Multimedialny kurs informatyki - Podstawy teoretyczne

 

Informacje ogólne - H A R D W A R E (SPRZĘT)

Komputer to elektroniczne urządzenie użytku codziennego, podobnie jak współczesne telewizory czy telefony komórkowe dosyć zaawansowane technicznie i dość proste w obsłudze. Do podstawowego obsługiwania komputera, podobnie jak pilota telewizyjnego czy korzystania z telefonu komórkowego, wystarczy opanowanie kilku prostych funkcji.

Komputer pochodzi z języka angielskiego (computer), w którym oznacza ono urządzenie służące do wykonywania obliczeń. Używano również określenia maszyna matematyczna. Obecnie komputery służą do takich prac jak redagowanie tekstu lub gromadzenie i wyszukiwanie informacji określanych mianem przetwarzania informacji lub przetwarzania danych. W posługiwania się komputerem powinniśmy znać przynajmniej podstawowe polecenia. W pracy z komputerem można wyróżnić następujące czynności: wydajesz komputerowi polecenie, np. wykonania wskazanego programu wprowadzasz dane, np. liczby, teksty odczytujesz komunikaty odpowiadasz na pytanie zadane przez program komputerowy pisząc na klawiaturze lub naciskając przycisk myszy po wskazaniu na ekranie odpowiedniego obiektu oglądasz efekty swojej pracy np. odczytujesz końcowy wynik obliczeń

Współczesny komputer  to najczęściej z wyglądu nieduże metalowe pudełko (wielkości małej walizki), do którego kablami podłączony jest: monitor, klawiatura i myszka. Dodatkowo do komputera mogą być dołączone: drukarka, skaner, głośniki, linia telefoniczna a czasami i inne urządzenia.
Z przodu obudowy znajdują się:
- dwa przyciski, jeden duży ( jest to przycisk uruchomienia komputera), drugi mały (przycisk awaryjnego uruchamiania).
- stacja CD lub DVD, która działa podobnie jak kieszeń do płyt kompaktowych w popularnych zestawach muzycznych.
- stacja dyskietek służy do umieszczania w niej "dyskietek" wykorzystywanych do  zapisywania i przenoszenia danych.
 Z tyłu obudowy znajdują się gniazda do podłączenia różnych urządzeń zewnętrznych, takich jak: monitor, klawiatura, "myszka", drukarka, głośniki, przewód telefoniczny, itp. Gniazda te są tak zaprojektowane że prawie każde ma inny wygląd, co w znacznym stopniu zapobiega pomyłkowemu podłączeniu różnych urządzeń.
Do podstawowej pracy z komputerem nie jest potrzebna większa wiedza o sprzęcie. Współczesne komputery są tak konstruowane, że wiele czynności wykonuje się w nich automatycznie lub prace konfigurujące system są wykonane przez serwis przed zakupem komputera. Obecnie sprzedawane komputery (nawet te tanie) posiadają wystarczające parametry do większości zastosowań domowych z dużym zapasem i nie potrzebują żadnych modernizacji.  
Najczęściej użytkownik musi jedynie umieć: włączyć i bezpiecznie wyłączyć (opis poniżej) komputer oraz umieszczać płyty kompaktowe w kieszeni CD lub DVD.

Monitor, to część zestawu komputerowego, wyglądem zbliżonego do małego telewizora, którego ekran posiada specjalne cechy umożliwiające pracę z bliskiej odległości. Monitor służy do wzrokowego kontaktu z pracującym komputerem. 
Klawiatura, to część zestawu komputerowego, wyglądem przypomina spłaszczony pulpit maszyny do pisania. Służy do pisania tekstu i wydawania poleceń komputerowi poprzez naciśnięcie odpowiednich klawiszy.
Myszka komputerowa, to część zestawu komputerowego, wyglądem przypomina małe pudełko połączone przewodem z komputerem. Na spodzie tego pudełka zamieszczona jest kulka wprawiana w ruch w czasie przesuwania po stole. Ruch kulki rejestrują czujniki i przekazują do komputera. U góry znajduje się kilka przycisków. Przesuwanie myszki i naciskanie przycisków służy do wydawania poleceń komputerowi i w znacznym stopniu przyspiesza  pracę z komputerem. 
Klikanie myszką to określenie czynności dość często wykonywane w czasie pracy ze współczesnym komputerem. Polega na dwukrotnym szybko po sobie następującym naciskaniu prawego lub lewego klawisza znajdującego się na obudowie "myszki". Przesuwanie "myszki" po blacie stołu powoduje ruch kursora (małej białej strzałki) na ekranie monitora. Klikanie myszką to czynność połączona: najpierw najeżdżamy kursorem na odpowiednie miejsce na ekranie, a później naciskając szybko dwukrotnie klawisz (odpowiednio prawy lub lewy) zatwierdzamy nasze polecenie wydane komputerowi.

Bezpieczne wyłączanie komputera  polega na: 
- zakończeniu pracy programów, przez najechanie kursorem /strzałką / na  znak " X " w prawym górnym rogu ekranu i kliknięciem lewym klawiszem "myszki", zamykamy kolejno wszystkie pootwierane okna programów;
- odnalezieniu w dolnym lewym rogu ekranu monitora napisu "Start", Klikamy na niego lewym klawiszem "myszki"  pojawi się  lista rozwijana. Na dole tej listy odszukujemy napis "zamknij", i klikamy lewym klawiszem "myszki". Pojawi się plansza z napisem "Zamknij system Windows". Najeżdżamy kursorem na napis "OK"  i klikamy lewy klawisz myszki. Po naciśnięciu system sam dokona procedury zamykania pracy komputera (około 1 minuty), pozostaje nam jedynie nacisnąć przycisk na obudowie monitora (wyłączenie monitora). Po zakończeniu pracy przeważnie nie należy naciskać ponownie przycisku na obudowie komputera, ponieważ ta czynność spowoduje ponowne uruchomienie systemu

Wirus komputerowy (definicja)
Wirus komputerowy to program, który bez wiedzy użytkownika przedostaje się do pamięci komputera, doczepiony do swojego nosiciela (zarażonego programu, dokumentu) lub też przesyłany przez Internet. Wirus na ogół wyposażony jest w złośliwe funkcje kasujące pliki, niszczące dyski twarde lub wyświetlające śmieszne według ich autora komunikaty.
O wirusach komputerowych
Wirus komputerowy to oczywiście program napisany przez informatyków a nie odmiana mikroba, nazwa została jedynie zapożyczona z określeń medycznych. Wirusy komputerowe to pozostałość "zimnej  wojny" jaką przed laty toczyły kraje socjalistyczne z państwami zachodu. Głównym powodem tych działań było opóźnienie zbyt szybko rozwijającej się gospodarki i techniki w krajach zachodnich. Później ta negatywna działalność została podjęta przez różne organizacje terrorystyczne, antyglobalistów, organizacje i pojedyncze osoby walczące z rozwojem cywilizacyjnym . Wirusy komputerowe czynią bardzo wiele szkód. Łagodne odmiany mają charakter żartów i jedynie jako psoty utrudniają pracę, wyświetlają śmieszne (zdaniem autorów) komunikaty na ekranie lub powodują inne niegroźne zmiany w pracy komputera. Natomiast odmiany wirusów, pisane i rozprowadzane w celach walki różnych struktur z rozwojem światowej cywilizacji, są na ogół dość złośliwe i nie tylko niszczą zapisane w komputerach dane ale czasami potrafią zniszczyć sprzęt. 
Jak ustrzec własny komputer przed zakażeniem  wirusem ?
Tak jak w analogiach z medycyną, trzeba stosować higienę,  polegającą na tym że: 
- nie należy wkładać do stacji swojego komputera dyskietek lub płyt o nieznanym pochodzeniu, ponieważ mogą być zawirusowane,  
- odbierając pocztę e-mail nie otwierać nieznanych załączników (zobacz opis na stronie "Podstawy internetu"). 
- należy przy zakupie nowego komputera poprosić serwis o zainstalowanie programu antywirusowego.
Programy antywirusowe to niewielki wydatek a znacznie poprawią zabezpieczenie przed wirusami. Należy jednak pamiętać że programy te szybko się starzeją i żeby były skuteczne trzeba je często nowelizować (co trzy, cztery miesiące).

 

Urządzenia zewnętrzne

	Klawiatura
	Monitor ekranowy
	Mysz
	Drukarka
	Skaner
	Ploter
	Napędy dyskowe:
	Dysk elastyczny
	Dysk optyczny CD
	Podstawowe definicje
	Zasady bezpiecznej pracy z komputerem
	Pytania kontrolne
	Procesor

Podstawowe dwa urządzenia zewnętrzne komputera, bez których komputer nie może pracować to klawiatura i monitor ekranowy. W dużych systemach komputerowych dodatkowo występują jeszcze inne podobne urządzenia a mianowicie terminal i konsola - także komputer osobisty klasy IBM PC może spełniać rolę terminala, gdy jest np. połączony ze zdalnym serwerem poprzez siec Internet. Pozostałe urządzenia zewnętrzne to m.in. mysz, drukarka, skaner, ploter, napędy pamięci masowej: dyskowej, dyskietkowej, CD-ROM.

Aby urządzenia te mogły współpracować z jednostką centralną muszą być podłączone do niej za pośrednictwem specjalnych sprzęgających układów elektronicznych (ang. interface) zwanymi portami lub złączami oraz małych programów tłumaczących sygnały zewnętrzne na bity, tak aby były zrozumiałe dla jednostki centralnej. Programy te to sterowniki (ang. driver).

Klawiatura

Każda klawiatura to zestaw klawiszy, za pomocą których można wprowadzać do komputera dowolne polecenia i teksty. Współczesna klawiatura zawiera od 101 do 104 klawiszy. Najwięcej klawiszy jest na najnowszych klawiaturach przystosowanych do pracy w systemie Windows 95. Klawisze pogrupowane są w kilka bloków:

blok alfanumeryczny zawierający znaki 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, A, B, C, D, E, F, G, H, I, J K L, M, N, O, P, Q, R, S, T, U, V, W, X, Y, Z, ~, !, @, #, $, %, ^, &, *, (, ), _ , +, {, }, |, :, �, <, >, ?, [, ], \, ,; ,� ,. ,/ , oraz klawisze specjalne: Esc, Tab, Caps Lock, Shift, Ctrl, Alt, Backspace, Enter, spacja,

blok klawiszy funkcyjnych: F1, F2, F3, F4, F5, F6, F7, F8, F9, F10, F11, F12, których działanie jest zależne od pracującego aktualnie programu,

blok klawiszy sterujących ruchem kursora po ekranie monitora: Insert, Delete, Home, End, Page Up, Page Down,  ,­ , ,� ,

blok klawiszy numerycznych: Num Lock, /,*,-,+,0,12,3,4,5,6,7,8,9,Enter, Insert, Delete, Home, End, Page Up, Page Down,  ,­ , ,� ,

oraz kilka innych klawiszy: Print Screen, Scroll Lock, Pause/Break, raczej już nie wykorzystywanych w najnowszych rozwiązaniach (ale działają np. w systemie MS-DOS).

