Učno gradivo pri predmetu VIO, 1. letnik, program računalnikar SPI PETER KREBELJ

Transcription

1 VZDRZ EVANJE INFORMACIJSKE OPREME Učno gradivo pri predmetu VIO, 1. letnik, program računalnikar SPI PETER KREBELJ

2 Peter Krebelj Vzdrževanje informacijske opreme Učno gradivo Ljubljana, 2016

3 Peter Krebelj Vzdrževanje informacijske opreme Oblikovanje in prelom: Peter Krebelj Besedilo in slike: Peter Krebelj Letnica: 2016 Kraj: Ljubljana Objava: digitalna knjižnica in spletna učilnica (PDF format) Založnik: spletna učilnica Spletni naslov za dostop: CIP - Kataložni zapis o publikaciji Narodna in univerzitetna knjižnica, Ljubljana (075.3)( ) KREBELJ, Peter Vzdrževanje informacijske opreme [Elektronski vir] : učno gradivo pri predmetu VIO, 1. letnik, program računalnikar SPI / Peter Krebelj. - El. knjiga. - Ljubljana : samozal., 2016 ISBN (pdf)

4 Kazalo 1. Zgodovina razvoja računalnikov Osnovni element računalnika Stikala Rele Elektronka Tranzistor Mikroprocesor Integrirana vezja Moorov zakon Vrste računalnikov: Superračunalnik Veliki računalnik Miniračunalnik Notesnik ali Notebook Dlančnik (PDA personal digital assistent) Tablični računalnik Osebni računalnik Računalniški terminal Kaj je računalništvo? Kaj so podatki in kaj program Kaj je informacija? Kaj je znanje? Določanje velikosti informacije Zapis desetiškega števila v dvojiškem sistemu Seštevanje binarnih števil Odštevanje pozitivnih binarnih števil Zapis števila v šestnajstiški obliki Zapis kodiranja informacije Kaj je informatika? Kaj je informacijska teorija?... 27

5 4.10. Informacijski sistem Predstavitev podatkov v računalniku Kodiranje podatkov Enote za merjenje podatkov Kodiranje števil Kodiranje slik Kodiranje zvoka Programska oprema Operacijski sistem - OS Gonilniki Uporabniška programska oprema Nameščanje programske opreme Postopek namestitve operacijskega sistema Windows Namestitev OS Windows Namestitev Windows Namestitev Virtual Box-a Izdelava virtualnega računalnika Računalniška strojna oprema Zgradba osebnega računalnika John Von Neumannov model Von Neumannovega model Obdelovalna enota Pomnilna enota Vhodno/izhodna enota Računalniška omrežja Enakovredno in strežniško povezovanje Lokalno in globalno omrežje Strojna oprema v omrežju Stikalo (Switch) Usmerjevalnik (Router) Hub Kabel UTP... 88

6 9 Komponente osebnega računalnika BIOS Priključki osebnega računalnika Napajalnik PS/2 priključek Serijski vmesnik Paralelni vmesnik USB priključek Omrežni priključek Avdio priključki Priključek za zaslon IEEE1934 ali FireWire MIDI Modemski priključek esata Hitrosti prenosa podatkov CPU ali CPE Glavni pomnilnik Trdi disk (HDD) Zgradba trdega diska Plošče trdih diskov Princip delovanja trdega diska Bralno/pisalna glava Drsnik in ročica Glavne lastnosti trdih diskov Vmesniki SSD trdi diski Hibridni trdi diski Matične plošče Priključki Priključki in reže Pretikači

7 9.6.4 Vezja Integrirane naprave Razširitvena vodila Sistemski viri Naslovi vhodno-izhodnih naprav I/O naslov Prekinitve IRQ Prekinitve IRQ DMA Menjava matične plošče Grafične kartice Sestavni deli Standardi Vodila Izhodi Proizvajalci Napajalnik Priključki Napetosti ATX Specifikacije napajalnika Poraba energije Optične enote Optični diski prve generacije Optični diski druge generacije Optični diski tretje generacije Vrste optičnih enot Vgradnja optične enote Prihodnost Zvočne kartice Zgodovina Stopnje razvoja

8 Sintetizatorji zvoka Prostorski zvok Integrirane zvočne kartice Digitalni procesor signalov (DSP) Flash pomnilniki Delovanje flash pomnilnika Uporaba Flash čitalniki kartic Hlajenje Osnove hlajenja računalnika Fizikalni temelji Stična površina Hladilna telesa in ventilatorji Vhodno/izhodne naprave Tipkovnica Nabor tipk Tehnologije tipkovnice Monitor RGB model in delovanje zaslonov VGA in DVI priključka Tiskalniki Brizgalni tiskalniki Laserski tiskalnik Multimedijska oprema Mikrofon Zvočne naprave Zvočniki Mikrofonija Projektorji Vrste projektorjev glede na tehnologijo prikazovanja: Tehnični podatki projektorjev Priklop projektorja

9 Vzdrževanje projektorja Elektronsko arhiviranje Videokonferenca Vprašanja za ponovitev snovi Kazalo slik Viri in literatura

10 1. Zgodovina razvoja računalnikov Človek je že zelo zgodaj razmišljal o tem, kako bi si olajšal, ne samo računanje, temveč tudi drugo delo. Že približno 2000 let pred našim štetjem se je tako pojavil prvi, sicer ne preveč zanesljiv, a hkrati prvi začetnik računalnika. Abakus: iznašli so ga 2000 let p.n.š.; lesena priprava namenjena računanju. 1642: Blaise Pascal, izdelal napravo, ki je delovala po principu koles, pri seštevku nad 9 je znala narediti prenos na naslednje mesto. 1834: Charles Babbage, zasnoval mehanično napravo, ki bi računala in pomagala pri reševanju problemov. 1890: Američan Herman Hollerith, izumil luknjičasto kartico, v uporabi do leta 1980, za popis prebivalstva. 1945: Von Neumann shrani v računalnikov pomnilnik tako podatke kot program, načelo uporabe v uporabi še danes. Leta 1946 je bil izdelan ENIAC, prvi računalnik brez mehanskih delov, težak okoli 80 ton in tisočkrat hitrejši kot tabulator. Računalniki se po predstavitvi ENIAC-a delijo po generacijah: o 1. generacija računalnikov: uporaba elektronke. o 2. generacija: uporaba tranzistorjev leta o 3. generacija: uporaba integriranih vezij leta 1965 (združevanje funkcij več relejev). o 4. generacija: uporaba mikroprocesorjev 1971, prvi izum mikroprocesorja. o 5. generacija: vzporedno procesiranje, prenos storitev v oblake, je trenutno še zmeraj v razvoju. Leta 1981 je IBM predstavil prvi osebni PC pod imenom 80286, sledili so 386, 486 Charles Babbage njegov načrt računalnika v času njegovega življenja ni bil nikoli izdelan. Razlog se je skrival v pomanjkanju denarja, zato je z izdelavo modela prekinil. Leta 1991 je bil po načrtih izdelan model, ki bi dejansko tudi deloval, kot je bil zasnovan. 10

11 Slika 1: Diferenčni stroj Programiranje je potekalo ročno, s pretikanjem stikal in povezovanjem kablov. Programi se niso mogli ohraniti, razen zapisov na papirju. Za vnos podatkov je služil čitalnik, ki je lahko prebiral podatke iz luknjastih kartic. Imel je približno elektronik in 1500 relejev. Slika 2: Eniac 2. Osnovni element računalnika Računalnik izvaja računske operacije s pomočjo stikal. Več kot je teh stikal in hitrejša kot so, hitreje lahko preračunava dane probleme. Procesorji brez dane logike ustreznih programskih ukazov ne bi bili uporabni. Tudi procesorji znajo izvajati zgolj: 11

12 1. Prenašanje števil iz pomnilnika v register. 2. Prenašati števila iz registrov v pomnilnik. 3. Prenašati števila v pomnilniku iz enega na drugo mesto. 4. Znajo izvajati zgolj 4 osnovne računske operacije: o Seštevanje, o odštevanje, o množenje, o deljenje, o primerjanje števil po velikosti. 5. Po vrsti prenašati ukaze iz pomnilnika, če je ukazano da ukaz preskočijo to tudi naredijo. 6. Znajo v registrih spreminjati vrednosti posameznih bitov Stikala Kot smo že omenili je za delovanje računalnika potrebno krmiljenje stikal, ki jih mora biti za hitro delovanje čim več, hkrati pa morajo biti čim hitrejša. Več stikal pomeni tudi zmožnost izvajanja bolj zahtevnih operacij. Zmanjševanje velikosti stikal je temeljni cilj v računalništvu. Problem stikal je bil problematičen v začetni dobi izdelave teh stikal, ko je bila zmožnost izdelava le teh povezana z ne elektronsko dobo Rele Rele je v osnovi elektromagnet, torej dokaj velika in težka napravica. Rele deluje tako, da tok, ki ga spustimo skozi navitje elektromagneta, pritegne oz. odtegne kotvo ta pa deluje na stikalo-a, ki sklene ali razklene tokokrog. V računalniku MARK2 iz leta 1948 je bilo vgrajenih le-teh. 12

13 Slika 3: Rele Elektronka Relejem so sledile elektronke. Podobna je tanki žarnici, kjer odpiranje ali zapiranje tokokroga izvajamo s pomočjo spreminjanja napetosti med anodo in katodo elektronke. V ENIAC računalniku je bilo vgrajenih cca elektronk. Slika 4: Elektronka 13

14 Tranzistor Elektronkam je sledil tranzistor. Tranzistor je v poznih 40. letih, ko je delal v podjetju Bell Laboratories, izumil William Shockley. Deluje zelo podobno kot elektronka, le da tok teče skozi polprevodnik, ki ga krmilimo z dovajanjem napetosti. Tranzistor je mnogo manjši od elektronike in za delovanje porabi bistveno manj energije. Slika 5: Tranzistor Mikroprocesor Leta 1971 je Ted Hoff pri Intelu izumil mikroprocesor, en sam čip, ki je vseboval večino logičnih sestavin računalnika. Mikroprocesor je sestavljeno integrirano vezje. Zasnovan je tako, da lahko v napravah krmili bolj ali manj zahtevne celovite postopke. Mikroprocesorji za računalnike so zasnovani, tako da omogočajo izvrševati poljubne postopke. Slika 6: Mikroprocesor 14

15 Integrirana vezja Integrirana vezja združujejo funkcije več tranzistorjev in drugih elektronskih elementov (uporov, kondenzatorjev, tuljav ). Vezje ni več splošni elektronski element, ampak v njem elektronski elementi delujejo kot funkcionalni sklopi po predpisani logiki. Danes se na prostoru, ki ga je včasih potreboval za delo en sam tranzistor lahko pojavi tudi nekaj tisoč ali milijon tranzistorjev Moorov zakon Moorov zakon: število tranzistorjev, ki jih lahko vgradimo na določeno površino silicija, se podvoji vsako drugo leto (cena pa ostane enaka). Slika 7: Moorov zakon 15

16 3. Vrste računalnikov: Superračunalnik (supercomputer), veliki računalnik (mainframe), mikroračunalnik (microcomputer) oz. osebni računalnik (personal computer), prenosni računalnik (notebook), netbook (manjši notesnik), miniračunalnik (minicomputer), tablični računalnik, računalniški terminal, dlančnik (PDA) Superračunalnik So posebna vrsta računalnikov, ki so ukaze sposobni izvrševati v piko sekundah, namesto v nano sekundah. Slika 8: Superračunalniki Super računalniki so običajno sistemi za reševanje bolj zahtevnih nalog, matematičnih izračunov, simulacij eden bolj znanih superračunalnikov je v Švici Cern, za simulacijo nastanka vesolja (veliki pok) Veliki računalnik Znan tudi pod angleško besedo Mainframe. Takšni računalniki so uporabljeni v organizacijah kot so banke, velike organizacije, raziskovalni inštituti, Veliki računalnik je lahko sestavljen iz več zmogljivejših računalnikov in se na tak način povečuje njegova zmogljivost. Računalniki imajo po več 10 GB spomina in na stotine GB diskovnega prostora. 16

17 Slika 9: Veliki računalnik 3.3. Miniračunalnik Zanj je značilno, da je običajno neslišen, je izredno majhen in se ga pritrdi na monitor, ima pred naložen sistem s čimer je tudi pripravljen za uporabo. Poraba električne energije je običajno zelo majhna. Splošna uporabnost: v gostinskih lokalih, cyber kavarnah, barih Slika 10: Miniračunalnik 17

18 3.4. Notesnik ali Notebook Prenosni računalniki so manjši in priročnejši, namenjeni delu na terenu ali v pisarni, kjer smo omejeni z električno energijo. Bistvena značilnost je zmožnost delovanja na baterijo in dokaj majhno težo, ki zagotavlja mobilnost ob prenašanju. Slika 11: Prenosni računalnik 3.5. Dlančnik (PDA personal digital assistent) Dlančnik je majhen računalnik, kjer lahko počnemo mnogo stvari. Novejši modeli so bistveno zmogljivejši od predhodnikov, tako, da imamo na voljo Wifi, pregled in delo z dokumenti, prenos elektronske pošte, mobilnim telefonom, GPS navigacijo, radijskim sprejemnikom, MP3 predvajalnikom Slika 12: Dlančnik 18

19 Povežemo ga lahko tudi z osebnim ali katerim drugim računalnikom. Podatke lahko shranjujemo ali prenašamo na druge vire Tablični računalnik Običajno gre za manjši računalnik z zaslonom na dotik. Tablica je osnovno vhodno izhodna naprava, torej je prikazovalnik hkrati naprava za prikaz kot tudi naprava za zajem podatkov. Na tablične računalnike je možno nalagati programsko opremo, ponujajo tudi dodatne možnosti kot so Wi-Fi, 3G povezava v splet, pregled elektronske pošte itd. Slika 13: Tablični računalnik 3.7. Osebni računalnik Leta 1981 je IBM predstavil prvi računalnik pod oznako 80286, ki je postal osnova za osebni računalnik ali PC. PC računalnik pomeni osnovo oz. kompatibilnost za nek računalnik izdelan po specifikaciji prvega IBM računalnika. Računalnik bomo tako opredelili kot elektronsko napravo za avtomatsko obdelavo podatkov. Navodilom za avtomatsko obdelavo podatkov pa pravimo program. Računalnik je tudi naprava za shranjevanje vsakovrstnih podatkov. Če to povzamemo, lahko rečemo, da je računalnik naprava za sprejem, hranjenje, obdelavo, urejanje in posredovanje določenih podatkov Računalniški terminal Ni prava vrsta računalnika, a hkrati mu lahko rečemo tudi računalnik. Sestavljen je iz miške, tipkovnice in monitorja, za delovanje pa skrbi majhna naprava, na katero so povezane omenjene komponente. Naprava skrbi za komunikacijo s strežnikom, kjer nam je pravzaprav namenjen naš prostor in del računalnika. 19

20 Slika 14: Terminal Terminal je naprava, ki nam služi kot vmesnik med strežnikom in našim delovnim okoljem. Naprava ne vsebuje diska, ne potrebuje veliko pomnilnika, zmogljivega procesorja, saj vse naše zahteve in programe obdeluje in poganja strežnik, ki nam preko omrežja posreduje ustrezno obdelane podatke. Bistvena prednost je, da ne potrebujemo ločenega sistema za vsakega uporabnika, ne potrebujemo dodatne zanesljivosti, saj so podatki na strežniku, varčujemo z elektriko in hkrati nimamo dodatnega vzdrževanja. 4. Kaj je računalništvo? Računalništvo je veda o zgradbi in delovanju računalnika Kaj so podatki in kaj program Podatke vnašamo preko programa (npr. Excel, Word, Notepad, ). Podatek je lahko vsaka podana informacija v obliki številke, besede, slike, videa podatki so dejstva, predstavljena na jedrnat način. Podatek se shrani v elektronski obliki. Program je algoritem, zapisan v programskem jeziku (vrsta v naprej določenih postopkov), ki omogočajo izvajanje nekega, v naprej predvidenega, postopka. Kaj je torej podatek: - Podatek je opredmetenje realnosti, - znanje predstavljamo s podatki, - snov, ki prenaša podatke, je medij Kaj je informacija? Beseda informacija izvira iz latinske besede informatio, kar pomeni pojem oz. predstava. Informacija je podatek, dejstvo ali vsebina nekega sporočila, ki opisuje nekaj novega oz. nam podaja neko informacijo. Informacija je predmet sporočanja ali komuniciranja. Za človeka so informacije vse, kar vidimo slišimo, zaznavamo, čutimo oz. kar lahko zaznamo s čutili. Človek informacije obvlada tako razumsko kot čustveno, zato ima lahko ista informacija 20

21 različno vrednost. Informacija mora zato imeti določeno velikost, ki ne sme biti odvisna od različnih pogledov nanjo. Velikost informacije je zato odvisna od števila mogočih izidov poskusa. Informacija pri metu kocke je zato večja od tiste, ki jo dobimo pri metu kovanca, saj ima prvi poskus 6 izidov, drugi pa le 2. Teorija informacije imenuje enoto za merjenje količine informacije dualna (dvojiška) enota, ker je opredeljena s poskusom z dvema izidoma. Informacija na kratko: - Informacija mora imeti oddajnik in prejemnik, vmes pa je prenosni medij, - informacija je prirastek oz. nadgraditev znanja, - informacija je vedno nekaj novega, - informacija izven človekove glave ne obstaja, - zgraditev informacije ne poteka pri vseh ljudeh enako Kaj je znanje? Znanje omogoča človeku razumeti realnost in se odzivati na dogodke v njej. Znanje se od človeka do človeka zelo razlikuje. Pogosto se zgodi, da si ljudje iste stvari predstavljamo drugače: deklica na frizerski bo nekaterim dijakom všeč, drugim pač ne Človek znanje in dogodke povezuje med seboj in poskuša prikazati in odkriti prave in pomembne podatke. Znanje, ki ga človek ima, poveže in uporabi za prikaz in tudi zmožnost zapisa na nek medij (list papirja, Word ). Znanje, ki je predstavljeno s podatki, shranjeno in urejeno, je zato zapisano znanje. Človek je sprva svoje znanje risal na stene v obliki znakov, plesov, figur kasneje je izumil pisavo za sporazumevanje. Danes, s pomočjo informacijske tehnologije, človek svoje znanje zapisuje v elektronski obliki, IT pa mu omogoča, da s tem znanjem upravlja: zbiranje, organiziranje in uporaba znanja. Človek nastopa kot nosilec znanja, IT pa omogoča zbiranje in obdelavo. Povzetek znanja: - Znanje se od človeka do človeka razlikuje, - človek si želi zgraditi čim bolj realen model, - zapisano znanje je znanje, ki je zunaj človeških glav predstavljeno s podatki, - človek je že v zgodovini beležil svoje znanje, - nezapisano znanje loči ljudi med seboj (tako znanje je le v glavah). 21

22 4.4. Določanje velikosti informacije Pri vsaki podvojitvi števila pridobimo novo enoto informacije. Število izidov je enako številu 2, potenciranem s količino informacije: 2 = = = = 2 4 Pri določanju velikosti informacije torej ugotavljamo potenco, s katero moramo potencirati število 2, da dobimo predpisano število izidov. Potenciranju nasproten postopek imenujemo logaritmiranje. Primer: log = 3 Ker je 32 = 2 5, je logaritem števila 32 pri osnovi 2 enak 5. Matematično: log 2 32=5. Definicija: Če ima poskus n enako verjetnih izidov, nastane pri izvedbi poskusa log 2 n enot informacije Zapis desetiškega števila v dvojiškem sistemu Primer: 1483:2 = 741 ostane 1 741:2 = 370 ostane 1 370:2 = 185 ostane 0 185:2 = 92 ostane 1 92:2 = 46 ostane 0 46:2 = 23 ostane 0 23:2 = 11 ostane 1 11:2 = 5 ostane 1 5:2 = 2 ostane 1 2:2 = 1 ostane 0 1:0 = 0 ostane [10] = [2] Število, ki ga želimo pretvoriti v dvojiško, delimo s številom 2 in zapisujemo delitelja ter ostanek. Ostanek pri deljenju ponovno delimo z 2 in to ponavljamo, tako, da na koncu dobimo 0 ali 1. 22

23 Desetiško število v binarnega zapišemo tako, da ostanke pri deljenju od zadnjega izračuna proti prvemu, zapišemo v binarno vrednost. Pretvorba binarnega števila nazaj v desetiško: Število nazaj v desetiško pa bi zapisali takole: = = = 1483 [10] Seštevanje binarnih števil Oglejmo si seštevanje dvojiških števil brez predznaka. Seštevanje poteka po stolpcih, od desne proti levi. Če je vsota večja ali enaka bazi (2), potem pride do prenosa, ki ga prištejemo naslednjemu stolpcu. Dvojiški števili X in Y, ki ju želimo sešteti, morata biti desno poravnani na najmanj pomembnih (LSB) bitih. Prenos (ang. carry) c i je enak 1 pri seštevanju dveh ali več enic v stolpcu = 0 (carry ena) (+ the carry) = 1 (carry ena) (+ the carry) = 0 (carry ena) (+ the carry) = 0 (carry ena) (+ the carry) = 0 (carry ena) (+ the carry) = 0 (carry ena) (+ the carry) = 0 (carry ena) (+ the carry) = 1 Primer: Seštevanje števil brez predznaka X = in Y = v dvojiškem sistemu, ki daje vsoto Z = X + Y = X Y c c i - prenos Z

24 Odštevanje pozitivnih binarnih števil POZOR: Števili, ki ju bomo odštevali, morata vsebovati enako število binarnih vrednosti, četudi to pomeni, da bomo enemu številu spredaj dodali bite 0. Primer: Odštejmo števili ( ). Rezultat odštevanja mora biti enak Števili sta enako dolgi, zato nimamo težav glede dolžine. 2. Število, ki ga bomo odšteli, lahko tudi prištejemo njegovo negativno vrednost, zato: (negiramo trenutno vrednost) 3. Vzamemo negirano vrednost ter ji prištejemo = Zdaj lahko vrednosti prištejemo vrednost in dobimo rezultat. X Y c c i Z Dobimo rezultat , paziti moramo, da prvo vrednost ignoriramo, tako dobimo končni rezultat , kar pretvorjeno v desetiško pomeni 133. Primeri Zapiši število 97 v binarni obliki. 97:2 = 48 ost. 1 48:2 = 24 ost. 0 24:2 = 12 ost. 0 12:2 = 6 ost. 0 6:2 = 3 ost. 0 3:2= 1 ost. 1 1:2 = 0 ost [10] = [2] 24

25 Zapiši število 131 v binarni obliki. 131:2 = 65 ost. 1 65:2 = 32 ost. 1 32:2 = 16 ost. 0 16:2 = 8 ost. 0 8:2 = 4 ost. 0 4:2 = 2 ost. 0 2:2= 1 ost. 0 1:2= 0 ost [10] = [2] Pretvori število nazaj v desetiško število = = = = [2] = 206 [10] Pretvori število nazaj v desetiško število = = = [2] = 3852 [10] 25

26 4.6. Zapis števila v šestnajstiški obliki V spodnji tabeli imamo predstavljen zapis števil v HEX obliki, kar bi slovensko poimenovali šestnajstiški zapis. Označimo ga s slednjim zapisom 5AB [16] Decimal Hex Decimal Hex Decimal Hex B 30 1E C D E 60 3C F A F4 10 A E8 Vrednosti lahko pogledamo v tabeli, pomagamo si lahko s kalkulatorjem, vseeno pa si bomo tudi pogledali kako se naredi pretvorbo iz enega sistema v drugega in obratno. Pretvorba in desetiškega v šestnajstiški sistem: 1483:16 = 92 ostane 11 92:16 = 5 ostane 12 5:16 = 0 ostane 5 Znaki za zapis šestnajstiškega števila: 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, A, B, C, D, E, F A=10 B=11 C=12 D=13 E=14 F= [10] = 5CB [16] 26

