálneho hľadiska sa na povrchu nosiča nachádzajú priehlbne (jamky) o šírke 0,5 mikrónu a dĺžke od 0,8 do 3,5 mikrónu. Stopa na CD je na rozdiel od HDD špirálovitého tvaru so začiatkom v strede média.

Snímanie je vykonávané diódovým laserom s veľmi krátkou vlnovou dĺžkou. Ak lúč narazí na priehlbeň, odráža sa mimo fotoelektrický snímač (rozptýli sa bokom a nevráti sa do snímacieho prvku), čo je následne elektronicky vyhodnotené.

 

·         štandardná veľkosť – priemer 12 cm

·         CD-ROM, CD-R, CD-RW

·         kapacita: 650-700 MB / 74-80 min

·         relatívne dlhá prístupová doba ( nepriamoúmerná násobku rýchlosti CD mechaniky) –  16x(CD-R) / 10x (CD-RW) / 40x (čítanie)

·         prenosová rýchlosť 150 kBps

·         prenosné médium

·         trvalé uchovávanie údajov

·         výrobcovia: ACER, TDK, TEAK, KODAK, ...

 

DVD disk

disk je veľkosťou zhodný s bežným CD a je tvorený dvomi doskami o hrúbke 0,6 mm. Je teda rovnako hrubý ako bežné CD (1,2 mm). Obe tieto dosky môžu byť nositeľmi dát, čo umožňuje obojstranný záznam. Záznam môže byť dvojvrstvový, čo zvyšuje celkovú kapacitu média.

Laser tieto jamky sníma a prevádza na dáta. Na DVD je rozstup stôp a veľkosť jamiek asi o polovicu menšia než pri klasických CD. Pre čítania sa používa červený laser s kratšou vlnovou dĺžkou ako pri CD, čo umožňuje zvýšenie rozlišovacej schopnosti. Podobne ako u klasického CD sú dáta zaznamenané do stôp a malé jamky v stopách odpovedajú zmenám.

Pri médiách CD a DVD bolo možné použitie červeného laseru o vlnovej dĺžke 650 nm a 780 nm. Aby bolo možné zaznamenať a prečítať menšie body, prišiel na radu modrý laser o vlnovej dĺžke 405 nm. Optické disky s modrým laserom sú označované ako disky 3. generácie.

 

- rovnaké rozmery ako CD; vyššia hustota zápisu Þ vyššia kapacita

- DVD nosiče môžu zaznamenávať informácie vo dvoch vrstvách a obojstranne – vtedy dosahujú maximálnu kapacitu

-           1 vrstvové 1 stranné – 4,7 GB

            2 vrstvové 1 stranné – 8,5 GB

            1 vrstvové 2 stranné – 9,8 GB

            2 vrstvové 2 stranné – 17 GB

- prenosová rýchlosť – 1350 kB/s

 

 

Blu-ray

Disk Blu-ray (z anglického Blue Ray, teda modrý lúč) je jeden z najnovších formátov vysokokapacitných optických diskov určených primárne pre uloženie videa vo vysokom rozlíšení a/alebo veľkého množstva dát. Jednovrstvový Blu-ray disk (BD) umožňuje uložiť 23,3 GB, 25 GB alebo 27 GB dát, čo je dostatočná kapacita poskytujúca štyri hodiny videozáznamov so zvukom vo vysokom rozlíšení. Dvojvrstvový BD umožňuje uložiť na nosič až dvojnásobok, teda 46,6 GB, 50 GB alebo 54 GB. Disky s kapacitami 100 a 200 GB, teda štyrmi alebo ôsmimi vrstvami, sú vo vývoji.

Systémy Blu-ray využívajú na čítanie a zápis dát modrofialový laser s vlnovou dĺžkou 405 nanometrov. Bežné CD a DVD používajú infračervený laser s vlnovými dĺžkami 780 a 650 nanometrov. Najmenší bod, na ktorý je schopný laser zaostriť, je obmedzený rozptylom a závisí od vlnovej dĺžky svetla a clony použitého objektívu.