Klawiatura służy do wprowadzania danych i wydawania poleceń. Typowa klawiatura komputerowa ma od kilkudziesięciu do ponad stu klawiszy. Na każdym klawiszu znajduje się symbol lub napis, na niektórych są dwa lub trzy. Klawisze są rozmieszczone grupami, ponadto niekiedy różnią się kolorem (odcieniem) i kształtem (wielkością). Klawisze te pełnią różne funkcje i ich pogrupowanie oraz wyróżnienie kolorami ma ułatwić użytkownikowi użycie klawisza z właściwej grupy. Na klawiaturze mogą pojawiać się diody sygnalizacyjne. Pod względem pełnionej funkcji klawisze komputerów IBM PC dzieli się na następujące grupy:

	klawisze alfanumeryczne: obejmujące litery A-Z, cyfry 0-9, znaki przestankowe, akcenty, nawiasy, symbole matematyczne, znaki specjalne.
	klawisze funkcyjne: oznaczone F1-F10 lub F1-F12.
	klawisze sterujące ruchem kursora: w tym klawisze przesuwające kursor o jedną pozycję (oznaczone strzałkami) oraz
	klawisze przesuwające kursor o wiele pozycji: HOME - powoduje przeniesienie kursora tekstowego na początek linii. END - przenosi kursor tekstowy na koniec linii. PAGE UP - przenosi kursor tekstowy o jedną stronę ekranową w górę. PAGE DOWN - przenosi kursor tekstowy o jedną stronę ekranową w dół. TAB - służy m.in. do tworzenia odstępów w edytorach tekstów, ale może być wykorzystywany w inny sposób zależnie od programu.
	klawisze do wprowadzania zmian w tekście: DELETE - służy do wymazania znaku znajdującego się w miejscu kursora. INSERT - służy do zmiany trybu wstawiania/zamiana znaków lub do innych celów w zależności od programu. BACKSPACE - (oznaczony również strzałką) służy do wymazania znaku znajdującego się z lewej strony kursora.
	klawisz do wprowadzania poleceń: ENTER - służy do akceptacji wprowadzonego rozkazu, zatwierdzenia wyboru lub przejścia do nowej linii (w przypadku edytorów tekstu).
	klawisze zmieniające działanie innych klawiszy: SHIFT - jeżeli na jakimś klawiszu znajdują się dwa znaki, to znak umieszczony wyżej uzyskuje się trzymając wciśnięty klawisz [SHIFT] i równocześnie wciskając klawisz, z którego znak chcemy uzyskać. CTRL i ALT - nie mają samodzielnego znaczenia. Obu używa się zazwyczaj z innymi klawiszami. Naciskając równocześnie dwa lub więcej klawiszy otrzymujemy tzw. kombinacje lub inaczej skróty klawiaturowe. CAPS LOCK - jeżeli nie świeci się dioda Caps Lock, to dysponujemy małymi literami, natomiast litery wielkie otrzymuje się trzymając wciśnięty klawisz [SHIFT]. W przypadku, kiedy dioda Caps Lock świeci, mamy sytuację odwrotną. NUM LOCK - jeżeli nie świeci dioda Num Lock to klawisze z bloku numerycznego mają powtórzone znaczenie z części alfanumerycznej. W przypadku kiedy dioda Num Lock świeci, klawisze mają znaczenie numeryczne - cyfry 0-9 oraz operatory arytmetyczne (znaki mnożenia, dzielenia, odejmowanie i dodawania).
	klawisze pomocnicze: ESCAPE (Esc) - służy do rezygnacji z wpisanego rozkazu, rezygnacji z wyboru itp. PRINT SCREEN - służy do wydrukowania zawartości ekranu (w niektórych przypadkach należy użyć kombinacji klawiszy: [SHIFT]+[PRINT SCREEN]). PAUSE/BREAK - wciśnięcie tego klawisza spowoduje w niektórych programach zatrzymanie działania. Program lub polecenie nie będzie wówczas wykonane aż do momentu wciśnięcia dowolnego klawisza. W połączeniu z klawiszem CTRL spowoduje zatrzymanie działania polecenia lub niektórych programów. PRTSCR - służy do kopiowania zawartości ekranu na drukarkę. Aby to zrobić, należy (po włączeniu drukarki) wcisnąć PRTSCR. Natomiast trzymanie klawisza CTRL i wciśnięcie PRTSCR spowoduje drukowanie przez drukarkę wszystkiego, co będzie pojawiać się na ekranie (tzw. echo ekranu). Ponowne wciśnięcie kombinacji tych klawiszy wyłączy echo i przywróci normalną pracę.

Klawiatura komputera PC.
 

 

Monitor ekranowy

Monitor ekranowy może pracować w tzw. trybie tekstowym (obraz składa się ze znaków ASCII) o rozdzielczości np. 25 linii po 80 znaków każda lub w trybie graficznym (obraz składa się wtedy z punktów - pikseli) o rozdzielczości np. 600 linii po 800 pikseli. Podstawowe parametry monitora to:

	wielkość przekątnej ekranu podawana w calach np. 14�, 15�,
	rozmiar plamki świetlnej tj. piksela np. 0,25 mm, 0,26 mm, 0,28 m,
	częstotliwość odświeżania obrazu np. 75 Hz.

Aby monitor działał poprawnie musi być podłączony do karty graficznej, która jest umieszczana zwykle w gnieździe płyty głównej jednostki centralnej. Karta graficzna zamienia informacja z pamięci operacyjnej na sygnały wizyjne wysyłane do lampy kineskopowej monitora, która działa w podobny sposób jak lampa w telewizorze.

Do komunikowania się z komputerem oraz przedstawiania wyników jego pracy służy monitor. Na ekranie monitora są pokazywane wpisywane przeze mnie polecenia i dane. Tu też pojawiają się komunikaty komputera np. pytanie czy zakończyć pracę, lub zwrócenie uwagi że wprowadzone polecenie było nieprawidłowe. Wyniki pracy komputera przedstawione na ekranie komputera mogą mieć zarówno postać liczb lub tekstów np. rozwiązanie równania lub szukany adres osoby, jak też postać graficzną: wykres, obraz. Rozróżnia się monitory kolorowe i jednobarwne zwane monochromatycznymi. Monitory monochromatyczne są wykonane z kineskopami w różnych kolorach: jako bursztynowe, zielone i białe (czarno-białe). Monitory umożliwiają regulowanie parametrów obrazu, przede wszystkim jasności i kontrastu, a w monitorach kolorowych także nasycenie koloru.

Mysz

To malutkie urządzenie służy obecnie do obsługi wielu tworzonych obecnie programów graficznych. W czasach gdy obsługa programów odbywała się zwykle w trybie tekstowym monitora, myszki nie były potrzebne. Również obecnie można obsługiwać programy graficzne wyłącznie za pomocą klawiatury, lecz dla osób bez odpowiedniego doświadczenia będzie to bardzo trudne. Dlatego mysz znacznie ułatwi posługiwanie się systemem. Z kolei proces przetwarzania danych numerycznych np. przy pracy w programach dla księgowości wymaga wprowadzenia dużej ilości informacji liczbowych i wtedy znajomość klawiatury znacznie przyspiesza pracę. Mysz podłącza się zwykle do portu szeregowego RS-232 oznaczonego jako COM1.

Zasada działania myszy

 

Mysz służy do poruszania małym wskaźnikiem po ekranie. Wygląd tego wskaźnika (zwanego kursorem myszy) może być różny w zależności od sytuacji:

Mysz posiada dwa (czasem trzy) przyciski lewy i prawy. Każde pojedyncze naciśnięcie takiego przycisku nazywa się kliknięciem. Natomiast dwa szybko po sobie następujące naciśnięcia nazywamy podwójnym kliknięciem. Przesuwanie myszy należy wykonywać na specjalnej miękkiej podkładce (ang. mouse pad), aby uniknąć zabrudzenia kulki sterującej ruchem wkaźnika.

Drukarka

Drukarka służy do drukowania informacji znakowych lub graficznych na papierze.

W chwili obecnej rozróżniamy trzy rodzaje drukarek:

	mozaikowe (igłowe),
	atramentowe,
	laserowe.

Drukarki podłącza się zwykle do portu równoległego Centronics oznaczonego jako LPT1.

Drukarki igłowe (ang. dot printers)

Drukarki igłowe wyposażone są w głowicę - zawiera ona 9 lub 24 igieł, które uderzając w taśmę barwiącą pozostawiają na papierze ślad odpowiedniego znaku. Głowica wypycha do przodu poszczególne igły, które tworzą kształt znaku.

Litera A w powiększeniu:

Litera A w pomniejszeniu:

Zasada działania

 

Drukarki atramentowe (ang. ink jet printers)

Drukarki atramentowe, �plujki� nie posiadają taśmy barwiącej, lecz głowicę zmontowaną na stałe z pojemniczkiem na tusz. Głowica to zestaw dysz o mikroskopijnej średnicy z których pod ciśnieniem atrament jest wyrzucany na papier przez bąbelek pary podgrzany za pomocą małego grzejnika. Dlatego np. na drukarkach firmy Canon widnieje napis Bubble Jet Printer (ang. bubble � bąbelek).

Drukarka laserowa (ang. laser jet printers)

Zasada działania drukarki laserowej jest podobna do działania kserokopiarki. Druk odbywa się najczęściej na pojedynczych arkuszach papieru. Kolejne etapy powstawania wydruku to:

	cała powierzchnia światłoczułego bębna pokrywana jest ładunkiem elektrycznym,
	promień lasera �rysuje� na bębnie treść wydruku (tekst, rysunek), zmieniając w tych miejscach ładunek na dodatni,
	na bęben nanoszony jest proszek barwiący tzw. toner, który naładowany jest ujemnie, a więc jest zgodnie z prawami fizyki przyciągany tylko do obszaru rysunku,
	wprowadzany jest papier, a toner przenosi się na papier metodą stykową (docisk),
	naniesiony na papier obraz jest utrwalany termicznie w temperaturze 180 � 200 stopni,
	gotowe strony (od 4 do 16 na minutę) opuszczają drukarkę, a bęben czyszczony jest z resztek tonera.

Zasada działania

Zasada działania drukarki laserowej

Drukarka laserowa tworzy obraz na podobnej zasadzie jak kserograf (jest więc drukarką nieuderzeniową). W odróżnieniu od drukarki mozaikowej i atramentowej drukarka laserowa nie tworzy obrazu linia po linii, lecz od razu całą stronę. Najpierw naświetlany jest światłoczuły bęben, następnie przylegający do naświetlonych fragmentów bębna toner ("tusz w proszku") jest przenoszony na papier, po czym obraz jest utrwalany na gorąco (patrz rysunek). W odróżnieniu od kserografu obraz na bębnie nie powstaje w wyniku "sfotografowania" oryginału, lecz przez oddziaływanie na bęben sygnałów z komputera. Służy do tego zazwyczaj laser (czasem diody świecące LED) - stąd nazwa drukarki.
Drukarka laserowa ma duże wymagania nie tylko co do jakości, ale i co do grubości papieru (zbyt cienki może się pomiąć i zablokować w mechanizmie drukarki, zbyt gruby może mechanizm uszkodzić). Zazwyczaj drukarka pobiera papier z pojemnika, choć można ręcznie podawać pojedyncze arkusze.

