Základy hardwaru

Transkript

Základy hardwaru

2013
Základy hardwaru
učební text pro interní
potřebu
SŠT Opava
1.10.2013
Obsah
Seznam obrázků ...................................................................................................................................... 5
1. Základní pojmy .................................................................................................................................... 7
1.1. Hardware...................................................................................................................................... 7
1.2. Software ....................................................................................................................................... 7
1.3. Jednotky informace...................................................................................................................... 8
2. Historie počítačů ................................................................................................................................. 9
2.1. Nultá generace ............................................................................................................................. 9
2.2. První generace ........................................................................................................................... 10
2.2.1. Příklady počítačů této doby ................................................................................................ 11
2.3. Druhá generace .......................................................................................................................... 11
2.4. Třetí generace ............................................................................................................................ 12
2.5. Čtvrtá generace .......................................................................................................................... 13
2.6. Současné vývojové tendence ..................................................................................................... 14
3. Rozdělení počítačů ............................................................................................................................ 15
3.1. Dělení počítačů podle výkonnosti .............................................................................................. 15
3.1.1. PDA, pocket PC - počítače do ruky, kapesní počítače......................................................... 15
3.1.2. Netbook – malý přenosný počítač ...................................................................................... 16
3.1.3. Notebook - přenosný počítač ............................................................................................. 17
3.1.4. Personal PC - osobní počítač............................................................................................... 17
3.1.5. Server- řídící počítač ........................................................................................................... 18
3.1.6. Mainframe - sálový počítač ................................................................................................ 19
3.1.7. Terminál .............................................................................................................................. 20
3.2. Dělení podle standardů osobních počítačů ............................................................................... 20
3.2.1. IBM PC kompatibilní počítače ............................................................................................. 20
3.2.2. počítače Apple od firmy Macintosh.................................................................................... 21
4. Von Neumannovo schéma ................................................................................................................ 23
4.1. Princip činnosti počítače podle von Neumannova schématu .................................................... 24
4.2. Základní odlišnosti dnešních počítačů od von Neumannova schématu .................................... 24
5. Osobní počítač ................................................................................................................................... 25
5.1. Přední strana základní jednotky ................................................................................................. 25
5.2. Zadní strana základní jednotky .................................................................................................. 25
5.3. Rozhraní ..................................................................................................................................... 26
6. Části základní jednotky ...................................................................................................................... 29
6.1. Základní deska ............................................................................................................................ 29
6.2. Sběrnice (bus) ............................................................................................................................ 31
6.3. Mikroprocesor............................................................................................................................ 32
6.3.1. Součásti procesoru: ............................................................................................................ 32
6.3.2. Základní charakteristiky mikroprocesoru: .......................................................................... 32
6.4. Grafické adaptéry ....................................................................................................................... 33
6.5. TV Tuner ..................................................................................................................................... 35
6.6. Síťová karta ................................................................................................................................ 35
6.7. Paměti v počítači ........................................................................................................................ 37
6.7.1. Registry ............................................................................................................................... 37
6.7.2. Cache paměť ....................................................................................................................... 37
6.7.3. Operační paměť .................................................................................................................. 38
6.7.4. Přídavné paměti - vnější paměti ......................................................................................... 40
7. Vstupní zařízení ................................................................................................................................. 51
7.1. Myš ............................................................................................................................................. 51
7.2. Klávesnice................................................................................................................................... 53
7.2.1. Připojení k počítači (rozhraní)............................................................................................. 53
7.2.2. Rozložení znaků na klávesnici ............................................................................................. 53
7.3. Touchpad.................................................................................................................................... 56
7.4. Tablet ......................................................................................................................................... 57
7.5. Scanner....................................................................................................................................... 57
7.6. WEB kamera ............................................................................................................................... 58
8. Výstupní zařízení ............................................................................................................................... 61
8.1. Monitory a LCD panely ............................................................................................................... 61
8.1.1. LCD panel ............................................................................................................................ 63
8.2. Tiskárny ...................................................................................................................................... 65
8.2.1. Jehličkové tiskárny .............................................................................................................. 65
8.2.2. Inkoustové tiskárny............................................................................................................. 66
8.2.3. Laserové tiskárny ................................................................................................................ 67
8.2.4. Multifunkční tiskárny .......................................................................................................... 67
8.3. Plotter ........................................................................................................................................ 68
9. Literatura, zdroje na Internetu .......................................................................................................... 69
Seznam obrázků
OBRÁZEK 1 SAMOČINNÝ POČÍTAČ SAPO .......................................................................................................................... 9
OBRÁZEK 2:UKÁZKA ELEKTROMAGNETICKÉHO RELÉ ............................................................................................................ 9
OBRÁZEK 3: POČÍTAČ MARK I...................................................................................................................................... 10
OBRÁZEK 4: UKÁZKA ELEKTRONKY ................................................................................................................................. 10
OBRÁZEK 5: JEDEN Z PRVNÍCH SÉRIOVÉ VYRÁBĚNÝCH POČÍTAČŮ UNIVAC ............................................................................... 11
OBRÁZEK 6 UKÁZKA TRANZISTORŮ ................................................................................................................................ 12
OBRÁZEK 7: DESKA 2. GENERACE S TRANZISTORY.............................................................................................................. 12
OBRÁZEK 8: INTEGROVANÝ OBVOD ................................................................................................................................ 13
OBRÁZEK 9: UKÁZKA INTEGROVANÉHO OBVODU DESKY 3. GENERACE ................................................................................... 13
OBRÁZEK 10: ČIP ....................................................................................................................................................... 14
OBRÁZEK 11: „CHYTRÝ“ TELEFON SAMSUNG I8190N GALAXY S......................................................................................... 15
OBRÁZEK 12: NETBOOK............................................................................................................................................... 16
OBRÁZEK 13: NOTEBOOK ............................................................................................................................................ 17
OBRÁZEK 14: OSOBNÍ POČÍTAČ ..................................................................................................................................... 17
OBRÁZEK 15: UKÁZKA SERVERU .................................................................................................................................... 18
OBRÁZEK 16: SÁLOVÝ POČÍTAČ ..................................................................................................................................... 19
OBRÁZEK 17: TERMINÁL SÁLOVÉHO POČÍTAČE ................................................................................................................. 20
OBRÁZEK 18: POČÍTAČ FIRMY APPLE .............................................................................................................................. 21
OBRÁZEK 19: VON NEUMANNOVO SCHÉMA .................................................................................................................... 23
OBRÁZEK 20: UKÁZKA OSOBNÍHO POČÍTAČE .................................................................................................................... 25
OBRÁZEK 21: ZADNÍ STRANA ZÁKLADNÍ JEDNOTKY ............................................................................................................ 26
OBRÁZEK 22: RŮZNÉ TYPY ROZHRANÍ ............................................................................................................................. 28
OBRÁZEK 23: ZÁKLADNÍ DESKA POČÍTAČE - SCHEMATICKY .................................................................................................. 29
OBRÁZEK 24: ZÁKLADNÍ DESKA POČÍTAČE - RŮZNÉ POHLEDY ............................................................................................... 30
OBRÁZEK 25: SBĚRNICE PCI EXPRESS ............................................................................................................................. 31
OBRÁZEK 26: MIKROPROCESOR FIRMY INTEL A AMD ...................................................................................................... 32
OBRÁZEK 27: GRAFICKÁ KARTA ..................................................................................................................................... 34
OBRÁZEK 28: TV TUNERY ............................................................................................................................................ 35
OBRÁZEK 29: OPTICKÝ KABEL ....................................................................................................................................... 36
OBRÁZEK 30: KROUCENÁ DVOJLINKA ............................................................................................................................. 36
OBRÁZEK 31: KLASICKÁ SÍŤOVÁ KARTA PCI...................................................................................................................... 37
OBRÁZEK 32: ROZDĚLENÍ PAMĚTÍ V POČÍTAČI................................................................................................................... 37
OBRÁZEK 33: PAMĚŤOVÉ MODULY DDR 3 ...................................................................................................................... 39
OBRÁZEK 34: RŮZNÉ TYPY BIOS ................................................................................................................................... 39
OBRÁZEK 35: STRUKTURA HARDDISKU............................................................................................................................ 41
OBRÁZEK 36: VZTAH MEZI STOPAMI A CYLINDRY............................................................................................................... 42
OBRÁZEK 37 ROZHRANÍ SATA ..................................................................................................................................... 45
OBRÁZEK 38: STOPY A SEKTORY NA PRUŽNÉM DISKU ......................................................................................................... 45
OBRÁZEK 39: 31/2" DISKETA....................................................................................................................................... 46
OBRÁZEK 40: CD A DVD MECHANIKY A JEJICH DISKY ........................................................................................................ 48
OBRÁZEK 41: PRINCIP ZÁPISU CD, DVD A BLUE RAY MECHANIKY ........................................................................................ 48
OBRÁZEK 42: FLASH DISKY ........................................................................................................................................... 49
OBRÁZEK 43: EXTERNÍ HARD DISK.................................................................................................................................. 49
OBRÁZEK 44: MYŠ INTELLIMOUSE................................................................................................................................. 51
OBRÁZEK 45: MYŠ INTELLIMOUSE................................................................................................................................. 51
5
OBRÁZEK 46: OPTICKÁ MYŠ.......................................................................................................................................... 52
OBRÁZEK 47: LASEROVÁ MYŠ LOGITECH MX1000 ........................................................................................................... 52
OBRÁZEK 48: UKÁZKA LEVÉ STRANY KLÁVESNICE – OBSAHUJE OVLÁDACÍ PRVKY (HRÁT/POZASTAVIT, TICHO…)............................. 53
OBRÁZEK 49: NUMERICKÁ KLÁVESNICE ........................................................................................................................... 55
OBRÁZEK 50: TOUCHPAD ............................................................................................................................................ 56
OBRÁZEK 51: TABLET GRAPHIRE BLUETOOTH .................................................................................................................. 57
OBRÁZEK 52: STOLNÍ SCANNER ..................................................................................................................................... 57
OBRÁZEK 53: SCHÉMA SKENOVÁNÍ PŘEDLOHY ................................................................................................................. 58
OBRÁZEK 54: WEB KAMERA........................................................................................................................................ 59
OBRÁZEK 55: BAREVNÝ MODEL RGB ............................................................................................................................. 61
OBRÁZEK 56: LCD MONITOR ....................................................................................................................................... 63
OBRÁZEK 57: SCHÉMA CRT MONITORU ......................................................................................................................... 64
OBRÁZEK 58: BAREVNÉ SCHÉMA CMYK ......................................................................................................................... 65
OBRÁZEK 59: JEHLIČKOVÁ TISKÁRNA PANASONIC ............................................................................................................. 66
OBRÁZEK 60: CARTRIDGE PRO INKOUSTOVOU TISKÁRNU .................................................................................................... 66
OBRÁZEK 61: PRINCIP LASEROVÉHO TISKU....................................................................................................................... 67
OBRÁZEK 62: MULTIFUNKČNÍ TISKÁRNA ......................................................................................................................... 68
OBRÁZEK 63: PLOTTER ................................................................................................................................................ 68
6
1. Základní pojmy
1.1. Hardware
Technické vybavení počítače - souhrnný název pro veškerá fyzická zařízení, kterými je počítač
vybaven.
1.2. Software
Programové vybavení počítače - souhrnný název pro veškeré programy, které mohou na počítači
pracovat. Software je možné rozdělit do dvou skupin:
systémový software: je v informatice speciální programové vybavení, které umožňuje uživateli s
počítačem pracovat, ovládat ho, spouštět aplikace a podobně. Systémový software se nachází na
pomezí hardware a aplikačního software a běžný uživatel s ním přímo nepracuje (na rozdíl od
aplikací). Mezi systémový software patří operační systém, pomocné nástroje a firmware.
aplikační software: je v informatice veškeré programové vybavení počítače (tj. software), které
umožňuje provádět nějakou užitečnou činnost

















