Hardware PC + úvod do OS

Informatika
Ing. Petr Votava 2004
1 Úvod
Každý člověk dnešní doby je ze všech stran přímo zaplavován informacemi, které plynou
z nejrůznějších zdrojů. Umožňuje to prudký rozvoj techniky, která poskytuje nezměrné možnosti v
šíření zpráv všemi směry, a to nejen v rychlosti, ale i v množství. Je jasné, že v této propletené síti
není snadná orientace ani usměrnění toku, výběr a třídění také nejsou snadné. A právě zde sehrává
naprosto nezastupitelnou úlohu výpočetní technika, díky které se tento proces dá zvládnout. A nyní si
představme situaci dnešního vysokoškolského studenta, který se má stát základem budoucí
inteligence a potřebuje proto co nejvíce informací z oboru, který je předmětem jeho zájmu. Proto také
dochází k transformaci vysokoškolské výuky, která nemůže být postavena pouze na klasických
informačních zdrojích a relativně starých informacích. Audiovizuální výukové programy rozšiřují
studijní možnosti a využívají přitom vhodné kombinace optického a akustického vstupu informací
do lidské paměti. Tyto moderní metody výuky však předpokládají určitou míru počítačové gramotnosti,
k jejímuž zvýšení má napomoci i následující text.
Nejsou to vysokoškolská skripta v pravém slova smyslu. Jde o pomocný materiál, který má
posluchačům ´prezenčního i kombinovaného bakalářského studia pomoci v orientaci v přednášené
látce z oblasti informatiky. Zvládnutí této disciplíny zahrnuje nutnost seznámit se s obrovským
množstvím informací, představuje skládání velice rozmanité mozaiky, ve které je zastoupena jak
oblast technického vybavení počítačů, operačních systémů, obsluhy základních uživatelských
programů a v neposlední řadě účelné využití možností celosvětové sítě Internet. Už tento výčet
představuje naprostou nemožnost vyčerpávajícího popisu jednotlivých částí a proto se v
předkládaném učebním textu skutečně jedná pouze o podporu při studiu předmětu Informatika.
2 HARDWARE PC
Na počátku je vhodné počítač definovat. Je to zařízení, obsahující procesor (mikroprocesor – což je
elektronická součástka vysoké integrace), který dokáže zpracovávat instrukce, uložené v paměti
počítače. Jeho základními součástmi je aritmeticko-logická jednotka a řadič.
Aritmeticko-logická jednotka (ALU) – je jednotka procesoru, která provádí základní aritmetické a
logické operace (AND, OR, posuvy).
Další základní pojmy jsou:
•
•
•
•
Řadič (controller) - je část procesoru, která řídí vykonávání operace a chod celého procesoru
podle instrukcí programu. Obsahuje především registr instrukcí (uchovává operační znak
instrukce po dobu jejího provádění) a dekodér instrukcí (dekóduje obsah registru instrukcí a
generuje řídící signály pro procesor).
Registr - je velmi rychlá paměťová buňka velikosti jednotek bytů, umístěná většinou uvnitř
procesoru počítače. Registry je možno rozdělit na registry univerzální a registry s určitým
pevně stanoveným významem. Registry univerzální jsou určeny pro uchovávání operandů,
mezivýsledků i výsledků podobně jako paměť počítače. Jejich výhodou oproti paměti mimo
procesor je to, že informace v nich uložené jsou přístupné prakticky okamžitě bez nutnosti
přístupu mimo procesor. Druhou skupinou registrů jsou registry s určitým pevně stanoveným
významem. Může to být např.:
Střadač - je registr, který zpravidla obsahuje jeden operand a bývá do něj uložen výsledek
operace
Čítač instrukcí - je registr, který obsahuje adresu následující prováděné instrukce.
2.1
Von Neumannova architektura
Většina dnes používaných počítačů používá model, který byl navržen roku 1945 americkým
matematikem maďarského původu Johnem von Neumannem.
Obr. 1 Von Neumannovo schéma
Podle tohoto schématu se počítač skládá z pěti hlavních částí:
1. Operační paměť - slouží k uchování zpracovávaného programu, dat a výsledků výpočtu
2. ALU - Arithmetic-Logic Unit (aritmeticko-logická jednotka) – jednotka, provádějící veškeré
aritmetické výpočty a logické operace.
3. Řadič - řídící jednotka, která řídí činnost všech částí počítače. Reakce na řídící signály, stavy
jednotlivých modulů jsou naopak zasílány zpět řadiči pomocí stavových hlášení.
4. Vstupní zařízení - zařízení určená pro vstup programu a dat.
5. Výstupní zařízení - zařízení určená pro výstup výsledků, které program zpracoval.
Princip činnosti počítače je pak následující. Do operační paměti se pomocí vstupních zařízení přes
ALU umístí program, který bude provádět výpočet. Stejným způsobem se do operační paměti umístí
data, která bude program zpracovávat. Dále 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. Po skončení výpočtu jsou výsledky poslány
přes ALU na výstupní zařízení.
Dnešní počítače se od tohoto klasického schématu v některých podrobnostech mohou odlišovat. Je to
především možnost pracovat i s více než jedním procesorem. Dále je obvyklé, že počítač zpracovává
paralelně více programů zároveň - tzv. multitasking. To vede k efektivnímu využití strojového času.
Program se do paměti nemusí zavést celý, ale je možné zavést pouze jeho část a ostatní části
zavádět až v případě potřeby. Taktéž existují navíc vstupní / výstupní zařízení (I/O devices), která
umožňují jak vstup, tak výstup dat (programu).
2.2
Harwardská koncepce
Na rozdíl od von Neumannovy koncepce předpokládá existenci dvou oddělených pamětí. V první
paměti jsou uloženy programy a ve druhé jsou uložena proměnná data. Tato koncepce se využívá
např. v jednoúčelových programovatelných automatech nebo kapesních kalkulátorech.
V současné době se technické vybavení počítačů rychle vyvíjí. Neustále jsou posouvány hranice
možností jednotlivých základních komponent systému. Počítač je však neustále stavebnicí, kterou je
možné různě sestavovat a doplňovat. Z jednotlivých komponent je tak možné sestavit vyvážený
systém, který za vynaložené finanční prostředky splňuje požadavky v dané třídě aplikací, stejně tak je
však možné sestavit systém v některém směru nevyvážený a neodpovídající tak výsledné ceně.
Stejně tak je možné navrhnout systém s omezenými možnostmi upgrade. Je třeba si také uvědomit,
že technické vybavení může plnit požadované funkce pouze v součinnosti s vhodným operačním
systémem.
3 PROCESOR
Mikroprocesor (procesor) je integrovaný obvod, který je jádrem celého počítače. Je umístěn v patici
(slotu) na základní desce. Jeho funkce je taková, že vykonává sekvenčně jednotlivé instrukce
programu, umístěného v paměti počítače. Seznam všech dostupných instrukcí procesoru se nazývá
instrukční sada a je pevně zabudována do procesoru při jeho výrobě.
Je charakterizován:
• šířka slova
• instrukční soubor (CISC, RISC - Reduced Instruction Set)
• taktovací frekvence
• šířka datové sběrnice
• šířka adresové sběrnice (kolik paměti lze max. adresovat)
• další údaje (vnitřní architektura, cache, pipelining, podpora pro multitasking,systém přerušení,
vestavěné pomocné obvody - časovače apod., hw soběstačnost, napájení, atd.)
Vnitřní taktovací frekvence procesoru
Tato frekvence se vytváří ve frekvenčním generátoru základní desky, je v určitých mezích nastavitelná
přepnutím, taktuje činnost procesoru a tím určuje dobu jeho základního cyklu. Se zvyšující se
frekvencí se procesor více zahřívá a je možné jej zničit. Proto při výměně procesoru je třeba dodržet
předepsanou frekvenci. Současné procesory dosahují frekvence přes 3 GHz a ve výhledu jsou
frekvence až 7 GHz.
Mezi nejvýznamnější výrobce mikroprocesorů pro PC v současné době patří firmy Intel, AMD, VIA
Technologies a Transmeta.
