Mendelova zemědělská a lesnická univerzita v Brně Provozně ekonomická fakulta Ekonomická informatika Vypracované okruhy ke SBZ Brno 2004
2
Obsah Okruh 1 Teoretické základy informatiky Obecná teorie systémů. Systémová věda a systémový přístup. Formalizace pojmu systém. 5 Okruh 2 Teoretické základy informatiky Kybernetické pojmy, kybernetická abstrakce. Kybernetické metody. Modelování, simulace. 6 Okruh 3 Teoretické základy informatiky Teorie informace. Formalizace v teorii informace. Informatika, předmět zkoumání. Signál, komunikace, komunikační řetěz. Kódování informací. 8 Okruh 4 Výpočetní technika Základní konstrukční celky počítače a přídavných zařízení. Princip programového řízení počítače. Hlavní kvantitativní charakteristiky osobních počítačů běžně používaných v praxi. 11 Okruh 5 Operační systémy Operační systémy. Architektura, klasifikace. Operační systémy třídy UNIX, MS Windows, MS-DOS; operační prostředí, druhy příkazů. 16 Okruh 6 Algoritmizace Algoritmus, jeho vlastnosti a způsoby vyjádření. Odhad časové a prostorové složitosti algoritmů. Algoritmizace základních typů úloh(zpracování řady dat, souboru dat; algoritmizace řazení, rozvojů nekonečných řad; algoritmizace dialogu uživatele s počítačem). 20 Okruh 7 Zpracování textů na počítači Typografie; typografické pojmy, logická a fyzická stavba dokumentu, realizace v konkrétním systému. 22 Okruh 8 Aplikační programové vybavení Zpracování textu nástrojem MS Word; optimální postup pořizování textu, korekturní a editorské nástroje, formátování logickým značkováním styly. 24 Okruh 9 Aplikační programové vybavení Tabulkové procesory; manipulace s tabulkou, typy dat, formáty buněk, hledání řešení výpočty iterací, scénáře, pohledy podmíněné výrazy, matematické logické a další funkce. 26 Okruh 10 Počítačové sítě Počítačové sítě; architektura a klasifikace. Principy datové komunikace; komunikační model, přenosové technologie, síťové protokoly. Technické komponenty počítačových sítí. 29 Okruh 11 Počítačové sítě Protokolová architektura TCP/IP; vrstvový model, komunikace mezi vrstvami, IP adresace a směrování. Bezpečnost vsíti. 34 Okruh 12 Počítačové sítě Principy a implementace elektronické pošty. Podpora vzdálených přístupů do mailboxů. 38 Okruh 13 Databázové systémy Systémy řízení báze dat; logické modely dat. Dotazovací jazyky; DDL definice datových struktur; DML manipulace s daty, sdílený přístup, transakce. 42 Okruh 14 Databázové systémy Návrh databáze; entitně-relační model, normální tvary, integrita databáze. 45 Okruh 15 Databázové systémy Vývoj databázových aplikací; prostředky pro tvorbu aplikací. Architektura klient server, ODBC. 47 3
4
Okruh 1 Teoretické základy informatiky Obecná teorie systémů. Systémová věda a systémový přístup. Formalizace pojmu systém. Obecná teorie systémů Jedná se o teorii, která má do značné míry formální, logicko-matematickou a metodologickou povahu. Předmětem teorie systémů je studium abstraktních systémů, které mají význam pro analýzu systémových vlastností libovolné objektivní reality. Analýza systémových vlastností se zaměřuje jednak na vyšetřování statických strukturních vlastností, na vyšetřování dynamických vlastností(chování) a složitých kauzálních vztahů. Jádrem teorie systémů je soubor abstraktních objektů, které se nazývají obecné systémy. Jsou to formální logické konstrukce, které neobsahují žádné věcné interpretace. Užívají se jako stavebnicové prvky, z nichž se sestavují modely reálných objektů nebo koncepčních konstrukcí tak, že se obecné systémy vhodně přizpůsobují, spojují a interpretují. Obecné systémy jsou tedy poznávací nástroje, které nemají samostatný význam, ale musí být vždy vhodně interpretovány na zkoumaném objektu. Systém je komplex prvků nacházejících se ve vzájemné interakci. Systém, který je vytvářen nebo používán jako představitel objektu, často nazýváme model. Obecně je model totiž považován za jistý vztah mezi dvěma systémy, z nichž jeden se nazývá systémem modelovaným(originál) a druhý systémem modelujícím. U systémů zkoumáme dvě základní vlastnosti: strukturu a chování. Strukturou systému nazýváme množinu prvků systému a jejich vzájemný vazeb. Chováním rozumíme způsob reagování systému na vstupní podněty. Okolí systému je účelově definovaná množina prvků, které nepatří do systému, ale vykazují k němu nějaké vazby, obvykle přes hraniční prvky. Hraniční prvek je takový prvek systému, který má alespoň jednu vazbu s prvkem, který do systému nepatří. Podle vztahu systému k okolí rozdělujeme systémy na tři základní typy: 1. uzavřený vztah k okolí není definován(perpetum mobile), 2. relativně uzavřený jsou přesně definovány jak vztahy, kterými je systém ovlivňován z okolí, tak ty, kterými do okolí vystupuje, 3. otevřený jsou uvažovány všechny možné účinky okolí na systém a naopak(v praxi nereálné). Vstupem systému míníme množinu vazeb a proměnných, jejichž prostřednictvím je systém ovlivňován, resp. jejichž prostřednictvím působí okolí na systém. Výstupem systému rozumíme množinu vazeb a proměnných, jejichž prostřednictvím systém ovlivňuje okolí. Z hlediska zdůraznění některých vlastností systému rozlišujeme složitý systém systém obsahující velký počet vazeb, velký systém systém obsahující mnoho prvků, špatně průhledný systém obsahuje mnoho prvků i vazeb, černá skříňka systém, jehož strukturu neznáme, nebo ji z různých důvodů zanedbáváme. Organizací systému označujeme způsob místního, časového a funkčního uspořádání struktury systému. Řízením systému rozumíme vymezování cíle systému a působení na systém s cílem dosáhnout jeho požadované funkce. Systémová věda, systémový přístup Systémová věda je vědní obor, zabývající se systémy. Systémovou vědu dělíme na systémové teorie(teorie systémů, kybernetika) a systémové aplikace(systémová analýza, systémové inženýrství, operační analýza, systémové programování apod.). Systémový přístup je takový způsob myšlení, řešení nějakého problému či způsob jednání, který se vyznačuje komplexním pohledem na problém či jev, a to jak z hlediska vnitřních, tak i vnějších souvislostí. Formalizace pojmu systém Ludwig von Bertalanffy, zakladatel obecné teorie systémů typická snaha o co největší obecnost používaných pojmů, nevyžaduje přesnou formulaci pojmů, hlavním přínosem je, že systémy s vyšší úrovní složitosti nelze mechanicky redukovat na systémy jednodušší. M. D. Mesarovič, R. E. Kalman aj. typická snaha o přesnou matematickou formalizaci definování systému. Ukazuje se ale, že v určitých případech je buď příliš obecný nebo při větší podrobnosti nezvládnutelný, pro praxi nepoužitelný. 5
