4. Hardwarové vybavení počítače 4.1. Hardware „Hard“ – tvrdé, „ware“ zboží, výrobek. Tento pojem se vžil jako označení pro veškeré technické vybavení počítače, které je potřebné pro funkci systémů zpracování informací. Typickými příklady technického vybavení, tedy hardware, jsou: systémové jednotky počítačů, monitory, klávesnice, tiskárny, počítačové myši, tablety, ovládací kuličky (trackball), kabely a konektory, diskety, rozšiřující karty apod. Protipólem a zároveň nezbytným doplňkem oblasti technického vybavení je oblast programového vybavení. Jako periferní zařízení (periferie) se označuje HW počítače, který se připojuje zvenku k základní jednotce a poskytuje další možnosti uživateli. Periferie základně dělíme na vstupní a výstupní, podle toho zda pomocí nich data z PC vystupují nebo vstupují. 4.2. Počítačová sestava Nejrozšířenější typy osobních počítačů tvoří tzv. „písíčka“ – PC (zkratka Personal Computer). Ať již koupíte počítač od jakéhokoliv výrobce, pokud je kompatibilní s IBM PC, máte jistotu, že na něm lze spouštět tytéž programy jako na jiných počítačích řady PC. Sestavu skládá: • základní skříň • monitor • myš • klávesnice 4.2.1 Základní jednotka – skříň počítače Základní jednotkou je ona „bedna“, resp. skříň, v níž jsou umístěny všechny potřebné součástky k tomu, aby počítač mohl správně pracovat. Právě uvnitř skříně se odehrávají veškeré výpočty a operace, které počítač zpracovává. V podstatě je to nejdůležitější část počítačové sestavy.
Transcript
4. Hardwarové vybavení počítače
4.1. Hardware
„Hard“ – tvrdé, „ware“ zboží, výrobek.
Tento pojem se vžil jako označení pro veškeré technické vybavení počítače, které je potřebné pro funkci systémů zpracování informací.
Typickými příklady technického vybavení, tedy hardware, jsou: systémové jednotky počítačů, monitory, klávesnice, tiskárny, počítačové myši, tablety, ovládací kuličky (trackball), kabely a konektory, diskety, rozšiřující karty apod.
Protipólem a zároveň nezbytným doplňkem oblasti technického vybavení je oblast
programového vybavení.
Jako periferní zařízení (periferie) se označuje HW počítače, který se připojuje zvenku
k základní jednotce a poskytuje další možnosti uživateli. Periferie základně dělíme na vstupní
a výstupní, podle toho zda pomocí nich data z PC vystupují nebo vstupují.
4.2. Počítačová sestava Nejrozšířenější typy osobních počítačů tvoří tzv. „písíčka“ – PC (zkratka Personal Computer).
Ať již koupíte počítač od jakéhokoliv výrobce, pokud je kompatibilní s IBM PC, máte jistotu,
že na něm lze spouštět tytéž programy jako na jiných počítačích řady PC.
Sestavu skládá:
• základní skříň
• monitor
• myš
• klávesnice
4.2.1 Základní jednotka – skříň počítače
Základní jednotkou je ona „bedna“, resp. skříň, v níž jsou umístěny všechny potřebné součástky k tomu, aby počítač mohl správně pracovat.
Právě uvnitř skříně se odehrávají veškeré výpočty a operace, které počítač zpracovává.
V podstatě je to nejdůležitější část počítačové sestavy.
Každá skříň má zepředu ovládací prvky – tlačítko pro zapnutí a vypnutí počítače, tlačítko pro
restart a obvykle dvě diody. Jedna signalizuje zapnutí počítače (obvykle zelená), druhá práci
s harddiskem (obvykle červená). Na zadní skříni počítače (někdy i jinde) jsou umístěny
konektory pro připojení periferií (tzv. porty a rozhraní).
Podle toho, jak je skříň počítače velká a v jaké poloze je umístěna na pracovním stole (nebo
na zemi), rozlišujeme základní desktop, minitower a tower. Existují ale i další možnosti
provedení skříně.
Desktop
… skříň je umístěna ve vodorovné poloze a většinou je položena na pracovním stole. Na ní
bývá postaven monitor. Nevýhodou tohoto typu skříně je velká spotřeba místa na stole, ale na
druhou stranu je dobrý přístup ke konektorům. Velikost skříně dovoluje počítač hardwarově
rozšířit.
Minitower, Miditower, Middletower, Tower, …
… (věže) jedná se o desktop postavený na výšku. Snadno se vejde pod stůl, takže nezabere
příliš mnoho místa, a lze jej snadno hardwarově rozšířit. … skříň typu tower (věž) je podobná
skříni minitower, ale je větší a prostornější. Prostor je určen k předpokládanému rozšíření
hardwarových komponentů. Skříně miditower jsou dnes nejprodávanější, skříně bigtower se
s oblibou používají pro servery (řídicí počítače v síti). Výběr velikosti skříně typu tower závisí
na předpokládaném počtu hlavně mechanik (rozhoduje tedy počet šachet – prostor pro
mechaniky). Důležitým je výkon zdroje (pokud je dodáván současně se skříní).
Kromě standardního počítače, tj. počítače, který se skládá ze skříně, monitoru, klávesnice
a myši, existuje ještě řada dalších druhů, které mají s „klasickou“ podobou počítače více či
méně podobného – Notebooky, Apple, … (viz. Kap 1).
4.2.2 Základní deska Počítač lze charakterizovat jako „stavebnici“ z mnoha elektrotechnických součástek. Aby vše
správně fungovalo, jednotlivé komponenty v počítači musí mezi sebou komunikovat a být
správně propojeny. To zabezpečuje takzvaná základní deska, nazývaná též motherboard nebo
mainboard.
Jedná se o desku velkou cca 30 x 20 cm s plošnými spoji s množstvím konektorů a slotů připravených pro vložení konkrétních prvků (například pro videokartu, paměti, napájení, procesor apod.).
Základní deska tak tvoří jakousi fyzickou páteř, spojující jednotlivé prvky uvnitř počítače.
Po základní desce jsou rozvedeny sběrnice a jejich vyústění v podobě slotů a konektorů.
Základní deska je ve skříni počítače upevněna pomocí šroubů. Je přišroubována ke konzole
(konstrukci) u jedné ze stěn skříně, aby ve skříni zbylo dost místa pro vkládání přídavných
karet vložených přímo do slotů základní desky.
Některé komponenty jsou na základní desce umístěny přímo, a jiné je nutné se základní
deskou propojit kabelem. Přímo na základní desce se nachází například procesor, baterie,
CMOS paměť, paměti RAM nebo přídavné karty zasunuté do slotů. Naopak například
harddisk, disketové jednotky a CD-ROM jednotky je nutné se základní deskou spojit datovým
kabelem. O zmíněných komponentech bude řeč vzápětí.
Základních desek může být celá řada. Existují různě rychlé desky pro různé typy procesorů,
s různým počtem slotů, portů apod. Některé základní desky mají přímo integrované zvukové
karty nebo sítové karty, takže je nemusíte dokupovat, a dokonce existují i základní desky
s podporou dvou procesorů.
4.2.3 Port Aby počítačová sestava fungovala tak, jak má, je nutné, aby všechny potřebné komponenty
byly správně zapojeny. Většina komponentů (tzv. periferií) se zapojuje ze zadní části skříně
počítače. Naštěstí je počítačová sestava konstruována tak, že komponenty, které se do
počítače zasouvají, mají takový tvar, aby nebylo možné připojit je jinak než správně.
Například kabel vedoucí od monitoru má takový tvar, že jej nelze připojit do jiného konektoru
než do videokarty. Podobně i kabel od tiskárny „sedí“ pouze do odpovídajícího konektoru ve
skříni počítače. Porty jsou zakončením určité sběrnice. Některé slouží jen pro určitý typ
zařízení (DVI – digitální zobrazovací zařízení) jiné pro různá zařízení (USB – tiskárna,
scanner, myš, ….)
Paralelní port
Paralelní port bývá označen LPT1, LPT2. Data jsou portem vysílána paralelně, tj. současně je
přenášeno více bitů. Díky tomu jsou teoreticky paralelní porty rychlejší než sériové (praxe je
ale jiná). Nejsou ale tak spolehlivé, takže je jimi možné data přenášet pouze na kratším
kabelu. K paralelnímu portu se připojuje obvykle tiskárna, skener nebo modem.
Sériový port
Sériový port bývá označen jako COM1, COM2. Data jsou portem vysílána sériově, tj. bit za
bitem za sebou. Proto je přenos dat sice pomalejší než u paralelního portu, ale zato
spolehlivější. Tak je možné přenášet data i na delším kabelu. K sériovému portu se připojuje
obvykle myš nebo modem.
USB port
USB rozhraní bylo na rozdíl od paralelního a sériového vyvinuto poměrně nedávno. Tomu
odpovídají i možnosti a parametry USB. První obrovskou výhodou USB je mnohonásobně
vyšší rychlost přenosu dat (až 480 Mbps USB 2.0). Další nespornou výhodou je možnost
připojit na jeden USB port až 127 zařízení (k tomu existují USB rozbočovače), takže odpadají
potíže s nedostatkem portů. S připojením na USB se běžně vyrábějí skenery, myši, tablety,
ZIP mechaniky, digitální fotoaparáty atd.
