1. Informatika

Informatika
Obsah maturitních okruhů informatiky
1. Informatika
(úloha, význam a její uplatnění)
2. Informatika
(rozdělení počítačů, základní existující typy počítačů, historie)
3. Software – Operační systémy
MS DOS
základní charakteristika, vrstvená struktura MS-DOS a funkce jednotlivých částí,
start a restart počítače, proces zavádění MS-DOS, pojmy kompatibilita, TSR program, ovladač
zařízení, možnosti vytvoření systémové diskety operačního systému MS-DOS, konfigurace
operačního systému MS-DOS, příkazy operačního systému MS-DOS
WINDOWS
současné operační systémy – charakteristika, důvody nasazení jednotlivých OS,
pojmy multitasking a multithreading
UNIX
charakteristika operačního systému UNIXového typu, typy UNIXů, terminál, shell, základní
příkazy operačního systému
4. Zobrazení dat v počítači
(používané informační jednotky, číselné soustavy používané v informační technologii, převod
celých čísel z desítkové do jiných číselných soustav a naopak, ASCII tabulka)
5. Informatika
(Všeobecný popis částí počítače včetně externích zařízení, Von Neumannovo schéma)
6. Hardware – vnitřní paměť
(Paměť ROM, paměť RAM a její funkce, struktuta operační paměti a využití jednotlivých částí v
operačním systému MS-DOS, konfigurace paměti pomocí příkazů MS-DOS v souboru
CONFIG.SYS, zpřístupnění XMS, emulace EMS, tvorba UMB, umožnění práce MS-DOS s
UMB, zavedení ovladačů do UMB, zavedení části MS-DOS mimo konvenční paměť
7. Hardware – vnější paměť
(význam vnějších pamětí, příklady vnějších pamětí, logická struktura pevného disku po
provedení příkazu FDISK operačního systému MS DOS, partition Table, logická struktura
pevného disku po jeho logickém formátování, FAT a její zjednodušená struktura, kolika
způsoby můžeme vytvořit systémovou disketu operačního systému.
8. Software – systémové oblasti pevného disku
(Systémové oblasti pevného disku, umístění, obsah FAT tabulka, zjednodušená struktura,
funkce fragmentace souborů, význam, průběh bootování operačního systému MS-DOS,
Konfigurační a inicializační soubory systému MS-DOS a WINDOWS, význam systémové
proměnné prostředí PATH)
9. software- obslužné programy operačního systému MS-DOS
(pojem "diskový manažer", jaké diskové manažery znáš a používáš (MS-DOS, Windows...)
Popis principu ovládání diskového manažeru, popis funkcí diskovém manažeru M602,
možnosti současných diskových manažerů (Windows Commander apod.),
Vysvětli pojmy multitasking a multithreading)
10. Software – grafické uživatelské prostředí typu WINDOWS
(Co je prostředí MS WINDOWS, uveď jeho výhody proti operačnímu systému MS-DOS,
porovnej různá prostředí MS WINDOWS, na cvičném PC popiš jednotlivé typy objektů
prostředí WINDOWS, práce s oknem, přesouvání a kopírování, vytvoření nového okna a
nového zástupce programu, přejmenování a zrušení vytvoření zástupce, nastavení vzhledu
základní obrazovky Windows, pojem a význam screen saver
11. Software - základní charakteristika textových editorů
(charakteristika, typy ( rozdělení ) programů, vlastnosti prostředí, práce se soubory a
dokumenty, otevření, zavření dokumentu, typy souborů)
12. Software – charakteristika tabulkových procesorů
(tabulkový procesor a jeho využití (porovnej tabulkový a textový procesor), jaké tabulkové
procesory znáš a využíváš, pracovní prostředí tabulkových procesorů, tabulky, přesun,
kopírování)
13. Software - prezentační software
(jaké prezentační programy znáš, co je to HTML, porovnej výhody a nevýhody tvorby
prezentace pomocí HTML, popiš postup (etapy) tvorby počítačové prezentace,
