Študijný materiál - Princíp Von Neumannovej architektúry PDF

1 Počítač - zariadenie (elektrické) alebo stroj na realizáciu výpočtov alebo riadenie operácií vyjadriteľných číselnými alebo logickými výrazmi. - stroj na spracovanie informácií, pracujúci podľa programu a umožňujúci zadávanie vstupných dát a zobrazovanie výstupných informácií Program - zápis alg...

1 Počítač - zariadenie (elektrické) alebo stroj na realizáciu výpočtov alebo riadenie operácií vyjadriteľných číselnými alebo logickými výrazmi. - stroj na spracovanie informácií, pracujúci podľa programu a umožňujúci zadávanie vstupných dát a zobrazovanie výstupných informácií Program - zápis algoritmu v podobe „zrozumiteľnej“ pre počítač - vhodná reprezentácia algoritmu. 2 2  Prvá generácia počítačov 1936 - 1956 - prvé programovateľné kalkulačky obsahovali pamäť a obmedzené možnosti programovania - prvé počítače ENIAC Electronic Numerical Integrator and Computer), boli prvým plne elektronickým počítačom založeným na elektrónka elektrónkach Druhá generácia počítačov 1956 - 1963 Počítače pozostávajúce z tranzistorov sú považované za druhú generáciu a ovládli informatiku koncom 50 tych a začiatkom 60 tych tranzistor rokov 3 Prvá generácia počítačov (1936 - 1956) Prvá generácia počítačov bola revolučná vo svojom čase, keďže priniesla možnosť programovateľného výpočtového zariadenia. Tieto počítače využívali elektrónky ako základný stavebný prvok, ktoré fungovali ako spínače a zosilňovače elektrických signálov. Napriek tomu, že elektrónky umožnili vznik prvých funkčných počítačov, mali viacero nevýhod, ako napríklad: Veľká spotreba energie – elektrónky produkovali veľké množstvo tepla. Obrovská veľkosť a hmotnosť – počítače zaberali celé miestnosti. Nízka spoľahlivosť – elektrónky často zlyhávali a museli byť pravidelne vymieňané. Príklad počítača z tejto generácie: ENIAC (Electronic Numerical Integrator and Computer): Bol postavený v roku 1945 a stal sa prvým plne elektronickým počítačom na svete. Dokázal vykonávať približne 5 000 operácií za sekundu, čo bolo na tú dobu neuveriteľne rýchle. Používal približne 18 000 elektrónok, čo ilustruje jeho masívnu veľkosť a komplikovanosť. Prvá generácia počítačov bola využívaná hlavne na vedecké výpočty, ako sú výpočty balistických dráh a simulácie. Druhá generácia počítačov (1956 - 1963) Druhá generácia počítačov znamenala zásadný technologický pokrok. Nahradením elektrónok tranzistormi sa dosiahlo výrazné zlepšenie vo výkone, spoľahlivosti a efektívnosti počítačov. Tranzistory boli menšie, lacnejšie, energeticky úspornejšie a mali dlhšiu životnosť. Kľúčové vlastnosti druhej generácie: 1.Tranzistory ako základná technológia: 1. Boli podstatne menšie a menej energeticky náročné než elektrónky. 3  2. Zlepšili rýchlosť a znížili poruchovosť systémov. 1.Rozvoj programovacích jazykov: 1. Počas tohto obdobia sa začali používať prvé programovacie jazyky vyššej úrovne, ako napríklad FORTRAN a COBOL, čo umožnilo efektívnejšie programovanie. 2.Rozšírenie použitia počítačov: 1. Počítače druhej generácie už neboli určené len na vedecké účely, ale našli uplatnenie aj v podnikaní (napr. na spracovanie účtovných údajov). Význam druhej generácie: Vďaka tranzistorom sa počítače stali kompaktnejšími a lacnejšími, čo umožnilo širšie prijatie technológie v rôznych oblastiach. Táto generácia vytvorila základ pre moderné počítače a označuje začiatok širšieho využívania informatických systémov. 