Okruh 2 Teoretické základy informatiky Kybernetické pojmy, kybernetická abstrakce. Kybernetické metody. Modelování, simulace. Kybernetické pojmy, kybernetická abstrakce Předmětem kybernetiky je zkoumání procesů řízení a zpracování informací v technických systémech i živých organismech a kolektivech skládajících se z živých organismů a technických systémů(norbert Wiener). Dělení kybernetiky teoretická je založena na principu kybernetické abstrakce, pracuje s abstraktními kybernetickými modely (kybernetické systémy), technická zabývá se především konstrukcí a způsobem ovládání automatických výpočetních systémů, slouží k realizaci výsledků získaných převážně metodami teoretické kybernetiky, kybernetické aplikace cílem je využití výsledků teoretické a technické kybernetiky v oblastech, v nichž se studují objekty a struktury značné složitosti(bionika, robotika, umělá inteligence apod.). Teorie, které tvoří základ kybernetiky jsou teorie informace, informatika, teorie automatů, teorie řízení a teorie algoritmů. Jednou z charakteristických vlastností kybernetiky je vysoký stupeň abstrakce. Jedná se o to, že kybernetické teorie musí být zcela obecné, nezávislé na materiálních stránkách zkoumaných objektů a fyzikální podstatě v nich probíhajících procesů. Uskutečnit proces abstrakce znamená vytvořit abstraktní systémový model. Při procesu abstrakce nás zajímají dvě základní otázky: Co je podstatné pro zkoumání? Odčehojemožnoseabstrahovat? Základním pojmem kybernetiky je pojem změna. V podstatě vyjadřuje to, že se dva objekty(systémy) navzájem znatelně odlišují, nebo že se jeden systém změnil v čase(struktura, chování). Změna znamená přechod mezi dvěma stavy. Výchozí se nazývá vzor, konečný obraz. Příčina, která změnu způsobila, se nazývá operátor. Působí-li operátor na množinu objektů, vyvolá řadu přechodů, která se nazývá transformace(relace). Podle typu relace rozeznáváme několik druhů transformací jednoznačná, víceznačná, jednojednoznačná, uzavřená, konečná. Varieta celkový počet vzájemně rozlišitelných prvků množiny. Má-li být přesně definována, musí být specifikován i pozorovatel a rozlišovací schopnosti. Pokud je varieta rovna počtu prvků množiny, nazývá se úplnou. Omezená varieta z úplné variety jsou na základě platnosti nějaké podmínky některé kombinace vyloučeny. Stabilita při studiu objektů je důležité nejen jejich chování, ale i oblast jejich aktivity, tj. za jakých podmínek jsou schopny podržet si určité vlastnosti. Regulace udržování určité veličiny na hodnotě přibližně stálé nebo se měnící podle předem daného programu. Je to určité ovlivňování procesů v systému tak, aby se umožnil aktivní a cílový způsob chování systému. Řízení je účelné a uvědomělé působení řídicího subjektu na řízený objekt snažící se vyvolat takové chování, stav nebo uspořádání řízeného objektu, které směřuje k dosažení předem stanovených cílů, sledovaných řídicím subjektem. Kybernetické metody Základní charakteristikou kybernetických metod je studium celku a jeho obecných rysů, projeví svoji účinnost především při studiu složitých systémů. Metoda(obecného) modelování nejprve předpokládáme, že byl vytvořen model. Experimenty s modelem získáme různé varianty řešení. Z nich vybereme optimální řešení. Pokud se nedaří, vytvoří se nový model. Metoda blokových(grafických) schémat vychází z grafického znázornění systému. Základním prvkem studia zde jsou komponenty systému, jejich vlastnosti a vzájemné vazby. Obvykle se nestuduje dynamika, tj. časové závislosti na systém působících veličin. Tato metodika je dnes jednou z nejpoužívanějších, například při analýze a projektování informačních systémů. Výhodou je přehlednost a srozumitelnost. Metoda černé skříňky(black box) tato metoda se obvykle používá jako první v počátcích studia chování objektu. Využívá se tehdy, jsou-li známy pouze vstupní podněty systému a reakce systému na ně. Řešení problému černé skříňky není většinou jednoznačné a neexistuje univerzální strategie jak ji použít, aby dávala záruku absolutní úspěšnosti. 6
Modelování, simulace Model je objekt, který vždy chápeme v souvislosti s jiným objektem, který je vzhledem k modelu označován jako originál. Modelování je výzkumná metoda, jejíž podstata spočívá v tom, že zkoumaný objekt nahradíme jeho modelem a s ním děláme experimenty s cílem získat informace o zkoumaném objektu. Poznatky získané modelováním jsou vždy interpretovány na zkoumané realitě. Tím nabývají charakteru poznatků o studovaném originále. Podle zobrazovacích vlastností originálu jsou modely děleny na substanciální, strukturní, funkční a smíšené. Podle povahy zobrazující funkce je dělíme na materiální a ideální, schematické a symbolické, stochastické a deterministické. Simulace je výzkumná metoda, jejíž podstata spočívá v tom, že zkoumaný dynamický systém nahradíme jeho simulátorem a s ním provádíme pokusy s cílem získat informaci o původním zkoumaném systému (O. J. Dahl). Simulace je tedy experimentální způsob analýzy reálného objektu pomocí simulačního modelu (simulátoru). Simulace je totéž, co pokusy se simulátorem. Často se informace o zkoumaném objektu shrnou do nového modelu objektu. Důležitý požadavek, který musí simulátor splňovat je to, že musí být v jistém smyslu odlišný od simulovaného systému. 7
Okruh 3 Teoretické základy informatiky Teorie informace. Formalizace v teorii informace. Informatika, předmět zkoumání. Signál, komunikace, komunikační řetěz. Kódování informací. Teorie informace Teorie informace tvoří jednu ze základních složek kybernetiky. Svým obsahem částečně koresponduje s teorií pravděpodobností a statistikou. Dle Norberta Wienera je informace název pro obsah toho, co se vymění s vnějším světem, když se mu přizpůsobujeme a působíme na něj svým přizpůsobováním. Při studiu informace se uplatňuje mnoho různých přístupů, přičemž při každém z nich se k informaci přistupuje z jiného hlediska. V kybernetických systémech jsou rozhodující informační procesy, tj. procesy přijímání, uchovávání, zpracování a vydání informace. Nejdůležitější otázky v teorii informace jsou: zavedení míry množství informace, kódování a dekódování zpráv, přenos zpráv(nositelem informace je signál). Jestliže se teorie informace zabývá informacemi z hlediska kvantitativního, pak vědní obor informatika se zabývá hlediskem kvalitativním. Formalizace v teorii informace Podle Clauda Shannona je informace míra množství neurčitosti nebo nejistoty o nějakém náhodném ději, odstraněná realizací tohoto děje. Je zřejmé, že každá realizace