 

 

 

Vysokokapacitné média

 USB kľúče: vám môžu priniesť nielen rýchlosť a väčšie miesto pre vaše dáta; ponúkajú aj vyššiu spoľahlivosť a bezpečnosť dát. Možnosť, že sa USB kľúč nejako poškodí, je minimálna (oproti optickým diskom). V súčasnosti navyše dostať skvelé multifunkčné USB kľúče, niektoré popri prenášaní dát prehrávajú aj MP3-ky). USB kľúč môžete bežne využiť v akomkoľvek počítači s operačným systémom Windows.

Pamäťová karta: elektronické zariadenie na ukladanie dát. Používa sa v digitálnych fotoaparátoch, PDA, notebookoch, mobilných telefónoch, prehrávačoch, video hrách, digitálnych záznamníkoch a iných elektronických zariadeniach. Je založená na pamäti typu flash EEPROM. Pamäťová karta je malé, kompaktné zariadenie s relatívne vysokou kapacitou (oproti ostatným pamäťovým médiám), odolné pri zaobchádzaní (odolné voči magnetickým a elektrickým poliam). Karty boli navrhnuté ako náhrada pevného disku pre zariadenia, kde tento nie je možné z rozmerových dôvodov použiť. Dnes sa najviac používajú štyri druhy kariet: SD (Secure Digital), MMC (Multimedia Card), CF (Compact Flash) a vďaka rozšírenosti výrobkov Sony MS (Memory Stick). Niektoré karty sa stretli s väčším záujmom verejnosti, a tak je dnes nepísaným štandardom karta SD (Secure Digital) so svojimi modifikáciami, s ktorou sa môžeme stretnúť takmer vo všetkých elektronických zariadeniach využívajúcich tieto technológie.

 

4.1.4     Rozširujúce karty 

 

 

Zvuková karta (sound card) je zariadenie, ktoré slúži k počítačovému spracovaniu zvuku. V závislosti na svojej kvalite (a tým i cene) zaisťuje kvalitný zvukový výstup z počítača vhodný i pre profesionálne účely.

K zvukovej karte je možné ešte pripojiť nasledujúce zariadenia :

·         slúchadlá

·         reproduktory

·         zosilňovač

·         mikrofón

·         externé zdroje (rádio, magnetofón, ...)

·         ak je karta vybavená rozhraním MIDI (Musical Instrument Digital Interface), je možné k nej pripojiť i elektronické hudobné nástroje tiež vybavené týmto rozhraním (napr. elektronické varhany, syntetizátory apod.)

Zvukové karty sa skladajú z troch samostatných modulov:

·         prevodník A/D a D/A

·         syntezátor MIDI

·         nízkofrekvenčná časť (NF)

 

Grafická karta (VGA) nazývaná tiež grafický adaptér, alebo videokarta, sa stará o správne zobrazenie všetkých dôležitých údajov na obrazovke monitora. Je buď integrovaná na základnej doske alebo častejšie ako prídavná karta, ktorá má na starosti grafické spracovanie a výstup dát z počítača na monitor. Jej hlavnou úlohou je prevádzať jednotky a nuly dvojkovej sústavy na obraz, ktorý je možné vidieť na monitore. Videokarta má vplyv na to, aký software môže používateľ na počítači používať a ako rýchlo sa údaje na obrazovku prenášajú. Väčšina videokariet dovoľuje prácu v dvoch režimoch: textovom a grafickom.

4.1.5     Skrinka a zdroj

 

 

Skrinka - tvorí ochranný obal základnej jednotky PC.  Jeho predný panel obsahuje prístup k pružným diskom a prepínače Restart , Power .  Zadný panel obsahuje všetky možné vstupno-výstupné porty, napájanie a prípadne môže mať druhý vypínač.  Podľa typu ich rozdeľujeme na desktop ( naležato ) alebo tower ( vež – nastojato), veľkostne sa ešte rozdeľujú na mini, midi a bigtower.

ATX zdroj – je modernejší, má dva vypínače, jeden je vpredu – operatívny alebo softvérový, nezabezpečí úplné odpojenie počítača od el. siete. Druhý vypínač je vzadu – ten je rovnaký ako u typu AT , a úplne odpája PC od el. siete

 

 

4.2. Periférne zariadenia počítača

 

1.      vstupné zabezpečujú tok informácií vstupujúcich do zákl. jednotky 

2.      výstupné zabezpečujú tok informácií vystupujúcich zo  zákl. jednotky

3.      vstupno-výstupné

 

 

4.2.1     Vstupné zariadenia

 

 

Vstupné zariadenia umožňujú vstup informácií do počítača. Sú to napr. klávesnica, myš, skener, svetelné pero.