3  Tretia generácia počítačov 1963 - 1971 Táto generácia je generáciou integrovaných obvodov Práve v tomto období prišlo k explózii používania počítačov Začína zvyšovať miera integrácie počtu členov v integrovaných obvodoch Integrovaný obvod Štvrtá generácia počítačov 1971 do konca 80 rokov... alebo súčasnosti??? Štvrtá generácia je založená na vynáleze mikroprocesora Na rozdiel od ostatných generačných zmien, táto už nevytvára ďalší mikroprocesor technologický vývoj. 4 Tretia generácia počítačov (1963 – 1971) Tretia generácia počítačov je charakteristická zavedením integrovaných obvodov (IC - Integrated Circuits), ktoré priniesli zásadnú zmenu v technológii vývoja počítačov. Integrované obvody umožnili vložiť veľké množstvo tranzistorov na jeden čip, čo viedlo k zníženiu veľkosti, zvýšeniu výkonu a spoľahlivosti počítačov. Kľúčové črty tejto generácie: 1.Použitie integrovaných obvodov: 1. Nahradili samostatné tranzistory a iné komponenty, čím sa počítače stali kompaktnejšími. 2.Rast miery integrácie: 1. Zvyšoval sa počet prvkov na jednom čipe, čo umožnilo rast výpočtovej kapacity. 3.Štandardizácia stupňov integrácie: 1. SSI (Small Scale Integration) – malá miera integrácie. 2. MSI (Middle Scale Integration) – stredná miera integrácie. 3. LSI (Large Scale Integration) – veľká miera integrácie. 4. VLSI (Very Large Scale Integration) – veľmi veľká miera integrácie (niekedy označovaná ako XLSI – Extra Large Scale Integration). Význam tretej generácie: V tomto období nastal „boom“ používania počítačov, najmä v komerčnom a priemyselnom prostredí. Integrované obvody viedli k vyššej rýchlosti a nižším nákladom, čím sa počítače stali dostupnejšími. Štvrtá generácia počítačov (1971 – koniec 80. rokov) Štvrtá generácia počítačov znamenala ďalší zásadný krok v informatike vďaka vynálezu mikroprocesora. Mikroprocesor integroval CPU (centrálnu procesorovú jednotku) na jeden čip, čo viedlo k ďalšiemu zmenšeniu a zrýchleniu počítačov. 4 Kľúčové črty tejto generácie: 1.Mikroprocesory: 1. Prvé mikroprocesory (napr. Intel 4004) dokázali vykonávať všetky funkcie CPU na jedinom čipe. 2. Toto umožnilo vznik osobných počítačov (PC) a miniaturizáciu zariadení. 2.Základ pre moderné počítače: 1. Počítače tejto generácie boli základom pre dnešné notebooky, stolné počítače a servery. 3.Rozšírenie dostupnosti: 1. Vďaka nižším nákladom sa počítače začali masovo používať v domácnostiach, školách a firmách. Význam štvrtej generácie: Počítače už neboli iba nástrojmi pre odborníkov, ale stali sa bežnou súčasťou každodenného života. Technológie vyvinuté počas tejto generácie stále tvoria základ moderných počítačov. 4  Riadiaca jednotka (Control Unit) Aritmeticko – logická jednotka (Arithmetic Logic Unit) Centrálna procesorová vstup jednotka výstup (input) (Central Processing Unit) (output) CPU Pamäť (memory) Táto architektúra je základom pre mnoho súčasných počítačových systémov. 1.Pamäť: Počítač podľa von Neumannovej architektúry má jednotnú pamäť, v ktorej sú uložené tak programy, ako aj dáta. Táto pamäť je obvykle realizovaná vo forme RAM (náhodný prístup k pamäti). 