Vše o PC

Počítač

Počítač

Počítač je stroj, který podle předem připravených instrukcí zpracovává data. Typický současný počítač se skládá předev?ím z centrální procesorové jednotky schopné řídit se posloupností instrukcí a ovládat dal?í části počítače, dále ze zařízení pro ukládání dat (vnitřní a vněj?í pamě?), vstup dat (např. klávesnice, my?, ?) a výstup dat (např. monitor, počítačová tiskárna, ?).

Popis


Pod pojmem počítač si mnoho lidí představí buď notebook nebo PC, tedy osobní počítač. Ve skutečnosti je tento pojem daleko ?ir?í. Počítače často řídí činnosti jiných zařízení a nacházejí se v?ude kolem nás - v automobilech, mobilních telefonech, automatických pračkách, mikrovlnných troubách, průmyslových robotech, letadlech, autech, digitálních fotoaparátech, CD a DVD přehrávačích, záchodových splachovadlech, klikách od dveří (tedy, zámcích na karty), v dětských hračkách?

V zásadě existují dva základní typy počítačů:

  • Analogový počítač zpracovává analogová data.
  • Číslicový počítač zpracovává digitální data

Analogové počítače bývají úzce specializované obvykle na jednu úlohu nebo pouze na jednu třídu úloh. Oproti tomu číslicové počítače lze snadno zkonstruovat coby univerzální (ne v?echny číslicové počítače ov?em zcela univerzální jsou). Podle Church-Turingovy teze je jakýkoliv číslicový počítač s určitými minimálními schopnostmi schopný provést v principu toté? jako libovolný jiný počítač. Vzhledem k této univerzalitě jsou převá?ně pou?ívány i konstruovány číslicové počítače, co? vede k tomu, ?e dnes jsou i na typicky analogové úlohy často vhodněj?í číslicové počítače.

Moderní počítače se víceméně dr?í tzv. Von Neumannovy koncepce. Jednou větou ji lze popsat tak, ?e zpracovávaná data i prováděné instrukce jsou umístěny v paměti, řídící jednotka zaji??uje načítání instrukcí a dat z paměti (a jejich zápis zpět do paměti), aritmeticko-logická jednotka provádí operace s načtenými daty, přičem? data je také mo?né zapisovat na vstupně/výstupní porty i je z nich načítat.

Vznik digitálních počítačů

Hybnou silou vývoje nulté generace, tedy elektromechanických počítačů, se stala druhá světová válka, kdy do?lo paralelně k velkému pokroku v různých částech světa. Německý in?enýr Konrad Zuse zprovoznil v roce 1941 univerzální elektromechanický počítač Z3 obsahující 2600 elektromagnetických relé, který byl u?íván k výpočtům charakteristik balistických raket řady V. K počítání lineárních rovnic v oblasti fyziky sestavil v říjnu 1943 americký profesor John V. Atanasoff elektronický počítač ABC. V USA probíhal ve spolupráci IBM a Harvard University v letech 1939?1944 také vývoj sálového počítače MARK I skládajícího se z více ne? 700 000 elektromechanických prvků, který námořnictvo vyu?ívalo k výpočtu balistických tabulek. Blízké počítači bylo rovně? britské zařízení Colossus kombinující elektronky a relé, vyvinuté v roce 1943 k de?ifrování německého kódu Enigma.

První elektronkový počítač ENIAC bylo rozměrné zařízení instalované ve speciální místnosti s obrovskou spotřebou elektrické energie a velmi malým výpočetním výkonem, tedy s velmi nízkou účinností respektive efektivitou.

Součásti počítače

Počítače se skládají ze dvou základních druhů komponent:

  • Technické vybavení počítače (hardware), tedy fyzické komponenty (slangově tzv. ??elezo?), skládající se z různých (převá?ně elektronických) dílů.
  • Programové vybavení (software), tedy informace slo?ená z řady instrukcí, které jsou počítačem postupně provedeny. Obvykle není software nic jiného ne? zvlá?tní druh dat ulo?ený v paměti počítače podobně jako ostatní data.

?Software? star?ích počítačů býval reprezentován propojením jednotlivých fyzických komponent, například u analogových počítačů v závislosti na druhu ře?ené úlohy. I dne?ní počítače mají část informace pou?ívané při jejich běhu umístěné napevno v hardware, naprostá vět?ina software je ale ulo?ena ve formě posloupnosti čísel v nějaké paměti zcela obdobně jako je tomu se v?emi ostatními daty.

Hardware


  • Procesor - Vykonává jednotlivé instrukce kódu řídícího programu (software), který popisuje způsob zpracování dat v paměti. V?dy obsahuje řídící a aritmeticko-logickou jednotku a také vstupně/výstupní porty, současné procesory přímo v sobě obsahují také malou rychlou pamě? cache. Existují dvě základní architektury procesoru:

Harvardská architektura (existuje pamě? dat a oddělená pamě? instrukcí) se často pou?ívá u mikrokontrolérů, a princetonská architektura, té? počítač von Neumannova typu, v něm? instrukce a data jsou ulo?ena v jedné paměti a nejsou explicitně označeny a je? se pou?ívá ve vět?ině osobních počítačů.