27 Pretvorba iz šestnajstiškega nazaj v desetiški sistem: 5CB [16] = = = 1483 [10] 4.7. Zapis kodiranja informacije Teorija informacij, ki je matematična disciplina in z informacijami tudi računa, uporablja namesto odgovor ne in da številki 0 in 1. 0 in 1 sta edina elementa dvojiškega številskega sestava. Iz te zveze izvira naziv računalniške enote za merjenje količine informacije. Znak za zapis informacije imenujemo bit in ima lahko vrednost 0 in 1. Bit je tudi enota za merjenje informacije Kaj je informatika? Informatika v ožjem pomenu besede pomeni vedo o elektronskem prenašanju sporočil. Veda informatika, ki se izvirno imenuje teorija informacije, ni tehnična, temveč je teoretična panoga. Informatika je področje računalniške znanosti, kjer se raziskovalci ali uporabniki ukvarjajo s pretoki, obdelavo, uporabo in hranjenjem podatkov Kaj je informacijska teorija? Informacijska teorija preučuje vse, kar je v zvezi z informacijami in ugotavlja količinske zakonitosti v zvezi z zbiranjem, prenašanjem in kodiranjem informacije Informacijski sistem Informacijski sistem je sklop naprav in programja, namenjen učinkovitem zbiranju, obdelavi, shranjevanju in posredovanju podatkov uporabnikom. Lahko bi rekli tudi, da je model praktične uporabe informacije v pravem (živem) okolju Predstavitev podatkov v računalniku Računalniku lahko podatke podamo na dva načina: vpis podatka preko tipkovnice npr. vnos imena. Druga metoda vnosa bi bila podana s pomočjo mikrofona, torej bi podatek bil zvočni zapis, kar bi program zabeležil s pomočjo mikrofona. 27

28 Posneti posnetek bi bil tako nek zvočni val, kot prikazuje spodnja slika. Slika 15: Zvočni val avdio posnetka Iz samega vala ne moremo razbrati kaj je bilo povedanega, posnetek bi zato morali poslušati. Podatki so v tem primeru bistveno obsežnejši od vpisanih, saj dobimo tudi globino glasu, način izgovarjave, dinamiko itd. Povedano ime v zgornjem primeru bi lahko predstavili na samem grafu kot diskretno funkcijo. Točke na grafu predstavljajo posamezne črke, iz katerih lahko razberemo neke vrednosti. Prikaz grafa, z nekim omejenim številom vrednosti, kjer bi lahko predstavili tudi črke. Slika na naslednji strani prikazuje primer zvezne funkcije. 28

29 Slika 16: Zvezna funkcija Prikaz zvezne funkcije, ki vsebuje neskončno število vrednosti. Zaloga vrednosti zveznih funkcij so realna števila ali njene podmnožice, torej množice z neskončnim številom elementov. Iz tega izhaja, da funkciji za diskretno in zvezno v računalništvu opisujeta digitalno in analogno stanje. Digitalno pomeni v latinščini digitus iz številk oz. znakov. Vtipkano ime na tipkovnici je torej digitalno, ime posneto s pomočjo programa in mikrofona pa je analogno. Digitalni ali diskretni podatki obsegajo končno število vrednosti, analogni ali zvezni podatki pa neskončno število vrednosti. Pretvorbo analognega signala v digitalnega pri snemanju izvede računalnik, tako da vstopnega signala ne meri neprekinjeno, ampak le v določenih časovnih razmikih. Na enostaven način tako neskončno število vrednosti skrčimo oz. razberemo le končno število vrednosti. Digitalizacija pomeni približek tem podatkom, kako dober je približek pa je odvisno od tega, kako pogosto smo meritve izvajali. Ker smo imeli za primer ravno zvok naj 29

30 omenimo, da je potrebno opraviti v eni sekundi vsaj meritev zvoka, da je le-ta zadovoljiv, ni pa čisto primeren. Pretvorbo digitalnega signala v analognega izvajamo z digitalno-analognim pretvornika oz. DApretvornikom. V računalniku za tako pretvorbo skrbi zvočna kartica Kodiranje podatkov Pri izboru znakov za uporabo na računalniku, se je najprej potrebno odločiti, katere so tiste črke, ki jih bomo potrebovali ter kateri so tisti znaki, ki jih želimo uporabljati. Vsak znak bo potrebno računalniku predstaviti z določeno kodo. Posamezen znak v računalniku zapišemo v računalniku z osem mestnim dvojiškim številom oz. kombinacijo 8 bitov. Skupino 8 bitov v računalniku imenujemo byte. Torej najmanjše število zapisano z biti je in česar sledi, da je največje število [2] = 255 [10] Z dvojiškim sistemom torej lahko prikažemo 256 števil (0 do 255). Enak rezultat bi dobili, če bi izračunali 2 8. Za najpogostejše znake so zato morali sprejeti standard. ASCII je standard za prikaz znakov, ki so ga sprejeli ameriški znanstveniki, s čimer naj bi uredili standardizacijo. ASCII predstavlja le 128 znakov od 0 do 127, vsebuje le nekatere posebne znake in osnovne znake abecede. Tukaj ne najdemo šumnikov ali nekaterih posebnih znakov, saj le-te predstavimo s spremenjenim naborom. Nabor lahko tudi obdržimo in uporabimo za predstavitev manjkajočih znakov mesta od 128 do 255. Dodatni kodni standardi, ki uporabljajo deloma spremenjene ASCII kode ali dodatne kode, se imenujejo kodne tabele. 30

31 Slika 17: ASCII (ameriški standard) Enote za merjenje podatkov Osnovna enota za merjenje podatkov je kot smo že povedali bit. Povezava 8 bitov v enoten podatek nam predstavlja byte. Oznaka za byte je B. Torej mali b predstavlja bit in veliki B predstavlja byte. Tako bit kot bajt (byte) sta dokaj majhni enoti, zato imamo tudi večje enote za merjenje podatkov. Po velikosti si sledijo: bit, byte, kilobajt, megabajt, gigabajt, terabajt 1 KB = 2 10 B = 1024 B 1 MB = 2 20 B = 1024 KB = B 1 GB = 2 30 B = MB = B 1 TB = 2 40 B = 1024 GB Kot lahko vidimo, je razlika med enotami 1024, čeprav proizvajalci elektronskih naprav pretvorbe v večja števila delajo s Če pogledamo zgolj primer trdega diska, kupimo disk s kapaciteto 1TB, vsebovati bi moral 1024 GB prostora, na voljo ga bomo imeli manj kot 1000 GB. Razlog se skriva v tem, da proizvajalci uporabljajo za pretvornik enote novo enoto, kjer je pretvornik 1000 namesto 1024 in jo imenujejo kilobit, megabit, gigabit 31

32 4.14. Kodiranje števil Računalnik ob svojem delu desetiška števila spremeni v dvojiška. Pri delu z računalnikom tega niti ne bomo opazili, zato tudi ni potrebno posvečati posebne pozornosti. Pomembno je le omeniti, da v kolikor se lotimo programiranja, moramo poznati uporabo številskih tipov. Programer je tisti, ki bo določil tip števila (byte, integer, short, long, ). Z 1 B (Bytom) lahko predstavimo 256 števil (0 do 255). V kolikor želimo predstaviti negativno število, nam ostane zgolj 128 števil za negativna in 128 števil za pozitivna števila. Za uporabo večjih števil uporabljamo druge tipe za predstavitev podatkov Kodiranje slik Računalnik sliko predstavlja kot množico pik, ki človeškemu očesu predstavljajo sliko. Na enak način je slika prikazana tudi na zaslonu ali tiskalniku. V kolikor pogledamo LCD zaslon od blizu, lahko opazimo posamezne barvne pike, ki s spreminjanjem barve spreminjajo tudi našo sliko. Vsako sliko lahko opišemo s številom, zato tako kodirani sliki pravimo bitna slika. Pri kodiranju slike se lahko odločamo med številom barv, ki jih bomo uporabili. Sliko običajno opišemo s 4 biti, 8 biti, 16 biti ali 32 biti. Za predstavo o številu barv imamo tole tabelo: 4 biti 16 barv 8 bitov 256 barv 16 bitov barv 24 bitov barv 32 bitov barv Če vzamemo za primer resolucijo monitorja pri barvni globini 24 bitov, bi za prikaz slike na monitorju potrebovali: barv = pik za prikaz. Slikam opisanim s točkami pravimo rastrske slike. Slike lahko poleg pik opišemo tudi z navodilom, kako jo je potrebno narisati. Sliki, ki je opisana v obliki geometrijskih formul, pravimo vektorska slika. Slike v vektorski obliki lahko transformiramo, povečujemo, spreminjamo lego, vrtimo ne da bi slike ob tem kaj izgubile na sami kakovosti. Slike oblikujemo z namenskimi programi, običajno take slike tudi zasedajo manj prostora, saj njihov prikaz ne zahteva informacije o vsaki posamezniki piki, kot je to pri rasterski sliki. 32

33 RGB (Red, Green, Blue) barvni princip je znan že iz 19. stoletja, ko je bila objavljena teorija o mešanju svetlobe, pri katerem iz zelene, rdeče in modre svetlobe nastane katerikoli odtenek svetlobnega spektra. Ta princip je bil uporabljen v fotografiji pri izdelavi barvne fotografije in je našel uporabo v svetlobnih napravah, ki beležijo ali rišejo sliko. Slika 18: Prikaz RGB modela na zaslonu računalnika. V kolikor si pogledamo računalniški LCD monitor od blizu ali s pomočjo povečevalnega stekla, bomo opazili, da se pojavljajo 3 omenjene barve: rdeča, zelena in modra. Računalniški zaslon je sposoben prilagajati jakost svetlobe posamezni točki, s kombiniranjem barv pa tako dobimo katerokoli drugo barvo. Ker so si točke blizu jih oko ne more ločiti, zato vidimo to kot preliv oz. eno barvo. Prikaz vseh treh točk hkrati naše oko zazna kot belo barvo, prikaz teh točk v različnih deležih oz. jakostih nam bo dalo različne odtenke barv. Takšnemu mešanju barv pravimo aditivno mešanje. Za razliko od prikazovanja na monitorju je pri tiskanju veliko primernejši način CMY (Cyan, Magenta, Yellow) barvni model. Tipične naprav, ki uporabljajo RGB sistem so: računalniški monitor, televizija, video kamere, mobilni telefoni, video projektorji RGB model je seštevalni barvni model, pri katerem vsako barvo predstavimo kot vsoto rdeče (Red), zelene (Green) in modre barve (Blue). Je barvni sistem, na katerem temelji delovanje monitorjev. Če vsako barvo predstavimo z 8 biti, imamo na voljo okoli 16,7 milijona barvnih in sivih odtenkov. Delovanje barvnega sistema bi lahko ponazorili s tremi različnimi barvnimi reflektorji (rdeč, moder in zelen), ki so usmerjeni v isto točko na beli steni. Ker vsak reflektor doda več svetlobe, bo skupna barva dveh ali treh barvnih svetlobnih snopov svetlejša kot le ena. 33

34 Vsaka primarna barva (rdeča, zelena, modra) v RGB sistemu lahko zavzame vrednost v razponu od 0 do 255. Vrednost 0 vseh treh barv pomeni črno (nič svetlobe), vrednost 255 pri vseh treh barvah pa belo (svetloba). CMYK je kratica za zelenomodra (Cyan), modro-rdeča (Magenta), rumena (Yellow) ter črna (Key). Za črno barvo so uporabili črko K (Key color) kot ključno barvo za dosego črnih kontrastov. Po drugi strani pa s črko B že označujemo modro barvo. Te barve včasih imenujemo tudi obdelovalne barve, ker jih uporabljamo v procesu štiri-barvnega tiskanja. Če imamo doma barvni tiskalnik, potem vemo, da so barvne kartuše v teh štirih osnovnih barvah. Vse barve so sestavljene z mešanjem teh barv. Teoretično bi za tisk zadostovale že zeleno modra (cyan), modro rdeča (magenta) in rumena, vendar pa slika ne bi bila kontrastna. Zato pri tisku potrebujemo še črno barvo. To je odštevalni barvni model, saj pri tiskanju oziroma mešanju tiskarskih barv, dobimo vedno temnejšo barvo Kodiranje zvoka Zvok so analogni podatki, ki si jih računalnik, s pomočjo zvočne kartice, predstavi z digitalnimi vrednostnimi. Kot smo že omenili, je zvok predstavljen z zvezno funkcijo. Graf spreminjanja lahko prikažemo kot zvočni val. Slika 19: Avdio sled 34

35 Slika 20: Povečava avdio sledi Prvi graf prikazuje neko avdio sled, v našem primeru gre za neko skladbo skupine U2. V kolikor to sled nekajkrat povečamo, dobimo avdio krivuljo tega zvoka. Definicija: Valovno kodiranje zvoka je predstavitev zvoka z velikostmi zvočnega vala, merjenega v določenih, enako velikih časovnih razmikih. Pri predvajanju valovno kodiranega zvoka izvaja zvočna kartica obratni postopek, kakor pri snemanju. Zvočna kartica zapolni vrzeli med vrednostmi, ki so se pojavile pri zajemu avdio posnetka, in tako iz digitalnega posnetka ustvari analogni signal, ki ga kasneje predvajamo in slišimo kot zvočno valovanje. 35

36 Slika 21: Prikaz analognega in digitalnega signala Zgornji graf nam prikazuje avdio signal, ki ga poslušamo, govorimo, pojemo Na grafu B in C lahko vidimo na kakšen način se tak avdio signal zabeleži s pomočjo vrednosti in kakšne razlike se pojavijo v različni kakovosti shranjevanja. Kodiranje zvočnega vala določimo s parametroma, kot sta globina (kako pogosto izvajamo meritve pri pretvorbi signala), označimo jo z biti 8 bit, 16 bit, 32 bit in drugi parameter je frekvenca merjenja zvočnega signala, pravimo ji frekvenca vzorčenja. Frekvenca vzorčenja ima lahko vrednosti 11 khz, 22 khz, 44 khz ali celo več. 1 khz pomeni 1000 meritev zvočnega signala na sekundo. Vzemimo primer avdio posnetka dolžine 1 s, z vzorčenjem khz in 16 bitno globino zvoka. Za tak zapis bomo potrebovali B (byta) = B prostora. MIDI je kodni standard za zapisovanje glasbe na računalniku. 36

37 5. Programska oprema Med programsko opremo sodijo vsi programi, ki imamo nameščene na računalniku in omogočajo tako normalno delovanje samega računalnika kot delo samemu uporabniku, ki te programe uporablja. Programsko opremo v grobem delimo: Sistemska programska oprema: o operacijski sistem, o gonilniki (angl. drivers), o BIOS (Basic Input Ouput System), o drugi sistemski programi (npr. programi za virtualizacijo, spletni brskalniki, ipd.). Uporabniška programska oprema: o Pisarniški programski paket Microsoft Office (Word, Excel, Power point, Outlook, ). o Programska oprema proti zlonamerni programski kodi (antivirusni programi, protivohunski programi ipd.). o Razni razvojni programi (programi za programiranje, simulacije ipd.). 5.1 Operacijski sistem - OS Operacijski sistem je najpomembnejši in najobsežnejši program na našem računalniku, ki je nujno potreben za delovanje samega računalnika ter osnovni pogoj, da lahko uporabnik računalnik sploh uporablja. Osnovne naloge operacijskega sistema: upravljanje z datotečnim sistemom, upravljanje s procesi, upravljanje s strojno opremo, skrbi za varnost in zaščito, predstavlja vmesni člen med strojno opremo in samim uporabnikom, predstavlja vmesni člen med sistemsko opremo in ostalimi uporabniškimi programi ter ima še mnogo drugih nalog. 37

38 Vrste operacijskih sistemov: Licenčni Microsoft: (DOS, Windows 3.11, Windows 95, Windows 98, Windows 2000, Windows XP, Windows 7, Windows 8, Windows 10), licenčni - Apple: (Mac OS), odprtokodni: Linux, Android, Unix. 5.2 Gonilniki Gonilnik (angl. driver) je majhen program, ki omogoča računalniku oz. operacijskemu sistemu prepoznavo strojne opreme in sicer z namenom, da ta kar se da optimalno deluje. V primeru, da določenega gonilnika na računalniku nimamo nameščenega, se lahko zgodi, da OS strojne opreme sploh ne zazna in jo tako enostavno ne moremo uporabljati (najbolj neugoden primer) v nekoliko blažji obliki pa je sicer strojna oprema zaznana, toda ne deluje optimalno. Lep primer ne optimalno delujoče strojne opreme je npr. ko nimamo nameščenega gonilnika za grafično kartico ali pa je ta neustrezen, je lahko posledica, da monitor sliko sicer prikazuje, toda v neustrezni ločljivosti, kar uporabnik vidi kot nekvalitetno sliko (zamegljena, neostra slika). Najpomembnejši gonilniki računalnika so: Gonilnik za matično ploščo (CHIPSET), gonilnik za grafično kartico, gonilnik za zvočno kartico, gonilnik mrežno kartico in drugi. Pomembno se je zavedati, da lahko nepravilen ali manjkajoč gonilnik povzroča nepravilno delovanje OS. V skrajnem primeru se lahko pojavi tudi zaslon smrti (blue screen). 38

39 Slika 22: Windows 10 in zaslon smrti Naloga računalničarja je, da problem z neustreznim ali manjkajočim gonilnikom ugotovi in ga ustrezno odpravi. Možnosti so sledeče: 1. Uporabimo priložen namestitveni medij, ki smo ga prejeli ob nakupu računalnika (CD, DVD ). Namestimo ustrezno programsko opremo (gonilnik), ki je manjkajoč. 2. Na podlagi proizvajalca in točnega modela neke strojne opreme na strani proizvajalca najdemo ustrezen gonilnik, ki ustreza našemu operacijskemu sistemu, in ga namestimo. 3. V kolikor ne vemo, katera naprava nima ustreznega gonilnika, potem si lahko pomagamo s pomočjo upravljalnika sistema in podrobnostih o naši napravi (Upravljanje računalnika - -> Izberemo ustrezno napravo --> pod zavihkom podrobnosti preverimo strojni ID ali kompatibilni ID naprave). Zanima nas VEN, ki ponazarja vendor (proizvajalec) in DEV (device), ki ponazarja šifro naprave v šestnajstiški obliki. Slika 23: Iskanje naprave po VEN in DEV oznaki 39

40 V podanem primeru vidimo, da je VEN = 8086 in DEV = 08B2. S pomočjo ustrezne spletne strani preverimo obe vrednosti in tako izvemo točen model naprave. Spletna stran z relativno svežimi osvežitvami je pcidatabase.com, kjer na podlagi podanih vrednosti preberemo, da gre za Intel PROSet Wireless napravo. Zadnja možnost je pravzaprav zgolj nadgradnja, kjer z izbiro posodobitve gonilnika poskrbimo, da bo OS v spletu preveril ali obstaja za izbrano napravo kakšna posodobitev. Slika 24: Posodobitev gonilnika Nekateri proizvajalci nam omogočajo preverjanje posodobitev in iskanje ustreznih gonilnikov preko lastnih programskih rešitev. Omenjene rešitve običajno najdemo pri velikih proizvajalcih, kot so Lenovo, HP, IBM itn. 5.3 Uporabniška programska oprema Med uporabniško programsko opremo sodijo več ali manj vsi programi (razen OS in gonilnikov), ki jih posamezni uporabnik potrebuje za uspešno delo na računalniku. Med najbolj znane uporabniške programe sodi programski paket Microsoft Office, ta vsebuje več programov (paket), ki omogočajo uporabniku najrazličnejša pisarniška opravila. Microsoft Office vsebuje: Microsoft Word (pisanje in urejanje teksta oz. besedil), Microsoft Excel (računanje, delo s tabelami, risanje grafikonov itd.), Microsoft Power Point (izdelava elektronskih predstavitev), Microsoft Outlook (elektronska pošta), Microsoft Access (delo s podatkovnimi bazami), 40

41 Microsot OneNote (zaslonsko izrezovanje, izdelava seznamov, projektov itd.). 6 Nameščanje programske opreme 6.1. Postopek namestitve operacijskega sistema Windows 7 Postopek namestitve bo prikazan s pomočjo virtualnega sistema VirtualBox, kar pomeni, da je v postopku razlika le v tem, da nam ni potrebno spreminjati nastavitev BIOS in bomo prikazali namestitev znotraj obstoječega operacijskega sistema. 1. Za namestitev operacijskega sistema Windows 7 potrebujemo zgoščenko DVD z namestitvenimi datotekami ali zagonski ključek USB z ustrezno namestitivijo. 2. V BIOS programu našega računalnika moramo nastaviti, da se računalnik zaganja iz CD ROM-a oz. '' za first boot '' moramo izbrati CD enoto (optično enoto) ali v meniju za začasni zagon izbrati ustrezno optič USB napravo. Odvisno od vrste namestitive, ki jo imamo na voljo. 3. V optično enoto/usb enoto vstavimo namestitveni DVD/USB ter ponovno zaženemo računalnik in pojavi se zaslon Ob prikazu sporočila pritisnemo katerokoli tipko, da se zagon prične iz CD oz. DVD-ja. 41

42 4. Pojavi se zaslon kot ga vidimo spodaj in sicer prične se nalaganje datotek. 5. Na zaslonu se pojavi logotip programa Windows 7 in namestitev se prične. 42

43 6. V spodnjem oknu kot vidimo nastavimo Jezik, Prikaz časa in valute ter Vrsto tipkovnico nato kliknemo Naprej. 7. V naslednjem oknu samo kliknemo gumb Namesti zdaj. 43

44 8. Sledi zagon namestitvenega programa. 9. Prikaže se okno z licenčnimi pogoji uporabe, če se strinjamo z njimi, označimo Sprejmem licenčne pogoje, ter kliknemo na gumb Naprej. 44

45 10. Kot vidimo v oknu lahko izbiramo dve vrsti namestitve: Nadgradnja ali Namestitev po meri, v našem primeru bomo izbrali drugo možnost, torej namestitev po meri. 11. V naslednjem koraku lahko izbiramo mesto namestitve operacijskega sistema in sicer lahko izberemo že izdelano particijo, ki jo je računalnik prepoznal ali pa si particije uredimo po svoje. Obstoječe particije lahko izbrišemo in izdelamo poljubno število novih, glede na velikost trdega diska nove. 45

46 12. V oknu spodaj lahko vidimo kaj se trenutno namešča in kolikšen % je že nameščenega, med samo namestitvijo se izvede tudi ponovni zagon in nameščanje se nadaljuje. Kot vidimo, se v tem koraku izvede več stvari (kopiranje datotek, razširjanje dat., nameščanje funkcij itd.). 13. V tem koraku poteka posodabljanje nastavitev registra. 46

47 14. Kot vidimo se nameščanje bliža koncu, saj poteka le še dokončevanje nastavitev. Za tem korakom se zopet izvede ponovni zagon in namestitev se nadaljuje. 15. Sledi test učinkovitosti delovanja videa. 47

48 16. Sledi okno v katerem si nastavimo Uporabniško ime in Ime računalnika, nato kliknemo gumb Naprej. 17. Tu lahko nastavimo geslo za svoj uporabniški račun ter namig za geslo in kliknemo Naprej. 48

49 18. V tem oknu nas vpraša po tipu zaščite našega računalnika in sicer nam ponudi tri možnosti, najbolje je izbrati kar prvo Uporabi priporočene nastavitve, nikakor pa ne tretje možnosti, saj je računalnik v tem primeru, če se povezujemo na internet, zelo ranljiv in dovzeten za grožnje. 19. Sledi še izbira časovnega pasu, datuma ter ure in klik Naprej. 49

50 20. Izbira vrste omrežja, izbiramo lahko med: Domače (navečja varnost), V službi, Javno (najmanjša varnost). 21. Kot zadnji korak sledi še priprava namizja in uporaba operacijskega Windows 7 se lahko prične. 22. Ko se namestitev OS Windows 7 konča, ponovno zaženemo računalnik in že lahko uporabljamo pravkar nameščeni operacijski sistem. 50

51 6.2. Namestitev OS Windows 8.1 Sledeče zaslonske slike prikazujejo potek namestitve OS Windows

52 52

53 53

54 54

55 55

56 Za korakom se trikrat izvede vnovičen zagon računalnika. 56

57 57

58 58

59 59

60 60

61 61

62 6.2. Namestitev Windows 10 Tako kot pri Windows 7 in Windows 8, so si začetni koraki pri namestitvi bolj ali manj enaki. V samem začetku izvedemo zagon vmesnika za namestitev operacijskega sistema, ki se pojavi takoj za tem, ko se izvede zagon Windows sistema iz DVD/USB. Sledi izbira jezika in tipkovnice. Jezik lahko spreminjamo le v primeru, če naša različica Windows to podpira, v nasprtonem primeru bomo omejeni in ne bo mogoče izvesti menjave, kot lahko to pri višjih različicah preko jezikovnih paketov. Kar se tiče tipkovnice ni nobene skrbi, saj bomo spremembo lahko izvedli kadarkoli po želji. Vsekakor pa pazite, da ne boste nastavili angleške tipkovnice in posledično vpisali gesla, ki bo zajemalo kakšen znak, ki se s spremembo tipkovnice spremeni. 62