Antivirové programy
Databázové systémy
Ekonomické a informační systémy
Grafické editory
 bitmapové
 vektorové
Hry
Internetové prohlížeče (browsery)
Kancelářské balíky
Pomocné programy – utility
Poštovní programy
Prezentační programy
Správci souborů a archivační programy
Tabulkové kalkulátory
Technické programy (CAD, CAM, CAE, …)
Textové editory a DTP programy
Výukové programy
Vývojové nástroje (nástroje pro tvorbu programů, kompilátor, debugger, …)
a další
7
Kapitola 1: Základní pojmy
1.3. Jednotky informace
bit: 1 bit (binary digit - dvojková číslice) je základní jednotka informace. Poskytuje množství
informace potřebné k rozhodnutí mezi dvěma možnostmi. Jednotka bit se označuje b a může nabývat
pouze dvou hodnot - 0, 1.
Byte: jednotka informace, která se označuje B a platí 1 B = 8 b. (např. 10001111)
Protože Byte je poměrně malá jednotka, používají se proto další jednotky:
Předpona
Značka
Zápis
Mocnina (B)
kilo
k, K
1 kB
210 B
1024 B
mega
M
1 MB
220 B
1048576 B
giga
G
1 GB
230 B
1073741824 B
tera
T
1 TB
240 B
1099511627776 B
8
Převod (B)
2. Historie počítačů
Počítače se rozdělují do tzv. generací, kde každá generace je charakteristická svou konfigurací,
rychlostí počítače a základním stavebním prvkem.
2.1. Nultá generace
První počítače (kolem roku 1940) byly založeny na mechanických nebo elektromechanických prvcích,
zejména zde dominovala relé. Některé používaly i mechanická ozubená kolečka. Pracovaly většinou
na kmitočtu okolo 100 Hz.
U nás patřil k této generaci první čs. počítač SAPO. Počítače této etapy byly vybaveny reléovými
registry a magnetickými bubnovými operačními pamětmi. Dosahovaly průměrných operačních
rychlostí několika operací za sekundu a jako přídavných periferních zařízení používaly děrnoštítkové
aděrnopáskové jednotky, elektrické psací stroje nebo dálnopisy. Uplatňovaly se zejména pro
vědeckotechnické výpočty a bývaly většinou umístěny na vědeckých nebo univerzitních pracovištích.
Obrázek 1 Samočinný počítač SAPO
Podstata tohoto období: přechod z mechanických počítačů na elektronkové.
Obrázek 2:Ukázka elektromagnetického relé
9
Kapitola 2: Historie počítačů
V roce 1942 uvedl Howard Eiken ve spolupráci s firmou IBM v USA do provozu reléový počítač
MARK 1. Tento počítač byl pravděpodobně použit při vývoji první atomové bomby.
Obrázek 3: počítač MARK I
2.2. První generace
První generace počítačů přichází s objevem elektronky (kolem roku 1950).
V této době neexistují vyšší programovací jazyky, z čehož vyplývá vysoká náročnost při vytváření
nových programů. Neexistují ani operační systémy. Vstup a výstup do počítače se uskutečňoval
pomocí děrných štítků.
Obrázek 4: ukázka elektronky
10
Druhá generace
2.2.1. Příklady počítačů této doby
V roce 1944 byl na univerzitě v Pensylvánii uveden do provozu první elektronkový počítač ENIAC
(z angl. Electronic Numerical Integrator And Computer). Eniac byl obrovské monstrum, jeho rozměry
byly asi takovéto: 18 000 elektronek, 10 000 kondenzátorů, 7000 odporů, 1300 relé, byl chlazen
dvěma leteckými motory, zabíral plochu asi 150m2 a vážil okolo 40 tun. Byl neskutečně pomalý.
O rok později v roce 1945 sestavil a uvedl do provozu John von Neumann do provozu počítač
MANIAC (z angl. Mathematical Analyser Numerical Iintegrator And Computer). Tento počítač byl
mimo jiné použit k vývoji vodíkové bomby.
První sériovým počítačem byl v roce 1951 elektronkový Univac firmy Remington.
Obrázek 5: jeden z prvních sériové vyráběných počítačů Univac
2.3. Druhá generace
Druhá generace počítačů nastupuje s tranzistorem (od roku 1955), jehož objevitelem byl John Barden
a který dovolil díky svým vlastnostem zmenšení rozměrů celého počítače, zvýšení jeho rychlosti a
spolehlivosti a snížení energetických nároků počítače.
Tranzistor je polovodičová součástka, kterou tvoří dvojice přechodů P- N. Přechod P-N se chová
jako hradlo, tzn. propouští elektrický proud pouze jedním směrem. Je základem všech
dnešních integrovaných obvodů, jako např. procesorů,pamětí atd.
Začínají vznikat operační systémy a první programovací jazyky, jako jsou COBOL a FORTRAN.
11
Obrázek 6 Ukázka tranzistorů
Typická deska 2. generace, tj. s tranzistory. Povšimněte si zvětšení počtu aktivních prvků na jedné
desce při zmenšených rozměrech.
Obrázek 7: deska 2. generace s tranzistory
Jako záznamové médium (paměť) se objevují magnetické pásky, soustavy magnetických disků
(několik od sebe oddělených talířových disků).
2.4. Třetí generace
Rozměry počítačů se rapidně zmenšily.
Počítače třetí (kolem roku 1964) a vyšších generací jsou vybudovány na integrovaných obvodech,
které na svých čipech integrují velké množství tranzistorů.
U této generace se začíná objevovat paralelní zpracování více programů, které má opět za úkol zvýšit
využití strojového času počítače. Počet aktivních prvků se radikálně zvětšil, protože v jediném obvodu
může být integrováno od několika kusů do mnoha milionů tranzistorů.
12
Čtvrtá generace
Obrázek 8: integrovaný obvod
Obrázek 9: ukázka integrovaného obvodu desky 3. generace
Objevuje se klávesnice, obrazovka, jako externí paměť se začínají používat paměťové disky.
Roku 1971 zavedla americká firma Texas Instruments poprvé výrobu mikroprocesorů (tj. integrovaný
obvod, který v počítači plní funkci centrální jednotky).
2.5. Čtvrtá generace
Začala v roce 1981 a trvá do dnešních dnů. Celé složité obvody se vměstnaly na malou křemíkovou
destičku – „čip“.
13
Obrázek 10: čip
Kolem roku 1983 se jako standardní periferní paměť pro osobní počítače začaly používat diskety
s magnetickou vrstvou.
2.6. Současné vývojové tendence

Zpříjemnit a zjednodušit práci s počítačem, minimalizovat požadavky na znalosti uživatele.

Využívat počítače nejen pro zpracování informací, ale také pro jejich sběr a řízení
technologie.

Vytvářet počítačové sítě (v budovách, ve městě, ve státě, celosvětově).

Vzhledem k narůstající závislosti na internetovém připojení mají nové přístupy k počítačové
bezpečnosti stále větší význam.

Mobilní technologie budou stále více propojeny s internetem. Očekává se další široké
propojení mezi mobily, tablety a cloudovými službami. Ještě rychleji budou přijímány
moderní chytré telefony vybavené stále bohatšími funkcemi. Očekává se, že lidé budou ve
stále větší míře využívat zařízení s integrovanými počítači, automobily počínaje a domácností
ovládanou na dálku konče. Internet věcí tak vstoupí do další fáze. To vše bude klást stále
vyšší nároky na kvalitu a dostupnost internetu.

Další vývoj HW – vícejádrové procesory, paměti typu flash.
14
3. Rozdělení počítačů
3.1. Dělení počítačů podle výkonnosti
Počítače rozdělujme do několika základních výkonnostních skupin. Každá skupina má své specifické
použití a tomu odpovídají i typické parametry a ceny těchto počítačů.
3.1.1. PDA, pocket PC - počítače do ruky, kapesní počítače
Jedná se o nejmenší počítače. Výrobci je nazývají své různě. V zásadě se jedná o miniaturní počítače
používající specializované OS, např. Microsoft Windows Mobile, Android, Symbian (Nokia), Bada
(Samsung), OS (iPhone). Tuto skupinu dále rozdělujeme podle toho, zda mají nebo nemají
hardwarovou klávesnici.
Typický pocket je charakteristický zejména tím, že většinou místo klávesnice využívá pero a dotykový
displej. SW bývá uložen v ROM paměti, OS je schopen rozeznat ručně napsané písmo majitele a
převádět ho na text, jako by byl napsaný na klávesnici. Používají se jako velmi inteligentní diáře s
možností odesílání emailů, brouzdání po Internetu a práci s odlehčenými aplikacemi. Přenos dat do
PC je samozřejmě možný. Jejich LCD displeje již dnes (2013) mají velmi slušné rozlišení, např. 480x800
bodů s 17 mil. barvami.
Obrázek 11: „chytrý“ telefon Samsung I8190N Galaxy S
15
Kapitola 3: Rozdělení počítačů
3.1.2. Netbook – malý přenosný počítač
Obrázek 12: netbook
Netbook označuje počítač menší než notebook (tzv. subnotebook), který se zaměřuje na mobilitu,
upřednostňuje nízkou spotřebu, cenu i váhu, a orientuje se především na poskytnutí přístupu k
Internetu (WWW, E-mail) a jednodušší kancelářské práce. Nemají DVD mechaniku.
Parametry v roce 2013:






