Komputery

HISTORIA
Komputer osobisty PC pojawil sie na poczatku lat 80-tych, choc pierwsze mikrokomputery zbudowano w polowie lat 70-tych. W 1975 r Gary Kildall stworzyl pierwszy system operacyjny dla mikrokomputer≤w - CP/M (Control Program for Microcomputers). System operacyjny jest to program lub zesp≤l program≤w zarzadzajacych praca komputera, sluzacy do sterowania wykonywaniem program≤w, zarzadzania systemem plik≤w na dyskach, dostepem do pamieci oraz komunikacja z urzadzeniami wejscia i wyjscia komputera. Pierwsze mikrokomputery byly bardzo proste w por≤wnaniu z dzisiejszymi zaawansowanymi komputerami osobistymi. Na podstawie doswiadczen swoich i innych firm, IBM opracowal sw≤j Komputer Osobisty "PC". Premiera komputera IBM PC, kt≤ry stworzyl pewien standard aktualny do dzis odbyla sie w roku 1981. W tym samym roku na potrzeby komputer≤w osobistych zostal opracowany system operacyjny DOS.

Zachowanie zasady zgodnosci sprzetowej w d≤l, udostepnienie informacji o systemie operacyjnym, rozw≤j oprogramowania uzytkowego powodowal duze zainteresowanie komputerami PC. Zapotrzebowanie na tani ale dobry sprzet stymulowalo bardzo dynamiczny rozw≤j. Wraz z postepem technologicznym mozna bylo stosowac w komputerach osobistych coraz lepsze procesory coraz szybsze pamieci, przy zachowaniu podstawowego standardu systemu operacyjnego. Stosowanie najnowszych rozwiazan technicznych spowodowalo gwaltowny wzrost mocy obliczeniowej komputer≤w, zwiekszyla sie ona o okolo 350 razy, rozmiar adresowanej pamieci wzr≤sl ponad 4 000 razy. Dzisiaj na calym swiecie pracuje ponad 120 milion≤w PC-t≤w, a postep w rozwoju sprzetowym i programowym wciaz trwa.

Sercem mikrokomputera jest procesor (CPU - Central Processing Unit). Procesor wykonuje wszystkie operacje arytmetyczne i logiczne, oraz organizuje wymiane danych pomiedzy swoimi rejestrami, pamiecia i innymi urzadzeniami. W procesorze znajduje sie pewna liczba kom≤rek pamieci, kt≤re nazywane sa rejestrami. Zaleznosci czasowe dla wiekszosci proces≤w zachodzacych w komputerze osobistym wyznacza generator impuls≤w zegarowych, inaczej zegar procesora. Zegar procesora wytwarza ciag impuls≤w o wysokiej czestotliwosci, np.33 MHz, 100 MHz lub wiecej, w takt kt≤rych odbywa sie wykonywanie rozkaz≤w przez procesor. Na procesy zachodzace w komputerze maja wplyw r≤wniez sygnaly sterujace i kontrolne, wysyla je procesor oraz urzadzenia wsp≤lpracujace wewnatrz i na zewnatrz komputera.

STRUKTURA MAGISTRAL
Magistrala to jest zesp≤l przewod≤w spelniajacych wazna funkcje w komputerze. W magistrali danych odbywa sie transport danych, jest to magistrala dwukierunkowa. Magistrale moga miec rozne szerokosci: 8-16-32-64 bity, itd. Im szersza magistrala, tym wiecej informacji mozna przesylac w niej jednoczesnie, dzieki temu szybszy bedzie komputer. Generalnie przesylem danych w magistrali zarzadza procesor (CPU). W komputerze sa uzywane r≤wniez inne uklady mogace zarzadzac przesylem danych, odciazajac procesor, sa to na przyklad uklady bezposredniego dostepu do pamieci (DMA).

Przez magistrale adresowa przekazywane sa informacje jak, skad i dokad transmisja danych ma sie odbywac, czyli okreslane sa adresy pamieci lub urzadzen wejscia i wyjscia, jest to magistrala jednokierunkowa. Im wiecej przewod≤w w magistrali adresowej, tym wiecej adres≤w jest dostepnych, np. procesor z 32 liniami adresowymi moze adresowac 4 gigabajty. (2 do potegi32 = 4GB). Przestrzen adresowa pokrywa cala pamiec operacyjna.

Magistrala sterujaca, albo kontrolna zawiera pewna ilosc przewod≤w kt≤rymi przesylane sa sygnaly sterujace. Tutaj okreslane sa zaleznosci czasowe, np, przy wpisywaniu do pamieci musi byc odpowiednio wczesniej podany adres pod kt≤ry nalezy wpisac dane. Ta magistrala przesyla sie r≤wniez informacje o wsp≤lpracujacych urzadzeniach, o powstajacych bledach, o poprawnej pracy calego komputera.