4 ZÁKLADNÍ DESKA
Základní deska (Mainboard, Motherboard) ovlivňuje do značné míry kvalitu počítačové sestavy a to i
vzhledem k dalšímu rozšiřování a modernizaci. Jedná se o několikavrstvou desku tištěného spoje,
která prostřednictvím tzv. vnitřní sběrnice propojuje jednotlivé součásti počítače (procesor, paměť),
rozšiřující sloty, t.j. konektory pro další přídavné karty, jako např. grafická karta, síťová karta a pod.,
konektory integrovaného rozhraní I/O, integrovaného rozhraní IDE pro pevné disky a disketové
mechaniky a další. Základní desky nemají vždy stejné rozměry. Klasické desky (tzv. AT) mají rozměr
cca 228 x 305 mm. Nový formát (ATX) zavedla firma INTEL a využívá ji většina nových, kvalitních
počítačů. Pro desku ATX je však třeba použít jiný typ počítačové skříně. Typická deska ATX a
rozložení základních komponent je uvedena na obr. 3.1, kde:
1 … procesor
2 … paměť cache L2
3 … rozšiřující slot ISA
4 … Slot ASUS MediaBus
5 … rozšiřující slot PCI a AGP
6 … konektory V/V, FDD aIDE
7 … paměťové banky SIMM
8 … konektor PS/2 mouse
9 … konektor klávesnice
10 …konektor napájení
11 …rozšiřující modul L2 cache
Obr.2 Typická základní deska
Při výběru základní desky, příp. při jejím hodnocení je třeba věnovat pozornost především
následujícím údajům :
•
Počet a typ rozšiřujících slotů
•
Typ patice procesoru a počet a typ použitelných procesorů
•
Rychlost vnitřní sběrnice
•
Integrace dalších obvodů
•
Typ Chipsetu
•
Typ BIOSu
Integrace dalších obvodů
Na dražších základních deskách může být integrován především :
•
zvuková karta
•
grafická karta
•
síťová karta
•
řadič SCSI
•
a další.
Tato zařízení bývají zpravidla integrována v jednoduché podobě.
Chipset
Termínem chipset nazýváme řadu integrovaných obvodů na základní desce. Programy umístěné v
těchto obvodech zajišťují její řízení a správnou funkci. Tyto programy tedy zároveň definují vlastnosti
desky, mimo jiné i množinu součástí (např. typy procesorů), se kterými deska bude umět
spolupracovat.
BIOS (Basic Input Output System)
BIOS je program, který zajišťuje vazbu mezi univerzálním operačním systémem a specifických
hardwarem. Jen tak je možné zajistit, že tentýž operační systém pracuje bezchybně na počítači třídy
286 i Pentium. BIOS je umístěn v paměti typu ROM (viz kapitola paměti). Fyzicky je to pouzdro DIP,
čili integrovaný obvod, zasunutý do patice základní desky. BIOS je možné v jistých mezích i
konfigurovat. K tomu slouží program SETUP.
Nejznámější tvůrci programů BIOS jsou firmy American Megatrens Incorporated - AMI, Award a
Phoenix.
Obr. 3 Funkce BIOSu
4.1
Vstupně/výstupní porty
Počítač je vybaven celou řadou konektorů, které lze v prvním kroku rozdělit podle mechanického
uspořádání na:
•
zásuvky
•
zástrčky (konektor s kolíky, které se zasunují do zásuvky)
Z hlediska funkce je zde zpravidla možné nalézt některé z následujících konektorů:
•
napájecí konektory
•
zásuvka grafické karty
•
zásuvka DIN pro připojení klávesnice (u starších PC AT)
•
zásuvka PS/2 pro připojení klávesnice nebo polohovacího zařízení (myši) u modernějších PC
•
zástrčka 9 nebo 25 pinů pro sériový port (starší konektor pro polohovací zařízení, modemy, ...)
•
zásuvka s 25 piny pro paralelní porty (pro tiskárny, skenery, záznamová zařízení, ...)
•
zásuvka gameportu (pro připojení joysticku, kláves, ...)
•
zvukové konektory (jacky pro reproduktory, mikrofon, ...)
•
zástrčky USB
•
zásuvka SCSI (25, 50 nebo 68 pinů)
•
zásuvka FireWire pro rychlá zařízení
•
konektor pro připojení síťové karty nebo telefonní konektor a řadu dalších...
Sériové rozhraní
Data jsou posílána po jednom vodiči za sebou tak, že teprve až dojde vyslaný bit je zaslán další.
Komunikace je tedy poměrně pomalá, na druhé straně maximálně jednoduchá.
Paralelní rozhraní
Pro přenos se využívá 8 vodičů současně - naráz je tak možné přenést celý byte. Jistou nevýhodou je
možnost tzv. přeslechů, tj. mísení napěťových signálů mezi jednotlivými vodiči. Toto rozhraní si
vynutila především potřeba zrychlení komunikace počítače s tiskárnami.
Rozhraní USB
USB - jedná se o poměrně nové rozhraní, sloužící pro připojování externích zařízení a periférií. Jeho
vznik si vynutil zrychlující se vývoj ve světě výpočetní techniky a stoupající nabídka výrobců
elektronických zařízení, která lze připojovat k PC. Vedle myši, tiskárny, scanneru, modemu je dnes
také možno připojit digitální fotoaparát, kameru, os. organizéry a databanky, ale také i reproduktory,
tablety, externí jednotky ZIP a samozřejmě i PC do sítě s ostatními počítači. No a to všechno už je
možné přes rozhraní USB. Toto rozhraní dovoluje připojit až 127 zařízení, maximální přenosová
rychlost je až 12 MB/s. Komunikace přes rozhraní USB je 10× rychlejším než přes paralelní port a
100× rychlejší než přes port sériový. Výhodou je i podpora systému Plug&Play a navíc také možnost
připojování a odpojování jednotlivých zařízení za chodu PC bez nutnosti vypínání a zapínání. Okolní
periferie se spojují pomocí tenkých kabelů. Délka kabelu mezi dvěmi zařízeními však nesmí
přesáhnout délku 5m . Kabel se skládá ze 4 vodičů. Dvěma z nich je vedeno napětí 5V a zbylé dva
jsou datové. Způsob datového přenosu je stejný jako u sériového rozhraní, avšak frekvence přenosu
je mnohonásobně vyšší. V současnosti se již používá formát USB 2.0.
5 PAMĚTI
Paměť je prostředek pro uložení binárních dat. V současné době jsou zpravidla realizovány jako
polovodičové. Základní charakteristiky paměti je její:
•
kapacita
•
vybavovací doba.
Zpravidla základní kriterium pro jejich dělení je to, zda je možné z paměti data pouze číst (paměti
ROM), nebo je možné do paměti i data zapisovat (paměti RAM)
Paměti typu ROM (Read Only Memory - paměti pouze pro čtení)
Data jsou v paměti k dispozici i po vypnutí počítače. V počítači jsou paměti typu ROM využívány
především pro uložení BIOSu. Dle způsobu zápisu dat do paměti se dají paměti ROM ještě rozdělit na
paměti :
•
•
•
•
•
ROM
PROM (Programmable ROM
EPROM (Erasable PROM)
EEPROM (Electrically EPROM)
Flash-PROM
Paměti typu RAM (Random Access Memory - paměti s náhodným přístupem).
Tyto paměti jsou rychlejší než paměti ROM a jsou využívány jako operační paměť počítače. Dají se
využít pro čtení i zápis, po vypnutí počítače ztrácí informaci. Dle způsobu realizace je možné
rozlišovat :
•
•
•
•
Statické paměti RAM (SRAM)
Dynamické paměti RAM (DRAM)
Dynamické paměti DDR RAM (DDRAM)
CMOS RAM (Complementary Metal Oxide Silicon)
V PC slouží pro zápis parametrů programu Setup.Vzhledem k technologii výroby mají
nepatrnou spotřebu a po vypnutí počítače jsou napájeny z miniaturní baterie.
6 PEVNÝ DISK
Pevný disk patří mezi jednu ze základních součástí počítače. Slouží jako velkokapacitní prostor
pro ukládání dat, která zůstávají uchována i po vypnutí počítače. Data jsou na disku uchována
prostřednictvím střídavého zmagnetování povrchové vrstvy nemagnetického kotouče resp. více
kotoučů soustředně umístěných nad sebou. Nad rotující kotouče jsou vystavovány pomocí
vystavovacích cívek (dříve krokových motorů) čtecí/záznamové hlavy, prostřednictvím kterých jsou
snímány a zapisovány informace na disk. Vzdálenost hlav od disků je nepatrná a je udržována
aerodynamickým vztlakem vznikajícím při rotaci kotoučů. Celý povrch kotoučů je rozdělen
na soustředné stopy a ty jsou dále dělena na jednotlivé sektory. Sektor je pak základní jednotkou
uložení dat. Celý proces probíhá při tzv.formátování disku, zpravidla před prvním použitím.
