E12: Skrót z teorii

1. Arytmetyka komputera: 

 Najmniejszą jednostką informacji przetwarzaną przez komputery jest bit. Reprezentuje on wartości 0 lub 1. Bajt to osiem bitów.

Zazwyczaj posługujemy się dziesiątkowym systemem liczbowym, ale wyróżniamy także: system dwójkowy, ósemkowy i szesnastkowy. Poniższy film przedstawia konwersję liczb między systemami liczbowymi.

Poniższy film przedstawia dodawanie i odejmowanie w systemie binarnym:


2. Układy cyfrowe

Układy cyfrowe to rodzaj układów elektronicznych, w których sygnały napięciowe przyjmują tylko określoną liczbę stanów z przypisanymi im wartościami liczbowymi. Operacje realizowane przez te układy możemy opisać za pomocą języka logiki matematycznej, zgodnie z algebrą Boole`a. 

Mamy dwa typy układów cyfrowych:
  • układy kombinacyjne - sygnały wyjściowe zmieniają się w chwili zmian sygnałów wejściowych, a każdy stan wejść określa jednoznacznie stan wyjścia
  • układy sekwencyjne - stan wyjść zależy od stanu wejść oraz poprzednich stanów wejść zapamiętanych w układzie.
Multiplekser to układ kombinacyjny przełączający sygnały cyfrowe. Demultiplekser przełącza sygnał wyjściowy na określone wyjście, wybrane za pomocą wejść adresowych. Przerzutnik to układ sekwencyjny, który służy do zapamiętywania jednego bitu informacji. Dzielimy je na asynchroniczne i synchroniczne. W przerzutniku asynchronicznym zmiana stanu wejść może spowodować natychmiastową zmianę stanu wyjść. W przerzutniku synchronicznym stan wyjść może się w nich zmienić tylko w określonym momencie, które są wyznaczane przez aktywne zbocze przebiegu czasowego. W przerzutnikach synchronicznych wpis do przerzutnika może być wyzwalany zboczem dodatnim (narastającym) - zmiana ze stanu niskiego na wysoki oraz przez zbocze ujemne (opadające) - zmiana ze stanu wysokiego na niski.


Liczniki to układy sekwencyjne zbudowane z przerzutników symetrycznych, które służą do zliczania i zapamiętywania liczby impulsów podawanych na wejścia zliczające. 
Rejestry to układy sekwencyjne zbudowane z przerzutników, służące do chwilowego przechowywania niewielkiej ilości danych. Ze względu na sposób zapisu i odczytu informacji rejestry dzielimy na:
  • szeregowe (informacja wprowadzana jest bit po bicie, ten rejestr ma jedno wejście i jedno wyjście)
  • równoległe (całe słowo jest wprowadzane jednocześnie, ten rejestr ma liczbę wejść i wyjść równą liczbie przerzutników)
  • równoległo-szeregowe (informacja jest wprowadzana równolegle, a wyprowadzana szeregowo, rejestr ma jedno wyjście i tyle samo wejść co przerzutników)
  • szeregowo-równolegle (informacja jest wprowadzana szeregowo, a wyprowadzana równolegle, rejestr ma jedno wejście i tyle samo wyjść co przerzutników) 
3. Budowa jednostki centralnej komputera

System informatyczny stanowią powiązane ze sobą elementy potrafiące przetwarzanie danych przy użyciu techniki komputerowej. Składa się on ze sprzętu komputerowego, oprogramowania i użytkowników. 

System komputerowy obejmuje 5 warstw: sprzęt, system operacyjny, programy narzędziowe, programy użytkowe i użytkownicy. 

Zadania systemu operacyjnego:
  • przydzielanie zadań i kontrolowanie procesora
  • przydzielanie pamięci do zadań i kontrolowanie jej wykorzystania
  • zarządzanie listą zadań
  • kontrola urządzeń wejścia-wyjścia i zarządzanie nimi
  • zarządzanie danymi
  • zarządzanie siecią komputerową 
Procesor odpowiada za przetwarzanie danych, obejmuje jednostkę arytmetyczno-logiczną ALU, jednostkę sterującą CU i zespół rejestrów, jednostka sterująca pobiera dane z pamięci i dostarcza do ALU. Tam są realizowane operacje arytmetyczne i logiczne. W rejestrach przechowuje się adresy wybranych miejsc w pamięci, a także dane i wyniki obliczeń. 

Pamięć wewnętrzna składa się z pamięci tylko do odczytu (ROM), przechowuje informacje sprzętowe i programy diagnostyczne oraz ulotnej pamięci do odczytu i zapisu RAM, przechowującej przetwarzane dane itp. 

Magistrala to zespół linii służący do przesyłania danych, adresów i sygnałów między CPU, RAM , ROM i urządzeniami wejścia-wyjścia. Mamy 4 rodzaje magistral systemowych:
  • FSB - łączy procesor z kontrolerem pamięci
  • DMI - łączy mostek północny i południowy
  • QPI - dwukierunkowa magistrala (w Intelach zastąpiła FSB) 
  • Hyper Transport (w AMD) - występuje CPU z wbudowanym kontrolerem pamięci

Współpraca CPU z pamięcią oraz urządzaniami wejścia-wyjścia odbywa się przez szynę adresową. CPU wysyła sygnały sterujące umożliwiające odczyt lub zapis z poszczególnych urządzeń. Wyróżniamy 4 sygnały sterujące:
  • MR - odczyt pamięci
  • MW - zapis do pamięci
  • IOR - odczyt z urządzeń wejścia-wyjścia
  • IOW - zapis z urządzeń wejścia-wyjścia
Operacje wejścia wyjścia mogą być wykonywane pod nadzorem CPU (przerwania IRQ) lub z bezpośrednim dostępem do pamięci (kontrola układu DMA, bez udziału CPU) 

4. Płyta główna

Na płycie głównej są zamontowane najważniejsze podzespoły i elementy komputera:
  • gniazdo CPU
  • CPU
  • mostek południowy i północny
  • RAM
  • gniazda do podłączenia kart rozszerzeń
  • kontrolery i złącza do podłączania pamięci masowych
  • interfejsy urządzeń peryferyjnych
  • interfejsy szeregowe i równoległe
  • złącza zasilania do podłączenia zasilacza do płyty głównej. 
MCH (mostek północny) obsługuje m.in. procesor, kartę graficzną oraz pamięć RAM. ICH (mostek południowy) obsługuje kontrolery dysków, interfejsy urządzeń peryferyjnych, gniazda rozszerzeń, urządzenia audio, oraz urządzenia bezprzewodowe. 