Další konektory
Druh konektoru Využití
PS/2 konektory fialový – klávesnice
zelený – myš
COM porty (tzv. sériové) modem
LPT port (tzv. paralelní) tiskárna
USB porty tiskárna, modem, skener, digitální fotoaparát, kapesní.
počítač, …
Videokarta monitoru DVI nebo D-Sub, další video výstupy
Zvuková karta reproduktory, mikrofony
4.2.4 Plug & Play Aby karta správně pracovala, musí o ní počítač a systém vědět, tj. karta musí být
„oživena“.Ještě před několika lety byl tento proces poměrně komplikovaný, protože spolu
s přídavnou kartou uživatel získal disketu nebo kompaktní disk s ovladači (ovládacím
programem), který musel nainstalovat. Bylo přitom nutné znát přesný typ karty, její umístění
ve slotu, přerušení a další odborné parametry, kterým běžný uživatel obvykle nerozuměl.
Proto firma Intel vyvinula systém Plug & Play (někdy též Plug and Play). Jedná se o funkci,
která umožňuje automaticky detekovat nové zařízení přidané do počítače a pokud možno je
i nainstalovat. Má-li proces automatického rozpoznávání hardwaru fungovat, je nutné, aby
základní deska, operační systém a zařízení, které se bude přidávat, funkci Plug and Play
podporovaly. Pokud tomu tak je, pak se po vložení nové přídavné karty do počítače a jeho
zapnutí spustí automaticky instalační program, který nový hardware nainstaluje a zprovozní
(mezitím ovšem může vyžadovat vložení disku s ovladači).
4.2.5 Sběrnice Sběrnice je součástí základní desky. Sběrnicí se rozumí svazek vodičů, kterými proudí
informace, řídicí signály nebo adresy mezi jednotlivými komponenty počítače. Je to
„centrální dálnice“ mezi mikroprocesorem a okolím. Na rychlosti sběrnice hodně záleží,
protože i ten nejrychlejší procesor je „k ničemu“, jestliže rychle vypočítaná data proudí
počítačem pomalu. Sběrnic je v PC celá řada spojují procesor s pamětí, pevný disk s řadičem
disků, …. Sběrnice můžeme dělit v počítači podle mnoha kritérií:
• Sériové/Paralelní
• Jednosměrné/Obousměrné
• Synchronní/Asynchronní
• Datové/Adresové/Řídící
PCI Expres
0ovější zcela přepracovaná verze PCI sběrnice. Na desce může být podle délky slotu
v několika provedeních lišících se využitelnou datovou propustností. PCIex je vhodná jak pro
grafické karty tak i pro další zařízení.
4.2.6 Procesor – CPU
Procesor je jedna z nejdůležitějších součástek počítače.
Je často charakterizován jako mozek počítače, bez něhož počítač není schopen vykonávat žádné operace.
Počítá prakticky vše, co se v počítači děje.
Tedy od jednoduchého pohybu myši na pracovní ploše přes zobrazování oken na monitoru až po matematické výpočty nebo grafické kreace (některé výpočty jsou ale dnes již starostí například grafické karty).
V prvních letech provozu počítačů byl aktuální název s předponou mikro – mikroprocesor, neboť se kladl důraz na miniaturizaci.
Dnes se předpona mikro vynechává a používá se pouze pojmenování procesor.
Procesor je součástka velká jen několik cm2. Na poměrně malé ploše nese neobyčejně
miniaturní integrovaný obvod. Pokud by byl procesor postaven z běžně velkých
elektrotechnických součástek, zabral by svou velikostí několik místností a kvůli velkým
vzdálenostem mezi jednotlivými komponenty by z principu nemohl být tak rychlý (u vývoje
procesorů se totiž počítá i s takovými faktory, jako je vzdálenost, kterou musí elektron
překonat od jednoho tranzistoru ke druhému). Procesor se vnitřně skládá z tranzistorů, kterých
je na velmi malé ploše dnes i mnoho milionů.
Rychlost procesoru podstatně ovlivňuje rychlost celého počítače. Ovšem pouze podle
rychlosti procesoru není možné posuzovat rychlost celého počítače. Skutečná rychlost
počítače je ovlivněna ještě dalšími parametry, například velikostí paměti, základní deskou,
přístupovou dobou k harddisku a podobně.
Důležitým parametrem procesoru je takzvaná taktovací frekvence. Čím je vyšší, tím je
procesor stejné architektury rychlejší. U současných procesorů je taktovací frekvence
udávána v GHz, například 1,4 GHz, 2 GHz, 2,8 GHz apod. Pokud má procesor taktovací
frekvenci například 2,5 GHz, znamená to, že zvládne zpracovat 2.500.000.000 instrukcí za
sekundu (ve skutečnosti jich zvládne o něco více v závislosti na architektuře a konkrétním
typu procesoru). Jako další parametry procesoru je počet jader (počet subprocesorů schopných
paralelní práce), velikost vyrovnávací paměti CACHE, a další. Nelze tedy vyvozovat jen
podle frekvence jak rychlý procesor ve skutečnosti je.
Umístění a chlazení procesorů
Procesor se vkládá přímo do základní desky do speciálního konektoru, nazývaného
Socket/Slot. Každá základní deska je určena pouze pro určitý rozsah procesorů (například
jedna deska může být určena pouze pro procesory s rozsahem PII 800 MHz až P3,2 GHz).
Není tedy možné vložit zcela libovolný procesor do libovolné desky.
Současné procesory jsou tak výkonné, že vyvíjí nadměrné množství tepla, které je
bezpodmínečně nutné odvádět. Pokud by teplo odváděno nebylo, procesor by se přehřál
(v krajním případě uvnitř shořel) a nepracoval. V současné době se používají dva typy
chlazení – pasivní a aktivní. Případně další chladící techniky jako je vodní chlazení apod.
• Pasivní chlazení
… spočívá v tom, že na plášť procesoru je z vnější části připevněn kovový žebrovaný chladič,
jenž prostou tepelnou výměnou odvádí teplo z procesoru do okolí skříně počítače. Moderní
konstrukce chladících bloků umožňují odvádět velké množství tepla. U procesorů však
většinou nestačí.
• Aktivní chlazení
… spočívá v tom, že na pasivní chladič je navíc namontován malý ventilátorek. Vzduch
proudící z ventilátorku ochlazuje žebra pasivního chladiče. Tento způsob chlazení procesoru
je dnes nejosvědčenější a nejpoužívanější.
4.2.7 Paměť RAM (Random Access Memory) Zapnutý počítač zpracovává v každém okamžiku (a to i když s ním zrovna nepracujeme)
statisíce informací. Každý pohyb myši, stisknutá klávesa, bliknutí kurzoru, každá zobrazená
čárka na monitoru, to je obrovské množství údajů, které musí počítač prakticky pořád od
okamžiku zapnutí až po vypnutí zpracovávat.
Pokud by počítač při výpočtech pracoval pouze s daty umístěnými na pevném disku, byla by
rychlost počítače omezena pouze na rychlost ukládání a načítání mezivýsledků z pevného
disku (který je pro tyto operace pomalý). V takovém případě by nepomohl ani ten
seberychlejší procesor, neboť by systém musel čekat, až si disk danou informaci přečte nebo
uloží.
Pro účely rychlého přístupu k aktuálně potřebným datům existuje takzvaná operační paměť RAM – Random Access Memory.
Jedná se o elektronickou paměť, která je velmi rychlá, a stačí tedy k načítání a ukládání dat mikroprocesoru.
Paměť RAM slouží pro ukládání a načítání informací, které počítač často potřebuje a s nimiž často pracuje.
Do operační paměti se ukládají právě zpracovávaná data, část operačního systému a jiné operativní informace.
Paměť RAM je proudově závislá (volatelní). To znamená, že její obsah se po vypnutí počítače nebo po restartu vymaže.
Paměti RAM jsou vyráběny v takzvaných modulech SIMM/DIMM (Single/Double Inline
Memory Module). Jedná se o ploché destičky s plošnými spoji, které na svém povrchu nesou
čipy s již konkrétním paměťovým obvodem.
Uvnitř paměťového čipu je miniaturní matice mnoha paměťových buněk – elektronických prvků
tvořených miniaturními kondenzátory. Každá paměťová buňka může nabývat hodnot 1 nebo 0,
což vyjadřuje jeden bit, a je tedy konkrétním nosičem informace. Osm takových buněk pak tvoří
jeden byte (bajt). Jednotlivé paměťové buňky jsou uspořádány do jakési sítě tak, že každá
paměťová buňka je ovládána jedním vodičem ve svislém a jedním vodičem ve vodorovném směru.
Tak lze každou paměťovou buňku snadno ovládat (číst její stav a měnit jej).
Paměťové moduly se vkládají přímo na základní desku do speciálních konektorů –
takzvaných paměťových bank. Je jich většinou k dispozici na základní desce více.