2.Aritmeticko-logická jednotka (ALU): To je "srdce" počítača. Tu sa vykonávajú všetky základné matematické a logické operácie, ako sú sčítanie, odčítanie, porovnávanie čísiel atď. 3.Riadiaca jednotka: Riadi proces vykonávania programu. Načíta inštrukcie z pamäte a "hovorí" ALU, čo má robiť. 4.Vstupy a výstupy (I/O): Počítače musia komunikovať so svetom mimo seba. Vstupy sú spôsoby, ako počítač prijíma informácie (napr. klávesnica, myš), zatiaľ čo výstupy sú spôsoby, ako počítač poskytuje informácie (napr. monitor, reproduktory). 5  USB CPU Grafická (procesor) karta Radič pamäte Radič I/O (North bridge) (South bridge) Zvuková RAM Základná karta (operačná pamäť) doska Tento snímok znázorňuje schému počítača založeného na Von Neumannovej architektúre. Obsahuje hlavné komponenty počítača a ich vzájomné prepojenia. Popis jednotlivých častí: 1.Základná doska - centrálna platforma, na ktorej sú umiestnené a prepojené všetky hlavné komponenty. 2.CPU (procesor) - centrálna jednotka, ktorá vykonáva výpočty a riadi celý systém. 3.RAM (operačná pamäť) - slúži na dočasné ukladanie údajov potrebných na spracovanie. 4.Radič pamäte (North bridge) - sprostredkúva spojenie medzi CPU, RAM a grafickou kartou. 5.Radič I/O (South bridge) - sprostredkúva komunikáciu medzi procesorom a vstupno-výstupnými zariadeniami (napr. USB, pevný disk, zvuková karta). 6.Grafická karta - zodpovedná za spracovanie grafických dát a ich výstup na monitor. 7.Zvuková karta - umožňuje spracovanie zvukových signálov a ich výstup do reproduktorov. 8.Periférne zariadenia: 1. Klávesnica a myš (vstupné zariadenia). 2. Monitor (výstupné zariadenie na zobrazenie obrazu). 3. Tlačiareň (výstupné zariadenie na tlač). 4. Pevný disk, SSD, mechanika (úložné zariadenia na dlhodobé uchovávanie údajov). 5. Mikrofón (vstupné zariadenie na zachytenie zvuku). 6. Reproduktory (výstupné zariadenia na zvuk). Šípkami sú znázornené dátové toky medzi jednotlivými komponentmi: Oranžové šípky predstavujú komunikáciu cez radiče. Zelené šípky znázorňujú výstup zvuku a obrazu alebo vstup / výstup dát z / do periférií. Modré šípky zobrazujú dátové toky medzi záznamovými zariadeniami a 6 radičom I/O. Celková schéma ukazuje, ako jednotlivé súčasti počítača spolupracujú a ako dáta prechádzajú medzi nimi. 6  Externé porty PCI a PCIe sloty Pätica pre CPU (procesor) Čipová sada (chipset): BIOS/UEFI čip Sloty pre RAM (Random Access Memory): Napájacie konektory Pripojenia pre pevné disky a optické mechaniky (napr. SATA): 1.Procesorová pätica (socket): Miesto, kam zapadne procesor. Je to akoby "mozog" počítača. Odtiaľto sa spúšťajú všetky inštrukcie a výpočty. 2.Sloty pre RAM (Random Access Memory): Sú to akési "pracovné stoly" počítača. Sem si počítač ukladá údaje, s ktorými práve pracuje. Viac RAM znamená viac miesta na pracovnom stole a tým pádom rýchlejšiu prácu. 3.PCI a PCIe sloty: Toto sú "parkovacie miesta" pre rozširujúce karty ako grafické karty, zvukové karty alebo sieťové karty. 4.Pripojenia pre pevné disky a optické mechaniky (napr. SATA): Sú to akoby "skrinky" alebo "šuplíky", kde počítač ukladá svoje súbory a programy na dlhodobé uloženie. 5.Externé porty: Sú to brány, cez ktoré môžeme pripojiť rôzne zariadenia k počítaču, napr. klávesnicu, myš, tlačiareň, USB kľúč a ďalšie. 