Základní charakteristiky disku jsou:
•
Kapacita disku
•
Přístupová doba
•
Typ řadiče (řídící jednotky)
Kapacita disku
Nejstarší disky měly kapacitu několik desítek MB. Současné disky mají běžně kapacitu 40-120 GB,
špičkové až 200 GB. Zvyšování kapacity je dosaženo především zvyšováním hustoty záznamu dat a
novými způsoby kódování.
Přístupová doba
Přístupová doba (access time) udává, jak rychle jsou po požadavku na čtení k dispozici data. Tato
doba se pohybuje okolo 10 ms a sestává z tzv. doby vystavení hlaviček (seek time) a doby čekání
(rotary latency period) na pootočení disku do potřebné polohy.
Obr. 4 Jednotka pevného disku
Řadiče pevných disků
Řadič je řídící jednotka, prostřednictvím které jsou čtena a zapisována data na pevný disk a která ve
spolupráci se sběrnicí zajišťuje přenos dat mezi diskem a procesorem. Řadič má podstatný vliv
na kvalitu disku. V současné době se používají řadiče IDE, EIDE a SCSI.
7 PRUŽNÝ DISK
Disketové mechaniky prodělaly dlouhý vývoj paralelně s počítači, jelikož byly vždy považovány
za standardní součást počítače. Médiem pro ukládání dat je pružný plastový kotouč s nanesenou
tenkou vrstvou záznamového média. Původní diskety o průměru 8“ se dnes využívají pouze
ve speciálních zařízeních, 5,25“ diskety jsou rovněž historickou záležitostí. Stále se používají jednotky
3,5“ se záznamovou kapacitou zpravidla 1,44 MB. Nejnovější typy pro kolmý záznam mají
formátovanou kapacitu 2HD 2,88 MB. Jeden z předpokládaných trendů vývoje je kombinace disketové
jednotky a pevného disku.
Obr. 5 Mechanika FDD 3.5“
Životnost
Běžné značkové diskety mají životnost 3,5 mil. otáček, s leštěným povrchem 30 mil. a s teflonovou
vrstvou 75 mil.otáček.
8 CD A DVD
8.1
Compact Disk - CD
Datové jednotky CD představují řadu technologií, které umožňují ukládat data na nosiče, obdobné
nosičům pro ukládání hudebních nahrávek.
Mechanika CD-ROM (Read Only Memory)
Mechaniky CD ROM umožňují ukládat data na stejné kotoučky, jako u hudebních disků. Existuje celá
řada formátů uložení, včetně kombinací s hudbou. Jednotlivé mechaniky se liší jednak rychlostí
otáčení kotouče a tím i rychlostí čtení dat. Tato rychlost bývá udávána jako násobek rychlosti běžných
zvukových CD. Existovaly tak mechaniky 2x, 4x atd, v současné době jsou zcela běžné mechaniky
32x. Pomalejší jednotky než cca 8x nebyly vhodné pro přehrávání videa v reálném čase.
Obr. 6 Způsob připojení jednotky CD ROM
CD-R (Recordable)
Jedná se o prázdné disky, na které je možné zaznamenat data v odpovídajících mechanikách. Data je
možné zaznamenat pouze jednou, je však možné tato data na disk postupně doplňovat (tzv.
multisession).
CD-RW (Read Write, ReWriteable)
CD-RW disky jsou přepisovatelné CD disky, které lze přepisovat v mechanikách RW.
Způsob uložení dat na CD
Data jsou uložena v digitální formě jako logické "0" a "1". Na výlisku CD se nachází na spirále směrem
od středu drobné dolíky - PITy o velikosti několika tisícin mm. Ze zdroje laser.záření jsou vysílány
impulsy záření. Pokud se paprsek při dopadu odrazí od rovné plošky, vrátí se impuls zpět k fotodiodě
a jejím prostřednictvím vznikne elektrický impuls. Při dopadu laserového paprsku na PIT, je paprsek
odražen jiným směrem a impuls nevznikne. Za normálního stavu při plynulém střídání plošek a PITů
dochází k plynulé změně impulsů, což je chápáno jako logická "0". Jako logická "1" je chápána
odchylka od této posloupnosti. Celková kapacita CD je rozdělena na sektory - velké rámce (Large
Frame). Tyto velké rámce obsahují vždy 98 malých rámců (Small Frame). Počet bajtů dat, uložených v
malém rámci se může v závislosti na kapacitě měnit. U hudebních CD představuje jednotlivý sektor
asi jednu pětasedmdesátinu sekundy.
Tab. 1 Základní technické údaje jednotek CD
8.2
DVD - Digital Versatile Disc
Jedná se medium nové generace ve velikosti klasického CD. V překladu DVD značí "digitální
univerzální disk". Záznamová kapacita tohoto media je podstatně vyšší (GB). Je určeno především
pro záznam filmů ve formátu MPEG-2 a velkých objemů dat. Kapacita se může lišit dle toho, zda je
disk oboustranný či vícevrstvý. Podobně jako u klasických mechanik CDROM existují varianty DVDROM, DVD-RW se stejným významem. Data jsou snímána bezkontaktně laserem o vlnové délce 635
a 650 nm.
Obr. 7 Disk DVD
Základní kapacita jednostranného a jednovrstvého disku je 4,7 GB. Navíc technologie DVD umožňuje
v rámci jedné strany použít dvě vrstvy nad sebou. pro přístup do hlubší vrstvy je první vrstva
poloprůhledná. Při čtení může laserov paprsek plynule přecházet z jedné vrstvy do druhé. Celkem
jsou tedy preferované 4 druhy DVD disků, viz tabulka.
Tab. 2 Preferované druhy DVD disků
9 VSTUPNÍ ZAŘÍZENÍ
Mezi vstupní zařízení počítače je možné zahrnout klávesnice, polohovací zařízení (myš, tracball,
touchpad, tablet, světelné pero, joystick, atd...), dotykové obrazovky, atd. Nejvýznamnějšími však stále
zůstávají klávesnice a myši.
9.1
Klávesnice
Klávesnice (keyboard) je základní vstupní zařízení počítačů PC pro komunikaci s obsluhou.
Obr. 8 Ergonomická klávesnice
Dle principu snímání stisku je možné rozdělit klávesnice:
•
s mikrospínači - pro každou klávesu je použit mikrospínač
•
kapacitní: stisk klávesy je převeden na změnu kapacity snímače. Ta je vyhodnocena
procesorem 8048 umístěným v klávesnici, a příslušný kód je pak vysílán do počítače.
Způsob připojení klávesnice:
Klávesnice bývá k počítači připojena většinou 5 kolíkovým konektorem DIN, popř. pomocí PS/2
konektoru nebo konektoru USB. Existují však i klávesnice se speciálními konektory (servery).
9.2
Polohovací zařízení - Myši
Myši lze rozdělit podle způsobu generování signálu na:
•
mechanické, kde je odvalování kovové pogumované kuličky přenášeno na kolmé kladky
s kotouči s nanesenou vodivou vrstvou, která spojovala kontakty spínačů (dnes už neexistuje)
•
mechanicko-optické, kde je pohyb zmíněných kladek snímán opticky pomocí kotoučků
s otvory. Tato myš dnes ustupuje do pozadí ve prospěch myší optických
•
optické, kde je pohyb myši snímán odrazem infračerveného paprsku od plochy, po které se
myš pohybuje. Kulička tedy zcela chybí.
Z hlediska připojení se vyskytují obdobně jako u klávesnic tři typy konektorů:
•
sériový (COM) - zásuvka s 9 nebo 25 piny pro připojení k sériovému rozhraní, dnes se už
téměř nepoužívá, standard u XT/AT
•
PS/2 - 6pinová zástrčka stejného tvaru jako u klávesnice, ale s odlišnými hodnotami
napájecího napětí, standard u ATX
•
USB - konektor umožňuje připojení za chodu bez rizika poškození I/O obvodů PC, rychlejší
než PS/2, často jsou myši s USB konektorem dodávány také s redukcí na PS/2 z důvodů
zpětné kompatibility.
10 POČÍTAČOVÉ SKŘÍNĚ
Skříň (case) počítače dává počítači vnější vzhled a tvoří montážní základ celé sestavy. Skříně nabízí
celá řada výrobců. Jsou však v základních rysech standardizované. Cena zpravidla odráží kvalitu
technického provedení a designu.