63 Prikaže se nam vmesnik, kjer zaženemo namestitev operacijskega sistema Windows. 63

64 Po sprejemu licenčnih pogojev, ki jih seveda dobro preberemo, izvedemo naslednji korak pri namestitvi. Pojavi se nam okno, kjer se odločamo med nadgradnjo in svežo namestitivijo. Pri nadgradnji moramo upoštevati osnovni pricip: bitnost, jezik in različico. Sveža namestitev je namenjena novemu računalniku ali novi namestitivi. 64

65 Prikaže nam dosegljive trde diske, ki jih lahko uporabimo za namestitev. V prikazanem primeru smo pripravili particijo velikosti 20 GB za namestitev Windows sistema ter ostanek prostora za dodatno particijo (v tem primeru D). Pri določanju velikosti particije izvedemo izračun, in sicer 20 GB predstavlja MB, torej moramo vpisati vrednost MB, da bo velikost particije enaka zapisani velikosti 20 GB. 65

66 Prične se postopek namestitive, kjer imamo nekaj časa, da premislimo, kaj vse moramo postoriti. Postopek bo vzel nekaj časa in sistem se bo vmes ponovno zagnal. Sledila bo konfiguracija naprav in sistema. 66

67 , Pri naslednjem koraku izberemo hitre nastavitve, saj so v večini te ustrezne za večino uporabnikov. 67

68 Sledi izbira načina ustvarjanja našega računa za prijavo v sistem. Na voljo nam je storitev Azure, ki predstavlja oblačno rešitev ali lokalna domena. Četudi nimamo lokalnega aktivnega imenika (AD) izberemo lokalno domeno, saj imamo znotraj tega na voljo lokalni račun ali domenski račun. Vnesemo ustrezne podatke za našega uporabnika sistema. Sledi postopek zaključevanja namestitve in priprave operacijskega sistema na prvi zagon. 68

69 Ob prvi prijavi nas opozori še na omrežje in varnost povezano z delovanjem le tega. Preko omrežja lahko delimo naprave, tiskalnike itn. zato je pomembno, da se zavedamo, kaj bo dovoljevanje predstavljalo za naš sistem. 69

70 Prikaže se nam delovno namizje Windows 10, kjer lahko nadaljujemo s svojim delom oz. preverimo ali so bili vsi gonilniki uspešno nameščeni. Sledi še nameščanje uporabniških programov in seveda ne pozabimo na zaščito našega operacijskega sistema. 70

71 6.3. Namestitev Virtual Box-a VirtualBox je odprtokoden program, ki ga lahko brezplačno prenesemo iz spletne strani Zaženemo namestitev preko datoteke.exe. Izberemo komponente, ki jih želimo namestiti. Pustimo lahko kar privzete elemente. 71

72 Ustvarimo lahko ikono za dostop do programa na namizju in hitrem zagonu. Med nameščanjem sledi tudi opozorilo, da bo naša internetna povezava prekinjena, saj bo VirtualBox namestil vmesnik za delo z omrežjem. 72

73 Sledi le še potrditev namestitive. Zaključimo namestitev in ob tem že lahko zaženemo VirtualBox orodje, ki je virtualizaciji operacijskih sistemov. namenjeno 73

74 6.4 Izdelava virtualnega računalnika Ob prvem zagonu programa nas pričaka vmesnik za upravljanje z virtualnimi sistemi. Preden se lotimo postavitve navideznega računalnika je dobro preveriti nastavitve in poti za shranjevanje slik. Nastavitve najdemo pod File (Datoteka) --> Settings (Možnosti). Nastavimo lahko pot, kjer se bodo shranjevali naši sistemi, jezik vmesnika, lastnosti omrežja itn. S klikom na Nov (New) dodamo nov navidezni sistem, ki ga bomo s pomočjo VirtualBox poganjali znotraj obstoječega operacijskega sistema. 74

75 Ob tem določimo ustrezno ime, ki bo prikazano na seznamu operacijskih sistemov ter v kolikor VirtualBox ne prepozna operacijskega sistema le tega določimo ročno preko vrste in različice. V sledečem koraku določimo količino pomnilnika, ki bo na voljo virtualiziranemu operacijskemu sistemu. Prikaže nam skupno količino in količino, ki jo lahko varno uporabimo. Ob tem upoštevajmo, da že nameščeni operacijski sistem potrebuje pomnilnik za svoje delovanje in seveda dejstvo, katero konkretno različico in temu primerno porabo pomnilnika, pričakujemo na virtualnemu omrežju. 75

76 Tudi virtualizirani sistem potrebuje disk za namestitev in kasnješe shranjevanje podatkov. V resnici gre za datoteko, ki se shrani na naš fizični trdi disk. Na voljo imamo več možnosti, in sicer: - Ne dodaj navideznega trdega diska, - ustvari nov virtualiziran trdi disk (priporočeno) in - uporabi obstoječo datoteko. 76

77 Pri izbira vrste datoteke, ki bo uporabljena za virtualni računalnik imamo več različnih možnosti: - VDI: vrsta datoteke, ki se uporablja znotraj okolja VirtualBox. - VMDK: vrsta datoteke, ki se uporablja za za shranjevanje virtualiziranega OS znotraj VMWare Workstation ali VirtualBox. - VHD: vrsta datoteke, ki se uporablja za shranjevanje virtualnega sistema OS tipično v okolju Windows znotraj rešitve Hyper-V. Novejša različica z več možnostmi je VHDX. - HDD: vrsta datoteke, ki se uporablja za za shranjevanje virtualiziranega OS znotraj orodja Paralles za virtualizacijo na Mac OS X. - QED: vrsta datoteke, ki se uporablja za za shranjevanje virtualiziranega OS znotraj brezplačnega orodja QEMU. - QCOW: podobno kot QED, le da se navezuje na sistem copy-on-write. 77

78 V okolju VirtualBox običajno izberemo kar programu najbližji format, in sicer VDI. Sledi določanje prostora na disku, kjer sta na voljo možnosti: - Dinamična alokacija prostora: ustvari se datoteka na disku, ki pa je velika le toliko, kolikor je zasedenega prostora. Največja končna velikost je določena velikost diska, ki ga določimo. - Fiksna alokacija prostora: v trenutku, ko izdelamo virtualni sistem, se na disku ustvari datoteka velikosti, kot smo določili v nastavitvah, četudi ne vsebuje tolikšne količine podatkov. 78

79 Sledi določitev velikosti virtualnega diska, ki ga bomo imeli na voljo za naš virtualizirani operacijski sistem. 79

80 Izdelava virtualnega računalnika je s tem končana, a hkrati je potrebno izvesti še namestitev operacijskega sistema, kot smo to že spoznali, le da gre za namestitev znotraj virtualiziranega okolja. Tako je virtualni računalnik (virtualni stroj) pripravljen za namestitev operacijskega sistema, kar pa smo opisali v prejšnjem poglavju. Da bo virtualizirani računalnik pravilno deloval, moramo obvezno namestiti tudi gonilnike, ki pa so del programskega okolja. Namestitev paketa izvedemo preko menija, ki je na voljo ob odprtju navideznega računalnika. Najdemo ga pod Naprave --> Vstavi odtis dodatkov CD za gosta. Odpre nam optični pogon, ki vsebuje namestitveni paket. Upravljanje nastavitev virtualiziranega sistema, upravljanje naprav in dodajanje le teh izvedemo le takrat, takrat je takšen sistem zaustavljen. 7 Računalniška strojna oprema Pod računalniško opremo štejemo vse računalniške naprave, ki so osnovni del računalnika in naprave, ki so nanj priključene. Pod računalnik torej spadajo vse elektronke komponente, ki so 80

81 tako sestavni del računalnika kot tudi tiste, ki so z računalnikom povezane posredno ali neposredno. Za delovanje računalnika je tudi nujno potrebna strojna oprema, ki sicer ne spada pod strojno, je pa tudi nujen sestavni del. Pod izrazom računalnik si danes večina predstavlja osebni računalnik, ki ga uporabljamo za delo doma ali zabavo, v pisarni, službi ipd. Vrste računalnikov smo že omenjali v tretjem poglavju. Še enkrat omenimo tiste najpogostejše od najmanj zmogljivega do najbolj zmogljivega: - Računalniški terminal, - osebni računalnik in prenosni računalnik in - strežnik. Med glavne enote osebnega računalnika štejemo: Slika21: Zgradba računalnika 1. monitor 2. matična plošča 3. centralna procesna enota 4. pomnilnik 5. avdio, video in druge razširitvene kartice 6. napajalnik 7. optična enota 8. trdi disk 9. miška 10. tipkovnica 81

82 Glavna enota je običajno sistemska enota (pravokotna škatla) na katero so priključene periferne enote: Vhodne naprave: miška (USB, PS2), tipkovnica (USB, PS2), skener (USB) Izhodne enote so: monitor (DVI, VGA), zvočniki (Jack), tiskalnik (USB, LPT) Za delovanje računalnika niso dovolj zgolj zgoraj napisane komponente, računalnik za svoje delovanje potrebuje navodila. Navodila oz. zaporedje ukazov, ki jih mora računalnik izvajati, prejema v obliki programskih ukazov od programov. Računalnik brez programa ni uporaben in z njim ne moremo izvajati operacij. Za programsko opremo bi lahko rekli, da je veliko bolj zapletena kot strojna. Program je tisto, kar poganja računalnik in omogoča njegovo uporabo ter izvedbo vseh danih opravil. Računalnik torej delimo na hardware (strojna oprema) in software (programska oprema). Hardware: vse kar lahko primemo; sem spadajo vse komponente, potrebne za delovanje računalnika. Software: vse kar ne moremo prijeti, a vendar potrebujemo za delo z računalnikom; sem spada vsa programska oprema in programi, ki jih uporabljamo za delo na računalniku. 7.1 Zgradba osebnega računalnika Računalnik se večkrat predstavlja kot črna škatla, kjer preko vhoda vnesemo podatke, na njenem izhodu pa dobimo neke vrnjene podatke ali vrednosti. Ime črna škatla je dobil zato, ker uporabniki ne vedo točno, kaj se po vnosu podatkov zgodi, vidijo le vrnjene rezultate. VHOD ČRNA ŠKATLA IZHOD Računalnik se v osnovi deli na: Matično ploščo, centralno procesna enoto ali procesor, notranji pomnilnik (RAM, ROM), trdi disk, vhodno-izhodne enote, zunanje pomnilnike. 82

83 7.2 John Von Neumannov model Bistvene značilnosti modela: Sestavljen je iz treh delov : CPE, glavni pomnilnik, V/I enota, program shranjen v glavnem pomnilniku, ukazi tega programa se izvajajo eden za drugim. Definicija: Osrednji del računalnika predstavljata obdelovalna in pomnilna enota, nanj pa je priključeno večje ali manjše število vhodnih in izhodnih enot Von Neumannovega model Slika 25: Von Neumannov model Če skico predstavimo preprosteje in hkrati bolj pregledno, bi bil model videti kot prikazuje naslednja slika. 83

84 Slika 26: Skica Von Neumannovega modela Obdelovalna enota Je najpomembnejši del računalnika. V obdelovalni enoti se dejansko izvršujejo v programu zapisani ukazi a se le ti izvajajo pod njenim nadzorom. Osnovna funkcija CPE je, da iz glavnega pomnilnika jemlje ukaze in jih izvršuje. Centralna enota / Obdelovalna enota / CPE ali CPU so vsi izrazi, ki poimenujejo isto enoto. Ime poudarja dejstvo, da je večina kontrolnih funkcij nekega računalnika koncentrirana v tej enoti Pomnilna enota V glavnem pomnilniku se nahajajo ukazi in operandi, ki jih uporablja CPE. Besedo glavni uporabljamo zato, da ga razlikujemo od pomožnega pomnilnika in tudi od drugih pomnilnikov, ki nastopajo v današnjih računalnikih. Večina ima namreč več nivojsko pomnilniško hierarhijo, v katerih je funkcija pomnjenja razdeljena preko več nivojev, od katerih ima vsak drugačno hitrost in velikost. Glavni pomnilnik je razdeljen na pomnilniške besede ali lokacije, od katerih ima vsaka svoj enoličen naslov Vhodno/izhodna enota Služi za prenos informacije med zunanjim svetom ter CPE in pomnilnikom. Del vhodnoizhodnega sistema so pogosto tudi vhodno-izhodne naprave (npr. monitor, miška, tipkovnica, tiskalnik, skener ), ki pretvarjajo informacijo iz oblike, ki jo uporablja CPE v obliko, ki je primerna za človeka ali kakega drugega uporabnika. 84

85 8 Računalniška omrežja Računalniško omrežje igra ključno vlogo pri povezavi računalnikov v celovito omrežje. Primarna funkcija omrežja je medsebojna vidnost računalnikov, deljenje datotek in v primeru zmožnosti sistema (Mac) uporaba zmogljivosti računalnikov za obdelavo zahtevnih podatkov, v primeru da tak sistem ni obremenjen. Računalniško omrežje je skupek delovanja in povezovanja omrežne opreme in programske opreme. Preko računalniškega omrežja lahko delimo tudi naprave npr. tiskalnik, multifunkcijske naprave, itd. Preko omrežja si lahko uporabniki delijo tudi posamezne datoteke, mape, mesta za odlaganje dokumentov, omrežne programe (TIS, IBON) Omrežje pomaga izboljšati komunikacijo med uporabniki, poveča hitrost dela in izmenjavo dokumentov, centralizira podatke, pomaga skrbeti za boljšo varnost, omejuje dostope glede na funkcijo, olajša administracijo in še mnogo drugega (videokonference, intranet, avdio komuniciranje, tekstovno komuniciranje, izmenjava datotek in naprav). Omrežja se med seboj razlikujejo predvsem po velikosti in načinu povezave. Namen uporabe je lahko različen, a hkrati je precej podoben oz. enak. Programska oprema lahko pogojuje izvedbe povezovanja, vendar so današnji sistemi (Windows, Linux, OSx) za omenjene namene standardizirani in omogočajo enostavno povezovanje. 8.1 Enakovredno in strežniško povezovanje Postavitev preprostega (enakovrednega) omrežja doma, v majhnem ali srednjem podjetju, lahko tudi v večjem, glede na potrebe, je lahko enostavno urejeno zgolj s povezovanjem računalnikov med seboj. Povezava je lahko izvedena med računalniki ali preko ustreznega usmerjevalnika. Usmerjevalnik je tisti, ki bo poskrbel, da se bodo računalniki med seboj lahko videli, kar pa ne pomeni, da se na ravni uporabnika tudi bodo. To je odvisno predvsem od nastavitve oz. vklopa te funkcije na posameznem računalniku. V takih omrežjih ni vmesnega člena (serverja), ki bi imel vlogo skrbnika oz. določeno funkcijo, s katero bi postal vodja omrežne verige. Deljenje in dostope moramo zato urejati na vsakem računalniku posebej in tega ne moremo izvesti centralizirano, preko administratorske konzole. Takšna omrežja prinašajo marsikatero negativno posledico: - Izklop računalnika prekine deljenje datotek, - nedelovanje tiskalnika zaradi ugasnjenega ali pokvarjenega računalnika in - nadzor in zanesljivost omrežja. Strežniško povezovanje predstavlja omrežje računalnikov z vmesnim strežnikom, ki ima dodeljeno neko funkcijo, ki mu daje prednost in nadzor v omrežju. Funkcije so lahko skrb za 85

86 DHCP, DNS, nadzor in delovanje omrežnih računalnikov, seznam uporabnikov (AD), predstavljajo nadzorno središče za administracijo in upravljanje uporabnikov. V strežniških sistemih sistemi med seboj komunicirajo preko strežnika in ne neposredno med seboj. Prednost strežniških sistemov: - Dodelitev funkcije strežniku in s tem zagotovitev hierarhije, - administracija sistema preko strežnika in - urejanje uporabnikov in pravic. Za zagotavljanje optimalnega omrežja in zanesljivosti je z naraščanjem velikosti priporočljivo, da ima glavni strežnik svojo varnostno kopijo (backup), ki lahko prevzame vse omenjene funkcije. 8.2 Lokalno in globalno omrežje Omrežje glede na njegovo velikost in zvrst delimo na: - LAN: Local Area Network (lokalno omrežje). - WAN: Wide Area Network (svetovno omrežje). - MAN: Metropolitan Area Network (mestno omrežje). - GAN: Global Area Network (globalno omrežje). - CAN: Cambridge Area Network (omrežje kampusov). Smisel lokalnega omrežja je predvsem v povezovanju računalnikov med seboj, da poenostavimo dostopnost in deljenje podatkov glede na ustrezne pravice, znižamo stroške nakupa programske opreme z omrežno različico, povečamo učinkovitost dela taka omrežja so običajno doma, v manjših podjetjih v šolah ali v drugih organizacijah. Lokalno omrežje: - Pokriva območje ene zgradbe oz. objekta, lahko vključuje tudi sosednje zgradbe, - uporablja lasten sistem kablov, - omogoča visoke prenose hitrosti običajno do 1 Gb/s. WAN omrežje oziroma prostrano omrežje je omrežje računalnikov na velikih razdaljah. Povezava na WAN omrežje poteka preko telefonskih central, lahko tudi preko satelitov ali preko mobilnega omrežja. 86

87 8.3 Strojna oprema v omrežju V omrežju se pojavlja tako standardna strojna oprema (mrežna kartica v računalniku, tiskalniki, faksi) kot tudi posebna omrežna oprema. Računalniki so med seboj povezani preko mrežne kartice, s kabli, preko stikal ali usmerjevalnikov Stikalo (Switch) Stikala so lahko več portna od 4 do 48 in skrbijo za povezavo računalnikov med seboj v mreži. Stikala ne pošiljajo podatkov po celotnem omrežju, temveč znajo prebrati izvorni ter ciljni naslov, s čimer tudi zagotovijo usmerjanje na pravo lokacijo Usmerjevalnik (Router) Usmerjevalnik lahko uporabljamo za povezovanje računalnikov v omrežje, s priklopom usmerjevalnika dobimo tudi nekatere druge uporabne funkcionalnosti: - Povečanje varnosti (nastavitev urnikov dostopov, blokiranje spletnih strani in določenih vsebin), - usmerjevalnik lahko tudi avtomatsko vzpostavlja povezavo z našim internetnim ponudnikom, - usmerjevalniki lahko omogočajo tudi brezžični dostop (Wi-Fi), - skrbi lahko tudi za dodeljevanje IP naslovov (DHCP), - vgrajen imajo tudi požarni zid, ki nam pomaga varovati omrežje in poskuse vdora v naš sistem, - uporabimo ga lahko tudi kot dostopno točko in most (access point in bridge). Usmerjevalnik lahko nastavimo, da deluje kot navadno stikalo brez vseh dodatnih opcij, ki nam jih sicer lahko ponuja Hub Naloga Hub-a je, da razdeli en vhod na več enakovrednih izhodov. Slabost le teh je popravljanje podatkov na vse priključene naprave. Danes jih redko srečamo zaradi svoje velike slabosti. 87

88 Kabel UTP Za povezavo računalnika s stikalom ali usmerjevalnikom potrebujemo ustrezen UTP kabel z zaključkom RJ-45. V primeru, da povezujemo dve napravi različnega nivoja, potrebujemo ravni (straight) kabel. Konektor preverimo tako, da varnostni jeziček obrnemo stran od sebe in od leve proti desni preverimo zaporedje povezav. Barvna shema je sledeča: 1. Belo oranžna, 2. oranžna, 3. belo zelena, 4. modra, 5. belo modra, 6. zelena, 7. belo rjava in 8. rjava. Kabel mora biti narejen po isti shemi na obeh koncih kabla. V primeru, da želimo povezati dve napravi enakega nivoja, potem moramo imeti ustrezen križani kabel UTP (angl. crossover). 88

89 Pri križanem kablu moramo eno stran izdelati po shemi za ravni (angl. straight) kabel, na drugi strani pa se zaporedje malce obrne, in sicer: 1. Belo zelena, 2. zelena, 3. belo oranžna, 4. modra, 5. belo modra, 6. oranžna, 7. belo rjava in 8. rjava. Za izdelavo UTP kabla z ustreznim zaključkom RJ-45 potrebujemo: - Klešče RJ-45, - ustrezen UTP kabel, - ustrezen konektor RJ-45, - LAN tester. V primeru, da klešče RJ-45 ne vsebujejo ščipalk in odstranjevalca izolacije, potrebujemo še ustrezno orodje za ti dve opravili. Zapomniti si velja, da je največja dovoljena dolžina UTP kabla 100 m. V nasprotnem primeru lahko prihaja do motenj pri prenosu podatkov ali zakasnitev, ki privedejo do napačnega razumevanja v komunikaciji med obema stranema. 89

90 Za preverjanje uspešnosti povezave in s tem prenosa paketov preko medija (v našem primeru bakreni UTP kabel), lahko znotraj ukazne vrstice (CMD) preverimo osnovne lastnosti z ukazi: ipconfig : prikaže nam naslov IP, masko in prevzeti prehod, ipconfig /all : prikaže nam poleg osnovnih nastavitev še dodatne lastnosti, kot so DNS, DHCP status, MAC naslov itn., ping naslov_ip ali ping ime_naprave : primer ping testiramo dosegljivost naprave oz. preverimo delovanje povezave, netstat : prikaže nam vse aktivne povezave, net view: prikaže nam vse naprave, ki so v skupni delovni skupini. 9 Komponente osebnega računalnika Med glavne enote osebnega računalnika štejemo: monitor matična plošča centralna procesna enota pomnilnik avdio, video in druge razširitvene kartice napajalnik optična enota trdi disk miška tipkovnica 9.1 BIOS Kratica BIOS pomeni Basic Input Output System. Ob zagonu sistema se zažene zagonski postopek, ki v zadnji fazi sproži nalaganje OS v pomnilnik. Zagonski postopek predstavlja množica procesov, ki so shranjeni v BIOS. Je zbirka programov, ki upravljajo strojno opremo računalnika in so vmesni člen med strojno opremo in OS. BIOS je integrirano vezje na matični plošči. V zbirko programov BIOS spadajo tudi gonilniki naprav. Gonilniki so programi, ki računalniškemu sistemu omogočajo sporazumevanje s samo napravo. Pojavljajo se matične plošče različnih proizvajalcev, ki so med seboj zelo podobne. Večji računalniški proizvajalci Dell, HP, IBM uporabijo prilagojene BIOS programe nekega večjega proizvajalca. Večji proizvajalci BIOS programske opreme so AMI, Phoenix, Award itd. Vsak BIOS mora biti napisan za točno določeno matično ploščo. 90

91 Ob vklopu računalnika se zgodijo trije koraki: - Vklop napajalne napetosti, - preverjanje delovanja (Post '' Power and Self test'') in - postopek za zagon OS. Po vklopu napajalnik zagotovi napajanje matične plošče in vseh perifernih naprav. V POST postopku BIOS zahteva od naprav odgovor na test, ki se izvede. Preveri se CPU, pomnilnik, grafično kartico, tipkovnico itn. V kolikor katere izmed naprav ne zazna nas o napaki obvesti s pomočjo različnih piskov. Sledi bootstrap, ki začne z nalaganjem programa (OS) v fizični pomnilnik. V BIOS nastavitve običajno dostopamo s pomočjo tipk DEL, F1, F2 ali F10 odvisno od tipa in znamke matične plošče. Pravo tipko pritisnemo takoj ob zagonu računalnika. V BIOS lahko nastavimo uro, datum Med naprednejše nastavitve bi šteli nastavitev takta procesorja, nastavitve RAM-ov, nastavljanje BOOT prioritet, s katerimi povemo, katera naprava je ob zagonu primarna, sekundarna, terciarna itd. BIOS lahko tudi zaklenemo z geslom. BIOS lahko tudi nadgradimo, na kakšen način bomo izvedli nadgradnjo je torej odvisno od tipa BIOS-a in matične plošče. Novejše matične plošče ponujajo nadgradnjo kar preko USB ključa preko posebnega programa. Pri izbiri novega programa BIOS moramo biti izjemno pazljivi, da ne izberemo napačne verzije BIOS-a. Starejši sistemi se nadgradijo s pomočjo posebne disketne enote, ki smo si jo morali vnaprej pripraviti. Med nadgradnjo je pomembno, da ne pride do prekinitve nadgradnje ali zaustavitve delovanja sistema. 91