optimalizace grafiky)
14. Software – komprese dat
(vysvětli pojem komprese, důvody komprese dat, rozdělení kompresních metod, kompresní
algorimy, programy pro souborovou kompresi - popis funkcí, postup při kompresi videa a
grafických souborů)
15. Software – Multimediální zpracování informace
(digitální zpracování obrazu a zvuku, počítačová grafika, barvy, barevné modely, základní
multimediální datové formáty)
16. Informatika – databázové systémy
(datové modely, relační databáze, co je SŘBD, databázové aplikační programovací jazyky)
17. Informatika - algoritmizace
(proces Algoritmizace, vytváření vývojových diagramů)
18. Informatika - internet
(připojení, charakteristika, typy připojení, HW a SW nároky)
19. Informatika - internet 2
(Nástroje internetu, browsery, FTP, Mailery)
20. Sítě - topologie
21. Sítě
(síťový protokolární systém, síťové operační systémy)
22. Informatika – počítačové viry
(rozdělení virů, antivirová ochrana)
23. Programovací jazyky C++
24. Hardware počítače
(Základní hardwarové prvky PC)
viz okruh č. 5
25. Software - aplikační programy pro Matematiku - MATLAB
(Realizace základních matematických operací v programovém vybavení MATLAB)
26. Informatika – databázové systémy
(databáze Microsoft Access)
viz okruh č. 16
1. Informatika
(úloha, význam a její uplatnění)
- 1962 francouz Phillipe Dreyfus spojil názvy:
INFORMATION + AUTOMATIQUE -> INFORMATIQUE
- Informatika je věda o cílevědomém zpracování informací prostřednictvím automaticky pracujících
strojů. Je to vědní obor, který se zabývá strukturou, zpracováním a využitím informací.
- Počítač není cílem, ale prostředkem pro další činnost.
- Vše začalo pomůckami k počítání
Prsty (od tohoto také používáme desítkovou soustavu), abakus (kamenné sloupky s kamínky podobné počitadlu - jednoduché aritmetické úkony), starověké taxametry; později logaritmická
pravítka a tabulky.
-Poté přišli první mechanické stroje
- W. Shickard (poč. 17.st.) - stroj s dekadickými kolečky - operace +, -,*, / (zákl. Operace)
- H. Hollerith (1880) - přístroj na sčítání lidu, který používal děrné štítky. Později se tento muž
stal zakladatelem firmy IBM
- Nultá generace, 1., 2., 3. 3.5., 4., 5. generace PC (z 2. okruhu)
Význam Informatiky:
- V historii počítače byly pro řešení alfanumerických úloh – Eniac, Mark I, Mark II, Deep blue
- V nedávné minulosti sloužili k uchování a zpracování informací – na shromažďování dat, výstup
informace, databáze)
- Dnes je potřeba přesných informací pokud možno v reálném čase. K tomu je potřeba spojení a
počítače. Tedy výkonné přenosové a telekomunikační technologie. S tím jsou spjaty
databázové technologie, umělá inteligence, expertní systémy a jiné humanitní vědy.
- Dnes se informace potřebuje např:
– obchod
– zábava
– vzdělání
– politika
– věda a technika
- Oblasti IT:
– počítačové sítě a internet
– informační válka
– databázové systémy
– HW počítačů
– ochrana dat
- Oblasti pro další rozvoj:
– komunikace
– e-learning
– elektronický podpis
– elektronický obchod
– virtuální realita
– umělá inteligence
– robotika
– rozvoj osobních počítačů
– nanotechnologie
– změny v systému programování
– bioinženýrství
2. Informatika
(rozdělení počítačů, základní existující typy počítačů, historie)
Co je počítač?
Je univerzálně programovatelný automat. Je to výpočetní prostředek, který zpracovává automaticky, dle
předem připraveného postupu (programu) uloženého ve své paměti, číslicovou informaci (data ve formě
čísel) vyjádřenou diskrétně nespojitým číslicovým signálem, nejčastěji dvouhodnotovým (0,1).