 

Klávesnica je základným vstupným zariadením počítača. Počítačová klávesnica je odvodená od klávesnice písacieho stroja. Rozmiestnenie a význam klávesov sa postupne štandardizoval na klávesnicu s pevne daným rozmiestnením.

 

Myš nám pomáha pohodlne ovládať počítač. Je zariadením, ktoré odovzdáva počítaču informácie o polohe kurzora. Počítačová myš je vybavená štandardne dvoma tlačidlami a v strede otočným kolieskom. Niektoré myši umožňujú naprogramovanie tlačidiel pre viaceré funkcie. Zariadenie sa k počítaču pripája prostredníctvom kábla (PS/2 alebo USB) alebo bezdrôtovo (anglicky cordless).

Podľa spôsobu získavania informácií o polohe kurzora rozoznávame myši:

·         mechanické (s guľôčkou a optickými senzormi),

·         optické (používajúce červenú LED),

·         laserové (používajúce laserový lúč).

 

Touchpad je podložka, ktorá funguje na princípe snímania elektrickej kapacity prstu na podložku. Kurzor na obrazovke sa ovláda pohybom prsta pritlačeného o snímaciu plochu. Krátke poklepanie na touchpad sa zvykne interpretovať ako stlačenie ľavého tlačidla myši. Pohybom prsta na okraji touchpadu je možné dosiahnuť posúvanie obrazovky.

 

Optické pero sa používa v spojení s grafickým displejom. Umožňuje interaktívne zasahovať do obrazu. Toto zariadenie má tvar pera (ceruzky). Pero je káblom pripojené k počítaču a navyše je spravidla vybavené ešte potvrdzovacím tlačidlom. Vnútri pera je umiestnený fotocitlivý prvok (napr. fototranzistor). Po priložení pera na príslušný bod obrazovky a potvrdením potvrdzovacím tlačidlom sa zosníme poloha pera.

 

Joystick (pákový krížový ovládač) je obľúbeným vstupným ovládacím prvkom najmä v domácich počítačoch. Jeho obľuba a nasadenie prišlo s rozvojom počítačových hier.

 

Skener je zariadenie na snímanie obrazov. Každý skener sa v súčasnosti dodáva aj so základným programovým vybavením, častokrát aj s grafickým editorom na úpravu nasnímaných obrazov. Grafické editory je možné použiť na úpravu a ukladanie nasnímaných obrázkov v rôznych grafických formátoch. Pomocou zvláštneho programového vybavenia (OCR) je možné nasnímať aj text a potom ho rozpoznať.

 

Mikrofón je prídavné zariadenie, ktoré z mechanických kmitov vytvára elektrický signál. Tento sa vo zvukovej karte mení na digitálny signál vhodný na spracovanie počítačom, na komunikáciu a záznam zvuku.

4.2.2     Výstupné zariadenia

 

 

Slúžia na zobrazenie informácií z počítača. Príkladom takéhoto zariadenia je monitor či tlačiareň.

 

Monitor zobrazuje informácie z počítača. Veľkosť monitora sa udáva veľkosťou uhlopriečky obrazovky, najčastejšie v palcoch. V nedávnej minulosti sa používal monitor CRT. Jeho obrazovku tvorila veľká elektrónka (katódová trubica). V súčasnosti sa stále viac rozširuje používanie monitorov LCD, prípadne plazmových.

Tieto monitory môžu mať veľkosť uhlopriečky až niekoľko desiatok palcov. Oproti klasickým CRT monitorom majú viacero výhod - sú tenšie, ľahšie, lepšie sa s nimi manipuluje a majú menej škodlivý vplyv na zrak používateľa.

 

Tlačiareň umožňuje grafický výstup textu alebo obrázkov. Bežne používanými typmi tlačiarní sú atramentové a laserové. Existujú aj ďalšie tlačiarne pre osobitné účely, napr. ihličkové, tepelné či voskové tlačiarne. Jednotlivé typy sa odlišujú technológiou tlačenia.