Standardy płyt głównych: AT, ATX, WTX (serwerowy), NLX (biurowy), BTX.

5. Procesory

W gnieździe procesora umieszczony jest procesor. W zależności od rodzaju obudowy procesora wykorzystuje się  typy gniazd:
  • Slot - gniazdo krawędziowe
  • Socket - gniazdo typu ZIF, umożliwia instalację w obudowie z nóżkami, wyposażone w dźwignię, która służy do zaciskania zamontowanego w gnieździe procesora
  • LGA - gniazdo do montowania procesorów bez nóżek (płaskie styki)

Głównymi producentami procesorów są firmy Intel i AMD.

Procesor wykonuje arytmetyczne i logiczne operacje określone przez program. Zbiór podstawowych operacji nazywany jest listą rozkazów procesora.

Podstawowe elementy każdego mikroprocesora to:
  • układ sterownia CU (odpowiada za sterowanie blokami mikroprocesora)
  • jednostka arytmetyczno-logiczna ALU (odpowiedzialna za wykonywanie przez mikroprocesor operacji arytmetycznych i logicznych na liczbach binarnych)
  • jednostka zmiennoprzecinkowa FPU (operacje na liczbach zmiennoprzecinkowych)
  • rejestry (rejestr rozkazów IR - komórka pamięci odpowiedzialna za przechowywanie przetwarzanej obecnie instrukcji; licznik rozkazów PC - przechowuje kolejne adresy pamięci z rozkazami; akumulator A - przechowuje wynik wykonywanej operacji; wskaźnik stosu SP - do adresowania pamięci; rejestr flagowy F - przechowuje informacje dotyczące realizacji wykonywanej operacji)
  • cache (pamięć SRAM, przechowuje wyniki najczęściej wykonywanych operacji) 

Jednostka sterowania magistralą odpowiada za współpracę CPU z pamięcią RAM. Dekoder rozkazów odtwarza rozkazy czekające w kolejce do wykonania przez procesor. Dekoder tłumaczy przyjmowane kody rozkazowe na sekwencje operacji do wykonania przez procesor. Jednostka wykonawcza przyjmuje rozkodowane instrukcje i przetwarza je za pomocą jednostki arytmetyczno-logicznej. Jednostka arytmetyczno-logiczna współpracuje z układem sterowania i zespołem rejestrów. 

Wielordzeniowość oznacza, że w jednym układzie scalonym może występować wiele rdzeni przetwarzających dane. 
Pamięć CACHE pozwala na przetwarzanie danych przez procesor. Wyróżniamy L1 (dla każdego rdzenia oddzielna, zintegrowana z CPU znajduje się w jego strukturze), L2 (dla każdego rdzenia oddzielna, zintegrowana z CPU w jednej obudowie układu scalonego) i L3 (wspólna dla wszystkich rdzeni). 

FSB to częstotliwość magistrali systemowej łączącej procesor z kontrolerem pamięci . 

Technologie w procesorach Intel:
  • Hyper Threading - system operacyjny przypisuje procesorowi fizycznemu 2 procesory wirtualne, dzielące się obliczeniami
  • Quad Pumping - przesyłanie danych z prędkością czterokrotnie, a adresy z prędkością dwukrotnie wyższą niż FSB
  • Magistrala DMI - łączy mostek bezpośrednio z procesorem, brak mostka północnego, kontrolery PCI Express i RAM przeniesiono do procesora
  • Turbo Boost - zwiększanie częstotliwości rdzeni, gdy PC potrzebuje wyższej prędkości obliczeniowej
  • Smart Cache - dzieli pamięć cache pomiędzy rdzenie chcące w danej chwili z niej skorzystać
  • GPU Intel - zintegrowany układ graficzny z procesorem
Tryby pracy procesora w architekturze x86: 
  • tryb rzeczywisty (oprogramowanie 16-bitowe) - uruchamianie na raz tylko jednej aplikacji, nie ma możliwości ochrony danych zapisanych w pamięci RAM
Tryby pracy w architekturze IA-32:
  • tryb chroniony (oprogramowanie 32-bitowe) - tryb ten został wyposażony w mechanizm chroniący dane w pamięci RAM przed nadpisaniem przez inną aplikację
  • wirtualny tryb rzeczywisty 
Tryby pracy w architekturze Intel64, AMD64, x86-64:
  • tryb 64-bitowy - umożliwia uruchamianie aplikacji 64-bitowych na platformie 64-bitowej
  • tryb zgodności - umożliwia procesorom 64-bitowym obsługę aplikacji 32- i 16-bitowych
6. Pamięć wewnętrzna

Pamięć RAM jest pamięcią ulotną. Wyróżniamy pamięci:
  • dynamiczne (DRAM) - wymagają odświeżania zapisanych informacji
  • statyczne (SRAM) - nie wymagają odświeżenia odświeżenia, szybsze, ale o mniejszej pojemności
W komputerach używamy pamięci DDR, które są modyfikacją pamięci SDRAM.
Pamięci DDR umożliwiają pracę dwukanałową (dual channel) - dwa moduły (np. 64-bitowe) zamontowane na dwóch kanałach działają jako jeden (w tym przypadku 128-bitowy)

CL to czas oczekiwania.

Pamięci są montowane na płytach głównych w tzw. modułach:
  • SIMM (30-stykowe z 8-bitową szerokością szyny danych lub 72-stykowe z 32-bitową szerokością szyny danych)
  • DIMM (168-stykowe i 64-bitowe)
  • RIMM (232- stykowe w wersji 32-bitowej lub 236-stykowe w wersji 64-bitowej)
Przepustowość pamięci to zdolność do przesyłania określonej ilości danych w jednostce czasu.