6.Napájacie konektory: Miesto, kde sa pripája napájací zdroj k základnej doske, aby všetko mohlo fungovať. 7.BIOS/UEFI čip: Malý program uložený na základnej doske, ktorý spustí počítač a "povie" mu, čo má robiť pri štarte. 8.Čipová sada (chipset): Skupina čipov, ktoré riadia komunikáciu medzi procesorom a inými časťami základnej dosky. Predstavte si základnú dosku ako veľký obchodný dom v meste, kde každý obchod (komponent) má svoje špecifické miesto. Každý komponent alebo časť má svoju úlohu, ale všetky musia spolupracovať, aby celé "mesto" (počítač) fungovalo správne. 7  Procesor je počítačová súčiastka Spracovávajúca inštrukcie programu Skladá sa z Radiča, ktorý riadi činnosť počítača ALU (aritmeticko-logickej jednoty), ktorá vykonáva všetky aritmetické a logické operácie. Pri práci využíva operačnú pamäť, z ktorej číta inštrukcie programu ako aj dáta na spracovanie, ktoré sú po pracovaní znovu zapísané do operačnej pamäte Grafická karta je špeciálne zariadenie v počítači, ktorého hlavnou úlohou je spracovávať obrazové informácie a zobrazovať ich na monitore. Tu je jednoduchý popis grafickej karty: 1.GPU (Graphics Processing Unit): Toto je "mozog" grafickej karty. Podobne ako procesor (CPU) v počítači, GPU spracováva všetky dáta týkajúce sa grafiky. Ale na rozdiel od CPU je GPU špeciálne navrhnuté tak, aby bolo schopné rýchlo spracovávať obrazové informácie. 2.Pamäť (VRAM): Je to špeciálny druh pamäte, ktorú grafická karta používa na uchovávanie obrazových dát. Je to akoby "sklad", kde si grafická karta ukladá farby, textúry a ďalšie grafické detaily, ktoré potrebuje na kreslenie na obrazovke. 3.Výstupy: To sú konektory na zadnej strane grafickej karty, kam zapájate kábel z monitora. Týmto spôsobom "maliar" (grafická karta) "ukazuje" svoje obrazy svetu. 4.Chladiče a ventilátory: Grafické karty môžu pri práci vytvárať veľa tepla, takže majú chladiče a ventilátory, ktoré pomáhajú udržiavať ich v chlade. 5.Napájacie konektory: Niektoré výkonnejšie grafické karty potrebujú viac energie, než môžu dostať priamo z matičnej dosky, takže majú špeciálne konektory na pripojenie k napájacímu zdroju. 8  Výkon procesora je ovplyvnený najmä: Taktovacou frekvenciou Počtom spracovaných bitov v jednom takte Výkon procesora je ovplyvnený najmä: 1.Taktoacou frekvenciou: 1. Taktovacia frekvencia (udávaná v gigahertzoch - GHz) predstavuje počet cyklov, ktoré procesor vykoná za sekundu. 2. Vyššia taktovacia frekvencia znamená, že procesor môže vykonať viac operácií za sekundu, čím sa zvyšuje jeho výpočtový výkon. 3. Avšak vyššia frekvencia často znamená aj vyššiu spotrebu energie a viac tepla. 2.Počtom spracovaných bitov v jednom takte: 1. Počet bitov, ktoré procesor dokáže spracovať v jednom takte, priamo ovplyvňuje, aké množstvo informácií je možné spracovať naraz. 2. Napríklad 32-bitový procesor spracúva 32 bitov naraz, zatiaľ čo 64-bitový procesor dokáže spracovať dvojnásobné množstvo údajov, čo vedie k vyššiemu výkonu. 