displej 10,1"-12"
rozlišení 1 366 × 768 bodů
integrovaná grafická karta
hmotnost 1,0–1,5 kg
výdrž 4–6 hodin
cena 6000–15 000 Kč
16
Dělení počítačů podle výkonnosti
3.1.3. Notebook - přenosný počítač
Obrázek 13: notebook
Některé notebooky jsou přímo doporučovány jako mobilní náhrada stolních PC. Jsou dražší než stolní
PC, protože obsahují součástky s nízkou spotřebou, jsou prakticky nerozšiřitelné. K výhodám patří
kromě mobility i odolnost proti výpadkům proudu, protože jejich baterie zároveň fungují jako UPS.
3.1.4. Personal PC - osobní počítač
Obrázek 14: osobní počítač
Takto označujeme běžné kancelářské počítače, se kterými se setkáváme na pracovištích. V našich
podmínkách se téměř výhradně jedná o počítače s operačním systémem Windows. Počítače této
17
kategorie mohou mít značné výkonové rozpětí, od Celeronů po i7, grafické systémy mohou být
integrované grafiky nebo specializované externí grafické karty.
Někdy se můžeme setkat s označením multimediální počítač. Obsahuje multimediální výbavu
(výkonnou 3D grafiku, dobrá zvukovou kartu, CD-RW nebo DVD-ROM) a připojení na Internet.
Výkonnější modely zvládnou náročné grafické programy nebo nejnáročnější počítačové hry.
3.1.5. Server- řídící počítač
Je to počítač v počítačové síti, který dalším počítačům poskytuje služby. Jeho výkon je závislý na jeho
postavení v síti. V sítích typu klient-server má postavení dominantní a tomu odpovídá i jeho výkon.
Zde je kladen důraz na jeho spolehlivost a nepřerušitelnost funkce.
V sítích peer to peer, kde zastává funkci file serveru, to může být s i méně výkonný počítač.
Obrázek 15: ukázka serveru
18
Dělení počítačů podle výkonnosti
3.1.6. Mainframe - sálový počítač
Obrázek 16: sálový počítač
Je to výkonný počítač, ke kterému se uživatelé připojují pomocí terminálů. Tento počítač vypadá jako
skříň, umísťuje se do klimatizovaných místností a přístup k němu mají pouze specialisté. Používají se
zde speciální OS (i Linux, ne Windows).
Tyto počítače používají velké firmy typu Třineckých železáren a podobně.
19
3.1.7. Terminál
Obrázek 17: terminál sálového počítače
Je to zvláštní "počítač", který jen zprostředkovává požadavky na server nebo mainframe a přijímá
zpracované úkoly. Proto nemusí být moc výkonný, používá jako OS např. Windows CE. OS je uložen v
ROM paměti. Nemá pevný disk, často ani disketovou jednotku, tím umožňuje vytvářet bezpečné sítě,
ze kterých je obtížné zcizit data, porušit jejich funkci nebo je zavirovat.
3.2. Dělení podle standardů osobních počítačů
V současnosti existují ve třídě osobních počítačů dva rozdílné standardy:
3.2.1. IBM PC kompatibilní počítače
Jsou to počítače vzniklé klonováním původního originálního PC od firmy IBM. Když hovoříme o
„PíSíčku“ nebo o kompatibilním počítači máme na mysli právě tuto kategorii počítačů. Jejich rozšíření
je v ČR stejně jako v Evropě v běžných kancelářích dominantní. Používají nejčastěji mikroprocesory
Intel nebo AMD. Jako OS se používá obvykle Windows. Drtivá většina softwaru je tvořena právě pro
tyto počítače. Celý další výklad je zaměřen pouze na tyto počítače.
20
Dělení podle standardů osobních počítačů
3.2.2. počítače Apple od firmy Macintosh
Obrázek 18: počítač firmy Apple
Jsou rozšířené hlavně v USA. Mají vysokou výkonnost v grafických operacích a než byl vytvořen
kompatibilní PC Windows, tak měly náskok v jednoduchosti ovládání. U nás se používají zejména ve
specializovaných grafických studiích, na některých vysokých školách (např. Matematický ústav SLU
v Opavě).
K dispozici není zdaleka tolik volně stáhnutelných programů jako pro PC. Používají většinou
mikroprocesory firmy Motorola a jako operační systém Mac OS. Mnohé typy jsou montovány do
designově neobvyklých až futuristicky extravagantních skříní.
21
4. Von Neumannovo schéma
Von Neumannovo schéma bylo navrženo roku 1945 americkým matematikem (narozeným v
Maďarsku) Johnem von Neumannem jako model samočinného počítače. Tento model s jistými
výjimkami zůstal zachován dodnes.
Obrázek 19: von Neumannovo schéma
Podle tohoto schématu se počítač skládá z pěti hlavních modulů:



Operační paměť: slouží k uchování zpracovávaného programu, zpracovávaných dat a
výsledků výpočtu
ALU - Arithmetic-logic Unit (aritmetickologická jednotka): jednotka, která provádí veškeré
aritmetické výpočty a logické operace. Obsahuje sčítačky, násobičky (pro aritmetické
výpočty) a komparátory (pro porovnávání).
řadič: řídící jednotka, která řídí činnost všech částí počítače. Toto řízení je prováděno pomocí
řídících signálů, které jsou zasílány jednotlivým modulům. Reakce na řídící signály, stavy
jednotlivých modulů, jsou naopak zasílány zpět řadiči pomocí stavových hlášení.
Procesor: řadič + ALU
CPU (centrální procesorová jednotka): Procesor + Operační paměť


vstupní zařízení: zařízení určená pro vstup programu a dat (klávesnice, myš…)
výstupní zařízení: zařízení určená pro výstup výsledků, které program zpracoval (monitor,
zvuková zařízení…)
23
Kapitola 4: Von Neumannovo schéma
4.1. Princip činnosti počítače podle von Neumannova schématu
1. Do operační paměti se pomocí vstupních zařízení přes ALU umístí program, který bude
provádět výpočet.
2. Stejným způsobem se do operační paměti umístí data, která bude program zpracovávat
3. Proběhne vlastní výpočet, jehož jednotlivé kroky provádí ALU. Tato jednotka je v průběhu
výpočtu spolu s ostatními moduly řízena řadičem počítače. Mezivýsledky výpočtu jsou
ukládány do operační paměti.
4. Po skončení výpočtu jsou výsledky poslány přes ALU na výstupní zařízení.
4.2. Základní odlišnosti dnešních počítačů od von Neumannova
schématu





Podle von Neumannova schématu počítač pracuje vždy nad jedním programem. Toto vede k
velmi špatnému využití strojového času. V dnešní době je obvyklé, že počítač zpracovává více
programů najednou - tzv. multitasking
Počítač může disponovat i více než jedním procesorem, respektive procesorem s více jádry.
Počítač podle von Neumannova schématu pracoval pouze v tzv. diskrétním režimu (tj. způsob
práce počítače, kdy je do paměti počítače zaveden program a data, následně probíhá
výpočet. V průběhu výpočtu již není možné s počítačem dále interaktivně komunikovat.
Dnes existují vstupní/výstupní zařízení, která umožňují jak vstup, tak výstup dat.
Program se do paměti nemusí zavést celý, ale je možné zavést pouze jeho část a ostatní části
zavádět až v případě potřeby.
24
5. Osobní počítač
Osobní počítač není v počítačové terminologii pevně definovaný pojem. Je to počítač díky své ceně
dostupný jednotlivým osobám, zabývajícím se zpracováním informací. V současnosti můžeme za
osobní počítač považovat sestavu: základní jednotka + monitor + klávesnice + myš, u které výrobce
udává kompatibilitu s počítači IBM. Existuje celá řada těchto počítačů, které se liší provedením,
výkonností i konfigurací (skladbou základních stavebních prvků počítače).
Obrázek 20: ukázka osobního počítače
Výkonné části počítače jsou umístěny v počítačové skříni označované jako case. A pak podle svého
provedení na mini-tower, midi-tower, big-tower, desktop, slim, atp. Provedení desktop nebo slim
(menší varianta skříně) jsou určeny pro pracoviště, kde bude monitor postaven přímo na case.
5.1. Přední strana základní jednotky
Jsou zde umístěny signalizační diody, které uživatele informují o zapnutí počítače (většinou žlutá
nebo zelená LED dioda) a práci s pevným diskem (červená LED dioda).
Najdeme zde tlačítko pro zapnutí počítače a tzv. tlačítko Reset, sloužící při tzv. zamrznutí počítače k
jeho opětovnému nastartování (studený start počítače). Toto tlačítko používejte pouze ve
výjimečných situacích, kdy není možné počítač restartovat prostřednictvím operačního systému nebo
tzv. teplého startu (klávesová zkratka [CTRL]+[ALT]+[DELETE]). Dále jsou zde vyústěny
mechaniky pro přenosná média - diskety, CD-disky, DVD-disky, apod.
5.2. Zadní strana základní jednotky
Jsou zde umístěny porty (rozhraní), které umožňují k základní jednotce připojit periferní zařízení. Dále
je zde konektor pro připojení napájení 230 V a případně kolébkový vypínač pro odpojení zdroje od
napájení.
25
Kapitola 5: Osobní počítač
Obrázek 21: zadní strana základní jednotky
5.3. Rozhraní
Mezi počítačem a libovolnou periférií musí být nadefinováno rozhraní (interface, port). Jsou to určitá
pravidla vzájemné komunikace základní jednotky s perifériemi (vstupní a výstupní zařízení).
Rozhraní definuje, jaké pomocné signály kromě vlastních dat se budou používat a jaký bude jejich
význam.
Typy rozhraní:

Paralelní port (tiskárny, scannery,…)

PS/2 port (myš, klávesnice)
26
Rozhraní

Sériový port (propojení dvou počítačů,…)

VGA port - připojení monitoru, dataprojektoru…

DVI port – propojení videozařízení (LCD monitor, dataprojektor) s počítačem

HDMI port – pro přenos nekomprimovaného obrazového a zvukového signálu v digitálním
formátu.

USB (Universal Serial Bus) port -např. připojení digitálního fotoaparátu, myši, klávesnice,
tiskárny, skeneru apod.

IEEE 1394 (Firewire,i-link) - připojení videokamer
27
Kapitola 5: Osobní počítač

PCMCIA (rozšíření o bezdrátovou síťovou kartu (Wi-Fi), Bluetooth,…)
Obrázek 22: různé typy rozhraní
28
6. Části základní jednotky
6.1. Základní deska
Jedná se o modul (mainboard, motherboard), v němž jsou zabudovány všechny elektronické
součástky a obvody, které vykonávají práci počítače. Je to velký obvod s plošnými spoji s množstvím
patic (např. pro mikroprocesor), slotů (např. PCI, AGP) a konektorů – „zástrček“ pro vložení
konkrétních prvků.
Výrobci základních desek jsou např. Abit, Aopen, Asus, Biostar, ECS, FIC, Gigabyte, MSI, QDI apod.
Obrázek 23: základní deska počítače - schematicky
29
Kapitola 6: Části základní jednotky
Obrázek 24: základní deska počítače - různé pohledy
30
Sběrnice (bus)
6.2. Sběrnice (bus)
Pod pojmem sběrnice obecně rozumíme soustavu vodičů, která umožňuje přenos signálů mezi
jednotlivými částmi počítače. Pomocí těchto vodičů mezi sebou jednotlivé části počítače komunikují a
přenášejí data.




