Informační a komunikační technologie

Transkript

1 Základní pojmy počítač stroj na zpracování informací hardware technické vybavení počítače software programové vybavení počítače algoritmus postup pro řešení určité úlohy, který v každém kroku říká, jak dále postupovat program algoritmus zapsaný v programovacím jazyce (posloupnost instrukcí) instrukce předpis k provedení nějaké (většinou jednoduché) činnosti realizovaný přímo technickým vybavením počítače (např. přičtení jedničky, uložení hodnoty do paměti apod.) Příklad grafického zápisu algoritmu Technologické schéma řešení problému ANO Funguje ten krám? NE Nešťourejte se v něm ANO Šťoural jste se v něm? Jste nemehlo NE Schytáte to? NE Ututlejte to NE Viděl vás někdo? ANO ANO Nechte to plavat Povedlo se? NE NE Máte to na koho svést? ANO Jste blb ANO Není co řešit 1

2 von Neumannova architektura počítače základní princip většiny počítačů 4 základní části počítače: vstupní zařízení (klávesnice, myš, diskety, disky,...) výstupní zařízení (monitor, tiskárna, disky,...) operační paměť (pro uložení programů a dat) procesor (představuje srdce počítače, zpracovává instrukce) výkon počítače se vztahuje hlavně ke kapacitě paměti a výkonu procesoru Generace počítačů Jedno z možných rozdělení podle základních stavebních součástek Generace Rok Základní stavební součástky Rychlost (oper./s) relé jednotky elektronky stovky tranzistory tisíce integrované obvody desetitisíce 3½ integr. obvody LSI statisíce integr. obvody VLSI desítky miliónů 2

3 Elektronkový počítač ENIAC z roku 1945 Electronic Numerator, Integrator, Analyzer and Computer elektronek hmotnost 30 tun příkon 140 kw chlazen dvěma leteckými motory vstup dat z děrných štítků program se zadával nastavením přepínačů na speciálním propojovacím poli do února 1946 přísně utajovaný 3

4 Jednotky kapacity paměti BIT nejmenší jednotka informace v paměti počítače označení b název vznikl z angl. BINARY DIGIT (dvojkové číslo) buď 0 nebo 1 BYTE slabika skupina osmi bitů označení B (1 B = 8 b) WORD slovo skupina několika bajtů (2 B, 4 B, 8 B apod.) Předpony pro násobky jednotek kapacity paměti mají poněkud jiný význam než v soustavě SI: 1 KB = 2 10 B = B, 1 MB = 2 20 B = B = KB, 1 GB = 2 30 B = B, 1 TB = 2 40 B = B. 64 KB = B, 512 KB = 0,5 MB, Ne vždy však výrobci počítačových komponent (především pevných disků) tyto konvence dodržují. 4

5 ASCII tabulka American Standard Code for Information Interchange standardní sada znaků definovaná v roce 1968 původně navržena jako 7-bitová (2 7 = 128 znaků), nyní se používá jako 8-bitová (2 8 = 256 znaků) dolních 128 znaků je jednotných po celém světě základní část horních 128 znaků se může lišit podle národního prostředí (znaky s diakritikou apod.) rozšířená část, z čehož vyplývají velké problémy se zobrazováním znaků různých národních abeced (včetně češtiny) příklad použití ASCII tabulky: chceme-li z české klávesnice napsat který se na ní nenachází, držíme levý Alt a na numerické části klávesnice napíšeme ASCII kód tohoto znaku, tj. 64 Základní část ASCII tabulky (0 127) 5

6 HARDWARE - fyzické komponenty počítačového systému - základní součásti: - počítač - vstupní zařízení - výstupní zařízení POČÍTAČ Skříň počítače plochá (desktop) nebo věžová (tower) skříň obsahující příslušné součástky přední stěna: - síťový vypínač, Reset (restartování počítače) - kontrolní diody (zapnutí do sítě, práce HDD) - disketové jednotky, jednotka CD-ROM nebo DVD, USB port, zadní stěna: - zásuvka pro přívod el. proudu, pro připojení monitoru, mřížka chladícího ventilátoru, porty pro tiskárnu, klávesnici, myš a další periferní zařízení uvnitř: - základní deska = mainboard (motherboard) propojení a komunikace mezi součástmi počítače na ní: patice pro procesor, pozice pro paměti, sběrnice, sloty pro přídavné karty, čip často označený BIOS zaváděcí program, konektory pro přípojení disků,... 6

