HW pomocný výukový materiál Obsah 1. Hardware... 2 1.1. Skříň počítače... 2 1.2. Základní deska... 2 1.3. Procesor (mikroprocesor)... 2 1.4. Operační paměť... 2 1.5. Pevný disk... 3 1.6. Mechaniky... 3 2. Periferní zařízení... 3 2.2. Výstupní zařízení... 4 2.3. Vstupně-výstupní zařízení... 4 3. Komunikační rozhraní (I/O rozhraní, porty)... 5 4. Přenosové rychlosti... 6 5. Paměti a záznamová média... 6 5.1. Záznamová média... 6 5.2. Paměti... 7 6. PC (Personal Computer)... 8 1/8
1. Hardware - pevné vybavení PC, komponenty, - základní složení PC: skříň PC, periferní zařízení (I/O). 1.1. Skříň počítače - angl. case, - typy: tower (věž, velká skříň umístěná svisle, vhodná pro PC servery), minitower, desktop (leží na stole), slim (podobně jako desktop, tenčí) + další komerční názvy (miditower, big tower). Obrázek 1: Von Neumannova koncepce PC 1.2. Základní deska - angl. motherboard, mainboard, MB, - obsahuje: procesor (mikroprocesor), obvody čipové sady (chipsetu), rozšiřující sběrnici (bus), paměti, vyrovnávací cache paměť, sloty, CMOS paměť (pro BIOS), hodiny reálného času, akumulátor (baterka) zálohující CMOS paměť, - typy: BABY-Board, ¾ BABY, ATX, Mini ATX, - sloty a konektory: připojení procesoru (socket), připojení RAM (SIMM, DIMM ), rozhraní pevných disků (IDE, SATA, ATA, SCSI ), připojení přídavných karet (ISA, PCI, PCI ex, AGP ). 1.3. Procesor (mikroprocesor) - angl. Central Processing Unit, CPU, - tvoří srdce a mozek celého počítače, vykonává veškeré operace, vyrábí se ze superčistého křemíku, ovlivňuje výkon celého počítače (čím rychlejší procesor, tím rychlejší počítač), - obsahuje rychlá paměťová místa malé kapacity nazývané registry, - základní parametry procesorů: rychlost (taktovací frekvence v Hz, MHz, GHz), interní cache paměť (kapacita v B, MB), FSB = Front Side Bus, sběrnice mikroprocesoru, která propojuje procesor s hlavní pamětí počítače (frekvence v Hz, MHz, GHz). 1.4. Operační paměť - angl. Random Access Memory, RAM, - ty paměti, s nimiž nejčastěji spolupracuje procesor, - parametry: kapacita (B), frekvence (Hz), - typy: statické RAM (SRAM), dynamická RAM (DRAM), CMOS RAM (Complementary Metal Oxide Sillicon, v PC se používá pro zápis parametrů BIOSu programem Setup, jsou v ní tedy uložena životně důležitá data o konfiguraci počítače). 2/8
1.5. Pevný disk - angl. Hard Disk Drive, HDD, - pevně uzavřená nepřenosná jednotka, - uvnitř se nachází několik nad sebou umístěných rotujících kotoučů (disků), disky se otáčejí po celou dobu připojení PC ke zdroji elektrického čtecí a záznamové hlavy povrch z titanu a hliníku (podobně jako MC) mezera tisíciny mm (0,3 až 0,6 mikronů), proudění speciálního plynu napájení, - v okolí disků se vytváří tenká vzduchová vrstva, na níž se pohybují čtecí/zapisovací hlavy. - materiál: hliník, různé kombinace plastu, skla a keramiky, na plotnách je nanesena jemná vrstva magnetického materiálu (starší disky železné oxidy, současné disky magnetický substrát nazývaný tenký film = Thin-film), - parametry: kapacita (B), průměr ploten (palce, od 1" do 3,5"), rychlost otáček (otáčky/min, Obrázek 3: Plotna pevného disku rotation per minute = RPM), cache (kapacita v Bytech), přístupová doba (ms), rozhraní (ATA, IDE, EIDE, SCSI, SATA, RAID pro IDE = diskové pole), souborový systém (FAT, FAT32, NTFS), počet hlav, sektorů, cylindrů, stop. 1.6. Mechaniky - FDD/HDD/CD/DVD/Blu-ray mechaniky. 2. Periferní zařízení - periferie, vstupní a výstupní zařízení (I/O zařízení, input/output). 2.1. Vstupní zařízení - klávesnice Obrázek 2: Schéma pevného disku - rozložení klávesnice vychází z rozložení psacího stroje, vzniklo v roce 1860, - QWERTZ = národní standard rozložení klávesnice pro ČR; QWERTY = rozložení americké klávesnice, AZERTY = Francie, Belgie, - konektory: PS/2, USB, bezdrátové rozhraní bluetooth, - myš 1963 XEROX, typy: kuličková, optická, laserová, herní, bezdrátová, 1 plotna 1 stopa 1 sektor - touchpad (pro notebook), trackpad (pro PC Apple, MacBook), joystick (pro hraní her), trackball, trackpoint. 3/8