92 Slika 27: BIOS Novejši računalniki ponujajo že grafične BIOS-e (UEFI), kjer lahko nastavitve in spremembe opravimo s pomočjo miške in preprostih klikov. 92

93 Slika 28: UEFI BIOS Ne glede na način spreminjanja pa so toliko bolj pomembne spremembe, ki jih bomo izvajali in na koncu tudi shranili. 93

94 9.2 Priključki osebnega računalnika Napajalnik Za začetek najprej omenimo napajalni 230 V napajalni kabel oz. Euro kabel. Slika 29: Euro kabel Napajalnik kabel priključimo neposredno na napajalnik. Na napajalniku je moški tripolni priključek na kablu je zato ženski tripolni priključek. Napajalniki so včasih imeli tudi dodatni ženski priključek, ki pa je bil namenjen napajanju zunanjih naprav, kot je bil npr. monitor. Naloga napajalnika je, da zagotovi napajanje (ustrezno velikost napetosti) vsem računalniškim komponentam. Napetosti napajalnika: Vhod: 115 V (po ameriškem standardu) 230 V (Evropa in ostali svet) Izhod: +5 V / 15-20A (rdeča) -5 V / 0,3 A (bela) +12 V / 5A (rumena) - 12 V / 0,25 A (modra) + 3,3 V / 10 A (oranžna) 0 V (črna) Večina napajalnikov ima preklopnik za preklapljanje med 115 V in 230 V vhodne napetosti, pri tem moramo zelo paziti, da ga ne preklapljamo brezglavo, saj napajalnik v primeru, da je stikalo nastavljeno na 115 V, mi pa ga priključimo na 230 V, zagotovo poškodujemo. 94

95 9.2.2 PS/2 priključek Priključek predstavlja 6-pin mini DIN konektor, ki je ženski priključek in se običajno nahaja na sami matični plošči. Dostopen je iz zadnje strani računalnika. PS/2 priključka za miško in tipkovnico sta postavljena skupaj, ločimo ju po barvi. Zeleni priključek je namenjen miški, vijoličen pa za tipkovnico. PS/2 priključek ni namenjen priklapljanju med delovanjem računalnika, hkrati tudi ni namenjen večkratnemu priklapljanju in izklapljanju naprav. Danes PS/2 priključek kljub visoki uporabi na domačih računalnik počasi, a vztrajno izriva USB priključek. Na starejših matičnih ploščah se je nahajal 5-pinski, malo večji DIN priključek. V kolikor se danes še srečamo s takim priključkom, obstaja pretvornik za priklop klasičnega PS/2 priključka. Slika 30: 5 PIN mini DIN to PS/ Serijski vmesnik Serijski vmesnik je danes bolj redko v uporabi. Danes ga na prenosnikih ni več, na osebnih računalnikih ga najdemo predvsem v obliki 9 pinskega DE-9 konektorja. Včasih je bil pogost tudi DB-25, ki pa ga danes v novih sistemih ne srečujemo več. Priključek se je uporabljal za priklop mišk, modemov ali povezovanje več računalnikov med seboj, danes se uporablja predvsem za specializirane funkcije določenih naprav npr. RDS Encoder/Reciver, za priklop programirljivih naprav ipd. Priključek serijskega vmesnika je lahko tudi obarvan, drugače pa se pojavi poleg znak za njegovo funkcijo. Ob nastavljanju različnih naprav v sistemu, se ob nastavitvi priključka srečamo z oznako COM1, COM2, kar je oznaka za serijska vrata. 95

96 9.2.4 Paralelni vmesnik Paralelni vmesnik omogoča paralelni prenos podatkov v obe smeri v ali iz računalnika. Vmesnik je običajno označen kar z oznako LPT, zato ga tudi pogosto imenujemo tiskalniška ali centronics vrata. Izveden je z ženskim konektorjem DB-25. Najpogosteje je bil uporabljan ravno za priklop tiskalnika, od koder tudi izvira dodatno ime. Uporabljal se je tudi za priklop zunanjih skenerjev, optičnih in diskovnih pogonov. Danes tudi ta priključek že odhaja iz modernih sistemov in ga le redko še srečamo. Obarvan je z vijolično barvo na sami osnovni plošči. Slika 31: LPT (pararelni) priključek USB priključek USB (Universal Serial Bus) predstavlja univerzalno serijsko vodilo, ki se danes uporablja v mnogih pogledih. Nameščen je na zadnji strani računalnika neposredno na matični plošči, v kolikor nam matična plošča ponuja razširitev pa jih imamo lahko tudi spredaj ali ob straneh na ohišju računalnika. Na USB lahko priključimo do 127 različnih naprav, naj pa opozorimo na to, da v kolikor gre za naprave, ki se napajajo iz samega priključka, lahko to predstavlja problem, saj je vsak USB priključek tokovno omejen. Problem je lahko tudi dolžina podaljška, ki je pri USB omejen na 5m, priporočamo pa uporabo krajših, saj lahko pride do težav z napajanjem naprav. 96

97 Slika 32: USB priključek Za USB 2.0 je značilna črna barva, za USB 3.0 pa modra. Za priklop se uporabljata dva tipa konektorjev in sicer tip A in tip B. Na USB priključku je prisotna napetost +5 V. Slika 33: Levo USB tipa A in desno tip B V topologiji USB imamo 3 tipe komponent: - Gostitelja: zanj uporabljamo izraz izvorno vozlišče, ki predstavlja integrirano enoto ali dodatno USB kartico. Nadzira ves promet na vodilu. - Vozlišče: Omogoča točko priklopa ali vtič, ki je nanj priklopljen. Upravlja električno napajanje in skrbi za zaznavanje naprav priklop in izklop. Naprave so napajane iz vodila ali pa imajo lastno napajanje. - Naprava: je priklopljena na USB vodilo, ki je lahko razdeljena na vozlišča in ima lahko največ 5 nivojev. 97

98 9.2.6 Omrežni priključek Omogoča povezavo računalnika v omrežje. Običajno se nahaja že na sami matični plošči ali pa kot samostojna naprava. Zanj je značilna oznaka RJ-45. Poleg priključka sta običajno tudi dve kontrolni lučki za prikaz aktivnosti linije in prenos podatkov. Največja dovoljena dolžina UTP kabla je 100 m Avdio priključki Namenjeni so priklopu avdio naprav na računalnik. Lahko gre za integrirano avdio kartico na matični plošči ali dodatno avdio kartico. Običajno ima avdio kartica 3 priključke, lahko pa tudi več. Tipični priključki so trije in sicer mini stereo vtikač (mini jack) 3,5 mm in to so: - Roza: mikrofonski vhod, - zelen: avdio izhod (linijski izhod), - moder: linijski vhod. Omenjena struktura je namenjena priklopu 2.0 zvočnega sistema, kar pomeni 2 zvočnika (stereo). V kolikor avdio kartica ponuja zvočni sistem 2.1, 5.1, 7.1 itd. imamo potem na voljo več priključkov Priključek za zaslon Nekatere matične plošče imajo že integrirano grafično kartico, v takem primeru imamo na matični plošči priključek VGA ali DVI. Novejši je DVI konektor, kar pa pomeni, da ne bomo našli VGA priključka, ki je še zmeraj precej pogost. Lahko se tudi zgodi, da sta na voljo oba priključka. V kolikor je priključek modre barve, govorimo o VGA, v kolikor je bel, pa DVI. 98

99 Slika 34: VGA in DVI priključka V primeru, da želimo VGA izhod uporabiti na DVI ali obratno, lahko preko ustreznega pretvornika signal pretvorimo na drug tip priključka. Če nam grafična kartica ponuja 2 izhoda, lahko uporabimo oba hkrati in tako razširimo namizje sistema, ga kloniramo ali uporabimo katero drugo možnost. V kolikor se odločimo za deljenje izhodnega signala, pa bomo izhodni signal le razdelili na več zaslonov, ne bo pa možno razširjati namizja itd. Na starejših računalnikih se lahko pojavi tudi S-VIDEO izhod, ki je namenjen priklopu video rekorderja, kamere Danes ti priključki počasi odhajajo v čas pozabe, saj jih nadomeščajo HDMI in VideoDisplay priključki, ki so lažji za uporabo, zanesljivejši in bolj priročni IEEE1934 ali FireWire Razvilo ga je podjetje Apple in je bilo namenjeno predvsem povezovanju avdio in video naprav. FireWire se uporablja še danes, najdemo ga predvsem na kakšnih profesionalnih kamerah, čeprav se tudi tam priključek počasi umika. 99

100 Slika 35: FireWire Za priklop se uporabljata priklopa s 4 ali 6 žilami. Omogoča napajanje naprav preko samega kabla MIDI Vmesnik za igralne naprave ali MIDI je namenjen priklapljanju igralnih naprav, volanov itd., lahko pa se uporablja tudi za priklop igralnih inštrumentov. Izveden je na konektorju DA-15 in je običajno oranžne barve. Slika 36: MIDI priključek 100

101 Modemski priključek Dandanes ga redko srečamo, vseeno pa naj omenimo, da se imenuje RJ-11. Uporablja se pri vzpostavitvi analogne internetne povezave. Slika 37: RJ esata esata (External SATA) spada med novejše priključke, ki se uporabljajo danes. Dolžina kabla je omejena na 2 m, nanj pa priklapljamo predvsem zunanje naprave, kot je npr. zunanji disk za shranjevanje podatkov. Slika 38: esata priključek 101

102 Hitrosti prenosa podatkov Zgolj za primerjavo si bomo na tabeli ogledali hitrost prenosa podatkov na posameznih priključkih, ki smo jih omenili pri možnosti povezovanja zunanjih naprav. Slika 39: Primerjava hitrosti prenosa podatkov po vodilih 9.3 CPU ali CPE Centralna procesna enota oz. CPE (CPU) je osnovni sestavni del računalnika. Njegova naloga je izvrševanje ukazov in računanje. Ne glede na hitrost izvrševanja ukazov ali računanja podatkov je računalnik pravzaprav samo super kalkulator. Procesor izvede na sekundo nekaj milijonov operacij, kot so delovanje operacijskega sistema, prenos podatkov, pregled spletnih strani in drugo. Pravo vrednost predstavlja šele dober uporabnik sistema. Slika 40: Zgradba CPU Način delovanja modernih procesorjev je pravzaprav enak prvim procesorjem kot je npr. IBM-ov model iz leta Danes sta glavna proizvajalca procesorjev Intel in AMD. 102

103 Poleg osnovnih računskih operacij, ki jih zmore kalkulator, elektronska vezja v CPE omogočajo izvajanje zahtevnejših operacij. Glavni sestavni deli CPE so: - ALE (aritmetično logična enota), - FPU (enota s plavajočo vejico), - registri in - predpomnilnik. Aritmetično logična enota Izvaja sledeče operacije: - je izvršilna enota, - izvaja aritmetično logične operacije nad podatki, - podatke pridobi iz registrov CPE in jih po obdelavi shrani nazaj v registre in - odlično izvaja operacije nad celoštevilskimi podatki. Za ALE pravimo, da predstavlja možgane procesorja. Kot smo omenili izvaja predvsem operacije nad celimi števili, pri operacijah z realnimi števil oz. decimalnimi števili pa se enoti zatakne. Za obdelavo takšnih podatkov potrebuje več časa, zato to delo prevzame enota s plavajočo vejico, ki te podatke obdela hitreje in jih vrne. FPU (Floating point unit enota s plavajočo vejico) Uporablja se za računanje z realnimi števili ali za uporabo programov, ki so zahtevnejši, kot npr. video obdelava, avdio obdelava, delo z grafičnimi in 3D programi, igre Podobno kot ALE se ta enota nahaja v cevovodu. Registri Registri so nekakšni zelo hitri pomnilniki v sami centralno procesni enoti in so celo hitrejši od L1 in L2 predpomnilnika). Vsebujejo vrednosti, ki jih procesor potrebuje pri računanju. Lahko bi rekli, da so najhitrejši pomnilnik v celotnem računalniku. Širina registrov (v bitih) nam pove, koliko biten je procesor. In kako vse skupaj deluje? Recimo, da hočemo zmnožiti dve števili. Če ju hočemo zmnožiti, mora procesor najprej naložiti ti dve števili v registre. Ko procesor zmnoži ti dve števili rezultat zapiše v predpomnilnik ali sistemski pomnilnik, lahko pa tudi v nek drugi register, če obstaja nek ukaz, ki zahteva rezultat tega množenja. 103

104 Predpomnilnik Sodobne centralno procesne enote imajo vgrajene tri zelo hitre statične pomnilnike, ki jim pravimo predpomnilniki ali cache. Statični pomnilnik se od dinamičnega pomnilnika razlikuje v tem, da statičnemu ni potrebno osveževati podatkov, kar mu posledično omogoča, da je hitrejši. Predpomnilnik L1 cache je hitrejši in je vgrajen v jedro CPE. Drugostopenjski predpomnilnik L2 cache je vgrajen v samo ohišje procesorja (ravno tako tudi L3 predpomnilnik). Predpomnilnik L2 je z jedrom procesorja povezan s pomočjo vodila, ki ga imenujemo back side bus. Drugo nivojski predpomnilnik ima večjo kapaciteto shranjevanja podatkov in je počasnejši od prvo nivojskega. Prednje vodilo ali front side bus povezuje CPU s severnim mostom. Slika 41: Vodila BSB in FSB Naslovni prostor Število bakrenih povezav naslovnega vodila na matični plošči določa kolikšna je lahko najvišja izkoriščena kapaciteta delovnega pomnilnika. Naslovni prostor je tisti prostor, ki ga lahko CPE naslovi. Pri 32-bitnemu naslovnemu vodilu lahko CPE naslovi 2 32 ali 4 GB pomnilnih lokacij. 104

105 Cevovod Za cevovod bi lahko rekli, da je "bistvo" obdelave podatkov in ukazov, saj so mu podrejene tako enota CPU kot tudi FPU. Cevovod je razdeljen na več segmentov, katerih število se lahko v različnih procesorskih družinah razlikuje. Kot zanimivost lahko omenimo, da imajo Pentiumi 3 10 stopenjski, Athloni 11 stopenjski in Petniumi 4 kar 20 stopenjski cevovod. Danes ima Intel i5 procesor na razpolago kar 31 cevovodov. Cevovod se v procesorju ni znašel kar tako, saj kar pošteno pripomore k sami zmogljivosti. Deluje namreč po principu tekočega traku, kar pomeni, da se lahko naenkrat obdeluje toliko ukazov, kolikor stopenj ima. V cevovodu z 31. stopnjami se tako lahko obdeluje kar 31 ukazov naenkrat. Cevovodna struktura CPE omogoča, da lahko istočasno izvaja več ukazov. Takt procesorja Pove nam koliko strojnih ciklov ali operacij lahko procesor izvede v eni sekundi. Frekvenco merimo danes v GHz. Frekvenco takta določata maksimalno hitrost procesorja, ki jo določa izdelovalec procesorja in maksimalni takt matične plošče, pri kateri le-ta še vedno lahko deluje. Sistemski Quartz kristal oscilira s stalno frekvenco in določa takt matične plošče. Množilnik Sodobni procesorji dovoljujejo večkratnik frekvence sistemske ure. Ta takt je lahko 10-12x višji od takta matične plošče. Razlog uporabe množilnikov je, da procesor v določen času lahko opravi bistveno več opravil. Starejši tipi računalnikov so imeli ta množilnik 2 višji od takta matične plošče. Množilni faktor nastavimo s pomočjo pretikačev ali DIP stikal. Sodobni sistemi uporabljajo funkcijo CPUID (CPU Identification), s katerimi lahko spreminjamo ta takt. 105

106 Slika 42: CPUID in množilnik Hitrost procesorjev (CPE) Intel procesorji praviloma delujejo pri višjem taktu kot procesorji AMD. AMD zagovarja enakovredno hitrost delovanja s pomočjo višjega zagotavljanja izvajanja operacij. AMD je tako pričel označevati procesorje po oznakah glede na primerljive vrednosti Intel procesorjev, kar pa ne pomeni, da deluje pri enaki hitrosti takta Intel. Danes tudi Intel več ne navaja zgolj frekvence s katero procesor deluje. Vseeno je Intel kljub vsemu trenutno vodilni proizvajalec in se lahko pohvali z najvišjimi hitrostmi delovanja. Takti današnjih procesorjev presegajo 3 GHz, kjer so se vrednosti trenutno ustavile saj procesorji sedaj dobivajo več jeder ne le enega. Podnožja procesorjev Procesorji prehajajo iz modelov, ki so fizično imeli nožice oz. pine na spodnji strani v procesorje, ki imajo na spodnji strani le ustrezne nožice za povezavo. S tem se je zmanjšala verjetnost poškodbe procesorja, ob namestitvi pa nam je v pomoč tudi majhen trikotnik, ki ponazarja smer procesorja ob vstavitvi v podnožje. Oznaka LGA 775 nam pove tip podnožja in število nožice na procesorju. Vzvod na podnožju skrbi za zanesljiv kontakt in stabilno lego. Intel in AMD uporabljata različna podnožja, kar se lahko razloči že iz samega imena LGA, AM2, AM3 106

107 Pri namestitvi procesorja moramo paziti, da uporabljamo pravi procesor ustreznega tipa za ustrezno matično ploščo. Naloga podnožja CPE je, da pravilno poveže vse nožice oz. priključke CPE z matično ploščo. Starejši tip ohišja CPU Novejši tip ohišja CPU Slika 43: Podnožje CPU Slika 44: Intel LGA 1156 Napajalna napetost Pri starejših matičnih ploščah smo napetost procesorja nastavljali preko pretičnih stikal ali CMOS, da smo nastavili pravo napetost. Danes to napetost nastavlja matična plošča sama, avtomatsko, v kolikor pa želimo napetost spreminjati le-to naredimo preko BIOS-a. Paziti moramo na to, da različni procesorji za svoje delovanje potrebujejo različno napetost. Primer napetosti je podan tudi v primerjalni tabeli med Intel in AMD procesorji. 107

108 Izboljšave Današnji procesorji so že precej izboljšani. Zmanjšana je poraba energije kljub povečanju zmogljivosti, zmanjšuje se tehnologija izdelave, procesorji imajo dodane dodatne funkcionalnosti kot so virtualizacija, ločeno jedro grafične kartice, več jeder in so več bitni 64. V novejših modelih se več nitnost pojavlja že kot osnovna opcija, ki jo lahko preko BIOS enostavno vklopimo. Pri 64-bitnih procesorjih se lahko obdelajo podatki velikosti 64 bitov namesto dosedanjih 32 bitov. Ob tem se omejitev delovnega pomnilnika 4 GB sprosti in lahko uporabljamo bistveno večje kapacitete delovnega pomnilnika, danes ga niti ne moremo dodati toliko, da bi te vrednosti prekoračili (2 64 ). Procesorji imajo sedaj namesto enega jedra več jeder, kjer govorimo o 2, 3, 4, 6, 8 in več jedrih. Na tak način se bistveno izboljšuje hitrost delovanja, kar seveda pogojuje uporabo ustrezne programske opreme, ki zna to tudi izkoristiti. Generacije procesorjev se med seboj ločijo po: - Frekvenci delovanja, - številu jeder, - več nitnosti, - hitrosti prednjega vodila, - velikosti predpomnilnika, - številu cevovodov, - povečevanju števila nabora ukazov, - tipu podnožja, - tehnologiji izdelave, - podpori pomnilnika, - porabi energije, - napajalni napetosti. 108

109 CPE Intel Core 2 Q6700 AMD Athlon X Intel Core I7-860 Oblika podnožja LGA 775 AM2 LGA 1156 Tehnologija izdelave 65 nm 90 nm 45 nm Število fizičnih jeder Število stopenj cevovoda Večnitnost NE NE 8 Hitrost takta 2,67GHz 3.0 GHz 2.80 GHz Nabor ukazov 64 bit 64 bit 64 bit Hitrost prednjega vodila (FSB) 1066 MHz 800 MHz 1600 MHz Podpora pomnilnika DDR2 800MHz DDR2 800MHz DDR MHz Velikost predpomnilnika L1 128 KB 32 KB 32 KB Velikost predpomnilnika L2 128 KB 24 KB 256 KB Velikost predpomnilnika L3 8 MB 4 MB 8 MB ISA X86,X64, SSE, X86, x64, SSE, SSE3 SSE4.2 SSE3 Število tranzistorjev 582 MIO 376 MIO 774 MIO Napajalna napetost 1,2 1,365 V 1,3 1,4 V 0,650 1,400 V MAX temperatura ,7 Poraba W 130 W 125 W 95 W 9.4 Glavni pomnilnik Kadar govorimo o pomnilniku računalnika, običajno govorimo o fizičnem ali primarnem pomnilniku RAM, ki je sposoben shranjevati podatke za sprotno obdelavo. RAM je integrirano vezje. RAM je kratica za random access memory. Gre za pomnilnik z naključnim dostopom, kar pomeni, da je čas dostopa enakovreden ne glede na dostop do poljubnega podatka v pomnilniku. Procesor vseskozi komunicira s pomnilnikom, vanj podatke shranjuje in jih bere. Velikost pomnilnika je bistvena lastnost, ki podaja zmožnost pomnilne shrambe podatkov. Slika 45: Severni in južni most Programi se ne morejo neposredno izvajati iz trdega diska, saj je prepočasen medij. V RAM lahko podatke piše CPU miljonkrat hitreje kot na HDD. Ker je to primarni vir začasnega shranjevanja podatkov je to primarni pomnilnik. Prenos podatkov med CPU in RAM je izvedeno 109

110 preko funkcijskega vodila. Za prenos podatkov skrbi severni most matične plošče. Hitrost podatkov med CPU in RAM je odvisna od FSB vodila. (FSB = front side bus). Količina podatkov, ki jih procesor lahko shrani, je odvisna od količine pomnilnika oz. pomnilnega modula. Količina pomnilnika pomembno vpliva na delovanje računalnika. V kolikor ni na voljo dovolj pomnilnika mora OS počistiti del pomnilnika, trenutno zagnane programe pa mora začasno shraniti v začasno datoteko na trdem disku (pagefile.sys). Slika 46: Pomnilniška hierarhija V računalniku je pomnilnik izveden na več nivojih. RAM obsega več pomnilnih čipov, shranjenih na pomnilnem modulu. Podatki in programi se v pomnilnik naložijo iz trdega diska. Glavni pomnilnik je vmesni člen med CPU in trdim diskom, ki je prepočasen za hitro komunikacijo s CPU. Beseda pomnilnik se nanaša na integrirana vezja, ki so sposobna shranjevati podatke. Za zmogljivost računalnika je pomembno, da se iz glavnega pomnilnika v CPU in obratno lahko prenese dovolj velika količina informacij. V današnjih časih se uporablja pomnilnik tipa DRAM. Podatek se prvo preveri v predpomnilniku, če je, ga prebere, drugače pa ga sprva prepiše iz glavnega pomnilnika v predpomnilnik, šele nato ga posreduje v obdelavo CPU. Glavna naloga notranjega pomnilnika je torej skladiščenje ukazov in podatkov tekoče obdelave. Pomnilnik je sestavljen iz pomnilniških besed, od katerih ima vsaka svoj enoumno določen naslov. V skupnem pomnilniku so shranjeni ukazi in operandi. Glavni pomnilnik je pasiven, naredi samo tisto kar od njega zahteva CPE in V/I naprava. Procesor in pomnilnik komunicirata neposredno (brez vmesnih naprav). 110