Pamięć ROM to pamięć nieulotna tylko do odczytu. Zapisywane są w niej dane lub programy podczas produkcji lub procesu programowania. 

Rodzaje pamięci ROM:
  • PROM (tylko do odczytu, zawartość użytkownik może zaprogramować tylko raz)
  • EPROM (tylko do odczytu, zawartość można wielokrotnie kasować i zapisywać) 
  • EEPROM (pamięć stała, można kasować i programować za pomocą sygnałów elektrycznych) 
7. Chipsety

Chipset to układ scalony organizujący przepływ informacji pomiędzy procesorem, a poszczególnymi podzespołami jednostki centralnej. Zawiera dwa układy nazywane mostkami (północny i południowy).

Chipset może zawierać kontrolery: pamięci RAM, CPU, magistral PCI, przerwań IRQ, kanałów DMA, dysków klawiatury i myszy. 

Producentami chipsetów są: Intel, VIA, NVIDIA, SiS, ATI, AMD. 


8. Gniazda rozszerzeń i magistrale 

Gniazda rozszerzeń to miejsca na płycie głównej, do których montujemy dodatkowe karty rozszerzeń (karty graficzne, sieciowe itp.) 
Wyróżniamy magistrale/gniazda:
ISA - gniazdo 8- lub 16-bitowe o częstotliwości 8MHz
PCI - gniazdo 32- lub 64-bitowe o częstotliwości taktowania 33 lub 66 MHz, karty nie muszą się komunikować z mikroprocesorem
AGP - gniazdo 32-bitowe taktowane częstotliwością 66 MHz, tylko do kart graficznych
AMR - 46-stykowe złącze do  kart dźwiękowych i kart modemu.
CNR - 60-stykowe złącze (rozwinięcie AMR) do podłączenia kart dźwiękowych, modemów i niektórych kart sieciowych
PCI Express - do podłączenia większości kart rozszerzeń, magistrala typu point-to-point, każde urządzenie łączy się bezpośrednio z kontrolerem, sygnał przesyłany jest za pomocą dwóch linii sygnałowych, możliwość transmisji dwukierunkowej (jednocześnie). 

9. Pamięci masowe 

Dysk twardy to urządzenie pamięci masowej wykorzystujące do zapisywania i przechowywania danych nośnik magnetyczny naniesiony na sztywne podłoże.
Zapisywanie i odczytywanie danych umożliwiają głowice elektromagnetyczne. Aby odczytać lub zapisać dane ramię głowicy ustawia głowice nad odpowiednią ścieżkę. Ścieżki podzielone są na sektory, w kształcie wycinków koła, a ścieżki o tych samych numerach, znajdujące się na kolejnych powierzchniach dysku tworzą cylinder.

S.M.A.R.T. to system monitorowania i powiadamiania o błędach działania dysku.

Dysk SSD to dysk zbudowany na bazie pamięci półprzewodnikowej typu flash. Nie posiada on ruchomych części, ma krótszy czas dostępu, jest bardziej odporny na uszkodzenia mechaniczne i zużywa mniej prądu. Wadą SSD jest ograniczona liczba cykli zapisu / odczytu. 

Kontrolery dysków twardych:
ATA/IDE - urządzenia korzystają z magistrali równoległej, dysk łączy się z kontrolerem za pomocą taśmy 40- lub 80-żyłowej. 
SATA - kontroler może obsłużyć max jedno urządzenie.
Powyżej złącze SATA, niżej ATA:


eSATA służy do podłączenia zewnętrznych dysków twardych.
SCSI - równoległa magistrala do przesyłania danych pomiędzy urządzeniami w serwerach i wydajnych stacjach roboczych. Można podłączyć max 8 lub 16 urządzeń.
SAS - szeregowa magistrala przeznaczona do serwerów

RAID to macierz, w której co najmniej 2 dyski współpracują tak, aby zapewnić możliwości nieosiągalne przy pojedynczym dysku twardym. Stosuje się je po to, aby uzyskać odporność na awarie, zwiększyć wydajność lub powiększyć przestrzeń istniejących partycji jako całości. 

Rodzaje:
RAID 0 - dane zapisywane są jednocześnie na kilku dyskach połączonych tak, aby były widziane jako jeden dysk logiczny (wzrost wydajności, odporność na awarię danych)
RAID 1 - replikacja pracy dwóch lub więcej dysków fizycznych, powstała przestrzeń ma rozmiar najmniejszego nośnika, każdy dysk przechowuje te same dane
RAID 2 - dane zapisywane są jednocześnie na kilku dyskach, korekcja błędów zapisywana jest na dodatkowym dysku, każdy dysk w razie uszkodzenia może zostać odbudowany przez pozostałe dyski
RAID 3 - dane zapisywane są jednocześnie na kilku dyskach, kontrola parzystości obliczana jest przez specjalny procesor i jest zapisywana na dodatkowym dysku (muszą być min. 3 dyski)
RAID 4 - RAID 3, ale dane zapisują się w większych blokach
RAID 5 - dane zapisywane są jednocześnie na kilku dyskach, bity parzystości zapisywane są całej strukturze macierzy (minimum 3 dyski)

Dysk dynamiczny pozwala na tworzenie woluminów:
  • łączonych (scalenie kilku oddzielnych dynamicznych dysków twardych)
  • rozłożonych (rozdzielenie danych na kilku dysków twardych, aby zwiększyć wydajność)
  • dublowanych (kopia danych na kilku dyskach twardych)
  • RAID 5
Napędy z nośnikiem magnetycznym:
  • FDD (dyskietka) - max 1,44 MB
  • napęd ZIP - 100-750MB, do tworzenia kopii zapasowej danych i archiwizacji plików, podłączano je za pomocą SCSI, IDE, portu równoległego, USB lub FireWire
  • Jaz 
  • Napęd taśmowy (Streamer)
Napęd optyczny to urządzenie, w którym zapis i odczyt danych z płyt odbywa się za pomocą wiązki światła laserowego. 
Wiązka odbijająca światło odbija promień laserowy, gdy trafi on na gładką powierzchnię dysku (land). Pryzmat kieruje strumień świetlny do fotodiody, która zamienia energię światła w prąd elektryczny.

