Hardwarová konfiguraceZ historieNultá generaceNultá generace vzniká na konci 30. let, kdy hlavní úlohou těchto strojů je šifrovat a dešifrovat informace (válka). Zvládají pouze několik operací za sekundu a mají několik metrů. Vstupem a zároveň i výstupem jsou děrné štítky a pásky

Zuse Z4 – pracoval ve dvojkové soustavě. Bohužel, byl zničen při náletu Mark 1 – Byl použit při sestrojování 1. atomové bomby. Pracuje v desítkové soustavě

První generacePo válce vznikají počítače první generace. Krom děrných štítků jako vstup a výstup se začíná používat i elektrický psací stroj. Již zvládají několik set operací za sekundu, ale jsou vysoce poruchové, kvůli omezené životnosti elektronek

Eniac – Byl použit při vývoji jaderných termonukleárních zbraních, ač měl již za druhé světové války pomoci dělostřelectvu. Denně vyhořelo mnoho elektronek a vážil 27 tun.

Epos – Vyroben v Československu. Pracoval v desítkové soustavě a zvládal více výpočtů zaráz.

Druhá generaceZačínají vznikat první operační systémy a programovací jazyky. Také vznikají počítače, které nezabírají celou místnost

Univac – první sériově vyráběný počítač PDP8 – První prodávaný počítač. Ještě okolo roku 2000 bylo několik kusů v provozu (hlavně

v rozvojových zemích)

Třetí generacePočítače začínají podporovat multitasking. Nacházejí různá uplatnění (řízení MHD, …). Největším výrobcem je společnost IBM. Nejlepší model má operační paměť 6 MB

Čtvrtá generaceČtvrtá generace jsou již současné počítače. Roku 1981 vzniká ve společnosti IBM první PC. Součástky se zmenšují, zvyšuje se výkon, …

1

Von Neumannova architektura počítačePřed vznikem architektury byl software napevno zabudován v hardwaru. Pokud jsme chtěli změnit program, museli jsme změnit hardware.

Operační paměť uchovává aktuálně zpracovávaná data ALU (aritmeticko-logická jednotka) provádí operace s daty Řadič (řídící jednotka) – Řídí činnost všech částí. Zasílá jim řídící signály a přijímá stavová hlášení Vstupní zařízení je určené pro vstup programů, dat Výstupní zařízení je určené pro výstup výsledků zpracovaných programem Procesor je ALU a řadič dohromady

ALU načte ze vstupního zařízení do operační paměti program a data. Následně ALU provede výpočet (do operační paměti si ukládá mezivýsledky). Po skončení výpočtu odesílá ALU výsledek na výstupní zařízení. V jakémkoli okamžiku je přístupná každá buňka paměti (přímý=sekvenční přístup).

Von Neumann používá dvojkovou číselnou soustavu

Rozdíl mezi dnešními počítači a Von Neumannovým schématem Procesory jsou vícejádrové Multitasking Existence vnější paměti (pevný disk) Vstupně-výstupní jednotky (pevný disk)

2

Základní deskaJejím účelem je propojit součástky počítače, umožnit jim komunikaci a poskytnout napájení. Součástky jsou buď připojené přímo na základní desce, nebo jsou připojeny kabelem.

3

Procesor CPU, „mozek počítače“ Zpracovává instrukce, vypočítává vše Připojuje se do patice, tzv. socket (různé architektury – nekompatibilita) Kvůli vysoké výkonnosti se také velmi zahřívá, proto je nutné ho chladit

o Pasivní chlazení Železná žebrový chladič, který odvádí teplo do skříně počítače

o Aktivní chlazení K pasivnímu chlazení je přidán ventilátor, který chladí žebra Ventilátor je napájen vodičem ze základní desky

Parametry Taktovací frekvence

o Počet instrukcí, které procesor zpracuje za sekunduo 3,2 GHz = 3 200 000 000 instrukcí/s

Počet jadero Do procesoru jsou umístěna (například) dvě méně výkonná jádra, ale celkově je procesor

výkonnější a méně se zahříváo Jsou i vícejaderné procesory (servery – 16 jader)

Délka operanduo Počet bitů, který počítač může zpracovat v jednom kroku (délka zpracovávané instrukce)o 4 b (kalkulačka, teploměr, …)o 8 b a 16 b (dálkové ovládání, …)o 32 b (telefony, PDA, …)o 64 b (současné PC)o Například 64 b procesor umí počítat s čísly od 0 do 264-1. Větší čísla musí rozdělit do více

kroků. Cache paměť

o Vyrovnávací paměť mezi součástkami s různou rychlostío Urychlení přístupu k často používaným datůmo Vícestupňová L1 (nejblíž procesoru) – L3