PAMlEC OPERACYJNA
Pamiec operacyjna to zesp≤l komputera w kt≤rym przechowywane sa aktywne programy i dane. Pomiedzy procesorem i pamiecia operacyjna zawsze odbywa sie intensywny ruch. Ze wzgledu na to, ze procesor moze przechowywac tylko niewielka ilosc informacji w rejestrach, dane musza byc pobierane z pamieci operacyjnej (lub tez w niej zapisywane). Magistrale obslugujace pamiec sa najbardziej obciazonymi magistralami w komputerze osobistym. W zwiazku z tym, aby osiagnac zwiekszenie szybkosci komputera uzywa sie, np, szybszej pamieci, stosuje sie szersze magistrale danych, uzywa sie pamieci podrecznej cache i temu podobne rozwiazania. Istotna sprawa jest fakt, ze procesor i pamieci sa bezposrednio podlaczone do wsp≤lnej magistrali. Magistrala wewnetrzna jest duzo szybsza niz np, magistrala rozszerzenia (np, lSA, EISA, MCA lub Nubus), wynika to gl≤wnie z szybkosci zegara taktujacego dostepem do tej magistrali. Pamiec operacyjna jest wykonywana jako pamiec dynamiczna (DRAM). Pamiec ta jest tania, ale o dosc wolnym dostepie. W rozwiazaniach wymagajacych wyzszych szybkosci uzywa sie dodatkowej pamieci buforowej cache, jest to pamiec statyczna (SRAM), duzo szybsza, ale duzo drozsza.

Pamiec cache jest to niewielka szybka pamiec SRAM, uzywa sie jej jako buforowej pamieci podrecznej. Posredniczy ona przy wymianie danych pomiedzy pamiecia operacyjna i procesorem. Uklad sterujacy ta pamiecia na podstawie wczesniej wykonywanych operacji przewiduje jakie dane beda najbardziej potrzebne i umieszcza je w tej wlasnie pamieci. Mozna je stamtad bardzo szybko odczytac, po czym w wolnej chwili uzupelnic dane z powolnej pamieci operacyjnej.

PAMIEC MASOWA
W pamieci operacyjnej przechowywane sa programy i dane, kt≤re sa aktywne, kt≤rych sie uzywa w danym momencie. Programy i pamieci, kt≤re nie sa aktualnie w uzyciu przechowywane sa w pamieci masowej. W pamieci masowej przechowywane sa r≤wniez dane po wylaczeniu komputera - jest to pamiec nieulotna. W dziedzinie pamieci masowych nastepuje bardzo szybki rozw≤j, ceny spadaja, a jednostki pamieci maja coraz wieksza pojemnosc przy coraz mniejszych wymiarach.

Techniki przechowywania danych Najbardziej rozpowszechnionym sposobem przechowywania danych jest metoda magnetyczna. Nosnikami magnetycznymi moga byc tasmy, dyskietki (dyski elastyczne) albo dyski twarde. W spos≤b magnetyczny mozna bez problemu zar≤wno zapisywac jak i odczytywac informacje. Informacja moze byc przechowywana r≤wniez w spos≤b optyczny (ptyta optyczna, czyli CD-ROM), lub elektryczny (uklady ROM, PROM, EPROM, EEPROM i Flash-ROM).

Karta sterujaca - kontroler Karty sterujace czyli kontrolery uzywane sa do sterowania urzadzeniami zewnetrznymi. Karty sterujace z reguly sa podlaczone do magistrali rozszerzenia komputera. Kontrolery w wiekszosci nie posiadaja wlasnej inteligencji dlatego sterowane sa wylacznie przez procesor gl≤wny. Niekt≤re kontrolery sa zbudowane w oparciu o specjalizowane procesory i specjalne uklady zaprojektowane do realizacji okreslonych funkcji. Taka karta jest oczywiscie szybsza i odciaza procesor komputera, co pozytywnie wplywa na szybkosc komputera PC.

Stacje dyskietek Dyskietki, sa to cienkie plyty elastyczne z tworzywa sztucznego. Plastikowy krazek pokryty jest materialem magnetycznym i umieszczony w oslonie zabezpieczajacej przed uszkodzeniami. Informacje przenosi sie z plyty, lub na plyte poprzez glowice czytajaca i zapisujaca. Glowice mozna przemieszczac pomiedzy sciezkami plyty, dyskietka obraca sie i dzieki temu mozemy zapelnic informacja cala powierzchnie dyskietki. Dyskietki sa wzglednie tanie i mozna je latwo przenosic miedzy r≤znymi komputerami, czyli przenosic informacje.

Obecnie uzywa sie przede wszystkim dyskietek o pojemnosci od 1 - 3 Megabajt≤w. Klasyczne dyskietki sa wolne i maja stosunkowo mala pojemnosc. Obecnie istnieja dyskietki o pojemnosci az 100 MB, o szybszym czasie dostepu. Takie rozwiazanie jest jednak duzo drozsze i malo popularne.

Dyski twarde Dyski twarde, to najczesciej spotykany typ pamieci masowej. Pierwowzorem byly duze i niezgrabne pamieci bebnowe. Pierwsze dyski byly r≤wniez wielkosci sporych szafek. Nowoczesny dysk twardy ma wymiary 5x8 cm, wazy okolo 100g i ma pojemnosc wieksza niz 800 MB (800 milion≤w znak≤w, odpowiadajacych okolo 400 000 do pelna zapisanych stron formatu A4).