9  Taktovacia frekvencia určuje koľko krát za sekundu prebehne spracovanie všetkých bitov procesora 1 0 1 0 0 1 1 1 8 bitový procesor Takt 1Herz (Hz) = spracovanie jedného 8 bitového bloku za sekundu Takt 1kHz = spracovanie tisíc 8 bitových blokov za sekundu Takt 1MHz = spracovanie milióna 8 bitových blokov za sekundu Takt 1GHz = spracovanie miliardy 8 bitových blokov za sekundu Taktovacia frekvencia Taktovacia frekvencia určuje, koľkokrát za sekundu procesor spracuje všetky bity údajov. Vyjadruje sa v hertzoch (Hz) a označuje počet cyklov, ktoré procesor vykoná za sekundu. Frekvencia má priamy vplyv na rýchlosť výpočtov, ktoré procesor zvládne. Príklad na 8-bitovom procesore: 1.Takt 1 Hz: Procesor spracuje jeden 8-bitový blok za sekundu. 2.Takt 1 kHz (kilohertz): Procesor spracuje 1 000 (tisíc) 8-bitových blokov za sekundu. 3.Takt 1 MHz (megahertz): Procesor spracuje 1 000 000 (milión) 8-bitových blokov za sekundu. 4.Takt 1 GHz (gigahertz): Procesor spracuje 1 000 000 000 (miliarda) 8-bitových blokov za sekundu. 10  Počet spracovaných bitov v jednom takte 1 0 1 0 0 1 1 1 8 bitový procesor 1 0 1 0 0 1 1 1 1 0 1 0 0 1 1 1 16 bitový procesor 1 0 1 0 0 1 1 1 1 0 1 0 0 1 1 1 1 0 1 0 0 1 1 1 1 0 1 0 0 1 1 1 32 bitový procesor 1 0 1 0 0 1 1 1 1 0 1 0 0 1 1 1 1 0 1 0 0 1 1 1 1 0 1 0 0 1 1 1 1 0 1 0 0 1 1 1 1 0 1 0 0 1 1 1 1 0 1 0 0 1 1 1 1 0 1 0 0 1 1 1 64 bitový procesor Počet spracovaných bitov v jednom takte Každý procesor spracováva údaje v blokoch bitov v závislosti od jeho architektúry. Počet bitov, ktoré dokáže spracovať v jednom takte, určuje, koľko údajov môže byť naraz odoslaných alebo spracovaných. Čím väčší je počet bitov, tým efektívnejšie dokáže procesor spracovať väčšie objemy dát. Porovnanie rôznych typov procesorov: 1. 8-bitový procesor: V jednom takte spracuje 8 bitov údajov. Obmedzený výkon, vhodný na základné výpočty a jednoduché úlohy. 2. 16-bitový procesor: Spracuje 16 bitov v jednom takte, čo zdvojnásobuje jeho kapacitu oproti 8-bitovému procesoru. Používaný v starších osobných počítačoch a zariadeniach. 3. 32-bitový procesor: V jednom takte dokáže spracovať 32 bitov údajov. Vhodný pre komplexné operácie, multitasking a moderné aplikácie. Bežný štandard pre väčšinu počítačov v 90. rokoch a začiatkom 21. storočia. 4. 64-bitový procesor: Schopný spracovať 64 bitov naraz, čo výrazne zvyšuje výkon a efektivitu. Vhodný pre moderné výpočtovo náročné aplikácie, ako sú hry, renderovanie videí a vedecké simulácie. Bežný štandard v súčasných osobných počítačoch a serveroch. 11  Riadiaca jednotka Ulož číslo Načítaj Sčítaj 2 číslo čísla 1 (Control Unit) 3214 Aritmeticko – logická 1 1 0jednotka 0 1 0 0 1 + (Arithmetic Logic Unit) Centrálna procesorová vstup jednotka výstup (input) (Central Processing Unit) (output) CPU 1 0 1 Pamäť 0 0 1 1 1 (memory) 0 0 1 0 0 0 1 0 Príklad činnosti procesora v 4 taktoch. 1. Radič načíta 1. číslo z pamäte do ALU 2. Radič načíta 2. číslo z pamäte do ALU 3. Radič prikáže ALU sčítať obe čísla 4. Radič zapíše výsledok do pamäte 12  13 Moorov zákon je empirické pozorovanie, ktoré poprvýkrát formuloval Gordon Moore, jeden zo zakladateľov spoločnosti Intel, v roku 1965. Zákon pôvodne hovoril o tom, že počet tranzistorov, ktoré môžu byť umiestnené na integrovanom obvode (čipe), sa zdvojnásobí približne každé dva roky. Toto zdvojnásobenie viedlo k rýchlemu nárastu výpočtovej sily a k zníženiu nákladov na tranzistor. Tento zákon sa v priebehu času interpretoval aj v kontexte ďalších metrik, ako je výkon, energetická účinnosť a cena tranzistoru. Je dôležité si uvedomiť, že Moorov zákon nie je fyzikálny zákon, ale skôr ekonomická a technologická predpoveď alebo pozorovanie trendov. Mnohí experti predpovedali, že rast definovaný Moorovým zákonom bude v určitom bode spomaliť alebo sa zastaví kvôli fyzikálnym a technologickým obmedzeniam, ako sú kvantové efekty alebo obmedzenia pri miniaturizácii komponentov. Napriek týmto obmedzeniam bol Moorov zákon po desaťročia hnacou silou v oblasti polovodičovej technológie a viedol k významným pokrokom v počítačovej technológii. 