Závěrečná práce

Univerzita Palackého Olomouc
Pedagogická Fakulta
Středisko celoživotního vzdělávání učitelů
Učební text k výuce moderních vzdělávacích technologií
(HW, SW, sítě)
Závěrečná práce
Zpracoval:
Vladimír Dohnal
Vedoucí práce: RNDr. Evžen Růžička, CSc.
Přerov 2004
Prohlašuji, že jsem svou závěrečnou práci vypracoval samostatně a použil jen uvedených
pramenů a literatury.
V Přerově dne 22. září 2008
.…………………………………..
vlastnoruční podpis
Poděkování
Děkuji panu RNDr. Evženu Růžičkovi, CSc. z PF UP v Olomouci za odborné vedení
závěrečné práce, poskytování rad a materiálových podkladů k práci.
Obsah
ÚVOD 1
1. Vstupní zařízení 1
1.1.
Klávesnice .................................................................................................................. 1
1.2.
Polohovací zařízení .................................................................................................... 1
1.3.
Skener (scanner)......................................................................................................... 4
1.3.1.
Parametry skenování .......................................................................................... 5
1.3.2.
Optické snímače ................................................................................................. 7
2. Výstupní zařízení7
2.1.
Tiskárny...................................................................................................................... 7
2.1.1.
Mechanické tiskárny .......................................................................................... 7
2.1.2.
Inkoustové tiskárny ............................................................................................ 8
2.1.3.
Termotiskové tiskárny...................................................................................... 10
2.1.4.
Laserové tiskárny ............................................................................................. 10
2.1.5.
Plotery .............................................................................................................. 11
2.2.
Zobrazovací jednotka - CRT (Cathode Ray Tube) monitor..................................... 12
2.3. Zobrazovací jednotka - LCD (Liquid Crystal Display) ........................................... 13
2.4.
Dataprojektory.......................................................................................................... 16
3. Ostatní periferie 19
3.1.
Modem, faxmodem .................................................................................................. 19
3.1.1.
ADSL ............................................................................................................... 20
3.2. Síťová karta .............................................................................................................. 20
3.3.
Zvuková karta........................................................................................................... 20
3.4.
Typické i exotické odrůdy rozšiřujících karet.......................................................... 21
3.5.
Grafická karta........................................................................................................... 22
3.6. Rozhraní a sběrnice .................................................................................................. 24
3.6.1.
Sériové rozhraní ............................................................................................... 24
3.6.2.
Paralelní rozhraní ............................................................................................. 24
3.6.3.
USB .................................................................................................................. 24
3.6.4.
SCSI ................................................................................................................. 25
3.6.5.
Fire-Wire .......................................................................................................... 25
3.6.6.
PCMCIA........................................................................................................... 26
3.6.7.
Sběrnice počítače.............................................................................................. 26
4. Paměti v počítači 27
4.1.
Výměnná paměťová média ...................................................................................... 29
5. Základní deska v PC 29
5.1.
BIOS (Basic Input Output System).......................................................................... 30
6. Procesory 32
6.1.
Dělení procesorů ...................................................................................................... 33
6.2.
Historie výroby......................................................................................................... 33
7. Záznamová média 36
7.1.
Pevné disky (HDD) .................................................................................................. 36
7.2.
RAID (Redundant Array of Independent Discs)...................................................... 40
7.3.
Pružné disky (FDD) ................................................................................................. 40
7.4.
Výměnné pevné disky .............................................................................................. 41
7.5.
Iomega ZIP............................................................................................................... 41
7.6. CD-ROM .................................................................................................................. 42
7.7.
CD-R ........................................................................................................................ 42
7.8. CD-RW Přepisovatelné optické disky...................................................................... 43
7.9. DVD ......................................................................................................................... 44
7.10.
Zařízení se sekvenčním přístupem - Streamer ..................................................... 44
8. UPS – Záložní zdroj (Uninterruptible Power Supply) 46
9. Počítačové sítě 48
9.1.
Druhy sítí.................................................................................................................. 48
9.2.
Kabely ...................................................................................................................... 49
9.2.1.
Strukturovaná kabeláž ...................................................................................... 52
9.3.
Topologie sítí............................................................................................................ 52
9.4.
Prvky sítě.................................................................................................................. 53
9.4.1.
Síťový HW ....................................................................................................... 53
9.5.
Bezdrátové sítě ......................................................................................................... 55
10. Síťové modely 56
10.1.
Packet (paket)....................................................................................................... 56
10.2.
Model ISO/OSI .................................................................................................... 56
10.3.
Model TCP/IP ...................................................................................................... 58
11. Viry & antiviry 59
11.1.
Dělení virů............................................................................................................ 59
11.2.
Pravidla antivirové ochrany ................................................................................. 59
11.3.
Některé parametry antivirových programů .......................................................... 60
Závěr 61
Použitá literatura a prameny 61
-1-
ÚVOD
V práci řeším problematiku nedostatku vhodných studijních materiálů pro studenty
předmětů souvisejících s výpočetní technikou. Tempo vývoje výpočetní techniky je vysoké a
odborné publikace nestačí být vydávány v dostatečném časovém sledu a proto jsem se rozhodl
pro popis vybraných tématických okruhů ve výpočetní technice. Často též nevyhovuje
obsahová úroveň publikací. Někdy je kniha příliš odborná, jindy jsou vynechány celky, které
považuji pro výuku za důležité. Snažil jsem se o názornost, proto používám v hojné míře
obrázků. Velká část mnou čerpaných pramenů je z odborných časopisů. Zpravidla ne starší
než jeden rok. Je to pro to, aby se vystihly soudobé trendy rozvoje výpočetní techniky v úzké
návaznosti na očekávaný budoucí vývoj v dané oblasti.
1.
Vstupní zařízení
1.1. Klávesnice
Jedná se o nejběžnější vstupní zařízení osobních počítačů. Připojují se k PC nejčastěji
přes PS/2 konektor DIN (starší) nebo rozhraní USB. Dříve měly klávesnice 83 respektive 84
kláves (PC XT), dnes jsou nejběžnější klávesnice s 101 resp. 102 klávesami. Pro práci v
operačním systému Windows se přidávají další speciální klávesy. Další přídavná tlačítka pro
pohodlnější práci v síti Internet a multimédia obsahují multimediální klávesnice. Pro některá
programovatelná tlačítka (až 12) lze pomocí přídavných ovladačů přiřadit libovolné
uživatelské akce (spouštění oblíbených programů a pod).
Pro zvýšení ergonomie práce se vyrábějí ergonomické klávesnice s jiným než
klasickým rozložením kláves, klávesnice s kloubem, zalomené atd. Některé klávesnice
obsahují rovněž rolovátka stejná jako myš či zařízení pro změnu polohy kurzoru, a dále
nejčastěji trackball nebo trackpad (notebooky).
Obr. 1.1 Klávesnice
http://computer.cpress.cz Computer 05/2003
1.2. Polohovací zařízení
Zařízení slouží k pohybu kurzoru po obrazovce. Nejobvyklejším polohovací zařízením
je počítačová myš.
-2-
Obr. 1.2 Konektor PS/2, USB, Redukce PS2/USB
Obr. 1.3 Myš s vyjmutou kuličkou
Obr. 1.4 Detail optického snímače
Obr. 1.5 Myš - řez
Základním prvkem (skoro) každé myši je kulička – kulička je z kovu potaženého
gumou, která je velmi dobře přilnavá. Třením o podložku se kulička otáčí a díky tomu zase
uvnitř myši otáčí dvěma černými kolečky (nebo válečky) a jedním bílým, které ji tiskne
(pomocí pružiny) k těm černým. Pohyb z koleček se přenáší na senzory, které dávají impuls
počítači. Nevýhodou myší je časté zanášení kuličky a válečků. Na povrchu polohovacího
zařízení jsou tlačítka k dalšímu ovládání. Jedno tlačítko používají například počítače
Macintosh, dvě tlačítka se používají v MS Windows, některé programy využívají rovněž tří
tlačítka či další ovládací prvky. Myši se k počítači připojují přes sériový port (9 kolíků), PS/2
nebo USB, infračerveným nebo rádiovým spojením nebo připojením přes Bluetooth.
Důležitým parametrem je rozlišení, které myš je schopná detekovat. Hodnoty se pohybují
v rozmezí 300 až 600 dpi. Vyšší rozlišení znamená rychlejší a přesnější pohyb kurzoru.
Optická myš – Optické snímání povrchu zajišťují tři součásti, LED dioda, optický
snímací prvek (kamera), a procesor. Dioda vysílá světlo (červené či modré), které se přes
hranol nebo zrcátko usměrní na plochu, po níž se myš pohybuje. Snímací prvek založený na
principu CCD nebo CMOS snímá osvětlený povrch. Běžná rychlost činí 1 500 snímků za
sekundu. Malá kamerka vyfotí každý povrch, na němž se myš vyskytuje a tuto informaci
použije pro výpočet pohybu myši. K výpočtu polohy slouží vestavěný procesor DSP (Digital
Signal Processor), typicky o rychlosti 18 MIPS (Milion Instructions Per Second), do něhož
jsou směřovány veškeré obrázky k provedení analýzy. Jeho úkol je porovnat dva obrázky a z
nich určit kam se myš pohnula.
Kvalita snímání je ovlivněna dvěma faktory. První je svítivost diody. Čím lépe a jasněji
dovede dioda osvětlit plochu, tím bude kamerka úspěšnější v snímání povrchu a procesor
bude moci provedený úkon lépe vyhodnotit. Druhý faktor je rychlost snímkování. Čím větší
je rychlost snímání (typicky 1500 snímků/s), tím kvalitnější je rozpoznávání povrchu a
-3přesnější interpretace pohybu na monitoru. Nejvyšší rychlosti 6 000 snímků za sekundu v
současné době (r. 2004) dosahuje Microsoft IntelliMouse Explorer 3.0. Konkurenční MX řada
Logitechu se vydala trochu jiným směrem a kromě zvýšení počtu snímků se zvýšilo
především rozlišení optického snímače. Rychlost snímání a zpracování u tohoto modelu je
neuvěřitelných 4,7 Mpx/s.
Mezi základní výhody optických myší patří nenáročná údržba a nízké opotřebení
snímacího systému. Přesnost je ceněna v oblasti počítačové grafiky – DTP, webdesign a
výhoda u notebooků na cestách s různými povrchy.
Dalšími polohovacími zařízeními, které jsou používané převážně u přenosných počítačů,
jsou: trackball, trackpoint a touchpad. Trackball (existuje i optický – kulička se spec.vzorkem
pro rozpoznávání pohybu) je vlastně obrácená myš. Nevýhodou je obtížnější ovládání kurzoru
a rychlejší zanášení kuličky. Trackpoint - jedná se o malý tlačítkový výstupek ve tvaru
válečku nacházející mezi řadami kláves na klávesnici (obvykle mezi klávesami G,H a B).
Používá se hlavně u notebooků. Trackpad neboli touchpad - tato dotyková destička se stále
více používá jako polohovací zařízení přenosných počítačů. Většinou se mnohem lépe ovládá
než trackball nebo trackpoint a nezanáší se nečistotami prstů.
Obr. 1.6 Notebook se snímači červený Trackpoint a Touchpad
V oblasti CAD a grafických aplikací náročnější na přesnost kreslení se místo myší
používají tablety s perem. Princip snímání je u pera i myši na tabletu stejný. Myš obsahuje
malou cívku a tablet zase prvky, které umožní pomocí elektromagnetické indukce určit místo,
nad kterým se cívka nachází. Pomocí změny intenzity je také možné předat informaci o stisku
tlačítka. Na profesionálních tabletech může být tato myš doplněna lupou se zaměřovacím
křížem a tablet potom slouží třeba jako zařízení pro digitalizaci map. Nevýhodou tabletových
myší je omezená možnost pohybu. Mimo tablet prostě snímání nefunguje, a proto je zejména
na malých modelech skutečná použitelnost těchto zařízení velmi omezená.
Obr. 1.7 Tablet
Obr. 1.8 Kapesní počítač s dotykovou obrazovkou
Dalšími snímacími zařízeními se pro počítačové hry používá joystick nebo speciální
volant, pedály a snímač čárového kódu na pokladně.
http://computer.cpress.cz Computer 01/2003, 6/2003, 10/2003
-41.3. Skener (scanner)
Zařízení, které sejme obrazovou předlohu a předá ji k dalšímu zpracování ( např.:tisku,
zpracování na PC). Princip je stejný jako u kopírky. Světelný paprsek osvítí snímaný
dokument a přes zrcadla a čočku přenese obraz na čipu, který ho umí vyhodnotit a převést do
číselné soustavy k dalšímu zpracování.
Deskové skenery - dnes nejčastější podoba skeneru. Důvodem je nízká cena a
dostačující výsledky práce.
Bubnové skenery- používají se pro náročnější práce, zejména v grafických
studiích.Výhodou jsou lepší výsledky, nevýhodou naopak vysoká pořizovací cena.
Ruční skenery - dnes se téměř nepoužívají. Špatná kvalita, náročná práce na přesnost.
Kombinované stroje - kombinací kopírky, tiskárny, skeneru, faxu vznikne výborné
kancelářské zařízení s mnoha funkcemi za přijatelnou cenu.
3D skener – použití pro filmová studia na digitální efekty, animace a trikové scény.
Existují dva druhy snímání, a to CCD (Charge Coupled Device) a CIS (Compact Image
Senzor).
Obr. 1.9 Skener CCD
Obr. 1.10 Skener CIS
Většího rozšíření dosáhli CCD skenery, protože jsou citlivější, barvy jsou věrnější,
stejně jako možnost skenování průhledných objektů a hlavně trojrozměrných objektů. To v
praxi znamená, že lze naskenovat i tu část dokumentu, která se přímo nedotýká skleněné
podložky (prostředek knihy, a vlastně jakýkoli jiný předmět). Samozřejmě mají i nevýhody:
vyšší cena, spotřeba elektrické energie a větší rozměry skeneru.
Obr. 1.11 Skener princip funkce
CCD skener se skládá z lampy, soustavy zrcadel (tří až čtyř), zaostřovací čočky, CCD
snímače, analogo-digitálního převodníku a modulu pro zpracování signálu. Funguje to na
principu zachytávání fotonů a jejich přeměnu na elektrické napětí. Lampa osvětluje snímanou
část dokumentu, paprsek se odráží a přes systém zrcadel se dostává k čočce, kde se zaostří.
Dopadne na CCD snímač, který obsahuje prvky na zpracování tří barev RGB (červená,
zelená, modrá). Skener tedy dodá informace o složení těchto tří barevných složek v daném
-5bodě. Po přečtení jednoho řádku pokračuje skener na dalším, hlavu posouvá krokový
motorek.
CIS skener je jednodušší. Obsahuje LED diody, které mají červené, zelené a modré
světlo. Světlo se odráží od předlohy a přes zaostřovací čočku dopadá na snímač CIS. Ten
poskytuje údaje o napětí a dále je zpracování stejné jako u skenerů CCD. Odpadá tedy složitá
soustava zrcadel i osvětlovací lampa. Jsou tedy tenčí, energeticky výhodnější a nepotřebuje
externí napájecí zdroj.
Obr. 1.12 Princip skenování předlohy
1.3.1. Parametry skenování
Základním parametrem je rozlišovací schopnost skeneru. Rozlišení lze rozdělit na
optické a interpolované. Tento parametr výrazně vypovídá o kvalitě snímání. Čím je vyšší ,
tím je kvalitnější. Bohužel však na disku zabírá daleko více místa. Udává se v jednotkách dpi
(dots per inch) neboli v bodech na palec délky.
Optické rozlišení udává, kolik zvládne skener rozliší pomocí optických soustav. Tolik
bodů skener skutečně vidí. Interpolované rozlišení je v podstatě domyšlené .Obvyklé
optické rozlišení bývá 300- 600 dpi, dopočítané 4800-9600 dpi.
Kvalita snímače je dána horizontálním rozlišením, vertikální rozlišení souvisí s
konstrukcí krokovacího motorku, který pohybuje skenovací hlavou. Většinou jsou skenery
konstruované tak, aby vertikální rozlišení bylo dvakrát větší než horizontální (tzn. že je skener
1200×2400 dpi a ne naopak). Stává se však, že výrobci uvedou rozlišení v opačném pořadí a
pak máte místo skeneru 1200 dpi rozlišení 2400 dpi. Ve skutečnosti to tak ovšem není. Na
druhou stranu rozlišení není nijak důležitá veličina, poněvadž velmi vysokou kvalitu zajišťuje
i rozlišení 600 dpi, nehledě na to, že nejpoužívanější rozlišení se pohybuje kolem 200dpi.
Pro představu: 600 dpi znamená na jeden řádek dokumentu A4 asi 5000 pixelů a na
výšku jich je celkem něco přes 7000. Vcelku to znamená 35 milionů pixelů. Ve 24 bit barvách
to je 105 MB dat. V rozlišení 2400 dpi to činí šestnáctkrát více = 1,7 GB!!! Z toho je také
patrné, že rozlišení je pouze marketingový tahák a pro kvalitu snímání nemá příliš vliv, resp.
nárůst kvality je zanedbatelný. Navíc nemá smysl skenovat něco ve vyšší kvalitě, než vůbec
použijete (např. ve větším než zvládne vaše tiskárna).
Jedno z mála využití vysokých rozlišení je asi při skenování negativů, kde je skutečně
potřeba. Dále pokud chcete udělat zvětšeninu z fotografie např. do životní velikosti. Skenery s
velmi vysokým rozlišením bývají často duální. Mají jeden snímač pro náhled (do 300 dpi) a
druhý pro přesné skenování.
Interpolované rozlišení (domyšlené body) Skener dopočítá prostřední body, jako
prostředník okolních bodů. Dopočítávají se střední hodnota barev a jasu, výsledek má sice
velké rozlišení, ale většinou se rozostří, takže je to skoro na nic – marketingové lákadlo.
-6V praxi má smysl používat rozlišení úměrné k využití. Např pro práci na webu stačí 80100 dpi což je maximum, které rozezná monitor. To co se bude tisknout stačí skenovat
s rozlišením 100-200 dpi. Pro zpracování v časopise je vhodné 300-400 dpi. Chceme-li
skenovat text pro další zpracování pomocí softwaru pro rozeznávání textu použijeme 300-400
dpi.
Barevná (bitová )hloubka udává kolik bitů je vyhrazeno pro uložení informace o barvě
jednoho bodu. Efektivní je 24 bitová barevná hloubka (True Color), víc nemá smysl, protože
více barev není oko schopno rozlišit. Tento údaj udává, že 1 bod může mít kombinaci z 224
možných barev. Jsou k dispozici i skenery s bitovou hloubkou 36 a 48 bitů.
Rychlost skeneru se dělí na dvě části, rychlost náhledu a rychlost konečného
skenování. Také je potřeba počítat s určitou dobou nutnou pro zahřátí skeneru. Tento proces
však může trvat i minutu a tak se výrobci snaží jej co nejvíce obejít. Po tuto dobu totiž
uživatel jen čeká. Případně může skenovat, ale lampa ještě nevydává rovnoměrné světlo a tím
pádem se zhoršuje kvalita skenování. Využívá se např. předehřívání na vyšší teplotu, bohužel
to stojí trochu elektrické energie (potřeba proudu o velikosti asi 200 mA). Dnes se doba
zahřívání začíná blížit ke 30 vteřinám, nicméně i toto je stále moc.
Dále je důležitý typ propojení skeneru a počítače. Starší propojení pomocí paralelního
portu je velmi pomalé a kabel je velmi široký. Naproti tomu modernější USB zajistí 12 Mb/s
(1,5 MB/s), případně ve verzi USB 2.0 až 480 Mb/s (60 MB/s). Někdy bývá také doplněn o
FireWire, ale ty jsou výjimkou. Používá se i rozhraní SCSI (bohužel počítače tímto rozhraním
vybaveny nejsou a tak rozšiřující karta představuje další náklady). Pokud nepočítáme
paralelní port, pak rozhraní příliš velkou roli nehraje.
V Německu a Rakousku se musí platit 10€ za každý skener, který dokáže zpracovat více
než 2 strany za minutu) jako odškodnění za rozmnožování. Proto jsou levnější skenery tak
pomalé, aby se nemuselo za jejich rychlost platit. Skenery EPSON prý toto odmítají a
všechny skenery pracují nejvyšší možnou rychlostí.
Rozlišení (udáváno v dpi) ani barevná hloubka není pro kvalitu skeneru přímo
rozhodující. Větší vliv má optický systém (CCD skenery), kde záleží na přesnosti umístění
zrcadel, kvalitě čočky a dalších parametrech. Bohužel tyto vlastnosti nikde nikdo nepíše, kdo
by také psal, že jeho skener má nepravidelnou čočku, posunutá zrcadla atd...
Softwarové vybavení je velmi důležitou součástí skeneru, platí to jak pro zpracování
fotografií tak pro OCR programy. Jedním z nejlepších je určitě Adobe Photoshop, ale z
hlediska cenového se radši používají levnější, nicméně většinou stále kvalitní programy.
Kdysi se tyto programy používaly na odstranění moiré a gama korekci, které teď již
zpracovává přímo skener. Nutností jsou tzv. OCR (Optical Character Recognition) programy,
které dokáží z naskenované předlohy přečíst písmena. Popsaná naskenovaná stránka je
okamžitě převedena na text, který se dá vložit například do Wordu.
Skenování průsvitných materiálů je náročnější. Z principu skeneru je jasné, že od
průhledné předlohy se moc světla neodrazí a vlastně pokračuje za předlohu. Na to je dobrá
druhá lampa (ve víku skeneru), ta svítí a světlo prochází pěkně až do snímače. Při tomto
skenování (35 mm diapozitiv) se používá dianástavec, který zajišťuje i přesné umístění filmu.
Dianástavec se obyčejně ke skeneru dokupuje a lze je dokoupit takřka do každého skeneru.
Svítivost s dianástavcem je velmi vysoká, až 4200 cd/m2, to znamená třikrát vyšší spotřebu
elektrické energie.