 

 

Skaner

Skaner przetwarza dowolne obrazy (fotografie, rysunki, dokumenty) z postaci analogowej na cyfrową. Otrzymany w ten sposób obraz może być wyświetlany na ekranie lub poddany obróbce przez odpowiedni program np. Corel Photo Paint. Działanie skanera polega na płynnym przesunięciu po skanowanym obrazie lampy fluorescencyjnej. Jasność obrazu decyduje o ilości odbitego światła; miejsca ciemniejsze odbijają mniej światłą, jaśniejsze � więcej. W ten sposób powstają (proporcjonalnie do ilości odbitego światła) potencjały elektryczne reprezentujące każdy punkt obrazu (piksel) o odpowiedniej szarości, czy kolorze. Skaner podłącza się zwykle do portu równoległego LPT1 (LPT2) lub do specjalnej karty sterującej. Podstawowe parametry skanera to:

Skaner

Skaner przetwarza dowolne obrazy (fotografie, rysunki, dokumenty) z postaci analogowej na cyfrową. Otrzymany w ten sposób obraz może być wyświetlany na ekranie lub poddany obróbce przez odpowiedni program np. Corel Photo Paint. Działanie skanera polega na płynnym przesunięciu po skanowanym obrazie lampy fluorescencyjnej. Jasność obrazu decyduje o ilości odbitego światła; miejsca ciemniejsze odbijają mniej światłą, jaśniejsze � więcej. W ten sposób powstają (proporcjonalnie do ilości odbitego światła) potencjały elektryczne reprezentujące każdy punkt obrazu (piksel) o odpowiedniej szarości, czy kolorze. Skaner podłącza się zwykle do portu równoległego LPT1 (LPT2) lub do specjalnej karty sterującej. Podstawowe parametry skanera to:

	rozdzielczość � ilość punktów na cal dpi (ang. dot per inch),
	ilość kolorów np. 16, 24, 256,
	format skanowanego dokumentu np. A4,
	szybkość skanowania.

Skaner - charakterystyka

    Skanowanie : W procesie skanowania obraz jest dzielony na wiele małych prostokącików, jak by "jednostek podstawowych", z których każdy zostanie następnie opisany za pomocą jednego, konkretnego koloru. Z takiej mozaiki obraz zostanie później odtworzony w pamięci komputera. Na podstawie tego opisu jasno wynika, że jeżeli podzielimy obraz na więcej prostokącików, to jego odpowiednik cyfrowy będzie dokładniejszy. Z tym wiąże się jeden z podstawowych parametrów urządzeń przetwarzających obrazy (skanery, drukarki): rozdzielczość. Jednostką rozdzielczości jest liczba punktów na cal, w skrócie DPl (ang. Dots Per Inch) i generalnie, im większa rozdzielczość tym lepszy efekt. W skanerach zastosowano metodę rozróżniania kolorów bliźniaczo podobną do oka, a rolę pręcików spełniają światłoczułe elementy elektroniczne, najczęściej półprzewodnikowe o sprzężeniu pojemnościowym - CCD (ang. Charge Coupled Device). Czujniki te przetwarzają natężenie światła każdej z podstawowych barw na wartości elektryczne (napięcie). Sygnały elektryczne są doprowadzane do przetworników analogowo - cyfrowych, które przetwarzają wartości analogowe napięcia na odpowiadające im poziomy cyfrowe. I tak, w przypadku przetwornika 8-bitowego, od natężenia maksymalnego do minimalnego mamy 256 stopni pośrednich dla każdej składowej koloru, co w efekcie daje pełną, 24-bitową paletę barw (tzw. True Color). Czasami stosowane są przetworniki o większej liczbie bitów ( 10 lub 12 bitowe), a "nadmiarowe" bity wykorzystuje się do sprzętowej korekcji skanowanego obrazu wykonywanej bezpośrednio przez układy elektroniczne skanera (poprawa kontrastu jaskrawości, wyostrzanie), lub do dokonywania przez skaner separacji barwnej CMYK (ang. Cyan, Magenta, Yellow, Black) - w której kolor każdego punktu jest opisywaną za pomocą 32 bitów. Podczas skanowania oryginał jest oświetlany jest kolejno światłem czerwonym zielonym i niebieskim, generowanym przez odpowiednie lampy fluorescencyjne lub halogenowe, i przepuszczanym przez kolorowe filtry. Światło odbijane od kolejnych punktów oryginału pada na przesuwane silnikiem krokowym lustro, od którego odbija się i trafia przez układ ogniskujący do elementów światłoczułych. Proces oświetlania kolejno trzema barwami może być zrealizowany w trzech przebiegach zespołu lampa - lustro, albo w jednym przebiegu, wtedy oświetlenie jest zmieniane kolejno dla każdej linii. Jasno widać więc, że na jakość skanera największy wpływ ma układ optyczny, a także precyzja układu przesuwającego lampę i lustro. Od precyzji przesuwania zależy rozdzielczość pionowa skanera, pozioma jest stała i zależy od liczby elementów światłoczułych. Jeżeli program obsługujący skaner umożliwia zmianę rozdzielczości w pewnym zakresie, nie będzie to zmiana fizycznych parametrów skanowania, a tylko tzw. interpolowanie. Proces interpolacji polega na wyznaczeniu barwy punktu przy uwzględnieniu barw punktów go otaczających.

    Podział skanerów:
Zasadniczo wyróżniamy dwa rodzaje skanerów: skanery płaskie i skanery ręczne. Istnieje też trzeci rodzaj, skanery bębnowe, ale są to urządzenia bardzo profesjonalne i bardzo drogie.
* Skanery płaskie : Właściwie skaner płaski (ang. desktop scanner) został już opisany w poprzednim punkcie, przy okazji omawiania zasady działania tych urządzeń. Może zróbmy to jeszcze raz, tym razem w sposób uporządkowany. Z wyglądu skaner płaski do złudzenia przypomina kserokopiarkę, jest tylko mniejszy. W swojej górnej części posiada pokrywę, pod którą znajduje się szyba. Na szybę kładziemy oryginał do skanowania, stroną właściwą do spodu. Pod szybą w trakcie skanowania porusza się zespół lampa-lustro. Zazwyczaj skanery płaskie podłącza się do komputera przez interfejs SCSI lub przez port równoległy Centronics. Rozdzielczości optyczne skanerów płaskich wynoszą od 300x600 dpi do 800x 1600 dpi, a interpolowane nawet do 9600x9600 dpi. Urządzenia te występują zarówno w wersjach kolorowych, jak i czarno-białych. Zastosowanie skanerów płaskich to przede wszystkim profesjonalne prace graficzne, wymagające dobrych parametrów skanowania, oraz biurowe (skanery czarno-białe), polegające na skanowaniu dokumentów w celu późniejszego poddania ich obróbce OCR (patrz punkt 13.5). Niektóre firmy produkują do swoich skanerów płaskich specjalne przystawki DIA do skanowania przezroczy (diapozytywów).
* Skanery ręczne : Jest to druga z najpopularniejszych grup skanerów. Nazwa "ręczne" (ang. haţd scanner) pochodzi od tego, że użytkownik przeciąga ręką skaner po powierzchni oryginału. Prostsza konstrukcja tych skanerów znacznie obniża koszt ich produkcji, ale także obniża parametry. Zasada działania jest bardzo prosta: w spodniej części skanera jest zainstalowany specjalny wałek, który obraca się w trakcie przesuwania skanera i informuje układy elektroniczne o przebytej drodze. Zespół elementów światłoczułych może, na podstawie informacji o prędkości poruszania się skanera, odpowiednio dobrać częstotliwość próbkowania oryginału. Oczywiście, skanery ręczne są bardzo wrażliwe na wszelkie drgnięcia ręki operatora, zwłaszcza w kierunkach bocznych, tak więc otrzymanie idealnego skaningu jest bardzo trudne. Wadą skanerów ręcznych, która od razu rzuca się w oczy, jest ograniczona szerokość skanowanego materiału: przeważnie do 10,5 cm. Problem ten rozwiązują niektóre programy graficzne, posiadające opcję sklejania obrazka skanowanego w kilku przebiegach w jedną całość. Ważne jest tu zachowanie wystarczająco szerokiej "zakładki", czyli nachodzenia na siebie poszczególnych przebiegów skanowania. Zwykle wystarcza zakładka o szerokości 0,5 cm. Ciekawą odmianą skanerów ręcznych są skanery z własnym napędem. Nie trzeba ich ciągnąć, bo są wyposażone w silniczki i same się przesuwają. Skanery ręczne występują zarówno w wersjach czarno-białych jak i kolorowych. Ich zastosowanie to przede wszystkim proste, domowe prace graficzne oraz skanowanie i obróbka OCR krótkich tekstów. Podłącza się je do komputera przez interfejs Centronics lub przez własną kartę rozszerzającą. Typowe rozdzielczości skanerów ręcznych wynoszą od 100 do 400 dpi.
* Skanery bębnowe : Skanery bębnowe, bardzo rzadko spotykane, należą do elity sprzętu ściśle profesjonalnego. Są one bardzo duże, drogie i niewygodne w obsłudze, ale jakością skanowania biją na głowę skanery ręczne, a nawet płaskie. Zasada działania jest dosyć prosta: oryginał przykleja się do specjalnego bębna, wirującego wokół centralnie umieszczonej, przesuwającej się głowicy. Warto zauważyć, że o ile w skanerach ręcznych i płaskich powszechnie stosuje się półprzewodnikowe, światłoczułe elementy CCD, to w skanerach bębnowych wykorzystuje się specjalne lampy zwane fotopowielaczami, mające o wiele lepsze parametry.

 

Ploter

Ploter wykreśla - z bardzo wysoką precyzją � rysunki techniczne, schematy elektryczne i inne projekty. Kreślenie odbywa się za pomocą kolorowych pisaków poruszanych w kierunkach X i Y przez dwa silniki krokowe. Plotery mogą być poziome lub pionowe � te pozwalają na kreślenie na dużych formatach papieru lub kalki technicznej. Plotery podłącza się do portów: równoległego Centronics lub szeregowego RS-232.

Główne parametry plotera:

	prędkość kreślenia np. 50-500 mm/sek.
	rozdzielczość kreślenia np. 0,2 � 0,001 mm/krok,
	typ i format papieru: arkusz lub rolka formatu A4,A3,A2,A1,A0.

 

RODZAJE PLOTERÓW.

Ze względu na sposób poruszania się elementów piszących plotery dzielimy na:
- Plotery płaskie - pisak porusza się po ploterze we wszystkich kierunkach,
- Plotery bębnowe - pisak porusza się w jednym kierunku a papier prostopadle do ruchu pisaka.

Ploter płaski.