Płyty:
  • CD - 700 MB 
  • DVD - jednowarstwowe: 4,7 GB, dwuwarstwowe: 8,5 GB
  • Blu-Ray (laser niebieski, mniejsza długość fali, zmniejszenie rozmiaru bitów) 
  • HD-DVD 
  • HVD
Pamięć USB (flash) zwiera nieulotną pamięć EEPROM. 

10. System graficzny i dźwiękowy

Karta graficzna gromadzi informacje o tym, jak powinien wyglądać obraz na ekranie monitora, tworzy sygnał dla monitora i nim steruje. Karta graficzna zbudowana jest z :
  • procesora graficznego GPU - generowanie obrazu w pamięci obrazu
  • VRAM - przechowuje cyfrowe dane o obrazie
  • ROM - dane sprzętowe karty graficznej
  • przetwornik cyfrowo-analogowy DAC (tylko w kartach, gdzie jest analogowe złącze do podpięcia monitora)
  • styki do montowania na płycie głównej
  • interfejsy (DisplayPort, DVI, HDMI)
Technologie w kartach graficznych:
  • Direct X - funkcje wspomagające generowanie dźwięku i grafiki 2D i 3D w grach i aplikacjach internetowych
  • Technologia SLI - łączenie wielu kart graficznych NVIDII w celu podniesienia wydajności systemu graficznego 
  • CrossFire - łączenie wielu kart graficznych AMD w celu podniesienia wydajności systemu graficznego 
GeForce CUDA to architektura umożliwiająca wykorzystanie mocy GPU zamiast CPU do prowadzenia skomplikowanych obliczeń. 

Sygnał dźwiękowy jest sygnałem analogowym ciągłym, aby móc go zapisać w postaci cyfrowej musi zostać użyty przetwornik analogowo-cyfrowy. Pobiera on próbkę sygnału, a potem zamienia tę wartość na liczbę binarną. Próbkowanie jest dokonywane w stałych odstępach czasu. 

Karty dźwiękowe mogą posiadać układy:
  • procesor dźwięku DSP - procesor sygnałowy do cyfrowego kształtowania dźwięku
  • syntezator - do generowania dźwięku za pomocą modulacji i łączenia fal oraz szumu
  • przetworniki analogowo-cyfrowe i cyfrowo-analogowe
  • mikser dźwięku - do łączenia sygnałów dźwięku z różnych źródeł
  • wzmacniacz wyjściowy
  • interfejs do komputera
  • interfejs MIDI - do podłączenia cyfrowych instrumentów muzycznych
Rodzaje DVI:
Poniżej wyjście D-Sub (15-pinowe):


HDMI:



Poniżej DisplayPort:

11. Zasilanie komputera

Zasilacz zmienia napięcie przemienne sieci elektrycznej na stałe napięcie potrzebne do pracy komputera.

Zasilacz liniowy - transformator obniża napięcie prądu przemiennego z 230 V do 48 V 50 Hz, a następnie mostek Graetza (układ prostowniczy) zmienia napięcie na stałe, kondensatory filtrują napięcie stałe, a stabilizator napięcia utrzymuje je na wyjściu na stałym poziomie.
Zasilacz impulsowy - przełączają tranzystory między stanem nasycenia i zatkania, za pomocą impulsów sterujących o zmiennej długości. Utworzony w ten sposób przebieg napięcia trafia na uzwojenie pierwotne transformatora i ostatecznie trafia do prostownika.
Napięcia w zasilaczach komputerowych:
12V (żółty przewód) - do zasilania silników dysków, napędów optycznych, CPU i GPU
5V (czerwony) - do zasilania elektroniki dysków i napędów
3,3V (pomarańczowy) - do zasilania RAMu i PCI

Złącza zasilania:
a) Złącze ATX (20+4 piny)
b) Molex (4-piny)
c) Floppy (4-piny) 
d) SATA (15-pinów)
e) PCIe (6-pinów)

UPS to urządzenie umożliwiające pracę innym urządzeniom elektrycznym podczas przerwy w dostawie prądu. Podstawą tego typu zasilacza jest akumulator, który dostarcza energię elektryczną, gdy nie ma napięcia w sieci energetycznej. Przełączanie na akumulator następuje automatycznie 

Wyróżniamy UPSy:
  • line-interactive (podczas normalnej pracy UPS przekazuje napięcie wejściowe bezpośrednio na wyjście, ładując jednocześnie akumulatory za pomocą prostownika)
  • off-line (napięcie wejściowe jest bezpośrednio przekazywane na wyjście UPSa)
  • on-line (napięcie sieciowe 230V zostaje zamienione na napięcie stałe służące do ładowania akumulatorów)
12. Chłodzenie komputera

Układy chłodzenia chronią elementy komputera przed uszkodzeniem spowodowanym przegrzaniem. Wyróżniany układy chłodzenia:
  • Aktywne: wentylatory, chłodzenie wodne 
  • Pasywne: radiatory, heat pipe (rurka wypełniona niewielką ilością płynu - poniżej na obrazku)


Wyróżniamy radiatory pasywne (mniejsza wydajność, większe):
i radiatory aktywne:


13. Komputery przenośne

Najważniejszymi parametrami laptopów są:
  • matryca
  • procesor
  • pamięć (SO-DIMM DDR)
  • karta graficzna (zintegrowana, dedykowana)
  • dysk twardy
  • porty wejścia/wyjścia
14. Interfejsy urządzeń peryferyjnych 

Dane przez interfejs mogą być transmitowane w sposób:
  • szeregowy (bity informacji są przesyłane kolejno - bit po bicie)
  • równoległy (jednocześnie przesyłana jest taka ilość bitów, ile wynosi szerokość magistrali)
  • synchroniczny (informacje są przesyłane w wyznaczonych chwilach czasu określonych dodatkowym sygnałem)
  • asynchroniczny (informacje przesyłane są w dowolnych odstępach czasu)
COM (RS-232) - interfejs szeregowy, 9-pinowy, do podłączenia modemu, przesył do 1Mb/s, kabel do 15m, max 1 urządzenie do podłączenia


LPT (Centronics) - interfejs równoległy, 25 pinowy, do podłączenia drukarek, skanera, plotera, kabel max 2m, przesył do 3MB/s, max 64 urządzenia do podłączenia, tryby: SPP, EPP, ECP

USB - uniwersalne złącze, max 127 urządzeń, 4 lub 5-pinowe. 