Rychloskenery dokáží zpracovat ohromné množství stránek za minutu (asi 10-50),
přičemž bývají většinou černobílé a jsou vybaveny i kvalitním OCR programem. Do
vstupního zásobníku se vejde až 200 listů (k normálním skenerům obyčejně na 30 listů) což
znamená, že celou knihu je naskenována za 5-15 minut. Cena se ovšem počítá na desítky tisíc
korun.
http://computer.cpress.cz Computer 08/2003
-71.3.2. Optické snímače
Přestože snímačů je několik druhů, jedno mají společné – způsob záznamu obrazové
informace. Snímací čip je vlastně matice světlocitlivých buněk. Ty pak představují pixely, jež
známe z tabulek technických dat fotoaparátů. Světlo „usměrněné“ optickou soustavou
objektivu dopadá na buňky snímače. Snímací čip jakéhokoliv typu v podstatě pouze
zachycuje intenzitu světla. Jinak řečeno, snímače v principu pracují černobíle, respektive ve
škále šedé. Žádné světlo znamená bílá, málo světla světle šedá, více světla tmavě šedá a
nakonec hodně světla černá. Rozsah je zpravidla limitovaný pověstnými 256 úrovněmi šedé,
tedy pochopitelně včetně bílé a černé.
Obr. 1.13 Matice snímače CCD (RGBG)
Obr. 1.14 Rozklad světla na 3 složky RGB
http://computer.cpress.cz Computer 13/02
2.
Výstupní zařízení
2.1. Tiskárny
Dělení tiskáren:
černobílé, barevné - používá se tří resp. čtyř barev, azurová (cyan), purpurová (magneta),
žlutá (yellow), případně ještě černá (black). Podle toho se pak tyto tiskárny označují jako
CMY nebo CMYK.
2.1.1. Mechanické tiskárny
Mechanické tiskárny využívají tisk přes barvicí pásku, podobně jako psací stroj. Dnes se
většinou používají tiskárny jehličkové, kdy jednotlivé jehličky jsou schopny zobrazit body.
Existují však i mechanické tiskárny znakové (tiskárny s typovým kolečkem, řetězové tiskárny,
...), které sice nedokáží tisknout obrázky, ale pro tisk znaků jsou velmi rychlé.
Jehličkové tiskárny - obrázek nebo znak se tvoří z jednotlivých bodů. Bod vznikne jako otisk
jedné jehličky přes barvící pásku na papír. Jehličky jsou uloženy v tiskové hlavě a každá z
nich je ovládána samostatně. Počet jehliček je nejčastěji 9 nebo 24. Barevné jehličkové
tiskárny používají pro tisk tří (čtyř) barevnou pásku. Mezi výhody jehličkových tiskáren patří
nižší cena tiskárny i tisku a snadná obsluha. K nevýhodám patří horší kvalita tisku a vyšší
hlučnost. Příklady barevných jehličkových tiskáren: Star LC 24-200, ZA 250, Citizien Swift
240C atd.
Obr. 2.1 Tisk na jehličkové tiskárně (9 a 24 jehel) (72 DPI, 180 DPI)
-8-
Obr. 2.2 Testovací obrazce kvality tisku jehličkové tiskárny SJ 144 a laserové HP-LJ4
2.1.2. Inkoustové tiskárny
Znaky a obrázky vznikají z jednotlivých malých kapiček inkoustu, který se vystřikuje na
papír. Tyto tiskárny se dělí na dva nejčastější druhy:
Termální technologie (Bubblejet), bublinkové tiskárny
Tiskové hlavy dnes zpravidla obsahují několik stovek trysek, jejichž průměr je přibližně
stejný nebo menší než lidský vlas (ten má okolo 100 mikrometrů). V jednom okamžiku se
musí z trysky uvolnit přesné množství inkoustu, které má obsah mezi 4–10 pikolitry, a ten
udělá doslova a do písmene kaňku o průměru 30–60 mikronů (mikrometrů, 10-6 m). Její
velikost je dána jednak typem inkoustu, jednak charakterem papíru. Právě hodnota okolo 30
mikronů je velikost, které je schopno oko ještě postřehnout, proto vytvářet menší kapky je
diskutabilní. Zpravidla čtyři až osm barevných kapek systému CMY vytvoří v tomto bodě
požadovanou barvu. Černá tisková hlava má často větší trysky, protože pro tisk písma a
obrázků se upřednostňuje sytost černé barvy, takže jednotlivé kapky mohou mít klidně i 30 pl
(ale ne více – to by se projevilo zubatostí křivek a písmen). Aby se inkoust dostal na
vzdálenost až jednoho milimetru z hrdla trysky na papír a zároveň byl přesně a rychle
dávkován, je tryska vybavena topným odporem, který rychle přivede inkoust v žhavící
komůrce u hrdla trysky do varu. Zde vznikne bublina a ta se při prasknutí rozstříkne hrdlem
trysky na papír. Část inkoustu se tímto prudkým ohřátím odpaří.Proto mluvíme o BubbleJet
technologii; největšími výrobci těchto tiskáren jsou Canon a Hewlet-Packard. U této
technologie velmi závisí na kvalitě inkoustu – za prvé inkoust slouží jako chladivo pro topný
odpor, za druhé ohříváním inkoustu na bod varu se může ucpat tryska – kapalná složka se
vypaří a pevný pigment trysku ucpe. I přes tyto problémy (vysoké nároky na kvalitu inkoustu)
se jedná o nejrozšířenější technologii inkoustového tisku.
Piezoelektrické tiskárny (Inkjet)
Druhá nejrozšířenější technologie inkoustového tisku využívá piezoelektrický efekt.
Typickým zástupcem a velkým propagátorem této technologie je firma Epson. Zde je před
tryskou malá nádobka s inkoustem, kde je umístěn piezzoelektrický rezonátor Speciální
krystal změní v tiskové hlavě působením elektrického pole své rozměry. Kapka, která se
dostane na prudce se zvětšující krystal, je vymrštěna na papír.
Velkou výhodou je, že inkoust není namáhán teplotním šokem jako u technologie termální.
Na druhou stranu ale nastává problém s rezonancí celé tiskové hlavy a částečně i s hlukem. V
současné době používá Epson ve svých tiskových hlavách 128 trysek pro černý inkoust a 192
trysek pro barevný tisk (CMY), tj. 64 trysek na každou barvu s fyzickým rozlišením 720 ×
720 dpi (nebo 1 440 dpi při dvojitém přetisku).
K tiskové hlavě je připojen patrona s inkoustem cartridge. Výhodou inkoustových tiskáren je
tichý chod, kvalitní tisk, relativně nízké náklady na tisk. K nevýhodám patří nutnost tisku na
kvalitní papír, na kterém se inkoust nerozpíjí, při tisku větších ploch dochází občas k
zprohýbání papíru vlhkem.
-9-
Obr. 2.3 Tiskárna a cartridge CMY+K
Obr. 2.4 Cartridge CMY+LC+LM+K
Obr. 2.5 Kolorimetrický trojúhelník
Aditivní zobrazení, sčítací barevný model (RGB) – tato metoda znamená generování tří
základních aditivních složek. Je to červená, zelená modrá. Příslušný barevný odstín
dostaneme díky odpovídající intenzitě jednotlivých složek a jejich smíchání (sečtení) v
jednom místě, resp. v malé plošce, kterou lidské oko díky své nedokonalosti vnímá jako jeden
barevný bod. Tento model používají pro svou práci monitory CRT i LCD.
Substraktivní zobrazení, odečítací barevný model (CMY) – z toho důvodu, že zde není aktivní
zdroj záření. K vjemu barvy dochází tak, že barevný bod na papíře je osvícen z jiného zdroje
bílým světlem a barevný pigment pohltí nežádoucí vlnové délky zbylé odrazí (při tisku na
papír a jiné neprůhledné podložky) do našeho oka záření požadované vlnové délky (barvy).
Tato metoda znamená interakci tří primárních barev (azurová - Cyan, purpurová - Magnetta
žlutá - Yellow). Tento model používají pro svou práci všechny barevné tiskárny.
- 10 -
Obr. 2.6 Sčítací barevný model RGB
Obr. 2.7 Odečítací barevný model CMY
PhotoREt II – technologie PhotoREt II umožňuje tisknout ve fotokvalitě bez nutnosti používat
speciální barevnou tiskovou náplň. Výhoda této technologie spočívá v tom, že dokáže lépe
namíchat barvy na jediný tiskový bod. Konkrétně je to až 16 kapiček o velikosti 8 pl
(pikolitrů) na jednom bodě, což znamená čtyři stupně sytosti od každé barvy.
PhotoREt III – jedná se o vylepšení technologie Photo- REt II. Hlavní rozdíl spočívá ve
zmenšení objemu kapičky inkoustu na 5 pl. Je zajímavé, že zmíněných 5 pl je garantováno při
všech objemech a režimech tisku. Zvýšila se ale také frekvence vystřelování inkoustu (na
18 kHz) a počet trysek v tiskové hlavě (na 408). Každá tryska tak může teoreticky vystřelit až
18000 kapiček inkoustu za jednu vteřinu.
Colorsmart III – zdokonalený ovladač tiskáren HP, který umožňuje ostřejší internetový tisk.
Dpi (počet bodů na palec) – rozlišovací schopnost tiskárny. Udává množství bodů, které je
tiskárna schopna naskládat vedle sebe na šířku palce 2,54 cm). Čím je hodnota dpi větší, tím
je tisk hladší. Společnost HP právě nesází na zvětšování dpi, ale jde spíše cestou technologie
PhotoRet.
2.1.3. Termotiskové tiskárny
Černobílé tepelné tiskárny používají speciální papír, který působením tepla zčerná.
Tisková hlava obsahuje jehličky, které se zahřívají. Úderem zahřáté jehličky papír v daném
bodě zčerná. Podobný princip se používal u faxů.
K barevnému tepelnému tisku se využívá speciálních vosků, který je nanesen na třech nebo
čtyřech fóliích. Fólie se spolu s papírem protahují kolem tiskové hlavy a působením tepla se
vosk přenese na papír. Tento postup se opakuje třikrát (CMY) resp. čtyřikrát (CMYK). Barvy
se nanášejí buď systémem dithering - modifikací rastru, někdy též nazývaném half-toning
(polotónování) nebo sublimací barev.
Barevné tepelné tiskárny mají velmi vysokou kvalitu tisku a dobrou spolehlivost. K
nevýhodám patří vyšší cena a náklady na tisk, nutnost speciálního papíru a nižší rychlost
tisku.
2.1.4. Laserové tiskárny
Patří mezi nejkvalitnější tiskárny. Princip tisku je následující: laserový paprsek v místě
dopadu na fotocitlivý nejčastěji selenový válec změní elektrický náboj, takže zde může ulpět
částečka toneru. Toner je tvořen jemnými zrnky barviva. Při dotyku fotocitlivého válce a
papíru se barvivo přenese na papír a tepelně se zafixuje speciálním vyhřívaným válcem.
Některé laserové tiskárny používají mezi válcem a papírem ještě přenosový pás, aby nedošlo
k rychlému poškození fotocitlivé vrstvy na selenovém válci.
Laserové tiskárny používají při komunikaci s počítačem systém postscript. Tiskárna načte do
své paměti údaje o celé stránce najednou a pomocí příkazů postscriptu stránku upraví.
Výhodou je zvýšená kvalita tisku. Tiskárna však potřebuje větší vnitřní paměť a raději i
- 11 vlastní procesor. Pro stránku A4 při rozlišení 300 dpi potřebná kapacita paměti nejméně
1 MB, při rozlišení 600 dpi již 4 MB. Kromě postscriptu používají některé tiskárny i PCL
(Hewlett-Packard). Některé tiskárny se označují jako GDI (Graphical Device Interface), kde
chybí vlastní procesor a pracovní paměť tiskárny. Toto řešení je sice levnější, ale požaduje
dostatečný výkon počítače.
Mezi výhody laserových tiskáren patří především vysoká kvalita tisku, rychlost tisku, téměř
nulová hlučnost. Nevýhodou je vysoká pořizovací cena tiskárny, poměrně drahý toner a
nutnost občas měnit opotřebený fofotocitlivý válec.
Podobný princip činnosti jako laserové tiskárny využívají tiskárny LED, kde místo laseru s
otočným zrcadlem je použita řada světelných diod, z níž každá má na starosti jeden bod na
papíře. Příklad: pro tiskárnu s rozlišením 300 dpi (bodů na palec) je vytvořena řada 2400
vedle sebe uspořádaných světelných diod, při rozlišení 600 dpi je potřeba 4800 diod LED.
Mezi nejznámější typy LED tiskáren patří výrobky firmy OKI.
Obr. 2.8 Tonery CMYK
Obr. 2.9 Způsoby podávání papíru
Obr. 2.10 Princip tisku laserové tiskárny
http://computer.cpress.cz Computer 10/2003
2.1.5. Plotery
Souřadnicové zapisovače (plotery) se využívají hlavně při vytváření technických
výkresů. Existují inkoustové, tepelné, laserové a pérové plotery a to černobílé i barevné verzi.
Z hlediska uchycení papíru je můžeme rozdělit na deskové a stojanové. U deskových ploterů
je papír uchycen na desce a kreslící pero se pohybuje po celém prostoru desky. Naopak u
stojanových ploterů se pero pohybuje pouze do stran a kreslení v druhé ose je zajištěno
pohybem papíru. Je tedy možné kreslení delších papírů. Kromě ploterů, které rýsují obraz,
existují i tzv. řezací plotery, které podle vyřezávají daný obraz do připraveného materiálu.
- 12 -
Obr. 2.11 Plotter při tisku
http://computer.cpress.cz Computer 10/2003
2.2. Zobrazovací jednotka - CRT (Cathode Ray Tube) monitor
Monitor zobrazuje prostřednictvím grafické karty stav počítače. CRT (Cathode Ray Tube)
monitory patří mezi základní výstupní zařízení u osobních počítačů.
Obr. 2.12 Průřez obrazovkou CRT
Princip funkce obrazovky monitorů je stejný jako u televizorů. Luminofory 3 barev
vyzařují po předchozím dodání energie – jev luminiscence. Tyto tři luminofory tvoří zdálky
jeden bod. Kombinací intenzit vyzařování jednotlivých složek dostaneme unikátní zabervení
bodu od bílé po černou. Energii o správné intenzitě dodá luminoforu elektronový paprsek
vystřelovaný z katodové trubice CRT. Každá barva má svůj vlastní paprsek a v daném
okamžiku je obsloužena jedna trojice luminoforů, proto musí být paprsek vychylován, aby
rozzářil všechny body na obrazovce (luminofory pouze bliknou a zase rychle pohasnou proto
se musí tato procedura opakovat dokola neustále). To zajistí vychylovací cívky.
Body jsou podle stínící masky na vrcholech trojúhelníka (delta systém) nebo vedle sebe
(Trinitron). Rozteč bodů (vzdálenost mezi trojicemi základních bodů) je u běžných monitorů
0,28 mm, 0,25 mm a 0,20 mm pro nejkvalitnější DTP monitory ovlivňuje ostrost obrazu a
náhlé přechody.
Maska monitoru přichycuje luminofory na stínítko a rozděluje je do malých buněk.
- 13 -
Obr. 2.13 Maska monitoru DELTA (Invar), In-Line (Flat Screen), TRINITRON (Sony)
Vertikální frekvence (obnovovací frekvence) udává kolikrát za sekundu se vykreslí celá
obrazovka (všechny řádky). Jednotlivé obrazovkové body (pixely) se vykreslují od bodu v
levém horním rohu obrazovky po řádcích postupně k pravému dolnímu bodu. Dříve se
používal prokládaný režim (interhaced), kdy se nejprve vykreslily jen liché a pak sudé řádky
(jako televize). Dnešní monitory pracují v režimu non-interhaced (neprokládaném).
Obnovovací frekvence u monitoru by měla být minimálně 80 Hz non-interhaced. Kvalitní
grafické karty a monitory umožňují pracovat s obnovovací frekvencí i přes 100 Hz, což
výrazně šetří zrak a zmírňuje únavu, neboť obraz méně kmitá (ergonomie práce).
Horizontální (řádková) frekvence - např. aby obrazovková obnovovací frekvence byla 75 Hz
při rozlišení 1024x768 bodů, musí platit 768 řádků x 75 Hz = 57,6 KHz. K tomuto výsledku
je potřeba přičíst několik procent navíc pro zpětný chod elektronového paprsku, takže
výsledná řádková frekvence bude asi 60 kHz (odvození z počtu překreslení jednoho řádku).
Úhlopříčka monitorů - rozměry monitorů jsou 15“ a 17“ pro běžnou kancelářskou práci. Pro
profesionální grafické práce (CAD, DTP) se používají monitoru o velikostí 19“, 20“ a 21“.
Jejich ceny jsou vyšší.
Rozlišení se udává v počtu zobrazitelných bodů na šířku a na výšku a závisí velkou měrou na
použité grafické kartě. Běžné 15“ monitory pracují většinou s rozlišením 800x600 nebo
1024x768 bodů, 17“ monitory používají typicky 1080x1024 bodů a 21“ monitory až
1600x1200 bodů. Vyšší rozlišení klade větší nároky na grafickou kartu.
Konvergence udává přesnost splynutí jednotlivých složek RGB barevného bodu.
Degauss provádí demagnetizaci kovové masky obrazovky. Zmagnetovaná maska odchyluje
elektronové paprsky, které nedopadají na cílové luminofory přesně a obraz je pak rozmazaný.
Vady geometrie obrazu - monitory mají digitální ovládání parametrů – OSD (On Screen
Display), nastavení korekce jasu, kontrastu, soudkovitosti, lichoběžníkovitosti,
poduškovitosti, rovnoběžníkovosti, otočení, zoom, nastavení teploty barev a pod.
Monitory umožňují v případě nečinnosti systému přepnout se do šetřícího režimu, kdy
odebírají jen několik procent energie základní spotřeby (standardy Energy Star, TCO 95, TCO
99). Většina dnešních monitorů splňuje přísné ustanovení o sníženém elektromagnetickém
vyzařování (Low Radiation, MPR, MPR II, TCO 99).
http://computer.cpress.cz Computer 03/2002 str10
http://www.volny.cz/krivka
2.3. Zobrazovací jednotka - LCD (Liquid Crystal Display)
Tyto zobrazovací jednotky pracují na zcela jiném principu než klasické monitory.
Principem je natáčení krystalů v elektrickém poli. Zobrazovací jednotka je tvořena maticí
bodů (pixelů). Tyto displeje se používají hlavně u přenosných zařízení. Jejich výhodou jsou
malé rozměry (malá tloušťka) a nízká hmotnost, nízká spotřeba (30 W), nevyzařují škodlivé
záření, mají nulové zkreslení obrazu v rozích, jasně definovanou velikost bodu, menší únava
očí, neblikají a neoslňují (matný povrch a dokonale plochá obrazovka). Mezi nevýhody patří
složitá a drahá technologie, malý jas a kontrast, omezená úhlopříčka obrazovky - nejčastěji
10“ - 18“, menší úhel pohledu (pozorovací úhel 120° je dnes málo), citlivost na doteky,
nerovnoměrné podsvětlení, nepřesnost podání barev vadí u DTP (CRT monitory mají lepší
podání barev). Displeje je podsvětlen výbojkou. U aktivních TFT (Thin Film Transistor) LCD
- 14 je v každém zobrazovacím bodu jeden (monochromatický LCD) nebo tři (barevný LCD)
tranzistory. Poškodí-li se při výrobě jeden z těchto tranzistorů, bod se na stínítku nebude
nikdy zobrazovat.
Obr. 2.14 Chování kapalných krystalů v elektrickém poli
Obr. 2.15 Průřez displejem LCD
První polarizátor propustí na vstupu pouze část světla, polarizovaného v horizontální či
vertikální rovině. Mezi dvěma orientačními filtry se nachází aktivní vrstva tekutých krystalů.
Orientační filtry propouštějí světlo pouze polarizované, přičemž každý náleží přiléhajícímu
polarizátoru. Molekuly tekutého krystalu jsou v klidovém stavu vzájemně pootočeny a mezní
stavy jejich natočení udává právě polarizační filtr. Poslední aktivní částí je druhý polarizátor,
jenž má polarizační rovinu kolmou na první polarizátor. Průchodem prvním polarizátorem
se tedy získá světlo polarizované v jedné rovině. Průchodem vrstvou tekutých krystalů se jeho
polarizace změní, a je tedy průchodné druhým polarizátorem – displej svítí. Změnou
elektrického potenciálu (připojením napětí) se změní vnitřní struktura tekutých krystalů.
Molekuly již nejsou vzájemně pootočeny, světlo prochází přímo a polarizační filtry na
výstupu jej nepropustí, tj. displej nesvítí. Změna jasu se děje regulací velikosti napětí, při
němž se pootočí světlo jen zčásti, takže propustí jen část světla.
U černobílých displejů stačí jedna aktivní vrstva, u barevného však musíme řídit tři
složky RGB, čímž se počet bodů ztrojnásobí: při rozlišení 1024 × 768 má černobílý displej
786 432 buněk, ale barevný má už téměř 2,5 milionu buněk (3 krát více). A to je hlavní
důvod, proč jsou barevné displeje tak drahé. Při deseti vadných bodech dosahuje chybovost
0,0004 %. To je sice velmi malé procento, ale přesto je existence deseti malých svítících bodů
na tmavém pozadí nepříjemná. Proto když uvážíme, kolik milionů tranzistorů má dnešní
procesor nebo grafický čip, kde se při složité a zdlouhavé výrobě netoleruje žádný vadný
tranzistor“, je s podivem, že si firmy produkující LCD displeje dovolí prodávat zboží nižší
jakosti.
Pasivní barevné displeje jsou konstruovány tak, aby byly co nejlevnější. Zlevnění se
dosahuje tak, že jedním tranzistorem je řízen celý sloupec nebo řádek bodů, přičemž tranzistor
musí odbavit každý bod v řádku nebo sloupci zvlášť. Tato rychlost může být relativně velká a
- 15 při časté změně obrazu (např. u her nebo videa) si pak lze pozorovar tzv. táhnutí neboli
zpoždění obrazu (obrazovka se nestačí překreslit). Nejrozšířenějším konstrukčním
typem těchto displejů je DSTN. Dokonalejšími typy jsou aktivní displeje, u nichž je každý
bod řízen vlastním tranzistorem, což se projevuje ve složitější elektronice, ale výhodou je
rychlá reakce na změny obrazu. Tyto displeje jsou již srovnatelné s těmi nejlepšími monitory.