Plotery płaskie kreślą na płasko położonym papierze lub innym materiale. Pióro jest przesuwane wzdłuż pionowej poprzeczki (ruch wzdłuż osi y), a sama poprzeczka może się poruszać wzdłuż całej powierzchni rysunku. Silniki krokowe za pomocą linki stalowej (cięgna) przesuwają wózek. Aby zapewnić bezluzowe prowadzenia elementów musi być zapewnione odpowiednie naciągnięcie linek oraz brak poślizgów na rolkach napędowych silników. Często zamiast napędów cięgnowych stosuje się napędy z paskiem zębatym. Wózek pisaka realizuje następujące funkcje: chwyta pisak, prowadzi do określonego miejsca arkusza, opuszcza go i po wykonaniu linii podnosi. Po zakończeniu pracy pisakiem danego rodzaju umieszcza go w magazynku pisaków oraz pobiera kolejny pisak. Jako pisaki stosowane są specjalne pisaki tuszowe. Do podnoszenia i opuszczenia pisaka stosowane są zespoły napędzane elektromagnesem klapkowym. Pisaki plotera umieszczane są w dwóch typach magazynków: rewolwerowy i liniowy. Pobieranie pisaków z magazynka realizowane jest automatycznie poprzez odpowiednie ruchy pisaka względem magazynka i odwrotnie. Mocowanie pisaka w wózku magazynka realizowane jest przez sprężyste ramiona, które chwytają pisak za dokładnie wykonaną walcową część korpusu. Urządzenie rysujące składa się z pióra kulkowego (lub grafionu) zasilanego tuszem, umocowanego w wózku mogącym się przesuwać w obu kierunkach po osi x oraz po osi y. Po otrzymaniu sygnału zapisu, pióro dociskane jest do papieru umieszczonego na płaskiej płytce lub na wałku. Poszczególne punkty mogą być umieszczone w odległości 0,1 mm. Przy tej gęstości punków dzięki odpowiedniej koordynacji ruchów po osi x i y, można uzyskiwać praktycznie dowolne kształty linii i wykonywać nawet skomplikowane rysunki, odznaczające się dużą dokładnością. Urządzenia rysujące mogą być szeroko stosowane do wyprowadzania wyników z komputerów, zarówno w dziedzinie zarządzania (przykładowo w celu drukowania wykresów obrazujących przebieg różnych zjawisk gospodarczych czy pokazywania trendów), jak i wielu innych dziedzinach (meteorologii, kartografii, medycynie, fizyce, pracach projektowych itp.)
Rysunek 1 Ploter płaski

Ploter bębnowy.
W ploterach bębnowych poprzeczka z przesuwanym piórem jest zamocowana nieruchomo nad osią bębna, którego obroty przesuwają papier nawinięty na rolki. Takie rozwiązanie pozwala uzyskiwać rysunki znacznej szerokości.
 

Plotery mozaikowe.

Zasada pracy plotera mozaikowego niczym nie różni się od drukarki mozaikowej. Plotery mogą być jednak nieco większe od formatu A2. Oferowane są zwykle jako 24 - igłowe, wyposażone w duży bufor. Ich wadą jest niska jakość otrzymywanych rysunków.
Różnica pomiędzy ploterem a drukarką polega na sposobie tworzenia obrazu: ploter kreśli za pomocą pisaka, a drukarka drukuje predefiniowane znaki lub wzory, ułożone z pojedynczych punktów. Zmieniając pisaki, można na ploterze uzyskać różnokolorowe rysunki wysokiej jakości. W programie użytkowym korzysta się z polecenia, służącego do wysyłania wyników na ploter. Choć większość ploterów przyjmuje na raz tylko jeden arkusz papieru, niektóre współpracują z podajnikami papieru z rolki. Ploter komunikuje się z programem użytkowym za pośrednictwem specjalnego programu obsługi. Większość programów współpracujących z ploterem (np. programy CAD, graficzne i planujące), obsługuje powszechne dostępne plotery.
 

Plotery tnące.

Plotery były zawsze urządzeniami zarezerwowanymi dla użytkowników systemów CAD i pokrewnych - inżynierów mechaników, architektów, elektroników i geodetów.
W ostatnich czasach zaczęły robić szaloną karierę w studiach zajmujących się grafiką użytkową i reklamą. Plotery produkowane przez firmę Mutoh, spełniają wymagania stawiane ploterom tnącym - ma odpowiednio solidną konstrukcję i potrafi zapewnić odcisk głowicy wystarczający do prawidłowej pracy noża. Może pracować jak zwykły ploter, kreśląc tradycyjnym pisakami tuszowymi, ceramicznymi czy kulkowymi o średnicach od 0,25 do 0,7 mm Potrafi również wypełniać kolorem większe powierzchnie, rysować plakaty lub plansze do prezentacji korzystając ze specjalnych pisaków z grubą końcówką (2, 4, 6 czy 8 mm.).W zależności od wybranego narzędzia - pisaka, markera, ostrza - ustawia się odpowiedni nacisk głowicy (15, 25, 40, 80 g). Pod względem konstrukcji można zaklasyfikować jako klasyczny ploter płaski, pracujący w pozycji poziomej lub półstojącej. Powierzchnia robocza ma wymiary 450 na 330 mm: jest to nieco więcej niż wielkość arkusza formatu A3. Materiał utrzymywany jest elektrostatycznie. Dokładność pozycjonowania głowicy wynosi 0,01 mm (można ustawić 0,025 mm), powtarzalność - 0,1 mm (dla tego samego pisaka: przy zmianie pisaka - 0,3 mm). Szybkość kreślenia po skosie to 919 mm/s, po każdej z osi - 650 mm/s.
 

Napędy dyskowe

Chociaż dysk twardy znajduje się wewnątrz jednostki centralnej, to pierwsze pamięci dyskowe były umieszczane poza jednostką centralną (ich rozmiary były zbliżone do dużych szafek nocnych). Dlatego też dyski zaliczamy do urządzeń zewnętrznych. Pamięci masowe służą � jak sama nazwa wskazuje � do trwałego gromadzenia wielkiej ilości danych (obecnie pojemności dysków wynoszą krotność GB). Ogólnie pamięci zewnętrzne dzielimy na dyski magnetyczne o dostępie swobodnym (cechują się możliwością wielokrotnego zapisu i odczytu), taśmy magnetyczne o dostępie sekwencyjnym oraz na inne: dyski optyczne.

Dyski magnetyczne dzielimy na:

	dyski twarde (ang. hard disk),
	dyski elastyczne (ang. floppy disk, diskette),

Dysk twardy jest zwykle na stałe wbudowany do obudowy komputera, a w jego hermetycznej obudowie znajdują się: głowice zapisu-odczytu, dwa talerze o kształcie koła wirujące z dużą szybkością, mechanizm pozycjonujący głowice. Każdy talerz składa się z dwóch powierzchni magnetycznych tzw. stron. Na każdej stronie znajdują się tzw. ścieżki tworzące tzw. cylinder, Każdy cylinder podzielony jest na sektory o długości 512 B, w których zapisywane są bity informacji. Przykładowy dysk twardy który ma 64 strony, 846 cylindrów (ścieżek na 1 stronę), 63 sektory ma pojemność równą 1,7 GB (64 * 846 * 63 * 512 B = 1746468864 B  1,7 GB).

Budowa dysku twardego

 

Dysk elastyczny, zwany dyskietką wymaga stacji dysków (ang. device drive), czyli urządzenia napędowego odczytującego i zapisującego dane z lub na dyskietce. Wyróżnia się cztery rodzaje dyskietek:

	dyskietki 5,25 calowe DD 360 KB (nie stosowane),
	dyskietki 5,25 calowe HD 1,2 MB (nie stosowane),
	dyskietki 3,5 calowe DD 720 KB (rzadko stosowane),
	dyskietki 3,5 calowe HD 1,44 MB,

Zasady posługiwania się dyskietką:

1. Nie dotykaj odkrytych miejsc na dyskietce ani jej nie zginaj.

2. Trzymaj dyskietkę z dala od silnych pól magnetycznych, np. kolumn głośnikowych.

3. Wkładaj dyskietkę do stacji ostrożnie i wyjmuj wtedy, kiedy zielona dioda nie świeci się.

4. Zabezpieczaj mechanicznie ją przed przypadkowym skasowaniem lub przed wirusami.

Dysk optyczny CD (ang. compact disk)

Dyski optyczne to krążki z naniesioną za pomocą promienia laserowego informacją cyfrową.

Obecnie największe zastosowanie mają dyski optyczne tylko do odczytu (CD-ROM � compact disk � read only memory). Innym rozwiązaniem są też dyski CD-WORM (ang. Write Once, Read Many), czyli można na nich raz zapisać informacje, by potem je wielokrotnie czytać. Trzecie rozwiązanie jest praktyczniejsze, lecz jak na razie zbyt drogie dla powszechnego użytku. Dotyczy ono napędów magneto-optycznych MO (ang. Magneto-Optical Drive) pozwalających na wielokrotne zapisywanie i odczytywanie informacji.

Zalety dysków CD-ROM:

	bardzo duże pojemności � rzędu 700 MB,
	długi czas żywotności danych � do 50 lat,
	bardzo proste w użyciu.

Wady dysków CD-ROM:

	są wolniejsze od twardych dysków (30 � 300 ms),
	pozwalają tylko na odczyt informacji.

Podstawowymi parametrami charakteryzującymi dyskowe pamięci magnetyczne i dyski CD są:

	pojemność dysku (podawana w MB lub GB),
	średni czas dostępu do informacji (podawana w ms),
	szybkość transferu danych (podawana w KB/s).

CD-ROM - charakterystyka

Co to jest CD-ROM?

    Opracowana na początku lat 80. przez firmy Philips i Sony technologia CD (Compact Disc) zrewolucjonizowała techniki zapisu dźwięku. Dysk kompaktowy zdobył ogromne powodzenie wśród melomanów, między innymi dzięki niedostępnej dotychczas dla przeciętnych śmiertelników jakości zapisu cyfrowego. Zachęcone sukcesem swego wynalazku firmy Philips i Sony opracowały w roku i 1985 nowy standard CD-ROM (Compact Disc Read Only Memory), przeznaczony do zapisu na dysku CD danych komputerowych. Biorąc pod uwagę niewielki koszt produkcji dysku (ok. 2$ za sztukę przy większych ilościach) i pojemność sięgającą ponad 50O MB, było to idealne rozwiązanie do przechowywania dużych ilości informacji. Jednak swoją ogromną popularność standard ten zdobył dopiero w latach 90-tych, kiedy wraz ze wzrastającą mocą obliczeniową komputerów pojawiło się zjawisko o nazwie "multimedia". Pod tą nazwą rozumiemy oddziaływanie na użytkownika komputera za pomocą wielu środków przekazu: tekstu obrazu (w tym animowanego) i dźwięku, które są ze sobą odpowiednio powiązane. Ważna jest nie tylko obecność tych środków, ale także możliwość interakcyjnego dostępu, czyli "wyselekcjonowania" interesujących użytkownika fragmentów np., multimedialna encyklopedia to zestaw haseł, do prezentacji których służy nie tylko opis tekstowy, ale także animowane sekwencje wideo w połączeniu z dźwiękiem. Użytkownik może oprócz zapoznania się z interesującym go fragmentem zagadnienia, korzystając z odpowiednich odnośników zagłębiać się w temacie.