7 - přídavné karty: I/O (vstup/výstup), grafická, síťová, zvuková karta, radiokarta, TV tuner SCSI řadič pro disky a scannery - pevný disk - zdroj napětí - chladící ventilátor Procesor (CPU) (286), 386, 486, Pentium, Pentium MMX, Pentium II, Pentium III, Celeron, Pentium 4,... - základní výpočetní jednotka - provádí numerické výpočty a instrukce Parametry procesoru: - taktovací frekvence rychlost, se kterou procesor pracuje, počet elementárních operací provedených za 1s (např. 1Ghz...procesor je schopen každou sekundu provést miliardu základních úkonů) - množství dat, se kterými může najednou pracovat - velikost rychlé vyrovnávací paměti (cache) - typ procesoru (různí výrobci AMD, Intel,...) Paměť - zařízení pro uchovávání informací (binárně kódovaných dat) - data ukládány v paměti jako bity 7

8 Rozdělení: - vnitřní paměť (operační) aktuálně zpracovávaná data elektronický princip (dnes rozšířený typ: moduly DIMM typu SDRAM) - vnější paměť (záznamová média) - pomalejší mechanický princip bit (b) nejmenší jednotka informace, byte (B) neboli slabika = 8 b jednotka pro udávání kapacity paměti počítače (1 KB = 2 10 B, 1 MB = 2 20 B, 1 GB = 2 30 B, 1 TB = 2 40 B) Zjednodušený průběh zpracování dat: 1. vstup v desítkových číslicích nebo abecedních znacích 2. převod do binární soustavy 3. provádění operací s daty v binární soustavě 4. převod zpět 5. výstup opět v desítkových číslicích nebo abecedních znacích Operační (vnitřní )paměť: typu RAM - paměť pro čtení i zápis - po vypnutí napájecího napětí se obsah paměti vymaže - rozlišujeme dva základní typy pamětí RAM: statické RAM (SRAM) dynamické RAM (DRAM) - pro W95 aspoň 16MB - současné počítače 256 MB typu ROM - paměť pouze pro čtení - obsah paměti je u klasické ROM určen již při výrobě - po vypnutí napájecího napětí zůstává obsah paměti zachován - ve srovnání s RAM je pomalejší, mívá menší kapacitu 8

9 - v osobním počítači paměť typu ROM (dnes většinou Flash-EEPROM) obsahuje tzv. BIOS (Basic Input/Output System), který zabezpečuje nejzákladnější funkce technického vybavení počítače (základní vstupně výstupní systém) Vnější paměti: Pevný disk (HDD) - trvalé magnetické médium v každém počítači, nemusí být v pracovních stanicích v síti - hlavní skladiště všech používaných dat - kapacita desítky GB nebo větší parametry: kapacita, rychlost otáček ( otáček za min),... Pružný disk (FDD) - přenosná média pro uchovávání dat - magnetický kotouč v plastikovém pouzdře - nevhodné k dlouhodobému uchovávání (prach, cigaret. kouř, změny teplot, magnetické pole) - 5,25 1,2 MB - 3,5 1,44 MB diskette 3,5 HD 9

10 CD-ROM - pouze ke čtení - kapacita MB - snímací hlava vybavená laserem + spirálová drážka s vlisovanými otvory parametry: rychlost ( odvozeno od min. rychlosti 150 KB/s...např. 8Mb/s je 56x rychlostní) CD-R - umožňují jednorázový zápis 750 MB dat - dají se číst ve většině CD-ROM mechanik CD-RW - umožňují opakované smazání a zápis dat Digitální videodisky (DVD) - podobné CD-ROM - digitální víceúčelový disk - kapacita od 4,7 GB až po 19 GB (oboustranné, dvouvrstvé) - náhrada videokazet (133 min obrazového a zvukového záznamu ve vysoké kvalitě) - filmy, multimédia - mechanika zpětně kompatibilní (čte i CD) 10