Slovo „počítač “ (computer) pochází ze slova počítat (compute), z toho důvodu, že v první fázi se
počítače používaly pouze pro výpočty. Potom se začaly používat k ukládání a vyhledávání údajů, později pro
psaní textů, zpracování grafiky a zvuku.
Počítače můžeme rozdělit:
– podle velikosti
– podle provedení
– podle principu činnosti
– podle sady instrukcí procesoru
– podle generace
Podle velikosti:
- Sálové počítače – mainframe
- Minipočítače – vejdou se na stůl, více úloh najednou, servery v menších provozech
- Osobní počítače – (PC = personal computer) – pro 1 uživatele, obtížně zvládají větší počet úloh.
- Mikropočítače – speciální účely (řízení vstupu paliva, pračky, …), označovaly se tak i osmibitové
počítače v 80. letech
Podle provedení:
- Tower (věž) – bigtower, minitower...
- Desktop, Slim (velmi tenký desktop)
- Laptop – počítač na klin (lap – klín), přenosný
- Notebook (Notebook – poznámkový sešit) –
sešitová velikost A4
- Palmtop – počítač do dlaně (palm – dlaň), méně
možností, dá se spojit s počítačem, rychlé
poznámky v terénu, zpracování v kanceláři
Podle principu činnosti:
- Analogové počítače
Reprezentují hodnoty spojitě podle některé fyzikální veličiny (elektrický proud, tlak vzduchu,
kapaliny) - veličina může nabývat libovolných hodnot, pro náročnější úlohy nevyhovující, dnes
vymizely (použití snad v extrémních prostředích - armáda; úzká skupina úloh definovaných
diferenciálními rovnicemi).
- Číslicové počítače
Hodnoty reprezentovány nespojitě (diskrétně) pomocí dvou stavů fyzikální veličiny, informace
se převádějí na čísla ve dvojkové soustavě.
Podle sady instrukcí procesoru:
- CISC (complex instruction set computer)
Množství složitých a dlouhých instrukcí (obvykle přes 100 různých instrukcí).
- RISC (reduced instruction set computer)
Menší množství jednoduchých instrukcí, jednotná délka instrukcí – zrychlení
Podle generace:
- Nultá generace
- Různé pokusy na různé součástkové základně (elektronky, relé)
- Nízký výkon, velké rozměry
Colossus (1943), Whirlwind computer (1944-1951)
- Z-1 - první počítač, německo, 1934, konrad zuse, nikdy nebyl zcela provozuschopný
(mechanické základy činnosti)
- Z-3 - první prakticky použitelný počítač, 1941, relé (2.600 elektromagnetických relé, binární
soustava, vnější paměť - děrovaný filmový pás), rychlost 1 operace za
sekundu, paměť - 64 čísel
- Mark i - 1944 - usa - podobný počítač, howard aiken, desítková soustava, použit při výpočtu
velikosti nálože první atomové pumy
- 1957 - SAPO (československo, samočinný počítač) (za tři roky po jeho dokončení (1960) sapo
bohužel shořel, protože z jiskřících reléových kontaktů se vzňala loužička
oleje, kterým bylo nutno relé přimazávat.)
- První generace
- Elektronky (nahrazení relé bistabilním spínacím prvkem (klopný obvod) složeným z elektronek)
- ENIAC (angl. electronic numerical integrator and computer) - mauchlym, eckertem (univerzita
v pensylvánii), 30 tun, chlazen proudem vzduchu ze dvou leteckých motorů, 167 metrů
čtverečních, desítková soustava, kombinace elektronek a relé, 5 000 operací za sekundu
(dnes je shodný výkon představován čipem o ploše necelého 1 cm čtverečního) x tisícinásobné
zrychlení proti jeho předchůdcům (mark-i a z-3), programování propojováním celkem 130
kabelů a mnohdy trvalo celé týdny
- John von Neumann - američan maďarského původu, von neumannovo schéma
- Druhá generace
- Tranzistory - zmenšení rozměrů, pokles spotřeby energie
- 1947 - vynálezu tranzistoru - menší rozměry, vyšší spolehlivost, minimální spotřeba energie
- od poloviny 50. let (ibm-1401, national elliot 803, u nás minsk z sssr)
nekompatibilita a nejednotnost výrobců - slabé rozšíření.