Budowa dysku twardego

Dysk twardy zbudowany jest z kilku plyt aluminiowych, wytoczonych z duza precyzja, polerowanych, a nastepnie pokrytytych cienka warstwa materiatu magnetycznego. Ze wzgledu na duza precyzje wykonania, na dysku twardym informacje mozna przechowywac duzo gesciej, niz na dyskietce. Talerze dysku obracaja sie z predkoscia do 5 400 obrot≤w na minute. Dyski twarde sa znacznie szybsze do odczytu i zapisu niz dyskietki. Zwiekszona szybkosc dostepu wynika z duzej szybkosci obrotowej talerza oraz duzej szybkosci przemieszczania glowic czytajaco-zapisujacych. Dzieki temu dane moga byc szybciej znalezione (kr≤tki czas dostepu) i mozna szybciej je przesylac do pamieci operacyjnej (duza predkosc transmisji). Dyski twarde posiadaja r≤zne pojemnosci, najwieksze maja pojemnosc do kilku gigabajt≤w (miliard≤w znak≤w). Dyski mozna laczyc w zespoly po to, aby uzyskiwac wieksze pojemnosc. Mozna r≤wniez poprawic w ten spos≤b szybkosci dzialania,9 poniewaz dane mozna transmitowac z wielu dysk≤w jednoczesnie.

W systemie z wieloma dyskami twardymi, mozna r≤wniez stworzyc systemy odporne na bledy. Przykladem tego jest uklad lustra, gdzie uzywa sie dwa dokladnie takie same zestawy dysk≤w, z tymi samymi danymi odbitymi jak w lustrze. Jezeli jeden dysk popsuje sie, to istnieje jego kopia zapasowa na drugim dysku.

Najczesciej spotykanymi standardami sterownik≤w dysk≤w twardych sa: starsze MFM i ESDl, oraz nowsze IDE i SCSl, sndard IDE (Integrated Drive Electronics) powstal w latach 1986-87 opracowany przez Compaq i Western Digital, IDE charakteryzuje sie tym, ze prawie cala czesc sterujaca dyskiem twardym znajduje sie na obudowie tegoz dysku, a nie na oddzielnej karcie sterujacej. Fakt ten pozwala producentom dysk≤w twardych, w granicach standardu, w bardziej swobodny i ootymalny spos≤b dopasowywac elektronike i mechanike dysku w poszczeg≤lnych modelach. Nowszym opracowaniem jest sterownik o rozszerzonych mozliwosciach zwany Enhenced IDE (E-IDE), lub Advanced Technology Attachement (ATA). E-IDE jest wyraznie szybszy, niz pierwowz≤r, jest przystosowany do wsp≤lpracy z dyskami twardymi o wiekszych pojemnosciach, jak r≤wniez potrafi sterowac stacjami tasm magnetycznych, lub CD-ROM. E-IDE jest bardzo dobra i tania alternatywa dla standardu SCSI.

Standard sterownika SCSI wylansowano w mikrokomputerach Macintosh. Ten standard jest r≤wniez preferowany w profesjonalnych systemach komputer≤w PC. Zazwyczaj jest stosowany przy obsludze wiekszych dysk≤w lub ich zespol≤w. Kontrolery SCSI moga sterowac kilkoma dyskami, stacjami tasm lub napedami CD-ROM, r≤wniez w PC. Wieksze dyski, powyzej 500 MB, sa dzisiaj zazwyczaj typu SCSI, SCSI mozna r≤wniez uzywac do przylaczania stacji tasmowych i CD-ROM. Podobnie jak w innych rozwiazaniach standard SCSl ulega ewolucji i istnieje w kilku wersjach. R≤znia sie one m.in, szerokoscia magistrali, specyfikacja sygnal≤w, typem zlacza, predkoscia w magistrali oraz stopniem inteligencji poszczeg≤lnych jednostek. Starsze typy kontroler≤w SCSI posiadaja maksymalna predkosc przesylania 2-2,5 MB/s. We wsp≤lczesnych rozwiazaniach SCSl predkosc przeplywu danych w magistrali dochodzi do 20 MB/s. Margines mozliwosci dalszego rozwoju nie jest duzy, co wynika z ograniczen konstrukcyjnych samego dysku, a nie ukladu SCSI.

Technika pamieci podrecznej cache, jest r≤wniez wykorzystywana w transmisji danych pomiedzy dyskiem twardym a pamiecia. Niewielka, jezeli chodzi o pojemnosc, ale duzo szybsza niz dyskowa pamiec cache posredniczy w wymianie danych pomiedzy dyskiem twardym a innymi podzespolami i urzadzeniami komputera. Nalezy tu wyr≤znic dwa typy realizacji pamieci podrecznej: jedno to rozwiazanie sprzetowe - kiedy dodatkowe moduly pamieci sa instalowane bezposrednio na dysku lub kontrolerze, oraz drugie, programowe - kiedy czesc pamieci operacyjnej wydziela sie i uzywa jako pamieci podrecznej.

Pamieci tasmowe W wiekszych komputerach uzywa sie czesto duzych stacji tasmowych w celu przechowywania danych rzadko uzywanych, lub w celu zabezpieczenia przed ich utrata. Tworzy sie tez kopie rezerwowe dysk≤w twardych. Wynika to z czesto calkowitej zaleznosci funkcjonowania firmy czy przedsiebiorstwa od informacji zawartych w jednym komputerze PC. Dlatego tez w przypadku bardzo waznych danych tworzy sie kilka kopii rezerwowych na wypadek pozaru, kradziezy albo uszkodzenia dysk≤w twardych.