111 Pomnilnike delimo na notranje in zunanje. Njihov glavni namen je hranjenje podatkov, ki je lahko trajno ali začasno. Notranji pomnilnik je eden najpomembnejših delov računalnika. Vgrajen je v vsak računalnik! Zunanji pomnilnik je lahko tako zunanji disk, USB ključek itd. Notranji pomnilnik se glede na način delovanja deli na: - RAM (glavni pomnilnik se nahaja v vsakem računalniku) in - ROM (BIOS se nahaja v vsakem računalniku). Pomnilniška beseda: - ima svoj pomnilniški naslov (se ne spreminja) in - ima vsebino. Kapaciteto oz. zmogljivost pomnilnika merimo v bytih. Danes je enota za kapaciteto pomnilnika bistveno večja od byta, saj so trenutne velikosti običajno nekaj GB. Slika 47: Pomnilnik (RAM) Osnovna enota je 1 bit. Bit ima lahko le vrednosti 0 ali 1. Za predstavitev znakov je izbrana predstavitev z 8 biti 1 byte s čimer lahko predstavimo 2 8 znakov torej 256 znakov, npr = A. Glede na za-pisano torej potrebujemo za en znak (črka ali številka) 1 BYTE. V kolikor bi v urejevalniku besedila zapisali eno tipkano stran, bi v povprečju potrebovali približno 3000 bytov. Enote se ne pretvarjajo s faktorjem 1000 temveč, kot bomo kasneje podrobneje spoznali, je ta faktor Iz tega izhaja da je 1KB = 1024 bytov, 1MB = 1024 KB, 1GB = 1024 MB itd. Trenutno pomnilnike označujemo z enoto GB. Glavni pomnilnik ali RAM (Random Acces Memory) Računalniški glavni pomnilnik, tudi delovni pomnilnik, je računalniški pomnilniški nosilec z lastnostjo neposrednega dostopa. Namenjen je hranjenju ukazov in podatkov tekoče obdelave. Vsa integrirana vezja, ne glede na njihovo funkcijo, imenujemo s skupnim imenom ČIPI (iz angl. Chip odkrušek). Danes so v uporabi polprevodniški pomnilniki (v obliki integriranih vezij). Čipi 111

112 so miniaturna integrirana vezja v obliki ploščic s priključnimi nožicami. So osnovni gradniki sodobnih elektronskih naprav. Čas potreben za dostop do podatka imenujemo čas dostopa. Čas dostopa se pri sodobnih pomnilnikih meri v nano sekundah (ns), 1 ns = 0, s -1. Večji kot je pomnilnik, več podatkov lahko vanj shranimo, več in bolj zahtevne programe lahko poganjamo in hkrati imamo manj opravka s pisanjem na disk, saj računalniku ni potrebno uporabljati diska kot začasen pomnilnik. Ločimo dve vrsti RAM pomnilnikov: dinamični RAM (DRAM), ki za svoje delovanje potrebuje signal, ki nekaj tisočkrat na sekundo osveži vsebino pomnilnika ter statični RAM (SRAM), ki ne potrebuje osveževanja, zato omogoča hitrejši dostop do podatkov, vendar je dražji (uporaba v predpomnilnikih). Pomnilniki ne preverjajo podatkov in v kolikor pride do napake, se lahko program sesuje (operacijski sistem) ali se zgodi kakšna druga napaka. Obstajajo tudi pomnilniki, ki preverjajo vse podatke in jih tudi nadzirajo, tako do napake ne pride. Taki pomnilniki nosijo oznako ECC (Error Correction Code) in so običajno dražji ter malo počasnejši. Takšni pomnilniki se uporabljajo predvsem v napravah, kjer je bistvena zanesljivost npr. pri strežnikih ali večjih računalnikih (vesoljska, vojaška industrija, znanost ipd.). Pomnilnik ima na voljo dodaten bit, torej zapiše podatek z 9 namesto z 8 biti, s čimer poskrbi, da v primeru napake enega bita le-tega lahko popravi. Glavni značilnosti pomnilnika sta kapaciteta (velikost), ki jo merimo v bajtih, ter čas dostopa do podatkov, ki je velikostnega razreda nekaj nanosekund. Pri pomnilnikih tudi ni zanemarljiva hitrost delovanja, kar tudi vpliva na končno zmogljivost. Pomnilnik je eden najpomembnejših delov računalnika. Njegova naloga je hranjenje podatkov. V pomnilniku so shranjeni ukazi in podatki od vseh aplikacij, ki se v danem trenutku izvajajo v računalniku. Glede na hitrost ločimo več slojev pomnilnika: Registri, medpomnilniki, sistemski pomnilnik in navidezni pomnilnik. Ob izklopu računalnika se vsebina RAM-a izgubi! Prenosu programa s pomnilniškega nosilca v delovni pomnilnik pravimo nalaganje programa. Kot smo že omenili delimo notranje pomnilnike na: - Trajni pomnilnik ROM (primer takega pomnilnika je pomnilnik BIOS-a) in - delovni pomnilnik RAM. 112

113 Ohišja pomnilnikov V prvih osebnih računalnikih so bili pomnilniki fizično povezani na matično ploščo, s čimer je bila tudi nadgraditev bistveno težja, kar so kasneje uredili s pomnilnimi moduli, ki jih vstavimo v ustrezno režo na računalniku. Poznamo različne pomnilne module: - SIMM (single inline memory module) prvi pomnilni moduli, ki jih danes ne uporabljamo več. Imeli so 30 ali 72 pinov za povezavo. Največja kapaciteta je bila 16 MB oz. 64 MB. - DIMM (dual in-line memory module) pomnilniki, ki jih uporabljamo v največji meri danes - RIMM (rambus in-line memory module) ima 184 pinov. Integrirana vezja so hlajena s pasivnimi hladilniki. V računalnik morata biti vgrajena v paru. Vrste fizičnih pomnilnikov EDO ram pomnilnik deluje asinhrono. Hitrost delovanja je neodvisna od sistemskega vodila oz. od CPU. Pred prenosom podatkov se morata pomnilnik in CPU sprva uskladiti. SDRAM je skoraj 20 % hitrejši od EDO. Delovanje pomnilnika je sinhronizirano s taktom vodila, zato ni potreben čas za usklajevanje s CPU. Pri pomnilnikih se navaja frekvenca delovanja, ki je zapisana v MHz. Na pomnilnih modulih se je pojavilo tudi vezje SPD, ki je v resnici EEPROM, ki mu poda kapaciteto pomnilnika, hitrost in podobno. Slika 48:Tipi RAM modulov 113

114 DDR (double data rate) je dvojni prenos podatkov. Prenos podatkov se izvede tako na padajočo kot naraščajo fronto signalov. DDR se je sprva pojavil v grafičnih karticah, šele kasneje pa kot pomnilnik v računalnikih. Pomnilnik ima 184 pinov. Slika 49:Tipi RAM modulov Pomnilniki se razlikujejo po številu pinov (kontaktov), hitrosti delovanja in napajalni napetosti. SDRAM ima običajno 3,3 V, DDR 2,6 V, DDR2 1,8 V, DDR3 1,5 V. DDR2 in DDR3 imata lahko enako napajalno vrednost napetosti, vendar se ne moreta nadomeščati, kar je zagotovljeno z zarezo, ki preprečuje napačno uporabo pomnilnika. Ne pozabimo tudi na zadnji model, in sicer DDR4, ki prinaša napetost 1,2 V in hitrosti 2133 MHz. Pomnilnik DDR4 ima 284 pinov in malce drugačno razporeditev nožic kot DDR3. Slika 50: Primerjava med DDR3 in DDR4 Pri DDR SDRAM se je pojavila podpora dvo kanalnemu delovanju. S tem se omogoči CPU večji pretok podatkov, kot ga zmore sam pomnilnik. Dva fizična pomnilnika predstavljata en logičen modul. Prenos podatkov se tako podvoji, pogoj pa je podpora s strani matične plošče. 114

115 Preverjanje napak Nekateri pomnilniki omogočajo zaznavo napake oz. paritete. Vsakemu bajtu se doda po 1 varnostni oz. paritetni bit. Način preverjanja je potekal tako, da je moral biti seštevek bajtov skupaj z integriteto sodo ali liho. Uporabo takih pomnilnikov najpogosteje srečamo v strežnikih ali naprednih delovnih postajah. Pomnilnikom take vrste pravimo ECC pomnilniki (error correction code). Računalnik in pomnilnik Koliko pomnilnika naj ima računalnik? Sprva moramo preveriti ali imamo dovolj pomnilnika glede na izbran operacijski sistem, matično ploščo in procesor. Operacijski sistem Windows bit zahteva 1 GB pomnilnik, Windows 7 64-bit zahteva 2 GB pomnilnika za delovanje. Matična plošča nas omejuje s številom pomnilnih rež. CPE lahko naslavlja predpisano število pomnilnih lokacij in hkrati velikosti tega naslavljanja. Danes je bolj problem kapaciteta pomnilnika kot druga dva kriterija. Karakteristike pomnilnika Nastavitve pomnilnika lahko spreminjajo v BIOS. Tipični parametri so: tcl, trcd, trp in tras. Najpomembnejša parameter pomnilnika je tcl (CAS latency) oz. zakasnitev. Pove nam število urinih ciklov, ki minejo od veljavnega naslova stolpca pomnilnika, do takrat ko je ta podatek na voljo na kontaktih. Časovni parametri računalnika za delovanje s pomnilnikov morajo biti slabši od časovnih para-metrov, ki jih pomnilnik omogoča. V nasprotnem primeru se računalnik ne bo zagnal. Problem lahko rešimo preko CMOS. Omenjene vrednosti so običajno podane v obliki npr Kaj sedaj te vrednosti pomenijo? Gre za številke, ki podajajo sposobnosti (performance) pomnilnika. 7 tcl 8 trcd 7 trp 24 tras tras = tcl + trcd + trp Oglejmo si najpomembnejše časovne specifikacije pomnilnika: tras: minimalen čas aktivnosti ( 0 ) signala RAS oz. poenostavljeno nam pove čas dolžine cikla, v katerem nam mora biti na voljo zapisan podatek, da ga še lahko preberemo: tras = tcl + trcd + trp tras mora biti večji ali enak (enak ni najbolje) od seštevka časov trp (RAS (ali row) precharge time): minimalen čas neaktivnosti ( 1 ) signala RAS\ tcas: minimalen čas aktivnosti ( 0 ) signala CAS tcp (CAS precharge time): minimalen čas neaktivnosti ( 1 ) signala CAS\ 115

116 trcd (RAS to CAS delay): čas od padca RAS do padca CAS trac (random access time): čas od padca RAS do pojavitve podatka na izhodu, trac = trcd + tcas, npr. 60 ns tcac (column access time): čas od padca CAS do pojavitve podatka na izhodu, npr. 15 ns čas cikla (cycle time): čas, potreben za operacijo (branje ali pisanje), plus kakršenkoli potreben dodatni čas, preden se lahko začne naslednja operacija. Napake pomnilnika V kolikor gre za delne okvare pomnilnika in se ne ponavljajo, jih je težje odkriti. Za odpravo napake potrebujemo ustrezno programsko opremo. Ob vklopu računalnika BIOS prešteje pomnilnik. Dobljena vrednost se primerja z dobljenim podatkom iz pomnilnika. Za natančno preverjanje pomnilnika zaženemo ustrezen program, ki preveri delovanje vsake celice pomnilnika. Delovanje se preverja tako, da se v vsako celico zapiše podatek in se ga nato skuša prebrati nazaj. V kolikor uporabljamo več pomnilnih modulov, se priporoča testiranje vsakega modula posebej. Napaka lahko izhaja tudi ob trenutno nastavljenih nastavitvah, kar ne pomeni, da ob drugačnih nastavitvah ali v drugem sistemu, pomnilnik ne bo deloval nemoteno. Pomnilnik ROM (Read only memory) ROM read only memory (bralni pomnilnik) ali trajni pomnilnik. Glavna značilnost tega pomnilnika je, da vanj ne moremo pisati (zapisan je že tovarniško), lahko ga le beremo. V primerjavi z RAM pomnilniki podatki ostanejo shranjeni tudi po prekinitvi električnega napajanja. Vrste ROM pomnilnikov: ROM podatki se zapišejo trajno, običajno so zapisani že v tovarni, PROM programirljiv bralni pomnilnik, možnost enkratnega pisanja podatkov, EPROM zbrisljiv in programirljiv bralni pomnilnik, brisanje podatkov je možno z ultravijolično svetlobo, EEPROM električno zbrisljiv in programirljiv bralni pomnilnik in Flash RAM večkratno brisanje in pisanje podatkov, ki je številčno omejeno. 9.5 Trdi disk (HDD) Trdi diski so ena izmed pomembnejših komponent znotraj osebnega računalnika. Diski so se v mnogih pogledih precej izboljšali: njihova zmogljivost, hitrost, kapaciteta, poraba električne energije, napetost. 116

117 Prvi mediji za hranjenje podatkov je bil papir. Podatki so se hranili v obliki kartonskih kartic, kjer so bili podatki zapisano s pomočjo luknjic. Uporaba magnetnih trakov je bil prvi pravi način hranjena podatkov. Na trak so se snemali binarni podatki, ki so se prebirali. Comodore je bil predstavnik osebnega računalnika, ki je deloval po principu magnetnega traku. Še danes se podatki shranjujejo na magnetne trakove, predvsem za večje količine podatkov. Podatki so zapisani v binarni obliki in so linearni, kar pomeni da moramo kaseto prevrteti na ustrezno mesto, da pridemo da iskanih podatkov. Prvi trdi disk je predstavil IBM z oznako IBM 305 RAMAC, ki je premogel shraniti celih 5 MB podatkov. Za očeta današnjih diskov štejemo disk IBM Pri tem modelu so uporabili prve pristope izdelave trdih diskov, kot se uporabljajo tudi danes. Tehnologija je od takrat zelo napredovala, tako da se vseeno precej razlikuje. Računalnik IBM XT je vseboval trdi disk Seagate 10 MB, kar je predstavljalo velik napredek. Diskom se še dandanes povečuje diskovni prostor, hkrati pa se zmanjšujejo njihove zunanje mere (osebni računalnik 3,5 inč, prenosnik 2,5) Zgradba trdega diska Zgradba diska se v osnovi ni spremenila od leta Disk je tako sestavljen iz: - Plošč, na katerih so zapisani podatki, - bralno/pisalne glave, - elektromotorčka, ki skrbi za vrtenje diskovne plošče, - premikajoče ročice glav in - elektronike, čez katere se podatki prenašajo na vodilo. 117

118 Slika 51: Zgradba trdega diska Trdi disk uporablja trde ravne plošče, ki so prevlečene s posebnih magnetnim materialom, ki hrani podatke v posebnih magnetnih vzorcih. Hitrost vrtenja plošč vpliva na hitrost delovanja diska. Glava je lahko bralna ali zapisovalna. Drsniki glav so nameščeni na posebne ročice, ki so medsebojno povezane in pritrjene na glavno ročico. Celoten pogon trdega diska mora biti izdelan izjemno natančno zaradi minimizacije. Notranjost, kjer so glavni deli diska, je izolirana od okolice, ker bi sicer drobci oz. prašni delci prišli v notranjost in povzročili poškodbo glav in plošč Plošče trdih diskov Vsaka površina posamezne plošče je sposobna shraniti na bilijone bitov informacij. Ti biti so organizirani v večja območja in tako omogočajo hitrejši in enostavnejši dostop do informacij. Vsaka od plošč ima podatke posnete v obliki koncentričnih krogov, ki jih pravimo sledi. Vsaka sled se deli naprej na sektorje. Sektorji se v procesu branja združujejo v večje skupine. Plošče so izdelane iz aluminijevih zlitin in prevlečene z elektromagnetno snovjo. Preko njih je nanešen še zaščitni sloj, ki preprečuje poškodbe. Kapaciteto trdih diskov lahko povečamo z večjim številom diskovnih Slika 52: Organizacija podatkov na disku 118

119 plošč ali s povečanjem gostote zapisa podatkov. Večje število plošč vpliva predvsem na maso trdega diska, kar prinese tudi večjo obremenitev motorčka, ki skrbi za vrtenje diskovnih plošč. Tak način povečanja kapacitete diska je nepraktičen, hkrati se poveča tudi temperatura diska. Povečanje gostote zapisa pa prinese tudi druge težave. Magnetne silnice so bližje skupaj, kar pomeni da je potrebno zmanjšati jakost elektromagnetnega polja. Zmanjšanje napetosti pomeni tudi zmanjšanje razdalje glave od površine plošče. Razdalja med glavo in ploščo je le okoli 0,1 mikrometra. V prihodnosti se obeta prehod na steklene plošče in nove vrste premazov, ki bodo lahko debeli le nekaj atomov, kar bo omogočilo povečanje kapacitet, ki so danes že bolj kot ne na kritični meji Princip delovanja trdega diska Za lažje razumevanje si bomo ogledali preprosto branje datoteke, brez korekcije napak in odprave le teh. Sprva mora sistem preveriti, kje na disku se datoteka nahaja. Za določitev položaja je potrebnih kar nekaj prevajalnih korakov, da se lahko izvede končni dostop. Interni program pogona trdega diska preveri ali se podatki že nahajajo v lastnem medpomnilniku. V kolikor so podatki na voljo se posredujejo naprej. V kolikor teh podatkov ni se preveri naslov zapisanega podatka cilindra, torej katero sled cilindra je potrebno prebrati, da bo najden pravi podatek. Sistem pomakne ročico na pravo sled, na ustreznem mestu ob vrtenju plošče se izvede branje podatkov naslovljenega sektorja. Krmilna elektronika podatke pretvori v primerno obliko, shrani v medpomnilnik od koder se naprej podatke posreduje OS Bralno/pisalna glava Bralno pisalna glava je najdražji in najzahtevnejši del pri izdelavi diska. Glave spreminjajo podatke v ustrezne električne signale, da se lahko podatki na disk zapišejo. Glave drsijo po zračni blazini, ki nastane ob vrtenju plošč, kar je tudi razlog, da se ne sme pojaviti nikakršna umazanija niti delček prahu. Med delovanjem ni priporočljivo, da se disk premika ali trese, saj se glava lahko dotakne površine, ki lahko poškoduje površino diska in s tem izgubo podatkov. Napredni sistemi, kot tisti v prenosniku, zaznavajo vibracije, v kolikor do teh pride, se glava odmakne, da se disk ne bi poškodoval. 119

120 Slika 53: Bralno pisalna glava Drsnik in ročica Bralno pisalne glave so nameščene na drsnik, ki je vpet v ročico glav in te se nahajajo nad diskovno ploščo. Ročice glav pomika servo mehanizem. Mehanika vpliva predvsem na učinkovitost pogona in na dostopne čase. Slika 54: Glave pogona Glavne lastnosti trdih diskov Najpomembnejše lastnosti trdih diskov so: - Kapaciteta diska: danes se kapaciteta diskov meri v nekaj TB. Pove nam torej količino zmožnosti zapisa podatkov. 120

121 - Hitrost branja in pisanja: je parameter, ki nam pove, kako hitro lahko disk dostopa do podatka. Ta podatek je običajno 3,5 do 15 ms, odvisen je tudi od hitrosti vrtenja plošč (5400, 7200, ali celo vrtljajev na minuto za najhitrejše diske). - Velikost predpomnilnika: pri branju se vanj shranijo podatki, ki jih bo potreboval procesor. Podatki se pripravijo vnaprej, da se jih ne išče v trenutku, ko so potrebni. Hitrosti prenosa podatkov so tako odvisne od celotne zgradbe diska, kot smo že omenili je pomembna hitrost glave, gostota podatkov, hitrost pretvarjanja signalov, hitrost vrtenja, velikost predpomnilnika in hkrati je pomembna tudi hitrost vodila, preko katerega se podatki prenašajo na matično ploščo računalnika Vmesniki Trdi disk priključimo na matično ploščo. Priključki so znani tudi po imenu vmesnika, ki omogoča prenos podatkov in določa tudi hitrost prenašanja podatkov. Danes tipični vmesniki so: ATA (PATA), hitrost do 133 MB/s, pri vmesniku ATA moramo paziti tudi na master/slave opcijo v primeru dveh diskov na istem vodilu. Slika 55: ATA vmesnik 121

122 SATA (serial ATA), hitrosti, SATA 1 do 1,5 Gb/s, SATA 2 so do 3 Gb/s, SATA 3 do 6 Gb/s. Slika 56: SATA vmesnik msata, hitrost do 6 Gb/s Slika 57: SSD disk z vmesnikom msata M.2, hitrost do 6 Gb/s Slika 58: SSD disk z vmesnikom M.2 122

123 SATAe (SATA3.2), hitrost do 16 Gb/s Slika 59: SATAe vmesnik na matični plošči Slika 60: SATAe povezovalni kabel Slika 61: SSD disk 2,5'' s SATAe vmesnikom SCSI, hitrost do 5120 Mb/s (Ultra-640 SCSI) Slika 62: Trdi disk z vmesnikom SCSI 123

124 Zunanji trdi diski (USB, FireWire, esata) Diske glede na vmesnik delimo na: Standardne trde diske: o IDE o EIDE o PATA SCSI Serial ATA: o SATA o SATA 2 o SATA 3 o SATA 3.2 Zunanje trde diske: o USB o FireWire o esata Standardni vmesnik prenaša 16 bitne podatke s hitrostjo podatke do 133 Mbit/s. Diski se povezujejo preko podatkovnega kabla (ATA), z matično ploščo je lahko povezan s 40 ali 80 žilnim kablom. Na enem podatkovnem kablu sta lahko povezana dve napravi, ki morata biti ločeni z mostičem (jumperjem) master/slave. Slika 63: Dodelitev prioritete pogonu 124

125 Vmesnik SATA prenaša podatke v velikosti 1 bita v hitrosti do 1,5 Gbit/s, SATA 2 3 Gb/s in SATA 3 6 Gb/s. SATA je povezan z matično ploščo s 7 žilnim kablom, katerega dolžina lahko znaša do 1 m. Preko vmesnika SATA lahko en disk povežemo preko enega vmesnega kabla, kar pa ne pomeni, da ne moremo priključiti večjega števila diskov. Slika 64: Priključki trdega diska s SATA vmesnikom Vmesnik SCSI je bil v osnovi namenjen priklopu več različnih naprav. Na SCSI je možno priključiti tudi do 15 različnih naprav. Namenjen je predvsem strežnikom in zahtevnejšim uporabnikom. Omogoča večjo hitrost podatkov v primerjavi z ATA. Hitrost prenosa podatkov ni nič večja od ATA, je pa različna hitrost dostopa in izvajanja več zahtev hkrati, kar pride do izraza predvsem na strežnikih. Diski z vmesnikom msata in M.2 se največ uporabljajo v napravah, kjer se izkažejo potrebe po majhnih dimenzijah in majhni porabi električne energije (prenosniki, ultrabooki in druge mobilne naprave). 125

126 Slika 65: SCSI vmesnik Razvoj trdih diskov gre predvsem v smer razvoja SSD trdih diskov, ki ne bodo imeli mehanskih delov in bodo ponujali veliko večje hitrosti pri branju in zapisu podatkov. Tudi vplivi okolja na diske so manjši, predvsem vibracije in udarci nimajo vpliva nanje. SSD diski so tudi manjši, se ne segrevajo, so odpornejši itd. Njihova bistvena slabost sta kapaciteta diska in cena SSD trdi diski Najbolj pričakovani mejnik v bližnji prihodnosti so torej diski, v celoti sestavljeni iz bliskovnega pomnilnika. Če so prve naprave uporabljale pomnilnik tipa NOR, pa so se kasneje zaradi nižje cene ter višje kapacitete in hitrosti premaknili na tip NAND. Edina slabost slednjega je, da ne omogoča neposrednega dostopa do katerekoli pomnilne lokacije, temveč se je treba ukvarjati z bloki podatkov, velikimi več tisoč ali milijonov bitov SSD diski so zaradi svojih prednosti: neverjetna hitrost pri dostopu do naključnih podatkov ter predvsem zanesljivosti v težkih pogojih (teren), že vrsto let prisotni v specializiranih nišah (vojaška, letalska in vesoljska industrija). Danes postajajo cenovno bolj dostopni in hkrati za relativno primerno ceno dobimo ustrezno kapaciteto. Kljub vsemu še vedno ne moremo izvajati primerjave po kapaciteti in ceni med klasičnimi in SSD diski, saj je odstopanje veliko. 126