Důležitým parametrem paměťového modulu je jeho kapacita. Ta může dnes bývá např. 512
MB, 1024 MB, 2048 MB. Podle toho, kolik paměťových modulů a v jaké kapacitě je vloženo
do základní desky, taková bude celková kapacita paměti RAM počítače. Není důležitá ale
pouze kapacita, ale i typ paměti a rychlost DDR, DDR 2 (double data rate) a vyšší frekvence
modulů umožňují další zvyšování výkonů počítačů.
4.2.8 SLOTY
Slot je možné specifikovat jako konektor uvnitř počítače, který slouží k vložení dalších přídavných karet.
Přídavné karty pak rozšiřují možnosti počítače o další funkce.
Jedná se vlastně o konektor, který slouží jako prostředník mezi sběrnicí na základové desce a přídavnou kartou.
Slot je tedy zakončením sběrnice (soustava vodičů k přenosu signálu s přesně definovanými
parametry).
Slotů (i sběrnic) je v PC mnoho druhů a každá slouží k jistému účelu. To znamená, že je-li
například slot typu ISA, zprostředkovává komunikaci s ISA sběrnicí, je-li slot typu PCI,
znamená to, že zprostředkovává komunikaci s PCI sběrnicí apod.
Sloty jsou umístěny přímo na základní desce a obecně jich existuje několik typů – to podle
toho, z jakého typu sběrnice zprostředkovávají vstupně – výstupní informace. To znamená, že
do určitého typu slotu (jenž zastupuje určitý typ sběrnice) je možné vložit pouze tu rozšiřující
desku, která je pro daný typ slotu vyrobena. Naštěstí se u moderních počítačů používá jeden,
maximálně dva typy slotů, a proto většinu přídavných karet určitě bude možné vložit právě do
vašeho počítače.
ISA sloty
(Industry Standard Architecture) byly jedny z prvních slotů, jež se používaly ještě ve starých
počítačích typu 286, 386 či 486. Jedná se o 8/16 bitové sloty, pro které existovalo velké
množství karet, což jim umožnilo dlouhé přežití až do nedávné minulosti. V současné době se
již nepoužívají a na současných deskách je nenajdete.
PCI sloty
(Peripheral Component Interconnect) jsou moderní 32/64 bitové sloty napojené na PCI
sběrnici, které je možné najít prakticky na každé základní desce (obvykle jsou tam alespoň 4).
Kromě datové šířky přinesla sběrnice PCI vysoký taktovací kmitočet a mimo jiné i funkci
Plug and Play (automatická detekce hardwaru po zasunutí přídavné karty). Jedná se
jednoznačně o nejrozšířenější typ slotu u osobních počítačů.
AGP (Accelerated Graphics Port)
je slot určený pro připojení grafického akcelerátoru (resp. grafické karty). Sběrnice připojená
na AGP slot je rozšířením stávající sběrnice PCI. Jedná se o rychlý port, který je fyzicky,
logicky i elektricky zcela nezávislý na PCI. Je určen pouze pro připojení grafické karty, takže
ostatní zařízení sem připojena být nemohou. Z toho důvodu je AGP slot na základní desce
vždy pouze jeden. Slot AGP je fyzicky odlišný a není kompatibilní s PCI slotem. PCI a AGP
karty tedy nejsou zaměnitelné.
4.2.9 PŘÍDAVNÉ KARTY
Přídavné karty jsou samostatná hardwarová zařízení umožňující rozšířit možnosti počítače o nové funkce, které základní hardwarová sestava neumožňuje.
Přídavné karty se zasunují do slotů, umístěných na základní desce.
Musí splňovat určité normou stanovené požadavky, jako je typ konektorů, umístění výstupních prvků nebo maximálně možný rozměr.
Nejčastější typy přídavných karet:
Grafická karta
…dříve se jednalo je o rozšíření výstupu sběrnice na monitor. Dnes jsou to výkonné grafické
akcelerátory s výkonným procesorem, velkým množstvím paměti RAM a výkonem pro
zpracování grafiky a multimediálních výpočtů. Nejčastěji pro PCI, PCIex a AGP sběrnici.
Může být také integrovaná na základní desce.
Zvuková karta
…je určena pro zprostředkování zvuku v počítači. Umožňuje obvykle analogový/digitální
zvukový vstup a výstup do i z počítače, přičemž v samotném počítači je zvuk zpracováván
digitálně. Zvukové karty již bývají na mnoha základních deskách integrovány (přímo na
základní desce je obvod se zvukovou kartou), není tedy nutné je dokupovat.
Síťová karta
… slouží k připojení počítače k počítačové síti. To, že je síťová karta součástí počítače,
poznáte podle specifického BNC konektoru nebo konektoru RJ-45 pro připojení sítového
kabelu. Síťové karty již rovněž bývají na moderních deskách přímo integrovány. Většinou se
dnes jedná o kartu pro síť Ethernet vybavenou konektorem RJ-45.
Televizní karta
… slouží k příjmu TV signálu a k jeho zobrazení na obrazovku počítače. Instalací televizní
karty tak z počítače rázem „vyrobíte“ plnohodnotný televizor.
Karta pro střih videa
… slouží k editaci a střihu digitálního videozáznamu v počítači. Karta může být navržena
hardwarově prakticky jakkoli a pro jakýkoliv účel. Musí mít ale odpovídající softwarovou
podporu a umět „spolupracovat“ s ostatním hardwarem v počítači. Mnohdy se takové karty
dodávají spolu s lepšími digitálními videokamerami.
Díky přídavným kartám se z počítače stává skutečně univerzální nástroj, jenž je schopen
zpracovat a vyhodnotit vstupní údaje a vytvořit z nich požadované výstupní údaje. Je přitom
jedno, zda bude počítač díky přídavné kartě řídit například jednoduchou počítačovou síť,
kotelnu, akvárium nebo jadernou elektrárnu.
4.2.10 UPS ZÁLOŽNÍ ZDROJ Moderní operační systémy, jakými jsou například Windows nebo Linux, si během své práce
ukládají celou řadu údajů, o kterých normální uživatel počítače nemá ani tušení. Stejně tak
v paměti RAM je mnoho důležitých údajů, jejichž okamžitá ztráta by mohla způsobit značné
potíže pro další fungování počítače. Z toho důvodu je velmi nepříjemné, pokud je najednou
z ničeho nic přerušeno napájení počítače (například vypadne elektřina), protože tyto údaje
nejsou nikde zálohovány a systém je ukončen bez jakéhokoliv „úklidu“. Proto u těch počítačů,
jejichž bezchybný a nepřerušovaný chod je důležitý (například u serverů), je mezi zásuvku
a vstup napájení do počítače předřazen záložní zdroj – tzv. UPS.
V okamžiku, kdy byť na jednu desetinu vteřiny vypadne elektřina, začne být počítač zásobován
proudem právě z UPS zdroje. Ten má pochopitelně rovněž omezenou kapacitu, takže je určen
pouze k několikaminutovým proudovým výpadkům. Pokud baterie UPS zdroje začínají
docházet, informuje o tom datovým kabelem operační systém, jenž korektně ukončí práci
systému a vypne počítač. Tam, kde je nutné pokrýt až několikahodinové výpadky, je UPS
zdroj napojen ještě na dieselagregát. Jestliže začínají v případě výpadku energie docházet
baterie UPS, je automaticky nastartován dieselagregát, který dokáže zásobovat počítač (resp.
celý sál počítačů) energií prakticky do té doby, než dojde palivo v agregátu.
4.2.11 MONITOR … výstupní zobrazovací zařízení. Prostřednictvím monitoru s námi počítač komunikuje –
zobrazuje vše, co nám chce sděluje nám potřebné informace, zobrazuje obrázky, pracovní
plochu atd. Monitory je možné vybírat a hodnotit podle různých kategorií Monitor může být
klasický (CRT) nebo LCD panel (event. i jiná zobrazovací technologie). Monitor se
k základní jednotce (grafické kartě) připojuje nejčastěji pomocí D-SUB, DVI, HDMI
konektorů.
Velikost úhlopříčky
… velikost úhlopříčky (podobně jako u televizoru) je uvedena v palcích. Existuje několik
normalizovaných velikostí – 14“, 15“, 17“, 19“, 20“ a 21“. Dnes nejžádanější velikostí je 19“
monitor. Monitory také bývají v provedení klasickém 4:3 nebo „širokoúhlém“ 16:9 (16:10).
Obrazová frekvence
…obrazovou frekvencí se rozumí, kolik obrazovek je monitor schopen zobrazit za jednu
sekundu. Rozpětí se pohybuje od 50 Hz po cca 120 Hz. Vyhovující hodnota (jež nekazí oči) je
cca 80 Hz a víc (platí pouze u klasických CRT monitorů).
Rozlišení
… rozlišení určuje počet bodů na šířku x počet bodů na výšku, ze kterých je složen obraz.
I v tomto případě je určena standardní řada rozlišení, kterou je nutné se řídit (640x480,
800x600, 1024x768, …, 1680x1050, 1600x1200, atd.). V případě rozlišení a obrazové
frekvence ani sebelepší monitor nedokáže vytvořit lepší parametry, pokud tyto parametry není
schopna zvládnout grafická karta v počítači.