Co to jest płytka CD :

    Dysk CD to krążek z tworzywa zwanego poliwęglanem o średnicy 120 lub 80 mm, na którego jednej stronie (tej "kolorowej") jest umieszczona spiralna pojedyncza ścieżka, biegnąca od środka dysku do jego zewnętrznej krawędzi. Takie rozwiązanie ścieżki zapewnia identyczne położenie początku ścieżki, niezależnie od tego czy stosujemy dyski 120 czy 80 mm. Na ścieżkę napylona jest cieniutka warstwa aluminium lub złota, która ma za zadanie lepiej odbijać odczytujący dane promień lasera a z wierzchu pokryta jest dodatkowo warstwą bezbarwnego lakieru, na którym umieszczane są napisy lub obrazki. Z drugiej strony (tej, od której dysk jest odczytywany) znajduje się czyste tworzywo, co oddala powierzchnię narażoną na zarysowania i zabrudzenie od właściwej ścieżki, zwiększając odporność na błędy podczas odczytu. Proces produkcji dysków CD w dużym uproszczeniu sprowadza się do odbicia w nośniku specjalnej matrycy, a więc można mówić o tłoczeniu dysków CD. Ścieżka (o długości max. ok. 6 km) składa się z mikroskopijnych zagłębień i wypukłości, zwanych odpowiednio pitami i landami. Zmiana stanu z pitu na land lub odwrotnie oznacza stan logiczny "1", brak zmiany - "0". W celu zmniejszenia prawdopodobieństwa błędnego odczytu, dane zostały dodatkowo zakodowane przy użyciu algorytmu nadmiarowego ETF (Eight To Fourteen), polegającego na zamianie kombinacji ośmiu bitów na łatwiejsze do odróżnienia od siebie, ściśle przypisane kombinacje 14 bitów. Jest to znana już od bardzo dawna metoda, polegająca ogólnie na wzbogacaniu przekazu o informacje nadmiarowe, które powodują łatwiejsze odróżnienie od siebie dwóch podobnych informacji. Sekwencje 14 bitów są dobrane w ten sposób, aby liczba kolejno występujących po sobie pitów lub landów zawierała się w przedziale od 3 do 11, to znaczy że jedynka logiczna może wystąpić najwcześniej po 3 zerach, ale nie później niż po 1 l. W celu spełnienia tego warunku także na stykach kolejnych, 14-bitowych łańcuchów, są one zawsze rozdzielane odpowiednio dobranymi trójkami bitów. 33 zapisane w ten sposób bajty plus dodatkowe 24 bity synchronizujące i 3 zamykające tworzą tzw. ramkę (długość fizyczna 588 bitów), z której tylko 24 bajty są informacją istotną dla użytkownika. Pozostałe 9 bajtów to informacje sterujące dla czytnika, składające się m.in. z bajtów parzystości, korygujących ewentualne błędy podczas produkcji lub odczytu nośnika. Kolejne 98 ramek tworzy sektor, składający się z 2352 bajtów właściwej informacji. W tak zbudowanych sektorach są zapisane informacje, w sposób specyficzny dla każdego z omówionych standardów dysków CD.
    Dla dysków CD-Audio są to tylko i wyłącznie pary 16-bitowych próbek dźwięku (próbkowanych z częstotliwością 44,1 kHz) dla kanałów lewego i prawego, bez żadnych dodatkowych informacji. W przypadku dysków CD-ROM można wyróżnić dwa typy sektorów. Pierwszy (Mode 1 ), jest przeznaczony dla danych komputerowych. Składa się on kolejno z: 12 bajtów synchronizacji, 4 bajtów nagłówka (jest tu zapisane położenie i numer sektora), następnie występują dane użytkowe w ilości 2048 bajtów (2 kB), po nich zapisane są 4 bajty kodu detekcji błędów EDC (Error Detection Code), 8 bajtów nieużywanych i na końcu 276 bajtów kodu korekcji błędów ECC (Error Correction Code). Ten trzeci stopień zabezpieczenia (po kodowaniu nadmiarowym EFM i zastosowaniu bajtów parzystości) pozwolił na obniżenie prawdopodobieństwa wystąpienia błędu z l0^(-8) s (tak jak w przypadku płyt CD-Audio) do 10^(-12). Oznacza to, że jeden błędnie odczytany bit może zdarzyć się na bilion poprawnie odczytanych. Drugi typ sektora (Mode 2) różni się od pierwszego brakiem tych dodatkowych kodów korekcji błędów, co spowodowało zwiększenie obszaru danych użytkowych z 2048 do 2336 bajtów. Sektory Mode 2 stosowane są do zapisywania grafiki lub dźwięku, gdzie "pomyłka" przy odczycie nie ma tak ogromnego znaczenia jak w przypadku danych komputerowych. Architektura CD/XA i CD-I także zakłada istnienie dwóch typów sektorów. Pierwszy z nich (Mode 2 Form 1) ma początek podobny do CD-ROM Mode 1, ale po nagłówku występuje dodatkowy nagłówek o długości 8 bajtów, powstały przez zlikwidowanie obszaru pustego na końcu sektora. W ten sposób dane zostały przesunięte bliżej końca sektora, a ich ilość nie uległa zmianie (2048 bajtów). W dodatkowym nagłówku są zapisane dane adresowe, umożliwiające jednoczesne odtwarzanie dźwięku, wideo i odczytywanie informacji komputerowych. Drugi typ sektora (Mode 2 Form 2) różni się od pierwszego brakiem kodów EDC i ECC, a długość części użytkowej wynosi tu 2324 bajty. Przeznaczenie obu typów sektorów jest takie samo, jak w przypadku sektorów Mode 1 i Mode 2 dysków CD-ROM.
 

Karta dźwiękowa - charakterystyka

 

    Możliwości generowania dźwięku w jakie wyposażono komputery PC przy ich projektowaniu są bardzo skromne. Powstały więc tzw. karty dźwiękowe rozszerzające możliwości komputerów PC o odtwarzanie i zapis (czyli digitalizację dźwięku).     Ważniejsze pojęcia:
* Synteza analogowa FM : Syntezator generujący dźwięk na zasadzie modulacji częstotliwości FM (ang. Frequency Modulation) jest syntezatorem analogowym. Podstawowymi jego elementami są tak zwane operatory. Pojedynczy operator składa się z kilku układów, które zajmują się wytwarzaniem fal podstawowych fal dźwiękowych, takich jak sinusoida prostokąt czy piła, o zadanej częstotliwości. Następnie fale te, po odpowiednim przetworzeniu w układach generujących obwiednie, są miksowane. Tak przetworzony dźwięk zostaje po wzmocnieniu doprowadzony do wyjścia karty. Im więcej operatorów , tym efekty osiągnięte przez syntezę FM są ciekawsze.
* Synteza cyfrowa PCM : (tablica fal - ang. wave table) Drugą metodą syntezy dźwięku jest synteza cyfrowa na zasadzie PCM (ang. Pulse Code Modulation), czyli kodowania impulsowego. Układ odpowiedzialny za taką syntezę przetwarza dźwięk w postaci cyfrowej, realizując podstawowe efekty, jak: zmiana wysokości dźwięku, pogłos, chór, itp. Czasami te karta jest wyposażona w specjalizowany procesor do generowania efektów specjalnych, wtedy liczba efektówt możliwych do uzyskania jest odpowiednio większa. Tak obrobiony sygnał dopiero wtedy jest przetwarzany na postać analogową i doprowadzany do wyjścia analogowego karty dźwiękowej. Nowsze karty umożliwiają takie bezpośrednie zbieranie na wyjściu sygnału cyfrowego. Sygnałami bazowymi dla układów syntezatora są próbki instrumentów zapisane fabrycznie w pamięci ROM (przeważnie wykonane z dość dobrą jakością) lub ładowane do pamięci RAM karty. Jak wynika z powyższego opisu , synteza wave table powinna dawać jakość dźwięku wyższą niż FM, co jest zgodne z prawdą w przypadku popularnych (tanich) kart dźwiękowych.
* MIDI : (ang. Musical Instruments Digital Interface) to ogólnie przyjęty standard komunikowania się elektronicznych instrumentów muzycznych, oznacza to e karta dźwiękowa wyposażona w interface MIDI może komunikować się z dowolnym instrumentem muzycznym. W praktyce oznacza to, e jeśli dana karta dźwiękowa jest wyposażona w interfejs MIDI (przeważnie poprzez umieszczone na karcie złącze joysticka), to można podłączyć do niej poprzez ten interfejs dowolny elektroniczny instrument muzyczny (np. klawisze") który jest zgodny z MIDI i sterować nim z poziomu komputera. Oczywiście, konieczne jest do tego odpowiednie oprogramowanie.
* General MIDI : to pewien standard kolejności zapisu w pamięci urządzenia próbek instrumentów (odnosi się to do kart opartych o syntezę wave table). Oznacza to, e jeśli dana karta dźwiękowa jest zgodna z General MIDI, to numery próbek instrumentów umieszczonych w pamięci karty zgadzają się za specyfikacją tego standardu.
* Dźwięk trójwymiarowy (3D Sound, Qsound) Efekt "trójwymiarowości" dźwięku osiągnięto w kartach dźwiękowych poprzez traktowanie dwóch kanałów monofonicznych jako jednego kanału stereo. Umożliwia to pozorne przesunięcie źródła dźwięku w efekcie stereofonicznym we wszystkich trzech wymiarach (a więc lewo-prawo, góra-dół, przód-tył), przy zastosowaniu tylko dwóch kolumn. Oczywiście, aby efekt ten był słyszalny, konieczne jest zastosowanie dobrego wzmacniacza oraz bardzo dobrych kolumn głośnikowych (lub dobrej klasy słuchawek).
Podłączanie karty dźwiękowej :
* Podłączając kartę dźwiękową do komputera, należy pamiętać o bardzo ważnej rzeczy: prawidłowym skonfigurowaniu karty. Obecnie spotykane karty można konfigurować na jeden z dwóch sposobów (w zależności od konkretnego modelu: sprzętowo, czyli przestawiając umieszczone na karcie zworki, oraz programowo: czyli korzystając ze specjalnego programu dołączanego do karty. Konfiguruje się zazwyczaj numer IRQ (przerwania sprzętowego), numer kanału DMA (bezpośredniego dostępu do pamięci, pozwala to na transmisję danych bez angażowania głównego procesora komputera), adresy portów w przestrzeni I/O dla syntezatora FM i/lub MIDI. Aby dane dotyczące ustawień karty były widziane przez programy pracujące w DOS, trzeba utworzyć zmienną środowiskową BLASTER i wpisać do niej odpowiednie wartości. Popularne karty dźwiękowe dostępne na rynku :
* Sound Blaster : Do dziś najbardziej rozpowszechnionymi standardami kart dźwiękowych w komputerach PC są różne odmiany karty Sound Blaster firmy Creative Labs i zgodne z nimi karty innych producentów. Jednak Sound Blaster nie był pierwszy, był on kopią karty AdLib, najprostszej i najtańszej, która na samym początku stała się standardem, jeżeli chodzi o muzyczkę generowaną przez gry. Firma Creative, coraz bardziej udoskonalając swój produkt, spowodowała wyparcie z rynku karty AdLib przez Sound Blastera. Standardowa karta dźwigkowa zgodna z Sound Blasterem posiada "na pokładzie":
* syntezator analogowy (przeważnie z serii OPL firmy Yamaha), działający na zasadzie FM, czyli modulacji częstotliwości, obecnie prawie w 100% kart stereofonicznych , który służy do tworzenia dźwięków "sztucznych".
* sampler służący do digitalizacji sygnału doprowadzonego z zewnątrz (czyli nagrywania" dźwięku) oraz do operacji odwrotnej, czyli konwersji sygnału cyfrowego na analogowy (na tej zasadzie komputer odtwarza tzw. "sample, czyli na przykład pliki .WAV).
* interfejs MIDI, który pozwala na podłączenie do komputera dowolnego instrumentu elektronicznego wyposażonego w ten interfejs i sterowania nim przez komputer, niektóre modele są wyposażone w złącza do podłączenia napędów CD-ROM w standardach sterownika Mitsumi, SONY, Panasonic i/lub IDE-ATAPI.
* Wave Blaster i inne przystawki Karta Wave Blaster to przystawka do kart zgodnych z Sound Blasterem, rozszerzająca możliwości karty o syntezę wave table. Karty takie są przeważnie wyposażone w 1-4 MB pamięci ROM z zapisanymi w niej próbkami, zgodnie ze standardem General MIDI. Aby taką kartę można było podłączyć do karty realizującej syntezę FM, ta ostatnia musi posiadać specjalne złącze dla kart wave table. Istnieją na rynku także przystawki wave table innych producentów, różniące się parametrami, np. karta Rio firmy Turtle Beach.
* Sound Blaster AWE32 Karta AWE32 (skrót od Advanced Wave Effects) była odpowiedzią firmy Creative Labs na karty wykorzystujące syntezę cyfrową wave table, zdobywające sobie coraz większe uznanie użytkowników i stanowiące coraz groźniejszą konkurencję dla Sound Blasterów wszelkiej maści. Karta ta jest wyposażona w oba rodzaje syntezy, realizowane przez syntezator Emu-8000. Parametry dotyczące częstotliwości próbkowania są takie same jak dla SB 16 (z którym jest zgodna). AWE32 jest wyposażony w 1 MB pamięci ROM z próbkami w standardzie General MIDI oraz w 0,5 MB pamięci RAM do przechowywania własnych próbek, rozszerzalne do 28 MB za pomocą zwykłych modułów SIMM. Jak sama nazwa wskazuje, karta umożliwia odtwarzanie dźwięku w 32-głosowej polifonii. Producent zaopatrzył też ją w interfejsy do podłączenia napędu CD-ROM w jednym z 4 popularnych standardów. Istnieje też tańsza wersja karty, nazwana AWE32 Value. Różni się ona od wersji pełnej brakiem gniazd SIMM do rozszerzenia pamięci (0,5 MB całkowicie wystarcza do amatorskich zastosowań) oraz posiada tylko 1 złącze napędu CD-ROM (ATAPI). Obie wersje karty symulują generowanie dźwięków "trójwymiarowych", który to efekt nazwano w tych kartach Qsound.
* Gravis Ultrasound Kiedy w roku 1993 firma Advanced Gravis wypuścił na rynek kart Gravis Ultrasound (GUS), była to pierwsza karta dźwiękowa dla amatorów, w której zastosowano syntezator PCM (wave table) i całkowicie zrezygnowano z syntezatora FM. Produkt odniósł ogromny sukces, ponieważ oferował o wiele wyższą jakość dźwięku od popularnych Sound Blasterów przy niewygórowanej cenie. Sampler umieszczony na karcie umożliwia odtwarzanie w rozdzielczości 16 bitów, ale zapis tylko w 8-bitowej. Możliwe jest dołączenie dodatkowego modułu, realizującego pełny 16-bitowy sampling. GUS jest standardowo wyposażony w 256 kB pamięci RAM przeznaczonej dla próbek, co jest wartością niewystarczającą do odtwarzania nawet 8-bitowych próbek. Konieczne jest rozszerzenie pamięci za pomocą tanich modułów DIP do wielkości przynajmniej 0,5 MB (co umożliwi pracę w stereo z 8-bitową rozdzielczością), lub do 1 MB (stereo,16 bitów). Niestety, jest to wielkość maksymalna, co dyskwalifikuje tą kartę do zastosowań choćby pół profesjonalnych. Na przykład, profesjonalne samplery można wyposażyć w ok. 64 MB RAM. Karta Ultrasound jest wyposażona w 32- głosowy syntezator ICS Gravis GFl, realizujący efekt "trójwymiarowości" dźwięku (nazwany tu 3D Sound). Karta Gravis Ultrasound zapoczątkowała ewolucję kart dźwiękowych innych producentów od syntezy FM do wave table, zmuszając nawet firmę Creative Labs do wyprodukowania własnej karty z syntezatorem cyfrowym (AWE32).