11 Ostatní paměťová média - páskové paměti (životnost 25 let) - kazety (4 GB, 8 GB) - magnetooptické disky - streamery (2,5 GB) - JAZ disk (1 GB), ZIP disk (100 MB, 250 MB) VSTUPNÍ ZAŘÍZENÍ - základní rozhraní mezi člověkem a počítačem - zajišťuje vstup informací (minulost - děrné štítky, snímače děrných štítků budoucnost ovládání počítače lidským hlasem) Klávesnice - nejdůležitější vstupní zařízení počítače - pro většinu počítačů se používá klávesnice, které mají 101 nebo 102 kláves - je složena z několika skupin kláves: - alfanumerická část (abeceda a číslice) jako na psacím stroji - numerická část (vpravo) - kurzorové klávesy (šipky) - funkční klávesy F1 F12 (horní řada) - speciální klávesy (Ctrl, Alt, Shift) Některé významy kláves: Enter (vejdi, vstup) slouží ke komunikaci s počítačem odeslání napsaného příkazu, potvrzení volby, v textových editorech ukončí odstavec 11

12 NumLock přepíná význam numerických kláves, zapnutý = číslice, vypnutý = kurzorové klávesy Kurzorové klávesy - slouží k pohybu kurzoru po obrazovce, např. k pohybu v textu šipky posuv kurzoru o jeden znak daným směrem PageUp skok o stránku (obrazovku) zpět Page Down o stránku vpřed Home na začátek řádku End na konec řádku Delete mazání znaku Insert mění režim vkládání a přepisování znaku PrintScreen vytiskne aktuální textovou obrazovku na tiskárnu ScrollLock přepínač, který může ovlivňovat funkci kurzorových kláves Pause může dočasně zastavit určitou programovou operaci nebo příkaz Funkční klávesy v horní řadě mají význam v jednotlivých softwarových aplikacích (často např. F1 vyvolá nápovědu) Esc escape (únik) velmi často používána ke zrušení operace a vrácení o úroveň výše ke struktuře menu Ctrl, Alt, Shift používají se v kombinaci s jinými klávesami (Ctrl+C kopírování, Ctrl+Alt+Delete restart počítače) Shift stejná funkce jako u psacího stroje (volí se znaky umístěné v horní části alfanumerických kláves) CapsLock trvalé zapnutí Shift BackSpace zpětná mezera Klávesnice pro Windows mají navíc další speciální klávesy výhodné v případech, kdy přestane fungovat myš. Klávesnice ergonomické tvarovaná pole kláves, přirozené držení ruky. 12

13 Myš - polohovací zařízení v graficky orientovaných aplikacích - pohyb zařízení po podložce se na obrazovce projevuje jako pohyb ukazatele myši, výběr se provádí stisknutím tlačítka - existují i myši bezkuličkové, bezdrátové atd - k počítači se obvykle připojuje prostřednictvím sériového rozhraní, PS/2 nebo USB Speciální polohovací zařízení: Trackball myš obrácená vzhůru nohama prsty pohybují kuličkou Touchpad tlaková podložka prstem pohybujeme po destičce Joystick ovládání počítačových her a simulátorů spec. páka schopna vést kurzor směrem, kterým páku nakloníme Joypad herní křížový ovladač malá klávesnice pro hraní her Trackpoint miniaturní páčka vestavěná mezi klávesami ovládaná tlakem 13