FireWire - złącze szeregowe do podłączenia urządzeń multimedialnych, kable: 6 lub 4 żyłowe, szybkość przesyłania danych: do 3200 Mb/s, kabel max 4,5m, max 63 urządzenia do podłączenia

IrDA - przesyłanie danych przy pomocy światła czerwonego, zasięg do 3m, max 2 urządzenia do podłączenia. 

Bluetooth - technologia bezprzewodowej komunikacji między różnymi urządzeniami elektroniczni. Trzy klasy określające maksymalny zasięg: do 100m, do 10m, do 1m, max 255 urządzeń można podłączyć.

Klawiatura i mysz komputerowa może być połączona z komputerem za pomocą PS/2, USB, IrDA, Bluetooth, fal radiowych.

Drukarka to urządzenie, które przenosi tekst i obrazy na nośniki druku.

Podział drukarek:
  • igłowe
  • atramentowe
  • laserowe
Drukarki igłowe wykorzystują do drukowania taśmę barwiącą. Najczęściej spotykamy głowicę 9-cio lub 24-ro igłową. Istnieją także drukarki z wieloma głowicami. Podłącza się ją do portu LPT. Zaletą tych drukarek jest to, że są tanie w eksploatacji, istnieje możliwość drukowania kilku kopii oraz to, że jest możliwość stosowania różnego rodzaju papieru. Wadą może być ich głośność, szybkość drukowania (są wolne) oraz ich jakość wydruku, która jest słaba. 

DPI - rozdzielczość drukarek (liczba punktów przypadająca na cal)
CPI - liczba pomiarów wykonanych na długości jednego cala

Drukarki atramentowe wykorzystują specjalny tusz (atrament) pigmentowy lub rozpuszczalnikowy. Tusze rozpuszczalnikowe pozwalają na drukowanie w dużej rozdzielczości, jednak w stosunku do pigmentowych charakteryzują się małą odpornością na czynniki zewnętrzne. 

Wyróżniamy typy głowic drukujących: wbudowana w drukarkę, wbudowana w pojemnik z tuszem. 

Rodzaj głowicy drukującej: termiczne, piezoelektryczne.

W drukarkach laserowych wykorzystuje się cząstki tonera naładowanego ujemnie. Przyciągany jest on do naładowanego dodatnio bębna transportującego. Sam toner to pył polimeru zabarwiony sadzą (jeśli chodzi o czerń), potrafiący się roztopić pod wpływem wysokiej temperatury. Toner miesza się w pojemniku. Bęben jest pokryty specjalną substancją półprzewodnikową reagującą na światło. Bęben jest elementem, który ulega zniszczeniu podczas tarcia jakie występuje pomiędzy jego powierzchnią, a elementami biorącymi udział w drukowaniu.

W pamięci RAM drukarki przechowywany jest obraz gotowy do wydruku oraz te, które mają być dopiero wydrukowane. 

Dyski twarde w drukarkach montuje się po to, aby przechowywać wydruki. 

W drukarkach zazwyczaj stosuje się procesory 64-bit o architekturze RISC. Procesor ten po otrzymaniu obrazu strony przetwarza obraz na instrukcje do wydruku i dopiero po całkowitym przeliczeniu strony rozpoczyna się jej drukowanie. 


Skanery to urządzenia pozwalające na przetworzenie obrazu do postaci cyfrowej.

Technologie stosowane w skanerach:
  • CCD - technologia w skanerach płaskich przetwarzająca natężenie padającego światła na impulsy elektryczne. CCD tworzą macierz umieszczona na ramieniu przesuwanym wzdłuż szyby, na której układa się dokumenty. 
  • CIS - brak soczewek i luster, sensory optyczne umieszczone są pod szybą, zwiększono trwałość, zmniejszono koszty produkcji oraz wysokość skanerów, lampę zastąpiono diodami elektroluminescencyjnymi (emitującymi światło RGB)

Zastosowanie: obróbka graficzna obrazu, rozpoznawanie pisma (OCR), systemy zabezpieczeń i kontroli dostępu, badania naukowe, medycyna. 

Parametry skanerów: 
  • rozdzielczość fizyczna - liczba punktów mieszcząca się w pionie i poziomie na całej długości krawędzi płaszczyzny, na której tworzony jest obraz
  • rozdzielczość interpolowana - podwyższenie rozdzielczości skanowanego obrazu
  • szybkość skanowania
  • format skanowanego obrazu
  • rodzaj interfejsu
  • głębokość kodowania kolorów
  • lista przebiegów skanowania kolorów

Urządzenia wielofunkcyjne to połączenie kilku urządzeń np. drukarki, skanera i faksu. 

Plotery to urządzenia wyjściowe zapisujące informacje na papierze lub folii w postaci rysunku liniowego. 

Rodzaje ploterów:
  • kreślący - rysuje obraz za pomocą pisaków o różnych kolorach i grubościach
  • atramentowy - wielkoformatowa drukarka potrafiąca drukować grafikę rastrową i wektorową na dowolnej powierzchni płaskiej
  • laserowy - ploter tnąco-grawerujący stosowany do wielu rodzajów materiałów
  • solwentowy - do drukowania banerów wielkoformatowych za pomocą specjalnych farb odpornych na warunki atmosferyczne
  • grawerujący - graweruje na twardych materiałach, grawerują w przestrzeni i na płaszczyźnie
  • tnący - posiada ostrze umożliwiające wycinanie napisów i grafiki na np. folii samoprzylepnej, na kamieniach itp.
Aparaty i kamery cyfrowe rejestrują obraz w postaci cyfrowej. Obraz zapisywany jest w formacie JPEG (kompresja stratna), TIFF (kompresja bezstratna) lub RAW (pełna informacja z matrycy aparatu). Wyróżniamy lustrzanki cyfrowe, aparaty kompaktowe i aparaty kieszonkowe. 