Výrobci Intel a AMD Dříve například VIA, IBM, Motorola

Grafická karta Umožňuje zobrazit data na monitoru Buď integrovaná, nebo na základní desce, nebo připojena na základní desce pomocí PCI express

(AGP) Grafické karty podporují 32 b barevnou hloubku

Části grafické karty Paměť – ukládá informace potřebné pro grafické výpočty GPU – výpočetní jádro, procesor Chlazení GPU – pasivní a většinou i aktivní RAMDAC – převod digitálního signálu na analogový pro výstupní zařízení Firmware – bios

Výrobci nVidia (GeForce), AMD (Radeon), Intel (integrované)

4

Zvuková karta Umožňuje analogový vstup a výstup Často je integrovaná

Síťová karta Umožňuje připojit počítač do sítě Často je integrovaná

Televizní karta Příjem TV signálu

Nejčastěji externí, připojena přes USB

Karta pro střih videa Editace digitálního videa Nejčastěji externí, připojena přes USB

Wi-Fi karta Umožňuje příjem signálu Wi-Fi Nejčastěji externí, připojena přes USB

BIOS Energeticky nezávislá paměť ROM, v níž je systém BIOS

o Dnes se místo paměti ROM používá Flash paměť, která má větší kapacitu a lze přepisovat (EEPROM)

Firmware (program řídící vestavěný systém) počítače Součástí je SETUP – pomocí klávesy před načtením OS do něj lze vstoupit

Sběrnice Svazky vodičů, kterými proudí informace, řídící signály, … Její rychlost ovlivňuje rychlost počítače Spojuje procesor a ostatní součástky

Disketová mechanika FDD Ukládání a zapisování dat na disketu Zastaralá

Optické mechaniky Při čtení dat nedochází k opotřebení disků, protože data jsou čtena laserem Data se zapisují buď lisováním, nebo laserem

CD-ROM Mechanika pouze čte data na disku CD Různé rychlosti (například 3,6 MB/s)

CD-RW Umožňuje číst a vypalovat data

DVD-ROM Mechanika umí pouze číst data na disku

CD nebo DVD

DVD-RW Umožňuje i zapisováni dat na disk CD

nebo DVD

BD-ROM Umí číst z disku Blu-Ray

Zdroj napájení Napájení počítače, transformace napětí z 230 V na 12 V, 5 V a 3,3 V Má ventilátor, který zdroj ochlazuje a k tomu ventiluje vzduch ve skříni

Operační paměť RAM Uložení právě zpracovávaných dat (data nelze zpracovávat na HDD kvůli rychlosti) Odezva v řádu nanosekund Po zapnutí počítače se do ní načítá operační systém Po vypnutí se vymazává, tzn. Je závislá na proudu Speciální paměťový slot (moduly DIMM) na základní desce (1–4)

5

Soubory a programy se načítají z HDD do RAM, kde s nimi pracuje procesor. Pokud procesor soubory již nepotřebuje (zavřeme okno), data se přesunují na HDD

Parametry Kapacita

o Současné počítače v řádu jednotek GB (2 x 4 GB) Pracovní frekvence

o Rychlost RAMo Stovky MHzo Procesor má rychlejší taktovací frekvenci, proto používáme cache paměť

DIMM typy pamětí SDR 16–512 MB 66–133 MHz DDR 2 x 1 GB až 400 MHz DDR2 2x 8 GB až 800 MHz DDR3 4 x 8 GB až 2800 MHz

SlotyISA

Zastaralé, používal se pro připojení (téměř všech) karet (16 b)

EISA Zastaralé, rozšíření ISA slotu (32 b)

VESA Zastaralý, pro grafické karty

PCI Připojení všech karet, později přestal

stačit grafickým kartám Dnes nahrazován slotem PCI express

AGP Speciálně pro grafické karty, ale

nahrazen PCI express

PCI express Nahradil PCI a AGP díky vyšší rychlosti Pro přídavné karty (grafické, zvukové,

síťové, interní modem, …)

Moduly pro připojení operační paměti SIMM – zastaralé (32 b) DIMM – dva SIMM na jedné desce (64 b) SODIMM – DIMM velikostně přizpůsobený pro notebooky RIMM – 16 b, ale rychlé

Připojení pevných diskůIDE

Starší a pomalý Stačí na 1 disk

SATA Rychlejší, menší Můžeme připojit disk za chodu Speciální datový kabel Také pro připojení optických mechanik