14 Tablet větší tabulka ovládaná spec. plastovým perem vyvinuta pro psaní a kreslení rukou Scanner (skener) - zařízení sloužící ke snímání grafických dat a jejich ukládání do počítače v digitální podobě - existují 3 základní typy: ruční snímá jen malou šířku obrazu stolní přijatelný i pro profesionální práce bubnový používán v grafických studiích, velké rozlišení a velké množství rozpoznaných barev VÝSTUPNÍ ZAŘÍZENÍ - výstup digitálních (číselných) informací z počítače k uživateli - monitor, tiskárna Monitor - nejpoužívanější výstupní zařízení - technologie klasické televizní obrazovky (zobrazování pomocí elektronového svazku paprsků dopadající na fluorescenční masku obrazovky) - vyšší kvalita obrazu než televizor, vyšší obnovovací frekvence 14

15 parametry: velikost obrazovky - úhlopříčka 14", 15", 17", 19", 20", 21" rozlišení množství zobrazitelných bodů (pixelů) např. 14" monitory mají 640 x 480 bodů nebo 800 x 600 bodů 19" až 21" monitory používané pro profes. graf. aplikace (CAD) mají rozlišení až 1600 x 1200 bodů kvalita závisí i na grafické kartě LCD displeje (dříve v noteboocích) - obraz pomocí tekutých krystalů - ostřejší a stabilnější obraz, méně namáhané oči - menší rozměry, zanedbatelné vyzařování,.. - vysoká cena Tiskárna - prezentuje výsledky práce na papíře - připojeny na paralelní port počítače parametry: - technologie tisku - pořizovací cena - náklady na tisk jedné stránky - rozlišení DPI (bodů na palec) - barevnost (monochromatický, barevný tisk) - max. rozměr stránky (šířka tisku) - rychlost tisku - paměť výrobci: HP, Canon, Epson, Lexmark,... 15

16 Typy: 1. Jehličková - nejdéle používaná technologie - znaky textu z bodů tiskové matice - písmena tvořena údery jehliček přes barvící pásku - 9-jehličkové, 24-jehličkové - dosahují kvality DPI a 1-3 stránky za min - barevné nejsou příliš kvalitní výhody: nízká pořizovací cena, nízké provozní náklady, možnost tisku s kopiemi (průklepový papír), tisk na traktorový papír nevýhody: velká hlučnost, nižší kvalita tisku, pomalý tisk grafiky užití: pokladny, automaty na lístky, počítačové učebny ve školách Inkoustová - speciální hlava nanáší na papír mikroskopické kapičky inkoustu ze zásobníku (cartridge) - inkoustové patrony obsahují zásobníky buď jen s černou barvou nebo pro 3 barvy (model CMYK), nové mají odděleny 4 barvy zvlášť - v rozlišení DPI fotorealistický tisk výhody: méně hlučná, velmi dobrý barevný tisk, poměrně dobrá rychlost nevýhody: dražší spotřební materiál (kvalitní papír) užití: příležitostný tisk v domácnostech 3. Laserová a LED tiskárny - kvalitní výstup - po vytvoření stránky v paměti se data přenášejí laserovým paprskem na válec, který se nabije 16

17 statickou elektřinou, která přitahuje tiskový prášek toneru a poté se zapeče vysokou teplotou na papír - barevná finančně náročné (4 tonery) - rozlišení minimálně 1200 DPI, rychlost 5-20 a více stránek za min výhody: kvalitní tisk, levný provoz nevýhody: vyšší cena 4. Voskové - podobné inkoustovým - vystřikují roztavený barevný vosk 5. Tepelné - teplem vyvolaná chemická reakce způsobí změnu barvy papíru - nutnost použití speciálního tzv. teplocitlivého papíru (jako např. u faxu) - nízká kvalita, rychlost i trvanlivost tisku - téměř bezhlučný provoz - použití: tiskárny elektronických pokladen v autobusech, tiskárny laboratorních přístrojů, Plotter - schopen pracovat s metr a více širokým papírem - vyřezávací plotter (reklamy), výkresový plotter 17

18 Další periferní zařízení: Digitální fotoaparát, kamera, reproduktory, mikrofon, datový projektor, interaktivní tabule, prostředky virtuální reality,... 18