Základní typy skříní jsou:
Desktop
Tento typ se zpravidla volí v případě, kdy hodláme z jakýchkoliv důvodů umístit monitor na skříň
počítače. Jinak zabírá velký půdorysný prostor na pracovní ploše. Z důvodu váhy však není rozhodně
vhodné na tuto skříň stavět monitory o větší úhlopříčce, než 17". Extrémně nízká varianta desktopu,
tzv. SLIM (SLIMLINE) se v poslední době i přes určitou eleganci provedení, nepoužívá. Důvodem je
menší vnitřní prostor skříně, který podstatně snižuje variabilitu sestav.
Minitower
Typ minitower (minivěž) je nejrozšířenějším typem skříně. Je poměrně malá, ale obsahuje dostatečný
prostor pro desky různých technických řešení.
Miditower
Tento poněkud vyšší typ skříně se používá pro výkonnější sestavy. Obsahuje větší prostor pro více
komponent.
Bigtower
Skříň Bigtower je vhodná pro servery počítačových sítí, kdy je třeba dostatečný prostor pro více
mechanik pevných disků a dalších sdílených komponent. Větší prostor umožňuje lepší chlazení.
Zpravidla se staví na podlahu.
Kromě výše uvedených typů existuje celá řada variací daná snahou o ozvláštnění designu výrobcem,
případně způsobem použití nebo umístění (počítače umístěné do průmyslových skříní RACK apod.).
11 ROZŠIŘUJÍCÍ KARTY
V současné době je celá řada zařízení a komponent integrována na základní desce počítače. Přesto
je někdy nutné určitá specifická zařízení připojit, ať už je to z důvodů vyšší požadované kvality právě
proto, že integrována nejsou. Patří sem např. grafické karty, síťové karty, modemy, řadiče, zvukové
karty, speciální měřící karty a řada dalších. Některé z nich budou probrány v rámci jiných předmětů.
11.1
Zvuková karta
Součástí všech počítačů řady PC je malý reproduktor (tzv. PC speaker). Reproduktor je zabudován
přímo do skříně počítače. Elektricky je spojen se základní deskou počítače. Vzhledem k tomu, že jeho
zvukové vlastnosti jsou velmi špatné, je určen pouze ke zvukové signalizaci např. při vzniku chyby.
Pokud tedy požadujeme kvalitní zvukový výstup z počítače, je třeba jej doplnit zvukovou kartou.
Zvuková karta (Sound Card) je zpravidla rozšiřující deska která slouží k počítačovému zpracování
zvuku., někdy však může být v jednoduché podobě integrována i do základní desky (mainboardu)
počítače. K dispozici je celá škála zařízení v různých cenových kategoriích. Špičkové zvukové karty
zajišťují kvalitní zvukový výstup z počítače vhodný i pro profesionální účely. Zvuková karta bývá s
okolím propojena řadou konektorů, které k ní umožňují připojit :
•
běžná vstupní zařízení jako např. mikrofon, rádio, audio, CD, magnetofon
•
běžná výstupní zařízení jako např. sluchátka, reproduktory, zesilovač
•
elektronické hudební nástroje (např.varhany), pokud je karta i hudební nástroj vybaven
tzv.rozhraním MIDI (Musical Instrument Digital Interface), je možné k ní připojit i vybavené
také tímto rozhraním.
Jak je patrné z předchozího textu, vstupní signály mohou být analogové i digitální.
Obr. 9 Zvuková karta
Pokud je v počítači je osazena mechanika CD ROM a zároveň i zvuková karta, je vhodné propojit obě
tato zařízení pomocí tzv. audio kabelu. Toto propojení pak umožňuje přímo přehrávat zvukové CD
přes zvukovou kartu a reproduktory.
Obr. 10 Schéma zapojení zvukové karty
11.2
Reproduktory
Externí reproduktory slouží ke kvalitní reprodukci zvuku a podstatným způsobem se podílí na
výsledném zvukovém efektu. Dají se rozdělit na:
•
•
Pasivní - nemají vlastní zesilovač. Dnes se využívají jen výjimečně, jelikož výkon koncového
zesilovače zvukové karty je zpravidla nedostačující vzhledem k požadované úrovni hlasitosti.
Aktivní - Disponují vlastním zesilovačem s různým výkonem. Zpravidla bývají vícepásmové a
mimo nastavení hlasitosti vybaveny potenciometry pro korekci zvuku (výšky, hloubky). Dříve
je levnější typy dodávaly s externím zdrojem, nebo byly napájeny bateriemi. Současné aktivní
reprosoustavy mají vlastní zdroj. Výstupní hudební výkon se pohybuje od 20 do 200W a
umožňuje ozvučit i střední místnosti. Při nároku na profesionální úroveň zvuku je však lepší
volit externí zesilovač a kvalitní reprosoustavy.
Obr. 11 Reproduktory
11.3
Karty pro příjem rádia a televize
Jsou to karty sloužící k příjmu televizního a rádiového signálu na počítači.
•
•
•
•
Radiokarty
Radiopřijímač je možné získat jako samostatnou rozšiřující kartu, nebo bývá součástí
některých typů zvukových karet. Umožňují kvalitní příjem rozhlasových stanic v pásmu FM.
Televizní karty
Většina těchto karet pouze zobrazuje televizní obraz na monitoru. Zaznamenávat v reálném
čase jej buď nedovedou, nebo jej zaznamenávají v poměrně nízké kvalitě, která pro
profesionální účely nedostačuje.
Karty pro zpracování videa: zařízení určená ke zpracování videosekvencí v reálném čase.
Karty pro příjem teletextu: karty umožňující na počítači přijímat teletext.
Obr. 12 Televizní karta
12 TISKÁRNY
Zařízení pro tisk textu nebo grafiky na papír nebo jiné tiskové medium (např. fólie). Různé technologie
tisku ovlivňují výslednou kvalitu, cenu a rychlost tisku.
12.1
•
•
Rozdělení na úderové a ne-úderové
Úderové (impact) - Při tisku je používáno úderu k vytištění bodu či znaku. Nevýhodou bývá
vysoká hlučnost. - Jehličkové a tiskárny s typovým kolečkem.
Ne-úderové (non-impact) - K tisku není využíváno úderu a tisková hlava se pohybuje těsně
nad papírem. Výhodou je rychlost a nízká hlučnost. Inkoustové, Laserové a LED.
12.2
Základní rozdělení tiskáren podle technologie tisku:
12.2.1
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
Technologie - Nejstarší technologie. Způsob tisku připomíná klasický psací stroj s páskou.
Tisková hlava s řadou jehliček se pohybuje zleva doprava (některé tiskárny tisknou i zprava
doleva a doplňují další body = větší kvalita). Jednotlivé jehličky narážejí na papír přes barvící
pásku (Ink ribbon) a vytváří požadované znaky a jednoduchou grafiku složenou z jednotlivých
bodů.
Parametry - Nejdůležitější vlastností je počet jehliček používaných k tisku. Počet 9 nebo 24
jehliček určuje rychlost a kvalitu tisku. Rychlost tisku se udává v počtu znaků za s (cps Characters per second). Obvyklá rychlost se pohybuje od 100 do 300cps. U rychlotiskáren to
může být až 1000cps.
Konfigurace - Přes ovládací tlačítkový panel na tiskárně. Konfigurační software pro OS DOS.
Ovladače pro Windows. U novějších tiskáren byl konfigurační software pro DOS nahrazen
konfigurací s ovladači pod Windows. Nastavení podavače pro tloušťku, druh a šířku papíru.
Nastavení - Druh papíru, typ písma, velikost písma, znaková sada, kvalita tisku, kódová
stránka.
Určení - Vhodné pro firmy, kde potřebují nízké provozní náklady. Tisk na různé formáty
papíru, nekonečný a průklepový papír (pokladní tiskárny, účetnictví, inventury, sklad).
Doporučená media - Nekonečný a průklepový papír. Potisk štítků s adresami nalepovanými
následně na obálky (nekonečný papír). U některých tiskáren je nutné získat podavač
nekonečného papíru za příplatek jako volitelné příslušenství.
Media které nelze použít - Fólie, papír s vysokou gramáží (nad 100g).
Výhody - Velmi nízká cena na vytištění stránky (0,1 - 0,7KC). Tisk na nekonečný a
průklepový papír.
Nevýhody - Velmi pomalá a hlučná. Vyšší pořizovací cena. Výjimku tvoří rychlotiskárny
uzpůsobené pro vyšší rychlost. Malá kvalita tisku (asi 100 dpi u 9jehičkových a 300 u 24
jehličkových). Nevhodné pro tisk grafiky.