Kamera cyfrowa służy do nagrywania ruchomego obrazu i dźwięku w postaci cyfrowej. 

Kamera internetowa służy do komunikacji video z innymi użytkownikami internetu, podpinana jest za pomocą interfejsu USB. 

15. Monitory

Monitor służy do wyświetlenia wyników pracy komputera poprzez sygnały eksportowane z karty graficznej. 

Rodzaje monitorów:
  • CRT  - w monitorach tego typu stosowane jest magnetyczne odchylanie elektronów.
Do wyświetlania obrazu używa się wiązki elektronów wystrzeliwanej z działa elektronowego, która odchylana magnetycznie przy pomocy cewek pada na luminofor, który zaczyna świecić.

  • LCD - do wyświetlenia obrazu służy wyświetlacz ciekłokrystaliczny
Podświetlanie odbywa się przez diody LED umieszczone na krawędziach matrycy lub na całej jej powierzchni. Światło emitowane przez diody LED jest niespolaryzowane. Na szklanym podłożu napylona jest pierwsza warstwa filtra polaryzacyjnego (polaryzator pionowy). Światło po przejściu przez polaryzator trafia na ciekły kryształ. Jeśli ten kryształ znajdzie się pod napięciem to nie ingeruje w płaszczyznę polaryzacji.Światło przechodzi przez RGB i pada na polaryzator poziomy, które przepuszcza tylko fale drgające w poziomie, widzimy tylko czarny ekran. Gdy napięcie pomiędzy elektrodami znika to ciekły kryształ zmienia płaszczę polaryzacji światła z pionowego na poziome (polaryzator kołowy). Potem światło przechodzi przez filtry RGB i trafia na polaryzator poziomy, przechodzi przez niego i widzimy biały ekran. 
  • OLED 
Zjonizowane gazy emitują fotony światła ultrafioletowego, które podając na luminofor pobudzają go do emisji światła widzialnego, odpowiedniego dla danego koloru luminoforu.

PLED to technologia, która wydłuża żywotność świecenia diod (kolor niebieski uzyskuje się pośrednio mieszając inne z białym)

Typy projektorów multimedialnych: LCD i DLP. 

Konserwacja urządzeń peryferyjnych:
  • sprężone powietrze
  • środki czyszczące (pisanki do plastiku, do ekranów, nawilżone chusteczki)
  • szmatki z mikrofibry
  • odkurzacz komputerowy
16. Naprawa sprzętu komputerowego

BIOS:
  • zapisany w pamięci Flash
  • zawiera sterowniki do podstawowych urządzeń płyty głównej
  • posiada wbudowaną procedurę POST pozwalającą na testowanie magistral i urządzeń na niej pracujących
Błędy są sygnalizowane przez
  • sygnały dźwiękowe
  • punkty kontrolne
  • komunikaty na ekranie komputera
Kody dźwiękowe BIOSU znajdziesz tutaj: http://active-comp.pl/bios.html

Następcą BIOSu jest UEFI. Umożliwia on obsługę dysków twardych powyżej 2TB za pośrednictwem tablicy partycji GPT.

17. Testowanie i diagnostyka komputerów
  • Programy do testowania procesorów to: CPU-Z, PC Mark, 3D mark Vantage, SuperPi, Everest, Sandra Lite
  • Programy do testowania pamięci: Mem Test, Everest
  • Programy do testowania dysków twardych: HD Tune, HDDLife
  • Programy do testowania kart graficznych: 3D Mark, Sandra Lite, wszelkiego rodzaju gry komputerowe
18. Metody dystrybucji i licencjonowania oprogramowania

Licencja to umowa pomiędzy producentem a użytkownikiem dotycząca zasad użytkowania produktu. 

Typy licencji:
  • Freeware - program można używać bezpłatnie i bez ograniczeń, nie można wprowadzać zmian w tych programach
  • Public domain - oprogramowanie bezpłatne, dozwolona jest dalsza dystrybucja bez zgody autora
  • Shareware - program udostępnione bezpłatnie do testów, część z programów może posiadać limitowany czas na testowanie aplikacji
  • GNU-GPL - program udostępniony bezpłatnie z możliwością jego modyfikowania i rozpowszechniania
  • licencja grupowa - licencja pozwalająca na użytkowanie na wielu komputerach w jednym czasie
  • licencja jednostanowiskowa - możliwość zainstalowania oprogramowania na jednym stanowisku komputerowym
  • OEM - licencja dla producentów sprzętu komputerowego lub gotowych zestawów komputerowych, oprogramowanie może być używane tylko na tych komputerach, nie można oddzielnie go używać, ani odsprzedawać sprzętu bez dołączonego oprogramowania OEM
  • Adware - oprogramowanie rozpowszechnione za darmo, znajdują się w nim reklamy
  • Abandonware - oprogramowanie bez wsparcia autora (nieaktualizowane już)
  • BOX - oprogramowanie sprzedawane w sklepach stacjonarnych w formie fizycznej
  • MOLP - licencja Microsoftu, pozwala na nabywanie ich produktów (grupowo) w cenach korzystniejszych niż normalnie
  • Trial - oprogramowanie w wersji próbnej (posiada ograniczenia)
19. Budowa systemu komputerowego

Struktura systemu komputerowego (hardware + software) posiada następujące warstwy:
  • warstwa sprzętowa
  • system operacyjny
  • programy narzędziowe
  • programy użytkowe
  • użytkownicy
Warstwa sprzętowa zapewnia podstawowe możliwości obliczeniowe. 