127 Prednosti SSD diski so manjši, neslišni, delujejo hladneje, so odporni na tresljaje, nadmorsko višino in tlak, padce, magnetne motnje ter porabijo veliko manj energije. Omogočajo hitrejši zagon sistema, saj nimajo faze zagona na delovne vrtljaje Slabosti Cena in kapaciteta sta brez dvoma v ospredju. Tudi glede kapacitete ima mehanski trdi disk veliko prednost, saj jih bliskovni pomnilnik ne bo ujel vrsto let. Proizvajalci trdih diskov so v zadnjih letih pokazali, da so zmožni podvajati kapaciteto vsakih 12 mesecev in čeprav je pri bliskovnem pomnilniku ta čas krajši, obstoječa prednost mehanskih diskov zagotavlja vsaj štiri leta prednosti (v tem času pa bodo proizvodnjo bliskovnega pomnilnika zagnali tudi proizvajalci mehanskih diskov, to je res in o tem že veliko govorijo). Upoštevati pa velja tudi življenjsko dobo SSD-diska oziroma pomnilniške celice tipa NAND. Ta (odvisno od kakovosti/cene) omogoča med in ciklov zapisa (branj je lahko neomejeno), kar pomeni, da se tak medij po določenem času izrabi, zato imajo vsi SSD diski že vgrajene algoritme, ki porazdeljujejo zapise, tako da so vse celice obremenjene enako. Po podatkih, ki jih ponuja ScanDisk, lahko ob vsakodnevnem zapisu 100 GB podatkov tak disk deluje več kot 10 let! Slabost trenutne generacije SSD diskov je tudi hitrost zapisovanja na naključna mesta, saj je brisanje celih blokov podatkov razmeroma počasno. SSD-diski so občutljivi na določene dejavnike: nenadna izguba elektrike, elektrostatični sunki, magnetna polja (mehanski diski skrivajo podatke znotraj faradejeve kletke) Hibridni trdi diski Koncept hibridnih diskov se je pojavil z Intelovo tehnologijo Robson, ki že dve leti napoveduje povezavo bliskovnega pomnilnika z matično ploščo. Glavni katalizator izrabe tehnologije flash pri dostopu do mehanskih medijev naj bi bil sistem Windows Vista, vendar se zdaj o tem govori manj. Razlogov je več, osrednji pa je ta, da rezultati v praksi ne govorijo o drastičnem upadu energijske porabe oziroma o blazno hitrejšem delovanju računalnika, nalaganju aplikacij in zaganjanju operacijskega sistema kar naj bi se sicer zgodilo. Vmes so svoj lonček pristavili še proizvajalci 127

128 trdih diskov in bliskovnega pomnilnika in tako je avgusta svoj prvi hibridni trdi disk predstavilo podjetje Seagate, še prej pa je precej glasno svoje modele napovedoval Samsung. Hibridni trdi disk (Vista je v ospredje porinila naziv ReadyDrive) je običajni trdi disk, ki ima na tiskanem vezju poleg 8 ali 16 MB hitrega predpomnilnika še MB bliskovnega pomnilnika. Tja beleži najpogostejše zapise oz. ob zaporednih sekvenčnih branjih podatkov, vanj pred samo zahtevo naloži podatke, za katere predvideva, da jih bo sistem zahteval v prihodnosti. Če je ta sistem predvidevanja uspešen, se lahko disk ustavi in medtem ko uporabnik prazni podatke iz bliskovnega predpomnilnika, varčuje z energijo. 9.6 Matične plošče Matična plošča je osnovna komponenta računalnika, ki povezuje in omogoča delovanje vseh pomembnih elementov: CPU, pomnilnik, trdi disk, grafična kartica, dodatne kartice Matične plošče se zato v osnovi delijo na 3 skupine in sicer za osebne računalnike, strežnike in prenosne računalnike. Glede na opisano delitev je pomembno, da so matične plošče glede na posamezno skupino prilagojene tako glede velikosti, kot glede sposobnosti in časa delovanja. Glede na obliko se matične plošče naprej delijo na: - AT - ATX - BTX: cilj je bil izboljšati hlajenje, niso se uveljavile Oblike plošč so se z leti spreminjale. Posledice so zahteve po zmanjšanju hrupa, spremembi postavitve, spremembi tipa priključkov itd. Danes se pogovarjamo predvsem o AT in ATX ploščah, kjer so v domačih računalnikih povečini ATX plošče. Poznamo dve različici AT plošč: - AT: vgradimo jih lahko v ohišja namenjena AT matičnim ploščam - Baby AT: imajo samo priključek za tipkovnico, ostale priključke je potrebno priključiti na dodatna vodila Oba tipa plošč AT in Baby AT se danes ne izdelujeta več. V sodobnih računalnikih so torej ostale matične plošče ATX. ATX plošča se v primerjavi z Baby AT ne razlikuje po velikosti, se pa razlikuje po tem, da ima priključke za miško, tipkovnico, USB, lahko tudi grafično kartico. ATX matične plošče ne moremo vstaviti v ohišje za micro ATX matično ploščo. ATX matične plošče so obrnjene za 90 stopinj glede na AT plošče. 128

129 9.6.1 Priključki Na matični plošči imamo različne priključke: - ATX priključek za napajanje, - priključki za ventilatorje, - priključki ATA/SATA/SATAe za trde diske, - priključek M.2, - vodilo PCI-e za grafično kartico, - vodila PCI za ostale dodatne komponente in - priključki za COM/USB/AUDIO. Slika 66: ATX matična plošča (Asus Z97 PRO) Matična plošča ima lahko že vgrajene tudi nekatere komponente npr. zvočna kartica, grafična kartica, USB ali FireWire priključki itd. 129

130 9.6.2 Priključki in reže Priključke bi lahko razdelili na 3 dele: - Razširitvene reže, - pomnilne reže in - podnožje za CPE. Razširitvene reže ponujajo možnost razširitve računalnika s karticami za zvok, video, mrežne kartice, Wi-Fi kartice Pomnilne reže nam omogočajo razširitev pomnilnika, s čimer povečamo skupno kapaciteto. Podnožje za procesor je namenjeno procesorju, kjer lahko namestimo procesor, ki ustreza tipu podnožja in ustrezno podprti različici CPE Pretikači Na osnovni plošči se nahajajo pretikači oz. jumpers, ki omogočajo različne nastavitve matične plošče. Uporabljamo jih tudi za ponastavitev BIOS-a na sami plošči Vezja Nabor sistemskih vezij ali chipset. Poskrbijo, da posamezni deli računalnika delujejo kot celota. Na osnovni plošči se nahajata severni in južni most. Na novejših matičnih ploščah se severni in južni most nahajata v enem integriranem vezju (Slika 61). SEVERNI MOST Poskrbi za usklajeno delovanje centralne procesne enote, delovnega pomnilnika in grafičnega vmesnika. Skrbi tudi za povezavo z južnim mostom. JUŽNI MOST Skrbi in nadzira delovanje počasnejših naprav v računalniku. Tukaj gre tako za naprave, ki so integrirane ali dodane dodatno v sam sistem: LAN, avdio, USB itn. 130

131 Slika 67: Chipset Na zgornji sliki imamo primer matične plošče s severnim mostom (tip: 82925x) in južnim mostom (tip: ICH6RW). Južni most v primeru Intel vezja (čipseta) v primeru oznake R ponuja tudi RAID podporo za diske Integrirane naprave Nekatere matične plošče imajo že integrirane naprave kot so zvočna kartica, grafična kartica, različni priključki itd. Matične plošče s temi priključki so bile včasih bistveno dražje od tistih, ki tega niso imele. Danes imajo večinoma matične plošče že vse omenjene komponente integrirane Razširitvena vodila Razširitvena vodila v današnjih računalnikih delimo predvsem na: - PCI-X: Izboljšana različica vodila PCI; ki omogoča hitrejši prenos podatkov. Običajno lahko kartico vstavimo tudi v PCI režo, z razliko, da je PCI-X 64 bitno vodilo. Omogoča prilagajanje hitrosti vodila. Namenjena je npr. grafičnim karticam, karticam za Gb LAN povezavo itd. - PCI-EXPRESS ali krajše PCI-E 16X: Najhitrejša različica vodila PCI je PCI-E. Za razliko od klasičnega uporablja to vodilo zaporeden prenos podatkov. PCI-E 1x pomeni hitrost do 5 131

132 Gb/s. Večkratnik hitrosti predstavlja množilnik za osnovno enoto. Širina 1 bit, pomeni prenos 32 bitov sočasno. PCI-E uporablja 1 bit za sprejem in 1 bit za oddajo podatkov. Hitrost ene linije je do 5 Gb/s. PCI-E reža ponuja možnost povezovanja več naprav preko mostička, kar pride prav pri grafičnih karticah (x16 za CrossFireX). - PCI (priključimo lahko grafične kartice, avdio kartice, video kartice, modeme, mrežne kartice, pomnilniške kartice IDE, SATA, USB, ) Glavna odlika je prilagodljivost, različni načini delovanja, avtomatska konfiguracija, hitrost PCI omogoča delovanje različnih naprav, ne glede na tip vodila, na katerega so priključeni. Na PCI vodilo lahko priključimo tako 32 kot 64-bitne naprave. PCI prepozna in konfigurira delovanje naprav, zato ni potrebno ročno nastavljati sistemskih virov. Naprave na PCI vodilu lahko prevzamejo nadzor nad njim in neposredno komunicirajo s sistemom. Omogoča učinkovito komunikacijo in pretok do RAM-a. - AGP: Je različica PCI vodila. Priključena je neposredno na severni most in je namenjena zgolj priključku grafične kartice. AGP uporablja množilnik takta 1,2,4 ali 8. Grafična kartica lahko severnemu mostu pošilja ukaze in hkrati sprejema druge ukaze od njega. AGP deluje zgolj z 32 bitnimi karticami. - PCI-EXPRESS 1X Vodila PCI-E so bila sprva namenjena grafični kartici, kasneje so začela prevzemati vlogo vodil tudi za druge naprave. Danes v računalnikih še vedno srečamo tako PCI kot PCI-E vodila. AGP vodila se več ne pojavljajo v novih sistemih. Poleg omenjenih vodil imamo na osnovni plošči na voljo tudi dodatne priključke za USB, FireWire, COM port itd. Za te priključke so na voljo le prosti pini, kjer imamo možnost priključiti omenjene priključke Sistemski viri CPE mora komunicirati z vsemi karticami oz. napravami na matični plošči. CPE lahko komunikacijo vzpostaviti s pomočjo sistemskih virov. Sistemski viri so I/O naslovi, prekinitve in uporaba DMA kanalov ter tudi pomnilniški naslov. Vse naprave ne uporabljajo vseh sistemskih virov, zato sodobne naprave same določijo sistemske vire. Pri starejših sistemih je moral računalničar sam ročno nastaviti sistemske vire. 132

133 9.6.8 Naslovi vhodno-izhodnih naprav Če želi CPE z napravo vzpostaviti kontakt ali ji poslati ukaz, jo mora sprva izbrati ali nasloviti. Pri izbiranju CPE uporabi naslovni signal s katerim pove, da je signal usmerjen k neki napravi in ne CPE ali pomnilniku. Signal se sprva pošlje napravi, da se ta pripravi na sprejem signala: tako se postavi v vhodno-izhodno stanje. Ko je naprava izbrana, CPE v signal zapiše podatke. Najprej pošlje naslov pomnilniške lokacije, nato vanj zapiše podatke. Podatki se prenašajo v obliki 0 in 1. Slika 68: Naslovi vhodno-izhodnih naprav I/O naslov Naslovno vodilo je 32-bitno, četudi imamo vgrajen 64-bit procesor. Sistemski prikaz nam vse naslove prikazuje v šestnajstiškem sistemu. Včasih se je naslavljanje izvajalo ročno, za kar je bil potreben čas in spretnosti. Vse naprave vključno z napravami na matični plošči imajo določeno število naslovov. Vsak naslov vsebuje izvedbo po opravljanju določene funkcije. Vse naprave 133

134 morajo imeti vhodno/izhodni naslov. Naslov se rezervira za napravo in se ne more dodeliti drugi napravi Prekinitve IRQ Naprave morajo komunicirati s procesorjem, kadar se z njimi nekaj dogaja npr. premik miške. Procesor mora prejeti ukaz, ki ustavi prekinitev izvajanja trenutnega ukaza, da preveri dogajanje na napravi. Takšni motnji pravimo prekinitev. Slika 69: IRQ prekinitve Prekinitve IRQ V računalniku imamo več naprav, zato imamo tudi več prekinitvenih zahtev. Integrirano vezje, ki upravlja s prekinitvami zahtev, se imenuje IOAPIC (Input Ouput Advanced Interrupt Controller). Ta posreduje prekinitveno zahtevo procesorju, procesor prekine trenutne aktivnosti, IOAPCI dobi naslov naprave, ki je prekinila delovanje in procesor lahko z napravo vzpostavi delovanje. V oknu Device Manager lahko vidimo katere naprave uporabljajo isto prekinitev. PCI naprave ne uporabljajo prekinitev na klasičen način, temveč dinamično določene prekinitve kanale. PCI vodilo omogoča tudi prekinitve na klasičen način. 134

135 DMA Procesor ves čas delovanja jemlje podatke iz RAM-a in jih shranjuje nazaj v RAM. Shranjuje tudi podatke naprav v RAM ali jih iz RAMA posreduje napravam. Procesor je tisti, ki skrbi za prenos datotek iz diska v RAM ali obratno. Način, kako razbremeniti je v tem, da imajo naprave neposreden dostop do RAM. Naprave, ki lahko brez posredovanja dostopajo do RAM imenujemo DMA (direct memory acces). Primer takšnega dostopa je zvok v igrah, ki se preko sistemskega vodila iz RAM neposredno prenese v zvočno kartico. Slika 70: DMA Težava nastopi, ko želi do razširitvenega vodila dostopiti CPE, ki ima višjo prioriteto ali v kolikor želita dostopiti dve napravi. DMA krmilnik ima več DMA kanalov, preko katerih naprave zahtevajo dostop do RAM-a in s tem preprečuje, da ne bi prišlo do težav. DMA krmilnik poskrbi, da se prenos podatkov med RAM in napravami izvrši, ko CPE ne potrebuje sistemskega vodila oz. je zaseden z izvajanjem internih procesov. Tak prenos podatkov ponuja le 16 biten prenos podatkov. Danes ni veliko naprav, ki bi še uporabljale ta dostop: tiskalniki, disketna enota, LPT vrata Sodobne naprave si zagotovijo dostop do razširitvenega vodila brez DMA. Vgrajeno imajo posebno vezje, s pomočjo katerih zaznajo, kdaj je vodilo prosto. Primer so trdi diski, ki imajo Ultra DMA. 135

136 Menjava matične plošče Pri menjavi matične plošče moramo vedeti točne specifikacije matične plošče. Podatke razberemo iz specifikacij, navodil ali s pomočjo programskih orodij (Speccy, Everest, Cpu-Z ). Včasih je dovolj, če preberemo oznako in le-to poiščemo na spletu. Matično ploščo zamenjamo, kadar: - Se le ta okvari, - potrebujemo dodatne priključke, - želimo posodobiti priključke in - želimo povečati možnosti za nadgradnjo. Preden se lotimo razstavljanja računalnika preverimo: - Ali imamo varnostno kopijo podatkov, - računalnik izklopimo, - izključimo vse komponente, - poskrbimo za ustrezno delovno mesto in površino, - računalnik očistimo in se ozemljimo (dotaknemo se napajalnika na računalniku za nekaj sekund) in - odstranimo vse kable in vijake, ki držijo matično ploščo. Sestava računalnika: - Položimo CPU in ga pričvrstimo, - poskrbimo za ustrezno hlajenje, ki ga ustrezno pritrdimo in priključimo na napajanje, - privijemo vse vijake in - priključimo in preverimo vse priključke. Test: - Preverimo delovanje vseh komponent, - preverimo delovanje vseh indikatorjev in - preverimo naprave USB, V/I spredaj in zadaj. 136

137 9.7 Grafične kartice Grafična kartica je naprava, ki dane podatke preračuna v določeno obliko in jih posreduje monitorju, ta pa jih zna ustrezno prikazati. Pri risanju 3D slike grafika poskrbi za risanje mreže trikotnikov, šele nato jo prekrije s teksturami in jo čisto nazadnje osenči. Slika 71: Prikaz izdelave 3D slike Prva grafična kartica je bila izdelana leta 1981 pri IBM. Sposobna je bila prikazati le zelene ali belo/rumene črke na črnem zaslonu. Osnovni standard za grafične kartice je VGA Video Graphics Array (256 barv). Danes so grafične kartice precej zmogljivejše in so sposobne prikazati milijone barvnih odtenkov (16,7 MIO v RGB) v zelo visoki ločljivosti. Kartice imajo svoj grafični procesor (GPU), ki danes vsebuje, tako kot procesorji, več jeder Sestavni deli Grafična kartica se v osnovi deli na: - Režo za povezavo z matično ploščo (AGP, PCI-E, v starejših računalnikih tudi PCI), - spominske module (RAM oz. VRAM), - grafični procesor s hladilnikom in - izhode za priklop izhodnih naprav (VGA, DVI, HDMI, DisplayPort). 137

138 Slika 72: Zgradba grafične kartice Grafični procesor preračunava kompleksno geometrijo izrisa grafike na zaslon. Vsebujejo lahko več tranzistorjev kot sam procesor, zato tudi oddajajo več toplote, ki jo moramo odvajati s hladilniki in ventilatorji. Na grafični kartici so večkrat hlajeni skupaj z grafičnim jedrom tudi pomnilniki. RAM je zelo pomemben del grafične kartice za hitro izrisovanje trikotnikov. Na grafičnih karticah se pogosto namesto RAM uporablja različica VRAM, ki je precej hitrejša od navadnih pomnilnikov. Današnje velikosti pomnilnikov so vse od 256 MB do 1GB in tudi več. Za pretvorbo digitalnih podatkov v analogne, poskrbijo tako imenovana DAC vezja (digital analog converter). Običajno so ta vezja že integrirana v samo grafično kartico. Hlajenje grafične kartice je lahko aktivno ali pasivno: aktivno hlajenje vsebuje tudi ventilator, nameščen na hladilnem telesu, med tem ko je pri pasivnem hlajenju nameščeno zgolj hladilno telo s hladilnimi rebri Standardi Za programiranje izrisa slik iz binarnih podatkov se uporabljata dva standarda: - Microsoft DirectX - SGI OpenGL 138

139 9.7.3 Vodila Kot smo že omenili so najbolj tipična 3 vodila za povezavo matične plošče in grafične kartice: PCI peripheral component interconnect AGP accelerated graphics port PCI-E peripheral component interconnect express PCI-E je najnovejši standard, ki se danes tudi uporablja v vseh novejših sistemih. Omogoča prenos podatkov med matično ploščo in grafično kartico. Standard ni prinesel le novega vodila, vendar omogoča tudi povezovanje več grafičnih kartic med seboj (SLI način) Izhodi Velika večina grafičnih kartic danes ponuja enega ali dva izmed 4 najpogostejših izhodov: 1. DVI 2. VGA 3. HDMI 4. DisplayPort VGA izhodi so malce starejši in se počasi nadomeščajo z DVI. Namesto DVI se počasi prijema tudi HDMI, tako da bodo verjetno kaj kmalu grafične kartice vsebovala le omenjene izhode, do prihoda novih seveda. Slika 73: VIVO grafična kartica 139

140 Na tem mestu moram opozoriti na eno pomembno razliko in sicer med DVI in DVI-D. V prvem primeru imamo na DVI kablu tudi RGB vtiče, ki omogočajo uporabo pretvornika VGA DVI in slika nam bo normalno delovala. V primeru izhoda DVI-D pa uporaba pretvornika na VGA ni mogoča oz. ne bo delovala. Nekatere izvedbe grafičnih kartic so vsebovale tudi TV tuner (pri ATI so bile znane pod dodatno oznako VIVO) Proizvajalci Najbolj znanji proizvajalci grafičnih kartic so: - Intel, - 3D Labs, - ATI AMD, - NVIDIA. Največja rivala na področju grafičnih kartic za igranje iger na računalniku sta ATI AMD in NVIDIA. 9.8 Napajalnik Napajalnik je pomembni sestavni element računalnika, saj skrbi za napajanje vseh perifernih naprav v sistemu (matična plošča, procesor, trdi disk, grafična kartica, optična enota ). Napajalnik mora skrbeti za učinkovito napajanje brez prekinitev in nihanja napetosti. Napajalnik mora biti zato kvaliteten, da ne prihaja do nihanja. Slika 74: Napajalnik ATX 140

141 9.8.1 Priključki Različne oblike napajalnikov so povezane predvsem s standardi, kar se odraža predvsem pri izvedbi priključkov napajalnika, ki jih ponuja. Najpogosteje se uporablja ATX izvedba napajalnika, ki glede na kakovost, znamko in model ponuja priključke: 20+4 ali 24-pin ATX napajanje, 4 ali 8- pin 12V napajanje, SATA napajanja, 4-pin ATX napajanja, 6 PIN PCI Express napajanje, 8 PIN PCI Express napajanje, napajanje za disketni pogon. HDD, CD/DVD ROM Floppy Slika 75: 4-pin ATX napajalni konektor Matična plošča Matična plošča 141

142 CPU napajanje CPU napajanje Grafična kartica Grafična kartica Starejši priključek, ki se še lahko pojavi v kakšnem računalniku, je AT priključek za napajanje. AT napajalni priključek za MP 142

143 9.8.2 Napetosti Napajanje diska, optične enote Barva Vrednost ČRNA Ozemljitev RDEČA +5V RUMENA +12V ORANŽNA +3,3V 24-pin ATX napajanje PINI OPIS BARVA ŠT. PINA ŠT. PINA BARVA OPIS +3,3 V Oranžna 1 13 Oranžna +3,3 V +3,3 V Oranžna 2 14 Modra -12 V GND Črna 3 15 Črna GND +5 V Rdeča 4 16 Zelena PS_ON GND Črna 5 17 Črna GND +5 V Rdeča 6 18 Črna GND GND Črna 7 19 Črna GND PWR_OK Siva 8 20 Bela -5 V VSB +5 V Vijolična 9 21 Rdeča +5 V +12 V Rumena Rdeča +5 V +12 V Rumena Rdeča +5 V + 3,3 V oranžna črna GND ATX ATX napajalniki so danes najbolj razširjeni, fizično največji in najzmogljivejši (PC). Bistvene razlike med sedanjimi ATX in AT napajalniki: - Dodatna napetostna linija 3,3 V, - enodelni priključek za matično ploščo 20 ali 24-pin, - dodaten priključek za elektronski vklop napajalnika. 12 V 4 ali 8-pin priključek se v sodobnih računalnikih uporablja za dodatno 12 V napajanje CPE, ni pa nujno. Nekatere matične plošče potrebujejo za svoje delovanje omenjeni priključek. V 143

144 kolikor ima matična plošča omenjeni priključek je nujno, da se tak priključek poveže in poskrbi za napajanje. Priključek ima na dveh pinih zaobljena robova tako, da ga ni možno priključiti drugače kot pravilno. V kolikor naš napajalnik nima katerega izmed starejših priključkov ali novejših, si lahko pomagamo tudi s pretvorniki, kar pa nujno ne pomeni, da bomo v vsakem primeru rešili problem. Pomisli, v kakšnem to ne bo izvedljivo? Specifikacije napajalnika Najpogostejši podatki za specifikacijo so: - Nazivna moč, - izkoristek, - kvaliteta regulacije. - Vrste priključkov, - fizična velikost napajalnika. Zadnja dva podatka sicer ne sodita pod specifikacijo, sta pa zelo pomembna pri zamenjavi napajalnika. Slika 76: Izračun nazivne moči Pomembno je dejstvo, da z višanjem temperature moč napajalnika pada. Kadar pride do zagona računalnika pride do največje obremenitve le tega, takrat se izkaže ali je napajalnik premalo močan za naš sistem oz. v kolikor napajalnik izgubi na moči, ne doseže več moči za zagon sistema. Računalnik lahko v takih primerih postane nestabilen ali se celo ne zažene. 144