Nejběžnějším typem těchto LCD je TFT. Někdy se označují jako aktivní matice, protože
každá barva každý bod mají svůj řídicí tranzistor (napařený na destičky filtrů). To se pozitivně
projevuje rychlosti (odezvě), která pro celou obrazovku klesne i pod 25 ms, kontrast se
pohybuje nad 300:1, jas lze běžně nastavit v úrovni do 300 cd/m2.
Obr. 2.16 Plazmový displej PDP
Další, převážně ve spotřební elektronice často používaný typ, je plazmový displej (PDP
–Plasma Display Panel). V principu se jedná o dvě mřížky z elektrod, mezi nimiž je jako
dielektrikum použit oxid manganový a celá deska je umístěna v inertním plynu (argon, neon
nebo xenon). Nevýhodou je použití vysokého napětí na elektrodách a relativní tloušťka
displeje vzhledem k nutnosti uložení v ochranném plynu. V místě obrazového bodu vzniká
plazma, která způsobuje obrazový vjem, ale rovněž velice zahřívá celý displej, takže se
většinou musí aktivně chladit.
V současné době se jako nejperspektivnější se jeví polymerové displeje (OLED –
Organic Light-Emitting Diode) od špičky ve vývoji LCD – Toshiby.
Obr. 2.17 Displej OLED
Parametry součastných LCD panelů (r.v. 2004)
• Technologie displeje: Aktivní matice LCD (TFT)
• Úhlopříčka displeje: 18.1” - 46cm
(dobré mají i 170°)
• Pracovní úhly: 140o(H)/140o(V)
• Nativní rozlišení: 1280 x 1024 bodů (SXGA)
• Barvy: podpora 16.7 milionů barev (true color)
• Velikost bodu: 0.2805(H) x 0.2085 (V)
• Vstup: analogový D-sub RGB, 0.7V p-p
odezva na změnu obrazu 25 ms (horší LCD mají 40 ms)
• Jas: 200 cd/m2 ;
• Kontrastní poměr: 300:1
(600:1 je výborné)
• Napájení: externí adaptér AC/DC 240V/12V
• Zabudované repro: 3W x 2 stereo
• Konektory: DC napájení 12V, analogový vstup D-sub 15 pinový, audio vstup a výstup
• Napájení: 12V stejnosměrných a 5A
• Příkon: 40W, power save mód 5W
• Váha: 8 kg
• Rozměry: 44.3 cm (šířka) x 41.2 cm (výška) x 5.5 cm (tloušťka)
http://computer.cpress.cz Computer 03/2002, 05/2003 str. 12, 07/2003
Aradio – konstrukční elektronika (modré) 6/2002
- 16 -
Obr. 2.18 Porovnání technologií displejů
2.4. Dataprojektory
Data/videoprojektor je určen pro promítání počítačových dat (vlastně všeho, co je na
obrazovce, tedy text, obrázky, tabulky, animace) nebo signálu z videopřehrávačů. Použití je
velice široké. Prezentace mobilní i stálé, učebny, stálé instalace (např. v řídících centrech),
nebo domácí kino pro náročné diváky.
Technologie LCD
U LCD projektorů rozlišujeme použití jednoho amorfního TFT (thin film tranzistor)
zobrazovače anebo tří polysilikonových zobrazovačů.
Přístroje s jedním panelem jsou v současné době
nejlevnější. Princip je jednoduchý, data se zobrazují na
LCD displeji, na jehož povrchu jsou integrovány
tranzistory pro tři základní barvy, červenou, zelenou a
modrou. Zobrazení je to obdobné jako na televizní
obrazovce, naše oko si tři barevné body spojí a vnímá
skutečnou barvu. Na displej dopadá přes optickou soustavu silný zdroj světla. Po průchodu
panelem je obraz přes objektiv promítnut na projekční plochu. Poměrně výrazné ztráty
světelného toku vznikají při průstupu světla mimo aktivní plochy vlastních LCD segmentů.
Použití tří displejů zvyšuje světelný výkon i cenu.
Optická soustava musí nejprve bílé světlo rozložit do tří
barevných složek - červené, zelené a modré. Jednotlivé
barvy jsou posléze zpracovány na miniaturních LCD
projekčních panelech. Všechny tři složky obrazu se dále
na soustavě optických, spektrálně propustných hranolů
složí a pomoci projekčního objektivu zobrazí na
projekční ploše. Výhodou je vyšší průchodnost světla
displejem (každý panel obsahuje segmenty jen pro zpracování jedné barvy) a nižší tepelná
zátěž na jeden zobrazovač. Nevýhodou je možnost výskytu problémů s konvergencí obrazu,
t.j. nepřesným složením jednotlivých barevných složek. Správné konvergence se dosahuje
laděním uložení LCD jednotek. Velikost polysilikonových zobrazovačů (p - Si) je dnes asi
kolem 2 cm v úhlopříčce a stále se zmenšuje (0,9" ; 1,3" nebo 1,8") a ovlivňuje celkovou
velikost projektoru. Vyrábí je pouze několik firem na celém světě, takže zobrazovací
vlastnosti všech projektorů jsou obdobné. Obvyklé rozlišení těchto projektorů je SVGA a
XGA, u některých i SXGA.
•
•
•
•
velmi vyspělá a propracovaná technologie
nejširší výběr (největší výrobci SONY, EPSON) mezi obrazovými body zůstává viditelná mřížka (daná
technologií výroby) - výrobci to řeší fintou nepatrně rozostří obraz
a mřížka mizí a obraz je stále ostrý
vysoký světelný tok (nad 3000 Lm a více)
kontrastní poměr 400:1 až 700:1
Technologie DLP
DLP (Digital Light Processing) je reflexní technologie.
Dosavadní „transmisní" technologie (LCD) využívaly
součástek, které ovlivňovaly procházející světlo a byly tak
- 17 omezeny velikostí propustné plochy jednotlivých pixelů. DLP technologie tato omezení
překonaly, navíc jsou schopny odrážet světlo na více než 90% plochy jednotlivých
obrazových bodů, a tím potlačují bodovou strukturu charakteristickou pro LCD projektory.
DLP projektory jsou vyráběny ve dvou variantách - s jedním nebo třemi DMD čipy (Digital
Micromirror Device - patent od výrobce Texas Instruments). Jednočipové DLP projektory
využívají rotujícího barevného filtru , aby postupně vytvořily na projekční ploše obraz ze
všech tři barevných složek (R, G, B). Tříčipové projektory, obdobně jako modely se třemi
LCD displeji, nejprve rozkládají bílé světlo a obraz je pro jednotlivé barevné složky tvořen na
samostatných DMD čipech. Potom se opět obraz skládá v soustavě optických hranolů.
Přístroje disponují značným optickým výkonem, zvýšena je životnost i spolehlivost, ale
vyznačují se většími rozměry i hmotností a také cenou. Mezi „jednočipovými" projektory
nalezneme dnes vůbec nejmenší a nejlehčí datové projektory na trhu. „Tříčipové" DLP
projektory jsou dnes vrcholem projekční techniky. Jedná se o poměrně rozměrné projektory se
svítivostí i více než 10 000 ANSI Lm, které nacházejí uplatnění v kinosálech.
Princip projekce spočívá ve speciálním čipu DMD, Digital Micromirror Device, který
funguje jako soustava několika set tisíc mikroskopických zrcadel (TI vyrábí tři druhy čipů:
SVGA s cca 500 tisíci, XGA s 790 tisíci a SXGA s 1 310 tisíci mikroskopických zrcadel), kde
každé ze zrcátek dokáže provést za 1 sekundu až 50.000 vychylovacích pohybů. Samotný
jeden čip DMD vytváří tak monochromatický obraz, kde
každé mikroskopické zrcátko vytváří jeden obrazový bod.
Nehýbá-li se zrcátko, odráží světlo z výbojky přímo do
projekčního objektivu a zobrazuje bod barvy bílé. Postupným
velmi rychlým naklápěním posílá do objektivu méně světla a
více jej odráží do absorpční plochy vedle objektivu (kde se
světlo odvádí chladící mřížkou v podobě tepla), čímž bod
zvyšuje stupeň šedi, až zrcátko zcela odchyluje paprsek světla
do absorpční plochy, tudíž obrazový bod zobrazuje zcela
barvu černou. Tak získáme obraz monochromatický, černobílý… Abychom ale získali obraz
barevný, musíme za pomoci DMD čipu zpracovat
zvlášť informaci pro každou barevnou složku. DLP
projektor s jedním čipem DMD, obsahuje před zdrojem
světla rotující barevný filtr, který je synchronizován
elektronikou se zobrazováním monochromatického
obrazu na DMD. Tak se díky řídícímu členu projektoru
promítá ve velmi rychlém sledu obraz (barevný filtr se
otočí 120x za sekundu) všech tří barevných složek (v některých případech i bílá). Díky
nedokonalosti lidského oka si člověk obraz v mozku spojí dohromady a vnímá jej, jako kdyby
byl promítán barevně. Určitou nevýhodou je u této kategorie nepatrné blikání (dané rotujícím
filtrem).
•
vysoký kontrast - hladký a kontrastní obraz (vhodně pro oblast domácí kino – černá je opravdu černá) 600:1
až 1200:1
•
•
•
1 x DMD : na velikost jednoznačně nejmenší projektory ze všech technologií
světelný tok (na hranici do 2000 Lm při stejném výkonu lampy jako LCD)
mezi obrazovými body nezůstavají tmavé mezery
Technologie CRT
Základem CRT projektorů jsou 3 projekční obrazovky
principiálně podobné těm, které jsou vestavěny v běžných
televizních přijímačích. Každá z těchto obrazovek promítá v jedné
ze základních barev (červené, modré a zelené) a výsledný obraz je
potom složen na projekční ploše. CRT projektory jsou nejdéle
- 18 používanými přístroji pro velkoplošné zobrazování. Mezi jejich tradiční výhody patří vysoká
spolehlivost a možnost dlouhodobého nebo trvalého provozu. Nicméně pro nasazení ve
většině běžných aplikací již byly překonány jinými technologiemi (LCD, DLP) a dnes nachází
místo především ve speciálních aplikacích. Setkáme se s nimi tedy v dispečincích, kde oceňují
jejich vysoké rozlišení a možnost dlouhodobého provozu, či v trenažérech, kde je potřeba
zobrazovat na válcovou nebo kulovitou projekční plochu a
navazovat obrazy ze dvou a více sousedních projektorů.
Oblíbené jsou - mj.pro vysokou kvalitu reprodukce barev a
schopnost pracovat i v prašném prostředí - také v zábavním
průmyslu (videokluby, diskotéky, domácí kina atd.)
•
•
•
•
nejvyšší rozlišení
nejvyšší kontrast
maximální spolehlivost
určeny pro speciální aplikace
Lumen je jednotka světelného toku vyzářeného objektivem.
ANSI lumen je průměrný výkon měřený na plátně v devíti bodech. Objektiv projektoru
je totiž kruhový a my chceme rovnoměrný obdélníkový obraz.
Při toku 500 lumenů (lm) je nutné úplné zatemnění, při 800 lm je možné slabé okolní světlo.
Současný standard je 1 000 ANSI lm.
Kontrast se udává poměrem mezi nejčernější černou a nejsvětlejší bílou, např. 500:1.
To znamená, že maximální bílá bude svítit pětsetkrát více, než minimální černá. Je jasné, že
čím vyšší kontrast, tím lepší – pokud budete mít projektor např. 1200:1 a 600:1, projektor s
vyšším kontrastem lépe prokreslí detaily v tmavých scénách. Příklad: u projektoru s nižším
kontrastem uvidíte scénu zcela černou, u projektoru s vyšším kontrastem uvidíte detaily. např.
běžícího muže ve stínu.
Jako zdroj světla se používá metalhalogenidová výbojka o výkonu 100 až 500 W.
Výhodou je vysoká životnost v řádu stovek provozních hodin (běžně 2000), ty nejlepší až
10000 hodin, nevýhodou je pokles svítivosti v průběhu provozních hodin a vyšší cena.
Rozlišení projektoru by mělo odpovídat nejčastěji používanému rozlišení počítače.
• VGA (640×480 bodů) - na ústupu,
• SVGA (800×600 bodů) – vhodné na domácí kino DLP 3 metry od plátna
• XGA (1024×768 bodů) - vhodné na domácí kino LCD 3 metry od plátna
• SXGA 1280×1024 bodů)
Hmotnost je pro časté přenášení důležitým parametrem (do 5 kg).
Obr. 2.19 Dataprojektor
http://www.dlp.com
http://www.projectorcentral.com
http://www.appt.cz/slovnik/info/projektory.htm
http://new.zive.cz/h/Domacikino/AR.asp?ARI=113272&CAI=2150
http://computer.cpress.cz Computer 10/2002
http://www.digitalniprojektory.cz/poradce.jsp
- 19 http://www.mediatronic.cz/techinfo.php
http://www.epson.cz/about/technologies/index.htm
3.
Ostatní periferie
3.1. Modem, faxmodem
Název modem vychází ze zkratky slov modulátor - demodulátor, což přesně odpovídá
činnosti modemů. Modem je zařízení, které umožňuje počítači komunikovat se vzdáleným
počítačem pomocí např. telefonní linky. Data jsou do modemu přivedena ve formě digitální a
přenos mezi dvěma modemy se děje ve formě analogové (56kb/s) nebo digitální
(ISDN,ADSL,xDSL).
Linky, které data přenášejí mohou být:
• komutované - jedná se o všeobecně dostupné telefonní sítě
• pronajaté - jsou určené výhradně pro určité uživatele
Modemy můžeme rozdělit na:
• externí - modem má vlastní zdroj, někdy i paměť, diody pro kontrolu činnosti
modemu. Nejčastěji bývají připojeny ke COM portu.
• interní - ve formě přídavné karty. Jsou o něco levnější, nemají kontrolní diody, vlastní
napájecí zdroj a jsou plně závislé na činnosti počítače
• PCMCIA (PC Card) - pro svou vysokou cenu se využívají jen u přenosných počítačů
Obr. 3.1 Karta modemu PCMCIA
Obr. 3.2 Karta interního modemu
Obr. 3.3 Komunikace prostřednictvím analogové technologie 56kb/s
- 20 3.1.1. ADSL
Pro komunikaci pomocí technologie ADSL je třeba splnit podmínky podle následujího
obrázku. Je třeba modem ADSL na straně zákazníka a ADSL koncentrátor na straně ústředny.
ADSL zajistí součastný přenos dat i hlasového hovoru. Pro přenos dat se používají stávající
metalické kabely (stávající telefonické linky). Přenos dat a hlasu jsou vzájemně nezávislé.
Přenos je asymetrický tzn. v příchozím směru až 9 Mb/s (download) a v odchozím směru
maximálně 640 kb/s (upload). Použití jako náhrada ISDN v připojení na Internet. Uvažuje se
o VDSL s rychlostí až 50 Mb/s.
Obr. 3.4 Schéma zapojení digitální sítě ADSL
3.2. Síťová karta
Síťová karta je rozhraním mezi PC a sítí, její vlastnosti tedy musí korespondovat
s vlastnostmi PC na jedné straně a parametry určité sítě na straně druhé.
Parametry síťových karet [2]:
• Typ sběrnice základní desky ISA, PCI, popř. integrovaná
• Ovladač karty s podporou používaného OS
• Wake-on, probudí PC pomocí povelu přes síť, zdroj ATX nevypíná počítač
• Typ kabeláže a konektory (BNC, RJ-45, popř Combo)
• Případný duplexní provoz (full duplex) – schopnost součastného vysílání a
přijímání v obou směrech
• Případný simlexní provoz (half duplex) – schopnost přenosu dat mezi vysílací a
přijímací stranou v daném čase pouze v jednom směru
• Případné vzdálené bootování
• Rychlé karty 100 Mb/s pracují pouze v PCI slotu
3.3. Zvuková karta
Toto zařízení umožňuje pracovat se zvuky na PC. Zajišťuje tři základní úkoly: převádí
analogové zvukové signály (např. z mikrofonu) a digitální (např. z CD) mezi sebou. Vyrábí
různé zvuky a tvoří rozhraní mezi počítačem a jednotkou CD-ROM. Dříve se používaly
hlavně 16 bitové, dnes i 128 bitové zvukové karty kompatibilní se standardem Sound Blaster.
Levnější karty využívají tzv. FM syntézu, kde zvuky se vytvářejí se základního vzorku a tudíž
kvalita zvuků není příliš vysoká. Karty pro kvalitnější práci se označují jako WAVE Table,
kde v paměti je řada nahraných zvuků.
- 21 Vzorkovací frekvence – analogově zaznamenaný zvuk se přepočítá na určité množství
číselných údajů. Čím je jich více, tím je převod na digitální formu kvalitnější. Pro kvalitní
zvuk by měla být vzorkovací frekvence co největší. Nejlépe alespoň 44,1 kHz, což je hodnota
používaná u CD. Kvalitní zvukový záznam však zabírá hodně místa na disku. Příklad: Mono
zvuk, 8 bitů, 44,1 kHz potřebuje pro zaznamenání 1 minuty až 2,5 MB diskového prostoru.
Stereo zvuk, 16 bitů, 44,1 kHz potřebuje pro záznam 1 minuty již 10,5 MB diskového
prostoru.
Na zadním panelu zvukové karty najdeme nejčastěji tyto konektory: FD15 pro MIDI
zařízení nebo joystick, kulaté konektory (Jack) pro sluchátka nebo reproduktory, pro mikrofon
a Line-in konektor pro ostatní audio zařízení (např. magnetofon).
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
3.4. Typické i exotické odrůdy rozšiřujících karet
Grafická karta
Zvuková karta
Síťová karta
Vstupně/výstupní karta (I/O karta)
Diskový řadič ATA 66/100, ATA 133 (připojení dalších disků)
Řadič SCSI
Řadič USB
Interní faxmodemová karta (modem 56kb/s, modem ADSL)
Karta pro příjem rádiových signálů
Televizní karta
Videostřižna
Karta pro bezdrátovou síť Wi-Fi
Přídavná 3D karta (jako Voodoo)
Bezpečnostní karta (Hw klíč) - ochrana produktů typu AutoCad
Post karta
Karta pro připojení měřících přístrojů (osciloskop, čítač)
Karty převodníků elektrických a neelektrických veličin ()
Mechanizmus přerušení - kromě aktuálně běžícího programu musí mikroprocesor reagovat na
podněty jiných zařízení nebo programů. Například reakce na stisk klávesy, informace o tisku
a podobně. Toho se dá docílit dvěma způsoby:
a) Procesor v pravidelných časových intervalech prochází všechna zařízení a
kontroluje, zda pro něj nemají nějaký signál, který by zpracoval. Tento mechanizmus je
samozřejmě nevhodný pro svou časovou náročnost a mnohdy zcela zbytečné operace.
b) Je vytvořen systém přerušení IRQ. To znamená, že každá operace, která potřebuje
provést zastavení aktuálního procesu, má své číslo přerušení. V operační paměti je tabulka
vektorů přerušení, který ukazuje na adresu v paměti, kde je uložen obslužný program
požadovaného přerušení. Tento systém využívají téměř všechny mikroprocesory.
Procesor tedy komunikuje s okolím třemi základními způsoby: pomocí sběrnic, přerušením
(IRQ) a přes kanály přímého přístupu do paměti (DMA - Direct Memory Access). Přerušení
probíhá na následujícím principu:
1. Zařízení, které potřebuje obsluhu vyvolá přerušení. To může být hardwarové nebo
softwarové. Procesor dokončí probíhající instrukci a uloží si dosažené hodnoty a číslo
následující instrukce do paměti.
2. Vektor přerušení spustí na příslušné adrese v paměti program pro obsluhu přerušení. Pro
zpracování přerušení je určen speciální obvod - interrupt controler (řadič přerušení).
- 22 3. Po obsluze zařízení, které vyvolalo přerušení, se z paměti se vezmou dočasné hodnoty a
následující instrukce přerušeného programu a pokračuje se v jeho provádění.
Obr. 3.5 Přehled používaných IRQ v počítači
Linky, kterými proudí signály přerušení jsou součásti sběrnice a označují se IRQ0,
IRQ1,... Jednu linku IRQ může používat pouze jedna periferie. Seznam používaných IRQ u
sběrnice ISA: IRQ 0 - přerušení systémových hodin, IRQ 1 - přerušení od klávesnice, IRQ 2 přerušení druhého řadiče přerušení, kaskádní propojení, IRQ 3 - Přerušení od COM 2, IRQ 4 přerušení od COM 1, IRQ 5 - obvykle přerušení od portu LPT 2, síťové karty, modemu, IRQ
6 - přerušení od disketové jednotky, IRQ 7 - přerušení od portu LPT 1, zvuková karta, IRQ 8 reálné hodiny a kalendář, IRQ 9 - grafická karty, IRQ 10 - zvuková karta, IRQ 11 - SCSI
řadič, IRQ 13 - matematický koprocesor, IRQ 14 - pevný disk. Jako volné přerušovací kanály
jsou obvykle IRQ 5, IRQ 10, IRQ 11, IRQ 12 a IRQ 15.
ISA slot dnešní desky neobsahují, nýbrž jen čtyři až šest slotů PCI. Pro rozlišení
přerušení jednotlivých desek, se přerušení od ISA karet označují IRQ a od karet PCI jako INT
(INTA, INTB, INTC, INTD). Modernější základní desky umožňují přiřadit všem PCI slotům
pouze jedno INT (INTA), které je obsluhováno různými IRQ (IRQ10, IRQ11 a IRQ15) hladinové spouštění.
3.5. Grafická karta
Většina grafických karet obsahuje tyto základní části:
- grafický procesor (čip), který zpracovává instrukce od procesoru a provádí vlastní výpočty
pro ulehčení práce CPU. Dále zajišťuje předání zpracovaných dat převodníku, který je pak
posílá monitoru. Většinou se dnes jedná o 64 nebo 128 bitový čip.
- 23 - digitalně-anologový převodník DAC (Digital Analog Converter) - pro převod digitálního
signálu na analogový a naopak. Je prostředkem mezi digitálně pracující grafickou kartou a
analogově řízeným monitorem.