- 1968 – ZPA 600 - první československý tranzistorový počítač
- Třetí generace - od 1961
- Integrované obvody (několik tranzistorů na jedné destičce) - výrazné zmenšení, urychlení montáže
- První integrované obvody - 10-100 tranzistorů
- IBM SYSTEM/360 - první počítač třetí generace
- EC 1021, EC 1025, ... - naše počítače třetí generace od roku 1971, součást JJSEP (jednotný systém
elektronických počítačů - socialistické země)
- snaha o standardizaci technického vybavení, typové řady počítačů
- Tří a půltá generace
- LSI - integraované obvody s vysokou hustotou integrace (několik tisíc tranzistorů)
- Modulární konstrukce technického vybavení
- Víceúlohové operační systémy - ovládání pomocí koncových stanic - terminálů
- Interaktivním komunikace ibm 370, jsep 2 (odvozeno od ibm) - ec 1027
- vznik minipočítačů (do té doby pouze střediskové resp. sálové) - Dec-Digital Equipment Company,
HEWLET-PACKARD, u nás systémy smep
- 1969 - vynález mikroprocesoru - domácí a osobní počítače
počátek 80. let – IBM PC, MACINTOSH (APPLE)
polovina 80. let - sítě LAN
konec 80. let - WAN
- Čtvrtá generace
- VLSI - integrované obvody s velmi vysokou hustotou (miliony tranistorů na několika
centimetrech)
- pokusy o multiprocesorové systémy
- víceprocesorové systémy
- IBM řada SIERRA (IBM 3090), SIEMENS, BURROUGHS nebo BULL, IBM, DEC (digital equipment
company), WANG, OLLIVETI, HEWLET-PACKARD, CRAYE(CRAY-1 a CRAY-2 - svého času
nejvýkonnějšími počítači světa, cray-3 - 16-ti procesorů - hlavní představitel tzv. superpočítačů)
SILICON GRAPHICS - špičkové grafické stanice a datové servery (několik stovek procesorů společně)
- Pátá generace - budoucnost
- Umělá inteligence - myšlenkové postupy člověka, konverzace s člověkem, automatická oprava
programu, samostatné rozhodování
- paralelní zpracování, multiprocesing, podobnost s biologickými neuronovými sítěmi
nová součástková základna (balistické tranzistory, supravodivé josephsonovy obvody?)
počítače "non von" - opuštění von neumannovy koncepce - paralelní počítače (paralelním
zpracováním procesů)
Von neumannova koncepce a odlišnosti:
- Podle von neumannova schématu počítač
pracuje vždy s jedním programem. Toto
vede ke špatnému využití strojového
času. V současné době tkzv.
multitasking.
- Počítač může disponovat i více než jedním
procesorem.
- Počítač podle von neumannova schématu
pracoval pouze v tzv. diskrétním režimu
(do paměti pc je zaveden program, data a
pak probíhá výpočet; v průběhu výpočtu
již není možné s pc dále interaktivně
komunikovat).
- Existují vstupní/výstupní zařízení, která
umožňují jak vstup, tak výstup dat (nebo programu).
- Program se do paměti nemusí zavést celý, ale je možné zavést pouze jeho část a ostatní části zavádět až v
případě potřeby.
Harwardské schéma:
- Oddelená paměť pro program a pro data (některé jednočipové mikropocítače).
- Víceprocesorové pocítace – pocítače s několika cpu. dělí se podle toho, zda mají sdílenou paměť:
- Multiprocessors (multiprocesory) mají sdílenou pamet
- Multicomputers (multipočítace) nemají sdílenou paměť, procesory komunikují napríklad pomocí
mechanismu zasílání zpráv.