Ihličkové - písmo je vyťukávané ihličkami cez farbiacu pásku (pomalá, nekvalitná, hlučná)

Atrametnové - - písmo vzniká nástrekom farby z díz pomocou elektrický impulzov

Laserové - - písmo vzniká vypaľovaním farbiaceho prášku ( zmena polarity

V súčasnosti sa používa najmä rastrová tlač. Jej princípom je rozklad obrazu do rôzne veľkých tlačových bodov. Jednotlivé body sú umiestnené v mriežke.

Parametre hodnotenia tlačiarní

1. rýchlosť tlače – znak za sekundu ( ihličkové, atramentové)

                            - strana za minútu (laserové)

2. dpi – rozlíšenie (dots per inch)

 

 

Projektor sa stáva sa čoraz populárnejším prostriedkom slúžiacim na prezentácie.

Jeho hlavné parametre sú:

·         svietivosť (v lumenoch) - vyjadruje množstvo svetelného toku vyslaného zdrojom do jednotkového priestorového uhla,

·         rozlíšenie XGA (Extended Graphics Array) - zobrazovací štandard, bežne 1024 x 768 pixlov,

·         kontrastný pomer - udáva hodnotu, ktorá popisuje rozdiel (pomer) svietivosti dvoch susedných bodov obrazového žiariča,

·         životnosť lampy (bežne okolo 2000 hodín).

 

4.2.3     Vstupno-výstupné zariadenia

 

 

Vstupno-výstupné zariadenia sú zariadenia, ktoré slúžia pre vstup údajov do počítača a súčasne aj pre ich výstup. Obvyklými predstaviteľmi periférnych vstupnovýstupných zariadení sú: Touch screen a  multifunkčné zariadenie.

 

Touch screen je dotyková obrazovka,  ktorá umožňuje používateľovi priamo na obrazovke vyberať a označovať jednotlivé prvky (tlačidlá a iné voľby). Dotykom prsta na obrazovke sa prenesie informácia do počítača, ktorý ju vyhodnotí a vykoná príslušnú akciu. Dotykové obrazovky sa vyrábajú v rôznych prevedeniach. Pre použitie v kioskoch a informačných termináloch to môžu byť LCD 19 a viac palcové. Pre použitie v mobilných telefónoch sú to niekoľkopalcové dotykové obrazovky

Multifunkčné zariadenie spája v sebe kopírku, skener a tlačiareň. Niekedy môže byť jeho súčasťou aj fax. Z vymenovaných funkcií vyplýva, že niekedy slúži ako vstupné (skener) a niekedy ako výstupné (tlačiareň) periférne zariadenie osobného počítača. Podľa technológie tlače sa multifunkčné zariadenia rozdeľujú na atramentové a laserové.

Interaktívna tabuľa je modernou pomôckou pedagóga na zefektívnenie vyučovania využitím digitálnych technológií. Umožňuje interaktívne pracovať s počítačom.  V spolupráci s digitálnym projektorom môžeme priamo na tabuli pracovať s počítačovými aplikáciami. Celý priebeh aktivity na hodine sa dá uložiť a opakovane premietať.

 

4.2.4     Pripojenie periférnych zariadení

 

 

Periférne zariadenia sa k počítaču pripájajú pomocou vstupno-výstupných portov.

 

Paralelný prenos je prenos, pri ktorom sa určitý počet signálových prvkov prenáša súčasne. Dáta sa prenášajú v tomto prípade po skupinách bitov, napr. po slabikách, alebo slovách prostredníctvom niekoľkých kanálov, ktorých počet zodpovedá počtu bitov paralelne predávanej skupiny. Metóda paralelného prenosu sa používa u prenosoch na krátke vzdialenosti.

Sériový port slúži pre komunikáciu medzi počítačom a jeho perifériami. Ako už vyplýva z jeho názvu, vydáva alebo príma informácie ako sériu (postupnosť) informačných jednotiek (bitov).

Medzi v súčasnosti najviac používane vstupno-výstupné porty môžeme zaradiť porty:

·         USB,

·         sériový ,

·         paralelný,

·         sieťový ,

·         FireWire

·         video porty – HDMI, DVI, VGA

USB port sa obvykle nachádza na prednom i zadnom paneli počítačovej skrinky. K  tomuto portu sa v súčasnosti pripája väčšina periférnych zariadení.