 

Karta graficzna - charakterystyka

 

    Aby było możliwe wyświetlanie obrazu na monitorze potrzebne jest odpowiednie urządzenie, które przetwarza dane zapisane w pamięci na sygnały wizyjne przesyłane do monitora. Do tego zadania jest przeznaczony sterownik graficzny zwany także kartą graficzną. Występuje ona w postaci oddzielnej karty dołączanej do szyny systemowej komputera lub jako element na stałe zintegrowany z płytą główną. Każda karta posiada dwa podstawowe tryby pracy: tekstowy i graficzny.
    Zasada działania karty graficznej:
Sposób wyświetlania obrazu na ekranie monitora najprościej można przedstawić w następujący sposób: procesor zapisuje dane o obrazie w pamięci RAM karty, sterownik zainstalowany na karcie powoduje przesłanie zawartości pamięci RAM do przetwornika DAC który przetwarza dane cyfrowe na sygnał analogowy i przesyła go do monitora.
    Podział kart:
Ogólnie wszystkie karty graficzne można podzielić na trzy podstawowe typy:
* Bufory ramki - są to podstawowe sterowniki zawierające pamięć RAM i układ wyświetlający dane przygotowane przez procesor i przechowywane w pamięci obrazu. W celu wygenerowania obrazu np. fraktala, procesor musi wyliczyć kolory wszystkich punktów rysunku i zapisać odpowiednie bajty w pamięci obrazu. Do tej grupy zaliczamy karty graficzne poczynając od kart MDA i CGA przez EGA kończąc na VGA i SVGA.
* Akceleratory graficzne - są to karty z wyposażone w dodatkowy procesor, który odciąża procesor główny od obliczeń dotyczących przetwarzania obrazu oraz z zainstalowanym specjalnym układem, wykonującym kilkanaście podstawowych funkcji graficznych np. kreślenie linii, rysowanie okręgów i elips a także przesyłanie bloków pamięci. Karty te są znacznie szybsze niż bufory ramki, lecz wymagają oprogramowania stworzonego specjalnie dla nich.
* Karty koprocesorowe - ten rodzaj kart należy do najszybszych , stosowane są tam, gdzie potrzebna jest bardzo duża moc obliczeniowa. W kartach tych instalowany jest specjalny koprocesor odciążający procesor główny od przetwarzania obrazu. Koprocesor ten posiada własny zestaw instrukcji i jest w pełni programowalny. Kart tych używa się w większości do celów profesjonalnych np. w studiach graficznych.
 

 

 

Podstawowe definicje

CD-ROM - dysk optyczny służący tylko odczytu informacji.

Modem - przetwornik sygnałów cyfrowych na analogowe i analogowych na cyfrowe, aby umożliwić wysyłanie informacji poprzez linie telefoniczne.

Klawiatura � urządzenie wejściowe za pomocą którego można wprowadzać do jednostki centralnej polecenia i dane.

Monitor � urządzenie wyjściowe za pomocą którego jednostka centralna wyprowadza informacje wizualne na ekran.

Mysz - urządzenie wejściowe służące do wskazywania obiektów na ekranie, zaznaczania ich, uruchamianie programów i sterowanie zachowaniem się programu.

Skaner - urządzenie wejściowe przetwarzające obrazy z postaci analogowej na cyfrową umieszczaną w pamięci operacyjnej.

Karta dźwiękowa - urządzenie zewnętrzne służące do odtwarzania nagrań (generowanie dźwięku) zapisanych w plikach WAV oraz do nagrywania dźwięku analogowego odbieranego z mikrofonu do pliku dyskowego typu WAV.

Terminal - zestaw składający się z monitora i klawiatury (brak jednostki centralnej).

Zasady bezpiecznej pracy z komputerem

Główne czynniki wpływające na prawidłową i bezpieczną pracę z komputerem to:

1. odpowiednie meble z krzesłem o regulowanej wysokości oraz kącie nachylenia oparcia,

2. odpowiednie oświetlenie eliminujące kontrast pomiędzy jasnością ekranu monitora i pomieszczenia,

3. odpowiedni mikroklimat: temperatura = 21 � 22  C, wilgotność powietrza = 50 � 65 %.

Pracujący monitor komputerowy emituje:

1. pole elektrostatyczne, które nie powinno przekraczać 60 kV/m,

2. pole elektromagnetyczne bardzo małych częstotliwości,

3. promieniowanie nadfioletowe powodujące zapalenie spojówek i zarumienia skóry,

4. śladowe promieniowanie rentgenowskie.

Oprócz promieniowania, negatywne skutki może wywołać:

	odbicie oświetlenia zewnętrznego od ekranu monitora, które zmusza do nadmiernego wytężania wzroku,
	migotanie obrazu, rozmycie kolorów i brak ostrości, co powoduje szybkie zmęczenie wzroku.

Prawidłowo zorganizowane stanowisko do pracy z komputerem pozwala zachować właściwą odległość monitora od oczu ( 35 � 70 cm ), a optymalna wysokość blatu stanowiska wynosi 72 cm.

Działania poprawiające warunki pracy z komputerem to:

	używanie bezpiecznych o zmniejszonym promieniowaniu monitorów,
	stosowanie filtrów ochronnych na monitorze lub specjalnych okularów,
	zachowanie maksymalnej odległości monitora od oczu,
	wykonywanie ćwiczeń relaksacyjnych wzrok, mięśni twarzy, rąk i nóg.

Pytania kontrolne

1. W jakim urządzeniu zewnętrznym komputera stosowany jest kod ASCII?

2. Podaj jakie wyróżniamy grupy urządzeń zewnętrznych

3. Do czego służą urządzenia wejściowe?

4. Do czego służą urządzenia wyjściowe?

5. Wymień 3 urządzenia wejściowe?

6. Wymień 3 urządzenia wyjściowe?

7. Oblicz pojemność dyskietki HD, jeśli jest ona dwustronna,

8. a każda strona zawiera 80 ścieżek po 15 sektorów.

9. Wymień parametry monitora ekranowego.

10. Wymień rodzaje drukarek.

11. Do jakiego portu zwykle podłączamy mysz?

12. Do jakiego portu zwykle podłączamy drukarkę?

13. Wymień rodzaje pamięci dyskowych.

14. Wymień zalety wady dysków CD-ROM.

15. Wymień trzy podstawowe parametry dysków twardych.

16. Podaj przeznaczenie skanera?

17. Do czego służy ploter?

18. Na czym polega różnica między drukarką igłową a atramentową?

19. Wymień główne czynniki wpływające na prawidłową i bezpieczną pracę z komputerem

20. Wymień pola i promieniowania, które emituje pracujący monitor

21. Podaj optymalną wysokość blatu stanowiska komputerowego

22. Wymień działania (minimum 3) poprawiające warunki pracy z komputerem.

 

Podstawowe definicje

Jednostka centralna (ang. central processing unit) to zasadnicza logiczna część komputera obejmująca pamięć operacyjną (RAM), pamięć ROM, procesor, karty sterujące, magistralę oraz zasilacz. Służy do sterowania działania układów elektronicznych i przetwarzania informacji.