náhodně probíhajícího děje odstraňuje část nejistoty o tomto ději a poskytuje o něm určité množství znalostí. Z formalizačního hlediska je tedy nutné postihnout míru neurčitosti nějakou kvantifikovanou veličinou. Shannon tuto veličinu zavedl a pojmenoval ji entropie. Entropie tak vyjadřuje míru nejistoty obsažené v nějakém náhodném ději. Předpokládejme tedy, že máme konečnýpočetvzájemněsevylučujícíchjevů,jejichžpravděpodobnostivýskytujsou p 1 (x),..., p n (x).pročíselné ocenění stupně neurčitosti určitého jevu je třeba zvolit nějakou funkci, která vyhovuje následujícím podmínkám: stupeň neurčitosti závisí na pravděpodobnosti výsledku realizace, má-li jev x n možných výsledků, je neurčitost tohoto jevu funkcí n, je-li n=1,jednáseojevjistý, buď X, Y dva jevy, které se realizují současně, míra neurčitosti složeného jevu je dána součtem neurčitostí jevůxay, buďtex,ydvajevyanechťplatí n 1 > n 2,pakplatí f(n 1 ) > f(n 2 ). Jediným typem funkcí, splňující tyto podmínky, jsou logaritmy. Buď X množinamožnýchvýsledkůjevux, X = {x 1, x 2,..., x n }a{p(x 1 ), p(x 2 ),...,p(x n )}množinou pravdpodobností jejich výskytu. Entropií náhodného jevu X pak nazýváme číslo H(x)= x X p(x) log 2 (p(x))= x X p(x) I(x), kde I(x) je vlastní informace obsažená ve výsledku x. Příklad: Máme2urnyo10koulích.Vprvníje5bílých,3červenéa2zelené.Vdruhéje6bílých,2červenéa2zelené. Zkaždéurnyvytáhnemejednukouli.Okterémztěchtopokusůlzeříci,žejeméněneurčitý? H(U 1 )= 0,5 log 2 0,5 0,3 log 2 0,3 0,2 log 2 0,2=1,485 H(U 2 )= 0,6 log 2 0,6 0,2 log 2 0,2 0,2 log 2 0,2=1,37 Pokus je tím méně neurčitý, čím menší je jeho entropie. Příklad: Jaká je hodnota vlastní informace obsažené ve větě Babička jde do města? Počet osob, které přicházejí v úvahu, je50,početčinností,kterémohoukonat,je10,početmíst,kdemohoučinnostkonat,je20. I(x)= log 2 (1/50 1/10 1/20)=log 2 (50 10 20)=13,288 Pozn.: Vlastní informace(částečná informace) se týká jedné konkrétní realizace, zatímco entropie(úplná informace) zahrnuje všechny možné realizace s příslušnou pravděpodobností výskytu. 8
Informatika, předmět zkoumání Informatika je vědní obor zabývající se informacemi z hlediska kvalitativního, tj. získáváním, zpracováním a hodnocením informací ve vztahu k příjemci. Informatika dnes představuje široký a progresivní obor. Ve vyspělých zemích jsou informace stejně ceněným hospodářským zdrojem jako jsou kapitál, půda, suroviny a pracovní síla. V oblasti získávání, zpracování a využití informací pracuje více než polovina zaměstnaného obyvatelstva těchto zemí. Studium tohoto oboru tedy nabízí nejen zajímavý program, ale i dobrou perspektivu uplatnění v praxi. Signál, komunikace, komunikační řetěz Základní podmínkou využívání informací je jejich výměna mezi příjemci a odesílateli. Fyzikální veličinu, která je nositelem informace, nazýváme signál. Signály jsou tedy stavy nebo procesy fyzikálního média. Matematická představaosignálechlzezískatpomocífunkce s=f(x, y, z, t),kde sjelibovolnýsignálvyjádřenýnezávislými souřadnicemi místa(x, y, z) a časovým parametrem t. Pro realizaci přenosu je důležité rozdělení signálů, podle parametru t, na: diskrétní příslušný parametr může nabývat konečně mnoha diskrétních hodnot(telegrafní zprávy), spojité telefonní hovory, statické nezávisí vůbec na čase(kniha, mapa), dynamické jsou funkcemi času(televizní přenos). Je-li signál nositelem informace, pak musí obsahovat jednoznačně reprodukovatelné údaje. Platí, že signál obsahuje informace vždy jen pro vybraného příjemce. Informace pak jsou stavy upořádání signálů, kterými jsou přenášeny. Uspořádání dává signálu jeho věcný obsah informační hodnotu. Informaci(v teorii řízení) definujeme jako údaj či zprávu o stavu systému, resp. průběhu procesu řízení v minulosti, přítomnosti nebo budoucnosti, který lze reprodukovat ze signálů a který podněcuje příjemce informace k určitému chování. Tvorbou, přenosem a výměnou informace mezi dvěma systémy se mezi nimi vytváří vazba, kterou nazýváme informační.jednáseovazbu,kteráumožňujetzv, komunikaci.komunikacísetedyrozumívýměnainformací mezi systémy, podsystémy a prvky systémů, které mohou informace vytvářet, přenášet, přijímat, zpracovávat a uchovávat. Informační vazba mezi lidmi nebo mezi člověkem a reálným objektem na zpracování informací vytváří jazykový komunikační řetěz. V mezilidské komunikaci se používají tzv. přirozené jazyky, pro formalizaci sdělené informace jsou nejvhodnější formální jazyky(umělé jazyky, vytvořené pro speciální druhy komunikace). Kódování informací Z hlediska optimalizace přenosu je vhodné, aby každý přenášený signál obsahoval co největší množství informace. Proto a také pro omezení vlivu šumů při přenosu zpráv využíváme princip kódování informací. Vzájemné přiřazování znaků dvou abeced nazýváme kódování a inverzní postup dekódování. Předpis, který toto přiřazování umožňuje, nazýváme kód. Z entropického hlediska je hospodárný takový kód, jehož každý kódový znak má maximální entropii, tj. všechny znaky mají ve zprávě stejně velkou četnost výskytu. Je-li HentropiejazykaaH max jemaximálníentropiepřipoužitítéžeabecedy(všechnyznakyabecedy jsou stejně možné a jejich vzájemný výskyt není závislý v případě binárního kódování je maximální entropie rovna1),pakčíslo R=1 H H max nazývámeredundancí(nadbytečností)danéhojazyka. Baudotovo dvojkové stejnoměrné kódování nechť zdroj informace Q produkuje 4 nezávislé znaky A, B, C, D. Tyto znaky vyjádříme v binární soustavě. Počet bitů potřebných k vyjádření zjistíme tak, že vypočítámeentropii H(Q)= (1/4 log 2 1/4+1/4 log 2 1/4+1/4 log 2 1/4+1/4 log 2 1/4)=2b/znak.To námříká,žeprozakódováníabecedyqjeoptimálnívyužítprokaždýznak2bity. Kontrolu provedeme tím, že vypočítáme množství informace přenášené každým symbolem. Vezmeme dva kódy: A(0),B(10),C(110),D(111) libovolnězvolenékódování, A(00),B(01),C(10),D(11) Baudotovokódování. Entropieprokód1je H(Q)= (3/9 log 2 3/9+6/9 log 2 6/9)=0,918. Entropieprokód2je H(Q)= (4/8 log 2 4/8+4/8 log 2 4/8)=1. Protože1jevětšínež0,918,jekód2efektivnější,každýsymbolpřenášívícebitů. Redundancekódu1je1 0,918=0,082=8,2%. Shannon-Fanovo nestejnoměrné kódování princip je založen na četnosti výskytu jednotlivých znaků abecedy. Znaky zdroje Q určené k zakódování zapíšeme do tabulky v pořadí klesajících pravděpodobností 9
