Historie výpočetní technikypilinka.borec.cz/wp-content/uploads/2018/05/hardware.docx · Web viewzajišťuje přenos řídících, adresových i datových signálů mezi jednotlivými

OBSAH

1. Historie výpočetní techniky....................................................................................................11.1 Oblasti použití...................................................................................................................1

2. Osobní počítač a jeho hardwarová konfigurace......................................................................22.1 Základní pojmy.................................................................................................................22.2 Data, informace.................................................................................................................22.3 Blokové schéma počítače..................................................................................................2

3. Základní deska........................................................................................................................24. Procesor...................................................................................................................................35. Paměť......................................................................................................................................4

5.1 Vnitřní paměť....................................................................................................................45.2 Vnější paměť.....................................................................................................................45.3 Magnetická paměť............................................................................................................45.4 Optická paměť..................................................................................................................55.5 SSD...................................................................................................................................5

6. Zásuvné karty..........................................................................................................................57. Vstupní zařízení......................................................................................................................68. Výstupní zařízení....................................................................................................................7

8.1 Zobrazovací zařízení.........................................................................................................79. Tiskárny..................................................................................................................................710. Počítačová síť........................................................................................................................911. Základní pojmy z Internetu.................................................................................................10

1. Historie výpočetní techniky

od 1940 – první „počítací stroje“1941 – Zuse Z41943 – Mark 1 (USA, relé, použit pro výpočty při výrobě atomové bomby)1944 – ENIAC (elektronkový)1951 – UNIVAC, první sériově vyráběný počítač60. léta minulého století – sálové počítače1971 – vyroben první mikroprocesor, vznikají první osobní počítače1983 – IBM PC/XT1984 – IBM PC AT

1.1 Oblasti použití

Kancelářské aplikace (Microsoft Office) – zpracování kancelářské agendy Databázové aplikace – zpracování, třídění dat (evidence obyvatel) Grafické systémy – projektování, konstrukce, grafické prezentace (AutoCad, Corel Draw) Řídící systémy – programy pro řízení technologických procesů např. stroje Programování – vytváření aplikačních programů

1

2. Osobní počítač a jeho hardwarová konfigurace

2.1 Základní pojmy

počítač – elektronický programovatelný strojhardware – technické vybavení počítačesoftware – programové vybavení počítačenetware – programy umožňující propojování počítačů do počítačových sítí

2.2 Data, informace

data – informace, které lze zpracovávat na PC, můžeme jednoznačně rozhodnout o logické hodnotě (pravda, nepravda)- počítač zpracovává data v tzv. strojovém (= dvojkovém) kódu1 bit = nejmenší jednotka informace, dvě logické hodnoty 0 (nepravda) nebo 1 (pravda)1 byte (B) = 8 bitů1 kilobyte (kB) = 1 024 bytů1 megabyte (MB) = 1 024 kB1 gigabyte (GB) = 1 024 MB

2.3 Blokové schéma počítače

3. Základní deska Základní deska (motherboard) je plošný spoj osazený potřebnými obvody, které včetně procesoru tvoří samostatný počítačfunkce:

časování celého systému zajištění komunikace řízení součinnosti jednotlivých částí systému uchování systémových dat uživatele a jejich zpracování

chipset – integrovaný obvod, který zabezpečuje většinu funkcí základní desky

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 a konfiguraci připojených hardwarových zařízení a následnému spuštění operačního systému, kterému je pak předáno další řízení počítače

programový kód BIOSu je uložen na základní desce v nevolatilní (stálé) paměti typu ROM, EEPROM nebo modernější flash paměti s možností jednoduché aktualizace

2

4. Procesor

- mikroprocesor tvoří základní prostředek mikropočítače, který se podílí značnou částí na jeho řízení

- zajišťuje přenos řídících, adresových i datových signálů mezi jednotlivými částmi počítače. K tomuto účelu využívá sběrnici počítače, která tvoří vlastně cestu, po které jsou všechny signály i napájecí napětí distribuovány do všech částí počítače.

- řídící signály slouží k zabezpečení synchronizace přenosu informací po sběrnici, adresová část sběrnice zajišťuje adresování paměti a vstupních (výstupních) zařízení počítače, datová část slouží k přenosu dat mezi jednotlivými zařízeními.

- mikroprocesor se skládá z křemíkové destičky, na které jsou fotoelektrickým procesem, vryty jemné spoje obvodů. Tyto spoje a obvody mají výkonnost několika miliónů tranzistorů.

