2) Vybavení počítačů

Technické a programové vybavení počítače

Počítač (číslicový) je stroj na samočinné zpracování dat ve tvaru číslicových údajů podle zavedeného programu.

S pomocí počítače lze provádět operace náročné na zapamatování velkého počtu dat nebo operace s dlouhým a složitým postupem. Úlohy, které počítač řeší, jsou buď matematické nebo logické.

Rozdělení počítačů:

a) podle druhu zpracovaného signálu ... analogový – spojitý signál

číslicový - nespojitý signál

hybridní - zpracovává oba druhy signálu

b) podle operačních možností ... univerzální - pro široký okruh úloh

jednoúčelové - řeší jediný typ úlohy

c) podle typu použitých logických obvodů (součástek)

0. generace : releové

1. generace : elektronkové (po r. 1945)

2. generace : polovodičové a magnetické prvky (po roce 1960)

3. generace : integrované obvody (po roce 1970)

4. generace : IO s vyšší integrací (mikroprocesor)

Rychlým vývojem výpočetní techniky se postupně přešlo na tzv. mikropočítače- číslicové počítače, jejichž základním prvkem je tzv. mikroprocesor. Analogové a hybridní počítače se již používají velmi zřídka, jen pro speciální úlohy (modelování fyzikálních zákonů) ap. Mnohem větší vývoj zaznamenaly číslicové počítače, které se dnes vyrábí v mnoha provedeních jako tzv. osobní (personální) počítače.

Jejich výhodou jsou malé rozměry, možnost přenášení na různá místa a v poslední době i velmi malá spotřeba. Energii pak mohou dodávat baterie elektrochemických článků a činnost počítače není po určitou dobu závislá na elektrické síti. Takovéto počítače s displejem (zobrazovací jednotkou) z tekutých krystalů pak známe pod označením laptop nebo notebook.

Mikropočítače, které budeme popisovat v následujících kapitolách, jsou postaveny stavebnicově z různých funkčních celků a obvodů. To způsobilo zpočátku velmi rozdílné koncepce zejména u osmibitových počítačů. Pro posuzování použitelnosti programového vybavení na počítačích různých výrobců se vžilo slovo kompatibilita (přizpůsobení).

Průlom ve vývoji počítačů a následně pro jejich rozšíření jako osobních a profesionálních počítačů udělala firma IBM. Od jejich základního typu IBM PC se postupně vyvinuly typy IBM PC/XT a IBM PC/AT. Ve všech se využíval šestnáctibitový mikroprocesor firmy INTEL. Koncepce firmy IBM se stala světovým standardem. Všechny doposud vyrobené počítače však mají jednu společnou myšlenku - totiž, že instrukce uživatelského programu mohou být vyjádřeny v číselném kódu a pak uloženy do paměti stejně jako data. Je to myšlenka maďarského matematika von Neumanna, jehož

blokové schéma počítače platilo v hrubých rysech pro všechny doposud vyrobené typy počítačů.

Blokovým schématem pana von Neumanna popíšeme technické vybavení počítače, pro které se vžilo slovo hardware.(hardvér)

1) Vstupní jednotky

Pokud má počítač dělat něco užitečného, musí mít možnost komunikovat s okolím. Základní a můžeme zatím říci povinnou vstupní jednotkou je klávesnice. Jiným podobným zařízením je myš nebo křížový ovladač (joystick). Pro komunikaci s jinými počítači se může připojit speciální zařízení nazývané modem - zkratka MOdulátor a DEModulátor. Toto zařízení převede data získaná z počítače na signál schopný přenosu po telefonních linkách. Pro snímání především obrazových předloh byla vyvinuta řada optických snímačů - scanerů. Dosti důležitou vstupní jednotkou je tzv. disková jednotka, která bývá u počítačů včleněna přímo do základní konstrukční skříňky - case.

2) Výstupní jednotky

Vstupní jednotky mají za úkol informace do počítače vkládat, výstupní jednotky pak informace předávají k dalšímu zpracování. Patří sem především tiskárna - znak nebo obraz je vytvářen bodovým zápisem na papír (jehličkové, laserové, tepelné, tryskové). Dalším podobným zařízením je ploter - znak nebo obraz je vytvářen pohybem písátka po papíru. Kromě toho může počítač předávat informace faxu nebo multifunkčnímu zařízení. Diskovou jednotku a modem lze také označit jako výstupní, protože přijímá data zpracovaná počítačem. Informace a děje, které probíhají při činnosti počítače lze sledovat na monitoru.