výskytu. Tyto pravděpodobnosti postupně sčítáme směrem zdola nahoru. Podle získaných dílčích součtů dělíme množinu všech znaků tak, aby úhrnná pravděpodobnost výskytu znaků v každé části byla přibližně stejná, tj. v prvním kroku 0,5. Rozklad množiny znaků určuje hodnoty prvního kódového symbolu. Při stanovení druhého resp. dalších znaků postupujeme zcela obdobně s využitím vytvořených podmnožin. Příklad: Zakódujte nestejnoměrným kódem typického českého hrdinu Boodooleenecka. písmeno pravděpodobnost výskytu kódování výsledný kód O 4/13 0 0 00 E 3/13 1 01 B 1/13 1 0 0 100 D 1/13 1 0 1010 L 1/13 1 1011 N 1/13 1 0 110 C 1/13 1 0 1110 K 1/13 1 1111 Příklad: Které z uvedených kódování je vhodnější pro zakódování slova Boodooleeneck? Baudotovo veslověboodooleeneckje8různýchznaků,kjejichzobrazeníjepotřebalog 2 8=3bity.Zvolíme tedynapříkladtakovýkód:b(000),o(001),d(010),l(011),e(100),n(101),c(110),k(111).na3 bitechlzezobrazitmaximálně2 3 =8hodnot,vnašempřípadějevšech8možnostívyužito,nevznikážádná redundance. H(Q)= (12/24 log 1 2/24+12/24 log 2 12/24)=1. Shannon-Fanovo ve vypočteném kódu se vyskytuje 10 nul a 16 jedniček. Spočítáme entropii: H(Q)= (10/26 log 2 10/26+16/26 log 2 16/26)=0,53+0,43=0,96. R=1 0,96=0,04=4%. Efektivnější je ten kód, který má větší entropii(menší redundanci). V našem případě je to kód Baudotův. 10
Okruh 4 Výpočetní technika Základní konstrukční celky počítače a přídavných zařízení. Princip programového řízení počítače. Hlavní kvantitativní charakteristiky osobních počítačů běžně používaných v praxi. Základní konstrukční celky počítače Obr. 1: Základní Von Neumannovo schéma počítače Von Neumannova koncepce se od starší Harvardské koncepce zásadně liší tím, že obsahuje jednu paměť pro data i program. Harvardská koncepce počítače striktně oddělovala paměť dat a paměť programu, dodnes se tato koncepce hojně používá zejména pro jednodušší jednoúčelová zařízení. Výhoda je v tom, že paměť programu je realizována pamětí typu ROM, je tedy napěťově nezávislá a program zůstává zachován i po odpojení od zdroje napájení. Příkladem z dnešní doby může být mobilní telefon, kapesní počítač, cvikač jízdenek v šalině, video, mixér atp. Paměť dat je realizována zvlášť, nečastěji pamětí typu RAM. PC jsou typickým příkladem zařízení pracujícího dle Von Neumannovy koncepce. Při zapnutí PC je operační paměť úplně prázdná a při startu systému se teprve začíná plnit kódem programů, který je uložen v napěťově nezávislé sekundární paměti(nejčastěji na pevném disku). Obr. 2: Fyzické vyobrazení základní desky 11
Obr. 3: Funkční vyobrazení základní desky Základní deska mainboard, tvoří základ celého počítače. Pro svoji funkčnost musí být ještě osazena procesorem a pamětí. Řada uživatelů ocení i možnost připojení grafické karty(slot AGP) a dalších přídavných zařízení jako jsou disky a disketové mechaniky, pro základní funkci počítače však nejsou nutnou podmínkou. Procesor(CPU) a paměť(ram) jsou připojeny na sběrnici FSB(Front Side Bus), aby bylo zamezeno neproduktivnímu čekání na data, využívají se vyrovnávací paměti(cache). Pro připojení dalších interních zařízení slouží sběrnice PCI, ISA a AGP. Rozhraním těchto sběrnic jsou sloty, do kterých se zasouvají rozšiřující karty. Parametry těchto sběrnic jsou dány historickým vývojem. Základní deska dále obsahuje diskový řadič, který obsahuje dvě IDE sběrnice umožňuje připojení na každou sběrnici dvě zařízení(hdd, CD,DVD,ZIP,...).NasběrniciFDDsepřipojujídiskovémechaniky.USBjeuniverzálnísériovásběrnice, která nám umožňuje připojovat externí zařízení, jako jsou tiskárny, skenery, digitální fotoaparáty atp. Obr. 4: Princip programového řízení počítače CPU integrovanýobvod,kterýtvoří srdce a mozek celéhopočítače.skládásezregistrůprocesorů (extrémně rychlé paměťové buňky), řadiče, ALU. Podle typu zpracování instrukcí jednotkou ALU se dělí procesory na CISC a RISC. CISC jsou procesory, které obsahují obrovské množství instrukcí, každá 12
instrukce musí být před svým provedením rozdělena na řadu mikroinstrukcí, které teprve umí ALU zpracovat. Typickým příkladem je PC a třeba MMX instrukce, zatímco výkonovým trendem je architektura RISC. RISC procesory nepoužívají mikroprogramové řízení, mají podstatně menší sadu instrukcí, které jsou však implementovány přímo pomocí logických obvodů a tedy prováděny podstatně rychleji. CPU je řízen časovými pulsy, frekvence procesoru je dána násobkem frekvence FSB a značně se tedy podílí na jeho výkonu. Frekvence procesoru se dnes uvádí v GHz. Pokud však chceme srovnávat výkon různých výpočetních systémů je nutné zvolit srovnatelnou jednotku a tou je MIPS vyjadřuje počet miliónů instrukcí, které se provedou za 1 sekundu. Paměť memory,zařízení,kterésloužíkukládáníprogramůadat,snimižpočítačpracuje.pamětivpclze rozdělit dle jejich rychlosti a kapacity. S rostoucí rychlostí roste cena těchto pamětí a současně klesá jejich kapacita. Dělí se na: paměť mikroinstrukcí součást procesoru, obsahuje informace potřebné k rozkladu instrukcí strojového kódu na mikroinstrukce procesoru, které umí procesor provádět, registry paměťová místa na čipu procesoru, která jsou používána pro krátkodobé uchování právě zpracovávaných informací, cache L1, L2, L3 umístěny na procesoru nebo na základní desce, vyrovnávací paměti, obsahují často používané informace, urychlují prácí s pomalejší pamětí RAM, RAM hlavní(operační) paměť, každá spuštěná aplikace v ní má přiděleno místo na kód programu, data a zásobník, disková cache součást diskového zařízení(hdd, CD-ROM,...), pomocí strategie dopředného čtení a opožděného zápisu urychluje práci s tímto zařízením, vnější paměti paměť napěťově nezávislá, HDD, data jsou zaznamená magneticky, archivní paměti k dlouhodobému uchování dat, CD-ROM, páskové jednotky. ObecnělzepamětirozdělitnapamětiROMaRWM. ROM pamětiurčenépouzekečtení,dlepoužitétechnologiesedělínarom(readonlymemory) vyráběné průmyslově ve velkých sériích; PROM(Programmable ROM) uživatel si ji může sám jednou naprogramovat; EPROM(Eraseable PROM) lze naprogramovat i opakovaně, maže se pomocí UV záření; EEPROM(Electrically EPROM) lze mazat i programovat pomocí elektrického proudu, musí se však vždy smazat celá paměť; Flash obdoba EEPROM, navíc umožňuje blokový přístup, nemusí se tedy vždy programovat celá paměť(například dnešní BIOS na MB nebo paměť v mobilním telefonu). RWM(ReadWriteMemory) paměťumožňujícíčteníizápis.dletechnologiesedělínasram statické paměti, realizovány pomocí klopných obvodů, rychlejší vybavovací doba než dynamické, ale dražší; DRAM dynamické paměti, data uchována pomocí kondenzátoru(přítomnost/nepřítomnost náboje), paměť je nutné stále občerstvovat, aby nedošlo k vybití kondenzátoru a tak ztrátě dat REFRESH(napříkladRAMvPC).DlepřístupukdatůmsedělínaRAM paměťsnáhodným přístupem, lze číst i zapisovat na libovolné