Záření
…výrobci monitorů v nedaleké minulosti nevěnovali „nějakému“ záření příliš velkou
pozornost. Proto bylo zapotřebí používat ochranný filtr, který záření výrazně potlačil. Většina
moderních monitorů s označením Low Radiation (nízké vyzařování) má vyzařování snížené
a může být používána bez ochranných filtrů.
Rozteč bodů
… jedná se o rozteč luminiscenčních bodů, ze kterých se skládá obraz. Běžná vzdálenost je
0,28mm, „lepší“ monitory pracují s roztečí 0,25mm a menší.
LCD a TFT – nová generace monitorů
Displeje LCD (Liquid Crystal Displays) a TFT (Think Flat Transistors) představují nové
typy zobrazovací soustavy, které dnes již prakticky vytlačily klasické monitory. Princip
fungování LCD i TFT je zcela odlišný od běžných monitorů. I když i zde se obraz skládá ze
základních barev RGB.
Mezi hlavní výhody LCD či TFT patří zejména to, že zabírají malý prostor na stole, neboť mají minimální tloušťku.
Princip zobrazování nezahrnuje obnovovací frekvenci, takže na rozdíl od klasického monitoru nekazí oči.
Na rozdíl od klasických monitorů jsou důležité další parametry jako je kontrastní poměr, doba odezvy, homogenita podsvícení, atd.
I mezi LCD monitory existuje několik výrobních technologií a typů (TN, PVA/MVA, S-PVA, IPS, …), které se kvalitativně liší.
Dražší modely jsou například vhodnější hlavně pro věrnější podání barev apod.
4.2.12 MYŠ … je vstupní polohovací zařízení počítače. Myš není nezbytně nutná pro chod počítače.
Používá se v grafických operačních systémech a programech. Standardně bývá dvou/tří
tlačítková se scroll rollerem, tzv. „kolečkem“, může být opět doplněna o tlačítka
s multimediálními funkcemi. Myši mohou být klasické (s „kuličkou“, která převádí pohyb),
optické nebo bezdrátové.
Přenáší pohyb ruky na podložce na pohyb šipky na monitoru. Drtivá většina současných
programů je navržena pro ovládání klávesnicí i myší. Některé, zejména grafické programy,
jsou navrženy hlavně pro myš a jejich používání by bez myši bylo nemyslitelné. Kromě toho,
že myš převádí pohyb ruky na pohyb šipky na obrazovce, disponuje obvykle dvěma nebo
třemi tlačítky, která pomáhají myš ovládat. Díky nim je možné virtuálně uchopit objekt,
označovat, kreslit atd. U většiny typů myší se vyskytuje i ovládací kolečko (Scroll Roller),
používané hlavně při rolování obsahu oken v grafickém prostředí.
Jak myš funguje
Snímačem pohybu je zde kulička, umístěná uvnitř myši tak, aby se v její spodní části dotýkala
volným kruhovým otvorem podložky. Při pohybu myši se kulička otáčí v takovém směru,
v jakém je pohyb uskutečněn. Uvnitř myši jsou v každé ose snímací válečky, které mají na
jednom konci kolo s žebrovitou výztuhou. U žebrovitého kola je z jedné strany LED dioda,
z druhé fotocitlivý senzor. Při pohybu myši se začne otáčet i snímací váleček, a tedy i kolo
s žebrovitou výztuhou. Žebrování kola přerušuje signál, který posílá LED dioda do
fotocitlivého senzoru, a tak dává senzoru znamení, že se kulička otáčí a tím pádem myš
pohybuje. Podle toho, kolik přerušení zaznamená fotodioda za jednotku času, určí rychlost
pohybu myši. Tím, že se signály z obou fotosenzorů (z osy x a y ) vzájemně propočítají, získá
počítač přesnou kopii pohybu myši na podložce. Vzhledem k tomu, že dochází ke kontaktu
myši s podložkou na stole, často se prachové částice a nečistoty přenáší na snímací válečky
a tím se myš stává nespolehlivou. Při pohybu jsou patrné výpadky v pohybu kurzoru na
obrazovce, což je velmi nepříjemné.
Dnes se proto nejčastěji používají takzvané bezdotykové (optické) myši. Nemají žádnou kuličku,
ale snímání probíhá obvykle infračerveným paprskem, který vyhodnocuje změnu povrchu
podložky (nebo stolu) a na základě toho předává údaje o pohybu počítači. S takovým typem myši
je možné pracovat na hladce rovném i relativně drsném povrchu – podložka není nutná.
U některých moderních typů bezdotykových myší rovněž není ani datový kabel, jenž spojuje
myš s počítačem. Přenos dat z myši do počítače probíhá rádiovým signálem. Myš se tak stává
naprosto samostatným zařízením, kterým je možné ovládat počítač i ze vzdálenosti až
několika metrů.
4.2.13 KLÁVESNICE … (keyboard) je vstupní zařízení. Pomocí klávesnice můžeme počítači zadávat data
(informace), povely, příkazy, text apod. Mohou být multimediální, tzn. že obsahují kromě
kláves pro zadávání informací také tlačítka pro ovládání částí počítače či programů (nejčastěji
zvuku či internetového prohlížeče). Mohou být také bezdrátové. K základní jednotce se
připojují většinou pomocí USB nebo PS/2 portu.
Klávesnice je rozdělena do několika logických částí podle určení kláves. Největší část
s písmeny je označována jako alfanumerická a slouží pro běžné psaní textu. Zcela vpravo je
numerická část, která obsahuje pouze čísla a znaménka matematických operací (+, -, *, /).
Používá se zejména při dlouhodobějším zadávání číslic (například do buněk v tabulkových
editorech). V horní části klávesnice je řada kláves F1 až F12. Jedná se o takzvané funkční
klávesy. To znamená, že v každém programu může mít každá klávesa přiřazenu jednu
konkrétní funkci. Standardně je F1 určena pro nápovědu, F10 pro zobrazení hlavní nabídky
apod. Mezi alfanumerickou a numerickou klávesnicí se nachází ovládací klávesy pro ovládání
kurzoru. Jedná se o šipky, klávesy Insert, Home, Page Up, Delete, End a Page Down.
0ěkteré klávesnice mohou mít i další nestandardní klávesy. Jedná se například o tlačítka
aktivující internetový prohlížeč, poštovní program nebo vyvolávající nabídku START ve
Windows. Klávesnic je obrovské množství typů, takže tomu odpovídá i množství variant
doplňujících funkcí.
A jak klávesnice pracuje?
Pod klávesami existuje něco jako mřížka z elektrických vodičů. Každá klávesa je pak
průsečíkem jednoho vodiče ve vodorovném a jednoho vodiče ve svislém směru.Tím je možné
snadno identifikovat právě stisknutou klávesu. Jakmile dojde ke stisknutí klávesy, spojí se dva
kontakty (vodorovný a svislý vodič) a impuls je předán ke zpracování. Technických
provedení klávesnic existuje celá řada, ale základní princip zůstává stále stejný.
Klávesa Význam klávesy
Ester Odešle zadaná data do počítače. Potvrdí operaci. Přechod na další odstavec
při psaní textu.
Šipky Posun kurzoru v naznačeném směru. Umožní pohyb po položkách
v nabídkách, kurzorem v textovém editoru spod.
Insert
Přepíná mezi režimem vkládání a přepisování. Pokud je aktivován režim
vkládání, pak nový text bude vložen mezi již existující text. Pokud bude
aktivován režim přepisování, pak nový text bude přepisovat již existující
text od kurzoru doprava. Klávesa je aktivní pouze v textovém režimu nebo
u programů, které klávesu podporují.
Delete Smaže znak vpravo od kurzoru.
Home Nastaví kurzor na začátek řádku.
End Nastaví kurzor na konec řádku.
Page Up Přesun o jednu obrazovku nahoru.
Page Down Přesun o jednu obrazovku dolů.
Backspace Smaže znak vlevo od kurzoru.
Esc Zruší právě prováděnou operaci. Přejde o nabídku zpět.
Shift
Klávesa se používá vždy v kombinaci s nějakou další klávesou. Umožňuje
psaní velkých písmen.
Ctrl Klávesa se používá v kombinaci s další klávesou. Spolu s jinou klávesou
umožňuje provést konkrétní akci, např. otevření souboru – Ctrl+O
Alt Podobně jako Ctrl se klávesa Alt používá v kombinaci s nějakou další
klávesou, např. zavření okna (či ukončení běhu programu) – Alt+F4.
Tab
V textových editorech (nebo v textovém režimu) přesune kurzor doprava na
nejbližší pozici nastaveného tabulátoru. Každé následující stisknutí klávesy
TAB posune kurzor o další nastavený tabulátor doprava.
Caps Lock Trvale aktivuje velká písmena (klávesu Shift). Aktivace je zobrazena
indikátorem (LED diodou) v pravém horním rohu klávesnice.
Dum Lock
Aktivuje nebo deaktivuje numerickou klávesnici. Aktivovaná numerická
klávesnice má opět vlastní indikátor. Numerickou klávesnici se doporučuje
mít neustále aktivovánu.
Print Screen
Jestliže počítač pracuje v textovém režimu (DOS), vytiskne kopii obrazovky
na tiskárnu. Pokud počítač pracuje v grafickém režimu, umístí kopii aktuální
obrazovky podle nastavení, většinou do paměti.