Tyto vodiče zahrnují:
Datové vodiče – přenos dat
Adresové vodiče – přenos adres
Řídící vodiče - pro signály, které říkají jednotlivým částem systému co dělat.
Zařízení jako jsou procesor, koprocesor, cache paměť, operační paměť, řadič cache paměti a operační
paměti a některá další zařízení jsou propojena tzv. systémovou sběrnicí (CPU bus).
Osobní počítače musí být navrženy tak, aby bylo možné jejich snadné rozšiřování o další zařízení
(zvukové karty, síťové karty, řadiče disků apod.). Takovéto rozšiřování je velmi často uskutečňováno
pomocí tzv. rozšiřující sběrnice počítače (častěji označované pouze jako sběrnice), na kterou se
jednotlivá zřízení zapojují. Tato rozšiřující sběrnice a zapojovaná zařízení musí splňovat určitá
pravidla, tzn., že ve výpočetní technice je pojem sběrnice také chápán jako standard, dohoda o tom,
jak vyrobit zařízení (rozšiřující karty), které mohou pracovat ve standardním počítači.
Příklady sběrnic - PCI (Peripheral Component Interconnet), AGP (Accelerated Graphics Port), PCI Express. K důležitým parametrům sběrnice patří tzv. základní frekvence sběrnice. Je to frekvence
(rychlost komunikace), od které jsou odvozovány všechny ostatní frekvence v počítači. Na této
frekvenci komunikuje procesor s pamětí.
Obrázek 25: sběrnice PCI Express
31
6.3. Mikroprocesor
Obrázek 26: mikroprocesor firmy INTEL a AMD
Procesor je integrovaný obvod (elektronická součástka), je pověřen řízením práce celého
počítačového systému, vykonává programové příkazy, koordinuje práci jednotlivých zařízení
počítačové konfigurace a umožňuje spojení mezi nimi.
Tvoří "srdce" a "mozek" celého počítače. Procesor se zasouvá do tzv. patice.
6.3.1. Součásti procesoru:
 Řadič nebo řídicí jednotka, která zajišťuje řízení součinnosti jednotlivých částí procesoru dle
prováděných strojových instrukcí (jejich dekódování, načítání operandů instrukcí z operační
paměti a ukládání výsledků zpracování instrukcí).
 Sada registrů pro uchování operandů a mezivýsledků. Přístup k registrům je
mnohem rychlejší než přístup do operační paměti připojené k procesoru pomocí sběrnice. Bitová
šířka pracovních registrů je jednou ze základních charakteristik procesoru.
 Jedna nebo více aritmeticko-logických jednotek (ALU jednotek), které provádí nad daty
aritmetické a logické operace.
 Některé procesory obsahují jeden (nebo více) matematických koprocesorů (FPU), které
provádějí operace v plovoucí řádové čárce.
V počítačích IBM PC a kompatibilních se používaly např. mikroprocesory firmy Intel 8088, 8086,
80286, 80386, 80486 a Pentium, Dual Core…. V současnosti jsou na trhu mikroprocesory s více jádry,
které umožňují vysoce kvalitní grafické a multimediální práce na osobních počítačích. Další používaná
značka mikroprocesorů je konkurenční AMD (např., K7, K6, Athlon, Phenom).
6.3.2. Základní charakteristiky mikroprocesoru:
a)
b)
c)
Taktovací frekvence - určuje rychlost práce mikroprocesoru, udává se v Hz (hercích), MHz
a dnes už v GHz. Pokud tedy máme procesor s taktovací frekvencí 2 GHz – znamená to, že
zvládne 2 000 000 000 instrukcí za sekundu.
Počet jader - počet a typ jader integrovaných v procesoru (1-16)
Šíře datové sběrnice - udává počet vodičů tvořících datovou sběrnici a zároveň počet bitů,
které je mikroprocesor schopen najednou zpracovat. Na vstupu vodiče do procesoru buď
je, nebo není přivedeno napětí (logická 1 nebo 0). Procesor sled 0 a 1 zpracovává a
32
Grafické adaptéry
d)
vyhodnocuje. Rozdíl je v tom, kolik takových přivedených vodičů (resp. 0 a 1) dokáže
procesor zpracovat v jednom okamžiku. Podle toho je označen jako x-bitový (16bitový,
32bitový, 64bitový, 128bitový).
Interní paměť cache - kapacita rychlé interní vyrovnávací paměti integrované přímo na
čipu procesoru. Urychluje přístupy do operační paměti typu RAM. Pokud cache není
přítomna, musí procesor při čtení nebo zápisu do paměti čekat na dokončení této
operace. Současné procesory mají integrovanou cache ve velikosti řádově
jednotek MiB (mebibajtů). Cache může být několikastupňová (L1, L2, L3 – čím nižší číslo,
tím blíže k procesoru) a může být umístěna i na základní desce počítače.
Podle rychlosti procesoru nelze posuzovat rychlost počítače. Skutečná rychlost počítače je
ovlivněna ještě dalšími parametry, např. velikostí paměti.
6.4. Grafické adaptéry
Grafická karta nebo také videoadaptér je součástí počítače, jejímž úkolem je vytvářet grafický výstup
na monitoru, grafické výpočty atd. Připojena je většinou přes PCI-Express slot.
Grafická karta může být i integrována na základní desce. Jedná se většinou o méně výkonné verze
grafických čipů. Grafické karty integrované na základní desce jsou vytlačovány integrací grafického
jádra přímo do procesoru nebo na společnou desku spolu s procesorem.
Videokarta má vliv na to, jaký software může uživatel na počítači provozovat a jak rychle se data na
obrazovku přenášejí. Většina videokaret dovoluje práci ve dvou základních režimech:


textovém režimu
grafickém režimu – jedná se o režim, ve kterém jsou informace zobrazovány po jednotlivých
obrazových, bodech tzv. pixelech (Picture Element). Tento režim již nepoužívá předem
definované znaky, ale může z jednotlivých pixelů vykreslit prakticky "libovolnou" informaci.
U každé grafické karty jsou důležité následující parametry:
 Rozlišení v textovém režimu - počet znaků, které je možné v textovém režimu zobrazit na
jednom řádku, a počet řádků, které je možné umístit na obrazovku.
 Matice znaků - počet bodů (ve vodorovném a ve svislém směru), ze kterých se může skládat
jeden znak v textovém režimu
 Rozlišení v grafickém režimu - počet pixelů, které je možné v horizontálním a ve vertikálním
směru zobrazit
 Počet barev (barevná hloubka) - počet barev, které je možné zobrazit.
 Rychlost - počet pixelů, které videokarta dokáže vykreslit za jednotku času. Poslední dva
parametry platí pro grafický režim.
33
Obrázek 27: grafická karta
Moderní videokarty se skládají z následujících částí:




GPU - "grafický procesor" je výpočetní jádro grafické karty. Obsahuje řadič paměti,
unifikované shadery, TMU jednotky, ROP jednotky a další. Zpracovává 3D geometrii na 2D
obraz, zobrazitelný na zobrazovacím zařízení.
Paměť - zde jsou ukládány informace nutné pro grafické výpočty.
DAC převodník
ROM BIOS
Při práci zapisuje procesor počítače obrazová data do videopaměti. Takto zapsaná data jsou potom
čtena procesorem videokarty, který na jejich základě vytváří digitální obraz.
Digitální obraz je posílán na vstup DAC (Digital Analog Convertor) převodníku, který z něj vytváří
analogový obraz pro monitory, řízené spojitě (analogově) měnící se hodnotou signálů tří základních
barev (Red - červená, Green - zelená, Blue - modrá).
34
TV Tuner
Vzhledem k tomu, že dnes většina počítačů pracuje pod operačním systémem provozovaným v
grafickém režimu (Windows, OS/2), jsou na výkon videokarty kladeny vysoké nároky. Proto je více
než vhodné, aby do počítačů s výkonnými procesory byly osazovány výkonné akcelerátory určené pro
sběrnici PCI-Express. V opačném případě je totiž možné, že by videokarta značně degradovala výkon
celého počítače.
6.5. TV Tuner
Obrázek 28: TV tunery
Televizní tuner je počítačová komponenta, která se stará o dekódování televizního signálu na
počítačový a naopak. Může být nedílnou součástí grafické karty (jako např. ATI All In Wonder) nebo
na zvláštní kartě, která se s grafickou kartou propojuje daným způsobem - kabelem, sběrnicí apod.
Samostatné tunery lze většinou propojit pouze s grafickou kartou stejného výrobce (ATI TV Tuner,
Matrox Rainbow Runner), ojediněle mohou být na grafické kartě nezávislé (Highway Extreme). Kromě
promítání televizních kanálů na počítači se používají také k digitalizaci videosignálů (AVI, MPEG,…)
6.6. Síťová karta
Síťová karta je zařízení, které umožňuje připojení počítače do počítačové sítě. Dnes bývá nejčastěji
integrována přímo na základní desce
Mezi základní parametry každé síťové karty patří:



typ sítě, pro který je daná karta určena, např. Ethernet, Fast Ethernet, Arcnet, Token ring
rychlost - množství dat, které je karta do sítě schopna vyslat (ze sítě přijmout) za jednotku
času (100 kb/s - 10 Gb/s)
typ média – typ kabelu, který je možné k síťové kartě připojit, např. tenký koaxiální kabel,
silný koaxiální kabel, kroucená dvojlinka nebo optický kabel.
35
Každé síťové médium se k síťové kartě připojuje pomocí specifického konektoru, který karta musí
obsahovat.
Druhy síťových médií (kabely):