145 Poraba energije Kadar načrtujemo menjavo napajalnika ali nadgradnjo računalniškega sistema, moramo vedeti kakšne so zahteve porabe, ki jim bo moral napajalnik zadovoljiti. Komponente imajo različno porabo, saj se je potrebno zavedati različnih proizvajalcev, zmogljivosti, starosti, modelov itn. Pogledali si bomo okvirne vrednosti, če se bomo lotili seštevanja skupne porabe energije. Komponenta Okvirna poraba energije v W procesor (Intel) 55 (Intel i3) 150 W (Intel i7) procesor (AMD) W običajna matična plošča W zmogljivejša osnovna plošča W pomnilnik DDR1 (ploščica) 4 5,5 W pomnilnik DDR2 (ploščica) 3 4,5 W pomnilnik DDR3 (ploščica) 2 3 W grafična kartica (stanje pripravljenosti) 5 53 W grafična kartica (obremenitev) W trdi disk (SSD) 0,6 2,8 W trdi disk 2,5" 0,7 3 W trdi disk 3,5" 6,5 9 W optični pogon (SATA DVD) W optični pogon (Blu-ray) W ventilatorji 0,6 6 W Vrednosti močno varirajo glede na zmogljivost komponent, kjer so cenejše in manj zmogljive bolj proti spodnji meji in tiste najzmogljivejše proti zgornji meji. Vrednosti so okvirne, tako da moramo točne vrednosti preveriti glede na konkretne komponente v sistemu. 9.9 Optične enote Optični diski prve generacije Kompaktni diski CD avdio so se sprva uveljavili za uporabo v glasbi v začetku 80. let prejšnjega stoletja. Kasneje so se uveljavili v računalništvu, kjer so se pojavili kot CD oz. CD-ROM in podatke je bilo možno le brati. Uveljavili so se predvsem kot medij za distribucijo programske opreme. 145

146 Slika 77: Optični diski prve generacije Sestavljeni so iz: - Poli-karbonata (nosilec), - aluminijastega sloja, - zaščitnega laka, - tiskane strani. CD je optični disk premera 12 cm in debeline 1,2 mm, na katerem so zapisane digitalne informacije. Nanj lahko zapišemo 74 min glasbe oz. 650 MB podatkov. Podatki so zapisani na spiralni sledi, ki poteka od notranjega roba do zunanjega roba diska. Bralnim CD-ROM so kmalu sledili zapisljivi CD-R mediji, kjer je bila potrebna sprememba jakosti žarka, ki jo je bilo potrebno spremeniti. Velikost se je povišala do 700 MB oz. 80 min glasbe. Bistvena slabost je bila ta, da je bilo podatke možno zapisati le enkrat in jih ni bilo možno pobrisati. Sledil je tako nastanek CD- RW medija, ki je omogočal pisanje in brisanje podatkov. Zapisovanje je potekalo počasneje, pred pisanjem pa je bilo treba tudi pobrisati. 146

147 Slika 78: Podatkovni del CD medija Tudi diski CD-R in CD-RW so zgrajeni podobno kot klasični CD diski. Slika 79: Zgradba CD-RW medija Osnovna plast je plastični substrakt, ki je prozorne barve. Nanj je naneseno posebno polprozorno barvilo. Barve plasti odstopajo glede na uporabljeno barvilo in od snovi, uporabljene za reflektiranje svetlobe. Barvilo služi za zapisovanje podatkov in je v osnovi organskega tipa. 147

148 Princip zapisovanja Rdeči laserski žarek usmerimo v žlebič laserske plasti. Plast je nanešena na nosilec diska, kjer se izvajajo oz. izdelujejo luknjice, ki predstavljajo podatke. Snov za zapis velja za zanesljivo in obstojno, vendar se mora nahajati v temnem in hladnem prostoru. Kljub temu se zapisa čez čas ne da prebrati. Slika 80: Delovanje optičnega pogona Hitrost branja podatkov Za branje in pisanje podatkov je potrebno pravilno postaviti optično lečo in hkrati vrteti medij, da pridemo do želenih podatkov. Slika 81: Leča optičnega pogona 148

149 Dostopni časi pogona Hitrost branja podatkov označujemo z večkratnikom branja podatkov avdio CD medija, kar predstavlja 1 hitrost branja 150 KB/s. Večkratniki tega podatka predstavljajo hitrost branja podatkov. Najvišja hitrost branja je mnogokratnik 52. Slika 82: Mnogokratniki hitrosti delovanja Razmik sledi CD nosilca Posneti del medija je viden na spodnji strani diska, saj le-ta navidezno spremeni barvo. Posneti del sedaj vsebuje majhne luknjice, ki povečujejo odboj laserskega žarka v foto plasti, ki ga laser pretvori v električni signal, torej v niz 0 in

150 Slika 83: Razmiki sledi CD nosilca Na posnetem CD-R disku je zapis razdeljen tako, da je zraven srednjega dela, namenjenega mehanskemu delu, zapis, ki poda napravi moč laserja za vstavljen medij. Sledi mu programsko pomnilniško območje, ki v grobem opisuje zapis za že zapisane podatke in podatke o začetnih ter končnih točkah podatkov. Pojavi se še uvajalna sled, ki vsebuje podatke o že zapisanih podatkih in možnosti dodajanja vsebine. V kolikor je zapisana končna sled, se podatki več ne preverjajo v PMA in na disk ni več možno dodajati podatkov Zapis CD-jev Podatke zapisujemo po standardu ISO 9660: - Enkratni zapis: podatkov ni moč dodajati, ko je seja posneta. - Večkratni zapis: dodajanje več sej enake velikosti. - Večkratni zapis sej: dodajanje več sej podatkov. - Glasbeni disk na enkrat: zapis na glasbeni plošči zapiše 2 s premor med skladbami. - Disk na enkrat: vsi podatki vsebovani na disku, so zapisani na enkrat. Uvajalna in končna sled se zapišeta na koncu. - Paketni zapis: omogoča paketni zapis podatkov Barve CD-R in CD-RW Različne barve so posledica barvnih kombinacij snemalne in reflektivne snovi. Glede na različna barvila, se tudi razlikuje življenjska doba posnetega CD medija. 150

151 Vizualni efekti niso pomembni glede načina delovanja, so pa pomembni ravno zaradi prej omenjene življenjske dobe in kakovosti zapisa. Višja hitrost zapisovanja pomeni manjšo jakost laserskega signala, s tem je vpliv žarka manjši in obstojnost diska je večja. Različna barvila pomenijo tudi uporabo različne jakosti žarkov, potrebnih za spremembo stanja Velikosti optičnih diskov Prva oblika optičnih diskov so bili laserski diski. Uporabljali so se za zapis videa in so nadomestili kasete. Značilna je bila njihova velikost, saj so bili veliki tudi do 50 cm. Ob nižanju cene in načina izdelave so se diski močno razširili, pojavili sta se tudi priročnejši obliki 12 cm in 8 cm, ki je veljala za žepno velikost Optični diski druge generacije Zaradi naraščanja potreb po pomnilnem prostoru, so se v sredini 90 let pojavili prvi DVD diski, ki so ponujali večjo gostoto zapisa, s čimer se je povečala kapaciteta zapisa. DVD je podoben CD mediju, ima premer 12 cm in je debel 1,2 mm. DVD optične enote uporabljajo rdeči laser z valovno dolžino 650 nm. DVD optične enote uporabljajo drugačne leče, kot CD enote DVD Poglavitna razlika je razmik in velikost luknjic optičnih nosilcev. Minimalna dolžina luknjice je 0,4 mikro metra v primerjavi s CD, kjer je ta velikost 0,834 µm. Slika 84: DVD razmiki med sledmi 151

152 Vrste DVD Poznamo več vrst DVD-jev: Enostranski: o Enoslojni : DVD-5 4,7 GB, o dvoslojni: DVD-9 8,5 GB. Dvostranski: o Enoslojni: DVD-10 9,4 GB, o dvoslojni: DVD GB Dvoslojni DVD Za zapis podatkov na dveh ločenih slojih mora laser prilagajati jakost delovanja laserja, s čimer se omogoča zapis na prvi ali drugi sloj DVD ploščka. Slika 85: Dvoslojni DVD Dvoslojni DVD sestavljata dva substrata, kjer je vsak posamezen prekrit s kovinskim slojem, ki ni vedno aluminij Različice DVD-jev Berljive vrste DVD-jev: - DVD-ROM - DVD-VIDEO - DVD-AUDIO 152

153 Zapisljive vrste: - DVD-R - DVD+R Prepisljive vrste DVD: - DVD-RAM: uporablja tehnologijo zapisa fazne spremembe, - DVD-RW: tehnologija prepis, - DVD+RW: fazna modulacija. Datotečni sistem zapisa je pri vseh UDF Optični diski tretje generacije Zapisujemo jih z laserjem modre barve omogočajo, da na ploščo premera 12 cm zapišemo nekaj 10 GB. Film zapisa formata HD TV potrebuje cca GB. V razvojni fazi so se proizvajalci razdelili v dva različna tabora, ki med seboj ne podpirata različnih standardov: - Blu-ray - HD DVD V začetku leta 2008 je prevladal standard Blu-ray, ki se uporablja še danes Blu-ray Je tehnologija optičnega zapisa nove generacije namenjena shranjevanju velike količine podatkov. Ime izhaja iz besed Blue in Ray, kar pomeni modri optični žarek. Takšen žarek ima krajšo valovno dolžino, kar mu omogoča branje in zapisovanje manjših luknjic, rezultat je zapis velike količine podatkov. Na Blu-ray medije lahko enoslojno zapišemo 25 GB podatkov, na dvoslojno pa 50 GB podatkov, kar bi pomenilo zapis 5 h video vsebin v visoki HD ločljivosti. Velikost luknjice je zgolj 0,149 µm. Hitrost prenosa podatkov je 36 MB/s pri 1-kratni hitrosti vrtenja. 153

154 Slika 86: Primerjave velikosti luknjic optičnih medijev Bistvena razlika Blu-ray diskov je poleg zmogljivosti zapisa tudi debelina zaščitnega sloja, ki je bistveno tanjša in bistveno čvrstejša. Slika 87: CD, DVD in Blu-Ray Vrste optičnih enot Poznamo notranje in zunanje optične enote. Notranje so namenjene vgradnji v osebni računalnik ali prenosni računalnik ter zunanje, ki se priklopijo preko zunanjih priključkov npr. USB. Vsi pogoni ne znajo brati in zapisovati vseh diskov, načeloma velja, da zmorejo novejši pogoni brati starejše medije iz preteklosti Vgradnja optične enote Najprej moramo odstraniti plastično zaščito na ohišju ter vmesni del ohišja, da pridobimo prostor za vstavitev v računalnik. Pričvrstitev izvedemo glede na vrsto ohišja s 4 vijaki ali s 154

155 posebnimi plastičnimi vodili. Priklop je danes običajno SATA kabel, napajanje pa poteka preko SATA napajalnega priključka Prihodnost Obdobje optičnih enot se počasi izteka. V prihodnosti ni pričakovati večjih izboljšav trenutnih medijev. Sprva se bo pojavil Blu-ray v vseh računalnikih, kasneje pa je na obzorju razvoj holografskih diskov premera 12 cm, ki bodo ponujali zapis podatkov do 3,9 TB Zvočne kartice Zvočne kartice so danes pogrešljiv del računalnika. Brez njih si ne moremo predstavljati poslušanja glasbe, gledanja filmov, igranja igric ves pretok zvoka poteka skozi zvočni procesor na sami zvočni kartici. Sistem zvoka je lahko mono ali stereo Zgodovina Zvok je v računalnikih prisoten od začetka osebnih računalnikov, prvi predstavnik je bil Apple II, sledila sta mu Sinclair ZX Spectrum in Commodore 64. Prvi računalniki so zmogli le preproste piske. Prvi Sound Blaster je imel možnost snemanja in predvajanja digitalnih zvočnih posnetkov. Šlo je za 8 bitni vzorec pri Hz frekvenci vzorčenja. Zvočna kartica je bila priklopljena preko ISA vodila. Sound Blaster 16 je že imel 16 bitni vzorec in Hz frekvenco vzorčenja. Razvoj zvočnih kartic je strmel k čim boljši digitalizaciji in predvajanju zvoka. Razvijali so tudi sintetizatorje zvoka, ki služijo posnemanju različnih glasbil Stopnje razvoja Hz 8 bit Hz 16 bit Hz 16 bit (CD kakovost) Hz 24 bit (DVD audio) 155

156 Sintetizatorji zvoka Sintetizatorji kot smo že omenili skrbijo za posnemanje različnih glasbil, od začetnih 8 do cca 128 glasbil hkrati. Za posnemanje so na voljo posebne zvočne tabele, preko katerih poteka posnemanje instrumentov. Slika 88: Sintetizatorji zvoka Prostorski zvok Prostorski zvok je simulacija prostorskega zvoka na vsaj dveh zvočnikih. Za realno predstavitev prostorskega zvoka sta v resničnem okolju potrebna več kot dva zvočnika. Prostorski zvok ustvarjamo preko večih zvočnikov, povezanih med seboj in z razporejeno funkcijo. Tako govorimo o sistemih 2.1, 5.1, 6.1 in 7.1 (Dolby Prologic, Dolby Digital in DTS). Vrste prostorskega zvoka Sistem 2.1 Sistem

157 Sistem 6.1 Sistem 7.1 Slika 89: Prostorski zvok Integrirane zvočne kartice Zvočni čipi so neposredno nameščeni na matični plošči, kar ima tako prednosti kot slabosti. Prednosti: - Ni potreben nakup dodatne zvočne kartice in - možnost enostavne nadgradnje na boljšo rešitev. Slabosti: - Okvara pomeni nezmožnost zamenjave kartice, - slabša kakovost zvoka (saj integrirane zvočne kartice običajno niso najboljših kvalitet), - souporaba procesorske moči in - souporaba pomnilnika. 157

158 Nakup zvočne kartice torej prinaša ravno obratne učinke kot integrirana kartica. Zvočna kartica, ki je dodatno nameščena v sistem, se običajno nahaja na PCI vodilu ali novejše PCI-X vodilu. Starejše kartice so bile povezane preko ISA vodila, ki ga na današnjih matičnih ploščah ni več Digitalni procesor signalov (DSP) DSP pomeni Digitalno Procesiranje Podatkov. V omenjeni enoti se nahaja A/D, kar predstavlja analogno-digitalni pretvornik. Govorimo tudi o D/A, kar predstavlja digitalno-analogni pretvornik. Slika 90: Pretvorba avdio signala 10 Flash pomnilniki Pomnilnik flash je izumil leta 1984 Dr. Masiju Masuoka v japonskem podjetju Toshiba. Pomnilnik flash je dobil ime po vzdevku njegovega sodelavca Shoja Arizumija, ki je pomagal razviti brisanje podatkov v pomnilniku. Izum so predstavili na IEEE (Institute of Electrical and Electronics Engineers) leta 1984 v San Jose, California. Intel se je zavedal potenciala in leta 1988 izumil pomnilnik flash tipa NEALI (NOR). Delujoči pomnilnik flash NEALI imajo dolge zapisovalne in brisalne čase, imajo pa možnost dostopa do poljubne lokacije. Vse spominske kartice so zasnovane z zasnovo NEALI, pozneje pa so jih zamenjali cenejši flashi NEIN (NAND). Flash vrste NEIN (NAND) sta izumila Samsung in Toshiba leta Ima hitrejše bralne in brisalne čase podatkov. Danes uporabljajo pomnike flash mnoge naprave: ATA Flash, CompactFlash (CF), SmartMedia (SM), MultiMediaCards (MMC), 158

159 Reduced Size MMC (RS-MMC), SecureDigital (SD), MiniSD, Memory Stick, Memory Stick PRO, Memory Stick PRO Duo, xd-picture Card, ključi USB Delovanje flash pomnilnika Bite ali besede lahko naslovimo vsakega posebej, pri nekaterih lahko zapišemo podatke posebej, pri drugih pa lahko zapišemo le veliko količino podatkov hkrati. Brišemo lahko le velike količine, tako imenovane sektorje, ki običajno zavzemajo eno četrtino, eno osmino ali eno šestino itd. Bliskovni pomnilnik je sestavljen iz velikega števila enojnih shranjevalnih elementov, kateri so odvisni od tega, koliko podatkov lahko shrani. Shranjevanje bita v enem takem elementu se dogaja s pomočjo elektrike. Pomnilniki flash imajo določeno življenjsko dobo, ki se šteje v številu brisanja tega pomnilnika, kar je pri pomnilnikih NEALI med 10 in krat pri pomnilnikih NEIN pa približno 1 milijonkrat Uporaba Uporaba pomnilnikov flash je zelo razširjena. Praktično skoraj vse majhne naprave, na katere shranjujemo podatke (naj si bodo to slike, glasba, video ). Za pomnjenje podatkov uporabljajo spominske kartice flash v vseh oblikah. Kot smo že omenili v uvodu tega poglavja, pomnilnik flash uporabljajo naslednje naprave: Prenosni telefoni, dlančniki, digitalni fotoaparati, digitalne kamere, igralne konzole, predvajalniki mp3/mp4, naprave GPS, digitalni foto-okvirji in druge. 159

160 10.3 Flash čitalniki kartic Mnoge naprave uporabljajo za shranjevanje podatkov spominsko kartico flash. Tipičen primer je digitalni fotoaparat. Za prenos slik in posnetkov na računalnik navadno potrebujemo kabel, s katerim povežemo digitalni fotoaparat in računalnik. Druga možnost je čitalnik spominskih kartic. Čitalnik spominskih kartic je naprava, ki je zmožna brati spominske kartice. Navadno jo z računalnikom povežemo preko kabla z USB priključkom. V čitalnik kartic zgolj vstavimo spominsko kartico in računalnik jo prepozna. Glavna prednost tega je, da lahko podatke prenašamo tako, da s sabo vzamemo le spominsko kartico in čitalnik kartic, namesto celotnega digitalnega fotoaparata v našem primeru. Čitalniki kartic lahko berejo iz več različnih oblik spominskih kartic, zato ne potrebujemo posebej čitalnika kartic za vsak tip spominske kartice. Čitalniki kartic so relativno poceni, v primeru, da kupimo nov prenosni računalnik pa je velika možnost, da ta že vsebuje čitalnik kartic in tako ne potrebujemo posebej zunanjega čitalnika kartic. 11 Hlajenje 11.1 Osnove hlajenja računalnika Vse komponente znotraj računalnika ob delovanju oddajajo toploto. Današnja elektronika deluje pravilno samo v strogo določenem temperaturnem območju. Starejši računalniki so se segrevali manj kot novejši, zato moramo današnje računalnike temeljito hladiti, saj bi ob previsoki temperaturi prišlo do napake pri delovanju. Včasih o hlajenju računalnika ni bilo posebnega govora, za hlajenje so imeli dovolj le manjše hladilnike. Danes se večina komponent računalnika hladi aktivno: procesor, severni most, grafična kartica, napajalnik itd. Z vprašanjem učinkovitega hlajenja se danes ukvarjamo vsi, ne le ekstremni navijalci ali uporabniki velikih strežniških sistemov. Hladilni sistemi so vedno večji, vedno glasnejši in hkrati nam ne zadoščajo več le zračni hladilniki, temveč se že pojavljajo hladilni sistemi s tekočino. 160

161 Fizikalni temelji Trije osnovi fizikalni procesi so: 1. Prevajanje toplote (kondukcija). 2. Prestop toplote (konvekcija). 3. Sevanje: vsa telesa, segreta nad absolutno ničlo, izžarevajo toploto v obliki elektromagnetnega valovanja. Poenostavljeno to pomeni, da se vsi deli hladijo sami brez posredovanja, vendar je v primeru računalnika to premalo. Na hitrost oddajanja in prenos toplote vpliva koeficient prenosa toplote, kjer je najboljši diamant, vendar zaradi svoje cene običajno uporabijo raje aluminij ali baker. Površina stične površine je pomemben dejavnik prenosa toplote na hladilne elemente oz. hladilna rebra, pomembna je predvsem pri prenosu toplote s CPE na hladilnik Stična površina Za učinkovitejše odvajanje vpliva tudi na videz ne pomembna lastnost in to je sama površina predmeta oz. stičnost. Ob veliki povečavi lahko na navidezno gladki površini vidimo, da je površina pravzaprav podobna nagubanemu gorovju. Površino zato za boljši prehod toplote namažemo s termalno pasto, ki bistveno izboljša prehod toplote in poveča učinkovitost hlajenja. Termalne paste imajo boljšo prevodnost od zraka samega, delimo pa jih tudi na zgradbo v več skupin: navadne sintetične, z vsebnostjo kovinskega praha a mnogo učinkovitejše. Kovina je boljši prevodnik kot sama termalna pasta, zato se le to dodaja v boljše paste za izboljšanje prevodnosti. Slika 91: Termalna pasta 161

162 Hladilna telesa in ventilatorji Posledica vseh omenjenih fizikalnih pojavov je razvoj hladilnih teles z rebri in ventilatorji. Več kot je hladilnih reber, bolje se s pomočjo ventilatorja odvaja toplota s hladilnika. S časom so velikosti hladilnikov rastle, danes tehtajo nekateri že skoraj kilogram. Drugi sestavni del je ventilator, katerega bistvena značilnost je zmožnost pretoka zraka in njegova hrupnost. Večji ventilator prestavi enako količino zraka hitreje in tišje kot manjši ventilator, z manjšo velikostjo in večjim številom obratov. Ob prestavljanju zraka prihaja tudi do trenja, zato se vibracije preko ležajev in hladilnika lahko prenašajo tudi na ohišje. 12 Vhodno/izhodne naprave V CPE in v glavnem pomnilniku je informacija shranjena v obliki, ki je zunanjemu svetu nedostopna. Vsak računalnik ima zato del, ki ga imenujemo vhodno/izhodni sistem in je namenjen prenosu informacije v in iz zunanjega sveta. Vhodno/izhodni sistem je sestavljeni iz: - Vhodnih naprav (tipkovnica, miška, mikrofon, digitalni fotoaparat, kamera itd.). - Izhodnih naprav (monitor, tiskalnik, računalniški zvočniki itd.). Omogočajo izmenjavo informacij med računalnikom in njegovim okoljem. Njihova naloga je, da informacijo spremenijo v tako obliko, da je razumljiva prvemu oz. drugemu. Vhodno izhodne naprave na računalnik priključimo preko različnih vtičnic. Vtičnice lahko delimo na: Zaporedne ali serijske in vzporedne ali paralelne. Zaporedne vtičnice signale prepuščajo zaporedoma, drugega za drugim. Primer takih naprav so: Modem, miška in tipkovnica. Vzporedne vtičnice signale prepuščajo v skupinah: Tiskalnik in skener. 162

163 12.1 Tipkovnica Slika 92: Notranjost tipkovnice Tipkovnice so danes ergonomsko oblikovane naprave, namenjene hitremu pisanju in olajšanemu delu na njih. Omogočajo celo vrsto dodatnih funkcij, tako vklop/izklop avdia, odpiranje pošte, spletnega brskalnika itd. kot tudi vnašanje znakov za pisanje besedil. Slika 93: Sodobna tipkovnica Tipkovnice so danes običajno povezane preko USB vhoda, še vedno pa jih je v uporabi kar nekaj na PS/2 priključku. Tipkovnica je logično razdeljena glede na funkcionalnost tipk na različne dele: Alfanumerični, numerični, posebne ali kontrolne tipke, funkcijske tipke, dodatne tipke. 163

164 Nabor tipk Tipkovnice so se med svojim obstojem spreminjale zelo malo. Pravzaprav je bila njihova največja sprememba dodajanje tipk, ki so tipkovnicam dodale več funkcij. Najpogostejše tipkovnice so: Enchanced tipkovnica s 101 tipko, tipkovnica za Okna s 104 tipkami, tipkovnica Apple standard z 82 tipkami, tipkovnica Apple Extended s 108 tipkami. Prenosni računalniki imajo običajno svoje lastne tipkovnice, ki imajo malo drugačno postavitev tipk od navadne tipkovnice. Včasih so kakšne tipke tudi dodane. Običajna tipkovnica ima štiri skupine tipk: Tipke za pisanje, numerične tipke, posebne ali kontrolne tipke, funkcijske tipke. Tipke za pisanje so del tipkovnice, ki vsebuje tipke s črkami, ki so napisane z velikimi tiskanimi črkami. Uveljavila se je QWERTY postavitev tipk (prvih šest črk na angleški tipkovnici). Numerična tipkovnica je del naravnega razvoja prej omenjenih tipk. Tako, kot se je povečala uporaba računalnikov za posel, se je povečala tudi potreba po hitrejšem vnosu podatkov. Odkar so bila števila velik del podatkov, so na tipkovnico dodali 17 tipk. Te tipke so bile na tipkovnico postavljene podobno, kot so na kalkulatorjih. Leta 1986 je IBM nadaljeval z dodajanjem tipk na navadne tipkovnice. Funkcijske tipke, ki so postavljene na vrh tipkovnice v ravno črto, so lahko izvajale specifične ukaze, uporabne za operacijski sistem. Kontrolne tipke so uvedle tudi drsnik in»screen control«oz. prevedeno v slovenščino»kontrola zaslona«. Štiri tipke, postavljene v formacijo T med tipkami za pisanje in numeričnimi tipkami, so uporabniku dovoljevale premikanje drsnika na displayu v malih»porastih«, ki so še sedaj videti podobno kot takrat. Kontrolne tipke so uporabniku dovoljevale, da je delal dolge skoke v večini»prošenj«v obliki ukazov. 164