Scroll Lock Většina programů tuto klávesu nepoužívá. Programy, které tuto klávesu
používají, jí mohou přiřadit libovolnou definovanou funkci.
Pause/Break
Stisk klávesy Pause může pozastavit činnost počítače (podle typu operačního
systému a softwaru). Kombinace Ctrl+ Pause většinou provede ukončení
(přerušení) chodu aktivního programu.
F1 – F12
Funkční klávesy F1 – F12 používají s oblibou tvůrci softwaru pro
předdefinování důležitých operací v programu. Ve Windows například
klávesa F10 aktivuje hlavní nabídku programu. V NC například klávesa F5
slouží ke kopírování atd.
Ctrl+Alt+Del
Kombinace kláves, která spustí Správce úloh, ze kterého je možné ukončit
kterýkoli běžící program – i takový, který neodpovídá. V některých starších
OS provede tzv. teplý restart počítače.
Uvedené komponenty jsou mezi sebou propojeny a tvoří takzvanou počítačovou sestavu.
Mimo uvedené komponenty může být k počítači připojeno další libovolné zařízení - periferie.
Obvykle je to tiskárna, scanner, modem aj.
4.3. Periferie počítače
4.3.1 TISKÁRNY
DPI
Kvalita a požadavky na tiskárnu se kromě ostatních aspektů určují podle rychlosti tisku,
hlučnosti, kvality vytištěného dokumentu a také podle tzv. rozlišení, jehož jednotkou je DPI
(Dots Per Inches). Jedná se o počet bodů vytištěných tiskárnou v úseku dlouhém jeden palec
(asi 2,54 cm).
Pro zdárné dokončení tisku je třeba poslat tiskárně data v takové formě, aby je byla schopna
rozpoznat. Každý výrobce má obvykle vlastní „jazyk tiskárny“ (PCL, HPL), nicméně jediným
všeobecně uznávaným a rozšířeným standardem se stal Postscript.
Tiskárna je ryze výstupní zařízení počítače.
Jedním ze základních požadavků na textový editor, tabulkový procesor či jiný program podobného charakteru je možnost vytisknout výsledný dokument na papír.
V současné době je na trhu k dispozici obrovské množství typů tiskáren, přičemž pro běžné uživatele se mezi nejrozšířenější řadí tiskárny inkoustové a laserové.
Pro některé účely se ještě používají i tiskárny jehličkové, v běžné kanceláři se ale vyskytují jen zřídka.
Každý typ tiskárny má své výhody a nevýhody.
Barevný tisk byl donedávna velmi nákladný, a proto byl výsadou pouze grafických studií nebo speciálních pracovišť.
Rychlý nástup barevných inkoustových tiskáren a relativně levná technologie inkoustového barevného tisku zpřístupnila barevný tisk i řadovým uživatelům.
V současné době jsou za nejrozšířenější barevné tiskárny považovány právě tiskárny inkoustové.
Jehličková tiskárna
Kvalita tisku prostřednictvím jehličkové tiskárny není příliš vysoká. Vytištěný dokument je
tvořen mnoha miniaturními body, které vznikly otiskem jehliček přes barvící pásku.
Jehličkové tiskárny se používají zejména pro tisk sestav s mnoha údaji a řádky. Výhodou
jehličkové tiskárny je, že umí tisknout na tzv. traktorový papír (nekonečný papír
s perforovanými okraji). Navíc, pokud se do tiskárny zavede propisovací papír, lze na jedno
vytištění dosáhnout několika kopií. Další výhodou jehličkových tiskáren je velmi nízká cena
tisku (a nízká cena provozních nákladů) a poměrně příznivá pořizovací cena tiskárny.
Kvůli velmi malé kvalitě tisku jsou jehličkové tiskárny zcela nevhodné pro tisk grafiky (tj.
obrázků). Jejich další nevýhodou je malá rychlost tisku a hlučnost při tisku.
• Princip jehličkové tiskárny
Jehličkové tiskárny používají pro tisk elektromagnetickou hlavu. Jehličky jsou pomocí
elektromagnetů vystřelovány vpřed a z barvící pásky přenášejí na papír jednotlivé body.
Výsledný obraz je složen z množství těsně sousedících bodů.
Průměr jehličky se pohybuje mezi 0,2 až 0,3mm. Při jejich výrobě se dbá na kvalitu materiálu
a technologii, jelikož musí snášet velké zrychlení, jsou namáhány na tlak, ohyb a vzpěr.
Inkoustová tiskárna
Inkoustová tiskárna se vyznačuje poměrně kvalitním a rychlým tiskem. V současné době se
jedná o velmi oblíbený typ tiskáren. Pořizovací cena tiskáren je poměrně příznivá. Inkoustové
tiskárny rovněž umožňují kvalitní barevný a rychlý tisk i ve fotokvalitě.
Za nevýhodu inkoustových tiskáren lze považovat vyšší provozní náklady (na tiskový inkoust)
a také jejich relativní pomalost. Kvůli tomu se nehodí pro velké objemy tisku. Jsou vhodné
především pro domácí použití, případně do kanceláře pro občasný tisk.
• Princip inkoustového tisku.
Základním prvkem inkoustového tisku je tisková hlavice. Skládá se z patrony obsahující
speciální inkoust a ze samotné hlavy, jež inkoust přenáší na papír. Celé zařízení je umístěno
na speciálním ramenu a pohybuje se v podélném směru nad papírem. Papír prochází pod
hlavou ve směru příčném (kolmém k pohybu hlavy).
Inkoust je na papír vstřikován prostřednictvím „malých otvorů“ v tiskové hlavě – komůrek.
Kapilárními silami se do komůrky přivede inkoust. Do rezistoru se přivede napěťový puls
dlouhý 3 až 5 mikrosekund, který rozehřeje odpor až na 400 stupňů. Inkoust v okolí odporu
začne prudce vařit a vzniká bublina inkoustových par. Rychlým ohřevem inkoustové kapky se
v komůrce zvýší tlak a inkoust je z komůrky vypuzen rychlostí 10 m /s (asi 36 km/h ). Poté se
okamžitě do komůrky přivede další kapička inkoustu a celý proces se opakuje (frekvence
opakování je asi 3 kHz).
Výsledný obraz je podobně jako u jehličkových tiskáren složen z malých „teček“, které jsou
ovšem tak přesně a kvalitně naneseny, že kvalita tisku dosahuje často 600, ale i více DPI.
Tiskárna stihne vytisknout jeden řádek během zlomku sekundy – přitom tryska musí až
několiksetkrát celý proces vytrysknutí inkoustu opakovat. Při takových rychlostech je velmi
důležitá přesnost vystříknutí kapky inkoustu, která je závislá na elektronice a ovladačích
tiskárny.
• Inkoustový barevný tisk
Princip barevného tisku u inkoustových tiskáren je založen na kombinaci tří základních barev:
žlutou, azurovou a purpurovou. Namísto jedné patrony se pohybují nad papírem patrony tři, které
podle předchozího výpočtu vystřikují jednotlivé kapičky barvy tak, aby výsledným efektem byl
barevný obraz. Černá barva je tvořena buď kombinací předchozích, nebo má většinou
samostatnou patronu. Pro lepší podání barev mají některé i další odstíny inkoustu.
Laserová tiskárna
Laserová tiskárna nabízí bezesporu nejkvalitnější tisk ze všech zmíněných tiskáren. Obraz je
„vytvořen“ opticky pomocí laserového paprsku a poté speciálním válcem přenesen na papír,
kde je za vysoké teploty vytvrzen. Tisk vytvořený laserovou tiskárnou je ostrý, kontrastní,
stálý a přesný. Samotný tisk je v přepočtu navíc i levný, protože z jednoho zásobníku práškové
barvy (toneru) je možné potisknout až stovky či tisíce stran papíru. Laserové tiskárny rovněž
tisknou velmi rychle, nové typy jsou schopny vytisknout více než 20 stran za minutu.
0evýhodou laserového tisku je bezesporu zatím stále vyšší pořizovací cena laserových
tiskáren.
• Princip laserového tisku
Základem laserového tisku je selenový válec, který je nabit po celém povrchu statickým
nábojem. Válec se otáčí konstantními otáčkami a prostřednictvím optické soustavy
a laserového paprsku se nejprve na selenový válec „vypálí“ výsledný obraz. Na místech
zasažených laserovým paprskem válec ztratí náboj a potom se při styku s tonerem neboli
speciální práškovou barvou obarví právě jen na těch místech, která byla „vypálena“ laserem
(toner má stejný náboj jako původní povrch válce, a proto je přitahován pouze osvětlenými
místy). Při dalším otáčení válce je toner přenesen na papír.
Aby prášek na papír kvalitně přilnul, prochází papír před opuštěním tiskárny zažehlovacím
válcem, který při teplotě asi 200 stupňů Celsia prášek na papír vypálí. Celému procesu se říká
elektrofotografický a je podobný jako v kopírkách.