Obrázky slotů

6

PCI slot AGP slot

Datové nosiče Disketa

Disketa je fólie s magnetickou vrstvou v plastovém obalu Nízká kapacita (1,44 MB), nespolehlivá, dlouhá přístupová doba Ukládá se pomocí magnetismu (podobně jako u HDD), ale čtecí hlava se diskety dotýká, proto je

nižší životnost

ZIP Podobný princip jako u disket, ale má vyšší kapacitu, je spolehlivější, lepší ochrana proti prachu Mechanika FDD je se ZIP mechanikou nekompatibilní Dnes zastaralé a nedošlo k velkému rozšíření

Pásková zálohovací zařízení Páska je podobná magnetofonové kazetě, má velkou délku a kapacitu (desítky GB) Využívá se k zálohování serverových dat, databází, …

Optické disky Data jsou na optickém disku uložena ve formě 0 a 1 Na pity a landy, ďolíčky a rovné plochy, které jsou na disku zaznamenány ve spirále, v optické

mechanice dopadá laserové světlo. Pravidelné střídání pitů a landů logické nuly Odchylka od střídání logické jedničky

CD Lze na něj zapsat 650–700 MB

DVD Pity a landy menší, nahuštěnější než na CD Některá DVD mají 2 vrstvy a lze je číst ze 2 stran Podle počtu vrstev a stran různá velikost (od 4,7 GB po 17 GB)

Blu-Ray Mnohem větší kapacita než DVD, mnohem menší a nahuštěnější pity a landy teoreticky až 8 vrstev (200 GB) Mini-BD: disky do videokamer a dalších přenosných zařízení

HD DVD Disk se neprosadil a jeho vývoj byl ukončen

Lzečíst

Lzezapisovat

Lzepřepisovat Dvouvrstvé Přímý

přístup 3 D

CD/DVD/BD -ROM -R -RW --- --- ---DVD -ROM -R -RW -DL -RAM ---BD -ROM -R -RE -XL (víc než 2 vrstvy) --- 3 D

Flash disky Přenos dat pomocí flash paměti Připojení pomocí USB, má kapacitu jednotky až desítky GB

7

Pevný disk HDD Uložení všech dat, která jsou v počítači, nainstalované všechny programy Napájen přímo ze zdroje

Parametry Kapacita

o Kolik dat může zaznamenat (GB až TB) Rychlost otáček

o Doba, za kterou se načtou data z HDD do RAM a naopak

Princip Data jsou uložena magneticky na discích, tzv. plotny Data zapisuje a čte zápisová hlava (krystal, který mění vodivost podle magnetického pole) Data z obou stran plotny – 2 zápisové hlavy Hlavy se nedotýkají ploten, proto nedochází k opotřebení Pohyb hlavy řídí řadič disku Celý disk je uzavřený do obalu, aby byl chráněn před poškozením, prachem, …

SSD Pevné disky bez otáčejících se částí, flash paměť K základní desce připojen pomocí SATA Rychlejší než HDD (HDD přístupný v řádu ms, SSD v řádu µs) Výhody: Rychlost, bezhlučný provoz, nízká spotřeba, nízká produkce tepla, odolnost, spolehlivost Nevýhody: vysoký poměr cena/1GB dat, omezený počet přepisování cyklů, pomalá rychlost zápisu

Externí pevný disk Připojuje se pomocí USB Kapacita řádově až jednotky TB

Paměťové karty Využívá se ve fotoaparátech, mobilech, dříve v PDA K počítači existuje speciální čtečka Existují různé typy

8

Vstupní zařízeníKláesnice

Pod každou klávesou je průsečík 2 kolmých vodičů. Tyto vodiče vytváří mřížku. Stisknutím klávesy spojíme tyto 2 vodiče. Pro každý kontakt je kodérem vygenerován příslušný binární kód

Základní klávesyEnter potvrzení operace, vytvoření odstavceŠipky posun kurzoruDelete smazání znaku za kurzoremBackspace smazání znaku před kurzoremHome kurzor se přesune na začátek řádkuEnd kurzor se přesune na konec řádkuPage up přesunutí o obrazovku nahoruPage down přesunutí o obrazovku dolůInsert vkládání nebo přepisování textuEsc zrušení prováděné operace

Shift v kombinaci s dalšími klávesami píše velká písmenaCaps lock trvalé psaní velkých písmenCtrl v kombinaci s další klávesou provede operaci (kopírování, vyjmutí, tisk, …)Alt v kombinaci s dalšími klávesy provede operaci (alt+F4=zavřít)Tab posun kurzoru na nejbližší tabulátorovou pozici (opačně se shiftem)Num lock aktivace numerické klávesnicePause pozastaví činnost počítačeF1–F12 různé funkcePrint Screen kopie obrazovky