Renovace - Pásku lze renovovat, ale náklady na novou pásku nejsou příliš velké. Nesprávnou
renovací lze napáchat více škody než užitku.
Výrobci - Nejznámějším představitelem jehličkových tiskáren je firma EPSON.
V současné době se spíše setkáme s inkoustovými a laserovými tiskárnami.
12.2.2
•
•
•
•
•
Jehličková (Dot Matrix)
Inkoustová (Ink Jet)
Technologie - Nová a rozvíjející se technologie používající inkoustové hlavy s černým nebo
barevným inkoustem stříkající inkoust na papír přes jemné trysky (nozzles).
Díky rozdílným technologiím zpracování inkoustu se můžeme setkat s dalšími termíny
upřesňujícími technologii inkoustového tisku - Bublinkový (Bubble Jet), Piezo elektrický
(Piezo-Electric)
Parametry - Nejdůležitější bývá tiskové rozlišení, rychlost tisku a používané technologie.
Konfigurace - Pomocí ovladačů pod operačním systémem.
Nastavení - Kvalita tisku, množství inkoustu.
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
Určení - Domácí a firemní použití. Za dobrou cenu je možnost barevného tisku. Pro tisk
mnoha dokumentů za den se vyplatí spíše laserová, kdy je tisk méně nákladný (pouze
černobíle).
Doporučená media - Běžné kancelářské papíry A4, A3, speciální papíry pro inkoustové
tiskárny.
Media které nelze použít - Papíry s malou gramáží. Fólie. Nekonečný papír.
Výhody - Černobílý a barevný tisk s téměř fotografickou kvalitou (až 1200dpi) za rozumnou
cenu. Nízká cena tiskárny. Velmi tichá a dražší typy velmi rychlé.
Nevýhody - Vysoká cena spotřebního materiálu. Pokud se na tiskárně dlouho netiskne, hrozí
že trysky zaschnou. Jednou za čas by se měl spustit samočisticí proces a používat kvalitní
papír. Vyšší tiskové náklady než u jehličkových a laserových tiskáren. Problémem může být
savost papíru a správné zasychaní papíru. Někdy je vhodné počkat, až inkoust po vytištění
trochu zaschne.
Renovace - Za zlomek ceny nové náplně je možné koupit náhradní inkoust a doplnit
prázdnou nádobku na inkoust (cartridge). Jsou s tím spojena rizika poškození tiskárny a nižší
kvalita tisku. Nedoporučuje se to v záruční době. Výsledné nižší náklady jsou ovšem značné a
dokáží přinést značné úspory v porovnání s originálními náplněmi. Doporučeno je renovovat
pouze černý inkoust nebo jednotlivé barvy.
Výrobci - Nejznámějším představitelem inkoustových tiskáren jsou firmy Hewlett Packard,
Canon.....
Nízká pořizovací cena s vyšší cenou na vytištění 1 stránky A4 (0,8 - 10KC). U tisku fotografií
se cena za inkoust pohybuje až v několika desítkách korun. Výhodnější bývá využít služeb
digitálních fotolabů.
Nedoporučují sei levné tiskárny používající pouze jednu tiskovou náplň. Při černobílém tisku a
barevném tisku se zde musí tisková náplň přehazovat. Nevýhodou je i vyšší náklady na tisk.
S dražšími tiskárnami přichází rychlost, vyšší kvalita tisku, nižší poruchovost a vyšší zatížení.
Nižší náklady zabezpečují oddělené barevné náplně a tiskové hlavy. Ideální je mít 4 náplně pro každou barvu a černou. U některých velkoformátových řešení jsou dokonce 2 tikové hlavy
s 6 barvami.
Vyndané nebo rozdělané náplně rychle zasychají. Při zaschnutí je možné použít speciálního
čistícího roztoku pro vyčištění trysek. Úspěšnost není vždy dobrá a některé druhy dokáží
napáchat spíše více škod než užitku.
Obr 13 Tiskové náplně inkoustových tiskáren
12.2.3
•
•
•
•
•
Laserová (Laser)
Technologie - S pomocí pohyblivého laserového paprsku je vytvářen tiskový obraz stránky na
otočný válec citlivý na světlo (využití statické elektřiny). Na místě, kam dopadne světelný
paprsek, je vytvořen kladný náboj a při pootočení je na válec nasypán tonerový prášek, který
zůstane na místech s kladným nábojem. V další spodní části válce je přitlačen na papír, kde
vznikne otisk toneru na papír. Při posunutí papíru by jste mohli toner z papíru jednoduše setřít.
Další částí tiskárny je zapékací jednotka, která tento tonerový prášek do papíru zažehlí (tato
část bývá nazývána zažehlovací jednotka).
Válec bývá většinou součástí tonerové kazety. Stejně jako u kopírky však existují samostatné
válce a oddělené tonerové náplně. U barevných laserových tiskáren jsou 4 tonery obsahující
základní barvy.
Laserový - Světelný laserový paprsek
LED (Light Emitting diode printer) - Tiskárna se svítícími diodami - Technologie podobná
laserové s rozdílem náhrady laserového paprsku za LED. Nejznámějšími tiskárnami LED jsou
vyráběny firmou OKI. Výhodou jsou menší rozměry tiskárny a cena.
LCD - Místo paprsku je používána technologie s běžným světlem stíněným LCD displejem
propouštějícím světlo na světlocitlivý válec.
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
Parametry - Nejdůležitější bývá tiskové rozlišení, rychlost tisku, požadované zatížení,
případné připojení k síti, tiskové jazyky, velikost paměti.
Konfigurace - Pomocí ovladačů pod operačním systémem.
Nastavení - Kvalita tisku, rozlišení a intenzita toneru.
Určení - Pro domácí a firemní použití s potřebou kvalitního a levného tisku.
Doporučená media - Běžný kancelářský papír. Papíry určené pro kopírky a laserové tiskárny.
Media které nelze použít - Papíry a fólie citlivé na vyšší teploty. Traktorový a průklepový
papír. Papír s nízkou gramáží.
Výhody - Kvalitní tisk s nízkými provozními náklady. Vysoká rychlost tisku (tisk celé stránky
najednou, na rozdíl po řádkách u inkoustových). Nízká hlučnost (některé tiskárny téměř
nejsou slyšet).
Nevýhody - Vyšší pořizovací cena tiskárny. Pouze černobílý tisk. Barevné laserové tiskárny
jsou velmi drahé.
Tonerový prášek - Směs jemného prášku z umělé hmoty, barviva a železa.
Renovace - Renovaci provádí specializované firmy doplněním tonerového prášku a často i
výměnou tonerového válce. Výhodou je opět nižší cena oproti originálním náplním. Výrobci
ovšem varují před nižší kvalitou tisku a životností tiskárny.
Výrobci - Nejznámější je opět Hewlett Packard, OKI s technologií LED, ale také známí
výrobci kopírek, jakými jsou Minolta nebo XEROX.
Dražší tiskárny mívají větší zatížení, menší provozní náklady, podporu přímého připojení k síti,
dodatečné zásobníky papíru a další vylepšení pro tisk ve velkém.
Pozor na prudké světlo působící na náplň (Toner cartridge), mohlo by ji poškodit.
Obr 14 Toner cartridge laserové tiskárny
Jehličková
Inkoustová
Laserová
Rychlost
100 - 1200
cpi
1 - 10
str/m
1 - 30
str/m
Rozlišení
50 - 360
dpi
100 - 2400
dpi
100 2400 dpi
Cena
tiskárny
5000 - 40
000
1500 - 100
000
7000 500 000
Cena
tisku
stránky
0,01 - 0,30
0,20 - 100
0,05 - 20
Tab. 3 Porovnání tiskáren
12.2.4
•
•
•
Další technologie
Sublimační - Speciální technologie používající odpařování barvených složek z výměnné
barvící pásky na speciální papír. Barvy jsou nanášeny postupně (YMC). Po nanesení všech
barev (papír projde celkem 3x tiskárnou) bývá u některých tiskáren nanesena i ochranná folie.
Vysoce kvalitní tisk fotografií. Náklady na papír a spotřební materiál jsou fixní, ať tisknete
cokoliv, budou náklady vždy stejné! (Známé jsou tiskárny firmy Olympus).