tenký koaxiální kabel: jeho použití je doporučováno pro dobrou odolnost proti rušení a
poměrně vysokou přenosovou rychlost až do 10 Mbps. V dnešní době se nepoužívá, bývá
častěji nahrazován kroucenou dvojlinkou;
silný koaxiální kabel: používaný dříve k venkovním rozvodům. Dnes je silný koaxiální kabel
používaný jen zřídka, protože je nahrazován kvalitnějším optickým kabelem;
kroucená dvojlinka: používaná pro vnitřní rozvody. Kroucená dvojlinka se připojuje pomocí
konektoru RJ-45;
optický kabel: pro své výborné vlastnosti slouží především k propojování vzdálenějších sítí.
Při realizaci sítě v rámci budovy se dnes poměrně často používá tzv. strukturovaná kabeláž, u které
se pro horizontální rozvody (v rámci patra) používá kroucená dvojlinka a pro vertikální rozvody je
použito optického vlákna.
Některé síťové karty jsou vybaveny paticí pro obvod zvaný Boot ROM. Boot ROM je paměť typu
EPROM (EEPROM), která obsahuje programové vybavení nezbytné pro zavádění operačního systému
z počítačové sítě, místo jeho zavádění z lokálního disku.
Obrázek 29: optický kabel
Obrázek 30: kroucená dvojlinka
36
Paměti v počítači
Obrázek 31: klasická síťová karta PCI
6.7. Paměti v počítači
Registr
Cache paměť
Operační paměť
Vnější paměti (HDD, CD-ROM.…)
Obrázek 32: rozdělení pamětí v počítači
6.7.1. Registry
Paměťová místa na čipu procesoru, která jsou používaná pro krátkodobé uchování právě
zpracovávaných informací.
6.7.2. Cache paměť
S pamětmi cache se v celé počítačové architektuře setkáváme poměrně často.
37
Je to rychlá vyrovnávací paměť (jakýsi mezisklad dat) mezi různě rychlými částmi počítače. Rychlejší
zařízení čte data z cache a není brzděno pomalejším zařízením (ze kterého si cache data již načetla) a
obráceně.
6.7.3. Operační paměť
Jedná se o vnitřní paměť počítače, kterou tvoří integrované obvody. Je to síť elektrických buněk,
které jsou schopny udržet informace.
Rozlišujeme:
paměť typu RAM (random access memory)
RAM (Random Access Memory) - paměť s přímým přístupem, česky operační paměť nebo RAMka slouží k ukládání dat, se kterými se zrovna pracuje. Je proto velice důležitá pro rychlý chod počítače,
protože pokud se zaplní, zpracovávaná data se začnou zapisovat na harddisk, což je několikanásobně
pomalejší a vede k rapidnímu zpomalení počítače.
Když spustíte program, dojde k jeho načtení do operační paměti a teprve zde jej dokáže procesor
instrukci za instrukcí vykonávat. Na rozdíl od pevného disku či diskety, které dokáží udržet uložené
informace i tehdy, je-li počítač vypnutý, je operační paměť určena pouze ke krátkodobému uložení
informací. Pokud počítač vypnete, je obsah operační paměti ztracen. V současné
době, kdy programy zpracovávají obrovská kvanta dat (to platí zejména pro multimedia a video), jsou
nároky kladené na paměťový subsystém větší než kdykoli předtím. Nejdůležitějším parametrem je
kapacita paměti a doba přístupu k datům. První PC mívali kapacitu paměti 1, 2, 4, 8, 16 a 32 MB, v
současnosti mají běžné PC kapacitu operační paměti minimálně 2 GB a tento parametr se rychle
zvyšuje.
Čím více operační paměti RAM počítač má, tím pružněji pracuje. Krátká doba přístupu je důležitá i z
toho hlediska, aby nebyl zdržován rychlý mikroprocesor.
38
Obrázek 33: paměťové moduly DDR 3
paměť typu ROM (read only memory)
Tato část operační paměti je naprogramovaná přímo výrobcem počítače a s jejím obsahem nemůže
uživatel manipulovat.
Je v ní uložen základní program - BIOS.
Její obsah se nedá měnit a po vypnutí počítače zůstává obsah zachován.
Obrázek 34: různé typy BIOS
BIOS (anglicky Basic Input-Output System) implementuje základní vstupně–výstupní funkce pro
počítače IBM PC kompatibilní a představuje vlastně firmware pro osobní počítače. V současné době
se BIOS používá hlavně při startu počítače pro inicializaci, konfiguraci a základní test připojených
39
hardwarových zařízení a následnému zavedení operačního systému, kterému je pak předáno další
řízení počítače.
Programový kód BIOSu je uložen na základní desce v stálé paměti typu ROM, EEPROM nebo
modernější flash paměti s možností jednoduché aktualizace
Setup
K nejstarším počítačům se dodávaly speciální programy, které umožňovaly měnit jejich nastavení.
Později se tzv. setup stal součástí BIOSu a dá se vyvolat stiskem specifické klávesy při startu počítače
(klávesa F2, Delete a podobně). Nastavení se ukládá do BIOS paměti o velikosti 512 bajtů a je použito
při startu počítače pro nastavení čipsetu. Historicky se uvádí jako CMOS paměť a je zálohovaná 3
voltovou baterií.
6.7.4. Přídavné paměti - vnější paměti
Harddisk (HDD, pevný disk)
Pevné disky jsou média pro uchování dat s vysokou kapacitou záznamu (řádově stovky GB). Jedná se
o pevně uzavřenou jednotku. Uvnitř této jednotky se nachází několik nad sebou umístěných
rotujících kotoučů (disků, ploten). Pro každý povrch kotouče má pevný disk elektromagnetickou čtecí
a zápisovou hlavu s mikroskopickou cívkou. Hlavy disku uchovávají data na disku elektromagneticky.
Všechny hlavy jsou umístěny na jednom společném rameni a pohybují se tedy zároveň. Počet hlav je
shodný s počtem aktivních ploch, na které se provádí záznam, jsou výkyvné a ovládají se velmi
přesným motorem.
Čím je motor rychlejší a kvalitnější, tím má pevný disk menší přístupovou dobu - tím také rychleji
reaguje na povely. Disky se otáčejí po celou dobu, kdy je pevný disk připojen ke zdroji elektrického
napájení nezávisle na tom, zda se z něj čte (na něj zapisuje).
Rychlost otáčení bývá 7.200 až 10.000 otáček za minutu. Díky tomuto otáčení se v okolí disků vytváří
tenká vzduchová vrstva, na níž se pohybují čtecí/zapisovací hlavy. Vzdálenost hlav od disku je asi 0,3
až 0,6 mikronu.
40
Obrázek 35: struktura harddisku
41
Geometrie pevných disků
Kotouče jsou uchyceny na společné ose jeden za druhým. Každou stranu kotouče označujeme jako
povrch, jeden kotouč má tedy dva povrchy. Dále je každý povrch rozdělen do soustředných kružnic stop. Stopy, které se nacházejí na různých površích pod sebou, tvoří tzv. válec - cylindr. Povrchy jsou
obrazně rozděleny ještě paprsčitě. Díky tomuto rozdělení nám vznikly oblasti, které se nazývají
sektory.
Obrázek 36: vztah mezi stopami a cylindry
Geometrie disku udává hodnoty následujících parametrů:



stopy disku: počet stop na každé aktivní ploše disku. Stopy disku bývají číslovány od nuly,
přičemž číslo nula má vnější stopa disku.
cylindry: jejich počet je shodný s počtem stop. Číslování cylindrů je shodné s číslováním stop.
sektory: sektory jsou očíslované části a vypadají jako výseče na plotně, také samozřejmě
nejdou pouhým okem vidět a jak jsem již uvedl, je to nejmenší adresovatelná jednotka na
disku. Tyto sektory se vytváří při formátování disku a každý z nich obsahuje hlavičku, ve které
je uvedeno číslo sektoru a identifikační data značící začátku sektoru a také data obsahující
kontrolní součet. Tento kontrolní součet se používá pro kontrolu logicky a také u příchozích
paketů u počítačových sítí, které v hlavičce tuto informaci přenášejí. Jednotlivé sektory jsou
odděleny místem, kde není možno nahlédnout a tím jsou určeny jejich "hranice".
(1 sektor = býval 512 Bytů, dnes se výrobci domluvili na 4 KB na sektor).
Podsystém pevného disku se skládá z:

diskových jednotek
 desky rozhraní pevných disků
 příslušných kabelů propojujících diskové jednotky s deskou
rozhraní
42
Fragmentace disku
Soubory se na disk zapisují tak, že postupně zaplňují jednotlivé sektory disku. V okamžiku,
kdy ovšem začneme soubory z disku i mazat, dochází ke vzniku prázdných sektorů, které jsou
nabízeny přednostně nově zapisovaným souborům, bez ohledu na to, že soubor je delší než
nabízená posloupnost klastrů. Dojde pak k tomu, že soubor je rozložen do souborů
rozptýlených po různých částech disku. Tomuto jevu říkáme fragmentace disku a má
podstatný vliv na rychlost přístupu k souborům na disku. Čas od času je vhodné provést
defragmentaci disku pomocí vhodného programu, který je obvykle dodáván jako jedna ze
součástí operačního systému.
Konvence pro značení disků
A:, B: - disketové mechaniky
C: - systémová část pevného disku
D:, E:, F: …
- další logické disky na tomto pevném disku
- další pevné disky
- další vnější paměti (CD-ROM, ZIP)
- namapované síťové disky

adresář (složka)- oblast na disku, může obsahovat soubory a podřízené adresáře. Na každém
disku je hlavní adresář (vzniká formátováním disku). Hlavní adresář (root, značení:\) je
jedinečný a není tedy pojmenován. Ostatní adresáře jsou pojmenovány, vznikají instalací SW
anebo vytvořením uživatelem

soubor - data uložená na disku. (program, text, obrázek atp.).
Na každém logickém disku existují čtyři základní oblasti:




Boot Record (zaváděcí záznam)
File Alocation Table (tabulka obsazení disku)
Root Directory (hlavní - kořenový - adresář)
Data Area (datová oblast).
Rozhraní (interface) pevných disků
Aby pevný disk mohl komunikovat s řadičem, musí se dohodnout na "jazyku", kterým budou mezi
sebou hovořit. Tento "jazyk" se nazývá rozhraní (interface). Pevný disk se většinou prodává
samostatně a řadič bývá integrován přímo na základní desce. Z toho vyplývá, že muselo vzniknout
jakési společné standardní rozhraní.
K těm základním patří:

SCSI (Small Computer Systems Interface)
43

IDE (Integrated Drive Electronics) - pevný disk IDE je připojen 40ti vodičovým kabelem k
desce adaptéru IDE, která bývala zastrčena do slotu sběrnice. Toto rozhraní se velmi brzy
stalo standardem kvůli své dostupnosti (bylo levné), jednoduchosti a dostačujícímu výkonu.
Ne však na dlouho.
EIDE - (Enhanced Integrated Device Eelectronics) je stejně jako jeho předchůdce navrženo firmou
Western Digital. Vychází ze standardu IDE, zachovává kompatibilitu zdola, a odstraňuje následující
nedostatky rozhraní IDE např.:
o
o

dovoluje zapojení až čtyř zařízení
dovoluje zapojení i jiných zařízení než jsou pevné disky (např. CD-ROM, páskové
mechaniky atd.)
SATA (Seriál ATA) , SATA II, SATA III- nahrazuje rozhraní IDE, rychlejší přenos dat, dnes
nejpoužívanější
44
Obrázek 37 Rozhraní SATA