3) Operační paměť

Je tvořena v podstatě dvěma základními typy pamětí : ROM a RAM. Nejprve stručně k paměti typu ROM (Read Only Memory) - umožňuje pouze čtení hodnot, uložených do ní výrobcem. Je výhodná pro obslužné programy počítače - BIOS. Tvoří spolu se svým obsahem firmware - jakýsi doplněk, přechod mezi technickými prostředky a programovým vybavením počítače.

Zbývá zmínit se o pamětech typu RAM (Random Access Memory), pamětech s náhodným výběrem. Umožňují čtení i zápis informace. Jedinou podmínkou je, aby byl právě k dispozici příslušný impuls z mikroprocesoru počítače.

Kromě uvedených základních typů se ještě vyskytují jejich mutace - například paměť EPROM, umožňující obsah občas vymazat a nahradit jiným, nebo paměti SDRAM, …

4) Trvalá magnetická paměť

Dále se často hovoří o vnějších paměťových médiích. Jedná se o trvalé nosiče informace (záznam programu, dat ap.). Je to magnetický pásek (kazeta), disketa, pevný disk, …. Důležitým ukazatelem kvality pamětí je jejich vybavovací doba a kapacita

5) Aritmetickologická jednotka

Tvoří jádro počítače. Jejím úkolem je zabezpečovat provádění operací, které se získaly postupným čtením jednotlivých instrukcí programu, uloženého v příslušné paměti. Data k jednotlivým operacím dostává aritmetickologická jednotka z paměti, kam také odesílá výsledek operace. U současných počítačů je součástí základního konstrukčního celku, kterému říkáme motherboard (základní nebo také mateřská deska).

6) Řadič

Procesor počítače obsahuje kromě aritmetickologické jednotky také řadič, který čte v paměti jednotlivé instrukce programu, dekóduje je a generuje prováděcí impulsy pro aritmetickologickou jednotku.

7) Rozhraní - interface

Mezi počítačem a libovolnou z jeho periférií musí být technicky realizováno tzv. rozhraní (někdy také styk). Je to vlastně určitá definice pravidel, jak by měly mezi sebou počítač a jeho periferie komunikovat.

Například rozhraní mezi počítačem a tiskárnou by mělo jasně určit, jak tiskárna pozná, že po ní počítač chce, aby vytiskla další znak, a naopak, jak dojde počítači, že tiskárna již předchozí znak vytiskla a že jí může poslat další.

Technickou realizaci rozhraní v zásadě dělíme do dvou skupin:

sériová

paralelní

- sériová rozhraní jsou technicky jednodušší, ale pomalejší

- paralelní rozhraní jsou technicky složitější, ale rychlejší

Kontrolní otázky :

1. Ze kterých jednotek se skládá procesor počítače ?

2. Jaký je rozdíl mezi pamětí ROM a RAM ?

3. Jakou funkci má paměť počítače ?

4. Jaké znáte periferní jednotky počítače a k čemu slouží ?

5. Jakou funkci zabezpečuje řadič?

Počítače - programové vybavení

Uživatelské vlastnosti počítače dnes ovlivňuje kvalita jeho základního programového vybavení. Je to "balík" programů, které zajišťují základní činnosti a organizaci práce počítače. Toto základní programové vybavení lze ještě rozdělit na tyto části:

- operační systémy

- programy rozšiřující funkci operačního systému

- programy technického zabezpečení

následující tabulka ukazuje jednu z možných variant programového vybavení počítače :

Operační systémy - je to souhrn programových modulů, které řídí práci počítače, spouštějí a zastavují běh jednotlivých programů, přidělují jim technické prostředky, jež jsou na daném počítači k dispozici - vnější a vnitřní paměť, zařízení pro vstup a výstup dat, ….

Sebelepší počítač není schopen řešit zadané úkoly bez potřebného návodu, souboru pravidel, s jejichž pomocí se vstupní data zpracují do požadovaných výsledků. Cena softwaru - programového vybavení - je proto mnohdy mnohem větší, než cena samotného počítače.

Základní pojmy :

ALGORITMUS - je přesný návod, jak řešit danou třídu úloh

PROGRAM - je algoritmus, zapsaný programovacím jazykem

PROGRAMOVACÍ JAZYK - umožňuje zapisovat algoritmus s využitím přesných pravidel