Dělení klávesnic Drátové a bezdrátové Multimediální (klávesy pro práci s videem, zvukem, …) Pouze numerická (doplněk, pokud klávesnice například na notebooku nemá numerickou

klávesnici) Podsvícení

Polohovací zařízeníMyš

levé tlačítko – označení, uchopení objektu, potvrzení příkazu, pravé tlačítko – nabídka, kolečko – nahoru a dolů

další možná tlačítka dělení myší

o drátová x bezdrátováo dotyková (s kuličkou) a bezdotyková (optická, laser)

kuličková myšo kulička je v kontaktu s podložku a snímacími válečky. Při pohybu myši se otáčí kulička.

Tento pohyb sledují válečky (v ose x a y). Kvůli nečistotám je nutné kuličku čistit bezdotykové

o optický – pohyb snímán infračerveným paprskemo laserový – pohyb snímán laserem, přesnějšío blueTrack – optický senzor, modrý paprsek, přesný i tam, kde má laser problém

Trackball nahoře je kulička, kterou se pohybuje, nepohybuje se myší vysoká přesnost, proto ji používají grafici, ale pomalá práce

9

Touchpad ovládání pohybem prstu po podložce často u notebooků

Grafický tablet dotyková podložka a speciální tužka s dotykovým hrotem podložka lokalizuje tužku i nad povrchem, nemusí se dotýkat tužka nepotřebuje napájení, je pasivní

Skener digitalizace obrazu stolní (snímání obrazu ze skleněné desky) ruční (skenerem přejíždíme po předloze, nižší kvalita) čtečka čárových kódů

Parametry Maximální formát předlohy Rozlišení v DPI Barevná hloubka Formát, do nějž skenujeme Denzita – rozpoznání tmavé kresby Typ snímače

OCR Digitalizace tištěných textů S naskenovaným textem můžeme pracovat v textovém editoru Podle kvality tištěného dokumentu vznikají chyby

Výstupní zařízeníMonitor

Obraz je skládán z malých bodů určitého odstínu Pracuje v barevném režimu RGB 24 b barevná hloubka

CRT monitory Na vnitřní části je látka, která vyzařuje světlo při dopadu elektronového paprsku. Paprsek

postupně rozsvěcuje všechny luminofory. Když je u konce, začíná rozsvěcet všechny znova. V jednom okamžiku svítí pouze několik málo bodů, ale paprsek je tak rychlý, že tot lidské oko

nevnímá a zdá se, že svítí celá obrazovka Parametry

o Uhlopříčka – uváděná v palcícho Rozlišení – počet bodů z nichž je složen obraz vodorovně x svisleo Obnovovací frekvence – kolikrát paprsek rozsvítí všechny body za sekundu (minimálně

80 Hz)

LCD monitory Displej je tvořen tekutými krystaly a polarizačními filtry. Za tímto je světélkující panel. Světlo

prochází filtrem ke krystalům jen pokud kmitá svisle. Za krystaly jsou barevné filtry, kde paprsek získá barvu. Nakonec prochází přes filtr paprsky, které

kmitají vodorovně. Paprsek se otočí pomocí elektrického napětí v krystalech. Parametry

o Uhlopříčka – nejčastěji 28´´

10

o Rozlišení – nejčastěji full HD (1920 x 1080), 4 Ko Podsvícení – většina má LCD podsvícenío 3 D, dotykové monitoryo Doba odezvy – doba, za kterou se bod rozsvítí a zhasne (refresh rate)

Oproti CRT monitorům jsou LCD lehčí, menší, nenamáhá zrak (nemá obnovovací frekvenci), mají funkci pivot (otáčení o 90°), mají nižší spotřebu a větší uhlopříčku

TiskárnaParametry

Formát papíru – A4, A3, … Počet stránek za minutu Doba vytištění první stránky Počet stránek z 1 náplně Pořizovací a provozní náklady Kvalita tisku v DPI Hlučnost Multifunkční zařízení (skener, kopírka, …) Barrvná, monochromatická Typ tiskárny

Jehličková tiskárna Na elektromagnetické hlavě jsou jehličky, které jsou při tisku vystřelovány elektromagnetem na

barvící pásku vytvářejí na papíře velmi malé body Výsledný výtisk je složen z mnoha malých bodů Nízké provozní náklady, můžeme tisknout více kopií naráz, můžeme tisknout na role papíru Špatná kvalita tisku, pomalý tisk, hlučná a barva tisku je omezená barvou pásky Nyní jsou využívány na úřadech (více kopií), v autobusech nebo obchodech (úspornost), …