místo; FIFO neumožňuje adresaci, fronta, data lze číst pouze v pořadí, ve kterém byla zapsána, přečtením dat dojde k jejich destrukci; LIFO zásobník, obdoba FIFO, jen jsou data čtena v opačném pořadí, než byla zapsána. Disková média pevné disky jsou média pro uchování dat s vysokou kapacitou záznamu(řádově desítky až stovky GB). Jsou to nedestruktivní a napěťově nezávislá média. Uvnitř diskové jednotky se nachází několik nad sebou umístěných rotujících kotoučů(disků). Tyto disky se otáčejí po celou dobu, kdy je pevný disk připojen k napájení. Rychlost otáčení bývá u IDE(Integrated Drive Electronics) disků 5 400 nebo 7200rpm,uSCSIserverovýchdiskůaž15000rpm(otáčekzaminutu).Díkytomutootáčenísevokolí disků vytváří tenká vzduchová vrstva, na níž se pohybují čtecí/zapisovací hlavy. Vzdálenost hlav od disku jeasi0,3až0,6mikronu.informacenapevnémdiskujsouuloženyvsektorechovelikosti512b.data jsou zapisována do soustředných kružnic(hdd) nebo do spirály(cd) dle typu média. Oproti paměti je nevýhodou dlouhá vybavovací doba, tedy čas, který uplyne mezi obdržením požadavku o data a jejich vybavením na sběrnici. Softwarově(fdisk) disk může být rozdělen na několik logických disků, které pak vystupují jako samostatná disková média. Kromě dat každý disk obsahuje tabulku oblastí disku MBR, zavaděč operačního systému, tabulku lokalizující data FAT, kořenový adresář. Podle zvoleného systému souborů a celkové kapacitě disku je dána velikost clusteru. Cluster je nejmenší alokovatelná jednotka v rámci systému souborů(fs). Grafické karty zařízení, která zabezpečují výstup dat z počítače na obrazovku monitoru. Při práci zapisuje procesor počítače obrazová data do videopaměti. Takto zapsaná data jsou potom čtena procesorem videokarty, který na jejich základě vytváří digitální obraz. Digitální obraz je posílán na vstup DAC(Digital Analog Convertor) převodníku, který z něj vytváří analogový obraz nutný pro CRT monitory, řízené 13
spojitě(analogově) měnící se hodnotou signálů tří základních barev(red červená, Green zelená, Blue modrá). Moderní LCD displeje mají přímo digitální vstup, tzv. DVI rozhraní. Dnešní grafické karty již obsahují také hardwarovou podporu 3D aplikací, tzv. 3D akcelerátor. Charakteristickým znakem grafické karty je velikost paměti(dnes 32 256 MB), typ výkon 3D akcelerátoru, sběrnice AGP(1 až 8 ), ostatní doplňkové funkce jako VIVO(Video In, Video Out), TV tuner, DVI konektor. Přídavná zařízení Monitor základní výstupní zařízení počítače, slouží k zobrazování textových i grafických informací, dle zobrazovací technologie je lze rozdělit na CRT a LCD. Charakteristické vlastnosti jsou společné a jsou to velikost obrazovky(ucrtsepočítáitačáststínítka,kterájeskrytazarámemmonitoru,protojsoulcddispleje s udanou stejnou úhlopříčkou větší) udávaná úhlopříčkou v palcích(dnes standard 17 )(14, 15, 17, 19, 20,...), další charakteristickou vlastností je rozlišení, které monitor umožňuje, doporučená rozlišení jsou 640 480 u 14, 800 600 u 15, 1024 768 u 17, 1280 1024 u 19. Dalším důležitým parametrem je obnovovací frekvence, vertikální frekvence udává, kolikrát za vteřinu stihne paprsek vypsat celou obrazovku, udávásevhz,doporučenéminimumje75hz,optimálníje85hzavíce.horizontálnífrekvenceudává, kolikrát za vteřinu nakreslí paprsek jeden řádek obrazovky, udává se v khz. Dle technologie se monitory dělí na: CRT pracujínaprincipukatodovétrubice(cathoderaytube CRT).Hlavníčástíkaždéhomonitoru je obrazovka, na jejímž stínítku se zobrazují jednotlivé pixely. Monitor je připojen přímo k videokartě zasílající patřičné informace, které budou na monitoru(jeho obrazovce) zobrazeny. Při práci barevné obrazovky jsou ze tří katod emitovány elektronové svazky, které jsou pomocí jednotlivých mřížek(viz obr. 5) taženy až na stínítko obrazovky. Na zadní stěně stínítka obrazovky jsou naneseny vrstvy tzv. luminoforů(látek přeměněňujících kinetickou enregii na energii světelnou). Tyto luminofory jsou ve třech základních barvách Red(červená), Green(zelená), Blue(modrá) pro aditivní model skládání barev RGB. Vlastní elektronové svazky jsou bezbarvé, ale po dopadu na příslušné luminofory dojde k rozsvícení bodu odpovídající barvy. Podle typu masky rozeznáváme technologie delta, inline a trinitron. Obr. 5: Řez barevnou obrazovkou LCD technologie TFT(Thin Film Transistor) je pouze jednou součástí trhu s plochými displeji. Každý obrazový bod(čili pixel) je aktivně ovládán jedním tranzistorem. Aby vznikl obraz, potřebujeme dvě složky světlo a barvu. Světlo je zajišťováno podsvětlujícími katodami, které jsou u těchto displejů velice jasné. Primárně jde o světlo bílé a je na LCD(Liquid Crystal Display) technologii, aby vyprodukovala výslednou barvu. Pro každou barevnou složku každého pixelu existuje jeden tranzistor ovládající tekuté krystaly. Tekuté krystaly jsou materiály, které pod vlivem elektrického napětí mění svoji molekulární strukturu a díky tomu určují množství procházejícího světla. Každý obrazový bod je ohraničen dvěma polarizačními filtry, barevným filtrem(pro červenou, zelenou či modrou) a dvěma vyrovnávacími vrstvami, vše je vymezeno tenkými skleněnými panely. Tranzistor náležící k obrazovému bodu kontroluje napětí, které prochází vyrovnávacími vrstvami a elektrické pole pak způsobí změnu struktury tekutého krystalu a ovlivní natočení jeho částic. Klávesnice keyboard, slouží ke vkládání dat od uživatele. Vstupem je stisknutá klávesa, výstupem je scan kód této klávesy. Tuto funkci zajišťuje mikroprocesor 8048, který je součástí klávesnice. obsahuje 101(US standard) nebo 102(European standard) kláves. Tyto klávesy lze rozdělit do 4 bloků: alfanumerická, funkční klávesy(f1 až F12), kurzorové a řídicí klávesy, numerická. Některé klávesnice obsahují ještě multimediální tlačítka na ovládání hlasitosti, obsluhu přehrávače hudby a další rozšiřující tlačítka na vysunutí nabídky Start, vypnutí počítače nebo obsluhu dalšího SW, jako je internetový prohlížeč atp. Myš mouse, zařízení, které umožňuje přenášet pohyb ruky po vodorovné podložce na obrazovku počítače. Staršímyšipracujítak,ževesvéspodníčástiobsahujíkuličku,kterásepřipohybupopodložceotáčíatoto otáčení je přenášeno na dva otočné válečky(jeden pro horizontální a jeden pro vertikální směr). Podle jejich otáčení jsou vysílány informace o pohybu myši do počítače, které způsobují patřičný pohyb kurzoru myši 14