 

Sériový port sa obvykle nachádza na zadnom paneli počítačovej skrinky. K tomuto portu sa pripájala hlavne počítačová myš. Patrí medzi zastarané porty a je nahradzovaný portom USB.

Paralelný port sa obvykle nachádza na zadnom paneli počítačovej skrinky. K tomuto portu sa obvykle pripájala tlačiareň. Patri medzi zastarané porty a tiež je nahradzovaný portom USB.

Sieťový port sa obvykle nachádza na zadnom paneli počítačovej skrinky. Tento port slúži na pripojenie do počítačovej siete.

 

FireWire port sa môže nachádzať na prednom i zadnom paneli počítača. K tomuto portu sa pripájajú zariadenia vyžadujúce rýchly prenos veľkého množstva údajov (napr. digitálna kamera).

 

5 SOFTVÉR

 

 

Softvér (angl. software alebo SW) je označenie pre programové vybavenie počítača alebo súhrn všetkých programov, ktoré sa dajú použiť na výpočtovom zariadení. Má nemateriálnu povahu, hovoríme o vývoji softvéru.

 

Delenie :

1. operačné systémy

- zabezpečujú základnú komunikáciu medzi PC a užívateľom, zabezpečujú správu hardvéru, aplikácií, užívateľské a systémové nastavenia,  základná súčasť:  jadro OS – zabezpečuje správu súborov, pamäte a I/O zariadení.

2. programovacie prostredia - slúžia na vytváranie vlastných programov

3.  aplikačný softvér - aplikácie  - základné užívateľské programy

4. utility - nástroje / programy na údržbu PC, kategórie :

            a) antivírusové programy – vyhľadávanie a odstraňovanie vírusov

            b) diagnostické – vyhľadávanie a oprava chýb v PC (Norton Utilities)

            c) komprimačné – údaje na menší pamäťový priestor

5. informačné systémy

- prostriedky, ktoré umožňujú komunikáciu v reálnom čase (letiskové systémy)

 

5.1 Operačný systém

 

Ide o „skupinu súborov“, ktoré zabezpečujú komunikáciu medzi počítačom a používateľom. Je základným softvérom, ktorý nám dovolí spúšťať programy a manipulovať s uloženými údajmi.

Prvý OS: CP/M , Neskôr: OS/2, MS DOS, Linux, Unix, MAC OS, Windows

Iné: Palm OS, Symbian OS, Microsoft Windows Mobile Edition, Android a iné.

Operačný systém pozostáva z 3 základných častí:

1. Jadro operačného systému  - predstavuje výkonnú časť systému, ktorá je umiestnená v pamäti od spustenia do vypnutia. Jadro podľa potreby a požiadaviek používateľa či aplikácií spúšťa alebo presúva do operačnej pamäte ostatné súčasti operačného systému.

2. Monitor operačného systému - komunikácia systému s používateľom. Prijíma a analyzuje impulzy zo vstupných zariadení, vypisuje príslušné odozvy na výstupné zariadenia

3. Ovládače – obhospodárujú komunikáciu operačného systému s hardvérovými zariadeniami.

 

Úlohy (funkcie) operačného systému:

·         komunikácia s používateľom

·         prideľovanie prostriedkov systému používateľom alebo aplikáciám

·         riadenie prístupu k súborom

·         vykonávanie programov – zavádzanie programov do operačnej pamäte

·         vytváranie programov

·         odhaľovanie chýb – diagnostika, detekcia chýb, chybové riadenie a protokolovanie činností

·         komunikácia s inými systémami

 

Delenie operačných systémov

·         jednopoužívateľské alebo viacpoužívateľské

·         jednoúlohové  (umožňovali mať v jednom časovom okamihu spustený len jeden program) alebo viacúlohové (multitasking) – umožňujú súčasný beh viacerých programov. Bežiacim úlohám sa prideľujú prostriedky aj čas procesora.