Část procesoru:

řadič

ALU (aritmeticko-logická jednotka)

registry

matematický koprocesor

cache

Mikroprocesor ovlivňuje zejména:

adresovatelný rozsah fyzické paměti počítače šířku adresové a datové části sběrnice operační rychlost použitelný operační systém aplikační vlastnosti

V základě rozlišujeme dva typy procesorů: RISC (Reduced Instruction Set Computing) - používá redukovanou sadu instrukcí

3

CISC (Complex Instruction Set Computing) - používá úplnou sadu instrukcí

5. Paměť

kapacita – počet paměťových míst, udává se v MB, GB (vnitřní) nebo v TB (vnější)

vybavovací doba – doba, která uplyne mezi zadáním a vyhodnocením dat, udává se v ns (operační paměť) nebo ms (pevný disk)

dělení podle funkce:

a) vnější – uchovávání informací pro pozdější použití (pevný disk, CD ROM, SSD)b) vnitřní – pro okamžitou činnost počítače (operační paměť, registry)

dělení podle závislosti na dodávkách elektrického proudu:

a) RAM – při vypnutí se vymaže (OP, registry), dočasnáb) ROM – při vypnutí se nevymaže (HDD, CD ROM), trvalác) EPROM – při vypnutí se nevymaže, možno elektricky nebo softwarově přepisovat

5.1 Vnitřní paměť

druhy:a) operační paměť – pro okamžitou činnost PCb) registry – pro okamžitou činnost PCc) cache – vyrovnávací paměť pro CPUd) buffer – vyrovnávací paměť pro tiskárnue) video RAM – součást grafických karet

- hardwarově – integrované obvody (BIOS), moduly tvořené integrovanými obvody (SIMM 30pin, 72 pin, DIMM, RIMM, SDRAM)

5.2 Vnější paměť

dělení podle způsobu zápisu:a) magnetická (HDD, FDD, ZIP, …) – zápis pomocí magnetického poleb) optická (CD ROM, DVD ROM) – zápis laserovým paprskemc) elektricky programovatelná (flash paměť)

5.3 Magnetická paměť

Pevný disk tvořen několika hliníkovými kotouči, které jsou pokryty feritovou vrstvou, a čtecími a zapisovacími

hlavami, vše je zalito ve vzduchotěsné schránce rozdělen na stopy, sektory a cylindry nultá stopa obsahuje boot sektor a FAT tabulka (obsahuje umístění složek a souborů na pevném disku)

4

Další zařízení: streamery (médium podobné kazetě do kazetového rádia), paměťové karty (CompactFlash, MemoryStick, SmartMédia)

5.4 Optická paměť

CD ROM zápis a čtení pomocí mechaniky CD ROM provádí se pomocí laserového paprsku (odraz nebo pohlcení)

druhy mechanik:pouze pro čtení – 52x (rychlostní)pro čtení a zápis – 12x (zápis)

druhy médií:CD – R – 1x zápis, 650 – 700 MBCD-RW – 1000x přepis, 650 – 700 MB

Výrobce:SONYYAMAHAHEWLET PACKARD

DVD ROM zápis a čtení laserovým paprskem a mechanikou DVD ROM médium – DVD ROM (podobné CD ROM – větší kapacita – 4,7 GB) záznam videa možný nástupce videorekordérů

5.5 SSD Solid-state drive je zařízení pro ukládání dat je nástupcem magnetických pevných disků a na rozdíl od nich neobsahuje pohyblivé mechanické části jeho výhodou je odolnost vůči otřesům, změnám tlaku (např. v letectví), nehlučnost, nižší spotřeba

elektrické energie a hlavně dosahují vyšších přenosových rychlostí SSD jsou prodávány s rozhraním SATA (snadná náhrada pevného disku), M.2 (malé rozměry), PCI-

Express (standardní rozšiřující sloty) a podobně. pro uložení dat je nejčastěji použita nevolatilní flash paměť

6. Zásuvné karty zasouvají se přímo do slotů (= konektory) základní desky plošné spoje s integrovanými obvody a konektory pro připojení periferních zařízení

druhy slotů:ISAPCIAGPPCI Expressdruhy karet:1. zvuková karta

přehrávání a nahrávání zvuků standard: SOUND BLASTER, SOUND BLASTER PRO nebo kompatibilní možno připojit: MIDI klávesnici, mikrofon, sluchátky, joystick, reproboxy

