Von Neumannova architektura - POČÍTAČE

Prezentace na téma: "Von Neumannova architektura - POČÍTAČE"— Transkript prezentace:

1 Von Neumannova architektura - POČÍTAČE
Von Neumannova architektura ve své obecnosti není vůbec složitá. Celý počítač se skládá z pěti koncepčních bloků. Jedná se o operační paměť, ve které je uschován jak program, tak i data, se kterými program pracuje. Dále se zde nachází programový řadič řídící celý počítač a aritmeticko-logická jednotka, ve které jsou vykonávány, jak již název naznačuje, aritmetické a logické operace s registry nebo přímo místy v paměti. Poslední dva bloky, tj. vstupy a výstupy jsou představovány jednotlivými zařízeními, která se k počítači připojují. V tom nejjednodušším případě se může jednat například o LED-diody na výstupu a několik tlačítek na vstupu, stejně tak se však k počítači mohou připojit inteligentní řadiče disků, grafické subsystémy, různá čidla (počítače v autech jich obsluhují i několik desítek) atd.

2 Hardware veškeré fyzicky existující technické vybavení počítače
(z anglického významu „železářské zboží“ nebo také „nářadí“, počítačový hardware je pak „computer hardware“) veškeré fyzicky existující technické vybavení počítače hardware jsou součástky počítače bez nichž by nebyl schopen pracovat. jsou to elektronické součástky, které jsou na základní desce(motherboard nebo mainboard). základní deska je základní hardware většiny počítačů zdroj, je hardware napájeý z elektrické sítě, který vede proud do základní desky a jiných hardwarových součástí

3 Vrstvy výpočetního systému (velmi zjednodušeně)
ČLOVĚK APLIKAČNÍ PROGRAM (SW) OPERAČNÍ SYSTÉM (SW) TECHNICKÉ VYBAVENÍ (HW) SOFTWARE - programové vybavení Software (měkké zboží) je všechno nehmotné ve výpočetním systému. Jsou to programy a data. APLIKAČNÍ PROGRAMY Aplikační program slouží k řešení úloh (aplikací). Aplikacemi je např. psaní textů, kreslení obrázků, vedení účetnictví. Odpovídajícími aplikačními jsou např. textový editor, grafický editor, účetní program. OPERAČNÍ SYSTÉM Spouští a ukončuje aplikační programy, koordinuje jejich činnost, přiděluje jim systémové zdroje. Řídí veškerou práci technického vybavení počítače (hardwaru) na základě požadavků aplikačních programů i na základě pokynů obsluhy počítače. SMĚR KOMUNIKACE

4 Pohled do moderního osobního počítače s vyznačením některých jeho důležitých součástí.
zdroj DVD mechanika mikroprocesor paměti RAM north bridge south bridge karty - přídavné

5 Typické části hardwaru
- základní deska - procesor, - paměť ( ROM , RAM ) zdroj napájení grafická karta zvuková karta síťová/modemová karta chladiče ( aktivní , pasivní ) - display - klávesnice - tiskárna - disketové mechaniky - pevné disky (HDD) - jednotky CD-ROM - jednotky CD-R/W - jednotky DVD-ROM - jednotky DVD-R/W - páskové jednotky - reproduktory - sluchátka - MP3/MP4 přehrávače - FLASH disky - herní ovladače Počítač se skládá z procesoru, operační paměti a vstupně-výstupních zařízení.

6 data sběrnice – propojuje vstupně-výstupní zařízení
Běžný počítač se skládá z těchto součástí: počítačová skříň – skříň z plechu, může být též součástí monitoru (iMac) základní deska – obsahuje většinu elektronických častí počítače procesor – vykonává instrukce, ze kterých jsou složeny programy operační paměť – za běhu počítače uchovává programy a data sběrnice – propojuje vstupně-výstupní zařízení s procesorem, umožňuje připojení rozšiřujících karet grafická karta – umožňuje vytvořit v paměti obraz, který zobrazí na monitoru zvuková karta – vytváří signál, který se v reproduktoru mění na zvuk síťová karta – zprostředkovává připojení k počítačové síti pevný disk – uchovává programy i data i po vypnutí počítače elektrický zdroj – mění síťový střídavý proud na stejnosměrný proud o nižším napětí monitor – zobrazuje informace uživateli, je připojen ke grafické kartě klávesnice – zprostředkovává alfanumerický vstup od uživatele počítačová myš – umožňuje pohybovat kurzorem myši a vyvolávat události stiskem tlačítka a další vstupně-výstupní zařízení (tiskárna, scanner, …)