Pamięć operacyjna (ang. operating memory) to główna pamięć komputera służąca do chwilowego (tylko gdy komputer jest włączony) przechowywania danych i programów.

Procesor (ang. processor) � układ wykonujący elementarne rozkazy arytmetyczno � logiczne pobierane z pamięci operacyjnej.

Pamięć dyskowa magnetyczna (ang. hard disk) to pamięć zewnętrzna (masowa) komputera służąca do trwałego przechowywania informacji na krążkach pokrytych nośnikiem magnetycznym.

Zasilacz � układ przetwarzający napięcie elektryczne 220V/50 Hz na napięcia potrzebne do pracy układów scalonych w jednostce centralnej: 5V i 12 V.

Urządzenia zewnętrzne � urządzenia (układy scalone) podłączone do jednostki centralnej, których zadaniem jest przekazywanie informacji do i z otoczenia komputera.

PAMIĘĆ WEWNĘTRZNA składa się z pamięci stałej określanej terminem ROM (ang. Read Only Memory) oraz pamięci operacyjnej określanej pamięcią RAM (ang. Random Access Memory). W pamięci stałej ROM producent komputera zapisuje informacje o konfiguracji sprzętowej, programy rozpoczynające pierwszą fazę pracy komputera (inicjalizacja systemu) oraz programy diagnostyczne. Do pamięci ROM nie można zapisywać danych � można ją tylko odczytywać. W pamięci operacyjnej RAM, czyli pamięci do zapisu i odczytu, przechowywane są informacje będące obiektem bieżącego przetwarzania (dane, programy, wyniki). Pamięć RAM jest pamięcią ulotną � jej zawartość ginie po wyłączenia komputera.

 

Procesor - pamięci

Działanie procesora.

Mikroprocesor jest skomplikowanym automatem, który może wykonywać kilkaset dosyć prostych czynności - tzn. rozkazów maszynowych. Każdy rozkaz ma własny kod, liczbę zapisaną w jednym lub kilku bajtach. Procesor pobiera z pamięci kolejne bajty traktując je jako rozkazy lub dane i wykonuje zaprogramowane operacje.

Wszystkie mikroprocesory zawierają podobne elementy:

• układ sterowania i synchronizacji, który kontroluje pracę procesora i wytwarza sygnały potrzebne do sterowania niektórymi elementami komputera

• arytmometr, czyli układ, który wykonuje operacje arytmetyczne i logiczne (niektóre procesory mają kilka arytmometrów)

• rejestry, tj. układy pamięci

• wewnętrzne szyny łączące elementy procesora

Podstawowymi rejestrami, które znajdują się w każdym mikroprocesorze, są:

• licznik rozkazów - zawiera on adres następnego rozkazu do wykonania

• rejestr rozkazów - zawiera kod aktualnie wykonywanego rozkazu

• akumulator, jest używany w czasie wykonywania rozkazów arytmetycznych, logicznych, I/O i in.; niektóre procesory mają kilka takich rejestrów

• rejestr znaczników - zawiera dodatkowe informacje o wyniku operacji arytmetyczno-logicznych, np. "wynik równy zeru"

Oprócz tego procesor ma kilka (kilkanaście) rejestrów używanych w czasie wykonywania niektórych rozkazów, np. wskaźnik stosu służący do adresowania pamięci.

JEDNOSTKA CENTRALNA. CPU. czyli procesor i współpracujące z nim układy elektroniczne umieszczone na płycie głównej.
 Procesory mają symbole 8086 oraz 8088 (procesory 16 bitowe komputerów XT), 80286 (16 bitowe komputerów AT), 80386 (32 bitowe), 80486 (32 bitowe), Pentium II (64 bitowe). Oznaczają one, ile bitów informacji jednocześnie może przetworzyć procesor. Bit jest podstawową jednostką logicznej informacji dwójkowej, czyli gdy "coś" jest - informacja = 1, lub "czegoś" nie ma - informacja = 0. Na tej podstawie tworzone są wszelkie dane i programy. Bajt jest zestawem 8 bitów informacji podstawowej. Jeden znak można przedstawić za pomocą jednego bajtu. Właściwy komputer mieści się zazwyczaj na jednej lub kilku płytkach z elementami elektronicznymi. Elementy są połączone ze sobą przewodzącymi ścieżkami umieszczonymi na płytce. Płytki są łączone za pomocą odpowiednich złączy, a w razie potrzeby za pomocą przewodów. Jeżeli w obudowie znajdują się pozostałe elementy komputera np. zasilacz i stacje dysków to są one połączone między sobą wiązkami przewodów. W takich urządzeniach jak stacje dysków są stosowane oddzielne wiązki do zasilania i przesyłania informacji. Układ elektroniczny komputera może zostać uszkodzony w następstwie dotknięcia go dłonią z powodu elektryczności statycznej jaka się zgromadziła na ciele. Ładunki te można odprowadzić dotykając uziemienia np. metalowej obudowy komputera w miejscu gdzie nie ma lakieru.

PAMIĘĆ OPERACYJNA

Jest ona niezbędna w pracy komputera. Jest to obszar do gromadzenia chwilowych informacji, programów i danych. Dane przechowywane w niej bezpowrotnie znikają po przeładowaniu (tzw. resecie) lub po wyłączeniu komputera. Dlatego więc wprowadzone do komputera dane powinny być zapisywane na dysk lub dyskietkę. Jako pamięć zapisywalną stosuje się w komputerze zarówno półprzewodnikową pamięć elektroniczną jak i pamięć magnetyczną. Zapis i odczyt z pamięci półprzewodnikowej trwa znacznie krócej niż z pamięci magnetycznej. Z tego względu stosują się ją jako pamięć operacyjną, z której mikroprocesor korzysta bezpośrednio. Półprzewodnikowa pamięć zapisywalna oznaczona jest symbolem RAM. Pamięć półprzewodnikowa typu RAM jest pamięcią nietrwałą (lub ulotną), ponieważ do pamiętania informacji wymaga zasilania. Z chwilą przerwy w zasilaniu informacja zapisana w typowej pamięci elektronicznej jest tracona bezpowrotnie (w ciągu ułamka sekundy). Pamięć magnetyczna jest pamięcią trwałą (zwaną też pamięcią nieulotną), ponieważ zapisana w niej informacja nie jest zapominana po wyłączeniu zasilania. Informacja może być przechowywana przez wiele lat. Umożliwia to stosowanie pamięci magnetycznej (np. dyskowej) jako tzw. pamięci masowej, służącej do trwałego przechowywania dużych ilości danych. W pamięci magnetycznej można zapisać trwałe informacje z pamięci operacyjnej. Pamięć magnetyczna jest też określana mianem pamięci zewnętrznej (co odróżnia ją od pamięci operacyjnej, która jest pamięcią wewnętrzną).

Do budowy systemu komputerowego oprócz procesora, pamięci i układów I/O potrzeba kilkunastu innych układów scalonych pośredniczących między poszczególnymi elementami systemu, np. buforów i wzmacniaczy szyn, zegarów, układów zarządzania pamięcią itd. Niekiedy te dodatkowe układy umieszcza się razem z mikroprocesorem w jednym układzie scalonym.

Procesor pobiera z pamięci kod rozkazu wskazywanego przez licznik rozkazów i umieszcza go w rejestrze rozkazów. Układ sterowania dekoduje go i na jego podstawie steruje pracą rejestrów, układu arytmetyczno-logicznego oraz wewnętrznych szyn. Wykonanie instrukcji jest podzielone na kilka faz. Pierwszą fazą jest pobranie z pamięci kodu. Następnie, jeśli dany rozkaz tego wymaga pobiera się z pamięci lub rejestrów dane, tzw. argumenty - sposób uzyskiwania argumentów nazywa się trybem adresowania. Jeśli argument można uzyskiwać na wiele sposobów, czyli procesor ma dużo trybów adresowania, to programowanie jest łatwiejsze i bardziej efektywne. Wreszcie wykonuje się operacje (np. dodawania) i wynik umieszcza w jednym z rejestrów procesora lub w pamięci. Zawartość licznika rozkazów jest zwiększona, mikroprocesor pobiera z pamięci następny rozkaz programu.

Opisana procedura ulega zmianie, gdy nastąpi tzw. przerwanie (ang. interrupt). Powoduje je sygnał podany z urządzenia zewnętrznego do procesora. Przerywa on wtedy wykonywanie programu. zapamiętana zostaje zawarto?ć licznika rozkazów i rozpoczyna się wykonywanie programu obsługi przerwań. Adres tego programu jest niekiedy ustalony, w innych przypadkach jest przesyłany przez specjalny układ przerwań. Takie przerwania są wykożystywane do współpracy z urządzeniami I/O. Przerwanie możę być także spowodowane wykonaniem specjalnego rozkazu maszynowego (przerwanie programowe). Adres programu obsługi przerwania jest w takim przypadku ustalony. Przerwania programowe służą zwykle do wywoływania programów systemu operacyjnego. Po zakończeniu obsługi przerwania wznawiane jest wykonywanie przerwanego programu.

Wszystkie operacje wykonywane przez procesor synchronizowane są impulsami przychodzącymi z zegara. Jedna instrukcja jest wykonywana w czasie kilku taktów zegara. Dlatego, gdy jego częstotliwość jest większa, procesor pracuje szybciej.

Rozkazy wykonywane przez mikroprocesory można podzielić na następujące grupy:

• przesłania bajtu lub kilku bajtów z pamięci do rejestrów, z rejestrów do pamięci lub między rejestrami

• przesłania bajtu lub ciągu bajtów między rejestrami i układami I/O

• arytmetyczne (dodawanie, odejmowanie, niekiedy mnożenie i dzielenie - dotyczy tylko liczb całkowitych o ograniczonej długości, np. 16 bitów)

• logiczne (porównywanie, iloczyn logiczny itd.)

• przetwarzanie ciągu bajtów (tylko proste operacje, np. przepisywanie lub porównywanie)

• sterujące (tzn. zmieniające zawartość licznika rozkazów, np. skoki, wywołanie podprogramów, przerwania programowe)

• sterujące pracą systemu komputerowego, np. zatrzymanie procesora.

Zakres działania niektórych rozkazów jest ograniczony. W szczególności argumentem rozkazów arytmetyczno-logicznych może być zawartość rejestrów procesora. Dotyczy to szczególnie starszych procesorów. Obecnie dąży się do tego, by procesor mógł wykonywać wsszystkie operacje na danych wszystkich typów (tzn. na adresach, bajtach, dwubajtowych słowach itd.), odczytywanych z pamięci lub rejestrów przy zastosowaniu dowolnego trybu adresowania.

Mikroprocesory różnią się między sobą zbiorem (listą) rozkazów oraz organizacją rejestrów. Dlatego programy napisane w języku procesora jednego typu nie mogą być wykonywane przez inny mikroprocesor.

 

Pamięci wewnętrzne komputera

Pamięć o dostępie swobodnym - RAM.