Výrobce:CREATIVE LABS

2. síťová karta

5

umožňuje propojení počítačů do sítě výhody: využívání rychlého přenosu dat mezi PC, síťové tiskárny

Výrobce:ASUS, Edimax3. grafická karta

adaptér pro připojení zobrazovacího zařízení standardní způsob zobrazování – Super VGA body se zobrazují ve čtvercové síti (1 bod = 1 pixel)

parametry:počet barev: 256, 65 536, 16777216, TRUE COLORrozlišení (= počet bodů na palec): 640x480, 800x600, 1024x768, 1152x864 ...vlastní video RAM a procesor (= grafické akcelerátory) – 128 MB, 256 MBVýrobce:ATI

7. Vstupní zařízení

- slouží pro vstup datKlávesnice

Výrobci: Genius

Myš

slouží pro ovládání kurzoru (tření kuličky o podložku) připojuje se přes USB konektor k základní desce nebo může být bezdrátová dvou nebo tří – tlačítková mohou být i další tlačítka nebo posuvníky – usnadňují ovládání Windows (rolování oken atd.) levé tlačítko = klávesa ENTER pravé tlačítko = klávesa ESCAPE prostřední tlačítko = INSERT (většina programů nevyužívá)

Výrobci: Genius, Logitech

Trackball

zařízení podobné myši – kulička nahoře (pohyb kurzoru – otáčení kuličky rukou)

Tablet je tvořen podložkou a ukazovátkem

6

používá se např. pro retušování obrázků, jinak funkce podobné myši

Scanner zařízení pro digitalizaci předlohy (snímání obrázků)

formát: A4, A3

princip snímání stejný jako u kopírovacích strojů

ruční nebo stolní

pro snímání a úpravu obrázků je nutný příslušný software

Výrobci: Genius, Canon

Digitální fotoaparáty

- snímky se ukládají na speciální paměťová média, možno upravovat programem a tisknout nebo udělat fotografie

Kamery

Mikrofon

- vstup zvuku prostřednictvím zvukové karty

Snímače čárového kóduSvětelná pera

JoystickGamepadVolant a pedály

8. Výstupní zařízení

8.1 Zobrazovací zařízení

- výstup informace na obrazovku, kvalita zobrazení závisí na grafické kartě

Display- LCD (tekuté krystaly) – 24“- stolní, notebook

Výrobci: SONY, Philips

9. Tiskárny

- výstup informace v tištěné podobě- A3 nebo A4- barevná nebo černobílá

čtení čárového kódu

počítačové hry

7

Jehličkové

- tisk řádkově v obou směrech- barva se nanáší otiskem jehliček přes pásku (páska je podobná pásce v psacím stroji)- 9 jehličkové, 24 jehličkové- tisk možný také na tabelační papír (umožňuje více kopií)- levný tisk, nižší kvalita- nízké náklady na jednu stránku- velmi hlučné a pomalé

Výrobci: Epson, Star

Inkoustové

- tisk řádkově v obou směrech- černobílé i barevné- barva (inkoust) se nanáší tryskami na papír ze speciální cartridge (technické provedení se liší dle

výrobce) – černá, barevná (červená, žlutá, zelenomodrá)- po vytištění nechat nutno zaschnout, tisk není odolný vůči vlhkosti a ÚV záření (lze potahovat

speciálními fóliemi)- tisk lze na papír nebo na fólii- drahý tisk, vysoká kvalita, nízká pořizovací cena tiskárny, drahé náplně- rychlé, tiché

Výrobci: Hewlet Packard, Epson, Canon

Laserové tiskárny

- stránkový tisk- černobílé i barevné- barva je umístěna v podobě prášku v toneru, je nanášena elektrostaticky na papír nebo fólii a zapečena

laserem- pro barevný tisk tiskárna obsahuje 4 tonery – černý, červený, žlutý, zelenomodrý- drahý provoz, vysoká kvalita tisku- velmi rychlé, tisk odolný vůči vlhkosti i ÚV záření- vyšší pořizovací cena tiskárny

Výrobci: Hewlet Packard

Plotter

- používá se pro tisk technických výkresů, plakátů nebo větších formátů A1, A2- vyřezávací plotter – výroba samolepek, nápisů- nejčastěji inkoustové – podobné inkoustovým tiskárnám větších rozměrů

Výrobci: HP

3D tiskárny- 3D tisk - neboli aditivní výroba (anglicky 3D printing neboli additive manufacturing (AM)) je proces

tvorby třídimenzionálních pevných objektů z digitálního souboru (Additive Manufacturing File - AMF)- v aditivních procesech je objekt vytvořen pokládáním souvislých vrstev materiálu, dokud není celý

projekt dokončen- každá z těchto vrstev může být považována za úzce rozříznutou horizontální sekci daného objektu

10. Počítačová síť

8

Je to systém vzájemně propojených a spolupracujících počítačů.