CD-ROM Na plytach CD-ROM mozna magazynowac ogromna liczbe informacji powyzej 600 MB, W procesie produkcji plyty CD-ROM, czyli zapisywania na niej danych, tworzy sie mozaika miniaturowych zaglebien, kt≤re nastepnie moga byc odczytywane przy pomocy lasera. Proces produkcji nie jest bardzo skomplikowany, wymaga jedynie wyposazenie w specjalistyczne urzadzenia do zapisywania informacji na plyte CD-ROM. Poniewaz sam nosnik jest tani a pojemnosc pamieciowa ptyty CD-ROM jest duza, to w produkcji masowej takie rozwiazanie jest stosunkowo tanie i powszechniej uzywane jako medium dystrybucji np, program≤w albo bank≤w informacji.

Istnieje wiele roznych typ≤w czytnik≤w CD-ROM. Generalny podzial wynika z predkosci transmisji danych i wzrasta od tzw, pojedynczej predkosci (Single speed) - 150 kB/s, do poczw≤rnej predkosci (quad speed) - 600 kB/s. Aby osiagnac dobra jakosc odtwarzania np. ruchomych obraz≤w, wymagany jest naped, o co najmniej podw≤jnej predkosci czyli 300 kB/s albo wiecej. Komunikacja z czytnikiem CD moze byc realizowana w standardzie SCSI, lub E-IDE, albo w wykonaniach indywidualnych producenta np. Soundblaster, Sony lub Panasonic. Ze wzgledu na r≤znice pomiedzy poszczeg≤lnymi producentami, w chwili obecnej najbardziej popularne sa rozwiazania standardowe czyli IDE i SCSI.

ROM, BIOS ROM oznacza Read Only Memory, czyli pamiec wylacznie do czytania, jest to pamiec stala. Informacja w tej pamieci jest zapisywana w trakcie procesu produkcyjnego, Poniewaz informacja jest zapisana jednorazowo w formie maski, takie rozwiazania uzywa sie w duzych seriach przy produkcji masowej.

W pamieci ROM komputera osobistego znajduje sie wiele waznych funkcji. Tu znajduje sie zestaw procedur realizujacych autotest POST (Power-On Self Test), kt≤re umozliwiaja przetestowanie pamieci, kontroler≤w dysk≤w, sterownik≤w monitor≤w, klawiatury i innych czesci skladowych komputera. Procedury wejscia-wyjscia BIOS (Basic Input Output System) pozwalaja na komunikowanie sie ze sprzetem, oraz umozliwiaja standardowe i latwe odwolywanie sie do wszystkich zasob≤w systemu. Program ladujacy (Bootstrap Loader) - inicjalizuje poszukiwanie systemu operacyjnego na dyskietce lub dysku twardym. Jezeli system zostal znaleziony jest ladowany do pamieci operacyjnej i przejmuje sterowanie nad systemem.

Flash-ROM Pamiec blyskowa Flash-ROM jest stosunkowo nowym typem elektronicznej pamieci. Podobnie jak inne typy pamieci ROM, zachowuje ona informacje r≤wniez po wylaczeniu zasilania. Zawartosc pamieci Flash-ROM mozna dosc latwo zmieniac przy pomocy specjalnego programu. Flash-ROM stosuje sie obecnie powszechnie jako pamieci ROM w komputerach osobistych (np. umozliwia zmiany BIOS'u przez uzytkownika w trakcie pracy komputera) jak r≤wniez do drukarek laserowych, gdzie sluzy do przechowywania r≤znych kroj≤w czcionek.

MAGISTRALA ROZSZERZEN
Wazna cecha komputer≤w osobistych jest mozliwosc zainstalowania dodatkowych kart i sterownik≤w. Standard komputera osobistego PC opisuje dokladnie wymagania techniczne dla tzw, magistrali rozszerzen. Mozna tu wiec wstawic dodatkowo np. karte kontrolera dysk≤w twardych, odtwarzacza CD-ROM, karte graficzna lub karte przetwornika pomiarowego.

Obecnie jest uzywanych kilka r≤znych standard≤w magistral umozliwiajacych rozszerzenie mozliwosci czy rozbudowe komputera.

Magistrala - ISA Ta magistrala jest najbardziej popularna. Jest udoskonaleniem pierwszej magistrali komputera osobistego stworzonego przez IBM w 1981 roku. ISA oznacza Industry Standard Architecture i zwane bylo na poczatku jako magistrala AT, od IBM AT gdzie zostala zastosowana po raz pierwszy (1984). Z czasem jednak magistrala ta pozostawala coraz bardziej w tyle co do szybkosci pracy wsp≤lpracujacych urzadzen, dlatego powstaly nowe standardy', MCA, EISA i Nubus (Macintosh) kt≤re byly magistralami 32-bitowymi z duzo wieksza szybkoscia transmisji niz magistrala ISA.

MCA. MCA wylansowane przez IBM w 1987 byla zupelnie nowym rozwiazaniem z nowym zlaczem wtykowym i nowa specyfikacja dla wszystkich przebieg≤w czasowych. To oznaczalo, ze MCA wymaga innej karty rozszerzenia niz ISA. Por≤wnaj z EISA ponizej!

ElSA Extended Industry Standard Architecture, EISA, jest to ulepszona forma ISA. Standard ten opracowaly takie firmy jak Compaq i Hewlett-Packard. Cecha charakterystyczna standardu i zlacza EISA jest mozliwosc stosowania w nich r≤wniez karty ISA. Uzyskuje sie to poprzez zgodnosc zlacz magistrali i przez fakt, ze uklady EISA potrafia odczytywac przebiegi czasowe sygnal≤w ISA. EISA wylansowano w 1989 roku.