Pamięć zapisywalna RAM jest zespołem rejestrów równoległych, służących do przechowywania informacji, prz czym informację tę można zapisywać i odczytywać z dowolnego rejestru (stąd nazwa " pamięć o dostępie bezpośrednim", dla odróżnienia od pamięci o dostępie sekwencyjnym).

Pamięć tylko do odczytu - ROM.

Pamięć stała jest to taka pamięć, której zawartość nie może być zmieniana podczas pracy układu - jest ona bądź stała, bądź też ustalona przed użyciem (programowalne pamięci stałe).

Ze względu na sposób ustalania zawartośći pamięci stałe możemy popdzielić na:

• ROM - pamięci programowane w trakcie procesu produkcji (ang. read only memory),

• PROM - pamięci programowalne przez przepalenia połączeń,

• EPROM - pamięci reprogramowalne.

Pamięci ROM są wykonywane zarówno w technice TTL (bipolarne) jak i MOS. Pamięci PROM to zwykle pamięci bipolarne, natomioeast pamięci EPROM są wykonywane w technice MOS.Pamięć stała MOS składa sił z dekodera adresu, wybierającego żądane słowo, oraz z matrycy pamięciowej. Patrząc na układ pamięci z elementami NOR łatwo stwierdzić, że matryca pamięci to układ sum - z ich wyjść jest odczytywane wybrane słowo.

Zawartość pamici ROM jest ustalana w końcowym etapie produkcji układu scalonego. Zawartość ta jest określana przez zamawiającego, bądź też reprezentuje pewną informację użyteczną dla szerszego grona użytkowników (np. tablica sinusów, tablica znaków alfanumerycznych).

 

 

Podstawowe pojęcia informatyki

Informatyka jest dziedziną wiedzy zajmującą się algorytmami oraz gromadzeniem, wyszukiwaniem i przetwarzaniem informacji za pomocą komputerów i odpowiedniego oprogramowania.

Informatyka = Informacja + automatyka

Informacja (definicja ogólna) to taki czynnik, któremu człowiek może przypisać określony sens (znaczenie), aby móc ją wykorzystywać do różnych celów. Informacja (definicja informatyczna) to zbiór danych zebranych w celu ich przetwarzania i otrzymania wyników (nowych danych)

	Elektroniczna maszyna cyfrowa to urządzenie elektryczne potrafiące wykonywać 4 podstawowe działania matematyczne na cyfrach.
	Komputer to elektroniczna maszyna cyfrowa stosowana do przetwarzania, gromadzenia i wyszukiwania informacji za pomocą odpowiedniego oprogramowania.
	Oprogramowanie to zbiór programów, które pozwalają na wykonanie przez komputer pewnych zadań (komputer bez oprogramowania jest niezdolny do pracy).

	Algorytm to przepis rozwiązania pewnego zadania w postaci skończonej liczby kroków.
	Program to algorytm zapisany w języku zrozumiałym dla komputera.
	Hardware � zbiór wszystkich urządzeń komputerowych, czyli sprzęt komputerowy.
	Software- zbiór programów zainstalowanych na twardym dysku.

 

System komputerowy = Hardware + Software

 

	Bit to najmniejsza, elementarna jednostka informacji, która przyjmuje jedną z dwóch wartości 0 lub 1.
	Bajt (B) to jednostka informacji składająca się z 8 bitów.
	Kilobajt (KB) to jednostka równa 1024 bajtom (1KB = 2^10 B).
	Megabajt (MB) to jednostka równa 1048576 bajtom (1K*1K B = 2^20 B).

Główne cechy komputera:

	zdolność do zapamiętywania dużej ilości danych (pamięć taśmowa, dyskowa, CD-ROM),
	możliwość automatycznego wykonywania rozkazów (program komputerowy),
	programowalność, czyli zdolność do zmiany sposobu działania programu (programowanie)
	bardzo duża szybkość obliczeń (procesor może wykonać wiele milionów operacji matematycznych w czasie 1 sekundy),
	możliwość prezentacji wyników w różnej formie (pliku, tabeli, wykresu, tekstu, wydruku, dźwięku, ciągu bitów)

Krótka historia komputerów

W przeszłości komputery były nazywane oficjalnie Elektronicznymi Maszynami Cyfrowymi (skrót EMC), a nazwa komputer pochodzi od anglosaskiego compute, co oznacza "obliczać". Za pierwszy działający komputer zbudowany na świecie z elementów elektronicznych uważany jest ENIAC (ang. Electronic Numerical Integrator and Computer ). Został on skonstruowany w latach1945-46 na Uniwersytecie Pensylwanii w Stanach Zjednoczonych Ameryki Północnej. Zastosowano w nim 18 000 lamp próżniowych oraz wiele innych elementów elektronicznych i mechanicznych. Mieścił się w szafach ustawionych w podkowę i zajmował pomieszczenie o rozmiarach około 10 m. x 16 m., ważył 30 ton

i zużywał około 150 kW mocy elektrycznej (a więc tyle, ile około 1500 żarówek 100 W).

1800 r. - Charles Stanhope zbudował pierwszą mechaniczną maszynę logiczną.

1854 r. - George Boole stworzył dwuelementową algebrę logiki, która do dzisiaj jest podstawą działania elementów komputera.

1887 r. - Herman Hollerith opracował mechaniczny system rejestrowania danych przez wycinanie dziurek w długim pasku taśmy papierowej oraz zbudował maszynę sortującą dane.

1896 r. - H. Hollerith założył firmę Tabulating Machine Company produkującą maszyny jego konstrukcji.

1911 r. - Fuzja firmy Tabulating Machine Company z dwoma innymi w wyniku której powstało przedsiębiorstwo Computing-Tabulating-Recording Company.

1924 r. - Przedsiębiorstwo Computing-Tabulating-Recording Company zmienia nazwę na International Business Machines Corporation (IBM). Od tej daty firma IBM jest największym na świecie producentem komputerów. Informatycy nazywają ją �Big Blue�.

1946 r. - J.M. Brainerd, J.P. Eckert, J.W. Mauchly, H.H. Goldstine zbudowali pierwszą lampową maszynę do celów obliczeniowych (komputer ENIAC), uznawaną dzisiaj za pierwszy komputer.

1950 r. - Zbigniew Pawlak zbudował pierwszą w Polsce cyfrową maszynę liczącą na przekaźnikach GAM-1 do celów dydaktycznych.

1952 r. - pierwsze zastosowanie komputera przy wyborach prezydenta Stanów Zjednoczonych.

1954 r. - Grace Murray Hooper usunęła mola, który przykleił się do przekaźników maszyny cyfrowej MARK II. Mola umieściła w dzienniku użytkowników tej maszyny. Dzisiaj można go oglądać

w muzeum Marynarki Wojennej USA w Dahlgren w stanie Virginia. Od tego czasu słowo debugging (odrobaczenie) stosuje się w znaczeniu komputerowego wyszukiwania błędów w programach.

1955 r. - wprowadzenie pamięci w postaci dysku magnetycznego (przez firmę IBM).

1960 r. - Firma IBM rozpoczyna produkcję seryjną komputerów II generacji (na tranzystorach).

W zakładach WZE Elwro zbudowano pierwszy model komputera, który potem nazwano ODRA-1001.

1961 r. - Pojawienie się układu scalonego.

1967 r. - Armia USA została wyposażona w skomputeryzowany Powietrzny System Ostrzegania

i Naprowadzania AWACS. Rozpoczęcie w USA produkcji komputerów z układami scalonymi.

1970 r. - Opracowanie przez Jacka Karpińskiego prototypu pierwszego w Polsce minikomputera

K-202 opartego w całości na układach scalonych. Niestety ówcześni decydenci blokowali na różne sposoby możliwości produkcji tego komputera i Jacek Karpiński wyjechał później do Europy Zachodniej.

1971 r. - Skonstruowanie pierwszego mikroprocesora 4-bitowego 4004 przez firmę INTEL.

1972 r. - Zastosowanie minikomputera K-202 do obsługi mistrzostw świata w zapasach.

1974 r. - Powstanie systemu operacyjnego CP/M dla mikrokomputerów 8-bitowych.

1977 r. - Rozpoczęcie produkcji pierwszych komputerów osobistych.

1978 r. - Pojawienie się mikroprocesora 16-bitowego.

1980 � 1998 r. � bardzo szybki rozwój technologii mikroprocesorów firmy INTEL od modelu

i80286 poprzez i80386, i80486, Pentium (i80586), Pentium II, Pentium II MMX.

Zastosowania informatyki

Główne obszary zastosowań informatyki przedstawione zostały poniżej: Zastosowania informatyki, a w szczególności komputerów można podzielić następująco:

	programowanie:
	tworzenie kompilatorów np. Turbo-Pascal, C++,Visual Basic,
	programowanie systemów operacyjnych np. Unix, DOS, Linux, Windows NT,
	tworzenie języków zorientowanych problemowo np. Access, dBase, Delphi.
	wspomaganie pracy biurowej (pakiety oprogramowania np. Ms-Office 97):
	edytory tekstu np. WordPad, Word,
	edytory graficzne Paint,
	bazy danych (np. zarządzanie bazą kadrową firmy),
	programy kalkulacyjne np. Lotus 1-2-3, Excel 97,
	programy komunikacyjne np. Outlook Express, NetMeeting, Internet Explorer,
	systemy Desktop Publishing np. Ms-Publisher, Adobe Page Maker,
	programy graficzne do obróbki obrazów np. Corel PhotoPaint,
	programy edukacyjne:
	do nauki,
	do zabawy,
	wspomaganie pracy twórczej człowieka (ang.Computer Aided Design) np. AutoCAD,
	wspomaganie pracy wytwórczej człowieka (ang.Computer Aided Engineering),

Proces działania komputera jest bardzo skomplikowany, dlatego przestawiono go na poniższym rysunku w sposób bardzo uproszczony tj. jako dwa współpracujące urządzenia: pamięć operacyjna oraz procesor, Oba urządzenia znajdują się w jednej obudowie nazywanej jednostką centralną. Pamięć operacyjna służy do chwilowego pamiętania danych wejściowych i wyjściowych oraz przechowuje uruchomione programy. Programy przekazują rozkazy do procesora. Procesor to układ elektroniczny potrafiący wykonywać rozkazy arytmetyczne i logiczne na liczbach binarnych.

KOMPUTER=JEDNOSTKA CENTRALNA + URZĄDZENIA ZEWNĘTRZNE

JEDNOSTKA CENTRALNA = PAMIĘĆ OPERACYJNA + PROCESOR

Pozostałe elementy komputera to tzw. urządzenia peryferyjne (zewnętrzne). Ich funkcją jest dostarczanie lub odbieranie informacji (dane lub rozkazy) do lub z jednostki centralnej.

Wyróżniamy następujące grupy urządzeń peryferyjnych (zewnętrznych):

	urządzenia wejściowe (np. klawiatura, mysz, skaner),
	urządzenia wyjściowe (np. monitor ekranowy, drukarka, ploter, głośnik),
	urządzenia wejściowo - wyjściowe np. modem.

Rodzaj urządzenia	Kierunek informacji
wejściowe	od otoczenia do jednostki centralnej
wyjściowe	od jednostki centralnej do otoczenia

---