165 Kontrolne tipke so vključevale: 1. Home (domov) 2. End (na konec) 3. Insert (vstavi) 4. Delete (izbriši) 5. Page up (stran gor) 6. Page down (stran dol) 7. Control oz. Ctrl (kontrola) 8. Alternative oz. Alt (druga možnost) 9. Escape oz. Esc (izhod) Tipkovnice za Windows (Okna) so imele dodane še posebne kontrolne tipke: 2 Windows ali Start tipki in tipka za»prošnjo«oz. ukaz Slika 94: Razporeditev tipk na tipkovnici Tehnologije tipkovnice Tipkovnice so»variacije«tehnologije tipk. Zanimivo je, kako uporabniki želimo imeti nek avdio odgovor našega tipkanja na tipkovnico. Želimo slišati»klik«, ko tipkamo in želimo, da tipke hitro odskočijo nazaj, ko jih spustimo. Nekaj različnih tehnologij tipkovnic: Gumijasta mehanična kupola, kapacitetna nemehanska, mehanična kovinsko stična, membranska mehanična. Najbolj zanimiva tehnologija tipkovnic je tipkovnica z gumo. Pod posamezno tipko je fleksibilna guma s karbonskim središčem, ki se skrči, ko tipko pritisnemo, to pa povzroči tudi, 165

166 da se spusti karbonska sredina. Dokler je tipka pritisnjena, je guma skrčena, ko pa jo spustimo, se guma vrne v originalno obliko, kar tipko prisili, da skoči nazaj na svoje mesto Monitor Monitor oz. zaslon je eden najpomembnejših komunikacijskih elementov (skupaj z miško in tipkovnico), toda v uporabo je prišel najkasneje. Pred uporabo CRT monitorjev (cathode ray tube) je bil edini izhodni vmesnik računalnikov tiskalnik, ki je na papir tiskal vhodne in izhodne črke. Še pred njim pa so računalniki namesto prikazovalnika uporabljali utripajoče svetleče diode. Začetek CRT prikazovalnikov je bil za današnje razmere primitiven prikazoval je zgolj besedilo in še to v eni sami barvi, največkrat svetlozeleni. Z razvojem so tudi prikazovalniki postali barvni, večji, tanjši, LCD tehnologija je napredovala iz prenosnih računalnikov na namizne. Zaradi velike izbire prikazovalnikov na trgu moramo biti pri izbiri le tega zelo previdni, saj lahko slab prikazovalnik očem škoduje ali pa vsaj oteži delo z računalnikom. Prikazovalniki s katodno cevjo ustvarjajo sliko s pomočjo žarkov, ki jih oddaja segreta katoda v vakuumski cevi. Katodna cev je sestavljena iz katode, anode, prevodnega premaza, fosforjevega premaza in snopa elektronov. Slika se pri teh prikazovalnikih ne pojavi takoj, saj se mora katoda najprej segreti. Ko žarek (sestavljen iz hitrih elektronov), ki je usmerjen z električnim poljem ali magnetnim poljem, zadene fosforno snov, zažari. Barvne katodne cevi uporabljajo tri vrste fosforescentnih snovi, ki oddajajo rdečo, zeleno in modro svetlobo, ko jih zadene ustrezen žarek. S kombinacijo teh treh barv se lahko na zaslonu reproducira katerakoli barva modela RGB RGB model in delovanje zaslonov CRT zaslon Vse tri barvne pikice skupaj tvorijo majhno piko. Zato več pik združimo v piksel. Ločljivost monitorja pove, koliko pikslov je monitor sposoben prikazovati v vodoravni in navpični smeri. Ločljivost zato izražamo na način: število pikslov v vodoravni smeri x število pikslov v navpični smeri, npr , , , Razmerje stranic je enako kot razmerje pikslov v vodoravni in navpični smeri: 4 : 3. Pri prikazovalnikih je pomembna tudi velikost samega prikazovalnika, izražena s pomočjo diagonale. Velikost je zaradi mednarodnih standardov izražena v palcih (inčih). Tako poznamo velikost prikazovalnikov CRT od 14 palcev do 21 palcev. 166

167 Ko žarek pride do konca zaslona, zadnje pike svetijo bolj od pik na začetku zaslona, zato mora žarek postopek ponoviti: vrne se na začetek. To mora narediti zelo hitro, da oči razlik med svetlostjo posameznih pik ne opazijo. Kolikokrat v sekundi žarek preleti cel prikazovalnik, je podatek, predstavljen s frekvenco osveževanja. Navadno imajo zasloni CRT frekvenco osveževanja 85 Hz, kar pomeni, da žarek preleti zaslon 85-krat v eni sekundi. Če je frekvenca osveževanja zaslona premajhna, pride do utripanja slike. CRT zaslon: LCD zaslon: Slika 95: Vrste zaslonov Zasloni CRT imajo navadno, zaradi skrajnih odklonov žarkov, sliko na straneh popačeno. LCD monitor Prikazovalniki LCD (Liquid crystal display) so zaradi njihove manjše teže, manjših dimenzij in čiste slike so na trgu prevladali. Tehnologija, ki jo uporabljajo prikazovalniki LCD, se je najprej začela uporabljati pri prenosnih računalnikih in šele nato drugje. LCD-ji so tanjši, energijsko varčnejši in imajo v primerjavi s zasloni CRT kvalitetnejšo sliko. Kotna vidljivost opredeljuje kot, pri katerem se na prikazovalnik še dobro vidi. Pri LCD prikazovalnikih se lahko barvne lastnosti slike zelo spreminjajo, odvisno od kota, pod katerim sliko na prikazovalniku gledamo. Kotna vidljivost 160 stopinj pomeni, da se na zaslon dobro vidi v kotu 80 stopinj levo, desno, gor in dol od pravokotnice na zaslon. Kontrastnost slike je razmerje med najsvetlejšo in najtemnejšo piko na zaslonu, npr. 5000:1. Večji kontrast ima prikazovalnik, boljši je zaslon VGA in DVI priključka V glavnem uporabljamo dva priključka za povezavo računalnika in prikazovalnika LCD analogni priključek VGA in digitalni priključek DVI, poleg njiju pa je čedalje pogostejši tudi HDMI. 167

168 Cenejši in manjši prikazovalniki (15 do 19 palcev) imajo navadno samo tradicionalen priključek VGA, ki ga je uporabljal že prikazovalnik CRT. Boljši in dražji prikazovalniki imajo možnost priključitve preko obeh priključkov VGA in DVI. V primeru, ko priključki ne ustrezajo si lahko pomagamo z ustreznimi adaperji pretvorniki iz VGA na DVI in obratno Tiskalniki Tiskalnik (angleško printer) je v računalništvu izhodna naprava, ki kodirane podatke iz računalnika pretvori v človeku razumljivo obliko, besedilo in/ali sliko, ki jo odtisne na papir ali drug medij. Tiskalnike delimo predvsem v dve najbolj razširjeni skupini: Poznamo pa tudi: brizgalni tiskalniki laserski tiskalniki tiskalnik z valjem matrični tiskalnik iglični tiskalnik 3D tiskalnik itd Brizgalni tiskalniki Brizgalni tiskalnik je najbolj običajen tiskalnik. Je cenovno najugodnejši in odličen tiskalnik za vse naloge, od tiskanja fotografij do tiskanja navadnega nakupovalnega listka. Kako deluje? Ime pove vse, brizgalni tiskalnik ima glavo, ki ima šobe in te brizgajo mikroskopske curke črnila na papir in tako ustvarjajo sliko ali besedilo. Več kot ima točk nanosa črnila, boljša je kvaliteta in ostrina slike Kartuše Brizgalni tiskalnik uporablja kartuše s črnilom ali barvo. Lahko ima eno ali več kartuš, odvisno od modela. Nekateri jih imajo celo pet ali več. Najosnovnejši modeli imajo dve kartuši, ena za črno barvo, v drugi so po navadi razdeljene dve ali tri osnovne barve. Določeni modeli imajo še foto kartušo. 168

169 V notranjosti tiskalnika je majhen motorček, ki potiska glavo čez stran, medtem ko list papirja polzi skozi tiskalnik. Pri osnovnem tiskanju se proces odvija zelo hitro, medtem ko pri tiskanju z visoko ločljivostjo, glava tiskalnika naredi večkraten premik čez stran in postopek poteka veliko počasneje Hitrost tiskanja Hitrost tiskanja se meri z številom natisnjenih strani v minuti. Koliko strani natisnemo v minuti je odvisno od tega, kakšno kvaliteto tiskanja izberemo. Prav tako pa je odvisno ali tiskamo samo črno-belo ali barvno, kot tudi od velikosti tiskovine Stroški Dober brizgalni tiskalnik vas stane okrog 100. Zato se zdi, da je odločitev preprosta, saj so poceni in kvalitetni. Ampak morate preveriti tudi kakšni so stroški za kartuše in papir. Če ne tiskate fotografij in ne potrebujete zelo kvalitetnega tiska, potem so vaši stroški za papir zanemarljivi. Če pa tiskate dokumente za delo, pa priporočamo uporabo papirja, ki je namenjen za brizgalne tiskalnike, kjer je gostota papirja lahko manjša, kot pri fotografskemu papirju. Barve v kartušah so narejene na vodni osnovi, zato ne glede na to, kako majna je tiskovina, se barva vpija v papir in se razlije, posledično je kvaliteta tiskanja slabša. Pri nakupu 200 listov, prirejenih za brizgalne tiskalnike, vam tako lahko prihrani 10 ali celo več pri porabi črnila. Namig : Če nameravate veliko tiskati, preverite cene in stroške preden kupite tiskalnik. Če želite, da bo vaše tiskanje čim boljše kvalitete, razmislite raje o laserskem tiskalniku, ampak če boste uporabljali tiskalnik nekajkrat na teden, je brizgalni tiskalnik kot nalašč za vas! 169

170 Laserski tiskalnik Poznamo sledeče tipe laserskih tiskalnikov: Črno-bel, barvni, multifunkcijski. Laserski tiskalniki delujejo na principu statične elektrike. V tiskalniku se nahaja poseben boben, prekrit s snovjo, ki je občutljiva na svetlobo. Na začetku ima pozitiven električni naboj in nato, pod vplivom laserja (svetlobnih žarkov) in ogledal, spremeni naboj. Nato nanašalni valj (toner, ta vsebuje črn prah) posušeno črnilo s pozitivnim nabojem posipa na površino bobna. Črnilo se obdrži na bobnu samo tam, kjer je naboj negativen, od pozitivne površine pa se odbije (črnilo oz. suhi črni prah se obdrži samo na mestih, kjer je bil boben predhodno osvetljen z laserjem), nato pa se črnilo iz bobna prenese na papir, ki je močneje negativno naelektren kot boben (predhodno ga naelektri posebna žička). Preden papir zapusti tiskalnik, nadaljuje pot preko grelne enote, katera pri veliki temperaturi (do 200 C) zapeče črnilo na papir. Slika 96: Vrste tiskalnikov Poleg navadne obstajata še tehnologiji LED in LCD za osvetljevanja bobna. S tehnologijo LED se je največ ukvarjalo podjetje OKI. Tehnologija LED namesto laserja uporablja LED-diode, ki s prižiganjem ustvarijo vzorec na bobnu. Laserski tiskalniki so hitrejši in imajo kvalitetnejši izpis kot brizgalni tiskalniki. So pa tudi pri laserskem tiskalniku določeni stroški in sicer je potrebno po določenem času (odvisno od števila kopij, ki smo jih že naredili oz. od velikosti tonerja) zamenjati stari toner z novim, ko zmanjka črnega prahu. Prav tako je potrebno po nekoliko daljšem obdobju zamenjati boben, saj se le ta počasi iztroši, to pa je lahko že kar precejšen strošek, tako, da je vprašanje, če je to ekonomsko upravičeno. 170

171 13 Multimedijska oprema V tem poglavju si bomo ogledali tiste najpomembnejše naprave, ki se uporabljajo v povezavi z računalniškimi sistemi in skrbijo za pretvarjanje signala iz analognega v digitalnega ali obratno Mikrofon Mikrofon je naprava, ki skrbi za zaznavanje zvoka. Kaj pravzaprav je zvok? Zvok je gibanje zraka v določeni smeri, ki povzroča pri človeku premike bobniča, s čimer se prične zaznavanje zvoka. Zelo podobno je z zaznavo zvoka tudi pri mikrofonu, le da je namesto bobniča membrana (običajno dvoslojna) in nek mehanizem, ki zaznana gibanja pretvarja v električni signal. Najpomembnejše karakteristike mikrofona so: občutljivost frekvenčna karakteristika smerna karakteristika dinamika impedanca popačenja resonanca Definicija občutljivosti mikrofona: Je razmerje napetosti, merjene na izhodnih sponkah mikrofona, do zvočnega tlaka na mestu mikrofona. Občutljivost je lahko podana v milivoltih na mikrobar ali v decibelih. Kadar govorimo o decibelih, gre za primerjanje referenčnega mikrofona z našim konkretnim. Referenčni ima pri tlaku en mikrobar na izhodu napetost en volt. Pri tem upoštevamo, da zvok prihaja spredaj pravokotno na membrano, frekvenca je 1000 Hz. Ob tem je mikrofon neobremenjen. Dober mikrofon mora imeti vseskozi enako občutljivost tako za visoke kot tudi za nizke frekvence. Poznamo različne vrste mikrofonov, katere so tiste najpogostejše pa si bomo pogledali v nadaljevanju: ogleni mikrofon elektrostatični (kondenzatorski) piezoelektrični elektrodinamični elektromagnetni poseben mikrofon Slika 97: Delovanje mikrofona 171

172 13.2 Zvočne naprave V grobem se naprave za reprodukcijo zvoka delijo na amatersko in profesionalno uporabo. Amaterska uporaba pomeni reprodukcijo zvoka v raznih avdio sistemih, avto radijih, domačih kino sistemih, predvajalnikih glasbe itn. Profesionalna raba se od amaterske razlikuje v tem, da se v tem primeru uporabljajo veliko močnejše (in dražje) komponente in oprema, ki mora biti dovolj močna, da lahko zagotovi zvok tudi za večje množice. Obema (amaterski in profesionalni opremi) je skupno to, da za reprodukcijo zvoka potrebujeta izvor in opremo, skozi katero se ta zvok lahko reproducira. To pomeni predvajalnike glasbe in zvočniške sisteme. Ker pri amaterski uporabi ne potrebujemo večjih moči, ni potrebe po uporabi dodatnih komponent, ki dodatno ojačijo zvok Zvočniki Glavna komponenta pri predvajanju oz. reproduciranju zvoka je zvočnik, ki predvaja zvočno valovanje s pomočjo membrane, na način ki ga lahko človeško uho zazna npr. kot glasbo. Zvočniki se med sabo razlikujejo tako po obliki, kot tudi po svoji funkcionalnosti. Za oblikovanje zvoka je zelo pomembno, da so zvočniki dovolj vzdržljivi ter da imajo dobro membrano. Kot vemo je slišno področje človeškega ušesa 20 Hz 20 khz, zato mora tudi zvočniški sistem reproducirati celotno frekvenčno območje. Zvočnike delimo glede na frekvenčni pas, ki ga predvajajo na: Nizkotonske 20 Hz 500 Hz (NF zvočnik določene moči ima večjo membrano kot srednjetonski, saj je velikost membrane odvisna od reproduciranega frekvenčnega območja, ponavadi je ta iz papirja, plastike ali podobnega materijala). Srednjetonske 500 Hz 8 khz (srednjetonski zvočniki so po velikosti in teži nekje vmes med nizkotonskimi in visokotonskimi). Visokotonske 8 khz 20 khz (ti zvočniki imajo manjše in lažje membrane). Zvočniki so v glavnem je sestavljeni iz: Membrane stožčaste oblike (iz papirja, plastike ali aluminija), košare ali okvirja, tuljave (deluje kot elektromagnet), pajka (valovito oblikovan obroč), trajnega magneta. 172

173 Slika 98: Zgradba zvočnika (prerez) Slika 99: Zgradba zvočnika (3D) Delovanje zvočnika Kot vidimo iz zgornje slike, je tuljava (navitje bakrene žice) mehansko povezana z membrano zvočnika. Poleg tega vidimo, da je tuljava vstavljena v režo trajnega magneta, to pomeni, da se nahaja v magnetnem polju trajnega magneta. Ko zvočnik vgradimo v ustrezno ohišje ga priključimo na ustrezno avdio napravo (ojačevalnik) in sicer povezovalne žice priključimo na vtiče, ki so povezani s obema koncema tuljave. Ko preko ojačevalnika na zvočnik pripeljemo izmenični avdio signal, se v tuljavi ustvari drugo magnetno polje katerega polariteta se neprestano spreminja v ritmu avdio signala. Glede na to, da je polariteta permanentnega magneta stalna, polariteta magnetnega polja tuljave pa se spreminja in ker vemo, da se istoimenski poli med seboj odbijajo, raznoimenski pa se privlačijo, bo na tuljavo izmenično delovala določena sila. Ta sila bo tuljavo in seveda tudi membrano, potiskala iz magneta oz. obratno v magnet. Nihanje membrane v le eni smeri omogoča poseben sistem pritrditve membrane in sicer je ta pritrjena na dveh koncih preko ustreznih vodil (pajek). Nihanje 173

174 membrane povzroči nihanje zraka, ki potem v ustreznih valovih po zraku potuje do našega slušnega organa (ušesa). Naši možgani to valovanje zraka zaznajo kot zvok Frekvenčna kretnica Frekvenčna kretnica je naprava, katere naloga je, da celotni frekvenčni pas (20 Hz 20 khz) razdeli na ustrezne frekvenčne pasove (NF, SF in VF) in sicer določenemu tipu zvočnika dodeli le določen frekvenčni pas. Frekvenčne kretnice delimo v dve skupini: pasivne frekvenčne kretnice aktivne frekvenčne kretnice Pasivne frekvenčne kretnice so preprostejše, cenejše, sestavljene so v glavnem iz pasivnih elektronskih elementov (tuljav in kondenzatorjev). Pasivne kretnice vežemo med ojačevalnik in zvočnikom. Aktivne frekvenčne kretnice pa so zmogljivejše, saj jim frekvenčne razpone lahko poljubno spreminjamo, potrebujejo napajanje, vežemo pa jim pred končnimi ojačevalniki oz. za mešalnimi mizami in končnimi ojačevalniki Kvaliteta in jakost zvoka Pri reprodukciji zvoka sta pomembna predvsem dva dejavnika in sicer sama kvaliteta zvoka in pa njena jakost. Ko govorimo o kvaliteti zvoka moramo imeti v mislih predvsem frekvenčni razpon in pokritost celotnega frekvenčnega spektra. Paziti je potrebno, da so vse frekvence enakomerno zastopane, da ne dobimo frekvenčnih lukenj (to je zelo odvisno od kvalitete zvočnikov). Zelo pomembna pa je tudi jakost zvoka, saj moramo za določen namen ozvočenja zagotoviti, da je zvok na ustreznem nivoju. Jakost zvoka se podaja v db, paziti pa moramo, da ne prekoračimo mejne vrednosti (120 db), kajti to je meja, pri kateri lahko pride do poškodbe sluha, še posebno nevarno je, če smo dalj časa izpostavljeni zelo veliki jakosti preko 120 db (npr. če stojimo v neposredni bližini velikih bas zvočnikov). 174

175 Sistem ozvočenja Sistem ozvočenja sestavljajo zvočniki, mešalna miza, ojačevalec ter še veliko ostalih dodatkov. Sisteme bi lahko razdelili v skupine glede na različne kriterije: Preproste (npr. sistem PA za manjše prostore), kompleksnejše (npr. v večjih zgradbah), amaterske, profesionalne. Sisteme ozvočenja glede pas/akt ločimo v dve skupini: Aktivni sistem (zvočnik ima že vgrajen ojačevalnik, avdio signal mešalne mize peljemo neposredno v zvočnik, je dražji, mobilnejši, zvočnik pa so žal težji). Pasivni sistem (zvočnik nima vgrajenega ojačevalnika, med mešalno mizo in zvočnikom potrebujemo vmesno komponento, to je končna stopnja, cenejši, nekoliko manj mobilen, ker moramo posebej transportirati in prenašati močnostne ojačevalnike) Vplivi na pravilno ozvočenje Zvok je valovanje, zato pri razširjanju zvoka pride do odboja od različnih površin, podobno kot pri svetlobnem valovanju. Na valovanje zvoka tako vplivajo: ravne površine izbočene površine vbočene površine kotne površine Za ustrezno kvaliteto (brez motečih odbojev) moramo poskrbeti za ureditev prostora z absorbcijskimi materiali, ki zvok vpijajo in ne odbijajo Moč ozvočenja Za doseganje boljše kakovosti zvočnikov nikoli ne obremenimo s polno močjo. Zvočnik naj pri največji obremenitvi deluje največ s polovico nazivne moči. Veliki ojačevalci redko poškodujejo zvočnike, medtem ko jih manjši ob krmiljenju v clip (rezanje signala) dokaj hitro. Še posebno občutljivi, na prekrmiljenje ojačevalnika, so visokotonski zvočniki. Ob dvakrat močnejšem ojačevalcu pridobimo približno 3 db, za dvojno glasnost pa potrebujemo dvig med 6 in 10 db. Za 6 db potrebujemo štirikratno moč, za 10 db pa kar desetkratno moč. 175

176 Prostor namreč odbija zvok, kar doda zvočniku približno 4 db. Ko se postavimo 1 meter stran od zvočnika, zvočniki pri moči 1 watta proizvedejo okoli 90 db glasnosti (plus odboj). To se spremeni, če se oddaljimo od zvočnika. Z dvojno razdaljo se glasnost zmanjša za 6 db Mikrofonija Kaj je mikrofonija? Pojav, ko nam mikrofon ujame zvok, ki ga preko mikrofona reproduciramo v naš zvočni sistem. Mikrofonijo lahko preprečimo na več načinov: Zmanjšamo občutljivost mikrofona, zmanjšamo stopnjo ojačanja zvočniškega sistema (potenciometer za jakost nekoliko zavrtimo proti minimalni jakosti). Posledice mikrofonije so lahko: Piskanje visokotonskih zvočnikov, uničeni zvočniki (visokotonci) Projektorji Projektor sodi med izhodne multimedijske naprave, ki je namenjena projekciji najrazličnejših vsebin na neko oddaljeno belo steno ali projekcijsko platno. Poleg samega projektorja potrebujemo seveda tudi računalnik, ki nam služi kot izvor digitalnih vsebin, ki jih želimo prikazati. Uporabnost projektorja je predvsem v tem, da lahko prikaže zelo veliko sliko in tako omogoči prikaz določenih vsebin večji množici ljudi, zato je zelo primeren za: Predavalnice, sejne sobe, učilnice, razne dvorane in nekateri pa ga imajo kar doma kot nekoliko večji TV. 176

177 Slika 100: Projektor Slika 101: Projekcijsko platno Glede na postavitev ločimo: Stacionarne projektorje (ti so stalno nameščeni na določenem nosilcu, največkrat na stropu). Prenosni projektorji (te pa lahko prenašamo na poljubna mesta in so lahko v najrazličnejših miniaturnih izvedbah). Ena od velikih prednosti projektorja je tudi ta, da ga lahko zelo enostavno upravljamo preko daljinskega upravljalnika, ki ga ima poleg praktično vsak projektor Vrste projektorjev glede na tehnologijo prikazovanja: LCD projektorji (delujejo na principu različnih karakteristik tekočin, podobno kot LCD zasloni, so najbolj razširjeni, cenovno ugodni, odvisno od resolucije). DLP projektorji (popolnoma digitalna slika, zelo zahtevna tehnologija velikega števila gibljivih zrcalc, zelo visoka kvaliteta slike, so dražji). CRT projektorji (so starejši, ima tri ločene objektive za vsako barvo posebej RGB, na tržišču so zelo redki, saj jih izpodrivajo LCD oz. DLP projektorji) Tehnični podatki projektorjev Med najpomembnejše tehnične podatke projektorjev sodijo: svetilnost kontrast ločljivost (resolucija) 177