Nubus Nubus jest to nazwa 32-bitowej magistrali Apple. Nubus zaczeto uzywac w 1988 roku i zastosowano go w wiekszosci komputer≤w Macintosh. Podobnie jak MCA, Nubus byl nowym rozwiazaniem zaprojektowany od poczatku. Z tego wzgledu nie mozna zainstalowac "starych" kart w maszynie uzywajace Nubus. Nubus podobnie jak MCA i EISA, ma duzo wyzsza predkosc transmisji danych niz ISA.

PCMCIA Standard PCMCIA jest rozwojem ISA wykorzystywanym w komputerach przenosnych. Standard ten posiada te sama szerokosc magistrali co ISA, tzn, 8 lub 16 bit≤w, lecz zlacze jest bardzo male rozmiarowo. Jednoczesnie podjeto pr≤by stworzenia specyfikacji do automatycznej konfiguracji i instalacji r≤znych procedur sterowania kartami PCMCIA, tzw. systemu "plug and play", to znaczy "wl≤z i uzywaj". Obecnie istnieje wiele roznych standardowych kart PCMCIA m.in, karta sieciowa, modem, karta do twardego dysku i karta do komunikacji przy pomocy przenosnego telefonu GSM. Wiele rozwiazan sprzetowych bylo tworzonych przy nie do konca opracowanym standardzie i wiedza na temat architektury PCMCIA, co spowodowalo caly szereg problem≤w z uzywaniem kart PCMCIA.

Magistrala lokalna Zar≤wno EISA, jak MCA, jest rozwiazaniem stosunkowo drogim ze wzgledu na drogie karty rozszerzen, jak i uklad≤w sterujacych na plycie glownej komputera osobistego. Z tego wzgledu w dalszym ciagu wiekszosc komputer≤w osobistych zawiera magistrale ISA. W dazeniach do uzyskania przyspieszenia transmisji danych, np. do karty grafiki czy dysk≤w twardych, przy niskim koszcie, zostaly opracowane przez wielu producent≤w magistrale lokalne. Lokalna magistrala oznacza, ze, np. obwody karty grafiki dolacza sie prawie bezposrednio do magistrali procesor - pamiec. Szybkosc transmisja na magistrali lokalnej zalezy w≤wczas od czestotliwosci zegara procesora. Magistrala lokalna jest wykonana w oparciu o uklady, kt≤re znajduja sie bezposrednio na plycie gl≤wnej komputera. Wada takiej magistrali jest fakt, ze powoduje dodatkowe obciazenie magistrali procesora, kt≤ra jest juz bardzo obciazona i moze to oznaczac ograniczenie niekt≤rych mozliwosci komputera.

Dzisiaj mamy w zasadzie dwa standardy lokalnych magistrali: VL-bus (VESA Local Bus) i PCI (Peripheral Component Interconnect). Standard VESA jest rozwiazaniem wczesniejszym, i zostal stworzony przez VESA (Video Electronics Standards Association) w roku 1992, przede wszystkim do kart graficznych. Slaboscia magistrali VL jest m.in, ograniczenie czestotliwosci zegara i maksymalnej szerokosc magistrali do parametr≤w procesora. Ograniczeniem jest r≤wniez mozliwosc uzycia nie wiecej niz 2-3 karty. PCI stworzono w latach 1991-1993 przez lntel, Compaq, DEC, IBM i NCR. Rozwiazanie to r≤zni sie od VESA przede wszystkim zastosowaniem polaczenia z magistrala CPU poprzez specjalizowany uklad zarzadzajacy. To odciaza magistrale procesora i umozliwia stosowanie wiekszej ilosci kart. Mozna tu takze uzywac wyzszej czestotliwosci zegara i uzyskiwac dopasowanie do szerszych magistral, np. do procesora Pentium 64-bitowego, albo nawet do procesor≤w typu RISC, np. Power-PC 601. Magistrale PCI i VL posiadaja podobne teoretyczne maksymalne predkosci przesylu tj. powyzej 100 MB/s. W ukladach rzeczywistych osiaga sie transmisje do ok. 40MB/s.

URZADZENIA WEJSCIOWE l WYJSCIOWE
Dzielone magistrale procesora i magistrale dodatkowe (rozszerzen) Obecnie w mikrokomputerach magistrala procesora jest zupelnie oddzielona od magistral dodatkowych (patrz rysunek). Magistrala procesora ma lepsze parametry niz magistrala dodatkowa poniewaz jest szersza i ma wieksza czestotliwosc zega- ra. Osiagi magistrali dodatkowej ograniczone sa przez standard (patrz wyzej), natomiast osiagi magistrali procesora zaleza m.in. od wyboru procesora. Poprzez rozdzielenie magistral mozna z jednej strony otrzymac maksymalne osiagi w magistrali procesora, a z drugiej strony zgodnosc predkosci w magistrali rozszerzenia. W rozdzielonych magistralach mozna poza tym prowadzic przesylanie informacji jednoczesnie w obu tych magistralach. Przelozenie szerokosci magistrali i czestotliwosci zegara odbywa sie w kontrolerze magistrali tzw. bus controller. Aby osiagnac lepsze paramety transmisji w przesylaniu danych miedzy magistralami stosuje sie poza tym buforowanie sygnal6w w magistralach danych i adres≤w.