Termální - Pro optimální kvalitu potřebují papír citlivý na teplo. Tisk probíhá pomocí jemných
zahřátých jehliček pohybujících se těsně nad papírem. Použití pro pokladní tiskárny a faxy.
S pevným inkoustem (Solid ink) - Podobný princip tisku jako u inkoustových tiskáren,
ovšem zdrojový inkoust je v pevném (tuhém stavu) a při použití teploty je stříkán na papír, kde
opět tuhne. Každá barva zde mívá vlastní tiskovou hlavu. Kvalitní a levný tisk. Vysoká cena
tiskáren. (známý je např. Xerox)
•
Tiskárny s typovým kolečkem (Daisy wheel) - Nejstarší tiskárny podobné psacímu stroji.
Použití otočného kolečka, na kterém jsou na obrysu jednotlivé znaky a písmena. Při tisku se
vybraný znak přitlačí na barvící pásku a vytvoří se na papíru otisk znaku. Pomalý a levný tisk
textu. Nelze tisknout jakoukoliv grafiku a měnit velikost písma. Postupně nahrazovány
jehličkovými a novějšími tiskárnami.
12.2.5
•
•
•
•
•
Velkoformátový tisk na papíry A1 a větší. Nejčastější je zde inkoustová technologie. Zvláštní
technologií je používání různých klasických nebo speciálních tužek (a per nebo fixů) různé
barvy a tloušťky vkládané do držáků, kde jsou jinak inkoustové hlavy. Používané pro výkresy
a vektorovou grafiku.
Pro tisk velkých plakátů jsou vybaveny inkoustovou technologií. Výhodou jsou oddělené
náplně pro každou barvu.
Nevýhodou je vysoká cena pohybující se v řádech desetitisíců až stovek tisíců Kč (až několik
tisíc $).
Zvláštní kapitolu tvoří vyřezávací plottery mající místo pera nože; jako medium používají
samolepící fólie. Použití pro tvorbu reklam a velkých nápisů na auta, do obchodů....
Nově se lze setkat také s plottery využívajícími laserové nebo termální technologie.
12.2.6
•
•
•
•
•
Plotry (Plotters)
Speciální
Kromě technologií zmíněných výše bychom našli možná ještě nějaké další, ale speciální
tiskárny se rozdělují spíše podle určení, např.:
Čárový kód (Bar Code) - Slouží pouze pro tisk štítků s čárkovým kódem (známé jsou tiskárny
Citizen).
Pro tisk štítků (Label) - Podobné tiskárnám čárkového kódu. Slouží pro tisk identifikačních
karet nebo různých identifikačních štítků se složitou i jednoduchou grafikou. Často jsou
používány pro tisk čárového kódu nebo např. identifikační karty s fotografií, informacemi a
čárovým kódem.
Přenosné - Malé lehké inkoustové tiskárny s malou spotřebou, napájení z baterií a často s
infračerveným rozhranním k přenosným počítačům. Nevýhodou je vyšší cena.
Pokladní - Pro malé obchody a tisk jednoduchých pokladních dokladů.
13 NAPÁJECÍ ZAŘÍZENÍ
Většina elektronických zařízení dlouhodobějšího provozu je napájena ze sítě nízkého napětí. Je tomu
také tak i případě většiny počítačů. Volba vhodného napájecího zdroje a připojení počítače do
elektrické sítě se stává nedílnou součástí návrhu a provozu výpočetní techniky. Bývá však zdrojem
řady problémů.
13.1
Záložní zdroje napájení - UPS
Síť nízkého napětí může být zdrojem problémů v případě výpadku. Proto všechna důležitější zařízení
(servery apod.) by měla mít možnost nouzového přepnutí na záložní napájení. Toto bývá zpravidla
vyřešeno zařízením nazývaným UPS.
UPS - Uninterruptible Power Supply (zdroje nepřetržitého napájení), jsou zařízení jejichž funkcí je
zpravidla krátkodobá (minuty až hodiny) dodávka energie v případě nestability vstupního napětí či při
úplném výpadku sítě. Další úlohou UPS je chránit data a citlivá zařízení před poškozením vlivem
nepředvídaných událostí na síti, jako jsou šumy, rázy, napěťové špičky, poklesy napětí nebo úplné
výpadky. Dojde li k výpadku elektrické energie, záložní zdroj dodává spotřebiči energii ze svých
akumulátorů. Záložní zdroje však pracují také na místech, kde výpadek elektrické energie může
znamenat ohrožení zdraví a života, nebo značné materiální ztráty. Takovými oblastmi jsou např.
zdravotnictví, doprava, ozbrojené sbory, zabezpečovací technika.
14 OPERAČNÍ SYSTÉM
V této kapitole jsou uvedeny základní informace o typech operačních systémů, nejčastěji používaných
na počítačích PC.
Operační systém je základní program, který musí být v počítači stále přítomen, obsluhuje základní
rutiny počítače a komunikuje s obsluhou. Jedná se vždy do jisté míry univerzální program, jehož
přizpůsobení konkrétnímu HW zajišťuje BIOS - viz. kap.Základní deska.
•
Operační systém zajišťuje především následující činnosti:
•
spolupracuje na startu počítače a vlastním spuštěn
•
komunikuje s uživatelem a na základě jeho pokynů vykonává požadované akce
•
reaguje na chybové stavy programů nebo chybné požadavky uživatelů tak, aby se zamezilo
zhroucení systému nebo poškození dat
•
organizuje přístup a využívání zdrojů počítače, především čas procesoru, přístup k datům
na discích a přístup do paměti
•
fyzicky zajišťuje vstup a výstup dat na žádost ostatních programů.
14.1
Základní pojmy z oblasti operačních systémů
14.1.1
Uživatelské rozhraní
Uživatelským rozhraním se rozumí prostředí, ve kterém pracuje uživatel. Původně bývalo textové
(DOS, UNIX), dnes začínají převládat grafická rozhraní.
14.1.2
Multitasking
Multitasking nazýváme souběžné zpracování (běh) více úloh. Na počítači to zpravidla znamená, že
některý program (např. textový editor) je aktivní a ostatní běží tzv. na pozadí. K těmto programům
máme neustálý přístup bez toho, že bychom je stále znovu startovali. Multitasking může být:
• kooperativní - procesor je přidělován jednotlivým úlohám podle jejich potřeby. Může se tak
stát, že některé programy mohou z velké části obsadit procesor a ostatní programy zůstávají
bez odezvy.
• preemptivní - dobu přidělení procesoru jednotlivým úlohám stanovuje operační systém.
Většinou mají všechny procesy přidělenu stejnou dobu, je však možné zvolit určité priority.
14.1.3
Souborový systém
Souborový systém představuje filosofii a způsob ukládání souborů na disk. Z nejznámějších
souborových systémů to je:
•
•
•
•
FAT (File Alocation Table)
Souborový systém pro operační systém DOS a Windows 95. Je hierarchický, některé prvky
mají původ v o.s.UNIX. Názvy souborů jsou omezeny délkou 8 znaků + 3 znaky přípony.
Neumožňuje nastavovat přístupová práva.
FAT32
Je vylepšeným systémem FAT, oproti kterému umožňuje nastavovat tzv.dlouhá jména u
souborů (až 255 znaků).
HPFS (High Performance File System)
je způsob ukládání souborů v operačním systému OS/2.
NTFS
je způsob ukládání souborů v operačním systému Windows XP (NT). Umožňuje nastavení
přístupových práv a používání dlouhých jmen.
14.1.4
Rozdělení a stručné hodnocení operačních systémů
DOS
DOS je stabilní osvědčený systém, který prošel dlouholetým postupným vývojem. Je stále poměrně
značně rozšířený. Jeho podstatnými nevýhodami je:
•
textové rozhraní
•
nemožnost běhu více programů současně (tzv. multitasking)
•
přímá práce pouze s 640 kB operační paměti
Windows
Windows je velmi rozšířený systém s množstvím aplikačního programového vybavení. Má příjemné
uživatelské prostředí.
Nevýhody:
•
poměrně nestabilní
•
náročný na HW
OS/2
Tento operační systém vyniká vysokou stabilitou, kvalitním multitaskingem a příjemným uživatelským
prostředím.
Nevýhody jsou:
•
málo aplikačního programového vybavení
•
málo rozšířený
UNIX
UNIX je velmi stabilní, rozšířený systém. Býval doménu velkých počítačů, začíná se prosazovat i v
oblasti PC (Linux).
Nevýhoda - poměrně složité ovládání
14.2
Operační systém DOS
Důvody studia systému:
•
řada programů ještě běží pod DOSem (dbáze, ...)