·         pamäťovo rezidentné alebo diskovo orientované

·         textovo orientované – zadávanie príkazov do príkazového riadku

·         Nadstavby operačného systému – zadávanie príkazov pomocou Menu (ponuky)

·         Grafické operačné systémy – ovládané pomocou myši, intuitívne

 

Porovnanie operačných systémov

·         Unix - stabilný, bezpečný, spoľahlivý OS. Má voľne šíriteľný zdrojový kód.  Linux - založený na Unixe.

·         Mac OS - OS pre počítače Apple Macintosh. Má prepracované grafické prostredie a je stabilný.

·         MS DOS - diskový operačný systém. Bol vyvinutý firmou Microsoft. Ide o textový OS.

·         Windows - 90 % na trhu. Niektoré verzie: Windows 3.0 (), Windows 95, Windows NT, Windows 98, Windows Milenium, Windows 2000, Windows XP, Windows Vista, Windows 7

 

Dôležité pojmy II.

·         súbor (file) – množina údajov predstavujúca celok (textový súbor, obrázok, grafický editor...). Každý súbor má svoje meno a koncovku.

o   grafické ( .gif, .bmp, .jpg )

o    textové ( .txt, .doc)

o   zvukové ( .mp3, .wav, .midi)

o   video ( .avi, .mov, .mpg )

o   spustiteľné ( .exe, .com)

o   iné - .mdb, .sys, .ppt

·         adresár (priečinok) – je to priestor, kde je viac súborov (súvisiacich). Každý adresár má svoje meno. Adresár, v ktorom sa nachádzame sa nazýva aktuálny.

·         štruktúra adresárov - okrem súborov môže adresár obsahovať aj iné priečinky tzv. podadresáre. Takto sa vytvorí štruktúra adresárov a podadresárov.

·         cesta – postupnosť adresárov a podadresárov oddelená znakom / (lomítko). Určuje umiestnenie každého súboru. Napr. C:/Dokumenty/Hudba/ForrestGump.mp3.

 

5.2 Programovacie prostredie

 

Je softvér, ktorý umožňuje  zapisovať, spúšťať a ladiť programy. Programovacími prostrediami sú napr. Borland Pascal, Delphi, C++Builder,  Comenius Logo.

Z programu, ktorý je zapísaný napr. v jazyku Pascal  sa vytvorí samostatná spustiteľná aplikácia. Program, ktorý zapíšeme je vlastne text. Tento text sa preloží do strojovéhokódu – tento proces nazývame preklad alebo kompilácia. Počas prekladu sa každý príkaz programu zmení na niekoľko strojových inštrukcií. Preložený program potom už nie je text, ale postupnosť strojových inštrukcií, ktoré dokáže procesor vykonávať. Takto vznikajú nové, plnohodnotné aplikácie.

 

5.3 Aplikačný softvér

 

Delenie na základe oblastí použitia :

·         Kancelársky softvér – predstavuje skupinu aplikácií používaných na administratívne a kancelárske účely

o    textové editory

o    tabuľkové kalkulátory

o    databázové systémy

·         Prezentačné programy

·         Grafické editory

·         Aplikácie na tvorbu webových stránok

 

·         Špecializované typy aplikácií

o    Počítačová podpora výroby

o    vývojové nástroje

o    výučbové a vzdelávacie programy

o    počítačové hry

o    multimediálne programy

 

5.4 Systémové nástroje – utility

 

Nástroj (utility) je program, ktorý uľahčuje prácu s počítačom, prípadne slúži pri nastavovaní rozličných vlastností počítača, operačného systému ale i ďalších aplikácií. Príkladom nástrojov sú rôzne programy na prácu s diskom.

 

5.5 Informačné systémy

 

Na rozdiel od predchádzajúcich aplikácií existujú aj oveľa rozsiahlejšie systémy, ktoré bežia na mnohých počítačoch a pracuje s nimi súčasne veľa ľudí. Je to niekoľko aplikácií, ktoré navzájom spolupracujú.

Informačné systémy musia spracúvať, triediť a uchovávať veľké množstvo údajov. Srdcom informačného systému je databáza, v ktorej sa údaje uchovávajú. Databáza potom umožňuje jednotlivým častiam systému s údajmi manipulovať.   Celý systém musí byť navrhnutý tak, aby poskytoval aktuálne informácie, musí veľmi rýchlo spracúvať veľké množstvo údajov.