Typy stanic v síti.

Pracovní stanice.Na pracovní stanici uživatel provádí všechny činnosti jako na samostatném počítači, a navíc ještě může využívat celé řady síťových služeb.Server /obslužná stanice/.Je řídící stanicí v síti, zajišťuje její chod, poskytuje uživatelům některé své prostředky /disky, připojené tiskárny apod./ Hardwarově by to měly být nejlépe vybavené stanice v síti. V síti Novell by měly být alespoň dva servery.Důvody zavádění počítačových sítí.

Sdílení dat.- data mohou zpracovávat uživatelé na více počítačích současně. Tyto soubory mohou uživatelé číst, nebo do nich mohou i zapisovat apod.

Sdílení prostředků - nejtypičtější je využívání kapacity serverových disků pro uchovávání programů a dat, pro vytváření uživatelských adresářů apod. Dalším způsobem je spouštění programů ze serveru na pracovních stanicích.

Velmi rozšířené je i sdílení tiskáren připojených k serveru. Zvýšení spolehlivosti systému -při poruše stanice lze pracovat na jiné stanici, při poruše tiskárny

tisknout na jiné tiskárně. Informace uložené na serveru jsou často ještě dále zajištěny /např. záložní zdroj napájení/.

Klasifikace sítí podle rozlohy. Lokální počítačová síť - Pro propojení počítačů nejsou použity prostředky pro dálkový přenos dat

/modemy/. Jsou umístěny většinou v jedné budově nebo skupině blízkých budov. Vzdálenost mezi počítači je maximálně řádově stovky metrů.

Globální počítačová síť - jsou zde použity prostředky pro dálkový přenos dat. Vzdálenost mezi jednotlivými počítači je v podstatě neomezená. Jsou to sítě na území celého státu, kontinentu apod.

Lokální počítačové sítě.

Podle koncepce uchování dat v síti rozlišujeme sítě:

Client-to-server

Peer-to-peer

V síti Client-to-server je podporováno centrální zpracování dat, všechna důležitá data jsou uložena na serveru, proto pak uživatel při poruše na své stanici může pracovat kdekoli jinde,

jednodušší správa společných dat - archivace společných dat se provádí jen na jedné stanici.

V síti peer-to-peer neexistuje stanice, která by uchovávala výrazně více dat než stanice ostatní. Tuto síť lze chápat jako mezistupeň mezi samostatnými počítači a sítí typu client-to-server.

Základní typy stanic v síti.

Základním druhem serverů je File server, který zajišťuje řízení a chod celé sítě a uchovávání dat uživatelů. Základní charakteristikou File serveru je, že na něm sídlí síťový operační systém.

Dnešní hardwarové požadavky: Několik SCSI disků o kapacitě cca 10 GB, min. 128 MB operační paměti ,pracovní kmitočet 500 Mhz, SCSI CD ROM, PCI síťové karty /karta/.

Print server. Umožňují využití síťových tiskáren.Tiskárna může být připojena přímo k file serveru a nebo k pracovní stanici . /Remote printer/.

Repeater neboli opakovač je jednoduché zařízení, které zesiluje signál, či lépe řečeno opakuje signál, který je vlivem délky vedení již slabý, a umožňuje tak prodloužení délky segmentu.

Bridge /můstek/.

9

Je prostředek, který slouží ke vzájemnému spojení dvou nebo více segmentů nebo sítí. Tak lze umožnit přístup všech uživatelů na kterýkoli server v síti a využití jeho služeb. Spojované sítě musí využívat stejný komunikační protokol IPX.

Tento prostředek je možné realizovat jako interní nebo externí.

Router neboli směrovač je podobný můstku a využívají se především při vzdálených komunikačních spojeních v rozlehlých sítích.

Pracovní stanice. Mají nepatrné odlišnosti od samostatných počítačů. Z hlediska hardware mají navíc tzv. síťovou kartu, která umožňuje připojení do sítě prostřednictvím T členu a koaxiálního kabelu.

Z hlediska softwarového je na stanicích nainstalován zvláštní síťový software, který umožňuje připojení do sítě. Pro každý operační systém je jiný.