• Laserový barevný tisk
Barevný tisk je u laserových tiskáren tvořen na podobném principu jako u tiskáren
inkoustových – kombinací tří základních barev. Na rozdíl od černobílé laserové tiskárny je
nutné, aby papír prošel třemi válci nebo pásem, které přesnou pozicí základních barev docílí
výsledného obrazu. Nutno podotknout, že barevné laserové tiskárny jsou velmi drahé, avšak
výsledný dokument je kvalitní, přesný, stálý a barevně věrný. Barevné (ale i černobílé)
laserové tiskárny jsou omezeny maximálním formátem. Zatímco u technologie inkoustového
tisku může hlava s inkoustem na rameni potisknout i velké plakátové formáty, u laserové
tiskárny by bylo nutné vyrobit takto velký válec a optické zařízení – velkoformátová tiskárna
by byla neobyčejně drahá.
Při barevném laserovém tisku je využito barevného toneru základních barev (CMYK).
Plotter
Zejména v konstrukčních oborech, jako je strojírenství nebo stavebnictví, je třeba vytisknout
výkresy na velké formáty (A0, A1), a to s velkou přesností tisku. Laserové tiskárny takových
rozměrů by bylo konstrukčně náročné vyrobit a byly by příliš drahé. Proto se prosazují
velkoformátové inkoustové tiskárny, ale klasickým standardem pro tisk v konstrukci zůstávají
i nadále tzv. plottery.
Jedná se o zařízení, která pracují na odlišném principu než běžné tiskárny. Základní
jednotkou plotteru je pero, které je uchyceno ve speciálním ramenu. Rameno s perem se
pohybuje v osách x a y . Sdruženými pohyby dochází ke kreslení výkresu. Klasický plotter
z principu neumí vytisknout víc než výkres skládající se pouze z čar, šrafování a křivek, zato
ovšem s přesností desetin milimetru.
Speciálními typy plotterů jsou tzv. vyřezávací plottery, v nichž je namísto pera v hlavě
umístěn speciální řezací hrot. Takové plottery se používají především v reklamě a grafických
studiích.
Dnešní plottery ale již často jsou vlastně inkoustové (i laserové) tiskárny speciální konstrukce
pro velkoformátový tisk a vybavené tiskovým jazykem plotteru.
Řádkové tiskárny (rychlotiskárny)
Zejména ve velkých institucích a podnicích se často stává, že je třeba vytisknout velké
množství údajů, u nichž není kladen velký důraz na kvalitu (výpisy, sestavy apod.).
V takových případech se osvědčily tzv. řádkové tiskárny. Jejich princip je částečně podobný
tiskárnám jehličkovým. Přes celou šířku papíru jsou těsně vedle sebe uspořádána kladívka
s elektromagnetickou hlavou a tisk spočívá v tom, že celý jeden řádek je vytištěn najednou.
Takovéto tiskárny dosahují obrovských rychlostí tisku (desítky stran za minutu). Výsledná
kvalita tisku se rovná maximálně průměrné jehličkové tiskárně. Tyto tiskárny se také
vyznačují velkou hlučností a velikostí (1,5m x 1 m ). Dnes se prakticky nepoužívají.
Turbotransferové, termosublimační a další typy tiskáren
Pro speciální účely existuje na trhu celá škála typů tiskáren. Jedná se o tiskárny, které slouží
pro potisk nekonvenčních materiálů, tiskárny, jejichž princip je založen na teplotní diferenci,
voskovém nanášení barviva, vyřezávací plottery pro reklamní účely a další. Vzhledem k jejich
malému rozšíření a většinou vysoké pořizovací hodnotě se v běžné praxi příliš často
nevyskytují.
4.3.2 Skener Skener (anglicky scanner) je zařízení, které slouží ke snímání a digitalizaci obrazu z předlohy
do počítače. Převedeno do srozumitelnější řeči se jedná o zařízení, které dokáže zaznamenat
obrázek, kresbu, fotografii, text či jinou obrazovou informaci do počítače, kde s ní již
můžeme dále pracovat v digitální podobě.
Skenery lze podle způsobu snímání rozdělit do několika základních kategorií jako jsou
scannery ruční, stolní, nebo 3D a speciální.
Stolní skenery
Zařízení v podobě ležaté krabice, jejíž velikost je závislá na formátu, který je skener schopen
snímat, s odklopným víkem na horní straně. Při snímání se předloha položí na sklo a vše
ostatní obstará skener. Scanner osvicuje předlohu a odrazem snímá a následně digitalizuje
obraz do počítače, kde může být dále zpracován jako obrázek nebo dokonce převeden
speciálním SW na text (OCR).
Ruční skenery
Jedná se často o malé zařízení, které uživatel při snímání drží v ruce a konstantní rychlostí
„pojíždí“ na snímané předloze. Kvalita snímání ručními skenery je poměrně malá. Například
stačí, pokud při snímání uživatel nedodrží konstantní rychlost, a výsledný naskenovaný obraz
je značně nekvalitní. Ruční skenery se dnes již prakticky nepoužívají.
4.3.3 Modem Modem je zařízení schopné přenášet data mezi dvěma počítači pomocí telefonní linky.
Samotné slovo modem je zkratkou slovního spojení MOdulátor / DEModulátor a vychází
z toho, že základní činností modemu je modulovat digitální signál na analogový, a naopak
analogový na digitální.
Podle umístění uvnitř nebo vně skříně rozlišujeme externí a interní modemy.
Dnes využití modemů k připojení do sítě či Internetu ustupuje modernějším a rychlejším
technologiím. ADSL, kabelové připojení, WiFi, … I když se i pro toto připojení využívá
někdy zařízení zvané modem, jeho funkčnost je naprosto odlišná.
Externí modem
… je krabička umístěná vně počítače. Modem je s počítačem spojen buď přes sériový port,
nebo USB port a je k němu přiveden telefonní kabel. Obvykle na čelní straně modemu je
několik diod indikujících aktuální stav modemu. Externí modem musí být napájen
samostatným zdrojem z transformátoru. Výhoda externího modemu spočívá v tom, že jej
„máte na očích“. Podle diod máte pod kontrolou, v jakém je stavu (zda je připojen, vytáčí se
apod.). 0evýhodou jsou komplikace spojené s externím zařízením. Modem musí být umístěn
blízko u počítače, musí být napájen ze samostatného zdroje a je nutný kabel pro připojení
k počítači.
Interní modem
… je umístěn v podobě přídavné karty přímo ve skříni počítače. Veškeré funkce modemu jsou
soustředěny pouze do obvodů jedné přídavné karty. Kabel od telefonní linky se připojuje
k zadní části skříně počítače. Výhodou interního modemu je skutečnost, že není nikde vidět
(je uvnitř skříně), nepotřebuje napájení, kabely apod.
Určitou nevýhodou interního modemu je skutečnost, že nad modemem nemá uživatel plnou
kontrolu. Je plně odkázán na softwarové hlášení o stavu modemu, tj. například zda je modem
připojen, nebo ne, oznamuje pouze software.
4.3.4 Reproduktory Reproduktory jsou čistě výstupní zařízení počítače. Jsou připojeny ke zvukové kartě a převádí
výstupní analogový signál na vlnění tak, aby bylo slyšitelné. Namísto reproduktorů je ale
možné do výstupu zvukové karty připojit například minivěž nebo jiné zařízení, které může
zvuk dále zpracovávat.
K počítačům, které jsou vybaveny kvalitními zvukovými kartami a mají více výstupů, je
rovněž možné připojit i složitější sestavu reproduktorů. Při správném rozmístění v místnosti
pak mohou vytvořit jednoduchý systém prostorového zvuku.
4.3.5 Mikrofon K počítači je možné připojit i mikrofon, tj. vstupní audiozařízení. Do počítače tak lze snadno
nahrát hlasový vstup. Podobně lze k počítači připojit i jiná audiozařízení, jako je například
věž, zesilovač apod.
4.3.6 Dataprojektor V počítačových učebnách, školicích střediscích a všude tam, kde je nutné, aby přednášející
prezentoval to, co se objeví na obrazovce počítače, většímu počtu lidí, se používají takzvané
dataprojektory. Jedná se o speciální zařízení, které je připojeno podobně jako monitor
k videokartě počítače a které promítá zvětšený obsah obrazovky počítače na plátno nebo na zeď.
Existuje velké množství typů a konstrukcí dataprojektorů. Při jejich výběru rozhoduje
zejména účel, k jakému je daný typ určen (s tím pak přímo souvisí i cena). Vyrábí se
dataprojektory s velkým světelným výkonem (jednotkou jsou ansilumeny), které lze použít ve
velkých přednáškových sálech, ale stejně tak je možné sehnat menší dataprojektory určené
pro běžné učebny. Dalším důležitým parametrem je rozlišení (podobně jako u monitorů) které
souvisí i s výslednou kvalitou obrazu. Dnes se začínají pomale dataprojektory rozšiřovat i do
domácích zábavních center apod.