Inkoustové tiskárny Tisková hlavice má zásobník inkoustu (cartridge) a hlavu, která

inkoust přenáší na papír. Inkoust je zahříván a při 400 °C vzniká bublina a kapička inkoustu, která je vstříknuta do papíru

Nízké pořizovací náklady, vysoká kvalita tisku, možné nastavit úroveň kvality

Vysoké provozní náklady, pomalá a tisk není odolný a stálý

11

Laserové tiskárny Laserem je do nabitého selenového válce vypálen objekt pro tisk. Na vypálených místech válec

ztrácí statický náboj. Při otočení válce je nanesen toner, který má náboj a uchytí se tak na válci. Při dalším otočení se toner přenáší na papír. Papír poté projde zažehlovacími válci, které toner

vypálí Kvalitní a rychlý tisk, tichá, výtisk je odolný, nízké provozní náklady Vysoké pořizovací náklady

LED tiskárny Stejný princip jako laserová tiskárna, jen se místo laseru používají LED diody

Termosublimační tiskárny Při tisku se používají speciální páskx CMYO (CMY +

ochranná vrstva) Tisková hlava první zahřeje pásek a poté přenese obraz

z pásku na papír, pevné skupenství se přemění v plynné Ochranná vrstva s UV filtrem zajišťuje barevnou stálost a

ochranu vůči vodě Tisk samolepících štítků

Plotter Plotter tiskne na velké formáty pomocí pera, které je

uchycené v ramenu, které se pohybuje podle souřadnicových os x a y Výkres je složen z čar, křivek a šrafování Použití v grafice, výkresy, …

Vyřezávací plotter Místo pera řezací hrot

Inkoustový plotter Princip podobný jako inkoustová tiskárna Tisk reklamních materiálů, poutačů, fotopapír, fólie, tkané materiály, …

12

Další hardwareModem

Převádí digitální signál na analogový a naopak Připojení k internetu pomocí telefonní linky, … Může být interní (přídavná karta), nebo externí; existuje několik typů

UPS V případě výpadku elektrické energie funguje jako akumulátor, který zajišťuje napájení, dokud

není proud znovu nahozen nebo dokud není UPS vybit Ochrana před přepětím nebo podpětím

Dataprojektor Obraz z počítače, DVD přehrávače, … promítá na plátno či zeď

Parametry Rozlišení Světelný výkon – svítivost, čím větší, tím lepší obraz Kontrast Životnost lampy Rozhraní Projekční vzdálenost

Interaktivní tabule Velká LCD dotyková obrazovka připojená k počítači, obraz promítán dataprojektorem Ovládá se tužkou, popřípadě i prstem

Digitální fotoaparát Klasické součástky + CCD prvek na převod do digitální podoby Má LCD displej, ukládání na paměťovou kartu Rozlišení, optický a digitální zoom (zvětšení před a po vyfocení), minimální a maximální ohnisková

vzdálenost, uhlopříčka a rozlišení displeje, …

Tablet Dotyková obrazovka, … iPad, Android

Kapesní počítač PDA Podobné jako tablet, méně výkonné a jiný OS než normální počítač

Netbook Menší notebook

Čtečka e-knih Možnost číst si knihy v různých formátech

13

PortySériový port

COM Dnes se přestává používat, dříve přes ně byly připojovány modemy nebo

myši Data přenášena sériově – bit po bitu Pomalé, spolehlivé i při dlouhém kabelu

Paralelní port LPT Dnes bbývá na počítači jeden, dříve více Data přenášena po jednom B Dnes se s nimi připojují maximálně tiskárny

PS/2 Fialový je pro klávesnici Zelený je pro myš Vyskytuje se pouze na starších počítačích

USB Univerzální sériový port Vysoká rychlost přenosu dat, připojíme s ním téměř vše (výjimkou je

monitor)

Porty grafické karty VGA

Analogový, připojení CRT monitorů Je modrý

DVI Digitální, připojení LCD monitorů

S-video Analogový, připojení televize, …

HDMI Digitální, propojení televize s vysokým rozlišením Přenáší i zvuk

Porty zvukové karty Zelený – sluchátka a reproduktory Černý – zadní reproduktory Stříbrný – boční reproduktory Červený – mikrofon Modrý – vstup zvuku Oranžový – jediný digitální, připojení středového a basového repro

duktoru

Port pro připojení síťového kabelu

14