RAID (Redundant Array of Inexpensive Disks) - mezistupněm vkládaným mezi souborový
systém a fyzické médium jsou disková pole RAID. Umí propojit více disků v jeden stejně jako
ochránit systém před výpadkem jednoho z nich, třeba jen jejich pouhým zrcadlením. Uživatel
o této vrstvě nemusí vědět vůbec nic, stejně tak o tom, jaké médium je k uchování dat
použito.
Pružné disky (floppy disky, diskety)
Pružné disky patří mezi přenosná média pro uchovávání dat. Pružný disk je tvořen plastovým
kotoučem, na jehož povrchu je vrstva oxidu železa. Celý kotouč je potom uzavřen v obdélníkovém
pouzdře, vystlaném hebkým materiálem, které jej chrání před nečistotou a mechanickým
poškozením a ve kterém se kotouč při práci otáčí. V tomto obalu je vyříznutý tzv. čtecí otvor, kterým
přistupuje čtecí a zapisovací hlava k médiu.
Záznam dat na médium je prováděn magneticky. Jednotlivá data jsou zapisována do soustředných
kružnic, tzv. stop, na obě strany diskety. Každá stopa je rozdělena ještě na tzv. sektory, jež tvoří
nejmenší adresovatelný úsek média, na který je možné zapisovat. To znamená, že při zápisu na
pružný disk jsou data zapisována po sektorech a poslední sektor již nemusí být plně zaplněn.
Obrázek 38: stopy a sektory na pružném disku
Každý sektor má 512 B. Standardem je 31/2" disketa s velikostí 1,44MB.
45
Obrázek 39: 31/2" disketa
Diskety se dnes již nevyrábějí a používají se pouze výjimečně, jsou nahrazeny flash disky.
CD, DVD, a ostatní formy záznamu
Kompaktní disky (CD) a jejich mechaniky
CD pro počítačovou praxi se začaly používat v roce 1985 a jejich kapacita byla 650 MB (dnes 700MB
s 80 min. záznamu), co představuje asi 74 minut zvukového záznamu nebo více než 650 miliónů
znaků napsaných z klávesnice.
Na rozdíl od pevného disku, který má soustředné kruhové stopy rozdělené do sektorů, má CD-ROM
záznamovou stopu ve tvaru spirály začínající u středu disku, která je také rozdělena na sektory. Tím,
že záznam začíná od středu, dovoluje vytvářet CD i jiného než kruhového tvaru např. srdce,
obdélník,…
CD se rozdělují do následujících typů:
 CD – ROM (read only memory) - pouze pro čtení, nebylo možné je mazat ani přepisovat.
 CD – R (recordable ) - s možností čtení z CD i zápisu na něj.
 CD – RW (rewritable) - možný mnohonásobný přepis jako u diskety.
Princip záznamu:
CD je stříbřitý nebo zlatý kotouč, na kterém je pod průhlednou ochrannou vrstvou nanesena
záznamová vrstva. Do záznamové vrstvy se data zapisují po spirále ve formě mikroskopických
vyvýšenin a prohlubní (pitů). Tato data potom čte laserový paprsek v CD mechanice. Podle toho, zda
se laserový paprsek rozptýlí nebo odrazí, se čte 1, 0.
Na rozdíl od disket a pevného disku, které využívají záznam na magnetickém principu, je CD odolnější
vůči chybám způsobeným mechanickým poškozením.
Čtecí zařízení mechaniky CD je vybaveno tzv. systémem korekce chyb, který je schopen přečíst i data z
mírně poškozených míst disku. Ani CD však není nezničitelné. Jeho nepřítelem je prach, který se může
usadit v mechanice nebo v samotném disku.
46
Rychlost práce CD mechanik:
První mechaniky pracovaly s přenosovou rychlostí 120 kB/s, což je stejné jako u zvukových CD.
K tomuto základu jsou nyní přirovnávány rychlosti rotace CD disku v mechanice. V současnosti CD
mechaniky pracují 2x … 24x, 40x, 52x i rychleji. Extrémní rychlosti čtení obsahů CD nemusí být vždy
výhodou. Tyto rychlé mechaniky jsou citlivější na chyby, které nemusí vždy zvládnout.
Kapacita CD disků:
Kapacita běžného CD je nejčastěji 650 MB nebo 700 MB. Pracuje na zvyšování kapacity CD disků
zvyšováním hustoty záznamu, zaváděním více záznamových vrstev apod.
Existují mini – CD s kapacitou 210 MB (např. pro přehrávače MP3, fotoaparáty).
Digitální video disky (DVD) a jejich mechaniky
Zkratka DVD je Digital Video Disc nebo lépe Digital Versatile Disc.
Technologie záznamu a čtení je obdobné jako u CD. Rozdíly spočívají především v hustším záznamu
popř. ve 2 záznamových vrstvách.
Pouhým okem je rozdíl mezi CD a DVD skoro nerozeznatelný. Záznamová kapacita je však již díky
zmíněným vlastnostem mnohonásobně vyšší (běžně 4,7 GB).
DVD disky se dnes používají nejčastěji pro záznam filmu, přesto jej jejich kapacita pro běžný film malá
a proto se filmy ukládají ve speciálním kompresním formátu MPEG-2.
V současnosti se hledá lepší kompresní formát a dnes nabízené DVD přehrávače nabízejí i jiné
formáty.
Formy záznamu
 lisovaná DVD (průmyslově vyráběná data, filmy, zvuk), DVD – R, DVD + R.
 přepisovatelná - DVD – RAM, DVD – RW, DVD + RW, DVD - R/W.
Kapacita DVD
 2 velikosti DVD (průměr 80 a 120 mm),
příklady DVD:




4,7 GB - jednovrstvý disk s jednostranným záznamem,
8,5 GB – dvouvrstvý disk s jednostranným záznamem,
9,4 GB - jednovrstvý disk s oboustranným záznamem,
17 GB - dvouvrstvý disk s oboustranným záznamem,
Výhody: asi 3x kvalitnější úroveň obrazu než u VHS, prostorový zvuk, kapacita (2 a více hodin videa),
pohyb po záznamu (krokování, kapitoly, ...), uložení až osmi jazykových záznamů a titulky v 32
jazycích, 9 úhlů pohledu, formát TV obrazu 16: 9 nebo 4:3
přehráváním se nesnižuje kvalita záznamu;
Nevýhody: náchylnost k mechanickému poškození záznamové plochy, možná změna kompresních
formátů.
47
Obrázek 40: CD a DVD mechaniky a jejich disky
Blu-ray disky (někdy také blueray) a jejich mechaniky
Princip obdobný jako u DVD, pracují s kratší vlnovou délkou laseru, vyšší hustota záznamu.
Disky umožňují záznam dat s celkovou kapacitou až 25 GB u jednovrstvého disku, 50 GB u
dvouvrstvého disku až po 80 GB u oboustranné dvouvrstvé varianty
Obrázek 41: princip zápisu CD, DVD a Blue Ray mechaniky
48
flash disky
Přenosné paměti, kapacity dnes řádově v jednotkách až stovkách GB, připojují se přes USB, velmi
rychlé a snadno ovladatelné.
Obrázek 42: flash disky
výměnné pevné disky
Jedná se vysokokapacitní paměťová média, která zaručují i vyšší ochranu dat (můžeme je z počítače
vyjmout a odložit). Používají se ve výkonných serverech.
externí pevné disky
Připojované většinou přes USB.
Obrázek 43: externí hard disk
49
7. Vstupní zařízení
7.1. Myš
Myš je dnes nejčastěji používaným polohovacím zařízením. Připojuje se k počítači buď přes sériový
port (konektor 9 nebo 25pinů, konektor PS/2) nebo přes port USB.
Aby myš fungovala, musí být do paměti zaveden její ovladač (systém Windows se o to postará sám).
Obrázek 44: myš IntelliMouse
Můžeme je rozdělit do 3 skupin:

Mechanická (kuličková) myš - mechanicky je realizována kuličkou, která se pohybuje po
podložce a její pohyb je přenášen přes dva válečky na snímač. Jednoduchá elektronika uvnitř
myši pak vypočítá relativní posun v daném směru a tato informace je pak předána počítači
buď kabelem, nebo dnes již i s využitím infračerveného přenosu dat (bezdrátová myš). Dnes
se již nepoužívá.
Obrázek 45: myš IntelliMouse
51
Kapitola 7: Vstupní zařízení

Optická myš – v myši je umístěna kamera (CCD či CMOS prvek s maticí o velikosti několik
desítek bodů), která snímá obraz v podobném rozlišení, jaké má například ikona programu.
Rychlost jejího snímání je ovšem velmi vysoká, od jednoho tisíce snímků za sekundu se
můžete dostat (u nejkvalitnějších myší) až k šesti tisícům vyhodnocených obrazů. Pokud
myškou pohybujeme, obraz se posune, čímž je možno zjistit, jakým směrem se pohybujeme,
a jak rychle. Aby tato kamerka něco zachytila, musí být plocha viditelná, tedy musí ji něco
osvětlovat. K osvětlení plochy slouží jedna malá svítivá dioda (LED), jejíž světlo je namířeno
pomocí hranolu/zrcátka na podložku. Proč je světlo červené? Kvůli ceně, červená LED je totiž
mnohonásobně levnější než například LED modrá. Odpadá nepříjemné čištění, protože myš
neobsahuje žádné pohyblivé snímací součástky, nemůže se tak zanášet, k práci s ní
nepotřebujeme podložku. Optické myši se však neumí vypořádat s některými méně
obvyklými povrchy. Největší problémy jim dělají především ty lesklé a červené.