- paměť - do této paměti se ukládají veškeré informace o zobrazovacích bodech. Paměťové
čipy umožňují tedy současný zápis dat procesorem a manipulaci s daty od grafického
procesoru (lze najednou číst i zapisovat). U levných a starších karet se kapacita paměti
pohybuje do 2 MB, u novějších karet do 64 MB. Na velikostí paměti závisí rozlišení a
barevná hloubka, která bude monitorem zobrazována (1 MB - 1024x768 bodů při 256
barvách, 2 MB - 800x600 při 16,7 milionů barev, 4 MB - 1280x1024 bodů při 16,7 miliónech
barev).
Dnes jsou grafické karty připojovány ke sběrnicím přes sloty AGP, dříve PCI. Rozhraním pro
monitor je 15 kolíkový konektor (VGA) nebo DVI-I a S-Video pro připojení TV.
Obr. 3.6 Grafická karta
AGP (Accelerated Graphics Port). AGP slouží pouze k připojení grafické karty.
Umožňuje přímé spojení mezi CPU a systémovou paměti, dále mezi CPU a grafickým
akcelerátorem. AGP 1x má přenosovou rychlost 266 MB/s, AGP 2x disponuje propustností až
532 MB/s a varianta AGP 4x až 1 GB/s. Grafická karta se dříve připojovala přes slot sběrnice
PCI. Ta je ovšem zatěžovaná dalšími vstupně-výstupními zařízeními, což zapříčiňuje časté
zahlcení sběrnice.
Obr. 3.7 Typy písma
- 24 3.6. Rozhraní a sběrnice
Rozhraní je propojovací systém, který realizuje přechod mezi prostředími. Je
realizováno hardwarově i softwarově. Může být vnější a vnitřní. Z hlediska přenosu bitů
můžeme rozhraní rozdělit na sériové a paralelní.
Obr. 3.8 Typy používaných konektorů pro připojení vnějších periférií
3.6.1. Sériové rozhraní
Sériové porty se označují COM1, COM2 (Komunikační port). U sériové komunikace se
bity přenášejí jednotlivě, postupně jeden za druhým. Přenosová rychlost dat je 115 kb/s. K
bloku informačních bitů je nutno přidat start a stop bity. Výhoda sériového rozhraní spočívá v
možnosti zabezpečení informací, nutnosti menšího počtu vodičů. Odolává rušení v průmyslu a
lze přenášet data na vzdálenosti desítky metrů. Norma RS232C, RS232 (25 kolíků, 12 V),
RS422 (6 V). Provoz sériového rozhraní je řízen obvody UART (Universal Asynchronous
Receiver Transceiver).
3.6.2. Paralelní rozhraní
Paralelní port se označuje LPT. V jednom okamžiku se přenáší více bitů najednou, je
proto asi 10 krát rychlejší než sériové rozhraní. Rozhraní je tvořeno 25 piny. Používají se pro
připojení tiskáren, hardwarových klíčů atd.
3.6.3. USB
Obr. 3.9 Zařízení USB
USB (Universal Serial Bus) je navrženo jako univerzální sběrnice a má nahradit sériové
a paralelní porty. Sběrnice slouží k připojení periferií jako jsou myš, klávesnice, monitor,
modem, externí záznamové jednotky, tiskárny, skener a podobně. Zařízení, které se k USB
připojují, pracují Plug & Play a nevyžadují žádné IRQ. Zařízení USB mohou přenášet data
rychlostí 12 Mb/s (USB1.1) a 470 Mb/s (USB2.0). Lze připojit na jednu sběrnici až 127
zařízení. Zařízení lze připojovat za chodu, maximální délka kabelu mezi dvěma zařízeními
5 m. Topologie USB je vystavěna relativně jednoduše. V počítači je rozhraní, které přebírá
úlohu hostitele. Odtud proudí data do monitoru nebo klávesnice, které fungují jako
- 25 rozbočovače a poskytují možnost připojení ostatních koncových zařízení. USB řídí výhradně
hostitel. Kabely pro USB jsou na bázi kroucené dvoulinky a mají čtyři vodiče - dva signální
(3,3 V) a dva napájecí (5 V) pro zařízení typu klávesnice či myš. Kabely mezi zařízeními
nesmí být delší než 5 m. Každý rozbočovač je současně opakovačem, který zesiluje signály
posílané po sběrnici.
Aby USB fungovala, jsou třeba tři složky: počítač vybavený obvody USB, periferie s
těmito obvody a software ovladače, který umožňuje s těmito zařízeními komunikovat.
http://www.usb.org
3.6.4. SCSI
V současné době existují tři standardy tohoto univerzálního rozhraní.
SCSI 1 - definované jako 8 bitové rozhraní ISA, s přenosovou rychlostí 5 MB/s.
SCSI 2 (varianta Fast SCSI) - nová sada příkazů, přenosová rychlost 10 MB/s, sběrnice PCI,
šířka přenášených dat může být 8, 16 či 32 bitů (Wide, Wide-16, Wide-32). Z toho vyplývá,
že přenosová rychlost může být 10, 20 nebo 40 MB/s.
SCSI 3 - 20 MB/s, sběrnice VLBus a PCI, je zaveden tzv. vrstvový model rozhraní, který
zjednodušuje tvorbu softwaru. Součástí SCSI 3 je definice sériového i paralelního rozhraní.
Přenosová rychlost podle šířky rozhraní stoupne na 20 (8 b), 40 (16 b) a 80 MB/s (pro 32 bitů)
- pro tyto řadiče se používá označení Ultra. Přenos po 32 bitech současně vyžaduje speciální
konektor, který se však zatím příliš nerozšířil. Označení šířky: normal – 8 bitů, Wide - 16
nebo 32 bitů. Při 8 bitovém přenosu se používá konektor s 50 vodiči, při 16 bitovém přenosu
je potřeba konektor s 68 vodiči.
K rozhraní je možno připojit až 8 (respektive 7, jedno zařízení musí být řadič rozhraní)
zařízení při přenosu 8 bitů nebo 16 zařízení při 16 bitové šířce přenosu. Mezi výhody rozhraní
patří vysoká přenosová rychlost, možnost zapojit více zařízení bez omezení rychlosti. K
nevýhodám patří vyšší cena (i periferií), množství typů, komplikovanější konfigurace.
Obr. 3.10 Zařízení SCSI připojená do sběrnice
3.6.5. Fire-Wire
Toto rozhraní se ještě označuje IEEE 1394 nebo v audiovizuální technice se někdy
používá i.Link. Jedná se o univerzální rozhraní, které je využíváno nejen v počítačích, ale i
spotřební elektronice. Je navrženo tak, aby umožňovalo komunikaci mezi více zařízeními a
aby mohlo přenášet libovolné množství signálů najednou. Je proto možné spolu navzájem
propojit například PC, skener, CD přehrávač, televizor DVD přehrávač, video kameru atd.
Do sítě FireWire lze připojit 63 zařízení pomocí rozbočovače (stromová struktura jako USB).
Kromě dat se přenáší i napájení, což umožňuje u jednoduchých zařízení odstranění vlastních
síťových zdrojů. Mezi další výhody tohoto standardu patří možnost připojovat zařízení do sítě
- 26 za chodu, není nutné pracující přístroje vypínat před přidáním dalšího zařízení. Součastná
přenosová rychlost 400 Mb/s (50MB/s), do budoucna 3200 Mb/s (IEE1394 b). Nevýhodou je,
že není standardem základních desek.
3.6.6. PCMCIA
PCMCIA (Personal Computer Memory Card International Association) jedná se
asociaci výrobců hardware, která zajišťuje standardizaci výrobků nazývaných PC Card.
PC Card je přídavná karta velikosti 85,6 x 54 mm. Třetí rozměr je závislý na typu karty:
release 1 (někdy PCMCIA I) má tloušťku 3,3 mm, release 2 (PCMCIA II) má 5 mm a
release 3 (PCMCIA III) má tloušťku 10,5 mm. Nejtenčí karty typu 1 se nejčastěji používají
jako paměťové karty, karty o tloušťce 5 mm jsou určeny například pro modemy a síťové
karty, poslední typ se používá pro kombinované komunikační karty nebo pevné a výměnné
disky.
K výhodám patří PC Card patří malé rozměry, softwarová konfigurace, malé
energetické nároky. Naopak nevýhodou jsou vyšší ceny než u běžných zařízení, proto zatím
nacházejí uplatnění hlavně v oblasti přenosných počítačů - noteooky.
3.6.7. Sběrnice počítače
Sběrnice je soustava vodičů zakončenou rozšiřujícími konektory (sloty), do nichž je
možné vkládat rozšiřující karty. Karty musí splnit dvě podmínky: jít zasunout do rozšiřujícího
slotu (mechanické rozměry, počet a tvar elektrických kontaktů) a nést informaci samy o sobě
(řekne PC s jakým typem karty spolupracuje)
AT bus (ISA sběrnice) 1984,
- šířka sběrnice 16 bitů / frekvence 8 Mhz
- zachováno 62 linek z PC bus a k tomu přidaná část k rozšíření na 16 b
- staré řešení, karta ve slotu (jakákoli) brzdí výkon procesoru
- 16 bitové sloty
Obr. 3.11 Sběrnice ISA
PCI ( Peripheral Component Interconect),1992, dnešní standart pro připojení jakékoliv karty
pro PC
- šířka sběrnice 32 bitů / frekvence 33 MHz (verze 1.0)
- výkon až 130 MB/s, 6 periférií
- mezi CPU a periferiemi tvoří další vrstvu
- je procesorově nezávislá, možnost připojení různých typů procesorů
- nezatěžuje procesor
- možnost automatické konfigurace periferií PnP
- snížení el. nároků
- možnost připojení šesti periferií
- zpětná kompatibilita
- nejvíce rozšířena sběrnice u nových PC
- slot má na dvou stranách po 62 kontaktech
- 27 -
Obr. 3.12 Sběrnice PCI
4.
Paměti v počítači
Paměti – dělení podle umístění a parametrů
- vnitřní
1. typ ROM - paměti s možností jen číst
-ROM obsah je zapsán výrobcem při výrobě a dále je neměnný,
změna programu znamená vyměnit paměťový obvod
-PROM (Programmable ROM) uživatel si sám naprogramuje
programovacím zařízením obsah paměti nevratně (jen jednou)
-EPROM (Erasable PROM) obsah lze do paměti zapsat elektrickým impulsem
pomocí programovacího zařízení a vymazat UV zářením.
Mazání trvá několik minut až půl hodiny.
Obecně lze provést několik tisíc opakovaných zápisů na čip.
-EEPROM (E2PROM) (Electrically Erasable PROM) informace se do paměti
zapisuje elektrickým a jiným impulsem se dá vymazat.
Mazání dat probíhá řádově v ms až s, zápis v ms.
Umožňují řádově statisíce opakovaných zápisů na čip.
Maximální doba uchování informací je asi 10 až 20 let.
2. typ RWM RAM (read write memory random acess memory)
paměti s možností čtení i zápisu s libovolným přístupem (operační paměť)
-dynamické DRAM
Princip je založen na využití kapacity paměťového kondenzátoru každé
paměťové buňky. Vzhledem ke svodům na kondenzátoru je nutné
často obnovovat jejich náboj (refresh). V této době paměť není pro mikroprocesor
přístupná. Přístupová doba 90ns. Slouří jako op. paměť
-statické SRAM Nemají omezení v přístupu jako dynamické, jsou velmi rychlé,
použití jako CACHE paměti (rychlé vyrovnávací paměti –
mezičlánek mezi rychlýma pomalým zařízením)
v procesoru L1, L2 Cache, HDD Cache
–vnější - připojují se k počítači přes obvody I/O (Input/Output) vstup/výstup
1. magnetické
–diskové – disketa FDD (1,44MB, nezastupitelné bootovací medium,
kapacita dnes nedostačuje,
vadí prach, popis funkce činnosti nakreslit)
– pevný disk HDD 40-80-180GB, příst. doba 8-25ms
(popis nakreslit plotničky, hlavy,
sektory, magnetický princip záznamu)
–páskové – streamer kapacita 40GB, výměnná kazeta, záloha dat
2. optické (odolnost proti cizím magnet.polím)
–RWM CD-RW, DVD-RW, DVD+RW, přepisovatelné média, kapacita 650MB, 4GB
–ROM CDROM, DVDROM, jen jeden záznam, nevratné – záloha dat a jejich obnova
3. polovodičové RAM externě mimo zákl. desku (na grafické kartě)
4. flashpaměti (USB flashdisk, výměnné SMART média ve fotoaparátech a pod.)
- 28 -
Rozdělení pamětí
Registry
rychlost
Cache paměti
kapacita
Operační paměť
vnější paměti (HDD, CD-ROM,...)
Obr. 4.1 Rozdělení pamětí (pyramida rychlosti a kapacity)
Základní parametry pamětí
Velikost-kapacita, přístupová doba, rychlost čtení/zápisu, možnosti opětovného záznamu,
dlouhodobost-skladovatelnost dat, uchování dat po vypnutí napájecího napětí.
Paměťové integrované obvody mají:
- adresové vstupy
- datové vstupy a výstupy
- řídící vstupy
- napájecí vstupy
1B=8b
1 kB = 1024 B = 210 B
1 MB = 1024 kB = 1 048 576 B
1 GB = 1024 MB = 1 073 741 824 B
Obr. 4.2 Paměť RAM – modul SDRAM 168pin
Obr. 4.3 Paměť RAM modul Dimm DDR, 184 pin
Obr. 4.4 Paměť RAM –modul RIMM, 32 bitů
- 29 EDO RAM – Extended Data Output RAM
Jedná se o vylepšenou variantu FPM RAM. Vyrábějí se ve variantách 70, 60 a 50 ns.
Stejně jako předcházející typ nejsou optimalizovány pro kmitočty sběrnice větší než 66 MHz.
SDRAM – Synchronus Dymaic Ram
Zatímco předcházející tři typy se vyrábějí pro moduly SIMM, SDRAM je vyráběna
nejčastěji v modulech DIMM. Paměť je schopna pracovat se všemi výstupními a vstupní
signály synchronizovaně se systémovými hodinami. Výhodou těchto rychlých pamětí je, že
nemají problémy s kmitočtem sběrnice větším než je hodnota 66 MHz. Přístupové doby
většinou dosahují hodnot 10 nebo 12 ns (pro frekvenci sběrnice 66 MHz), popřípadě 7 či 8 ns
(100 Mhz). Pro kvalitnější paměťové čipy nebo pro čipy s nižší frekvenci je možné u paměti
pomoci BIOSu nastavit CAS Latency, tedy počet taktů zpoždění přenášených dat. Nastavují
se hodnoty 2 nebo 3. Větší hodnota samozřejmě znamená pomalejší práci.
DDR – SDRAM II (Double data Rate)
Do paměti se přistupuje v náběžné i sestupné hraně hodinového impulsu CLK a tak se
dociluje zdvojnásobení rychlosti.
RIMM - RDRAM jsou nejnovější paměti uplatňované pro procesory Intel P4.
4.1. Výměnná paměťová média
Nejčastěji se vyrábějí ve formě PC karet (PCMCIA) pro notebooky a digitální fotoaparáty.
Informace se uchovávají v paměťových čipech typu Flash. Současně se kapacity těchto disků
pohybují v desítkách MB. Nevýhodou je vyšší cena.
Dnes často používaná paměťová média: USB flash disk, SmartMedia, CompactFalsh, SD
Card, apod.
Obr. 4.5 USB flash disk Computer 3/2003 str28
5.
Základní deska v PC
Plošný spoj osazený potřebnými obvody a komponenty, které včetně procesoru a paměti
tvoří jádro PC. Na následujících dvou obrázcích jsou příklady architektury základních desek.
Úspěch PC spočívá ve snadné rozšiřitelnosti.
Obr. 5.1 Architektura Athlon/Duron
Obr. 5.2 Architektura P4
- 30 -
Obr. 5.3 Základnídeska
5.1. BIOS (Basic Input Output System)
BIOS zajišťuje ty nejzákladnější úkony, kterých je zapotřebí pro obsluhu počítače. Je
uložen v paměti ROM. Dnes se ukládá do reprogramovatelných pamětí typu Flash, které
umožňují upgrade BIOSu. Po zapnutí počítače se automaticky BIOS inicializuje a spustí
program POST (Power On Self Test), který otestuje počítač. Během tohoto programu je
možné vstoupit do Setupu.
BIOS provádí:
o úvodní celkový test počítače
o umožňuje nastavit základní parametry počítače
o zavádí operační systém
o poskytuje operačnímu systému prostředky pro realizaci víceúlohového
prostředí
Pro nastavení parametrů počítačů se používá speciální program SETUP, který se může
vyvolat při spuštění počítače. Aktuální nastavení se ukládá do speciálního paměťového
obvodu typu CMOS (Complementary Metal-Oxid Semiconductor). Tato paměť je napájena
speciální přídavnou baterií.
Základní volby v Setupu: datum, čas, parametry HDD a FDD, povolení testu připojení
klávesnice ... Nastavení pro pokročilé uživatele: rychlost klávesnice, heslo Setupu, přepínání
cache paměti, parametry Power Managmentu, stínování ROM pamětí, pořadí disků....
Nejčastější typy BIOSu: AMI BIOS, AWARD BIOS, PHOENIX
- 31 -
Blokové schéma uC, popis funkce počítače dle koncepce Von-Neumann, funkce sběrnice,
ALJ, paměť
Vstupní
zařízení
Řídící
signály
Výstupní
zařízení
Paměť RAM
ALJ (ALU)
CPU
Data
Řadič
Obr. 5.4 Koncepce počítače dle John von Neumann
Základní uspořádání číslicového počítače formuloval americký matematik John von Neumann
v r. 1946. Vstupní zařízení, výstupní zařízení, paměť (RAM, HDD, FDD) ALJ+řadič a
základní registry tvoří společně CPU
Tyto bloky včetně dalších obvodů a spojů mezi nimi nazýváme HARDWARE –
technické vybavení (prostředky). Pro použití počítače je třeba mít k dispozici programy a data
(programové vybavení - SOFTWARE). Program lze měnit bez zásahu do hardware.
Sběrnice (bus)
• Adresová
• Datová
• Řídící
Pyramida hierarchie sběrnic
ISA, PCI, USB, SCSI, Fire-wire IEE 1394
Mikroprocesor je spojen s operační pamětí Data se po sběrnici přenáší pararelně. To
znamená, že po odpovídajícím počtu vodičů (8,16,32,64) se přenáší informace současně,
například celý byte po 8 vodičích. Pro nové součastné procesory 64-bitové to znamená značný
nárůst výkonu, neboť se zpracuje najednou větší objem dat díky širší sběrnici.
ALJ + řadič
Řadič generuje všechny potřebné signály pro spolupráci všech jednotlivých částí. Tyto řídící
signály umožňují vlastní spolupráci μC s dalšími obvody a umožňují i obsluze přímo
zasahovat do činnosti mikroprocesoru (reset - nulování)
Činnost celého počítače je synchronizována hodinovým signálem CLK.
http://computer.cpress.cz Computer 4/03, 10/2003 str28, 11/2003 str12
- 32 -
6.
Procesory
Procesory se z hlediska své vnitřní stavby dají rozdělit na dva typy:
CISC (Complete Instruction Set Computing) - jsou procesory používané ve většině
současných i dřívějších osobních počítačů. Hlavním rysem těchto procesorů je, že používají
tzv. plnou instrukční sadu, neboli se snaží mít na každou úlohu jednu instrukci. Tyto instrukce
jsou uloženy v mikrokódu, což je vlastně program vloženy do paměti procesoru. Tento systém
vytváření je z hlediska technologického jednodušší, ale instrukce se provádějí pomaleji než u
obvodového řešení. Příklady: i8086, i80486, Pentium, M68040 ...
RISC (Reduced Instruction Set Computing) - procesory s redukovanou instrukční
sadou. Obsahují jen několik základních instrukcí. Každá z nich by se měla vykonávat co
nejkratší dobu, pokud možno během jediného strojového cyklu. Instrukce jsou vytvořeny
obvodově a tudíž se většinou provádějí rychleji než u mikrokódového řešení. Stejně jako je
malý počet instrukcí i je malý počet způsobů adresování. Pro práci s pamětí se na rozdíl od
CISC procesorů používají jen dvě instrukce (Load/Store). Všechny ostatní instrukce se
vyhodnocují v registrech, kterých bývá většinou větší počet (obvykle 32). Příklady: PA-8000,
Power PC, R 4200, UltraSparc II ...
V dnešní době se obě architektury přibližují. Mnohé procesory nesou rysy obou typů.
Mikroprocesory-rozdělení, zákl. vlastnosti, použití a začleňení μC techniky do řízení
Adresa – určuje místo, kam se mají ukládat nebo odkud se dají získat příslušné informace.
Každému paměťovému místu je přiřazena adresa, která je celé nezáporné číslo.
Instrukce – práce je řízena programem, který se skládá s instrukcí. Instrukce určuje, co je
třeba s rozpracovanými informacemi udělat, vyhodnocuje ji řadič, a řídí podle ní činnost ALJ.
Je to příkaz k provedení jedné základní operace.
Instrukční cyklus – je časový interval potřebný k výběru a vykonání instrukce.
Algoritmus – postup řešení, který vede k cíli
Počáteční adresa – startovací adresa v paměti, kde začíná program
Program – sled instrukcí, které se vykonávají podle algoritmu
Data – informace, které jsou zpracovávány
bit- b (nejmenší jednotka informace 0/1),
byte -B (slabika 8 bitů ), slovo (word) 2B-16b, doubleword (long) 4B-32b
operační paměť- hlavní paměť zařízení, pamatuje si informace ve dvojkové soustavě
Cache rychlá vyrovnávací paměť
Typ
4004
8008
8080
8086
80286
80386
80486
Pentium 75, 200
(80586)
AMD K6 300MHz
AMD Duron 1,3GHz
Athlon XP2400+
Intel Pentium
4/3,06GHz
Itanium 2 /1GHz
AMD
Počet bitů/doplň. info.
4b /60000 operací/sec
8 bitů
8 bitů
16 bitů
16 bitů
32 bitů, 132 vývodů
32 bitů
32 bitů, 3,3V, 296 vývodů, ztrátový výkon 4 – 6 W,
295 mm2
32 / 0,25um
32bitů, 0,18μm, 54W, 64kB L2Cache, 1,75V
32b, 0,13μm, 2,5Gflops,62W, 256kB L2Cache, 85°C,
1,65V
32 b, 0,13μm, 512 kB L2 Cache, 1,55V, 81W,
64b /0,13um/400mm2 /13Gflops
64b
Tab. 1 Přehled parametrů procesorů
Počet tranzistorů
5 000
29 000
130 000
275 000
1 200 000
3 300 000
Rok výroby
1970
1972
1974
1976
1982
1985
1989
1993
8 mil
25 mil.