- tablet - mikrofon, - podložka s perem, kterým se na ni píše, jemnější práce než s myší, - má absolutní souřadnice (když klepnete do pravého horního rohu tabletu, klepnete do pravého horního rohu monitoru myš má relativní souřadnice: musíte dojet z místa, kde jste), - podložka pracuje na principu snímání elektrické kapacity (mění se v místě, kde se podložky dotýkáte, - využití: grafická studia, - pozor: LCD tablet (LCD + tablet, dotykový displej), tablet PC (PDA, malý PC s dotykovým displejem), - skener převádí plošný obrázek do počítačového souboru; princip: snímací prvek (CCD snímač) převádí odražené světlo na elektrický signál; CCD snímač je obsažen i v digitálním fotoaparátu. 2.2. Výstupní zařízení - monitor - CRT monitor, LCD displej, - parametry: úhlopříčka (palce " = inch, 1 inch = 2,54 cm), rozlišení (pixely), obnovovací frekvence (Hz), - barevný režim RGB (Red, Green, Blue), - reproduktory, - tiskárna - typy: jehličková (páska), inkoustová (cartridge), plotter (velkoformátová inkoustová tiskárna, projekční kanceláře stavebnictví, strojírenství), laserová (toner) vlastní CPU, sublimační (voskové tyčinky, štítky, plastové karty), 3D tiskárny, - parametry: DPI (dot per inch, počet bodů na palec, kvalita tisku), rychlost tisku (stránky/min, pages per minute = PPM), - barevný režim CMYK (barvy: Cyan = azurová, Magenta = purpurová, Yellow = žlutá, doplňková black = černá). 2.3. Vstupně-výstupní zařízení - LCD tablet, - využití: PDA, smartphone, dotykové obrazovky (angl. touchscreen), informační obrazovky. 4/8
3. Komunikační rozhraní (I/O rozhraní, porty) - ke skříni počítače připojujete množství vnějších (externích) zařízení myš, klávesnici, modem, tiskárnu, digitální fotoaparát, kameru, telefon, - jejich kabely se zapojují do zdířek, tzv. konektorů, na zadní i přední straně skříně počítače, - konektory se liší tvarem, funkcí a rychlostí přenosu dat, v průběhu vývoje PC vzniklo několik různých portů. Tabulka 1: Základní typy komunikačních portů typ rozhraní charakteristika schéma, značka sériové rozhraní COM - historicky nejstarší, pomalé; dnes se téměř nevyužívají, - většina PC obsahuje 2 sériové porty (COM1, COM2), paralelní rozhraní LPT - je také starší, ale rychlejší než COM, dříve sloužilo pro připojení tiskárny, PS/2 porty - barevně rozlišeny (myš zelená, klávesnice fialová), USB rozhraní (Universal Serial Bus) - poměrně nové, relativně velmi rychlé rozhraní, - je univerzální (myš, tiskárna, skener, modem, telefon, digitální fotoaparát atd.), - zařízení je možné připojovat a odpojovat při zapnutém PC, - USB 3.0 má v současnosti nejrychlejší přenosovou rychlost, FireWire port ( žhavý drát ) infračervený IrDA bluetooth ( modrý zub ) - používá se např. u digitálních kamer, - bezdrátový port, - u notebooků, PDA, tiskáren, přenos dat dobrou rychlostí a bezdrátově, - bezdrátový port, - bezdrátové připojení na malou vzdálenost, pro připojení bezdrátových myší, klávesnic, ke komunikaci mezi PC s PDA nebo mobilem. 5/8
4. Přenosové rychlosti Přenosová rychlost udává přenesený objem informací za časovou jednotku. Základní jednotka: bit za sekundu (bit/s, b/s, nebo anglicky bps = bits per second). typ podtyp přenosová rychlost USB FireWire HDD USB 1.1 USB 2.0 USB 3.0 FireWire 1394a, tzv. FireWire 400 FireWire 1394b, tzv. FireWire 800 HDD rozhraní ATA 1 2 3 4 HDD rozhraní ATAPI 4 5 6 7 (tzv. ATA 33 ATA 66 ATA 100 ATA 133) HDD rozhraní SATA 1.0 2.0 3.0 HDD rozhraní SCSI 1 2 3 ultra320 ultra640 SSD (Solid-State Drive) 12 Mbit/s 480 Mbit/s 4,8 Gbit/s 400 Mbit/s 800 (resp. 786,432) Mbit/s 8,3 16,6 16,6 33 MB/s 33 66,7 100 133 MB/s 1,5 3 6 Gbit/s 3,5 20 40 320 640 MB/s 1,5 GB/s 5. Paměti