Mini komputer bylby zupelnie bezuzyteczny, jezeli nie mozna by sie z nim komunikowac. Do dostarczania do komputera informacji i sterowania nim sluza urzadzenia wejsciowe. Urzadzenia wyjsciowe sluza do ogladania wyniku pracy komputera, polegajacej na przetwarzaniu informacji. Nizej przedstawiony jest opis najczesciej spotykanych urzadzen wejscialwyjscia.

Urzadzenia wejsciowe Najczesciej uzywanym urzadzeniem wejsciowym jest klawia- tura. Myszka albo mysz (urzadzenie wskazujace) sluzy do podawania komend i wykonywania prac z zaznaczaniem tekst≤w lub obraz6w. Myszka stala sie powszechna w obecnie istniejacych systemach graficznych, jak np. systemie Microsoft Windows lub OS/2. Bardziej rozwinietym wariantem wskaznika jest digitizer, kt≤ry czesto stosowany jest w programach CAD. Przy pomocy skannera mozna przetworzyc obraz na format cyfrowy, w celu dalszego przetwarzania w komputerze osobistym. Czytnik kod≤w kreskowych odczytuje informacje kodu, kt≤re nastepnie przechowywane sa w takim formacie, kt≤ry moze byc opracowywany przez komputer. Uzywanie kod≤w kreskowych stalo sie coraz bardziej powszechnym srodkiem pomocniczym w kasach sklepowych, inwentaryzacjach, planowaniu stan≤w magazynowych w sklepach, itp.

Urzadzenia wyjscioweMonitor z ekranem jest najbardziej powszechnym urzadzeniem wyjsciowym, sluzacym do wizualnego przedstawienia danych z komputera. Wizualne przedstawienie danych mozna r≤wniez uzyskac na drukarce.

Zlacza wejsciowe i wyjsciowe (porty) Wiele urzadzen zewnetrznych dolacza sie poprzez zlacza zwane potocznie portami. Zlacze r≤wnolegle, inaczej zlacze drukarki, uzywa sie do przenoszenia danych jednoczesnie po 8 r≤wnoleglych przewodach. Poza tym istnieje pewna liczba przewod≤w do sterowania i ewentualnych meldunk≤w o bledach z drukarki. Zlacze r≤wnolegle uzywa sie, opr≤cz komunikacji z drukarka, r≤wniez do dolaczania komputera do sieci zewnetrznych, do urzadzen pamieci zewnetrznych, tj. stacji dysk≤w lub tasm, itd. Dzieki temu nawet male komputery, bez miejsca na karty rozszerzenia, moga zostac dolaczone do takich urzadzen. Poczatkowo zlacze r≤wnolegle moglo pracowac jedynie jako wyjscie, czyli bylo jednokierunkowe (ang.unidirectional). Jedynie niekt≤re z przewod≤w do sterowania drukarki mozna bylo uzywac jako wejscia. Starszy typ zlacza r≤wnoleglego daje niskie osiagi, np. przy interfejsie Xircom albo Lap-link. Nowsze komputery osobiste posiadaja zazwyczaj zlacza dwukierunkowe (ang.bidirectional), takie zlacze r≤wnolegle dobrze wsp≤lpracuje z prawie wszystkimi typami urzadzen.

Dodatkowa poprawe mozliwosci zlacza r≤wnoleglego osiagnieto w standardzie EPP, Enhanced Parallell Port. Jest to standard sprzetowy, dzialajacy w oparciu o ROM komputera.

Poprzez zlacze szeregowe w danej chwili odbywa sie transmisja tylko jednego bitu. Z tego wzgledu zlacze szeregowe jest znacznie wolniejsze niz r≤wnolegle i uzywa sie je tam, gdzie wymagania na predkosc przesylania informacji sa nizsze.

Zlacze szeregowe sterowane jest przez tzw. UART (Universal Asynchronous ReceiverlTransmitter). Uklad ten wystepuje w wielu wariantach. Historycznie w kolejnosci powstawaly uklady: 8250, 16450 i 16550. Obecnie na og≤l w komputerach osobistych UART nie stanowi oddzielnego ukladu, jest raczej czescia wiekszego ukladu, spelniajacego wiele funkcji. Bardziej zaawansowany UART ma bufor, kt≤ry pozwala na komunikacje przy wysokich predkosciach. Niekt≤re programy komunikacyjne wymagaja nowszych wersji.

Przykladem tu jest modem, kt≤rego zadaniem jest umozliwienie transmisji informacji poprzez zwyczajna siec telefoniczna. Zazwyczaj predkosc transmisji danych poprzez zlacze szeregowe wynosi 9600 bit≤w/s.

Zlacze do gier (gameport) uzywa sie do podlaczenia manipulatora recznego (tzw. joystick). Moze on byc uzywany w roli wskaznika do sterowania grami komputerowymi lub programami.

SIEC KOMPUTEROWA
Coraz czesciej laczy sie komputery osobiste pomiedzy soba w siec. W ten spos≤b mozna wsp≤lnie korzystac z urzadzen np, do drukowania, do komunikacji, czy tez do przechowywania duzej ilosci informacji, co zmniejsza koszty komputer≤w i urzadzen zewnetrznych. Dodatkowa zaleta jest mozliwosc uzyskiwania przez wielu uzytkownik≤w dostepu do tych samych danych, przez to czesto unikajac dublowania pracy.

Wsp≤lczesna technika informacyjna coraz czesciej opiera sie na wsp≤lpracy sieciowej. Coraz bardziej popularne sa programy, stworzone specjalnie do pracy grupowej.