13...delíme na tie ktoré ukladajú dáta trvalo alebo dočasne Dočasne: RAM (Random Access Memory) Cache pamäť ROM (Read-Only Memory) Trvalo: Pevný disk (HDD – Hard Disk Drive) SSD (Solid State Drive) Optické disky Flash pamäť/USB kľúče Pamäťové karty V počítači môžeme medzi pamäťové zariadenia zaradiť rôzne komponenty a zariadenia, ktoré ukladajú dáta a informácie, buď dočasne alebo trvalo. Nasledujú bežné typy pamäťových zariadení: RAM (Random Access Memory): Dočasná alebo volatile pamäť, čo znamená, že udržuje dáta iba počas toho, kým je počítač zapnutý. Používa sa na ukladanie dát a inštrukcií, s ktorými procesor aktuálne pracuje. Pevný disk (HDD – Hard Disk Drive): Trvalá pamäť, ktorá ukladá dáta na magnetických platniach. Slúži na ukladanie operačného systému, programov, súborov a ďalších dát. SSD (Solid State Drive): Podobné ako HDD, ale namiesto magnetických platní používa flash pamäť. Je rýchlejšie a odolnejšie proti nárazom. Optické disky: CD (Compact Disc), DVD (Digital Versatile Disc), Blu-ray atď. Ukladajú dáta na disky, ktoré sa čítajú pomocou lasera. Flash pamäť/USB kľúče: Malé prenosné zariadenia s flash pamäťou, ktoré sa pripájajú cez USB port. Pamäťové karty: Napr. SD karty, microSD karty atď. Často sa používajú v digitálnych fotoaparátoch, mobilných telefónoch a iných zariadeniach. Cache pamäť: Rýchla, ale obmedzená pamäť, ktorá je súčasťou alebo blízko procesora. Slúži na rýchly prístup k často používaným inštrukciám a dátam. ROM (Read-Only Memory): Trvalá pamäť, ktorá obsahuje informácie, ktoré počítač potrebuje na štart, napr. BIOS. 14 Pamäťové zariadenia: 1. Operačná pamäť (RAM) Operačná pamäť je rýchla a dočasná pamäť, ktorá uchováva údaje a inštrukcie prebiehajúcich procesov. Typy operačnej pamäte na snímke: DDR1, DDR2, DDR3 (Double Data Rate): Generácie RAM modulov s rozdielnou rýchlosťou a kapacitou. SO-DIMM (Small Outline DIMM): Menšie moduly používané v notebookoch a kompaktných zariadeniach. SIMM (Single Inline Memory Module): Staršie pamäťové moduly. RIMM: Pamäťové moduly špecifické pre platformu Rambus, používané najmä v 90. rokoch. Každý modul je identifikovaný počtom pinov (napr. 144-pin, 204-pin), ktoré určujú kompatibilitu s rôznymi základnými doskami. 2. Úložné zariadenia Úložiská slúžia na dlhodobé uchovávanie údajov. Typy uvedené na snímke: HDD (Hard Disk Drive): Mechanické disky s magnetickými platňami. Vhodné pre veľkokapacitné úložisko, avšak pomalšie oproti SSD. SSD (Solid State Drive): Pamäťové úložisko bez pohyblivých častí. Rýchlejšie a spoľahlivejšie než HDD, ideálne pre operačné systémy a aplikácie. Optické disky (CD/DVD): Využívajú sa na čítanie a zapisovanie dát pomocou laseru. Dnes menej používané kvôli nástupu flash pamätí a cloudových riešení. Páskové pamäte: Používajú sa v dátových centrách na archiváciu veľkého 15  množstva údajov. Nízka cena za kapacitu, no pomalší prístup k dátam. RAID úložisko: Systém viacerých diskov (HDD/SSD) pre vyššiu kapacitu, rýchlosť alebo ochranu dát (napr. zrkadlenie alebo stripovanie). 