•
prostředí DOSu je emulováno jinými operačními systémy - Novell, ...
•
do prostředí DOSu je možné vstupovat z jiných systémů - Linux, ...
•
studium z důvodů zákonitostí vývoje operačních systémů
•
obdobná struktura různých o.s.
Základní vlastnosti systému:
•
Monoprogramní
•
Monouživatelský
•
Nemá prostředky pro práci v reálném čase
•
Nemá prostředky ochrany dat ani přístupu k nim
•
Umí přímo využít pouze 640 KB paměti. Další paměť je možné zpřístupnit pomocí ovladačů.
14.2.1
Struktura MS DOS
•
IO.SYS – vazební soubor – zajišťuje vazbu na BIOS
•
MSDOS.SYS – jádro systému, poskytuje služby pro command.com a další programy.
•
Command.com – příkazový interpret
•
Externí služební programy
14.3
Operační systém OS/2
Architektura systému:
Jedná se o plně 32 bitový systém, víceprogramový a s víceuživatelským přístupem.
Na rozdíl od DOSu neumožňuje systém programům přímý přístup k žádným technickým prostředkům.
Je využívána virtuální adresace paměti, každý program dostane k dispozici odpovídající část.
V případě havárie programu nezhavaruje celý počítač, ale je předáno řízení zpět operačnímu
systému.
Základní vlastnosti systému:
Původně vyvíjen firmou IBM ve spolupráci s firmou Microsoft. Systém je charakterizován především :
•
neomezeným přístupem k operační paměti
•
neumožňuje uživatelským programům získat přímý přístup k technickým prostředkům
•
komunikace přes grafické uživatelské rozhraní
•
kompatibilní s DOS a Windows emulací na úrovni spouštění programů
Souborový systém:
Je využíván souborový systém HPFS (High Performance File Systém). Mimoto je možné využít i
systém FAT.
Základní vlastnosti systému HPFS:
•
podporuje dlouhá jména (až 254 znaků)
•
rozlišuje velká a malá písmena
•
jména mohou obsahovat tečky a mezery
•
souborům je na disku přiřazena nepřerušovaná oblast
•
potřebuje 500 KB operační paměti
•
není podporován žádnou verzí DOS
•
využívá přídavné atributy (jméno vlastníka, program, kterým byl soubor vytvořen).
14.4
Operační systémy MS Windows
V současné době nejrozšířenější operační systémy firmy Microsoft prošly vývojem od platforem
založených na OS MS-DOS (W95 a W98) až po silné nástroje vhodné i pro síťovou správu, založené
na technologii NT. Nejnovější systémy Windows 2000 a Windows XP jsou pak do jisté míry kombinací
obou platforem - stability převzaté z Windows NT a uživatelské vstřícnosti W98.
14.4.1
WINDOWS 95, 98
Program Windows 98 je operační systém, navržený pro procesor Intelx86 (nepodporuje
multiprocessing) a kompatibilní typy procesorů. Minimální HW požadavky jsou procesor 80486DX/66
MHz a 16 MB RAM. Doporučen je ale procesor Pentium. Rozdíl od předchozí verze Windows 95 je
především ve zvýšení spolehlivosti, rychlosti a důsledné integrace s Webem.
Bezpečnostní politika
Vzhledem k faktu, Windows 95/98 používají pro souborový systém FAT32 (FAT16), nelze nastavovat
přístupová práva na jednotlivé adresáře a soubory. I přes fakt, že přístup k systému Windows 95/98 je
možné do určité míry chránit účtem a heslem, je přesto velmi zranitelný.
14.4.2
WINDOWS NT (WINDOWS 2000, XP)
Program Windows NT můžeme zakoupit jako Server, nebo Workstation. Hlavní rozdíl oproti Windows
NT Serveru je v tom, že Workstation spravuje pouze svou lokální tabulku uživatelů a jejich
přístupových práv.
Vlastnosti:
•
•
•
•
•
•
•
•
•
14.5
32 bitová systémová architektura
Podpora více HW platforem
Preemptivní multitasking
Podpora spuštění aplikací různých platforem
Pod systémem Windows NT je mimo 32 bitové aplikace možno spouštět i aplikace:
o MS DOS
o Windows 16 bitové
o OS/2 (do verze 1.2)
o POSIX
Použití více typů souborových systémů
Systém Windows NT má speciální systém ukládání dat (NTFS). Mimo něj jsou data přístupná
i ze souborových systémů
FAT (např. DOS, Win3.x)
HPFS (OS/2)
CDFS (nosiče CDROM)
Souborový systém NTFS umožňuje nastavovat přístupová práva k jednotlivým adresářům a
souborům.
Vestavěná norma grafiky Open GL
Open GL je standard pro dvoj a trojdimenzionální grafiku. Byla vyvinuta firmou Silicon Grafic
Incorporated.
Vestavěné síťové služby s podporou client-server
Systém obsahuje všechny potřebné programy pro připojení do sítě (clienty) včetně
vzdáleného připojení a TCP/IP.
Možnost heterogenního síťového propojení
Windows NT umožňují propojení s jinými typy sítí. Je to především:
Novell Netware
Apple Talk
MS Windows for Workgroups
MS LAN Manager
Banyan Vines
DEC Path Works
IBM SMA Networks
Operační systém NOVELL
Diskový systém - fyzický a logický pohled
Počet připojených fyzických jednotek odpovídá příslušnému řadiči. Častěji se využívá SCSI rozhraní.
Logicky je celý diskový prostor rozdělen do svazků (volumes), u současných systémů 255. Základní
svazek má název SYS: , další zpravidla VOL1: atd. Na rozdíl od o.s.DOS může být jeden svazek
rozložen i na více discích.
Data jsou ukládána v blocích pevně předem zvolené délky 4,8,16,32 nebo 64 KB. Je možno využít
subalokaci, kdy je pro uložení využito nezbytně nutný počet bloků a zbytek souboru je rozdělen
(subalokován) po částech velikosti 512 B. Dále je možné využít komprimaci dat, která se řídí
nastavenými atributy.
Implicitně jsou názvy souborů ukládány ve zkráceném tvaru (8+3), na jednotlivých svazcích je možno
zvolit používání dlouhých jmen (name space). Přístup k souborům síť.disku je upraven systémem
přístupových práv.
Na rozdíl od o.s.DOS není přípustné ukládání souborů do kořenových adresářů jednotlivých svazků.
Firma Novell v současné době nabízí celou škálu produktů. Všechny tyto produkty se vyznačují
robustností, velkou stabilitou, nenáročností na technické vybavení a bezpečností. Z toho důvodu patří
mezi nejrozšířenější síťové operační systémy.
Největší váha je u systému kladena na systém zabezpečení. Tento systém má k dispozici celou řadu
prostředků především proti:
•
Chybě technického vybavení
•
Neoprávněné manipulaci s daty.
Hlavní důraz je kladen na pevné disky, protože ty jsou považovány za zdroj chyb, jenž má
nejzávažnější následky. Systém zabezpečení je rozdělen do tří úrovní, označených jako LEVEL I., II. a
III.
14.6
Operační systém UNIX
Systém, vyvinutý pracovníky firmy AT&T. V současné době se jedná o operační systém pro celou
škálu počítačových systémů včetně třídy PC. Nejedná se o produkt ve vlastnictví jedné firmy, ale
vývoj řídí konsensus mnoha různých národních a mezinárodních organizací. Jednotlivé varianty
UNIXU se liší i svým označením.
Tabulka 13.5.1 Verze operačního systému UNIX
Nejznámější variantou UNIXu pro počítače třídy PC je v současné době LINUX (autor Linus
Thorwald).
Unix je od svého vzniku koncipován jako víceuživatelský systém pro přístup uživatelů k systému
pomocí tzv. terminálu. Terminál je zařízení, které obsahuje alespoň klávesnici a zobrazovací
zařízení, např. monitor. Jedná se v podstatě o neinteligentní zařízení. Dříve se terminály připojovaly
k počítači prostřednictvím sériové linky s rozhraním RS232. Nyní jsou zpravidla emulovány na
počítačích třídy PC.
Přístup do systému je obdobný jako jiných počítačových sítích. Každý uživatel je identifikován
prostřednictvím uživatelského účtu. Ten obsahuje především:
•
Přihlašovací jméno
•
Heslo
•
Uživatelské číslo (UID – User Identification)
•
Primární skupina (GID – Primary Group Identification)
•
Domovský adresář
•
Shell – jméno souboru, který se spustí jako shell po přihlášení
Přihlášení uživatelé sdílí virtuální prostor serveru, ve kterém jsou sdíleny síťové prostředky. Pro vlastní
práci má každý uživatel vlastní kopii shellu – interpreteru příkazů.