STANDARDY GRAFICZNE
MDA jest standardem dla grafiki monochromatycznej czyli jednokolorowej.
Herkules jest przykladem standardu graficznego monochromatycznego. Jest to opracowanie niezaleznej firmy, kt≤re stalo sie powszechne na poczatku lat 80-tych ze wzgledu na niska cene i dobra rozdzielczosc.
CGA bylo pierwszym kolorowym standardem graficznym dla komputer≤w osobistych. Rozdzielczosc, czyli liczba punkt≤w (pikseli) kt≤re maksymalnie mozna wyswietlic, wynosila 640 x 200.
EGA, wylansowana w 1987, ma rozdzielczosc 640 x 350 punkt≤w natomiast VGA, pozwala na wyswietlenie 640 x 480 punkt≤w. W chwili obecnej VGA jest najczesciej spotykanym standardem graficznym komputer≤w osobistych.

XGA jest standardem IBM -u od 1987 roku, kt≤ry ma maksymalna rozdzielczosc 1024 x 768 punkt≤w.

Grafika o wysokiej rozdzielczosci Dosc szybko zar≤wno EGA jak i VGA rozwinety sie do "super" wariant≤w, o coraz wiekszej rozdzielczosci i wiekszej liczbie kolor≤w. Dzisiaj karty graficzne i monitory o rozdzielczosci 1024 x 768 i 256 lub wiecej kolor≤w sa w powszechnym uzyciu. Wsp≤lna cecha wszystkich kart tego typu jest posiadanie wlasnego ROM, wtasnego RAM o pojemnosci 1 MB lub wiecej, jak r≤wniez wlasny specjalizowany procesor graficzny, kt≤ry obsluguje wyswietlanie obrazu, odciazajac procesor komputera. Karty o wysokiej rozdzielczosci sa wyposazone w specjalne programy - sterowniki umozliwiajace optymalna wsp≤lprace z programami operacyjnymi. Najczesciej uzywa sie sterownik≤w kt≤re sa dostarczone przez producent≤w oprogramowania, np.: Microsoft Windows 3.x, Microsoft OS/21 ,x, Microsoft Windows NT AutoCAD, WordPerfect dla DOS, jak r≤wniez wiele innych tw≤rc≤w system≤w operacyjnych i program≤w uzytkowych.

Rodzaje monitor≤w
Najbardziej powszechnym typem monitora dla komputer≤w osobistych, jest lampa kineskopowa. Identyczna technika stosowana jest do uzyskiwania obraz≤w w telewizorach i oscyloskopach. Lampa kineskopowa ma bardzo dobre wlasnosci, niestety do uzyskania obrazu niezbedne jest uzywanie wysokich napiec i duzych strumieni magnetycznych, kt≤re moga powodowac ujemne efekty zdrowotne, dzisiaj jeszcze niezupelnie znane. Dlatego tez przyjeto pewne ograniczenia na wielkosc emisji p≤l elektrycznych i magnetycznych, opisane w wytycznych MPR II, TCO 1991, TCO 1992 i innych, W praktyce oznacza to zwiekszenie wymagan jezeli chodzi o ekranowanie p≤l magnetycznych i elektrycznych monitor≤w.

W starszych komputerach przenosnych uzywano powszechnie ekran≤w plazmowych. Gaz neon przy podaniu napiecia ok. 200 V przyjmuje forme swiecacej plazmy koloru z≤lto-brunatnego. Ten typ ekranu jest szybki i ma dobry kontrast, nie da sie go jednak wykonac w wersji wielokolorowej.

Obecnie w komputerach przenosnych do wykonywania ekran≤w uzywa sie techniki LCD, ze wzgledu na nieduzy ciezar male zuzycie energii. Technika ta polega na zastosowaniu kombinacji polaryzowanych filtr≤w i specjalnego materialu, majacego wlasnosc skrecania plaszczyzny polaryzacji strumienia swiatla (tzw, ciekty krysztal - ang, Liquid Cristal, stad nazwa LCD - Liquid Crystal Display). Taki ekran wymaga dodatkowego zr≤dla swiatla, czesto w formie swiatla jarzeniowego, kt≤re znajduje sie wzdluz jednego brzegu ekranu. Ekran -TFT lub aktywna matryca jest dalsza modyfikacja ekranu LCD, przez zastosowanie aktywnych element≤w uzyskano wzrost predkosci, oraz poprawe kontrastu i ostrosci. Koszta produkcji ekran≤w aktywnych sa niestety dosc wysokie.


Kr≤tko o transmisji danych

ModemNazwa MODEM jest polaczeniem sl≤w MODulator i DEModulator. Modem≤w uzywa sie do przesylania danych na wieksze odleglosci poprzez specjalne lacza lub poprzez linie telefoniczne, przy czym zasieg polaczenia moze byc praktycznie nieograniczony (np, z kraju do kraju). Modem przetwarza (przez modulacje) informacje cyfrowa z komputera na sygnaly analogowe, kt≤re moga byc przesylane poprzez siec telefoniczna i odbierane przy pomocy drugiego modemu przez inny komputer. Do realizacji polaczenia potrzebne sa dwa komplety urzadzen oznaczone jako DTE (Data Terminal Equipment, czyli terminal albo komputer) i DCE (Data Communication Equipment, czyli modem).