Laserová myš – Společnost Logicech nahradila diodu laserem a představila tak první
laserovou myš na světě s označením MX1000. Tato myš si hravě poradí i se skleněnými
povrchy.
Obrázek 46: optická myš
Obrázek 47: laserová myš Logitech MX1000
Standardní myš má dvě (tři tlačítka), která slouží k jejímu ovládání. Dnes již některé firmy dodávají na
trh myši, které místo prostředního tlačítka mají otočný váleček nebo páčku, která umožňuje další
vlastnosti při ovládání zejména produktů firmy Microsoft.
52
Klávesnice
7.2. Klávesnice
Slouží pro komunikaci mezi uživatelem a PC (zadávání příkazů a vstupních dat). V dnešní době je na
trhu nespočetně mnoho typů klávesnic, např.:




ergonomická - klávesnice uzpůsobené pro co nejlepší položení ruky;
multimediální - 107 - 120 tlačítek, tlačítka navíc pomáhají ovládat multimédia (CD…);
internetová - tlačítka obdobná jako u multimediální, ale s funkcemi na ovládání internetu,
pošty,…;
bezpečnostní - vybavená bezpečnostními prvky pro počítač (snímač otisků, čtečky karet,…).
Obrázek 48: ukázka levé strany klávesnice – obsahuje ovládací prvky (Hrát/Pozastavit, Ticho…)
7.2.1. Připojení k počítači (rozhraní)





DIN5 - kulatý konektor s 5 výstupy (dnes se již v PC nepoužívá);
PS/2 - kulatý konektor s 6 výstupy, nejrozšířenější, od konektoru pro myš nejčastěji rozlišen
barvou (shodná s koncovkou na kabelu klávesnice);
USB - nejběžnější rozhraní, lze přes ně připojit k počítači většinu externích zařízení
Firewire
bezdrátové.
7.2.2. Rozložení znaků na klávesnici
alfanumerická část
Obsahuje klávesy pro zápis písmen, číslic a dalších znaků. Jejich rozložení je blízké psacímu stroji. Jsou
zde i řídící klávesy. Jejich funkce může být v různých programech různá. Nejčastější význam je tento:
Tab - tabulátor přesouvá kurzor doprava za následující kurzorovou zarážku. V kombinaci s klávesou
ATL slouží k přepínání mezi spuštěnými aplikacemi ve Windows.
Shift - mění malá písmena na velká a naopak, umožňuje zobrazení znaků uvedených v horní části
kláves a používá se i pro některé příkazy.
53
Ctrl - (control) používá se obvykle v kombinaci s jinou klávesou a umožňuje zápis a vykonání
některých příkazů.
Backspace - ruší znak vlevo od kurzoru a posouvá kurzor o jeden znak vlevo.
Alt - používá se v kombinaci s jinými klávesami a umožňuje zadání dalších příkazů.
Levý Alt - ve spojení s jinými klávesami přepíná mezi rozložení kláves (např. cs nebo en).
Caps Lock - nastavuje trvalý zápis velkých písmen, zapnutí indikuje kontrolka v pravém horním rohu
klávesnice.
Alfanumerická sekce obsahuje klávesu (uprostřed levého Ctrl a Alt) pro zobrazení hlavního menu
START operačního systému Windows.
část pro řízení pohybu kurzoru
Je umístěna vpravo od alfanumerické sekce. Slouží pro ovládání pohybu kurzoru po obrazovce.
přesouvání kurzoru o jeden znak podle polohy šipky
Page Up - přesune kurzor o jednu obrazovku (stránku) nahoru. Page Down - o
jednu obrazovku (stránku) dolů.
Home - přesouvá kurzor na začátek řádku. End - přesouvá kurzor na konec
řádku.
CTRL+Home - přesouvá kurzor na začátek dokumentu.
CTRL+End - přesouvá kurzor na konec dokumentu.
přepínání režimu vkládání a přepisování.
ruší znak, na kterém je kurzor (text vpravo od kurzoru).
Kombinace CTRL+ALT+DELETE restartuje počítač, u vyšších verzí operačního systému Windows
zobrazuje panel pro přihlášení k práci, ukončení aplikací,…
numerická část
Je umístěna v pravé části klávesnice.
Pracuje jednak v režimu numerickém (když je zapnuto NUM LOCK) nebo v režimu řízení
pohybu kurzoru po obrazovce, stejně jako předešlá sekce.
54
Klávesnice
Zapnutí NUM LOCK je indikováno světelnou kontrolkou v indikátorové sekci. Klávesy +,-,/,*, ENTER
pracují v obou režimech stejně. Tuto sekci používáme přednostně, když zapisujeme hodně číselných
údajů.
Obrázek 49: numerická klávesnice
funkční část
Tvoří ji 12 kláves podél horní hrany klávesnice. Umožňuje zadávat složitější příkazy stisknutím jediné
klávesy. F1 je obvykle nápověda. Funkce jsou v různých uživatelských programech různé.
...
sekce speciálních kláves
způsobuje ukončení, přerušení vykonávaného příkazu.
snímá momentální obsah obrazovky jako obrázek.
Pause - slouží pro pozastavení činnosti počítače. Práce se obnoví stisknutím libovolné
klávesy.
55
Break – používal se v kombinaci s CTRL. Jejich současné stisknutí způsobí ukončení
činnosti právě vykonávaného příkazu.
zapíná a vypíná rolování obrazovky.
Mapa Znaků - v operačním systému Windows v nabídce - příslušenství->systémové nástroje je mapa
znaků umožňující vkládání znaků které na klávesnici přímo nejsou
Údržba
Klávesnici je třeba čas od času vyčistit, a to nejlépe za pomoci vysavače a čisticích prostředků na plast
(ne písek!!!). Klávesnice musí být odpojená od počítače.
7.3. Touchpad
Dotyková destička je součástí klávesnice přenosných počítačů.
Obrázek 50: touchpad
56
Tablet
7.4. Tablet
Složen z podkladové plochy a pera. Používá se při práci grafika, projektanta.
Obrázek 51: tablet Graphire Bluetooth
7.5. Scanner
Skener je plnohodnotný opak tiskárny - světlem snímá informace na papíře a převádí je do digitální
podoby nul a jedniček.
Obrázek 52: stolní scanner
Nejpoužívanějšími jsou skenery stolní a deskové skenery, které pracují stejně jako kopírka: Na
skleněnou desku se položí předloha (která může být plastičtější, než je papír - kupříkladu propiska,
brýle, akvarijní rybička), přikryje se a skenuje.
Z pojízdného ramena je svazkem paprsků vždy snímán celý řádek bodů, při průchodu přes celou
snímací plochu je tak osvětlen celý dokument. Odražené světlo je optickou soustavou (zrcadla, čočky)
usměrněno na elektronické prvky CCD citlivé na světlo, které převádí analogové informace z intenzity
světla do digitální podoby.
57
Snímaná předloha je vyhodnocována jako matice bodů, přičemž každému bodu je přiřazen odstín od
bílé po černou (0 - 32 až 0 - 255). Stupeň šedi se získá vyhodnocením intenzity odraženého světla od
ozářeného bodu.
Jako světelný zdroj se používá laserový paprsek nebo skupina svítivých LED diod. Jim jsou přiřazeny
fotodetektory. Takto sejmutý obraz, rozložený na body, se přes kabel, adaptér a DMA ukládá do
videopaměti a následně se zobrazí na obrazovce.
Obrázek 53: schéma skenování předlohy
7.6. WEB kamera
Webová kamera (běžně nazývána webkamera) patří do počítačových vstupních zařízení, podobných
či fotoaparátu. S nízkou cenou nastal jejich rozmach a mnoho dnešních domácích uživatelů i firem
proto webkamery používá jak pro obrazovou komunikaci (např. pomocí programu Skype), tak pro
ochranu majetku či osob.
58
WEB kamera
Mnoho měst, obcí, kulturních a sportovních areálů, ale i jednotlivců zpřístupnilo své webkamery
široké veřejnosti a tím podpořilo především turistický ruch. Zabírají především místa, na kterých se
seskupuje více lidí (náměstí, nádraží, známé ulice, bazény atd.).
Velkým přínosem pro veřejnost je využití webkamer na důležitých dopravních tepnách, dálnicích a
ulicích, kde každý řidič může sledovat aktuální stav dopravy takřka on-line. Zajímavým využitím je
jejich umístění zejména na horách, tedy neustálé a hlavně aktuální monitorování sněhu.
dělí se na:

integrované – jsou součástí víka notebooku

externí – v podobě zařízení připojeného k počítači pomocí USB portu
Obrázek 54: WEB kamera
59
8. Výstupní zařízení
8.1. Monitory a LCD panely
Monitory jsou základní výstupní zařízení počítače. Slouží k
zobrazování textových i grafických informací. Monitory pracují na
principu katodové trubice (CRT - Cathode Ray Tube).
Jeho název je odvozen od činnosti, kterou s počítačem provádí monitoruje a zobrazuje aktuální stav počítače, který je zasílán
prostřednictvím grafické karty.
Z hlediska barevného zobrazení rozeznáváme monitory:


monochromatické - k zobrazení používají pouze dvě barvy,
podkladovou černou v obvyklé kombinaci s bílou, zelenou či oranžovou barvou pro popředí.
Používány byly v průkopnických dobách textových terminálů. Jejich vylepšeným typem jsou
monitory šedoškálové (grayscale) - zobrazují v odstínech šedi.
barevné - díky skládání složek červené, zelené a modré mohou vždy zobrazit plné duhové
spektrum barev - v praxi tedy i více jak milióny barev.
Obrázek 55: barevný model RGB
Nejdříve si uvědomme, na co se z mikroskopického pohledu vlastně díváme, když sledujeme dění na
obrazovce. Jsou to luminofory - látky, které vyzařují po předchozím dodání energie. Tento fyzikální
jev se nazývá luminiscence.
Obrazovka barevného monitoru je pokryta trojicemi luminoforů, které celkově vnímáme z běžné
vzdálenosti jako jeden bod - jeden luminofor vyzařuje červeně, druhý zeleně a třetí modře.
Kombinací intenzit vyzařování jednotlivých složek dostaneme unikátní zabarvení bodu - od plně zářící
bílé až po černou. Energii o správné intenzitě dodá luminoforu elektronový paprsek vystřelovaný z
katodové trubice (Cathode Ray Tube - odtud známé značení monitory CRT), každá ze tří barev má
svůj vlastní.
61
Kapitola 8: Výstupní zařízení
V daném okamžiku je obsloužena pouze jedna trojice luminoforů, proto musí být svazek paprsků
vychylován, aby rozzářil všechny body na obrazovce (čím míň, tím dříve bude hotov), a jelikož
luminofory pouze bliknou a zase velmi rychle pohasnou, musí se tato procedura opakovat neustále
dokola. Kmitání svazku paprsků zajišťují vychylovací cívky; z pohledu uživatele se tak jednotlivé body
vykreslují obdobně jako text v knížce - zleva doprava a shora dolů. Z počtu překreslení jednoho řádku
odvozujeme horizontální frekvenci, ze všech řádků (a tedy celé obrazovky) pak frekvenci vertikální.
Nepostradatelným prvkem barevných monitorů je maska - stínítko. Má podstatný vliv na kvalitu
obrazu, i když se zdánlivě jedná o pouhou kovovou děrovanou fólii.
Jejím úkolem je přichytit luminofory na stínítku a podle trojic barev je rozdělit do malých buněk.
Uspořádání jednotlivých buněk masky je možné pozorovat pouhým okem - lépe však za pomocí lupy,
když se na obrazovku monitoru či televize podíváme velmi zblízka.
Rozlišení obrazu
Uvádí se v počtu zobrazitelných bodů (pixelů) na šířku a výšku, například 1024×768. Samozřejmě, s
vyšším rozlišením roste množství zobrazitelných informací, ale rovněž stoupají nároky na jemnost
masky, velikost monitoru a rychlost překreslování.
Typická rozlišení monitorů osobních počítačů jsou 800×600 (toto rozlišení se obvykle nastavuje u 15“
monitorů), 1 024×768 (toto rozlišení bývá standardem u 17“ monitorů), 1 280×1 024 a 1 600×1 200,
ale i jiná.
Mezi nimi se mohou tyto monitory přepínat (naproti tomu existují monitory pracující stále v jediném
rozlišení - například u pracovních stanic).
Obnovovací frekvence
Jak již víme, po obrazovce monitoru „běhá“ paprsek a rozsvěcuje jednotlivé body. Několikrát za
sekundu pak zvládne celou obrazovku (která tedy vlastně bliká). To, kolikrát za sekundu se překreslí
celý obraz monitoru, je právě obnovovací frekvence monitoru.
Z fyziologie vnímání obrazu plyne, že čím rychleji obraz bliká, tím méně toto blikání vnímáme.
Ideálem je tedy obnovovací frekvence co nejvyšší. V dnešní době odborníci považují za ergonomickou
(vhodnou pro dlouhodobější práci) obnovovací frekvenci u monitorů 100 Hz, u LCD stačí 75 Hz (tzn.
obraz se na obrazovku vykreslí 75krát za 1 sekundu).
Parametry zobrazení, tj. rozlišení obrazovky, její obnovovací frekvence a barevná hloubka (počet
zobrazitelných barev) závisí navíc také na použité grafické kartě, která signál pro monitor vytváří.
S rostoucí fyzickou velikostí monitoru roste také problém zakřivení obrazovky - jednak je mnohem
těžší zaměřit paprsek do rohu monitoru, jednak je uvnitř vakuum a tedy obrovský podtlak, který by u
dokonale ploché obrazovky hrozil jejím zhroucením dovnitř.
U monitorů často vznikají vady obrazu jako jeho posunutí, zakřivenost, rozmazanost (zejména v
rozích), vlnění, blikaní a další nepříjemnosti. Kvalitu monitoru proto také hodnotíme podle počtu
korekčních mechanismů, kterými lze eliminovat některé nežádoucí jevy.
62
/Monitory a LCD panely
8.1.1. LCD panel
Obrázek 56: LCD monitor
V současnosti rozeznáváme dva hlavní typy displejů - pasivní a aktivní.