4.3.7 Interaktivní tabule Interaktivní tabule je pokrokový prvek ve výuce a prezentaci. Jedná se o systém pracující
podobně jako dataprojektor (tj. informace z počítače se promítají na plochu), ale k dispozici je
navíc i tzv. interaktivní ukazovátko. To funguje jako myš na podložce, ale s tím rozdílem, že je
možné jím ovládat operace v počítači ukázáním přímo na promítanou plochu. Klepnutí myši pak
probíhá např. stisknutím tlačítka palcem na ukazovátku. Celá výuka nebo prezentace pomocí
interaktivní tabule je velmi snadná a interaktivní. Přednášející nemusí při výkladu obsluhovat
počítač, ale stojí „před tabulí“ a ukazovátkem přímo ovládá dění na pracovní ploše.
Již ze samotného principu interaktivní tabule vyplývá, že se skládá ze dvou částí. Jednak
z datového projektoru (případně zařízení zpětné projekce) a interaktivního ukazovátka.
Interaktivní ukazovátko má v sobě čidla reagující na polohu a pohyb, která vyhodnocují
aktuální pozici a tyto údaje předávají ke zpracování do počítače (podobně jako u klasické
počítačové myši).
Jiným principem je snímání přímo dotyku na zobrazovanou plochu, propojení s ovladači u
studentů a další možnosti. Principů, na kterých je interaktivní tabule založena, je několik,
nicméně konečný efekt je vždy podobný a velmi pomáhá ve výuce a rozšiřuje značně
možnosti učitele.
4.4. Záznamová média
4.4.1 HARDDISK
Harddisk je hlavní záznamové médium uvnitř počítače.
Jsou na něm uložena všechna data, která se v počítači nachází.
Jedná se o pevné nepřenosné zařízení umístěné ve skříni počítače.
Samotný harddisk tvoří několik nad sebou umístěných rotujících kotoučů (ploten), nad nimiž se pohybují čtecí a záznamové hlavičky.
Celé zařízení harddisku je umístěno v uzavřeném obalu, aby nedošlo k jeho poškození.
Harddisk je činný (otáčí se) od okamžiku zapnutí počítače až do okamžiku jeho vypnutí, a to
i přesto, že mezitím zrovna nepracuje (tj. nenačítá a nezapisuje data). Data uložená na
harddisku nejsou proudově závislá, což znamená, že například na rozdíl od paměti RAM
nedojde k vymazání dat poté, co je počítač vypnut nebo odpojen od elektrické sítě.
Harddisk se nachází uvnitř počítače a se základní deskou je propojen speciálním datovým
kabelem. Napájen je přímo ze zdroje. Velmi důležitým kritériem při posuzování kvality
harddisku je jeho kapacita, tj. kolik bytů, resp. dnes již gigabytů je schopen zaznamenat.
Výrobci kapacitu harddisků doslova měsíc co měsíc zvyšují, takže pokud v době psaní tohoto
textu bylo možné za průměrný harddisk považovat takový, jehož kapacita je 500 GB, bude
tento údaj nepochybně v době čtení této kapitoly již zastaralý. Jen pro ilustraci – v dobách,
kdy osobní počítače začínaly dobývat svět, byli uživatelé nadšeni z prvních harddisků, jejichž
kapacita se pohybovala kolem 50 MB!
Dalším důležitým parametrem harddisku jsou jeho otáčky. Jedná se o počet otočení plotny
disku za jednu sekundu. Standardní počet otáček je 7200 ot/s . Samotná záznam je prováděn
magneticky. Disk se připojuje k paralelnímu IDE rozhraní nebo serial ATA. Existují i externí
disky odolnější vůči otřesům a připojitelní zvenčí PC – např. na USB.
Princip fungování harddisku
Záznamové médium harddisku je složeno z několika kotoučů, které jsou umístěny nad sebou.
Mezi jednotlivými kotouči jsou po obou stranách elektromagnetické hlavičky, které slouží pro
záznam a čtení dat. Hlavičky jsou umístěny na robustním rameni, které se spolu s hlavičkou
pohybuje, takže hlavička při otáčení disku „dosáhne“ na libovolné místo kotouče. Hlavička se
ovšem disku přímo nedotýká, ale je umístěna pouze neuvěřitelných několik mikrometrů nad
samotným povrchem disku. Díky tomu nedochází k mechanickému opotřebení a harddisky
vydrží poměrně dlouhou dobu spolehlivě pracovat.
Pohyb ramene s hlavičkou zajišťuje speciální přesná mechanika. Tu pak řídí takzvaný řadič
disku. Nové typy harddisků mají stále větší a větší kapacitu, ale přitom stejnou vnější
velikost.To nutí konstruktéry k stále větší miniaturizaci a přesnosti při tvorbě harddisků.
Celé zařízení harddisku tvoří přesný a dokonale propracovaný mechanismus, jenž je velmi
náchylný na prach – proto je celý harddisk zapouzdřen v hermeticky uzavřeném obalu. Pouhé
zrnko prachu, pro lidské oko neviditelné, by způsobilo nenávratné poškrábání kotouče disku
a tím ztrátu dat.
Přestože přesnost a kvalita konstrukce harddisků je na velmi vysoké úrovni a současné
harddisky jsou poměrně spolehlivé, jedná se stále o mechanické zařízení a to již ze samotného
principu patří k nejnáchylnějším, a tedy i nejporuchovějším zařízením počítače.
Zápis dat na harddisk
Povrch disku v součtu představuje velmi rozsáhlý prostor pro zápis dat. Každá informace má
na disku svou přesnou pozici. Je nutné, aby disk na základě našeho požadavku uměl rychle
a přesně najít na ploše disku místo právě s tou informací, kterou potřebujeme. Právě proto,
aby čtení a zápis dat na disk probíhaly rychle a přesně, jsou kotouče disku logicky rozděleny
na stopy a sektory.
Stopy jsou soustředné kružnice na disku. Ty jsou potom rozděleny příčně na sektory. Každá stopa
i sektor jsou očíslovány, takže v konečném důsledku je původně velká plocha disku rozdělena na
mnoho malých přesně adresovaných částí, v jejichž rámci probíhá zápis a čtení dat. Orientaci
záznamové a čtecí hlavičky mezi stopami a sektory ovládá takzvaný řadič, který je přímou
součástí disku (řadič je elektronika umístěná bud' zezadu, nebo jinde v krabičce disku).
4.4.2 DISKETOVÁ MECHANIKA
Disketová mechanika je zařízení uvnitř skříně počítače, pomocí kterého je možné číst a zapisovat data na diskety.
Z vnějšího pohledu je disketová jednotka na přední straně skříně jako úzká šachta pro diskety.
Podle průměru existují dva typy disket, a tedy i dva typy disketových jednotek – 5,25“ a 3,5“.
Diskety 5,25“ vymizely kvůli malé datové kapacitě už dávno (tyto disketové jednotky se tedy
už dlouho do počítačů nemontují) a 3,5“ diskety se používají také velmi zřídka.
Disketová mechanika je napájena kabelem se speciálním konektorem přímo ze zdroje. Se
základní deskou komunikuje mechanika podobně jako harddisk datovým kabelem, který je na
jedné straně zasunut do základní desky a na druhé do disketové mechaniky.
Princip čtení a záznamu dat na disketu je obdobný jako u harddisku. To znamená, že
záznamové médium (disketa) má magnetický povrch, na který je možné pomocí
elektromagnetických impulsů zaznamenávat a následně číst data. Ovšem na rozdíl od
harddisku se zde čtecí a záznamová hlavička diskety přímo dotýká, což přímo ovlivňuje a má
neblahý vliv na životnost diskety.
Rovněž prostředí, ve kterém probíhá čtení a zápis dat na disketu, je vlastně stejně prašné jako
místnost, ve které se počítač nachází. Množství prachových částic přítomných při zápisu
a čtení dat v principu neumožňuje vyšší hustotu záznamu.
Disketa je záznamové médium, které se používá ke krátkodobé archivaci a přenášení dat.
Existují dva typy disket, a tedy i dva typy disketových jednotek – 5,25“/1,2MB
a 3,5“/1,44MB. Diskety 5,25“ vymizely kvůli malé datové kapacitě a velkým rozměrům už
dávno (tyto disketové jednotky se tedy už dlouho do počítačů nemontují) a 3,5“ diskety se
dnes již používají také velmi zřídka, neboť je nahradily kapacitně větší a rozměrově mnohem
menší USB a FLASH disky.
Malá kapacita diskety, relativní nespolehlivost, pomalost při čtení a ukládání dat způsobují,
že disketa a disketové mechaniky jsou stále méně používané a již dávno překonané
modernějšími záznamovými médii. I přesto ale disketové jednotky nechybí ve skříni žádného
moderního počítače.
4.4.3 CD-ROM
(Compact Disc Read Only Memory) mechanika je zařízení schopné číst kompaktní disky (CD).
Mechanika je umístěna uvnitř skříně počítače, obvykle nad nebo pod disketovými mechanikami.
Z vnějšího pohledu je mechanika vidět na přední straně skříně, kde jsou patrná vysouvací dvířka pro umístění CD a několik ovládacích prvků.
Z pohledu uživatele je jediným kritériem pro výběr CD-ROM mechanik rychlost čtení dat
z CD. Podle toho se mechaniky dělí na n - rychlostní, přičemž číslovka udávající počet
rychlostí vyjadřuje násobek datového toku při čtení hudebního CD, tj. asi 150 kB/s . Je-li tedy
CD-ROM mechanika 24rychlostní, znamená to, že čte data 150 kB/s x 24 = 3,6 MB/s (v praxi
je ovšem většinou nejvyšší rychlosti dosaženo jen u okraje disku).