po obrazovce. V moderních optických myších je umístěna jakási malá kamera, rychlost jejího snímání je velmi vysoká(několik tisíc snímků za sekundu). Při pohybu myši se obraz posune. K vyhodnocení posunu se v myši nalézá relativně výkonný procesor. Aby kamerka něco zachytila, musí být plocha viditelná, tedy musí ji něco osvětlovat. K osvětlení plochy slouží jedna malá svítivá dioda(led), jejíž světlo je namířeno pomocí hranolu/zrcátka na podložku. CD-ROM/-R/-RW na rozdíl od dříve uvedených diskových zařízení(pevné disky apod.) nejsou data ukládána do soustředných kružnic, ale do jedné dlouhé spirály podobně jako na gramofonové desce. Spirála začíná u středu média a rozvíjí se postupně až k jeho okraji. Rychlost zápisu/přepisu/čtení se uvádí v násobku rychlosti čtení audio CD(150 kb/s). Rychlost zápisu a čtení se dnes pohybuje na padesátinásobku původní rychlosti. Kapacita CD disku se pohybuje kolem 700 MB, což odpovídá 80 minutám audio záznamu. Pro čtení i zápis se používá laserová hlava. DVD-ROM/±R/±RW/-RAM principiálně stejné jako CD, médium je fyzicky stejně velké, jen má větší hustotu záznamu, základní kapacita je 4,7 GB. Používá se však i dvouvrstvý záznam(2 4,7 GB) a případně dvoustranný záznam(2 2 4,7 = 18,8 GB). Původní záměr bylo vytvořit médium vhodné pro záznam filmů. Filmy jsou zaznamenávány v komprimovaném formátu MPEG2 a mohou být vybaveny i prostorovým zvukem(dolby digital 5.1), u většiny filmů je možno zvolit z několika dabingů a několika desítek titulků v různých jazycích. U zapisovatelných médií dlouho panoval zmatek, dnes existuje několik norem označovaných DVD-R a DVD+R, obě média mají kapacitu 4,7 GB, dnešní mechaniky podporují obě normy. Situace u přepisovatelných médií je obdobná, kromě DVD-RW a DVD+RW existuje ještě standard DVD-RAM, který však není plně kompatibilní a je asi nejméně rozšířen. Rychlosti DVD mechanik jsou dány násobkem základní rychlosti 1 385 kb/s(dnes zápis 8 a čtení 16 ). DVD mechaniky jsou zpětně kompatibilní s CD. Disketová mechanika floppy disk, dnes obvykle se používá mechanika 3,5 s kapacitou diskety 1 440 kb(2 povrchy 80stop 18sektorů/stopu 512B/sektor),cožodpovídá1,38MB(nikoliv1,44MB,jakjena obalech chybně uvedeno). Tiskárna výstupní zařízení sloužící pro výstup údajů z počítače. Prostřednictvím tiskárny je možné data uchovaná v elektronické formě vytisknout(nejčastěji na papír). Nejčastější typy tiskáren jsou jehličkové (maticové), inkoustové a laserové. Jehličkové tiskárny jsou velice pomalé a hlučné. Jejich pořizovací cena je poměrně vysoká, zato jejich provozní náklady jsou zanedbatelné. Tisk je realizován průklepem jehliček na barvicí pásku, kvalita tisku závisí na počtu jehliček(9, 24). Inkoustové tiskárny jsou dnes asi nejrozšířenější díky své nízké pořizovací ceně. Jejich provoz je však velice drahý, náklady na jednu stránku jsou asi 10 větší než u jehličkové tiskárny. Základem této tiskové technologie je odpařování speciálního inkoustu. Inkoustové tiskárny umožňují vysoce kvalitní barevný tisk i ve fotografické kvalitě. Laserové tiskárny mají sice vysoké pořizovací náklady, ale umožňují velice kvalitní tisk za rozumnou cenu. Laserový paprsek osvětluje selenový válec, který se v místě osvětlení elektrostaticky nabije. Následně se válec popráší tonerem a otiskne na papír. Skener zařízení sloužící k digitalizaci dvourozměrné předlohy. Snímač obrazu osvítí předlohu světlem, odražené světlo dopadá na optická čidla, která ho převádí na elektrický signál. Skenery se dělí dle typu na ruční (skenerem se pohybuje ručně po předloze), stolní(předloha stabilní, pohybuje se snímací hlava), bubnové (profesionální, předloha rotuje na bubnu a je snímána laserovým paprskem). Dle zdroje světla rozlišujeme dvě technologie skenování CCD(zdrojem světla je zářivka, odražené světlo zachycují čidla), CIS(zdrojem světla jsou R, G, B diody, profesionální skenery používají laserové fotonásobiče). OCR(Optical Character Recognition) je technologie umožňující převádět naskenovaný text na textový soubor. Hlavní kvantitativní charakteristiky osobních počítačů běžně používaných v praxi Na celkovém výkonu počítač se podílejí zejména tyto komponenty: frekvence CPU[2,5 GHz], FSB[400 MHz], velikost[512mb]afrekvence[400mhz]pamětiram,rychlostdisků[80gb,8mbcache,7200rpm],výkon grafické karty[agp 8, 128 MB]. Výkon celého výpočetního systému v logických operacích a výpočtech v pevné řádové čárce lze uvádět v MIPS(Million Instructions Per Second), výpočty s plovoucí řádovou čárkou jsou prováděny zejména v FPU a uvádí se v MFLOPS(Million Float Point Operations Per Second). 15
Okruh 5 Operační systémy Operační systémy. Architektura, klasifikace. Operační systémy třídy UNIX, MS Windows, MS-DOS; operační prostředí, druhy příkazů. Základní funkce OS zajištěnípřístupuswkhw, řízení a zpracování programů, údržba informací na externích pamětech, vytváří virtuální stroj rozhraní pro komunikaci s uživatelem(textové, grafické). Obr. 6: Základní funkce operačního systému Jádro obsluha systémových volání, přerušení a poskytování knihovních funkcí; vytváření procesů, komunikace mezi procesy, řízení procesů; obsahuje ovladače vazba SW HW. Řízení I/O komunikace s okolím; jednotné rozhraní a přístup k datům; jednotný přístup k různým zařízením HDD, CD, ZIP pomocí ovladače. Řízení paměti fyzická paměť většinou nepostačuje, zavádí se virtuální paměť; překlad virtuálních adres na fyzickou; strategie hospodaření s fyzickou pamětí. Správa systému souborů práce se soubory; vytvoření virtuální hierarchické struktury, symbolická jména; ochrana dat před SW a HW porušením, absolutní a relativní cesty. Interpretace příkazů shell (rozhraní mezi uživatelem a OS), interaktivní režim dávkové zpracování (skripty); interní příkazy(alias, cd, echo, pwd, umask) ovlivňují chování shellu; externí příkazy(cp, dir, ls) uložení v adresáři/bin, resp. C:\dos, C:\windows\system32. Části OS základ operačního systému obsahuje programy pro zavedení operačního systému do operační paměti, programy pro obsluhu periferních zařízení, pro obsluhu souborů, programy pro zavedení uživatelských programů do paměti a jejich spuštění, rozšiřující komponenty programy na úrovni uživatelských programů, jsou dodávány výrobcem a slouží k zajištění některých důležitých funkcí, například archivace souborů, formátování. MS-DOS MS-DOS je operační systém firmy Microsoft pro 16bitové počítače. Je monoprogramní(jednoúlohový), monouživatelský, bez prostředků pro práci v reálném části, bez prostředků na ochranu dat, umí využít pouze 640 kb operační paměti, pro více paměti je potřeba speciálních ovladačů. Struktura MS-DOSu zavaděč systému umístěn v prvním sektoru pevného disku, po načtení do hlavní paměti zkontroluje, zda jsou na disku soubory io.sys a msdos.sys, pokud soubory nenajde, vydá chybovou hlášku, pokud najde, předá řízení io.sys, vazební program io.sys zajišťuje provádění I/O operací, slouží pro zajištění obsluhy dalších přídavných zařízení, jádro systému msdos.sys zajišťuje správu systémových prostředků počítače, tj. operační paměti, I/O zařízení a systému ovládání souborů, 16