  • Sběrnice - Skupina vodičů, které propojují procesor, paměti a dal?í periferie. Sběrnice se dělí na skupiny signálů adresovací, datové a řídící. Připojená zařízení na sběrnici komunikují pomocí definovaného protokolu sběrnice. Vět?inou sběrnice umo?ňuje jen jedno aktivní spojení v jednom časovém okam?iku. (Např. při komunikaci CPU a operační paměti procesor předá po adresovacích vodičích adresu v paměti a následně pamě? po?le procesoru po datových vodičích obsah vybrané adresy paměti.)
  • Vstupně/výstupní zařízení (periferie) - Pomocí těchto zařízení komunikuje počítač s vněj?ím okolím (interakce s u?ivatelem, jiným počítačem, atd.) Nemusí to být toté? co vstupně/výstupní porty ve Von Neumannově návrhu, nebo? dne?ní vstupně/výstupní zařízení bývají svým způsobem počítačem samy o sobě ? obvykle obsahují vlastní procesor, pamě? a pomocí vstupně/výstupních portů komunikují po sběrnici s ostatními zařízeními a procesorem. Mezi vstupně/výstupní zařízení patří i vněj?í paměti (přesněji jejich řadiče) - pevné disky, optický disk, magnetická páska atd.
  • Pamět - Zařízení na ukládání zpracovávaných informací. Rozli?uje se operační pamě? typu RWM-RAM (zápis i čtení, s libovolným přístupem) a ROM-RAM (jen čtení s libovolným přístupem). Dále existují vněj?í paměti (pevné disky, optický disk, magnetická páska atd.), které technicky v?ak nejsou nic jiného ne? vstupně/výstupní zařízení.

Software


Software nebo té? programové vybavení je nehmotné vybavení nutné k provozu počítače, které je tvořeno sekvencemi vykonavatelných instrukcí ulo?ených v elektronické paměti. Soubor instrukcí tvořící přirozený celek schopný ře?it nějakou úlohu nazýváme počítačovým programem.

Počítačový software se dělí na dvě základní skupiny: systémový a aplikační software. Systémový software, jakým je např. firmware, operační systém, ovladače, apod., slou?í samotnému běhu systému, ovládá hardware a zprostředkuje slu?by aplikačnímu software. To ře?í konkrétní úlohy na základě interakce s u?ivatelem, která je obvykle zabezpečena grafickým nebo textovým u?ivatelským rozhraním.

Komplexním procesem návrhu, tvorby a údr?by počítačových programů se zabývá softwarové in?enýrství. Programování je částí tohoto procesu, při ní? software jako posloupnost instrukcí fakticky vzniká ? je vyvíjen algoritmus a vytvořena jeho implementace.

Propojování počítačů

Propojení počítačů je technické zabezpečení komunikace mezi samostatnými počítači umo?ňující výměnu dat bez účasti člověka. Ve von Neumannově návrhu stačí libovolně propojit vstupně/výstupní porty počítačů, případně vstupně/výstupní porty jednoho počítače zapojit tak, aby se choval jako pamě? počítače druhého. Z těchto mo?ností vycházejí dnes pou?ívané způsoby propojení, li?í se pouze ve slo?itosti mikroprocesorů pou?itých pro komunikaci a ve slo?itosti jejich software. Nejjednodu??í způsoby propojení byly původně navr?eny pro spojení počítače s periferiemi a umo?ňují vzájemně propojit pouze dvojice počítačů (RS232, PS/2, ?), komplexněj?í pak dovolují budovat celé počítačové sítě.

Počítačové sítě dělíme podle typu propojovacího prostředku na kabelové, kde dochází k fyzickému propojení počítačů pomocí metalického nebo optického kabelu, a bezdrátové (např. Wi-Fi), kde se data přená?í přímo prostorem pomocí vlnění. Součásti sítě mohou být propojeny trvale, zejména propojuje-li je kabel určený jen pro účely sítě, nebo dočasně, např. vytáčeným připojením. Podle geografické omezenosti dělíme sítě na místní (LAN) a rozsáhlé (WAN). Sítě se stejnými komunikačními protokoly lze navzájem propojovat pomocí směrovačů, sítě s odli?nými protokoly pomocí bran. Standardizace komunikačních protokolů TCP/IP usnadnila propojování sítí a umo?nila vznik celosvětové sítě Internet.

Počítačové sítě umo?ňují sdílení zdrojů, vzájemnou komunikaci a vy??í úroveň spolupráce ? tyto slu?by jsou zaji??ovány sí?ovým software. Nejroz?ířeněj?í architekturou u sí?ových slu?eb je klient-server, kde je jeden počítač vyhrazen jako server, který poskytuje slu?bu, a ostatní počítače (klienti) slu?bu konzumují. V architektuře peer-to-peer mů?e kterýkoliv počítač nabízet obě tyto role.