37 mil.
2001
2002
55 mil.
2002
2002
2002
- 33 6.1. Dělení procesorů
Univerzální mikroprocesor např. typ 8080, 8086, 80286… neobsahují obvykle paměti
typu ROM, paměti RAM má jen několik registrů pro všeobecné použití, rychlost uC je
srovnatelná s ALJ. Procesory nesou označení CPU (Central Processor Unit) a tvoří základní
řídící jednotku počítače. Oproti mikrokontroleru mají mnohem vyšší výkon, větší rozměry, je
možné je díky jejich otevřené architektuře a velkému množství vyvedených signálů lépe
rozšiřovat. Samozřejmě tyto výhody jsou zaplaceny vyšší spotřebou a ztrátovým výkonem,
rovněž cena je vysoká.
Jednočipový mikropočítač (mikrokontroler nebo mikrořadič), často označovaný jako
MCU (Micro Controller Unit), např. typ řady 8048, 8051 atd. mají na svém čipu integrovány
paměti typu EPROM o kapacitách 8kB, 32kB podle typu, dále na čipu je umístěna paměť
RWM max. 256B (to je celá datová a programová operační paměť), stykové obvody I/O,
jednoduchý přerušovací systém, interní čítač/časovač. Kapacita pamětí je vzhledem
k technologickým, ekonomickým i aplikačním možnostem omezena. Operační paměť je
rozdělena na dvě části datovou a programovou s odlišnými přístupovými metodami. Ext.
paměť lze snadno rozšířit.
Umožňuje ekonomicky realizovat automaty pro nejrůznější aplikace kusové i sériové
výroby, výhodná je nejen nízká cena, ale i malé rozměry, a nízká spotřeba energie (příkon),
doba vývoje aplikace i výrobní náklady. Tyto procesory jsou vyráběny pro přesně určenou
specifickou činnost a mají jen malou možnost rozšíření. Rovněž ve výkonnosti nedosahují
vysokých hodnot.
DSP (Digital Signal Processor) je určitým kompromisem mezi oběma předcházejícími
skupinami procesorů. Signálové procesory se většinou vyznačují vysokým výkonem v oblasti
zpracování matematických výpočtů a schopností zpracovávat velké objemy dat. Součástí
těchto procesorů jsou často i digitálně-analogové a analogově-digitální převodníky. Procesory
se používají například ve zvukových kartách.
6.2. Historie výroby
V listopadu 1971 vznikl první mikroprocesor Intel 4004. Tento procesor s 2300
tranzistory a frekvencí 108 kHz byl dokonce vyslán do vesmíru v sondě Pioneer 10.
Firma Intel byla v minulosti jediným výrobcem procesorů používaných v PC (x86) a
vyráběla procesory s označením 8080, 8086, 286, 386 a 486. Procesory x86 ale začaly vyrábět
také konkurenční firmy (AMD, Cyrix/IBM, UMC, NexGen) a proto se firma Intel rozhodla
svému procesoru páté generace přidělit jméno, které by jiné firmy nemohly použít. Proto se
pro procesor i586 používá označení Pentium. První Pentia byly uvedeny na trh v roce 1993
na frekvenci 60 a 66 MHz a překonaly svým výkonem všechny dosud vyráběné procesory
i486. Obsahovaly přes 3 miliony tranzistorů. Poté byla uvedena i 75 MHz verze Pentia, která
se zasazovala do jimé patice, která se používala pro všechny procesory Pentium a
kompatibilní a nesla označení Socket 7. V roce 1994 následovalo 90 a 100 MHz Pentium a
postupně byly vyrobeny Pentia s frekvencemi 120, 133, 150, 166 a 200 MHz. Začátkem roku
1997 byly představeny 166 a 200 MHz procesory Pentium/MMX se 4,5 milionu tranzistorů.
Od běžných procesorů Pentium se Pentium/MMX liší například rozšířením o technologii
SIMD (Single Instruction, Multiple Data) a především pak rozšířením jeho instrukční sady o
- 34 57 nových instrukcí technologie MMX (MultiMedia eXtension), které podporují rychlejší
Obr. 6.1 Procesor Intel Celeron
Obr. 6.2 Procesor Intel PIII
zpracování grafiky a multimédií. Frekvence Pentia/MMX byla ještě zvýšena na 233 MHz.
V roce 1997 firma Intel představila procesor Pentium II (vyvíjený pod kódovým
označením Klamath), který je založen na jiné architektuře a využívá zcela jinou patici SECC
(Single Edge Contact Cartridge), která nese oficiální označení Slot 1. První procesory
Pentium II měly frekvence 233, 266 a 300 MHz a byly tvořeny 7,5 milionu tranzistorů.
Procesor Pentium II je uložen v kompaktním typickém černém plastikovém pouzdře, ve
kterém je uložena i 512 KB cache L2, která do té doby byla na základních deskách. Přístup k
této paměti je rychlejší a pracuje na poloviční frekvenci procesoru. Procesory Pentium II se
(dodávaly) s frekvencemi 233, 266, 300 a 333 Mhz (varianta se 66 MHz systémovou sběrnicí)
a na frekvencích 350, 400 a 450 MHz (varianta se 100 MHz sběrnicí). Procesory Pentium II
jsou ale poměrně drahé a firma Intel tedy začala ztrácet svůj většinový podíl na trhu s levnými
počítači (1000 USD). Proto představila procesor Celeron, někdy přezdívaný též Mrkvoň ;-),
který byl vlastně "nahým" procesorem Pentium II a neobsahoval L2 cache. To samozřejmě
snížilo jeho výkon a tak byla představena i varianta Mendocino, neboli Celeron se 128 KB L2
cache integrovanou na čipu, která však pracuje se stejnou frekvencí jako procesor, takže tato
varianta je v některých případech dokonce rychlejší než Pentium II. Procesory Celeron se
dodávají s frekvencemi 233, 266, 300, 333, 366, 400 a 433 MHz. Většina z nich se zasazuje
do stejné patice jako Pentium II, ale některé modely mají svou vlastní patici označovanou
jako Socket 370, která je velmi podobná patici Socket 7 a její nasazení znamená další snížení
nákladů na výrobu procesoru a desky. Samostatnou kapitolu tvoří procesory Pentium Pro.
Jde o procesory, které se používaly většinou v pracovních stanicích a serverech. První
Pentium Pro mělo frekvenci 150 MHz a obsahovalo 5,5 milionu tranzistorů. Bylo představeno
v roce 1995. Procesory Pentium Pro se vyráběly s frekvencemi 150, 166, 180 a 200 MHz a až
do nástupu procesoru Pentium II Xeon byly jedinými procesory firmy Intel, které
podporovaly čtyř a víceprocesorové systémy. Procesor Pentium II Xeon nahrazuje Pentium
Pro a vyrábí se s frekvencemi 400 a 450 MHz. Má stejné jádro jako procesor Pentium II, je
dodáván s pamětí L2 cache o velikosti 512 KB nebo 1 MB. Je uložen v černém pouzdře, které
je však větší než u Pentia II a váží téměř 0,5 kg. Instaluje se do jiné patice označované jako
Slot 2.
V roce 1999 byl představen procesor Pentium III (Katmai), který je podobný Pentiu II,
ale je rozšířen o technologii Streaming SIMD Extension. Díky nim je např. možné, aby
jednotka FPU provedla v jednom cyklu až 4 výpočty. Také technologie MMX byla rozšířena
o 12 nových instrukcí. Uvedeny byly např. 450 a 500 MHz verze.
Posledním v řadě je Pentium 4 se 42 miliony tranzistorů a frekvencí 2 GHz. Intel také
vstoupil s procesorem Itanium do světa serverů a jeho poslední ohlášené technologie zaručují,
že nám Moorův zákon ještě nějakou dobu vydrží.
- 35 Firma AMD se stala populární díky svým klonům procesorů i386 a i486, které svým
výkonem převyšovaly ekvivalenty od firmy Intel. Jako konkurenta Pentia vyráběla procesor
K5, jehož uvedení na trh však bylo několikrát odloženo a nestal se příliš populární. Pracoval
Obr. 6.3 Procesor AMD K6-II
Obr. 6.4 Procesor AMD K6-III
Obr. 6.5 Procesor AMD Athlon
na jiných frekvencích než Pentium, proto se výrobci dohodly na tzv. P-ratingu, který udával
výkon procesoru srovnáním s procesorem Pentium. P120 např. znamená, že procesor má
výkon ekvivalentní k procesoru Pentium 120, případné plus za číslem značí, že výkon
procesoru je o něco vyšší než výkon ekvivalentního Pentia. Procesory K5 se dodávaly ve
verzích PR75, PR90, PR100, PR120, PR133 a PR166. Firma AMD se sloučila s Firmou
NexGen, která vyvíjela procesor později označený jako AMD K6. Obsahoval 8,8 milionu
tranzistorů a byl představen ještě dříve než Pentium II, čímž se firma AMD na chvíli dostala
na špici výkonnostního pole. Procesor K6 obsahuje technologii MMX firmy Intel a dodával se
ve verzích 166, 200 a 233. V roce 1998 byla do procesoru K6 začleněna nová technologie
firmy AMD označovaná jako 3D Now!, která podporuje 3D grafiku. Procesor K6 s
technologií 3D Now! tedy získal označení K6-2. Má 9,3 mil. tranzistorů a je dostupný ve
verzích 300, 350, 366, 380 a 400 MHz. Firma AMD také pro své procesory vyvinula novou
patici Super7, která je velmi podobná patici Socket 7. Desky s touto paticí také podporují 100
MHz sběrnici a sběrnici AGP. V únoru 1999 firma AMD představila procesor K6 III, který je
konkurentem Pentia III od firmy Intel, následovaly procesory Duron a ATHLON.
Základní pojmy v oblasti technologie procesorů.
o Socket / slot – patice pro zasunutí procesoru
o Primární vnitřní vyrovnávací paměť – zachycuje data i instrukce proudící
mezi samotným procesorem a ostatními pamětmi. Nachází se přímo na čipu
procesoru L1 Cache - cache první úrovně, velikost je asi 8 – 64 KB.
o Sekundární externí vyrovnávací paměť – zachycuje data proudící mezi
primární vyrovnávací pamětí a ostatními pamětmi. Je mimo čip procesoru, ale je
na stejné destičce jako procesor L2 Cache - cache druhé úrovně. Běžné kapacity
jsou 128 – 512 KB.
o Paralelní zpracování instrukcí – analyzuje tok instrukcí, rozkládá je na
mikroinstrukce a umožňuje jejich souběžné zpracování
o Základní frekvence sběrnice – je frekvence (rychlost komunikace), od které
jsou odvozovány všechny ostatní frekvence v počítači i frekvence komunikace
mezi procesorem a pamětí. Existuje základní řada normovaných frekvencí:
66 MHz, 100 MHz, 133 MHz, 200MHz.
o Násobící faktor – určuje frekvenci procesoru – frekvence sběrnice základní
desky vynásobena násobícím faktorem (100 MHz x 10 = 1000 MHz). Pokud
zvýšíme sběrnici na 133 MHz, (200 MHz) bude frekvence procesoru 1 330 MHz
(2000 MHz).
o Operace v pevné řádové čárce – FLOPS (Floating Point Operation per Second)
provádějí základní výpočty a přesuny dat uvnitř procesoru a mezi procesorem a
pamětí. Procesor s dobrým výkonem v pevné řádové čárce bude vhodný
v kancelářských aplikacích (textový editor a pod.)
- 36 o Operace v pohyblivé řádové čárce – slouží k matematickým výpočtům. Zvláště
vhodné při matematických výpočtech, multimediálních výpočtech nebo hrách
(Adobe Photoshop, MP3, 3D Studio Max).
o Stabilita procesoru – práce bez chyb a výpadků (nečekané zamrzání systému).
o Přetaktování procesoru – nastavení vyšší frekvence procesoru, než je
předepsáno výrobcem
o Timing a latency – periody a prodlevy při komunikaci s čipovou sadou. Při
vyšší prodlevě dochází ke zvýšení stability, při nižší ke zvýšení výkonu.
o Čipová sada – ovlivňuje výkon základní desky a tedy přímo i výkon procesoru.
Pro výběr kvalitní základní desky je důležité sledovat typ čipové sady, neboť
určuje které paměti a komponenty budou spolupracovat s CPU (podpora typu
CPU apod.). Výrobců je mnoho (Intel, SIS, ALI, apod.)
o MIPS – Milion instruction per second – počet instrukcí v řádové pohyblivé čárce
Pokračování růstu výkonu procesorů je podle předpovědi jednoho ze zakladatelů Intelu
Gordona Moora – každý rok se výkon CPU zdvojnásobí. Zatím to platí stále.
http://computer.cpress.cz Computer 07/2003
7.
Záznamová média
7.1. Pevné disky (HDD)
Magnetické médium pro uchování dat, které je dokonale uzavřeno v pouzdře, které jej chrání
před nečistotami a poškozením. V pouzdře se kromě samotného disku, kterých je většinou
více, nachází příslušný počet magnetických hlav umístěných na pohyblivých ramenech,
motorek, elektronické obvody řídící činnost disku a vyrovnávací paměť. Samotný nosič
(přesně vyvážená pevná kovová deska s několika mikrometrů silnou magnetickou vrstvou,
deska je nejčastěji hliníková slitina, někdy i skleněná deska) se pohybuje v rychlostech 5400,
7200, 10000, 15000 otáček za minutu po celou dobu, kdy je připojen ke zdroji. Záznam i čtení
informací probíhá elektromagneticky (na základě elektromagnetického jevu). Technologie
hlaviček je nejčastěji magnetorezistivní (MR). Pro zápis se používá cívka, která je založena na
efektu změny odporu podle orientace magnetického pole. Hlavy se pohybují velmi blízko
povrchu (0,3-0,6 mikrometrů), ale díky rychlé rotaci se jej nedotknou. Při doteku hlavy s
magnetickým povrchem by došlo k poškození záznamové vrstvy. Dřívější disky s krokovým
motorkem vyžadovala speciální program „autopark“ k přesunutí hlav na nejvnitřnější stopu
při vypínání počítače. V dnešní době, kdy se mnohdy místo krokového mechanizmu pro
nastavování ramen používá cívky s jádrem, se disky parkují automaticky.
Informace jsou na disku uloženy do soustředných kružnic, kterým se říká stopy. Číslují
se z vnější strany (stopa 0) směrem dovnitř. Každá stopa se pak dělí na krátké úseky zvané
sektory (nejčastěji velikost 512 kB). Sektory jsou číslovány od jedničky. Skupina sektorů,
které se v rámci jednoho pevného disku nachází jakoby nad sebou v různých diskových
plotnách se nazývá cylindr (válec). Jelikož jsou všechny diskové hlavičky přemisťovány
zároveň, nachází se vždy také nad sebou, a je tedy možné manipulovat s obsahem jednoho
cylindru najednou. Výrobci zavedli zónové dělení stop na sektory, kdy je na vnějším okraji
disku více sektorů než ve stopách blíže ke středu.
- 37 -
Obr. 7.1 Fyzické uspořádání dat na disku
Způsob zápisu dat na pevný disk je shodný se zápisem na disketu či pásku. Každý
sektor disku je ještě rozdělen do mikrooblastí, které mohou být individuálně – tedy bez ohledu
na sousední oblasti – polarizovány záznamovými hlavičkami, přičemž různé hodnoty
polarizace odpovídají bitovým hodnotám 0 a 1. Hranice zmíněných mikrooblastí nejsou na
diskové plotně předem nikterak nalinkovány, jsou určeny až naformátováním disku, přičemž
k nalezení požadované oblasti je zapotřebí interní diskové tabulky (např. FAT32, NTFS).
Obr. 7.2 Způsob uložení dat na HDD
Cívka kterou prochází proud, vytváří magnetické pole, které je vedeno přes jádro
zapisovací hlavy k magnetické vrstvě a magnetizuje záznamový materiál. Směr magnetizace
je závisí na směru zápisového proudu.
Obr. 7.3 Způsob zápisu dat na HDD
Čtení je založeno na principu elektromagnetické indukce. Na vývodech cívky, která se
nachází v magnetickém poli, lze naměřit napětí vždy ve chvíli, kdy se toto pole mění. Tzn. při
přechodu 0 na 1 a z 1 na 0 se indukuje v cívce napětí. Z tohoto napětí se získává (odvozuje)
zapsaná informace.
Obr. 7.4 Způsob čtení dat z disku
Sekvenční čtení či zápis dat tedy optimálně probíhá následovně: záznamové hlavičky
jsou vystaveny nad požadovanou stopu, při jednom průchodu jsou zpracovány všechny
cylindry z jedné stopy a hlavička je přesunuta nad vedlejší stopu. V případě, že části jednoho
souboru jsou uloženy roztříštěně v různých stopách, musí záznamová hlavička poletovat ze
stopy na stopu a tam čekat, až se diskové plotny pootočí nad správný cylindr, což představuje
- 38 znatelné zdržení při práci s diskem. Neuspořádané umístění dat na disku lze spravit procesem
tzv. defragmentace.
Lokální vady na diskových plotnách v řádu jednotek až stovek bajtů jsou běžnou
záležitostí každého disku. Takovéto drobné chybičky umí řešit elektronika pevného disku.
Vadná místečka si umí disk zapamatovat a data, která by zde měl uložit, umisťuje do
záchranných prostor vyhrazených k tomuto účelu již z výroby (kapacita těchto záchranných
kapes se nezapočítává do celkové kapacity disku). Vážnější problém nastává při poškození
větší oblasti – části diskového sektoru, kde by se měly vejít kilobajty dat. Zde již kapacita
záchranných kapes nedostačuje a navíc elektronika disku není schopna renovovat původní
obsah oblasti (neboť jsou poškozena i redundantní data, ze kterých by mohla původní obsah
dopočítat). Poškození popsaného rozsahu má fatální důsledky v případě, že v postižené oblasti
byla uložena data. Při pokusu o přečtení těchto dat disk někdy vrátí nesmyslné informace,
jindy prostě zhavaruje – v každém případě mohou být data s velkou pravděpodobností
ztracena. Vadné sektory však mívají tendenci k množení a při objevení prvních takovýchto
sektorů je nejlepší vše zavčas zálohovat a pořídit si nový disk.
Již několik let jsou veškeré pevné disky vybaveny technologií, která dokáže uživatele
varovat v případě, že spolehlivost pevného disku klesá. Tato technologie se jmenuje např.
S.M.A.R.T. od anglického Self Monitoring Analysis and Reporting Technology. Princip této
technologie je popsán již jejím názvem – neustále se provádí kontrola vybraných interních
parametrů pevného disku, získaná data se analyzují a výsledek analýzy může být předán dále
počítači (BIOS, operační systém) a posléze i uživateli. Sada parametrů, která v pevném disku
podléhá diagnóze, se liší model od modelu, typicky sem však patří:
o výška záznamové hlavy nad plotnou
o interní datová propustnost
o čas potřebný k roztočení diskových ploten
o počet využívaných záchranných sektorů
o rychlost vyhledávání dat
o rychlost reakce záznamové hlavy na chybu
o počet pokusů nezbytných ke kalibraci disku
Parametry pevných disků
Neformátovaná kapacita - je teoretická kapacita disku daná hustotou záznamu na použitém
médiu
Skutečná kapacita - je menší než neformátovaná. Část kapacity odebírá struktura disku ( FAT,
zaváděcí sektory, hlavní adresář)
Katalogová kapacita - je o něco menší než skutečná, neboť počítá s určitým statistickým
počtem vadných sektorů
Vyhledávací doba (seek time) - je čas, který potřebují diskové hlavy k tomu, aby se přesunuly
na daný cylindr (stopu). Většinou se uvádí střední vyhledávací doba.
Přístupová doba (access time) - skládá se z vyhledávací doby potřebné na nastavení sektoru
pod hlavu (latency time) a z doby spotřebované řadičem na řízení této činnosti. Rychlost
disku je určena: posunutím hlav do požadovaného místa (seek time), jejich ustálením (settle
time) a pootočení desek do polohy, kde je hlava nad požadovanou oblastí (latency time).
Střední přístupová doba - průměrný čas k dosažení určitého místa na disku (kolem 10ms).
Běžná velikost dnešních disků je 3,5“, 2,5“ ale i 1,8“, 1,5“.
Logická struktura pevného disku
Klíčovým místem disku je první sektor na stopě nula. Je v něm uložena informace o rozdělení
disku na logické disky (partition table). Obsahuje rovněž program pro inicializaci systému, a
který umožní přesun na zaváděcí sektor bootovací partition a odstartuje v něm uložený
- 39 zaváděcí program. Proto se mu říká master boot record (MBR). Za zaváděcím sektorem je
oblast vyhrazená pro vlastní bootovací či zaváděcí program, který aktivuje operační systém.
Délka této oblasti je dána parametry v zaváděcím sektoru. Dále následuje FAT (Fille
Allocation Table) - tabulka rozdílení disku (většinou dvě), které obsahují nejčastěji 16-ti
bitové položky. (Jiné operační systému mají jiné tabulky rozdílení disku než DOS. Např.
OS/2 používá souborový systém HPFS, Windovs NT - NTFS). Po tabulkách je oblast pro
ukládání položek kořenového adresáře. Každá položka má 32 B. Zbývající oblast je pro
ukládání položek podadresářů a jejich položek.
Soubory se na disk ukládají do skupin sektorů, kterým se říká cluster (alokační jednotka).
Umístění souboru do clusterů je zaznamenáno v položkách FAT tabulky. První položka v
tabulce obsahuje identifikátor druhu disku, který odpovídá příslušnému údaji v zaváděcím
sektoru. Druhá položka obsahuje pouze bity nastavené na hodnotu 1. Od třetí položky začínají
informace o souborech a příslušných clusterech. Opakovaným zápisem a mazáním souborů
dojde k fragmentaci disku - clustery jednotlivých souborů jsou rozházeny různě na disku.
Velikost clusterů závisí na použité tabulce rozdělení souborů (FAT) a velikosti disku.