interpret příkazů command.com zajišťuje komunikaci uživatele s operačním systémem, umožňuje spouštění programů, zajišťuje provádění příkazů dávkového souboru(.bat), realizuje provádění interních příkazů, služební programy, externí programy. Příkazy MS-DOSu dir vypíšeobsahadresáře,copy kopírováníaspojování,del,erase ruší (maže) soubory, type vypíše obsah souboru, ren přejmenuje soubory, print tisk souboru, move přesunuje souborymeziadresáři,cd,chdir proprácisadresáři,mk,mkdir vytvoříadresář,rd,rmdir rušíadresář (pouze prázdný), attrib zobrazuje nebo nastavuje atributy souborů, xcopy přenáší soubory nebo celé adresáře, tree znázorní strukturu adresářů, deltree vymaže adresář i s podadresáři, diskcopy kopíruje celé diskety, edit celoobrazovkový editor, format inicializuje disk, sys přenáší systémové soubory, ver vypíše verzi operačního systému, cls smaže obrazovku, date zobrazí a nastaví systémové datum, time zobrazí a nastaví systémový čas, doskey zpříjemnění komunikace se systémem pomocí příkazové řádky. Filtryapropojení sort čtedatazevstupu,seřadíjeavypíše,find hledářetězcevzadaných souborech, more čte data ze vstupu a zobrazuje po obrazovkách. Systémové proměnné path seznam hledacích cest pro spouštění programů, append totéž pro datové soubory, set nastavení systémových proměnných, dircmd přepínače příkazu dir, temp cesta k odkládacímu adresáři, comspec umístění příkazového interpretu, prompt formát systémové výzvy. Příkazy dávkového zpracování call volá jinou dávku s možností návratu, echo výstup na zařízení CON,choice interakcesobsluhou,for opakovanéprováděnípříkazu,goto příkazskokunařádeksnávěštím, if provede příkaz po splnění podmínky, pause pozastaví průběh zpracování, textttrem poznámka do konce řádku, shift posunuje formální parametry doleva, potlačuje zobrazení příkazu. Nápověda v MS-DOSu příkaz/?, help příkaz, help. Unix Unix je víceuživatelský operační systém pro obecné použití, který vytváří shodné prostředí na různých hardwarových platformách. Použitelnost Unixu potřebujeme-li sdílet data, propojujeme-li počítače do sítí, pracujeme-li s rozlehlými databázemi, potřebujeme-li bezpečný a stabilní OS, pracujeme-li na výkonnější technice než PC, potřebujeme-li se orientovat na otevřené systémy. Struktura Unixu vrstvy koordinující svoji činnost, nejnižší jádro(kernel), obsahuje ovladače zařízení(drivery), programy pro přidělování paměti, prostředků systému a diskového prostoru a stykovou rutinu(rozhraní mezi běžícími programy a jádrem), systémové programy. Charakteristické rysy a vlastnosti Unixu běžící program = proces, každý proces může být spuštěn pouze z jiného procesu, s nějakou prioritou, procesy spolu komunikují pomocí signálů, víceulohový systém běží více procesů současně, o bezpečnost se stará jádro, základním procesem je interpret příkazů shell, procesy, které nenáležejí žádném uživateli démoni, čekají na výskyt události, kterou ošetřují, udržuje seznam uživatelů, kteří mají svá omezení a přístupová práva, superuživatel bez omezení, současně může pracovat více uživatelů, používá veškerou dostupnou paměť, omezení na velikost disku dostatečně daleko od kapacit, umí využívat víceprocesorovou architekturu, velmi propracované a silné prostředky pro práci v sítích, otevřený systém může být doplňován komponentami od dalších výrobců. Systém souborů soubor je datová struktura uložená na vnějším médiu, 17
jméno souboru tvoří posloupnost znaků s výjimkou / a \0, nedoporučuje se používat znaky *? " \ { } # $ & ; < > ( ) [ ],nenívhodné,abyjménozačínaloznaky+ - ~,rozlišujíse malá a velká písmena, soubory začínající tečkou jsou skryté, bývázvykempoužíttečkunakonciaoddělitpříponuprospecifikacijehotypu například.c,.p,.tex,.o,.f, adresáře jsou zvláštní soubory obsahující informace o jiných souborech. Příkazy pro práci s adresáři cd změna aktuálního adresáře, pwd výpis jména aktuálního adresáře, mkdir vytvoření nového adresáře, rmdir zrušení adresáře, ls vypsání obsahu adresáře. Příkazy proprácisesoubory file vypisujeinformaciotypusouboru,cat spojováníavýpis souborů, cp kopírování souborů a adresářů, mv přemístění a/nebo přejmenování souborů, rm odstranění souborůzadresáře,pgamore výpissouborupoobrazovkách,lp výpissouborunatiskárnu,find vyhledávání souboru na disku, tar a cpio archivace souborů do archivačního souboru nebo na archivační médium, grep vyhledávání řetězců v textu, ln tvorba odkazu na soubor nebo adresář, chmod definuje přístupová práva k souboru nebo adresáři. Příkazy proprácisprocesy ps vypsánístavuprocesů,kill ukončeníprocesu,nice změna priority procesu, nohup vytvoří proces, který bude pokračovat i po odhlášení uživatele, time zobrazí čas procesoru spotřebovaný procesem v uživatelské fázi, systémové fázi a celkový čas, po který byl proces zpracováván. Příkazy pro komunikaci mezi uživateli who nebo whoami seznam přihlášených uživatelů, finger vypíše informace o uživatelích na lokálním i vzdáleném uzlu, write interaktivní zpráva, mesg nastavení přijímání zpráv, talk interaktivní rozhovor. Systémové proměnné home cesta k domovskému adresáři, shell cesta k příkazovému interpretu, user jméno uživatelov účtu, path seznam adresářů, ve kterých se automaticky hledají programy ke spuštění. Nápověda v Unixu man, někdy také toolman, usage, help a interaktivní výukový program teach. Windows Windoze je operační systém fy Micro$oft, víceúlohový, jednouživatelský, grafické uživatelské rozhraní, bez prostředků na ochranu dat, umí využít celou operační paměť. Windows 3.x Typická grafická nástavba OS MS-DOS. Usnadňuje práci se systémem uživatel může pomocí nabídek provádět operace, pro které by si jinak(na příkazovém řádku) musel pamatovat příkazy s příslušnými parametry a přepínači. Nabízí nepreemtivní multitasking, což umožňuje současně spuštěné aplikace. Aktivní je, tzn. systémové prostředky využívá, však pouze jedna. Windows 95 32bitový VMM (Virtual Machine Manager) OS, systém VxD(Virtual Device) virtuální zařízení řadič přerušení, časovač, DMA, řadič disků, porty, klávesnice, videokarta,... 16bitové a 32bitové ovladače zařízení, dynamické knihovny DLL možnost využívaní více aplikacemi současně, registrační databáze(srd), souborový systém podpora FAT12, FAT16, FAT32, PnP technologie, Win32 API s jednotným GDI, mmanažer oken, RPC vzdálené volání procedur, DDE a OLE technologie. Windows98a98SE Vyšší řada OS třídy Windows 95, garance vyšší stability, podpora nových technologií, nové ovladače, vylepšené uživatelské rozhraní. Windows Millenium Edition Zdokonalení domácí práce s počítačem jsou zaměřena do těchto oblastí: údržba systému, digitální média, domácí počítačové sítě, práce na Internetu. 18