15  RAM, ROM... Adresa 0001 0002 0003 0004 Optical disk drive 0001 12 16 18 1 0002 4 655 643 23 0003 46 344 2 3214 0004 453 54 4 35 HDD RAM a ROM Tabuľka na snímke reprezentuje, ako sa údaje ukladajú v pamäti, napríklad RAM alebo ROM. Adresa: Každá bunka pamäte má unikátnu adresu (napr. 0001, 0002), ktorá umožňuje rýchly prístup k údajom. Údaje v bunkách: Pri každej adrese sa nachádzajú uložené údaje, ktoré môžu byť čísla, inštrukcie alebo iné informácie. Rozdiely medzi RAM a ROM: RAM (Random Access Memory): Dočasná pamäť, kde sú uložené aktuálne spracúvané dáta. Po vypnutí počítača sa údaje z RAM vymažú. ROM (Read-Only Memory): Trvalá pamäť, kde sú uložené základné inštrukcie (napr. firmware). Údaje sa po vypnutí zariadenia zachovajú a nemožno ich meniť. HDD (Hard Disk Drive) Grafické znázornenie pevných diskov na snímke ukazuje ich základnú štruktúru: Cylindry, stopy a sektory: Údaje sú ukladané na magnetických platniach, ktoré sú rozdelené na kruhové stopy. Stopy sú ďalej rozdelené na menšie jednotky nazývané sektory. Zónové nahrávanie: Moderné HDD využívajú "zónové bitové nahrávanie," ktoré umožňuje efektívnejšie využitie úložného priestoru. HDD disky sú mechanické zariadenia s pohyblivými časťami, čo ich robí pomalšími a menej spoľahlivými v porovnaní s SSD. 16 Optické disky (CD/DVD) Na snímke je detailná ilustrácia fungovania optických diskov: Dizajn disku: Disk obsahuje vrstvu s jamkami (pits) a hladinami (lands), ktoré predstavujú binárne údaje (0 a 1). Čítanie údajov: Údaje sa čítajú laserovým lúčom, ktorý interpretuje odraz svetla od povrchu disku. Použitie: Bežne sa používali na ukladanie hudby, filmov a dát, no dnes sú menej populárne. 16 Vstupné zariadenie: Zjednodušene povedané, vstupné zariadenia sú nástroje, ktoré počítaču "hovoria" alebo mu "ukazujú" informácie, zatiaľ čo výstupné zariadenia sú spôsoby, ako počítač "hovorí" alebo "ukazuje" informácie tebe. Klávesnica: Keď na nej stlačíš kláves, informácie o stlačenom tlačidle sa pošlú do počítača. Myš: Keď s ňou pohybuješ alebo klikáš, posielaš informácie do počítača o tom, kde sa kurzor má pohnúť alebo čo má otvoriť. Webkamera: Keď nahrávaš video alebo robíš fotky, informácie (obrázky a zvuk) sa posielajú do počítača. Výstupné zariadenie: Monitor: Ukazuje ti obrázky, texty a všetko, čo robíš na počítači. Reproduktory alebo slúchadlá: Umožňujú ti počuť zvuky, hudbu alebo hlas z počítača. Tlačiareň: Konvertuje digitálne dokumenty na papierovú formu, takže ich môžeš držať v ruke. 17 Grafická karta je špeciálne zariadenie v počítači, ktorého hlavnou úlohou je spracovávať obrazové informácie a zobrazovať ich na monitore. Tu je jednoduchý popis grafickej karty: 1.GPU (Graphics Processing Unit): Toto je "mozog" grafickej karty. Podobne ako procesor (CPU) v počítači, GPU spracováva všetky dáta týkajúce sa grafiky. Ale na rozdiel od CPU je GPU špeciálne navrhnuté tak, aby bolo schopné rýchlo spracovávať obrazové informácie. 2.Pamäť (VRAM): Je to špeciálny druh pamäte, ktorú grafická karta používa na uchovávanie obrazových dát. Je to akoby "sklad", kde si grafická karta ukladá farby, textúry a ďalšie grafické detaily, ktoré potrebuje na kreslenie na obrazovke. 