7 Rozdělení počítačových periferii
vstupní klávesnice myš scanner tablet mikrofon snímač čárového kódu WEB kamera snímač Braillova písma radiotelevizní karta Vstupní a výstupní zařízení Vstupní zařízení slouží pro vstup dat do počítače a výstupní zařízení pro jejich výstup (žádné překvapení se zde nekoná). Vstupní data a jejich různá podoba: - nekonečné sloupce čísel textové dokumenty programy obrázky video teplota motoru tlak ve válcích atd. prostě veškerý obsah, který je možné nějakým způsobem zdigitalizovat, tj. převést na množinu bitů. Digitalizace je nutná, protože se data ukládají do operační paměti nebo jsou přímo načítána do aritmeticko-logické jednotky. Podoba výstupních dat je také velmi různorodá a je samozřejmě závislá na použitém výstupním zařízení (displeje, tiskárny, audio sestavy, servomotory atd.). výstupní tiskárna reproduktor monitor zvuková karta kombinovaná vstupně-výstupní zařízení flash paměť vyměnitelný disk pružný disk pevný disk optický disk CD disk DVD disk magnetooptický disk síťová karta

8 ZÁKLADNÍ DESKA POČÍTAČE
aktivní chladič mikroprocesor pasivní chladič

9 Typy tiskáren Běžně používané typy Méně používané typy
jehličková – řada 8, 9 nebo 24 jehliček je umístěna v tiskové hlavě, která projíždí nad papírem kolmo na směr jeho posunu. Jehličky propisují přes barvící pásku na papír jemné body, z kterých se skládají písmena a obrázky. Tyto tiskárny mají velmi nízké náklady na tisk a mohou vytvářet kopii průpisem (přes kopírák). Mohou se tak například tisknout mzdové lístky ve speciálních zalepených obálkách. Další výhodou je, že tisková páska se opotřebovává postupně a nedojde najednou. Stejně tak je často používán "nekonečný" papír s boční perforací, který může být tenčí (a tím i levnější) a jeho vedení tiskárnou je spolehlivější. Nevýhodou je větší hlučnost, horší kvalita tisku a u levnějších modelů nízká rychlost tisku. inkoustové (anglicky ink-jet printer) – tisková hlava tryská z několika desítek mikroskopických trysek na papír miniaturní kapičky inkoustu laserové (anglicky laser printer) – pracují na stejném principu jako kopírky: laserový paprsek vykresluje obrázek na fotocitlivý a polovodivý, obvykle selenový válec, na jehož povrch se poté nanáší toner; toner se uchytí jen na osvětlených místech, obtiskne se na papír a na závěr je k papíru tepelně fixován (zažehlen teplem cca 180 °C a tlakem). Méně používané typy termální (tepelné) – tiskne se pomocí tepla termotransferové – jedná se vlastně o sublimační tisk, princip je stejný jako u přímého termálního tisku, jen je mezi hlavou a papírem speciální termotransferová fólie, ze které se barva teplem přenese na potiskované medium, kterým může být běžný papír. Jedno- i vícebarevný tisk se používá v tiskárnách na potisk štítků (Dymo), plastových karet nebo při tisku fotografií ve vysoké kvalitě. termické (anglicky bubble jet) – tisková hlava pracuje s tepelnými tělísky, které zahřívají inkoust. Při zahřátí vznikne v trysce bublina, která vymrští inkoustovou kapku na papír. piezoelektrické – tisková hlava pracuje s piezoelektrickými krystaly. Krystal je destička, která je schopna měnit svuj tvar. Funguje tedy jako mikroskopická pumpička, která je schopna vystřelit kapku na papír. voskové (tuhý inkoust) – princip se velmi blíží klasické inkoustové tiskárně, ale místo tekutého inkoustu se používá speciální vosk, který se po natavení vystřikuje mikrotryskami na papír. Tyto tiskárny jsou specifické tím, že dokáží namíchat barvu bodu i bez překryvných rastrů. Mají velmi živé podání barev a vyznačují se vysokou kvalitou výtisku.