Přihlášení do sítě.

Přihlásíme se pomocí Klienta WIN XP.

Hesla jsou přidělována jednak správcem sítě, jednak uživatelem. Při přihlašování do sítě musí uživatel zadat uživatelské jméno a heslo. Většinou se používá dávkových souborů nebo klientů.

Omezení specifikují, kdy a kde se uživatel může přihlašovat. Správce sítě může určit, že se uživatel nebo skupina uživatelů mohou přihlašovat pouze v určité hodiny dne, anebo pouze z určitých stanic.

Ověřování pravosti povoluje uživatelům, kteří jsou přihlášeni do sítě, přístup na libovolný server a logický disk sítě. Přístupy uživatele v síti jsou omezovány pomocí přístupových práv a atributů souborů a adresářů. Uživatel se nemusí přihlašovat či připojovat k jednotlivým serverům – hlásí se do sítě.

11. Základní pojmy z Internetu.Nejzákladnějším pravidlem, které je nutno v Internetu bezpodmínečně dodržet je, že každá IP adresa v Internetu musí být světově jedinečná. Je tedy nutno každý interface připojený do Internetu opatřit zcela jednoznačnou IP adresou a tuto adresu buď trvale nebo dočasně přiřadit jeho adrese fyzické. Existují mezinárodní organizace, které toto činí:

Základním protokoly používanými na Internetu je skupina protokolů TCP/IP. Připomeňme si, že protokol definuje jak budou programy mezi sebou na síti komunikovat – jak má vypadat zpráva jednoho programu druhému, na co se může program zeptat, jaký typ odpovědi obdrží apod. TCP/IP je průmyslový standard sítě Internet. To znamená, že všechny počítače v síti Internet komunikují právě protokoly z rodiny TCP/IP, která zahrnuje téměř 100 protokolů, z nichž se běžný uživatel setká zejména s těmito:

Telnet /Telecommunication network/ umožňuje interaktivní přístup ke vzdáleným počítačům

FTP /File transfer protocol/ umožňuje přenos souborů po síti Internet

SMTP /Simple Mail Transfer Protocol/ slouží pro přenos elektronické pošty

HTTP /HyperText Transfer Protocol/ umožňuje přenos stránek informačního systému World Wide Web

ARP /Address Resolution Protocol/ řeší zjištění fyzické adresy síťové karty z její IP adresy

DNS /Domain Name System/ umožňuje adresovat počítače v Internetu pomocí tzv. doménových adres.

Každý počítač v Inernetu musí mít jedinečnou adresu, pomocí které se na něj lze dovolávat. DNS adresa se skládá ze jména počítače a několika domén, vše oddělené tečkami. Doména nejvíce vpravo identifikuje stát, ve kterém se počítač nachází. Např.:

10

cz – Česká republika

uk – Velká Británie

edu – USA – školství

com – USA – komerční organizace

například:

cs.felk.cvut.cz

cs – jméno počítače

felk – doména 3.úrovně

cvut – doména 2.úrovně

cz – doména 1.úrovně

www.feld.cvut.cz

www – jméno počítače

feld – doména 3.úrovně

cvut – doména 2.úrovně

cz – doména 1.úrovně

URL adresa informace v Internetu.

Informační systémy v Internetu zejména WWW užívají URL adresy /Uniform Resource Locator – jednotný adresovač zdrojů/.

Tato adresa je velmi komplexní, protože kromě samotné adresy, kde se informace nachází, zahrnuje v sobě také typ této informace /a tím i metodu přístupu k ní/, kterou server poskytuje. Vzdáleně URL adresa připomíná přestupní lístek, na kterém je napsáno jakým druhem dopravy se bude cestovat a která místa budou během cesty navštívena.

Obecné schéma URL adresy:

protocol://[jméno [heslo] @ adresa serveru[:port] [cesta]

Tučně jsou označeny součásti povinné, v hranatých závorkách jsou uvedeny součásti nepovinné.

Hardware pro připojení na internet modem ADSL, ISDN linka bezdrátové připojení

Software Internetový prohlížeč – Internet Explorer, Opera, Netscape Navigator Poštovní klient – MS Outlook, Outlook Express

Dělení www stránek portály (umožňují vyhledávání)– www.seznam.cz, www.quick.cz, www.centrum.cz, www.google.com,

www.altavista.com

11

tématické stránky – stránky firem, internetové obchody, stránky zájmových skupin....

12