System operacyjny to program lub układ wielu programów umożliwiający pomiędzy sprzętem a użytkownikiem. Wyróżniamy systemy tekstowe (tylko linia wiersza poleceń) i graficzne (posiadające graficzny interfejs)

Jądro systemu odpowiada za wykonywanie podstawowych zadań systemu operacyjnego.
Powłoka służy do komunikacji użytkownika z systemem operacyjnym.
System alokacji plików to warstwa odpowiedzialna za sposób organizacji i zapisu danych na nośniku

Cechy jądra systemu operacyjnego:
  • wielozadaniowość - możliwość równoczesnego uruchamiania programów
  • wielowątkowość - możliwość wykonywania kilku niezależnych wątków w ramach jednego procesu
  • skalowalność - możliwość rozwoju lub miniaturyzacji sprzętu
  • wywłaszczalność - zdolność do wstrzymania aktualnie wykonywanego zadania, aby móc umożliwić wykonywanie innego.
20. Partycje dyskowe

Partycja to obszar dysku, na którym utworzono oddzielny system plików. Każda partycja stanowi odrębną część, tak jakby była osobnym dyskiem. Na jednym dysku twardym można założyć do 3 partycji podstawowych oraz jedną rozszerzoną lub 4 partycje podstawowe. Partycja podstawowa to część dysku, która z poziomu systemu operacyjnego jest widziana jako osobny twardy dysk. Partycja rozszerzona to część dysku, która nie jest widziana jako osobny dysk. Na partycji można utworzyć dyski logiczne, których na partycji rozszerzonej można umieścić maksymalnie 32. Partycja systemowa to taka, na której zainstalowany jest system operacyjny. W systemie Windows można zarządzać dyskami i partycjami przez aplikację "Zarządzanie dyskami" (diskmgmt.msc). 

W Linuxie dyski są oznaczone w zależności od ich typu np. dyski IDE są oznaczone poprzez hd, SATA i SCSI jako sd. Na każdym z nich mogą być utworzone maksymalnie 4 partycje podstawowe. Najczęściej wyodrębnione partycje w systemie Linux:
  • partycja główna (znajduje się system i katalog)
  • swap (partycja wymiany - traktowana jako pamięć wirtualna)
  • home (na katalogi domowe użytkowników)
  • var (na pliki ze zmiennymi i informacjami o zdarzeniach w systemie)
  • opt (na dodatkowe oprogramowanie)
  • tmp (na pliki tymczasowe)
  • usr (na oprogramowanie użytkowe)
21. Instalowanie oprogramowania

W systemie Windows oprogramowanie instalujemy z nośników lub z internetu. Zazwyczaj ten proces jest automatyczny. Natomiast w systemie Linux musimy użyć konsoli polecenia apt-get install nazwa programu lub wykorzystać menedżera pakietów. 

Sterownik urządzenia to oprogramowanie umożliwiające komputerowi komunikowanie się z urządzeniami sprzętowymi. Za automatyczne przydzielanie zasobów instalowanym urządzeniu odpowiada mechanizm Plug`n`Play. Sterowniki te są oznaczone podpisem cyfrowym firmy Microsoft. Podpis ten oznacza, że sterownik przeszedł testy i jest "bezpieczny" (nie jest wirusem, jest sprawdzony i działa). Informacje o sterowniku znajdziemy w Menedżerze urządzeń (devmgmt.msc).

22. System plików

System plików to sposób organizacji informacji na dyskach komputera. Systemy plików wykorzystują zwykle hierarchiczną strukturę folderów do uporządkowania danych. Sektor to najmniejsza fizycznie jednostka przechowywania danych. Jednostka alokacji to podstawowa jednostka przechowywania danych składająca się z kilku sektorów. 

FAT:
  • wykorzystuje adresowanie 16-bitowe
  • maksymalny rozmiar partycji dysku nie większy niż 2GB
  • maksymalny rozmiar jednostki alokacji mniejszy niż 64kB
FAT32: 
  • wykorzystuje 32-bitową tablicę FAT
  • maksymalny rozmiar pliku to 4GB
  • partycja dysku nie może być większa niż 32GB
  • rozmiar jednostki alokacji większy niż 4kB i mniejszy niż 32kB
NTFS:
  • adresowanie 64-bitowe
  • odporność na błędu
  • zwiększone bezpieczeństwo danych (prawa do plików i katalogów)
  • zarządzanie wolnym miejscem
  • lepsze wykorzystanie przestrzeni
Program convert z wiersza polecenia konwertuje dysk z FAT do NTFS --> np. convert nazwa_dysku: /fs:ntfs. 

ext4:
  • możliwość rezerwowania obszaru dla nowych plików
ext3:
  • domyślny system plików
Punkt montowania w systemie opartym na jądrze linux to miejsce dołączenia do systemu plików jakiś dodatkowy nośnik danych. Do montowania nośników używa się katalogów /mnt i /media. 

23. Uprawnienia

Do poziomów uprawnień dostępnych w przypadku plików i folderów w systemie Windows zaliczamy:
  • pełną kontrolę
  • modyfikowanie
  • odczyt i wykonanie
  • tylko odczyt
  • tylko zapis
Do poziomów uprawnień dostępnych w przypadku plików i folderów w systemie linux zaliczamy:
  • r - prawo do odczytu (parametr liczbowy to 4)
  • w - prawo do zapisu (parametr liczbowy to 2)
  • x - prawo do wykonania/uruchomienia (parametr liczbowy to 1)
np. 4+2+1=7 istnieje prawo do odczytu, zapisu i wykonania
np. 4+2=6 istnieje prawo do odczytu i zapisu, brak uprawnień do wykonania
np. 0 - brak jakichkolwiek praw
np. 4+1=5 istnieje prawo do odczytu i wykonania

Do zmiany właściciela w systemie Linux używa się polecenia chown.
Do zmiany uprawnień w systemie Linux służy polecenie chmod. 

Uprawnienia są przedstawiane jako 3-cyfrowa liczba. Pierwsza z nich mówi o uprawnieniach dla właściciela, druga - dla grupy, trzecia - dla pozostałych użytkowników.