Skutečnost, že čtení dat probíhá optickou soustavou, má tu výhodu, že naprosto nedochází
k opotřebení CD, které při šetrném zacházení může vydržet velmi dlouho.
Technologie CD-ROM (Compact Disc Read Only Memory)
Dávno již „odzvonilo časům“, kdy byl počítač vybavený CD-ROM mechanikou opěvován
okolím. Dnes patří tzv. „cédečko“ k běžnému základnímu vybavení všech moderních sestav.
Za raketový nástup CD mohou především dva jevy. Předně lze kompaktní disk ve
velkosériové výrobě relativně levně vyrobit a hlavně na něj lze umístit poměrně velké
množství informací.
Základní technické parametry
Kompaktní disk podobně jako gramofonová deska pochází z lisovacího zařízení. Zatímco negativní
forma byla u gramofonové desky z kovu, horké plastové hmotě pro CD dává tvar sklo.
Polykarbonátový povrch je potažen tenkou hliníkovou vrstvou způsobující stříbřitý duhový záblesk.
Na výlisku CD se nachází drobounké dolíčky (říkáme jim PITy), které jsou velké pouhých
několik tisícin milimetru. Tyto nerovnosti tvoří podobně jako u gramofonové desky spirálu.
Rozdíl je v tom, že zde je spirála vedena od středu k okrajům CD.
Celé snímání je prováděno bezdotykově – laserovým paprskem. Z toho plyne i vysoká
odolnost proti mechanickému opotřebení – paradoxně tedy největší poškození CD způsobuje
uživatel vlastní manipulací.
Jak pracuje čtení CD-ROM
Na rozdíl od zmíněné gramofonové desky, na které je záznam informace (resp. hudby)
proveden analogově, u CD se jedná o záznam digitální (pouze logické 1 nebo 0).
Velmi zjednodušeně lze tedy popsat princip snímání CD asi takto:
• Laserová dioda vyšle směrem k CD impuls („paprsek“).
• Pakliže paprsek narazí na kompaktním disku na hladkou vrstvu (říkáme jí LAND), odrazí se podobně jako u zrcadla zpět k fotodiodě, která vracející se světlo zaznamená a přemění na elektrické napětí.
• Pokud ovšem vyzářený laserový paprsek narazí na dolíček (tedy na PIT), je pochopitelné, že laserový paprsek bude odražen jiným směrem než na fotodiodu, a ta žádný signál nezaznamená.
• Zaznamenáváme tak logickou nulu nebo logickou 1 jako změnu stavů.
Jak jsou data na CD uložena
Kapacita CD je rozdělena na úseky – sektory. Jeden sektor se nazývá velký rámec (Large
Frame) a obsahuje 98 malých rámců (Smalt Frames). Malý rámec je nejmenší skupinou bytů.
Protože jsou sektory spirálovitě řetězeny, nemusí být jejich počet předem určen – může se
měnit podle kapacity. U hudebních CD představuje jednotlivý sektor asi jednu
pětasedmdesátinu sekundy. Pokud není možné sektor kvůli nečistotám přečíst, kontroluje
přehrávač sousední bloky a elektronika vypočítá nejpravděpodobnější hodnoty. Z tohoto
důvodu hraje hudební CD, i když je mírně poškrábáno – při větším poškození může budit
dojem, že špatně zní, a při příliš velkém poškrábání „přeskakuje“, nebo nehraje vůbec.
U datových CD si mechanika žádná data dopočítat nemůže, protože korektně lze pracovat
pouze s reálnými daty (počítač si nemůže něco sám vymyslet). I přesto lze ovšem takto
chybějící data matematicky dopočítat a chyby při čtení korigovat.
Kompaktní disky jsou relativně necitlivé proti nečistotám na povrchu. Ohnisko laserového
paprsku totiž zaostřuje na hliníkovou vrstvu, která je asi 1,2 mm od povrchu CD. Znečištění je
na základě optických zákonů mimo ohnisko a vůbec se neuplatní. Jen pro zajímavost – skvrna
o velikostí čtverečního milimetru zakryje na datovém CD více než 230 KB informací.
Základní technické údaje CD
Datová kapacita 650 MB 700 MB
Hudební kapacita 74 min 80 min
Způsob čtení dat laser
Způsob zápisu dat lisování / laser
Rychlost otáčení při čtení ze středu CD 530x/min
Rychlost otáčení při čtení z vnějšku CD 200x/min
Tok dat u hudebního CD 176KB/s
Tok dat u datového CD n krát hudební (n = n rychlostní mechanika)
4.4.4 DVD-ROM DVD mechanika (Digital Versataile Disc) pracuje na prakticky totožném principu jako mechanika
CD-ROM, s tím rozdílem, že umí číst DVD, která mají oproti CD podstatně větší kapacitu.
Vizuálně jsou od sebe CD-ROM a DVD mechaniky nerozeznatelné. DVD mechaniky mají
zpětnou kompatibilitu s CD mechanikami, tj. DVD mechaniky umí číst DVD i klasická CD,
což opačně pochopitelně neplatí (tj. klasické CD-ROM mechaniky neumí číst DVD).
V čem tedy tkví rozdíl mezi CD-ROM a DVD-ROM mechanikami?
• Jedná se hlavně o schopnost číst data, která jsou na DVD uložena podstatně hustěji než na CD-ROM a navíc i ve dvou vrstvách nad sebou.
• Optika DVD-ROM mechanik tak musí být daleko přesnější a čočka navíc musí přeostřovat mezi první a druhou vrstvou záznamu na DVD.
• U CD i DVD je čtení prováděno optickou soustavou, kdy se paprsek odráží různě od vypálených nebo vylisovaných důlků (pitů) a tak vzniká 0 a 1.
Technologie DVD (Digital Video/Versatile Disc)
Zkratka DVD znamená Digital Versatile Disc a někdy bývá vysvětlována jako Digital Video
Disc. DVD vypadá na první pohled jako klasické CD. Jedná se o kotouč o průměru 120mm
a tloušťce jedné desky 0,6 mm, ovšem médium DVD nabízí podstatně vyšší hustotu záznamu
i vyšší kapacitu. Data jsou snímána bezkontaktně laserem o vlnové délce 635 a 650nm. Výroba
DVD médií se provádí lisováním, je možné DVD také vypalovat laserem.
Při návrhu DVD se kladl velký důraz na kapacitu média. Princip DVD je podobný jako u CD.
To znamená, že na disku jsou ve spirále vedle sebe vylisovány pity („dolíky“). Pro dosažení
vyšší kapacity bylo nutné zmenšit velikost pitů a jejich vzdálenost a zvýšit hustotu spirály na
médiu. K vyšší kapacitě přispěly také nové komprimační a korekční algoritmy.
Základní kapacita jednostranného a jednovrstvého disku je 4,7 GB (asi 7x více než CD).
Technologie DVD umožňuje v rámci jedné strany použít dvě vrstvy nad sebou. Aby bylo
možné číst i z druhé, „hlouběji položené“ vrstvy, je první vrstva poloprůhledná. Při čtení
může laserový paprsek plynule přecházet z jedné vrstvy do druhé. Dvěma vrstvami se
kapacita disku téměř zdvojnásobí – 8,5 GB. Kromě jednostranných jednovrstvých
a jednostranných dvouvrstvých disků existují ještě další dva prosazované formáty. Jedná se
o oboustranný jednovrstvý a oboustranný dvouvrstvý disk. U oboustranných disků se celková
kapacita média ještě zvýší, neboť data jsou zaznamenána z obou stran disku (dvouvrstvý
oboustranný disk = 17 GB).
Označení Počet stran Počet vrstev Celková kapacita
DVD-5 1 1 4,7 GB
DVD-9 1 2 8,5 GB
DVD-10 2 1 9,4 GB
DVD-18 2 2 17 GB
Vlastnost CD DVD
Vnější průměr 120mm 120mm
Vnitřní průměr 48mm 48mm
Tloušťka 1,2mm 0,6mm (jedna deska)
Rozteč „kruhů“ spirály 1,6µm 0,74µm
Minimální velikost pitů 0,83µm 0,4µm
Vlnová délka laserového 780nm 650nm nebo 635nm
paprsku
Stupeň odrazivosti min 70% min 70% (1 vrstva)
min 25-40% (2 vrstvy
DVD a video
Vysoká datová základna DVD média se přímo nabízí pro spojení DVD+film. Signál je na DVD
zaznamenán v komprimovaném formátu MPEG2. Komprimace záznamu do formátu MPEG
spočívá mimo jiné v porovnání po sobě jdoucích snímků a uložení pouze změněných částí, čímž
se dosáhne velké komprimace a maximálně efektivního způsobu uložení. Jednu videosekvenci
lze zkomprimovat do MPEG2 nesčetněkrát, pokaždé s rozdílnou kvalitou výsledného záznamu
a celkovou kapacitou. Tak je možné, že při nesprávném převodu do MPEG bude u statických
obrázků zbytečně plýtváno místem na disku, zatímco u dynamických scén bude obraz viditelně