Pasivní je levnější, pomalejší a častokráte limitován na zobrazení pouze 256 barev. Každý
řádek (nebo sloupec) je kontrolován jedním tranzistorem - když se pokazí, nebude příslušný
řádek bodů zobrazen. Nejznámějším typem pasivního displeje je DSTN (Dual-Scan Twisted
Neumatic), který byl součástí nejlevnějších notebooků. Dnes se již nepoužívají.
V současné době jsou nejlepší displeje aktivní, neboli vyráběné technologií TFT (Thin-Film
Transistor). Jejich zobrazovací schopnosti jsou srovnatelné s monitory CRT. Tentokráte každý
bod obstarává jeden tranzistor, takže obraz je ostrý a rychlý. Při tak velkém počtu tranzistorů
není neobvyklé, že jsou některé vadné - a příslušné body natrvalo černé. Bohužel, kvůli pár
vadným bodům výrobce notebook nevymění, a tak nezbývá, než se s nimi smířit.
A
B
63
Paprsek je krystalem natočen tak, že projde (A) nebo neprojde (B) polarizačním filtrem
Princip LCD
Protože jsme sice schopni řídit intenzitu vyzařovaného světla, ne však barvu, musí při zobrazování
barev posloužit trik: jeden barevný bod se ve skutečnosti skládá ze tří bodů menších, které v souladu
se svými fyzikálními vlastnostmi září červeným, zeleným nebo modrým světlem. Protože leží tak
těsně vedle sebe, že je naše oko od sebe nerozezná, je viditelná pouze barva vzniklá aditivním
smícháním těchto základních barev RGB (red, green, blue).
Obrázek 57: schéma CRT monitoru
64
Tiskárny
8.2. Tiskárny
Tiskárna patří k dalšímu dnes běžně používanému výstupnímu perifernímu zařízení a používá se pro
převedení elektronické podoby dokumentu do podoby papírové (fóliové, atp.).
Kvalita tisku se udává v počtu bodů na jeden palec. Jeden palec měří cca 2,5 cm a jednotka rozlišení
(tisku) se jmenuje DPI – Dot Per Inch – počet bodů na palec.
V případě barevného tisku se pracuje se subtraktivním modelem mísení barev. Jedná se o model
CMYK, který používá pro barevný tisk tří až čtyř základních barev. Mísením těchto základních barev
získáváme barvy ostatní.
Obrázek 58: barevné schéma CMYK




Cyan - azurová
Magenta - fialová
Yellow - žlutá
Black - černá
Tiskárny připojujeme k počítači pomocí paralelního portu (LPT) nebo pomocí portu USB.
Nejpoužívanější druhy tiskáren:
8.2.1. Jehličkové tiskárny
U jehličkové tiskárny se k tisku využívá tisková hlava, která obsahuje sadu pod sebou umístěných
jehliček. V závislosti na počtu těchto jehliček se rozlišují tiskárny 7, 9 a 24 jehličkové.
65
Jednotlivé jehličky jsou připojeny k elektromagnetům, které jehličky při práci (tisku) vystřelují proti
barvící pásce. Tato barvící páska dopadne v daném bodě na papír, kde způsobí malý barevný bod.
Obrázek 59: jehličková tiskárna Panasonic
Obecně platí, že jehličkové tiskárny jsou poměrně hlučná zařízení, která nejsou vhodná pro tisk
grafických dokumentů a neposkytují příliš velkou rychlost tisku (řádově 100 zn./s). Barevný tisk je u
jehličkových tiskáren možný použitím vícebarevné pásky. Vzhledem k výše popsanému principu tisku
nevyžadují tyto tiskárny žádný speciální papír.
Výhody: nízká cena tisku, nízká cena černé pásky
Nevýhody: nízká kvalita tisku, hlučnost
8.2.2. Inkoustové tiskárny
Inkoustová tiskárna tiskne pomocí inkoustu, který tisková hlava stříká na papír. Inkoust bývá umístěn
v malé nádržce (cartridge), jež se pohybuje společně s tiskovou hlavou.
Kvalita tisku inkoustové tiskárny je silně závislá na použitém papíru. V případě kvalitního papíru je
možné dosáhnout velmi kvalitního tisku (za cenu vyšších nákladů na tuto vytištěnou stránku).
Barevný tisk bývá prováděn pomocí různobarevných inkoustů. Inkoustové tiskárny poskytují vyšší
rychlost tisku než tiskárny jehličkové.
Výhody: kvalitní tisk, nehlučný provoz,
nízká pořizovací cena tiskárny
Nevýhody: nutnost používat kvalitní
papír, tisk vodě neodolný, dražší provoz,
vysoká cena za vytištěnou stránku, která
je dána cenou inkoustu a vyšší cenou
kvalitního papíru.
Obrázek 60: cartridge pro inkoustovou tiskárnu
66
Tiskárny
8.2.3. Laserové tiskárny
Pracují tak, že perfektně zaostřený laserový paprsek vykresluje obrázek na světlocitlivém válci. Na
povrch tohoto válce se pak napráší jemný prášek (toner), který se uchytí na předtím osvětlených
místech.
Válec s uchyceným tonerem se obtiskne na papír a toner se nakonec na papíru tepelně fixuje, zažehlí.
Barevná laserová tiskárna je výrazně složitější než barevná inkoustová tiskárna, přidat další válce a
tonery pro jednotlivé barvy a zajistit jejich perfektní soutisk je technicky vysoce náročné.
Obrázek 61: princip laserového tisku
Vlastnosti laserových tiskáren:

Vysoká kvalita tisku; rozlišení bývá obvykle 600 DPI, u kvalitnějších tiskáren 1200 DPI.

Vysoká rychlost tisku; u „osobních tiskáren“ zpravidla 6/8/12 str./min, u dražších a
výkonnějších „síťových“ modelů 17 až 40 str./min.

Téměř bezhlučný provoz.

Vyšší pořizovací cena, ale lacinější provoz, než u inkoustových tiskáren.
V tiskárnách by se měl používat xerografický papír z důvodu menšího opotřebení tiskového válce.
8.2.4. Multifunkční tiskárny
též se užívá výraz stejného významu multifunkční zařízení. Jedná se o zařízení sdružující funkce
tiskárny, kopírky, scanneru a někdy též faxu do jednoho přístroje. Různí výrobci používají pro odlišení
takových to přístrojů od běžných tiskáren v názvu přístroje různé zkratky, např. mfp, mfc apod.
Výhodou těchto zařízení je, že mohou pracovat samostatně (bez zapnutého počítače), uživatel si tak
může i v domácích podmínkách pořídit okamžitě kopii libovolného dokumentu nebo obrázku.
67
Obrázek 62: multifunkční tiskárna
8.3. Plotter
Souřadnicové zapisovače (plottery) slouží k výstupu grafické informace na papír nebo podobný
materiál. Konstruují se buď jako plošné (kreslící stoly) nebo válcové (stojanové). Vstupem zapisovačů
jsou nejčastěji povely pro kreslení elementárních objektů (např. úseček z různých typů čar, bodů,
znaků, kruhových oblouků apod.) anebo údaje o dalším směru kresby vyjádřené jako přírůstky ve
směru os x a y.
Kreslící stoly jsou velmi rozšířené. Jejich kreslící plocha má často rozměry větší než 1×1 m. Po dvou
vodících lištách stolu se nad kreslící plochou pohybuje rameno a na něm pojíždí kreslící hlava a
pisátko, které je většinou výměnné, což dovoluje i barevnou kresbu. Jeho pohyb je řízen s přesností
až 0,05 mm a může dosáhnout rychlosti až 1 m/s např. při kreslení dlouhých úseček.
U bubnových zapisovačů je papír unášen otočným bubnem, a to na rozdíl od tiskáren oběma směry.
Ve směru osy bubnu se pohybuje pisátko. Výhodou je, že jeden rozměr kreslící plochy není teoreticky
omezen.
Obrázek 63: plotter
68
9. Literatura, zdroje na Internetu
ROUBAL, P.: Hardware pro úplné začátečníky, Praha: Computer Press, 2002.
http://www.markonet.cz/vyuka/principy/
http://www.fi.muni.cz/usr/pelikan/ARCHIT/TEXTY/OBSAH.HTML
http://skola.amoskadan.cz/s_pp/pu.htm
69

Základy hardwaru

Transkript

Podobné dokumenty

Zpravodaj I/2008 - Kulturní zařízení

Historie a hardware - Amos - Informační centrum SIPVZ

Zpracování mléka na farmě

Hardware PC

Data - Základní škola Kovářov

zpravodaj historického klubu - Sdružení historiků České republiky

ZÁZNAMOVÝ ARCH – ověření nově vytvořených

Hardware PC + úvod do OS

Obchodní podmínky poskytování služeb

Úvod do datového modelování

Vstupní periferie PC - Hotelová škola Teplice

rodina výkonných elektrických vozíků

Všeobecné smluvní podmínky sítě [email protected] vydané dne 6.4.2010