24. Pliki 

Komendy służące do zarządzania plikami i folderami w cmd: 


Komendy służące do zarządzania plikami i folderami w terminalu: 

mkdir - tworzy katalog
rmdir - usuwa pusty katalog
cp - kopiuje pliki
mv - przenosi pliki
rm - usuwa pliki
cd - zmienia aktualny katalog roboczy
ls - listuje pliki z katalogu
touch - tworzy plik tekstowy
rename - umożliwia zmianę nazwy pliku
cat - wyświetla zawartość pliku tekstowego

Dowiązania umożliwiają odwoływanie się do jednego pliku za pomocą różnych nazw. Pozwalają także na umieszczenie jednego pliku w wielu miejscach w strukturze plików. Dzielimy je na:
  • twarde - referencja wskazująca konkretny, istniejący wcześniej węzeł w obrębie tej samej partycji 
  • symboliczne - skojarzenie nowej nazwy z istniejącą wcześniej nazwą zbioru, wskazuje ona na nazwę pliku lub katalogu, która dopiero wskazuje na węzeł. 
25. Zarządzanie kontami 

Kontami możemy zarządzać przez panel sterowania "Konta użytkowników" oraz przez "Zarządzanie komputerem". Możemy także zrobić to przez wiersz poleceń używając polecenia: net user nazwa_konta haslo_konta /add 

W systemie Linux możemy to zrobić przez "Ustawienia" lub przez Terminal używając polecenia: useradd lub adduser. Polecenie passwd pozwala zmienić hasło użytkownika, a usermod zmienia ustawienia użytkownika. 


26. Pliki wsadowe i skrypty powłoki

Pliki wsadowe powłoki Windows to pliki tekstowe o rozszerzeniu .bat zawierające zestaw komend wykonywanych linijka po linijce przez interpreter powłoki. Wykonywanie tego pliku jest wywoływane przez podanie nazwy pliku, niekoniecznie z rozszerzeniem w konsoli systemu. 

Głębiej przedstawione są one tutaj: http://jbetiuk.kis.p.lodz.pl/download/instrukcjaPP1.pdf

27. Aktualizacje i oprogramowanie zabezpieczające

Windows Update odpowiada za aktualizowanie systemu Windows. Aktualizacje mogą zwiększać bezpieczeństwo, prywatność, rozwiązują problemy, wnoszą nowe rzeczy i funkcje. 

Aby skutecznie chronić komputer przez programami szpiegującymi i niechcianym oprogramowaniem należy:
  • korzystać z zapory systemowej
  • aktualizować oprogramowanie
  • stosować bezpieczne przeglądarki
  • pobierać i instalować oprogramowanie antyszpiegowskie
  • przeglądać strony i pobierać pliki w bezpieczny sposób
  • korzystać z ochrony antywirusowej
Rodzaje kopii zapasowych:
  • kopia pełna - kopiowanie wszystkich plików i oznaczenie każdego z nich jako zarchiwizowanego
  • kopia różnicowa - kopiowanie tylko tych plików, które zostały utworzone lub zmienione od czasu utworzenia ostatniej kopii zapasowej
  • kopia przyrostowa - kopiowanie tylko tych plików, które zostały utworzone lub zmienione od czasu utworzenia ostatniej kopii przyrostowej lub pełnej oraz oznaczeniu ich jako zarchiwizowanych.
W punktach przywracania jest regularnie zapisywany aktualny stan rejestru oraz najważniejsze pliki systemowe

28. Instalacja i konfiguracja drukarki

Drukarka lokalna jest podłączona bezpośrednio do komputera.

Aby zainstalować drukarkę w komputerze należy skorzystać z kreatora dodawania drukarki. Następnie wybieramy port drukarki, a następnie wybieramy producenta i model drukarki. We właściwościach drukarki mamy możliwość zmiany jej dostępności, ustawienia jej jako domyślnej itp. 

29. Rejestr systemu Windows

Rejestr systemu Windows to hierarchiczna baza danych, która przechowuje informacje dotyczące konfiguracji systemu, zainstalowanych aplikacji i sprzętu w komputerze użytkownika. W rejestrze zapisane są informacje dotyczące konfiguracji: systemu operacyjnego, sprzętu użytkownika, zainstalowane aplikacje, konta użytkowników, konfiguracja drukowania, sieci. 

Logiczna struktura rejestru składa się z kluczy, które przechowują podklucze i wartości. Wartości rejestru zawierają dane. Klucz najwyższego poziomu są nazywane wstępnie zdefiniowanymi kluczami. Rejestr składa się z pięciu takich kluczy (root keys):
HKEY_CLASSES_ROOT
HEKY_CURRENT_USER
HKEY_LOCAL_MACHINE
HKEY_USERS
HKEY_CURRENT_CONFIG

Edytor rejestru (regedit) zapisuje wszystkie modyfikacje, nie ostrzega przed wprowadzeniem nieprawidłowych wartości, ani nie ma funkcji umożliwiającej cofnięcie zmian. Dlatego zawsze powinniśmy robić kopię zapasową rejestru. 

Defragmentacja rejestru polega na zmniejszenie jego rozmiaru (optymalizacja jego zawartości). 

30.  Konserwacja systemu operacyjnego

W celu zapewnienia niezawodności i wysokiej wydajności pracy powinniśmy, często używać narzędzi do defragmentacji dysków, oczyszczania dysków, naprawy błędów. 

Powody utraty danych zapisanych na nośniku:
  • uszkodzenie mechaniczne nośnika
  • uszkodzenie elektroniczne
  • problem z oprogramowanie
  • problem z partycjami
  • usunięcie danych
  • format dysku
Uruchomienie programu w trybie zgodności pozwala zmniejszyć ryzyko pojawienia się problemów związanych ze zgodnością programu z systemem operacyjnym. 

W menedżerze zadań mamy możliwość ustawienia priorytetu procesów.

Źródło symboli: http://www.zsnr42.edu.pl/wiai/projekt_e12/artykuly/symboleipiktogramy.pdf