3.Výstupy: To sú konektory na zadnej strane grafickej karty, kam zapájate kábel z monitora. Týmto spôsobom "maliar" (grafická karta) "ukazuje" svoje obrazy svetu. 4.Chladiče a ventilátory: Grafické karty môžu pri práci vytvárať veľa tepla, takže majú chladiče a ventilátory, ktoré pomáhajú udržiavať ich v chlade. 5.Napájacie konektory: Niektoré výkonnejšie grafické karty potrebujú viac energie, než môžu dostať priamo z matičnej dosky, takže majú špeciálne konektory na pripojenie k napájacímu zdroju. 18  DATA program Video pamäť 6W1B1W1B11W7B8W2B1 Obrázok: 16x16 W1B1W1B1W2B7W1B2W1 Vykresli s použitím farieb: B1W1B2W1B7W1B2W1B1 W – biela W1B10W2B1W1B1W1B11 B –čierna W1B1W1B1W1B11W5B13 Číslo počet pixelov W5B11W1B1W1B1W1B11 W1B1W1B1W2B10W1B1W 1B2W1B7W1B2W1B1W1B2 W1B7W2B1W1B1W1B1W2 B8W7B11W1B1W1B7W Aplikácia vyberie dáta reprezentujúce obrázok, spracováva ich pomocou grafického procesora (GPU) a ukladá do video pamäte ktorú si môžeme predstaviť ako tabuľku kde každá bunka tabuľky predstavuje pamäťovú bunku reprezentujúcu raster obrazu. Odtiaľ môžu byť zobrazené na monitory alebo inom zobrazovacom zariadení. 19  Ihličkové, laserové, atramentové, tepelné, plotre Na obrázku sú zobrazené rôzne typy tlačiarní, ktoré sa používajú pre rôzne účely a rôzne metódy tlače: 1.Ihličková tlačiareň (vľavo hore): Tento typ tlačiarne pracuje na princípe dopadu ihličiek na pásku impregnovanú atramentom, ktorá následne tlačí na papier. Tieto tlačiarne boli veľmi populárne pre tlač faktúr a multipartových formulárov vďaka schopnosti tlačiť viac kópií naraz pomocou prepisovacieho papiera. 2.Laserová tlačiareň (vpravo hore): Laserové tlačiarne používajú toner (prášok) a statickú elektrinu na prenos obrazu na papier. Sú známe svojou rýchlosťou a efektívnosťou, ako aj vysokou kvalitou tlače, čo je ideálne pre kancelárske dokumenty. 3.Atramentová tlačiareň (v strede dole): Tieto tlačiarne tlačia kvapkami atramentu z tlačových hláv na papier. Sú bežne používané v domácnostiach a malých kanceláriách kvôli nízkej cene a schopnosti tlačiť farebné dokumenty s dobrým rozlíšením. 4.Tepelná tlačiareň (vpravo dole): Tepelné tlačiarne tlačia pomocou špeciálneho tepelne citlivého papiera, na ktorý sa aplikuje teplo z tlačovej hlavy, a vytvára sa tak obraz. Tieto tlačiarne sú často používané pri tlači pokladničných lístkov a etikiet. 5.Ploter (vľavo dole): Ploter je zariadenie, ktoré tlačí vysokokvalitné vektorové grafiky. Často sa používajú pre veľkoformátovú tlač, napríklad pre architektonické plány, inžinierske výkresy alebo reklamné bannerové grafiky. 20 Zvuková karta je zariadenie v počítači, ktoré berie digitálne informácie (nuly a jednotky) a premení ich na skutočný zvuk, ktorý môže byť prehraný cez reproduktory alebo slúchadlá. Zvuková karta má niekoľko častí: 1.Vstupy: Tu môžete pripojiť rôzne zariadenia, ako sú mikrofóny alebo hudobné nástroje, aby ste mohli nahrávať zvuk do počítača. 2.Výstupy: Odtiaľto môžete pripojiť slúchadlá alebo reproduktory, aby ste mohli počuť zvuk z počítača. 3.Procesor zvukovej karty: Je to malý "mozog" zvukovej karty, ktorý spracúva zvukové informácie a pomáha premeniť digitálne súbory na zvuk, ktorý môžeme počuť. 21