a záznamová média 5.1. Záznamová média FDD = Floppy Disk Drive, velikost 3,5", kapacita 1,44 MB. CD-ROM původně jako audio nosič, autory byly firmy Philips a Sony, určeno pouze ke čtení informací, kapacita 650 až 790 MB, data jsou ukládána do jedné dlouhé spirály; CD-RW: angl. Compact Disk DVD: laserový paprsek několikrát tenčí než u CD. Tabulka 2: Kapacity DVD a Blu-ray Rewritable, dovolují, aby záznam byl přemazán a proveden znovu. Blu-ray: tzv. modrý paprsek (souvisí s barvou světla používaného pro čtení), nejnovější optický disk, technologii vyvíjela např. firma Philips, pro čtení Blu-ray disků se používá laserové světlo a vlnovou délkou 405 nm. HD-DVD: třetí generace optických medií spolu s Blu-ray, disky vyvíjeny společnostmi Toshiba, NEC, Sanyo, disky byly chráněny proti kopírování (v roce 2007 ochrana prolomena), na počátku roku 2008 společnost Toshiba vyhlásila ukončení dalšího vývoje i výroby tohoto systému. strany vrstvy DVD kapacita Blu-ray 1 1 4,7 GB 25 GB 1 2 8,5 GB 50 GB 2 2 17 GB 100 GB 6/8
5.2. Paměti Tři základní skupiny pamětí 1. registry paměťová místa na čipu procesoru, 2. vnitřní (interní, operační) paměť osazena na základní desce, 3. vnější (externí) paměť = výměnná média, - záznamové disky (HDD, FDD, CD, DVD, flash disk, externí disk ), - paměťové karty: Dělení pamětí dle principu - pro digitální fotoaparáty, PDA, laptopy, mobilní telefony, mp3/mp4/dvd přehrávače, video hry, - typy: SD (Secure Digital; podtypy: minisd, microsd; neoficiální standard; SD Card Association), xd (xd-picture Card; 2002 Olympus a Fujifilm), MMC (Multimedia Card; 1997 Siemens AG a SanDisk), CF (Compact Flash; 1994 SanDisk Corporation), MS (Memory Stick; 1998 Sony). 1. paměti typu ROM (pro uchování dat v době, kdy je PC vypnutý), typy: ROM, PROM, EPROM, EEPROM, flash ROM (USB flash disk), 2. paměti typu RAM (nejčastěji s nimi pracuje procesor, jsou rychlejší než ROM), typy: SRAM (statické RAM), DRAM (dynamické RAM, jsou z nich sestaveny operační paměti RAM), CMOS RAM, 3. specifický typ CMOS RAM slouží pro zápis parametrů BIOSu, jsou v ní uložena data týkající se konfigurace PC, 4. registry paměťová místa na čipu procesoru. 7/8
6. PC (Personal Computer) Automatizovaný stroj (elektronické zařízení) určené pro zpracování dat pomocí předem vytvořeného algoritmu (programu). Současné počítače se skládají z hardware (fyzické části počítače) a software (operační systém a programy, tedy aplikační SW). Počítač je zpravidla ovládán uživatelem, data ke zpracování zasílá prostřednictvím vstupních zařízení, výsledky počítač zobrazuje pomocí výstupních zařízení. V současnosti jsou počítače využívány téměř ve všech oborech lidské činnosti. Za prvního předchůdce počítače lze považovat mechanické počitadlo (tzv. abakus), které se používalo v Malé Asii (5. tisíciletí př. n. l.). Za vynálezce dnešních počítačů je považován Charles Babbage. Za prvního přímého předchůdce současných elektronických počítačů lze považovat elektronkový počítač ENIAC. Typy PC dle velikosti/použití - smartphone, - PDA (Personal Digital Assistant), kapesní počítač, palmtop, - netbook (malý NTB s kancelářskými aplikacemi a připojením k netu), - přenosný PC, notebook, NTB, laptop, - stolní počítač, PC, typ IBM PC, - server (výkonný počítač s obrovskou diskovou kapacitou), - sálový počítač, mainframe, superpočítač (pro kritické, složité operace a výpočty; pro armádu, meteorologii, matematické výpočty, fyzika, simulace, NASA, ). Další typy PC - jednoúlohové PC (mikrovlnná trouba, kalkulačka, pračka, myčka, ochrana budov a majetku, audio/video technika, TV, řízení airbagu, digitální videokamera, digitální fotoaparát, ), - stolní počítač typu Apple (designově vychytaný, někdy jsou v monitoru/lcd displeji umístěny veškeré HW díly), - počítače 5. generace (hybridní PC, analogové PC, DNA PC, kvantové PC). 8/8