Windows NT Plně 32bitový OS neobsahuje žádný 16bitový kód, preemtivní multitasking efektivní přidělování volných zdrojů OS jednotlivým běžícím procesům, reentrantní(kód s vícenásobným přístupem) systém virtuální paměti, memory protection ochrana paměti spouštění aplikací v oddělených paměťových prostorech, kdy havárie jedné běžící aplikace neohrozí běh celého systému, provozovatelnost na různých architekturách a platformách, stupeň zabezpečení C2, souborový systém FAT12, FAT16, NTFS, symetrický multiprocessing(smp) u NT Server je podpora čtyř procesorů a u NT Workstation dvou procesorů, stejné uživatelské rozhraní jako Windows 95. Windows 2000 Rodina produktů Microsoft Windows 2000 sestává ze čtyř produktů: Windows 2000 Server, Advanced Server, DataCenter Server a Professional. Windows 2000 Server je novou generací víceúčelového síťového operačního systému, navrženého pro správu souborů a tisku v podnikových odděleních pro Web, a jako aplikační server vstupní úrovně, který podporuje až čtyři procesory. Windows 2000 Advanced Server je serverovým operačním systémem pro kritické podnikové webové servery a pro řadu aplikačních podnikových serverů. Sjednocuje prvky clusteringu a vyvažování zátěže, a podporuje až osm procesorů. Windows 2000 DataCenter Server je serverovým operačním systémem splňující nejvyšší nároky dostupnosti a rozšiřitelnosti, jelikož podporuje další možnosti clusterování až do 32 procesorů. Windows 2000 Professional je navržen pro nejširší užití ve stolních počítačích a noteboocích v libovolném podniku a bude i nadále podporovat až dva procesory. Vlastnosti Windows 2000 spolehlivost spolehlivější provozuschopnost systému, konzistentní výkon aplikací, větší odolnost proti jejich chybám a výpadkům, možnost dynamické konfigurace systému, snazší správa systému funkce pro centralizovanou správu s novými technologiemi IntelliMirror a Active Directory, které výrazně zrychlují a zjednodušují zavádění i údržbu systému, podpora technologií rychlé Internetové linky DSL(Digital Subscriber Line), kabelových modemy, podpora bezdrátových technologií, USB(Universal Serial Bus), IrDA. Windows XP Vlastnosti systému spolehlivost jádro vzniklo z jádra Win NT/2000, vyšší odolnost pro SW chybám, ochrana systémové paměti, možnost návratu do předchozího stavu, ochrana systémových prostředků před přepsáním, automatická kontrola ovladačů zařízení na serveru Windows Update, možnost automatické aktualizace systému z Internetu, podpora nových technologií a zařízení, vysoký výkon rychlejší spuštění počítače, programů, rychlejší souběžné zpracování úloh, zabezpečení podpora NTFS, ochrana před viry, zabezpečení při práci s Internetem. 19
Okruh 6 Algoritmizace Algoritmus, jeho vlastnosti a způsoby vyjádření. Odhad časové a prostorové složitosti algoritmů. Algoritmizace základních typů úloh(zpracování řady dat, souboru dat; algoritmizace řazení, rozvojů nekonečných řad; algoritmizace dialogu uživatele spočítačem). Algoritmus, jeho vlastnosti a způsoby vyjádření Algoritmus je postup řešení problému. Společné pro téměř všechny nám dosud známé algoritmy je skutečnost, že jak jejich řešitelem, tak i jejich uživatelem je člověk bytost schopná vlastního uvažování. Řešitel algoritmu si může v této situaci dovolit používat i takové příkazy, jakými jsou celkem nejednoznačné, časově blíže nespecifikované příkazy. Každý algoritmus musí mít čtyři základní vlastnosti. Musí být: 1. deterministický v každém okamžiku jednoznačný, 2. rezultativní konečný, vedoucí k cíli, 3. obecný hromadný, řešením úlohy pro libovolná vstupní data, 4. opakovatelný na základě stejných vstupních hodnot poskytovat stejné výsledky. Kromě výše uvedených základních vlasností by měl algoritmus mít i odvozené vlastnosti měl by být především srozumitelný, přehledný, modifikovatelný, což zaručí jeho další rozšiřování, upravování, vylepšování. Způsoby vyjádření algoritmu jsou tyto: 1. graficky vývojovým diagramem nebo strukturogramem, 2. slovně v přirozeném jazyce, 3. matematicky vztahem mezi veličinami, soustavou rovnic, maticemi, 4. programovacím jazykem. Odhad časové a prostorové složitosti algoritmů Složitost je kvalitativní charakteristikou algoritmu. Sledujeme složitost časovou a prostorovou. Složitost se vyjadřuje jako matematická funkce, popisující závislost daného parametru(paměťového prostoru nebo spotřebované výpočetního času) na množství vstupních dat. Horní ohraničení této závislosti označujeme O(n). Stanovení složitosti můžeme provést experimentálně nebo analýzou zdrojového textu algoritmu. Složitost závislost spotřeby systémových zdrojů na množsví vstupních dat(spotřeba času procesoru). Například funkce konstantní(spotřebovává stále stejný čas), lineární(násobení konstantou). Určení složitosti analyticky(z algoritmu), experimentálně(měřením). Algoritmizace základních typů úloh Postup při tvorbě algoritmu(programu): 1. popis vlastností údajů ve vstupním souboru, 2. přehled požadovaných údajů na výstupu, 3. sestavení algoritmu, které obsahuje zejména způsob přečtení vstupních dat, jejich uchování v paměti, vyjádření výpočtů a tvorbu výstupní sestavy, 4. přepis do programovacího jazyka, 5. pojmenování identifikátorů, 6. určení datových typů, 7. přepis algoritmu, 8. zápis v programovacím jazyce zapíšeme editorem do souboru, 9. spustíme překladač programovacího jazyka, dokud překladač hlásí syntaktické chyby, opravujeme pořízený zdrojový text, 10. připravíme si vstupní data, na kterých program vyzkoušíme a výsledky s kontrolním výpočtem, 11. program bez syntaktických chyb spustíme, tj. provedeme se zkušebními daty, 12. získané výsledky srovnáme s kontrolním výpočtem. Zpracování řadydat pomocícyklů whiledo,repeatuntil.jenutnésiuvědomit,zdabudeme načítané údaje ještě v průběhu zpracování potřebovat. Záleží na zadání vypočtěte průměr z řady čísel vypište všechna čísla větší než průměr. Pro dočasné ukládání dat musíme zvolit nějakou datovou strukturu, při malém množství dat lze použít pole, pro větší množství použijeme lineární zřetězený seznam nebo pomocný soubor na disku, který po dokončení operace odstraníme. 20