10 JEHLIČKOVÁ TISKÁRNA DRUHY PRINCIP TISKU VÝHODY NEVÝHODY
1 jehličkové a 2 jehličkové: málo vyráběné 7 jehličkové: poskytují tisk s velmi nízkou kvalitou, používány pouze ve speciálních případech(pokladny v prodejně) 9-ti jehličkové: jsou vhodné pro tisky výpisů programů a pro tisk dokumentů, na jejichž kvalitě příliš nezáleží 24-ti jehličkové: umožňují kvalitnější režim tisku, větší rychlost tisku, použítí pro dokumenty s nízkou kvalitou tisku PRINCIP TISKU používají k tisku tiskovou hlavu, která se pohybuje ze strany na stranu po listu papíru a přes barvící pásku naplněnou inkoustem se otisknou jehličky na papír VÝHODY NEVÝHODY Malé náklady na tisk a použití traktorového papíru.Jsou spolehlivé a použitelné tam, kde je tolik nezáleží na kvalitě tisku. Většinou dosti hlučné a pomalé. Lze tisknout jen grafiku s nízkým rozlišením a omezenou paletou barev. Velice náchylné k ohnutí jehliček.

11 INKOUSTOVÁ TISKÁRNA DRUHY
v současnosti rozlišujeme tři druhy inkoustových tiskáren: termální piezoelektrické voskové PRINCIP TISKU je založen na tom, že inkoust je na papír vymršťován velkou rychlostí v podobě kapek o velikosti 35 pl (pikolitr = 10−12 l). Objem kapek má na kvalitu tisku velký vliv. Některé tiskárny mají funkci měnitelného objemu kapek. Rychlost kapek se pohybuje mezi 50 a 100 km/h, vzdálenost mezi listem papíru a tiskovou je zhruba 1 mm. VÝHODY NEVÝHODY klidnější provoz jemnější tisk kvalitní fotografický tisk černobílý i barevný tisk hladší detaily relativně nízká pořizovací cena Inkoust je často velmi drahý. Trysky jsou náchylné k ucpání uschlým inkoustem. Inkoustový potisk je rozpustný ve vodě, a proto je třeba chránit dokumenty před každou kapkou. Životnost inkoustů je časově omezená – časem vyblednou.

12 LASEROVÁ TISKÁRNA DRUHY PRINCIP TISKU Průběh tisku LASER , LED
v LED tiskárně je celá soustava laseru a příslušné optiky nahrazena řadou nebo maticí LED v těsné blízkosti válce a pokrývající celou jeho šířku. Každá z těchto diod ozařuje na válci jeden bod ze vstupní bitmapy. PRINCIP TISKU Hlavní součástí laserové tiskárny je kovový válec s vrstvou polovodiče (např. selen) na povrchu.Polovodič mění při osvícení odpor z přibližně 300 Ω při osvícení až na cca 3—5 MΩ pokud není osvícen. Průběh tisku Toner (suchý jemný prášek) je vlivem otáčení válce nabit na stejnou polaritu jako povrch válce. V ostatních místech je toner od válce odpuzován, protože má stejnou polaritu. Následně se toner přenese z válce na papír, který je nabit na opačnou hodnotu než povrch válce. Papír je nabit opačným nábojem než povrch válce a toner.Toner se z míst na válci s neutrálním nábojem přenese na papír, který je nabit nábojem opačným. Toner pomocí vysoké teploty (okolo 180˚C) a tlaku roztaven a zapečen do papíru. Laserový paprsek prochází deflektorem, což je součástka, která v závislosti na přivedeném napětí propouští nebo nepropouští laserový paprsek. Napětí přivedené do deflektoru je obrazem bitmapy tištěné stránky. Rotující zrcátko (hranol) rozprostírá paprsek po celé šířce válce.