V systému UNIX je víceúlohový systém. Současně na něm může běžet množství procesů, přičemž
proces může být jedna kopie běžícího programu (každý spustitelný program může být spuštěn
vícekrát).
15 POČÍTAČOVÉ VIRY A ANTIVIROVÁ OCHRANA
V souvislosti se správným a bezchybným během programů i bezpečností pořízených dat je třeba
věnovat legálnosti používaného software a s tím do značné míry související problematikou
počítačových virů.
Počítačový vir je program, který je schopen se množit bez vědomí uživatele a mimo to provádět
nežádoucí operace, které mohou být neškodné, ale i nebezpečné. V každém případě viry jsou v
počítači programy nežádoucími a k jejich detekci a odstranění používáme antivirové programy.
Vzhledem k rychlému zvyšování počtu virů je třeba antivirové programy aktualizovat. Pro odstraněné
virů je dále vhodné antivirové prostředky kombinovat, protože tyto nemusí vždy postihovat celou škálu
různých virů. Podle principu práce a způsobu projevu je možné viry rozdělit na několik základních
skupin.
15.1
Typy virů
Souborové viry
Tento typ viru napadá pouze soubory.
Dle způsobu množení je můžeme rozdělit na "přepisující virus", který přepisuje část kódu, "link virus",
který se připojí k existujícímu souboru a "doprovodný virus", který zkopíruje napadený soubor do
souboru se stejným jménem, ale typu COM, ke kterému se připojí. Původní soubor zůstává v
původním stavu. Pro další šíření viru se využívá vlastnost MS DOS, že se při shodnosti jmen nejprve
spouštějí soubory s extenzí COM.
Dle způsobu činnosti rozeznáváme viry "přímé akce", které jednorázově provedou destrukční
činnost, při které se zpravidla zničí (smazání pevného disku apod.). Opakem je rezidentní virus, který
se načte a drží v paměti a napadá soubory, se kterými počítač pracuje. "Stealth virus" je typ
rezidentního viru, který přebírá kontrolu počítače a při kontrole antivirovým programem dokáže
podsunout tomuto programu původní, (nezavirovaný) kód. Pokud tedy není antivirový program
vybaven anti-stealth kontrolou, je vir nezjistitelný.
Dle způsobu zakódování jsou viry "nezakódované", tj. jeho tělo je pevné. "Zakódované viry" bývají
zakódované určitým proměnným algoritmem, proto je jeho tělo pokaždé jiné. Jeho variantou je
"polymorfní virus", který se pro každý výskyt kóduje jinak a vytváří i jinou dekódovací funkci.
Bootviry
Tento vir se šíří z boot sektoru disket při startu počítače z tohoto média. Boot vir při množení napadne
boot sektor nebo partition tabulku pevného disku nebo diskety. Při zavádění systému je pak aktivován
a přebírá kontrolu nad funkcemi systému.
Multipartitní viry
Tyto viry kombinují výhody bootvirů a souborových virů. Infikují partition tabulku i soubory. Šíří se tedy
prostřednictvím souborů a aktivují se při zavádění systému.
Makroviry
Makroviry se objevily s příchodem makrojazyků v tabulkových procesorech a textových editorech. Na
rozdíl od souborových virů je přenášen a uložen v dokumentu. Při některé z operací je pak spuštěno
makro, které provede zpravidla destrukční činnost.
15.2
Antivirové programy
Antivirové programy pracují na několika různých principech.
Nejstarší princip je vyhledávání určité specifické sekvence pro daný virus. Tento způsob není
vhodný pro polymorfní viry.
Dříve se polymorfní viry odhalovaly dle specifické dekódovací sekvence. Dnešní viry mají i tuto
sekvenci proměnnou, takže je lze odhalit pomocí emulátoru strojového kódu, který dokáže rozbalit
zakryptovaný virus.
Vzhledem k tomu, že vznikají neustále další viry, pro které nejsou specifické antiviry, často se
používají programy, využívající heuristické analýzy. Při ní program zjišťuje účinek programu
na počítač a ten pak vyhodnocuje z hlediska správné či nesprávné funkce.
Mezi běžné techniky antivirových programů také patří kontrola integrity. Tyto programy sledují
změny v adresářích, systémových oblastech disku a systému a na základě změn detekují vir.
Nevýhoda této metody je nemožnost zjištění konkrétního viru.
Každá z uvedených metod má svoje výhody a nevýhody. Proto moderní antivirové programy zpravidla
pro zvýšení účinku metody kombinují.
Mezi nejznámější a nejčastěji používané antiviry u nás patří :
AVG, AVAST, SCAN, VirusScan, NortonAntivirus, PC-Cilin, AntiVir, InoculateIT, Kaspersky, F-PROT,
a další.
16 OBSAH
1
Úvod ............................................................................................................................................................. 1
2
HARDWARE PC......................................................................................................................................... 1
2.1
Von Neumannova architektura........................................................................................................ 2
2.2
Harwardská koncepce ...................................................................................................................... 2
3
PROCESOR ................................................................................................................................................ 3
4
ZÁKLADNÍ DESKA.................................................................................................................................... 3
4.1
Vstupně/výstupní porty ..................................................................................................................... 5
5
PAMĚTI........................................................................................................................................................ 6
6
PEVNÝ DISK............................................................................................................................................... 6
7
PRUŽNÝ DISK ............................................................................................................................................ 7
8
CD A DVD.................................................................................................................................................... 8
9
8.1
Compact Disk - CD ........................................................................................................................... 8
8.2
DVD - Digital Versatile Disc ............................................................................................................. 9
VSTUPNÍ ZAŘÍZENÍ .................................................................................................................................. 9
9.1
Klávesnice ........................................................................................................................................ 10
9.2
Polohovací zařízení - Myši............................................................................................................. 10
10
POČÍTAČOVÉ SKŘÍNĚ........................................................................................................................... 11
11
ROZŠIŘUJÍCÍ KARTY ............................................................................................................................. 11
12
11.1
Zvuková karta .................................................................................................................................. 11
11.2
Reproduktory.................................................................................................................................... 12
11.3
Karty pro příjem rádia a televize ................................................................................................... 13
TISKÁRNY................................................................................................................................................. 14
12.1
Rozdělení na úderové a ne-úderové ............................................................................................ 14
12.2
Základní rozdělení tiskáren podle technologie tisku: ................................................................. 14
12.2.1
Jehličková (Dot Matrix) ......................................................................................................... 14
12.2.2
Inkoustová (Ink Jet) ............................................................................................................... 14
12.2.3
Laserová (Laser).................................................................................................................... 15
12.2.4
Další technologie ................................................................................................................... 16
12.2.5
Plotry (Plotters) ...................................................................................................................... 17
12.2.6
Speciální ................................................................................................................................. 17
13
NAPÁJECÍ ZAŘÍZENÍ ............................................................................................................................. 17
13.1
14
Záložní zdroje napájení - UPS ...................................................................................................... 17
OPERAČNÍ SYSTÉM............................................................................................................................... 18
14.1
Základní pojmy z oblasti operačních systémů ............................................................................ 18
14.1.1
Uživatelské rozhraní.............................................................................................................. 18
14.1.2
14.1.3
14.1.4
Multitasking............................................................................................................................. 18
Souborový systém ................................................................................................................. 18
Rozdělení a stručné hodnocení operačních systémů ...................................................... 19
14.2
Operační systém DOS.................................................................................................................... 19
14.2.1
Struktura MS DOS ................................................................................................................. 19
14.3
Operační systém OS/2 ................................................................................................................... 20
14.4
Operační systémy MS Windows ................................................................................................... 20
14.4.1
WINDOWS 95, 98.................................................................................................................. 20
14.4.2
WINDOWS NT (WINDOWS 2000, XP) .............................................................................. 21
15
16
14.5
Operační systém NOVELL............................................................................................................. 21
14.6
Operační systém UNIX................................................................................................................... 22
POČÍTAČOVÉ VIRY A ANTIVIROVÁ OCHRANA ............................................................................. 23
15.1
Typy virů ........................................................................................................................................... 23
15.2
Antivirové programy ........................................................................................................................ 23
OBSAH....................................................................................................................................................... 25