Například u FAT s 16 bitovými položkami je možné popsat maximálně 65 536 alokačních
míst na disku (216 = 65 536). Bude-li mít disk velikost 1 GB (1073741824 B), pak z podílu
1073741824 B / 65 536 získáme hodnotu 16384 B, tedy 16 KB, což je velikost jednoho
clusteru. Neboli jeden cluster je tvořen třicetidvěma sektory o velikosti 512 B. Tedy nejmenší
prostor, na který se uloží data na disk je 16 KB, i kdyby velikost souboru byla pouhých 50 B.
Z uvedeného výpočtu vyplývá, že FAT s 16 bitovými položkami není vhodná pro práci
s velkými disky a je potřeba vytvořit menší logické disky. Pro disky s velkou kapacitou jsou
vhodnější alokační tabulky obsahující 32 bitové položky (232 = 4,3*109), například FAT32.
Ultra ATA = Ultra DMA 33,66,100 MB/s 40 žil
Ultra ATA 133, 80 žilový kabel, maximální přenosová rychlost 133 MB/s
SATA 150 - 1. generace, maximální přenosová rychlost 150 MB/s
Obr. 7.5 Pevný disk
Obr. 7.6 Konektor IDE kabelu
Obr. 7.7 Konektor S-ATA
- 40 -
Obr. 7.8 Pevný Disk
Obr. 7.9 Porovnání konektorů IDE/Serial ATA
Obr. 7.10 Parametry pevných disků
http://computer.cpress.cz Computer 9/2003
7.2. RAID (Redundant Array of Independent Discs)
RAID, tedy redundantní pole nezávislých disků, bylo definováno 7 základních
standardů RAID 0 až RAID 6. Vyšší číslo určuje kvalitnější technologii. Tato disková pole
slouží k bezpečnějšímu uložení dat a zvyšují přenosové rychlosti. Jsou složena s určitého
množství redundantích (doplňujících se) disků, které před uživatelem vystupují jako jediný
virtuální disk. RAID 0 zvyšuje datový výkon (kapacita, rychlost – paralelní střídavý zápis na
více disků), nezvyšuje bezpečnost. RAID1 zvyšuje bezpečnost (dublované zrcadlení dat,
drahé řešení). RAID 5 je nejpoužívanější.Objevuje se i systém RAID 7, což je výrobek firmy
Storage Computer Corporation, který se však hodně liší od standardů RAID 0-6. Tyto úrovně
využívají ke zpracování dat paralelní struktury, což sebou nese nutnost instalovat disky
jednoho typu se stejnými parametry. RAID 7 je struktura asynchronní. Disky lze přidávat po
jednom až do maxima 48 disků (4TB). Díky důsledné modularitě systému, lze postupně a
vcelku bez obtíží přidávat další komponenty.
7.3. Pružné disky (FDD)
Samotná disketa je vyrobena z plastové folie, na kterou je nanesena tenká magnetická vrstva.
Dnešní rozměr kotoučku je 3,5“ (dříve 5,25“ a 8“). Podobně jako pevný disk je disketa
- 41 rozdělena na stopy a sektory (cluster je většinou roven jednomu sektoru). Hlava zařízení se
pohybuje přímo po povrchu média.
označení rozměr stran stop sektorů na stopu kapacita
DS HD 5,25“
2 80
15
1,2 MB
MF HD 3,5“
2 80
18
1,44 MB
kapacita = (stran) * (počet stop) * (sektorů na stopu) * (velikost sektoru)
Existují i diskety o vyšších kapacitách, které však většinou potřebují speciální mechaniky
např. LS 120. Magnetické médium má kapacitu 120 MB a velmi se podobá klasické disketě
(má jiný mechanismus odkrytí média). Výhodou je, že mechaniky mohou pracovat i
s klasickými 1,44 MB disketami.
Obr. 7.11 Záznam dat na disketu
Obr. 7.12 Princip záznamu na disketu
Princip čtení magnetického záznamu na pružném disku. Hnací motorek otáčí disketou a čtecí
hlavy snímají zápis.
Obr. 7.13 Disketa
7.4. Výměnné pevné disky
Pomocí speciálního pouzdra je možné upevnit běžný pevný disk, například do 5,25“
rozšiřující pozice v krabici počítače. Výhodou je rychlá možnost odpojení a připojení disků,
bez nutnosti otevírat kryt počítače (jen ve vypnutém stavu), jinak hrozí poškození disku.
Varianty externích HDD připojujících se k počítači pomocí rozhraní USB 2.0 nabízí za
vysokou cenu odolnější varianty HDD.
7.5. Iomega ZIP
Jedná se výrobek firmy Iomega. Médium (pružný magnetický disk) má velikost 3,5“ a
má kapacitu 100 MB nebo 250 MB. Mechanika Zipdrive se vyrábí ve formě externí (paralelní
port, USB nebo SCSI) a interní (ATAPI nebo SCSI). Rychlost přenosu dat je ideálně
20 MB/min pro paralelní verzi a 50 MB/min pro SCSI verzi. Přístupová doba je 39 ms.
Diskety lze chránit proti zápisu například heslem, lze ji chránit rovněž před nežádoucím
čtením. Vnější mechaniku lze připojit k počítači i bez nutnosti restartu systému.
- 42 7.6. CD-ROM
Data jsou podobně jako u audio CD (Compact Disc) zapsána ve spirále o délce přibližně
5 km (15000 závitů), která začíná u středu disku a rozvíjí se k jeho okrajům. Na spirále jsou
vytvořeny prohlubně (pity). Podle toho zda se laserový paprsek odrazí či rozptýlí, se čte 0 či
1. Kapacita CD disků je 650 MB/74 minut hudby, 700 MB/80 minut hudby a nestandardních
800 MB i 880MB. Průměr disku je 12 cm (mini CD 8 cm). Standardy CD disků jsou
zpracovány v tzv. barevných knihách: červená kniha - audio CD (Philips, Sony - CD-DA),
žlutá kniha - CD-ROM, zelená kniha - CD-I (Compact Disc Interactive), pro multimédia, bílá
kniha - Video-CD, oranžová kniha - CD-MO(Compact Disc-Magneto-Optical), CD-WO
(Compact Disc- Write-Once - jeden zápis), Photo-CD.
U audio CD se rychlost přenosu dat pohybuje kolem 150 KB/s, což je plně dostačující.
V případě CD-ROM se rychlost násobí. Dalšími důležitými parametry jsou: zatížení
procesoru - běžné hodnoty dosahují asi 10-20 %, přístupová doba - stovky ms, schopnost
korekce chyb, cache na mechanice - 32-256 KB a schopnost pracovat s různými standardy
(Video-CD, CD-I, Photo-CD, ...). Na rozdíl od pevných disků, kde se médium otáčí
konstantní rychlostí, se otáčení kompaktního disku zpomalí, když se čtou data z okraje disku,
a zrychlí při čtení ze středu disku. Laser CD je velmi tenký ( 0,6 mikronu) a jednotlivé dráhy
jsou od sebe 1,6 mikronů.
Obr. 7.14 Princip čtení a záznamu dat na CD
sekvenční čtení (celý blok dat jdoucí po sobě v jednom celku) 9 MB/s
náhodné čtení 683 kB/s
průměrná přístupová doba 95 ms
Zapisuje 24× rychlostí, přepisuje 10× a čte data 40×.
modely firem HP, Plextor, Teac, Sony, Ricoh,
7.7. CD-R
CD-R (CD Recordable) - jednou zapisovatelné CD. Disk je pokryt organickou vrstvou,
která je pokryta zlatem. Pomocí vypalovacích mechanik se na CD-R vypálí požadovaná data.
Laserový paprsek odstraní zlatou odrazivou a také organickou vrstvu. V daném místě se malý
hrbolek, který neodráží světelný paprsek. Tato technologie slouží všude tam, kde je potřeba
vytvořit menší počet CD-ROM a lisování by se nevyplatilo. CD-R se může nahrávat buď
najednou nebo postupně (režim multisession). Při každém vypálení nových dat je k nim
potřeba připojit zaváděcí a ukončovací blok (lead-in a lead-out), což může představovat až
21 MB. Media CD-R jsou tří základních typů, lišících se použitou odrazivou vrstvou a typem
- 43 barviva. U zlatě zbarveného média se využívá zlaté reflexní fólie a barvivo PthaloCyanine,
které je průhledné a paprsek prochází až k odrazivé vrstvě. Tato média mají nejlepší
odrazivost a nejdelší životnost (až 100 let). Nejlevnějším typem jsou zeleně zbarvená média,
která jsou tvořená zlatou reflexní vrstvou a barvivem Cyanine. Životnost média se udává 10
až 20 let. Posledním typem jsou modrá média tvořená stříbrnou odrazivou vrstvou a barvivem
Metallized Azo. Parametry se přibližují zlatým médiím.
CD-RW (Compact Disc – ReWriteable) – jedná se o mnohokrát přepisovatelné CD. U CDRW neexistuje klasický způsob mazání dat, ale nová data jsou přímo přepisovaná přes
původní. Mnoho mechanik umí pracovat jak s CD-R, tak rovněž s CD-RW.
Obr. 7.15 Logická struktura dat na disku CD
http://computer.cpress.cz Computer 15/2003 str15, 20/1998
7.8. CD-RW Přepisovatelné optické disky
Používají se dvě základní technologie:
a) Zápis s využitím fázového posunu - technologie je vysoce závislá na teplotě a
vyžaduje velmi přesné nastavení zápisových a čtecích charakteristik zařízení. Na médiu je
speciální vrstva, která se může nacházet ve dvou stabilních stavech: amorfním a
strukturovaném. Pomocí tepelné energie laserového paprsku lze měnit tyto stavy. Každému
stavu pak odpovídá určitá odrazivost. Odrazivost strukturovaného stavu je vyšší než u stavu
amorfního.
b) Magnetooptický záznam - určený bod se na citlivé vrstvě disku se zahřeje laserovým
paprskem (nad tzv. Curieovu teplotu, asi 150oC). Současně se aplikuje vnější magnetické
pole, které způsobí změnu magnetického pole v daném místě média. Po vypnutí laseru se bod
rychlé ochladí a nový směr magnetického pole zůstane zachován a nelze jednoduše změnit
působením vnějšího magnetického pole při běžných teplotách. Zápis dat se děje ve dvou
průchodech. V prvním se zapíší logické nuly a v druhém logické jedničky. Čtení dat se
provádí jen v jednom otočení disku a to pomocí laserového paprsku o nízké energii, kdy je
rozpoznáváno pootočení laserového paprsku (Kerrův efekt). Otočení je menší než jeden
stupeň. Podle polarity se otočí buď po směru (logická jedna), nebo proti směru hodinových
ručiček (logická nula). Pootočení je závislé na směru magnetického pole v daném bodě média.
Magnetooptické disky se většinou vyrábějí ve formátu 5,25“ a 3,5“. Kapacita disků je řádově
stovky MB až jednotky GB. Magnetickooptické disky umí emulovat pevné disky a jsou
kompatibilní s většinou operačních systémů. Životnost dat na magnetooptických médiích se
udává desítky až stovky let.
- 44 7.9. DVD
Digital Video Disc, případně Digital Versatile Disc (1992). Medium má stejný průměr
jako klasický CD, má ovšem mnohem větší hustotu. Délka pitů je oproti 0,83 mikrometrům
CD pouhých 0,4 mikronů. Rozteč stop je snížená z 1,6 mikronů na 0,74 mikronů, vlnová
délka laseru 650nm (červený laser).
DVD – ROM lisované médium
DVD – RAM přepisovatelné médium na spec. mechanice, jinak nekompatibilní
s žádným s formátů, kapacita 2,6 GB, 100000 zápisových cyklů
DVD – R/RW – Pioneer, JVC, TDK, Sharp (5 vrstev), 1000 cyklů .
DVD + R/RW – HP, Dell, Yamaha, Thompson, Ricoh, SONY, Philips, Verbatim (8
vrstev) 1000 cyklů.
DVD-Audio kapacita jen 74 minut hudby, více stop - prostorový zvuk
DVD+ kombinace CD z jedné strany a DVD z druhé strany (tlustší).
Základní rychlost zápisu DVD je 1350kB/s (9xCD). Ochrana DVD se realizuje
Existuji čtyři základní standardy: DVD-5, což je jednovrstvý disk s jednostranným
záznamem o kapacitě 4,7 GB. DVD-9 je dvouvrstvý disk s jednostranným záznamem
s kapacitou 8,5 GB. DVD-10 je jednovrstvý disk s oboustranným záznamem s kapacitou
9,4 GB. DVD-18 je dvouvrstvý disk s oboustranným záznamem s kapacitou 17 GB. Použití
hlavně pro video průmysl. Na médium je možno uložit víc než 2 hodiny kvalitního videa, ke
kterému je možné připojit až 8 zvukových stop a 32 různých titulkových sad a další možnosti.
Obr. 7.16 Řez diskem DVD (5 vrstev) - jednostranný jednovrstvý záznam
Nástupce technologie DVD bude Blue-ray Disc s kapacitou 27 GB na disk
http://computer.cpress.cz Computer 02/2003, 15/2003 str15, 02/2003
7.10. Zařízení se sekvenčním přístupem - Streamer
Nejčastěji se používají různé typy magnetických pásek, které se využívají pro
zálohování a archivaci většího množství dat. „Backup“ – pravidelné (denní, týdenní, měsíční)
uchovávání dat pro případ poruchy (spadnutí serveru, vadné sektory pevného disku, chybná
manipulace operátora). Pásky jsou odolné vůči otřesům a neopatrnému zacházení. Záznam na
pásku je sériový, proto je dlouhá doba mezi požadavkem na hledání a samotným vyhledáním
- 45 (přístupová doba). Existují dva základní způsoby záznamu dat: podélný (longitudinal) a šikmý
(helical scan).
Podélný záznam dat využívají technologie QIC, TRAVAN, DLT. Stopy dat jsou
ukládány rovnoběžně s okrajem pásku. Páska se pohybuje podél statické hlavy, která zapisuje
souběžně několik stop. Základní systémem pro zálohování dat je založen na standardu QIC
(Qarter-Inch Cartridge) - 0,25 palců. QIC streamery používají kapacity pásek od 120 MB (bez
komprese) do 5 GB. Formátem na založeným na technologii QIC je TRAVAN - většinou se
jedná o pásky šířky 0,315 palců. Novější jednotky standardu TRAVAN TapeStor jsou
schopny uložit s kompresí 20 GB nebo 40GB podle typu pásky při rychlosti zápisu
14,4 GB/hod (USB 2.0, 14 000 a 18 000 Kč). V testech rychlosti zálohování mechanika 20
GB zálohovala s kompresí rychlostí 85 MB/min, bez komprese 40 MB/min, ale skutečná
rychlost je nižší 14 MB/min, mechanika po čase sama kontroluje již uložená data.
Obr. 7.17 Datová kazeta a externí mechanika VXA
Šikmý záznam - stopa, která je vytvářená na pásce svírá s okrajem pásky určitý úhel (6
nebo 9 stupňů). Páska se pohybuje kolem rotujícího bubnu, na kterém jsou uloženy proti sobě
dvojice hlav. Šikmý záznam používají standardy DAT a novější DDS. Dnes se velmi často
používají čtyřmilimetrové pásky DAT (Digital Audio Tape) připojené přes rozhraní SCSI,
které umožňují zálohovat 0,5 až 4 GB dat bez komprese. Mechaniky DAT dosahují přenosové
rychlosti 22-84 MB/min. Jejich nevýhodou je poměrně složitá konstrukce s mnoha rotačními
částmi a nutností častého čištění mechanik. Princip DAT je shodný se systémy používanými u
videorekordérů. Data z pásku snímají šikmo rotující hlavy, čímž se dosahuje vyšších rychlosti
systému.
Obecně se dá říci, že výhodou magnetických pásek je relativně nízká cena pro
vysokokapacitní média a jednoduchá manipulace. Kapacity moderních magnetických pásků
se pohybují v desítkách GB (bez komprese) a brzy se očekávají standardy pracující se
stovkami GB. Rovněž přístupové doby se postupně zvyšují na jednotky až desítky MB za
sekundu. Magnetické pásky najdou uplatnění všude tam, kde je potřeba zálohovat či
archivovat obrovské objemy dat, například u serverů.
Obr. 7.18 Princip pohonu pásky u datové kazety
- 46 -
Obr. 7.19 Typy páskových mechanik
http://computer.cpress.cz Computer 02/2001
8.
UPS – Záložní zdroj (Uninterruptible Power Supply)
Přerušení napájecího napětí může způsobit velké problémy. Pro mnoho aplikačních
programů i síťový operační systém představuje náhlé ukončení práce (bez uložení dat)
nebezpečný stav, jehož následkem je ztráta dat nebo i nutnost znovu instalovat systém či
programy. UPS zajistí po určitou dobu napájení serveru a pak provede legální ukončení
systému.
Základní parametry, které by měla UPS splňovat:
• Výkon UPS se udává ve VA (voltampér) a musí být o něco větší, než výkon
napájecího zdroje serveru udávaný ve W (watt). Vztah mezi zdánlivým a činným
výkonem je pro napájecí zdroj PC 0,7. Činný výkon bývá až o 30-40 % nižší protože
respektuje účiník.
Typ spotřebiče
Samotný počítač (PI)
Samotný počítač (P4)
Monitor 15“
Monitor 17“
Monitor 19“
Monitor 21“
Mechanika CD-ROM
Inkoustová tiskárna
Laserová tiskárna
Stolní skener
Tabulka 2 - Porovnání spotřebičů
•
Příkon spotřebiče [VA]
30
150
100
140
190
210
50
30
800-1500
150
Příkon spotřebiče [W]
25
100
70
90
123
150
32
20
520-1050
100
Čas napájení z UPS je doba, během níž je UPS schopna napájet PC z akumulátoru.
UPS slouží k překlenutí krátkodobých výpadků napájení a ukončení systému, proto je
horní hranice této doby zhruba 20 minutová. Menší odběr dobu zálohování úměrně
prodlužuje. Dobré záložní zdroje se krátkodobě vyrovnají i s přetížením 25 % po dobu
několik minut, ale 50 % přetížení jenom několik sekund a neprospívá životnosti
zdroje.
- 47 •
•
Automatické ukončení systému provádí program, který komunikuje mezi UPS a PC
prostřednictvím USB nebo sériového portu. Program je přibalen k UPS a nahraje se do
operačního systému PC. Pomocí tohoto programu lze sledovat a diagnostikovat provoz
a činnost UPS, sledovat stav akumulátorů, vyhledávat četnost výpadků apod.
Stav akumulátorů testuje UPS vlastními obvody. Z vybitého akumulátoru nelze
zálohovat napájení. Životnost akumulátoru je 3 až 5 let. Používá se olověný (Pb)
hermetizovaný akumulátor s gelovým elektrolytem, který může pracovat v každé
poloze. Kapacita je udávána v Ah (Ampérhodiny). 10Ah je typická kapacita
akumulátoru pro levnou UPS 300VA v ceně okolo 3000 Kč. Náhradní akumulátor lze
přibližně zakoupit v ceně 600 Kč.
Cenu UPS určuje kromě jejího typu i její výkon. V ceně do 10 000 Kč s DPH se lze
prodeji setkat s UPS s výkonem od 300VA do 700VA, u nichž se pohybuje výdrž od 10-15
minut při maximálním zatížení až po zhruba 30 minut při 50% zatížení.
Výkon UPS [VA]
Příkon počítače [W]
620
390
700
450
1000
650
1400
950
3000
2250
Tabulka 3 - Typické parametry záložních zdrojů
Doba napájení [min]
6-14
6-17
6-18
7-18
5-15
Například pro 420 VA záložní zdroj by příkon připojených zařízení neměl v součtu přesáhnou
280 W, což odpovídá asi dvěma běžným kancelářským osobním počítačům.
Technologie OFF LINE.
Záložní zdroj má přímo na vstupu připojenu filtrační část, tzv. vstupní
filtr. Objeví-li se nějaké rušivé elektrické složky, které tento pasivní
síťový filtr není schopen eliminovat nebo dojde k výpadku elektrické
energie, přepojí se na baterii. Z baterie jde stejnosměrný proud a ten se
měničem mění na střídavý proud, který potom jde do spotřebiče. Za
normálního stavu tudíž není baterie ke spotřebiči připojena. Tato technologie má nesporné
výhody v jednoduchosti z toho plynoucí ceně zařízení. Na druhé straně se vyskytují drobné
nevýhody, jako například delší doba přepnutí na baterii (4–12 ms) a nemožnost automatické
regulace výstupního napětí.
Technologie LINE-INTERACTIVE.
Postupným vylepšováním technologie offline vznikla technologie lineinteractive. Doba sepnutí je kratší (2–6 ms), stejně tak filtrační vlastnosti
jsou zpravidla lepší. Díky automatické regulaci napětí je možné při
podpětí nebo přepětí dosáhnout na výstupu napětí blížícího se 230 V. To
se děje zpravidla pomocí pomocného napětí, kdy se z dalšího
sekundárního vinutí transformátoru skokově přičítá určité napětí (menší
nebo větší vzhledem k přednastavené hodnotě na tomto pomocném vinutí). Technickým
vylepšením je dražší, a proto téměř nepoužívané řešení pomocí dvou identických paralelních
autotransformátorů.
Technologie ONLINE
Ve skutečnosti se jedná o tzv. dvojitou konverzi. UPS je trvale (online)
připojena, tzn. že ze střídavého proudu, jenž přichází k usměrňovači, se
vytvoří stejnosměrné napětí a to se následně opět ve střídači mění na
- 48 střídavé napětí, přičemž mezi oběma měniči je baterie. Ta se za ideálních podmínek dobíjí, ale
pokud dojde k problému se sítí, slouží jako zdroj stejnosměrného proudu. Výhody jsou
zřejmé: doba sepnutí je nulová, ze sítě neproniknou žádné rušivé vlivy (vyjma vlivů, jež
vytváří samotná elektronika UPS). Bohužel za kvalitu se platí a v tomto případě nízkou
účinností a vysokou pořizovací cenou. Jelikož jsou používány dva převody a žádný nemůže
mít 100% účinnost, UPS se stává zdrojem tepla.
Obr. 8.1 Boční pohled do UPS 500VA a pohled na konektory (je chráněn i připojený modem proti přepětí)
http://computer.cpress.cz Computer 02/2002, 02/2003
9.