13 MONITORY CRT (Cathoda Ray Tube) obrazovka
LCD (Liquid Crystal Display) displej displej z tekutých krystalů Plazma PDP (Plasma Display Panel) panel OLED (Organic Light Emitting Diode) displej displeje z organických polymerů

14 Základní parametry monitorů
Úhlopříčka vzdálenost mezi protilehlými rohy obrazovky – udávána v angl. palcích 1 palec = 2,54 cm poměry stran 4:3 běžná obrazovka nebo 16:9 širokoúhlá obrazovka Obnovovací (vertikální) frekvence Obnovovací frekvence udává se v jednotkách Hertz (Hz). Jde o rozumné ergonomické minimum. Pro CRT je uváděno 85–100 Hz, u LCD je tento parametr nepodstatný. Rozlišení obrazovky Rozlišení se udává v bodech neboli pixelech (px) – u LCD se jedná o skutečný počet bodů. Pokus o použití jiného než tohoto rozlišení vede k různým deformacím obrazu. U CRT jde o maximální zobrazitelný počet bodů a ten je omezen maximální vstupní frekvencí (MHz). Doba odezvy doba odezvy se udává v jednotkách milisekund (ms). doba, za kterou se bod na LCD monitoru rozsvítí a zhasne vyhovující je doba 2,5 ms Vstupy D-sub v současnosti používané vstupy (15pinový, analogový), DVI (kombinovaný digitální a analogový) HDMI (digitální pro přenos videa ve vysokém rozlišení, zpětně kompatibilní s DVI), RGB (analogové) vstupy - některé monitory mohou mít ještě oddělené .

15 Princip CRT Obraz se vytváří pomocí svazku 3 elektronových paprsků (všechny paprsky stejné, neexistují žádné barevné elektrony) Barevné body (RGB) vznikají po dopadu elektronového paprsku na daný fosforový bod (luminofor martas) Barevné CRT obrazovky potřebují tzv. masku (delta, trinitron, štěrbinová) Při výrobě se pro nanášení fosforu příslušné barvy (luminoforů) využívá fotografická cesta - nanese se všude, rozsvítí se patřičný paprsek a projde se celá obrazovka (paprskem). Poté se vypláchne, neosvícená místa se vyplaví. Proces se opakuje pro každou barvu. Obrazovky podle nasměrování paprsku elektronů do požadovaného místa na stínítku. Obrazovka s vychylováním paprsku elektrostatickým polem Obrazovka s vychylováním paprsku elektromagnetickým polem K vychylování elektronového paprsku jsou využívány čtyři cívky navinuty na obrazovce (2 vertikální, 2 horizontální). Průchodem proudu cívkou se vytváří elektromagnetické pole, které způsobí vychýlení paprsku v horizontálním nebo vertikálním směru.

16 LCD (Liquid Crystal Display) displej
Schéma 1. Svislý filtrový film polarizuje vstupující světlo. 2. Skleněná podložka s ITO elektrodami. Tvary těchto elektrod budou určovat tmavé tvary, které se objeví, když je LCD zapnut, nebo vypnut. 3. Zakroucené tekuté krystaly 4. Skleněná podložka s obyčejnou elektrodou 5. Vodorovný filtrový film k bloku umožňující průchod světla skrz. 6. Přemítavý povrch posílající světlo zpět k diváku. Pozitiva LCD technologie Negativa LCD technologie: - Geometrie, ostrost - Doba odezvy Jas Pozorovací úhly Velikost - Barvy Spotřeba - Vadné pixely  Design - Kontrast Viditelná plocha

17 Plazma - technologie PDP (Plasma Display Panel) panel
Pozitiva technologie PDP: - Jas a kontrast Zorný úhel Odezva pohybu Barvy Negativa technologie PDP: Statický obraz Odraz panelu Spotřeba JAK TO FUNGUJE : V klidovém stavu se v plazma displejích nachází plyn, resp. se jedná o směs vzácných plynů jako je argon, neon či xenon. Jsou to elektroneutrální atomy, čili musíme najít způsob, jak z nich vytvořit plazmu. Ten je jednoduchý – do plynu se pustí elektrický proud, čímž se objeví mnoho volných elektronů. Srážky mezi elektrony a částicemi plynu ústí v to, že některé atomy plynu ztratí své elektrony a vznikají tak kladně nabité ionty. Spolu s elektrony tedy získáváme plazmu. Tím, že máme vytvořeno elektrické pole, začnou se jednotlivé nabité částice pohybovat ke svým opačným pólům – plynové ionty k záporně a elektrony ke kladně nabitému pólu. V plazmě tedy dochází k tzv. chaotickému pohybu a jednotlivé částice se začnou srážet. To způsobí, že plynové ionty se dostávají do excitovaného stavu (nabitého) a poté uvolní foton, tedy světlo.