Istnieje wiele rodzaj≤w modem≤w. Klasyfikuje sie je wedlug zasiegu, rodzaju lacza, lub wedlug predkosci, Modemy stale (r≤wniez lokalne) pracuja z liniami stalymi: wlasnymi (lokalnymi), albo dzierzawionymi od firm telekomunikacyjnych. Modemy telefoniczne wsp≤lpracuja z liniami komutowanymi.

W Europie definiuje sie m.in. predkosci i spos≤b transmisji modemu telefonicznego przy pomocy standard≤w CCITT. Seria V definiuje standardy do uzytku w publicznej sieci telefonicznej.

Standardy V29 i V36 wykorzystuja linie stale lub dzierzawione, natomiast standardy pozostale - linie publicznej sieci telefonicznej. Skr≤t bps oznacza bity/sekunde, a kbps to 1000 bit≤w /sekunde, Pelny dupleks oznacza, ze modemy moga wysylac i przyjmowac dane w obie strony jednoczesnie, a p≤ldupleks, ze na zmiane.

Siec telekomunikacyjna w Polsce Telekomunikacja Polska udostepnia kilka uslug sieciowych poczawszy od standardowej, kcomutowanej sieci telefonicznej, poprzez dzierzawienie lini, do specjalnych laczy cyfrowych, Korzystajac z tych lini mozna podlaczyc sie np, do sieci POLPAK, lNTERNET lub lokalnej niekomercyjnej sieci BBS. Na terytorium Polski funkcjonuje takze kilku innych operator≤w sieci o zasiegu krajowym, np, TELBANK.

POLPAK jest siecia pakietowa, polaczenie nastepuje nie z konkretnym drugim punktem w sieci, ale z siecia jako taka. Siec wybiera dla informacji droge kt≤ra jest w danym momencie dostepna lub najszybsza. Informacja jest przesylana w "pakietach", kazdy pakiet ma swoja kartke adresoaa i spis zawartosci, tak ze caly ruch moze byc latwo sterowany i kontrolowany. Takie podejscie umozliwia podlaczenie i wykorzystywanie jednej linii przez wielu uzytkownik≤w jednoczesnie, co znacznie obniza koszty.

Sterowanie modem≤w podlaczonych do publicznej sieci telefonicznej Istnieje kilka sposob≤w sterowania i konfigurowania modem≤w. Dwa najbardziej popularne to sterowanie programowe, czyli wysylanie komend w standardzie Hayes AT , albo w standardzie CCITT - V 25bis. Z tych dw≤ch najbardziej rozpowszechniony jest standard Hayes.

Standard opracowany przez firme Hayes Microcomputer Products zdefiniowal obszerny zestaw komend w oparciu o skr≤t AT z ang. ATTENTION. Wszystkie komendy zaczynaja sie od AT co uaktywnia modem, a w dalszej czesci bedacej poleceniem do wykonania, np, ATDT12345, co oznacza Attention Dial 12345, czyli wybierz numer telefonu 12345.

Korekta bled≤w i kompresja Przy pomocy zaawansowanych protokol≤w dazy sie do zmniejszenia ilosc bled≤w, kt≤re moga powstac w czasie transmisji w sieci telefonicznej. Takie protokoly sa realizowane przez normy CCITT V,42 i Microcoms MNPl-4.
W celu skr≤cenia czasu transmisji danych stosuje sie protokoly z kompresja danych, obniza to koszty polaczenia jak r≤wniez zwieksza odpornosc na zakl≤cenia. Przykladami takich protokol≤w sa CCITT 42bis i Microcoms MNP5. Przy pomocy V.42bis osiaga sie czesto wsp≤lczynnik kompresji 3 do 4, stosujac MNP5 osiaga sie wsp≤lczynnik do 2.

Modemy stale (lokalne) Modemy lokalne albo niskopasmowe, zwane sa r≤wniez wzmacniakami liniowymi (Line Boosters). Stosuje sie je, zeby zapewnic przesylanie danych pomiedzy okreslona liczba urzadzen z komunikacja szeregowa przy stosunkowo wiekszych odleglosciach.

Najczesciej uzywany interfejs V 24/RS232 moze byc stosowany zaledwie do 15 metr≤w odleglosci pomiedzy urzadzeniami, przy zapewnieniu poprawnosci transmisji. Przy uzyciu modem≤w lokalnych mozna odleglosc miedzy urzadzeniami powiekszyc do wielu kilometr≤w. Transmisja odbywa sie po 4 przewodach (dwie pary), ale stosuje sie r≤wniez kable koncentryczne lub swiatlowody. Uzywa sie protokol≤w asynchronicznych lub synchronicznych, polaczenie moze byc typu simpleks lub, dupleks, szybkosc transmisji wynosi 50-64000 bps i szybciej.

Modemy lokalne uzywa sie r≤wniez do galwanicznego odseparowania urzadzen w sytuacjach gdy nie mozna stosowac wsp≤lnego potencjalu ziemi.

Interfejsy, kt≤re spelniaja wymogi V.10 i V 11 moga w wiekszosci wypadk≤w ze soba wsp≤lpracowac. Spelniaja one w≤wczas standard V.10 w jednym kierunku, a V 11 w drugim. Maksymalna dlugosc kabla wg V 10. Wsp≤lpraca wymaga, by interfjs V.11 nie mial wbudowanego rezystora dopasowujacego kabel, jak r≤wniez aby odbiornik V.10 byl kategorii 1.