Počítačové sítě
Výhody sítí jsou:
− Sdílení dat – data společná všem uživatelům šetří místo na lokálních pevných discích
− Snadný přenos dat – nepotřebujeme výměnná média (diskety, CD) a nejsme omezeni
jejich kapacitou.
− Sdílení HW prostředků – síťová tiskárna, modem, skener či velký pevný disk slouží
všem uživatelům sítě.
− Komunikace v síti – mezi počítači putují zprávy, dopisy či videokonference. Všichni
mají k dispozici služby Internetu.
− Ochrana dat – soustředění klíčových dat k ochraně na jedno místo (server) a
zpřístupnit jen některým uživatelům, ostatním skrýt. Navíc pravidelné zálohování dat
je pak snadnější a levnější
9.1. Druhy sítí
Sítě LAN (Local area networks) je nejčastěji používaný druh počítačové sítě. Jsou omezeny
na jedno lokální místo – jeden podnik, místnost, budovu. Zajišťují sdílení lokálních
prostředků (tiskáren, dat, aplikací).
Sítě WAN (Wide area networks) rozlehlé sítě. Síť WAN sdružuje více vzájemně propojených
sítí LAN.Rozlehlost je různá od sítí městských či firemních (firma s více pobočkami ve
městech zemích či kontinentech). Dá se říci, že propojením dvou sítí LAN vzniká síť WAN;
za síť typu WAN se dá označit i Internet.
Sitě MAN (Metropolitan area network) je síť, která zabírá geograficky větší území než sítypu LAN, ale menší než síť WAN.
Client-to-server – způsob vnitřního uspořádání a správy lokální sítě. Lokální síť založená na
architektuře client/server vychází z dvouúrovňového principu. První úroveň je tvořena
hlavním počítačem nesoucím označení server (může jich být více), druhá pak několika
počítači označovanými jako client.
Peer-to-peer – způsob komunikace mezi dvěma síťovými zařízeními, které spolu operují na
rovnocenné komunikační a řídicí úrovni (server neobsahuje).
- 49 9.2. Kabely
Koaxiální kabel tenký má průměr 5 mm, impedance 50 Ω. Používá se u starších a
levnějších sítí. Odolnost proti rušení je zajištěna opleteným stíněním. Snadno se instaluje, je
zakončen konektorem BNC, který se zasunuje do síťové karty nebo do T konektoru pro
spojení více počítačů než 2. Kabel musí být na obou koncích zakončen zakončovacím
odporem 50 Ω (terminátor). Přerušení koaxu je častou příčinou poruch (špatně
nakonektorované koncovky, vykopnutí) výpadku celé sítě. Poruchy se těžko hledají a proto je
lepším řešením přejít na kroucenou dvojlinku. Umožňuje přenos dat rychlostí jen 10 Mb/s
Obr. 9.1 Koaxiální kabel
Obr. 9.2 Spojky pro koax. kabely Obr. 9.
Kroucená dvoulinka (twisted pair cable) je nejrozšířenější vodič v síti LAN. Kabel má
impedanci 100 Ω, je zakončen konektorem RJ-45 (větší než telefonní), obsahuje 4 páry
vodičů. Vodiče jednoho páru jsou navzájem zkrouceny. Ochrana proti rušení spočívá
v kroucení. Oba vodiče, jimiž je signál přenášen, se díky vzájemnému zkroucení pravidelně
střídají, čímž se ruší možnost ovlivňování jednoho vodiče druhým. Kroucená dvojlinka je
mechanicky mnohem odolnější než koax a při montáži ses ní snadněji manipuluje. Umožňuje
přenos dat rychlostí 10, 100 i 1000 Mb/s. Existují varianty:
Nestíněná kroucená dvojlinka – UTP (Unshilded Twisted Pair) je levnější.
• Stíněná kroucená dvojlinka – STP (Shielded Twisted Pair) má lepší ochranu proti
vnějšímu rušení.
Typ vodiče
φ vodiče [mm] Násobek rušení
Izolovaný paralelní = A (dvojlinka)
0,6
1
Izolovaný paralelní (dvojlinka větší průměr)
1,5
6
A + stíněný uzemněný
0,6
1/2
A v ocelové trubce uzemněné
0,6
1 / 200
A zkorucený (twist)
0,6
1 / 200
Twist v ocelové trubce uzemněné
0,6
1 / 40 000
Tabulka 4 – Typy a vlastnosti metalických vodičů srovnání [1]
- 50 -
Obr. 9.3 Typy konektorů síťových karet dle topologie sítě
Optický kabel je tvořen jedním či několika páry optických vláken. Každé vlákno
umožňuje jednosměrnou komunikaci. Pro obousměrné propojení je potřeba dvě vlákna jedno
vysílací a jedno přijímací. Přenos dat se uskutečňuje pomocí světlovodu, který je plastový
nebo skleněný (vysoká kvalita). Využívá se při něm odrazu světla na rozhraní dvou vrstev
s odlišným indexem lomu světla.
Obr. 9.4 Optický kabel mnohavidový a jednovidový
Obr. 9.5 Konektory pro optická vlákna
- 51 -
Obr. 9.6 Řez optickým kabelem
Přenos dat se uskutečňuje pomocí světlovodu, který je plastový nebo skleněný (vysoká
kvalita). Využívá se při něm odrazu světla na rozhraní dvou vrstev s odlišným indexem lomu
světla.
Jednovidová optická vlákna (singlemode - SM)jsou velmi tenká a tak mají malý úhel
odrazu paprsků a jejich velkou rovnoběžnost. To vede k malému útlumu a vysoké
propustnosti. Vlnová délka vysílacího paprsku 1300 nm, přenos na vzdálenosti 5-50 km,
průměr jádra optické vrstvy vlákna 9μm, celkový průměr pláště vlákna 125μm. Používají se
pro dálková vedení pro malý útlum a malé zkreslení impulsu. Zdrojem světla je LASER.
Mnohavidová optická vlákna (multimode - MM)se používají pro přenos na malé
vzdálenosti. Paprsek má mnoho drah. Vlnová délka vysílacího paprsku 850 nm, přenos na
vzdálenosti 220m (62,5μm; přenos na vzdálenosti 500m), průměr aktivní optické vrstvy
vlákna 50μm, celkový průměr pláště vlákna 125 μm). Výhodou nižší cena prvků a technologií
potřebných k jejich spojování. Zdrojem světla je LED dioda.
Plastová vlákna mají průměr kolem 1 mm, jsou levná a využitelná pro přenos na krátké
vzdálenosti.
+ imunita vůči elektromagnetickým polím (nemožnost rušit přenosovou cestu
z vnějšího prostředí, je nemožný odposlech)
+ odolnost proti žiravinám (použití: chemický průmysl)
+ galvanické oddělení vysílacích a přijímacích obvodů
+ nedochází k zahřívání kabelu jako u klasických metalických kabelů
+ malé rozměry a hmotnost (velikost určuje hlavně nárazníková a výplňová hmota,
ocelové (kevlarové) jádro a obal kabelu)
+ snazší a lacinější instalace (umožňuje větší namáhání na tah než metalické kabely)
+ nízká cena skloviny (minimální spotřeba při výrobě, jednovláknový kabel je cenově
srovnatelný s koaxiálním)
− neodolnost proti radiaci (tmavne a zvětšuje svůj útlum)
− nevodivost (vlákno nepřenáší napájecí energii, klas. telefon – potřeba zvláštní zdroj)
− pro krátké vzdálenosti a malé přenosové rychlosti je opt. vlákno s vysílačem
a přijímačem dražší než metalický kabel
− mechanické namáhání konektorů (po zapouzdření konektorů se nemohou jednotlivá
vlákna mechanicky namáhat a ohýbat v malém poloměru)
- 52 9.2.1. Strukturovaná kabeláž
Strukturovaná kabeláž je optimální uspořádání sítě. Základem takovéto kabeláže je
hvězdicová topologie (každá zásuvka je propojena svým kabelem, nejčastěji kroucenou
dvoulinkou), Zásuvky mají nejčastěji dvě zdířky, vedou do ní dva kabely. Je k nim možné
připojovat různá zařízení (nejčastěji počítač a telefon). Všechny kabely jsou vedeny do
propojovacího panelu (patch panelu) v rozváděčové skříni. Ve skříni je kromě patch panelu
ještě HUB či SWITCH a telefonní ústředna. Zásuvkové kabely ukončené v patch panelu se
pak propojují buď s Hubem (zdířka zásuvky ukončená pro PC), nebo s telefonní ústřednou
(konektor zásuvky složí pro připojení telefonu).
Nejčastěji bývá na každém patře jeden rozváděč a v každé místnosti je alespoň jedna zásuvka.
Řešení je velmi výhodné a má tyto přednosti:
• Variabilitu – v každé zásuvce je možné připojovat různá zařízení (PC+telefon, 2 PC, 2
telefony) – stačí pouze přepojit kabely.
• Hvězdicovou topologii snadná identifikace poruch.
• Univerzálnost pro různé druhy sítí.
• Možnost využití zásuvek jak pro datové, tak telefonní nebo obrazové přenosy.
• Možnost snadného přechodu na jiné komunikační prvky, bez nutnosti roysáhlých
investic do nových rozvodů.
Pro malé sítě např. jednu místnost se strukturovaná kabeláž nevyplatí zřizovat, stačí
rozbočovač propojený s počítači.
Obr. 9.7 Strukturovaná kabekáž
9.3. Topologie sítí
Sběrnicová topologie (bus). Ke spojení se používá průběžné vedení (koax) od stanice ke
stanici. Výhodou je malá spotřeba kabelů a nízká cena kabeláže. Nevýhodou je velký počet
spojů v kabelu, což je příčinou mnoha potíží a poruch a jejich špatná lokalizace. Jakékoliv
přerušení sběrnice znamená havárii celé sítě – přerušení komunikace mezi stanicemi.
- 53 -
Obr. 9.8 Sběrnicová topologie (bus)
Hvězdicová topologie (star). Každá stanice je připojena vlastním kabelem do rozbočovače
který tvoří pomyslný střed sítě. Ke spojení se používá kroucená dvojlinka. Výhodou je malá
poruchovost. Porucha jednoho kabelu vyřadí z činnosti pouze jednu síťovou stanici.
Lokalizace poruchy je mnohem snadnější než u sběrnicové topologie. Nevýhodou je vyšší
spotřeba kabelů a nutnost použít rozbočovač, switch (dnes cenově nevýznamná položka).
Obr. 9.9 Hvězdicová topologie (star)
Kruhová topologie (ring). Spojovací veden tvoří souvislý kruh. Přerušení vodiče znamená
poruchu celé sítě (jako u sběrnice). Proto se problém řeší zdvojováním kabelu (Token Ring u
sítí IBM).
Obr. 9.10 Kruhová topologie (ring)
Páteřní vedení propojuje segmenty sítě a tak veškerá komunikace přesahující jeden síťový
segment prochází právě tímto vedením. Požadujeme vysokou přenosovou rychlost –
minimálně 1Gb/s
9.4.
Prvky sítě
9.4.1. Síťový HW
Aktivní prvky kabeláže aktivně ovlivňují dění v síti. Jsou to následující prvky:
Zesilovač, opakovač (repeater) pouze zesiluje jím procházející signál. Pracuje na fyzické
vrstvě ISO/OSI.
Převodník (transciever) je podobný zesilovači a ještě signál převádí z jednoho typu
kabelu na jiný (kroucená dvoulinka na optický kabel). Pracuje na fyzické vrstvě ISO/OSI.
Rozbočovač (koncentrátor) Hub – ústřední prvek počítačové sítě s hvězdicovou
topologií. Jeho základní funkcí je rozbočení signálu nebo větvení sítě. Pracuje na fyzické
vrstvě ISO/OSI.
Hub může být pasivní – pouze rozbočuje signál, nebo aktivní, kdy rozváděný signál zatím
zesiluje nebo převádí (tedy je také opakovačem). Hub znamená centrum nebo střed.
- 54 Switch (přepínač) – je velmi používaný, podobá se funkčně rozbočovači, ale je mnohem
inteligentnější. Zkontroluje totiž, pro který počítač jsou data na vstupu určena, a pošle je na
příslušný konektor. Komunikace pak probíhá mezi více páry zdířek switche součastně. Tím se
zamezí zbytečnému rozesílání dat a reálná rychlost sítě může být vyšší.
Most (bridge, čti bridž) slouží k propojení dvou sítí. Most je inteligentní prvek sítě, který
sleduje přicházející data a pošle do druhé části sítě jen ta, která tam skutečně patří. Tím sníží
provoz v obou sítích. Most se také dá využít pro propojení dvou sítí s různou kabeláží.
Příkladem může být třeba připojení starší učebny, ve které jsou počítače spojeny koaxiálním
kabelem (10Base2), do nové sítě (10/100BaseT). Pracuje v linkové vrstvě ISO/OSI a tím
dokáže propojit dvě sítě různých standardů. Most je integrován do Hubu nebo jej realizuje
softwarově síťový operační systém. Most ovšem používá k předávání dat přímo fyzické
adresy síťových karet (MAC). To funguje spolehlivě při jednoduchém a přímém spojení dvou
sítí. Navíc je nutné, aby toto spojení bylo opravdu spolehlivé – v případě výpadku si most
nebude vědět rady.
Směrovač (router, čti routr) Pracuje na úrovni síťové vrstvy ISO/OSI. Shromažďuje
informace o připojených sítích a vybírá nejvýhodnější cestu pro posílaný packet. Filtruje
packety a navíc je inteligentně směruje přímo podle jejich logických adres – dnes je to
především IP adresa. Pokud jsou spojeny jen dvě sítě, je výsledek podobný jako u mostu.
Pokud je ale např. ve firemní síti spojeno více malých podsítí, umí se směrovač rozhodnout,
kterou cestou je nejvýhodnější data posílat. Směrovač si tedy poradí i v případě, kdy například
vypadne přímé spojení do sousední sítě, umí také rozhodnout, kam poslat data, která mají
putovat přes několik dalších sítí. Používá se hlavně k připojení k Internetu.
Brána (Gateway, čti gejtvej) – pracuje na nejvyšší úrovni vrstvy ISO/OSI – aplikační. Je
to v podstatě most nebo směrovač, který umí kromě předávání dat také kompletně změnit
jejich formát. Může tedy sloužit například jako překladač mezi sítí postavenou na
internetovém protokolu TCP/IP a vnitřní sítí využívající Novell Netware s protokolem
IPX/SPX. Slouží k připojování sítí LAN k sálovým počítačům
Poznámka: Tradiční, levný a jednoduchý přepínač pracuje na vrstvě 2 (linkové) datového modelu OSI.
Pokročilejší modely mohou pracovat na vrstvě 3 nebo 4. Přepínače s vrstvou 3 (síťovou) mohu přebírat některé
funkce směrovačů (např. směrování na základě informací o protokolu a hledání nejkratší cesty). Přepínače
pracující s vrstvou 4 (transportní) mohu využít i takové informace, jako třeba číslo portu, na které se data
posílají. To umožní přidat bezpečnostní funkce – zejména filtrování přístupů (ACL) nebo přidělení přenosové
kapacity podle požadavku (QoS). Hranice mezi přepínači vyšších tříd a směrovači je tedy velmi tenká. Moderní
směrovače navíc také často obsahují pokročilé funkce – např. firewall a NAT nebo proxy server.
Pasívní prvky se nepodílejí aktivně na přenosu dat např. kabely.
- 55 -
Obr. 9.11 Aktivní prvky a ISO/OSI model
http://computer.cpress.cz Computer 24/2003, str. 12
9.5.
Bezdrátové sítě
Obr. 9.12 Karta pro bezdrát. připojení Wi-Fi
Podporované standardy: Bluetooth, přenosová rychlost až 1Mb/s, dosah: max. 10 m; IEEE 802.11a,
přenosová rychlost až 54 Mb/s Turbo mode až 108 Mb/s), dosah v místnosti až 12 m při 54 Mb/s, příp.
až 50 m při 6 Mb/s, ve volném prostoru 30 m (54 Mb/s), příp. až 150 m (6 Mb/s); IEEE 802.11b,
přenosová rychlost až 11 Mb/s, dosah v místnosti až 30 m (11 Mb/s) nebo 90 m (2 Mb/s), ve volném
prostoru až 150 m (11 Mb/s), případně až 300 m (2 Mb/s)
podporované operační systémy: Windows 98/ME/2000/XP, použití: pouze pro základní desky Asus s
Blue PCI slotem (série: A7V8X, A7V8X-X, P4PE, P4GE-V, P4G8X) software v ceně: WIDCOMM
Bluetooth software, Asus Dual Band WLAN nástroje: Asus WLAN Control Center, Wireless Setting,
Mobile Manager, Site Monitor Trouble Shooting, CD s ovladači
http://computer.cpress.cz Computer 10/2003
- 56 -
10.
Síťové modely
10.1. Packet (paket)
Data v počítači jsou uložena ve formě 0 a 1. Jednu elementární informaci (0 nebo1)
označujeme jako bit. Skupina 8 bitů, která již nese nějakou informaci se jmenuje Byte (bajt).
Přenos dat v síti je vlastně výměnou informačních bajtů. Ty se nemohou v síti pohybovat
chaoticky, přenos dat má přesná pravidla. Data se soustředí do packetů (balíčků). Packet je
množina dat uzpůsobených k přenosu. Soubor kopírovaný z jednoho PC do druhého je
nejdříve rozložen na packety, přenesen a zpětně složen.
Obr. 10.1 Datový packet
Packet začíná úvodní synchronizační skupinou bytů, následuje cílová adresa – kam packet
míří, zdrojová adresa – odkud packet byl vyslán. Typ datového pole popisuje typ přenášených
dat. Nejdůležitější je datové pole, kde jsou uložena přenášená data. Packet je ukončen polem
kontrolního součtu CRC, které umožňuje zkontrolovat správnost přenášených dat.
10.2. Model ISO/OSI
Pravidla provozu a komunikace v síti určuje komunikační protokol. Mezinárodní
normalizační úřad ISO vypracoval referenční model OSI (Reference model for Open System
Interconnection). OSI specifikuje soubor standardů pro výměnu informací mezi systémy,
které jsou vůči sobě vzájemně „otevřené“ tj. respektující stejné normy. Model OSI je
modulární a umožňuje nové aplikace nebo služby bez změny struktury modelu.
OSI definuje a popisuje 7 vrstev pro spojení, určuje strukturu přenášených dat.Každá
vrstva modelu OSI definuje sadu funkcí. Vrstvám 2 až 7 jsou přiřazeny softwarové a logické
funkce, vrstva 1 řeší fyzický přenos signálu příslušnými médii. Data prochází jednotlivými
vrstvami od vrstvy 7 až k vrstvě 1, kde jsou přenesena komunikačním médiem na druhou
stranu spojení. Na druhé straně pak prochází od vrstvy 1 až k vrstvě 7.
7
6
5
4
3
2
1
Aplikační
Prezentační
Relační
Transportní
Síťová
Spojová
Fyzická
7
6
5
4
3
2
1
Aplikační
Prezentační
Relační
Transportní
Síťová
Spojová
Fyzická
Přenosové médium (kabel, elektromagnetické pole)
Obr. 10.2 Model ISO/OSI
Horní tři vrstvy (aplikační, prezentační a relační) jsou aplikačně - služební. Tyto vrstvy
umožňují komunikaci vyšší softwarovou.
Dolní tři vrstvy (síťová, spojová a fyzická) jsou komunikačně – síťové. Tyto vrstvy
umožňují komunikaci hardwarovou.
- 57 1. Fyzická vrstva je nejnižší vrstva modelu. Předává informace (bity) prostřednictvím
fyzické přenosové cesty, kterou ovládá. Definuje např. typy kabelů, konektorů a jejich
zapojení.
2. Spojová (linková) vrstva zvyšuje spolehlivost přenosu dat přenášených fyzickou
vrstvou. Převádí znaky nebo slova počítače na sériovou posloupnost bitů a naopak.
Data doplňuje o zabezpečovací kódy CRC. Umožňuje detekovat a opravovat chyby.
Síťový HW – bridge.
3. Síťová vrstva zajišťuje spojení, které neumí linková vrstva (přes mezilehlý uzel).
Vrstva zná topologii sítě a zajišťuje přepravu paketů mezi uzly. Síťový HW – router
(směrovač).
4. Transportní vrstva zajišťuje přenos paketů mezi libovolnými uzly sítě (komunikace
koncových uživatelů). Síťový HW – brána. Odesílá číslované pakety a na straně
příjemce řadí pakety do správného pořadí.
5. Relační vrstva po navázání spojení (pomocí transportní vrstvy) synchronizuje a řadí
pakety pro síťové spojení. Udržuje spojení a zajišťuje bezpečnost přenášených dat.
6. Prezentační vrstva odpovídá za prezentaci informací, kóduje či dekóduje, šifruje a
dešifruje popř. komprimuje a dekomprimuje přenášená data. Často je nevyužitá a její
úkol přebírá z části relační a z části aplikační vrstva.
7. Aplikační vrstva je nejvyšší vrstva modelu. Poskytuje přístup aplikace (programu)
k síti. Přenáší soubory, elektronickou poštu apod. Služby aplikační vrstvy jsou
rozmanitější než předchozích vrstev.
Informace se na úrovni určité vrstvy skládají z vlastních dat a ta jsou doplněna o řídící
informace vrstvy. Datový paket je rozšiřován a vzniká rámec. Při přechodu do nižší vrstvy
jsou veškeré informace z předcházející vrstvy převzaty jako data a opět doplněny o řídící
informace příslušné vrstvy. Při přechodu do vyšší vrstvy jsou naopak řídící informace
předávající vrstvy odstraněny.
Při přechodu do nejblíže nižší vrstvy se zpráva „vloží“ do obálky, jež se zase odstraní.
Zpráva tak nabývá směrem ke spodním vrstvám na rozsahu a ve směru nahoru se zase
zmenšuje.
Příklad k objasnění komunikace pomocí spolupráce vrstev.