18 DIGITÁLNÍ FOTOAPARÁT Výhody a nevýhody digitální fotografie Výhody
okamžitá možnost kontroly vyfoceného snímku citlivost záznamu (nastavení ISO) editace a zpracování fotografií výhodná cena za snímek (množství fotografií) nízké provozní náklady archivace fotografií možnost videozáznamu velmi dobrá světelnost objektivu Nevýhody časová prodleva mezi stiskem spouště a exponováním snímku u jednodušších přístrojů cena nemusí vždy odrážet kvalitu dig.fotoaparátu šum při vysoké citlivosti velká spotřeba elektrické energie LCD je při silném slunci nepoužitelný papírové zvětšení snímku je závislé na počtu Mpx životnost snímače je omezena Baterie a zdroje napájení Bez baterie nebo jiného zdroje napájení se při focení těžko obejdete. Trh nabízí alkalické baterie, ale i lithiové, nikl-kadmiové, nikl-metal-hydridové, lithium-ion či lithium-polymerové akumulátory. DOBÍJECÍ – až 1000 cyklů dobíjení BĚŽNÉ – při vybití nepoužitelné – určené k likvidaci

19 DIGITÁLNÍ FOTOAPARÁT Režimy digitálního fotoaparátu Paměťové karty
Portrét Při klasickém portrétu většinou požadujeme, aby vše kromě zvěčňované osoby bylo rozmazané a nerušilo divákův pohled. Program portrét lze samozřejmě využít i jinde, než při fotografování osob. Můžete jej využít všude tam, kde je potřeba "vypíchnout" nějaký detail a požadujete, aby jeho okolí bylo rozmazané. Paměťové karty                 Memory Stick Paměťová karta slouží k ukládání pořízených snímků Compact Flash (CF I i II) Multimedia Card (MMC) Secure Digital (SD) Memory Stick (MS i Duo) Smart Media (SM) xD Picture Card (xD)               Secure Digital Krajina Tento program je pravým opakem režimu portrét. Zatímco při portrétování musí být některé části obrazu rozmazané, u krajiny se předpokládá, že ostré má být vše. Je vhodný všude tam, kde jsou v popředí snímku objekty, které mají být ostré stejně tak, jako objekty v vzdálené.               Smart Media               Compact Flash Sport Sport je dalším velmi často užívaným režimem. Obecně, focení sportu nebo jakéhokoliv jiného rychlého pohybu věcí či osob vyžaduje krátký čas závěrky. V opačném případě je pohybující se objekt ve výsledku rozmazán. Využití nalezne tento režim všude tam, kde se něco hýbe a nemá to být rozmazané.               xD Picture Card

20 DIGITÁLNÍ VIDEOKAMERA
FIREWIRE kabel HDD videokamera DVD videokamera USB 2.0 kabel HDMI kabel 3xcinch kabel Videokamera na paměťové karty SD/SDHC SCART 2xcinch kabel DVD vypalovačka pro HDV kamery

21 DIGITÁLNÍ VIDEOKAMERA
Videokamera je elektronické zařízení, sloužící k zachycení pohyblivého obrazu a synchronního zvuku. Rozdělení podle principu : Rozdělení podle uživatelů : Analogové – dnes jsou na ústupu a téměř se nevyrábí. VHS (později vylepšen na SuperVHS) Video 8 (později vylepšen na Hi8) VideoBeta Video 2000 Digitální - data se ukládají na Videokazety DV – Digital Video D 8 DVCAM Betacam MÉDIA DVD disky - (DVD-R, DVD-RAM) průměru 8 cm Pevné počítačové disky (HD) - většinou formát MPEG-4 Paměťové karty – většinou formát MPEG-4 Profesionální – používají je velké televizní kanály a firmy natáčející reklamu. Finančně jsou velmi nákladné – vyrábí se v malých sériích Studiové – primárně určené k upevnění na stativ Přenosné (očka) Poloprofesionální – obecní televize, živnostníci (natáčející svatby apod.), velká studia – jako levnější (a postačující) variantu profitechniky pro práci v terénu Amatérské – určené široké veřejnosti, cenově dostupné

22 VSTUPY A VÝSTUPY - KONEKTORY