Jsou dáni dva filozofové F1, F2. F1 sedí ve slonovinové věži v Africe a druhý F2 sedí ve věži
v Indonésii.. F1 Mluví pouze svahilsky, F2 jen telugu. Přesto chtějí komunikovat. Jak to
provést? Nejprve budou najmuti dva překladatalé P1 a P2. Dále je potřeba dva techniky, T1 a
T2. Komunikace proběhne následovně:
F1 vymyslí myšlenku, formuluje ji a předá přes rozhraní překladateli P1, ten tuto
myšlenku přeloží do společné cílové řeč, např. angličtiny. P1 neumí zacházet s technikou a
obrátí se proto s důvěrou na T1. Ten naváže fyzické spojení se svým kolegou T2, např. rádiem
telefonem nebo elektronickou poštou. T2 předá obdrženou zprávu P2, ten ji přeloží to delugu
a předá ji dále F2. Obrácená cesta je podobná. Máme tři vrstvy (vrstvu filozofů, vrstvu
překladatelů, vrstvu techniků). Vertikální komunikace probíhá formou požadavků.
V horizontální komunikaci je to společná cílová řeč.
Příklad popisuje tyto body:
o Každý účastník vnímá komunikaci jako horizontální.
o Skutečná komunikace je s vyjimkou vrstvy 1 vertikální.
o Filozofové mohou měnit témata od smyslu života až po břišní tance, aniž by se to
dotklo jiných vrstev.
o Tři protokoly vrstev jsou až na rozhraní na sobě téměř zcela nezávislé.
o Překladatalé mohou změnit společnou řeč z angličtiny na francouzštinu.
o Technici mohou použít místo telefonu morseovku.
- 58 o Každá vrstva zpravidla přidá svoje kontrolní a jiné informace, které vrstva
odpovídající opět odstraní.
10.3. Model TCP/IP
Pro komunikaci v síti Internet je protokol TCP/IP (Transmission Control Protocol /
Internet Protocol). Byl vyvinut Ministerstvem obrany USA k účelům americké armády, ale
vzhledem ke své kvalitě je dnes používán téměř všeobecně a stal se významným standardem.
Protokol je soubor pravidel pro komunikaci mezi počítači.
Informace se po Internetu šíří po malých částech částech zvaných pakety (1 packet =
1500 B). Každý paket se chová jako samostatná zásilka a snaží se dostat k příjemci jakýmkoli
způsobem. Pokud vypadne nějaká linka na cestě k adresátovi, packet doputuje jinou cestou, i
kdyby měl kvůli tomu obletět celý svět (i to se stává). Packet obsahuje adresu odesílatele i
adresáta.
Každý počítač je označen jedinečnou IP adresou, která je jedinečná v celém Internetu.
IP adresa je dvaatřiceti bitové číslo umožňující 232 kombinací (tj. 4 294 967 296). Pro
snadnější zapamatování se IP adresa neuvádí jako sekvence jedniček a nul, ale jako
posloupnost čtyř dekadických čísel oddělených tečkami (například 212.80.76.18 je
www.seznam.cz, 62.84.131.156 je www.centrum.cz). Jednotlivá čísla mohou být v rozsahu
O-255. Pokud se k Internetu připojujeme přes modem (vytáčenou linkou) je přidělena
pokaždé jiná IP adresa a ta se nazývá dynamická IP adresa.
Pro převod IP adres na praktičtější a snáze zapamatovatelné doménové adresy
(například www.atlas.cz) slouží převodník – DNS server (Domain Name Server). Adresy
www stránek se převádí na IP adresy, které jsou doplněny automaticky. Jinak se do okna
prohlížeče může psát jen IP adresa. Výhodou je že na jednu IP adresu je možno zaregistrovat
libovolné množství domén.
TCP/IP
HTTP SMTP
TCP
IP
FTP
Telnet
UDP
ICMP
ARP
Aplikační vrstva
Transportní vrstva
Síťová + fyzická + spojová vrstva
Obr. 10.3 Model TCP/IP
IP – Internet Protocol – definuje základní přenosovou jednotku pro přenos dat v Internetu,
tzv. datagram (paket doplněný o IP havičku). Provádí směrování datagramů.
ICMP – Internet Control Message Protocol – zajišťuje přenos služebních informací. Předává
chybové zprávy původnímu odesílateli dadagramu.
ARP – Adres Resolution Protocol – definuje získání fyzické adresy počítače při znalosti IP
adresy.
TCP – Transmission Control Protocol – umožňuje potvrzovaný a spolehlivý přenos zpráv.
Data rozděluje na části a správné přijetí každé části je potvrzováno zprávou.
UDP – User Datagram Protokol – zprostředkovává přenos zpráv mezi komunikujícími
procesy. Umí rozlišit více adresátů uvnitř jednoho PC, kteří jsou označeni tzv. porty.
Příjemcem zprávy není počítač ale proces (běžící program).
HTTP – (Hypertext Transfer Protokol) umožňuje přístup ke službě (stránkám) www.
SMTP – přenos poštovních zpráv E-mail
FTP – slouží k přenosu souborů (File Transfer Protocol)
Telnet – aplikace pro vzdálený terminálový přístup na server
- 59 -
11.
Viry & antiviry
11.1. Dělení virů
Virus – nejznámější skupina kódů fungujících na počítači bez vědomí uživatele. Dokáže sám
sebe klonovat a vložit do dalších
programů. K aktivaci viru dojde spuštěním nakaženého programu. Ke spuštění destruktivní
činnosti viru nemusí dojít při každé aktivaci; může být vázáno na určité datum, na počet startů
nakaženého programu nebo jakkoli jinak.
Červ – šíří se mezi počítači podobně jako virus, nevkládá se ovšem do jiných programů, ale
do samostatných souborů. Spuštění takových souborů je obvykle zajištěno hned při aktivaci
procesů zajišťujících start počítače.
Makrovirus – zvláštní skupina virů, která se rozvíjela spolu s kancelářskými balíky. Možnost
vytváření a spouštění uživatelem definovaných instrukcí – maker byla živnou půdou pro
tvůrce virů, které se šířily právě jako makra v nejrůznějších dokumentech.
Trojský kůň – na rozdíl od ostatních virů uživatel ví, že tento program spouští, ale neví o
jeho skrytých funkcích. Funguje jako užitečný program, vedle toho však provádí další
činnosti, o kterých uživatel nemá ani tušení. Nedokáže se sám šířit mezi počítači,
takže je rozšiřován uživateli, kteří si ho mezi sebou kopírují.
Hoax vlastně není virem. Je to jen poplašná zpráva, která však svými důsledky může být
stejně nebezpečná jako virus. Funguje od řetězových dopisů štěstí, které jen zatěžují vaši
schránku, až po varování na výskyt viru s výzvou ke smazání řádných součástí operačního
systému.
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
11.2. Pravidla antivirové ochrany
Pravidelně a včas aktualizujte svoje antivirové programy abyste mohli dokonale
provádět kontrolu souborů, je nutné mít nejnovější aktualizaci používaného
antivirového programu. Tyto aktualizace jsou přístupné na Internetu, nebo je některé
časopisy zaměřené na výpočetní techniku vydávají na přiloženém CD.
Měli byste vědět, kdo všechno používá váš počítač.
Instalujte včas a všechny záplaty, především na operační systém a internetový
prohlížeč.
Prověřujte všechna přenosná média, včetně CD a flash disků.
Nikdy neotvírejte přílohy e-mailů, které jste po odesílateli nechtěli.
Nevěřte žádnému přijatému souboru – jakýkoli soubor může být zavirován, nebo
může být virem. To není žádné strašení, je to vymoženost moderní techniky. Pokud
váš známý nepoužívá antivir, mohou jeho dokumenty obsahovat makroviry.
Každý nový soubor, především stažený z Internetu, důkladně prověřte.
Každou přílohu zkontrolujte antivirovým programem před spuštěním uloženého
souboru je rozumné provést jeho kontrolu antivirovým programem.
Nespouštějte nic přímo z e-mailu – je dobré uložit si všechny přijaté přílohy do
připraveného adresáře. Již při ukládání souboru může rezidentní štít antiviru zachytit
nebezpečný soubor.
Používejte více způsobů antivirové ochrany.
Pravidelně zálohujte.
V případě virové nákazy nepodléhejte panice.
Pro komunikaci používejte bezpečné formáty – omezíte tím riziko šíření virů. Hlavní
představitelé nebezpečných příloh jsou EXE, COM, PIF, SCR a VBS, za velice
rizikové se považují DOC XLS (mohou obsahovat makra). Mezi bezpečné formáty
patří např. TXT a RTF.
- 60 •
Firewall - Ohnivá zeď, jak je někdy programům z kategorie firewall podle doslovného
překladu přezdíváno, dokáží na základě nastavených parametrů filtrovat síťový
přenos. V obou směrech. Díky filtrování a blokování síťového přenosu představují
ohnivé zdi ideální prostředek pro boj s viry využívajícími bezpečnostních chyb.
Obr. 11.1 Pravděpodobnost virové nákazy (zdroje), viry
11.3. Některé parametry antivirových programů
Rezidentní skener (monitor) – běží stále za provozu počítače kontroluje přístupy k
vybraným souborům.
Nerezidentní skener – spouští se na přímý příkaz obsluhy například test vyměnitelného
média) nebo na základě určitého plánu.
Heuristická analýza – rozbor kódu. Hledají se postupy typické pro činnost virů. Jestliže je
heuristika špatně „nastavená“, může hlásit mnoho falešných poplachů. Některé antiviry
využívají heuristiku i pro kontrolu maker.
Karanténa (virový trezor) – na disku je vytvořen prostor (adresář), kam je možné přesunout
napadený soubor v takovém tvaru, aby se v něm obsažený virus nemohl aktivovat. Toho lze
využít například u důležitých souborů napadených virem, které současná verze antiviru neumí
léčit. Jestliže nová verze antiviru bude schopná soubor vyléčit, bude možné na soubor v
karanténě spustit léčbu.
Kontrola integrity – při prvním spuštění antivirového testu se provede detailní kontrola
souborů. Základní informace se zapíší do databáze. Při další kontrole se provede porovnání
skutečného stavu se stavem v databázi a pouze u rozdílných výsledků nebo nových souborů se
provede nová detailní kontrola.
Kontrola elektronické pošty – možnost spolupráce antiviru se správci pošty.
Léčení – některé soubory napadené virem lze vyléčit, záleží ale na způsobu napadení.
Záchranné diskety – většinou při instalaci nebo na základě příkazu bývá možné vytvořit tzv.
záchranou disketu, na kterou se zkopírují důležité systémové oblasti disku.
Aktualizace z Internetu – většina antivirů má možnost automaticky stahovat nové
aktualizace přímo z Internetu.
Cena – cena antivirových programů se pohybuje přibližně od 200 do 1 900 Kč. Některé se ale
dají pořídit pro domácí použití zdarma.
http://computer.cpress.cz Computer 04/2002, 02/2003
Kaspersky Labs (www.kaspersky.com), Panda Software (www.pandasoftware.com),
McAfee (www.mcafee.com), Dr. Web Antivirus family (www.sald.com),
F-Secure (www.f-secure.com), Fire Antivirus (www.fireav.com),
AntiVir (www.free-av.com), Cybersoft (www.cyber.com),
Symantec (www.symantec.com), Trend Micro (www.trendmicro.com),
GeCAD Software (www.gecadsoftware.com),
Grisoft Software (www.grisoft.cz), PCS software (software.pcs.cz)
AEC (www.aec.cz), Alwil Software (www.asw.cz),
DNS (www.dns.cz), Eset (www.eset.sk),
www.antispam.cz
- 61 -
Závěr
Rozsah práce plně pokrývá požadavky výuky a nastiňuje studentovi možnosti výpočetní
techniky. Snažil jsem se vkládat do textu obrázky pro lepší orientaci a názornost. Každý
obrázek má velkou vypovídací schopnost. Rychlý vývoj v oblasti informačních technologií
stírá novinky a velmi rychle je zařazuje do běžného života. Proto lze bez nadsázky říci, že
některé informace zde uvedené, nebudou platné za krátký čas. Tento fenomén má za následek,
že takováto publikace musí být stále doplňována a vlastně svým způsobem „živá“, aby mohla
být aktuální. Zároveň pociťuji, že některé kapitoly bude třeba ještě rozšířit o nové novinky a
témata.
Použitá literatura a prameny
[1] Doc. Ing. Pavel Beneš, CSc, a kol. Automatizace a automatizační technika 3, Cpress 2000
[2] Jaroslav Horák, Milan Keršláger Počítačové sítě pro začínající správce, Cpress 2001
[3] www.seagate.com
[4] Časopis Computer, http://computer.cpress.cz, ročník 2001, 2002, 2003
[5]
- 62 5 základních provozních hledisek skříní
Podkladem pro volbu řešení přístrojové skříně je rozsah použití přístroje, provozní podmínky, specifické požadavky –
zákaznické i promítání výsledků elektrické konstrukce.
1. Konstrukční a mechanické požadavky. Skříň musí odolávat mechanickému namáhání v souladu s jeho používáním.
Svým konstrukčním řešením musí chránit vestavěné komponenty před vnějšími vlivy (např. před znečištěním prachem
nebo mechanickým poškozením), jak při provozu v běžných podmínkách, tak při dopravě a skladování.
2. Chlazení. Přirozené proudění vzduchu přes větrací otvory v plášti (dolních, horních či bočních stěnách) je možné u
skříní, které jsou umístěny v prostoru, který proudění nebrání a umožňuje odvedení veškerého nežádoucího tepla. Dnes
ale při velkých ztrátových výkonech, omezené zástavbě, kumulovaných sestavách přístrojů se musí umístnit přídavné
chladící prvky – profilované chladiče, využití nuceného vzduchového chlazení (ventilátory), případně kapalinové nebo
termoelektrické chlazení.
Konstrukce každého toweru je koncipována tak, že studený vzduch nasávaný nejlépe z jednoho místa ve spodní části
skříně (zespodu nebo zepředu) se ohřívá od všech komponent počítače, stoupá vzhůru a je usměrněn do zdroje, kde je
tato cirkulace pomocí ventilátoru zrychlena pro lepší chlazení. Samozřejmě můžeme cirkulaci zlepšit přidáním dalších
ventilátorů. Nejlépe však ve funkci vysavače – je totiž ověřeno, že nasávací ventilátory mají při chlazení třetinovou
účinnost proti odsávacím.
3. Elektromagnetická kompatibilita. Počítače, které jsou zdroji elektromagnetického vyzařování a navíc jsou samy jeho
účinky ovlivňovány, vyžadují od přístrojové skříně stínící účinky. Pro nízké kmitočty se proto jako konstrukčního
materiálu používají magnety z měkké oceli, jinak především kvůli hmotnosti hliníkové slitiny. Při požadavcích na
vysokofrekvenční stínění musí být zajištěno vodivé propojení všech dílů, krytů, přičemž nepřípustná je nevodivá
povrchová ochrana v místech styku, výskyt větracích otvorů s rozměry srovnatelnými s vlnovou délkou. Nelze-li docílit
požadovaných stínících účinků pouze provedením přístrojové
skříně, řeší se další doplňkové stínění v rámci vnitřní zástavby.
4. Estetické hledisko. Dnes se již naštěstí věnuje vzhledové stránce skříní (tvarovému i barevnému řešení) velká
pozornost, zejména z hlediska provozních a konkurenčních důvodů. Profesionálně přísluší řešení do oboru
průmyslového designu. Výsledek práce designerů se ale mnohdy bohužel nesetkává s přáním zákazníků. Naštěstí se
doba mění, a tak v tomto ohledu vidím budoucnost spíše růžově.
5. Doba provozu. Počítač by měl být schopen pracovat při stanovených podmínkách a přípustné zátěži bez přerušení po
neurčitou
dobu, přičemž toto hledisko je důležitější v oblasti serverů než samotných osobních počítačů.
Rozlišení
640 x 480
800 x 600
1024 x 768
1280 x 1024
1600 x 1200
4 bity
16 barev
256 kB
x
x
x
x
8 bitů
256 barev
512 kB
512 kB
1
2
2
16 bitů
24 bitů
32 bitů
65536 barev 16,7 mil barev 4294967296
1
1
2
1
2
2
2
4
4
4
4
6
4
6
8
Tabulka 2 - Porovnání možností rozlišení obrazu podle videopaměti grafické karty
Ergonomie práce
- 63 -
Comp3/2003
Autorské právo a zákon na ochranu dat
http://computer.cpress.cz Computer 15-16/2003 str8
Firewall je jedním z prostředků boje proti virovým nákazám Comp 2/03
Ohnivé zdi, jak je někdy programům z kategorie firewall podle doslovného překladu
přezdíváno, dokáží na základě nastavených parametrů filtrovat síťový přenos. V obou
směrech. Díky filtrování a blokování síťového přenosu představují ohnivé zdi ideální
prostředek pro boj s viry využívajícími bezpečnostních chyb.
Tedy přesněji bezpečnostních chyb souvisejících se síťovými technologiemi. Viry se již
dávno nešíří pouze svázáním s .exe soubory či uložením do boot sektoru na disketě. Takovým
virům můžete vcelku úspěšně čelit opatrností a kontrolou před použitím programu nebo
diskety.
Aktivní viry pronikající do počítače po síti jsou ovšem mnohem zákeřnější. Příkladem aktivně
se šířícího viru prostřednictvím sítě může být I-Worm/Opas, který využívá chybu v kontrole
hesla při přístupu ke sdíleným prostředkům. Mimo jiné vyhledává počítače v lokální síti a
pokouší se je infikovat. Podobně se pokouší nakazit počítače na náhodně vybraných IP
adresách. Správným bezpečnostním řešením může být například instalace příslušné opravy
operačního systému.
Jenže je zde několik ale. Bezpečnostní záplata nemusí být k dispozici tak rychle, jak byste
potřebovali. Záplata nemusí být stoprocentně správná. Můžete mít problém s jejím získáním.
Instalace vám může poškodit operační systém – v krajních případech se i toto může stát.
Navíc, antivirový program vám pomůže až po vlastní nákaze.
Naštěstí firewall může zabránit tomu, aby k ní vůbec došlo. Správně nastavený firewall
dokáže odhalit pokus o průnik do vašeho počítače a zablokovat přístup viru k požadovaným
sdíleným prostředkům. Jinými slovy, vir je zastaven ještě dříve, než se dostává k možnosti
použít své zbraně průniku do cizího počítače. Ohnivá zeď nemusí mít žádné informace o tom,
že se jedná o vir. Pokus o průnik je identifikován stejně, jako třeba pokus hackera. To je
zdánlivě nedůležité přirovnání. Ve skutečnosti je ale velmi důležité – říká nám, že firewall
dokáže aktivně zabránit útokům nových virů. Tedy pochopitelně jen těch virů, na které může
reagovat v rámci síťového přenosu. Jedinou podmínkou je správné nastavení, které naneštěstí
nemusí být jednoduché.
- 64 Rozhodnete-li se pro využívání některé z ohnivých zdí, musíte stejně jako u libovolného
dalšího programu vyřešit otázku, jaký program zvolit. Jedná se o rozhodování vcelku složité,
protože na trhu existuje celá řada lepších i horších produktů, které jsou k dispozici zdarma i za
velké poplatky. Některé operační systémy navíc nabízí vestavěný firewall. A výběr může být
klíčový – chyba se může snadno vymstít během prvních pár minut provozu. Aktivní síťové
viry se šíří velmi rychle. Jednodušší varianta ohnivé zdi bývá občas k dispozici také jako
součást antivirového programu. Nemusí se přitom automaticky jednat o špatný produkt, svými
možnostmi někteří zástupci této kategorie překonají i středně kvalitní firewall. Problém
obvykle nastává ve chvíli, kdy na počítači již nějaký firewall používáte. Různé programy této
kategorie se špatně snášejí, a tak se může instalace antivirového programu stylem „Další …
Další … Další …“ stát pěkně škaredou noční můrou. Naštěstí ve většině antivirů této
kategorie není instalace vestavěné ohnivé zdi podmínkou, a můžete se tak dále spoléhat na
vámi oblíbený firewall.
Omylem bývá představa, že firewall není nutný v případě, kdy pro připojení k Internetu
používáte komutovanou linku. Viry využívající síťových chyb většinou prohledávají také
náhodné rozsahy IP adres. Při použití telefonního přístupu k Internetu, a obvykle tedy i
dynamického přidělování adres, je vaše aktuální adresa známá a během dne velmi často
dostupná. Může se tak snadno stát terčem cíleného útoku.
Používání ohnivé zdi s sebou přináší nejen výhody, ale také určitá rizika. Jde především o
nebezpečné podlehnutí klamu, že jste za vodou a že vám nic nehrozí. Firewall musí být
především správně nastaven a v mnoha případech tomu tak bohužel nebývá.
Zejména méně zkušení uživatelé na každou otázku programu této kategorie zpanikaří a
odpoví kladně (povolí přístup) tehdy, kdy mají odpovědět záporně, a naopak. Snadno se tak
může stát, že na tom budete ještě hůře než bez použití ohnivé zdi.
Nicméně podobná – i když ne virová – rizika hrozí u každého složitějšího programu. Naštěstí
stačí trochu pozornosti, znalostí a přirozené inteligence. Někteří uživatelé si určitě říkají, že
používání ohnivé zdi je složité a že ji vlastně nepotřebují. Mají přece antivirový program.
Bohužel antivirový program nestačí. Pokud nedojde k instalaci záplat operačního systému
nebo k jinému zablokování bezpečnostní chyby, může se stát, že při příštím připojení k
lokální síti nebo Internetu bude počítač opět nakažen.
Antiviry v tomto případě dokáží léčit, nikoli nákaze zabránit. Ani za použití rezidentní
ochrany. Existují pochopitelně výjimky potvrzující pravidlo. Ohnivé zdi prochází stejně jako
libovolné další programy vývojem a zdokonaleními. Také ony mohou obsahovat chyby, které
je třeba odstranit. Je tedy nutné i při používání tohoto typu programu sledovat aktualizace a
bez větších odkladů je na používaný firewall aplikovat. Obvykle je to jednodušší a
bezpečnější, než v případě aktualizací operačního systému.
Na závěr připomínám, že firewall ani kvalitní antivirový program pro úspěšnou ochranu proti
počítačovým virům nestačí. Antivirová ochrana je souborem celé řady programů a pravidel.
Firewall je jen jedním zástupcem těchto prostředků. Jeho použití tedy není podmínkou
dostatečnou, ale jen podmínkou vhodnou. Nebo chcete-li, podmínkou nutnou.
www.kerio.com, www.symantec.com, www.mcafee.com, www.nai.com, www.zonelabs.com
- 65 -
- 66 -
- 67 -