Budoucnost vývoje:
Fyzikální zákony jsou neúprosné a platí i pro konstruktéry počítačů: elektrony se nemohou přemisťovat
rychlostí vyšší než je rychlost světla a tak jsou jen dvě možnosti, jak pochody v počítačích urychlit: buďto
zkrátit vzdálenosti mezi prvky nebo činnost rozdělit na úseky, které mohou probíhat současně.
Zkracování vzdáleností znamená miniaturizaci počítačů, ta má však také své meze, protože je náročná na
technologii výroby. Naopak paralelizace nabízí na prvý pohled neomezené možnosti. Paralelní počítače.
3. Software – Operační systémy
Operační systém je prostředí, které umožňuje komunikaci mezi hardwarem, softwarem a uživatelem.
Operační systém provádí:
- Organizuje přístup a využívání zdrojů počítače ( čas procesoru, přístup k datům na discích, přístup do
paměti)
- Fyzicky zajišťuje vstup a výstup dat podle požadavků ostatních programů
- Komunikuje s uživatelem a na základě jeho pokynů vykonává požadované akce
- Reaguje na chybové stavy programů a mylné požadavky uživatelů tak, aby tyto chyby nezpůsobily
zásadní destrukci systému nebo poškození dat.
- Spravuje komunikaci s periferiemi. definuje nastavení klávesnice, citlivost myši a dalších zařízení
- Eviduje využívání systémových zdrojů apod.
OS je souhrn programů které:
- Inicializují hardware počítačového systému
- Provádí základní rutiny obsluhy zařízení
- Zajišťuje správu úloh
- Zajišťuje integritu počítačového systému
Funkce operačního systému: Operační systém pracuje především jako:
- Správce zdrojů (resource manager)
- Virtuální počítač (virtual machine)
Jádro (kernel):
Srdcem operačního systému je jádro. jeho úkolem je zajišťovat základní funkce systému, většinou na
HW úrovni. Jeho funkce je:
- Přepínání mezi procesy a jejich ovládání
- Ovládání HW komponentů
- Správa a ovládání paměti
- Plánování
- Komunikace mezi procesy
- Zpracování přerušení
Uživatelské rozhraní (shell) – jeho hlavní úlohou je umožnění uživateli spouštění aplikací.
Nejnižší vrstvou OS je modul BIOS
Základní pojmy:
- Multitasking – souběžné zpracování více úloh v teoreticky jednom okamžiku
- Kooperativní multitasking - Přiděluje prováděným procesům procesor na takovou dobu, na jakou ji
proces potřebuje.
- Preemptivní multitasking - OS sám rozděluje, komu přidělí jakou dobu procesu.
- Plug & Play - Automatická detekce nového hardware přidaného do počítače.
- Souborový systém – způsob zápisu dat (souborů) na disk (FAT, FAT32, NTFS, HPFS (OS/2))
- Bootování – zavádění OS
- Vajpování – na HDD se zapíšou samé nuly
BIOS:
- Obsahuje firmware / ROM-BIOS
- Statická část BIOSu obsahuje technické testy pro kontrolu základní desky, operační paměti,
klávesnice a základních I/O zařízení.
- Dynamická část BIOSu uchovává všechny základní údaje vložené uživatelem (datum, čas...) - CMOS
- Modifikační proceduře se říká SETUP
MS DOS – MicroSoft Disk Operating System:
- 16-bitový OS, komunikující s uživatelem prostřednictvím příkazového řádku.
- jednoúlohový
- jednouživatelský
- grafické prostředí je dodáváno formou nadstavbových aplikací
- Start PC:
1) provedení autotestu
2) ROM BIOS – kontrola FDD, HDD, CD – hledání souborů OS (IO.SYS, MSDOS.SYS)
3) Načtení dat uložených v prvním sektoru disku a zkopíruje je do RAM. Vytvoření zaváděcího
(bootovacího) záznamu.
4) Zaváděcí záznam převezme řízení pc a zavede IO.SYS do RAM. IO.SYS obsahuje SYSINIT
který zavádění systému dokončí. Po zavedení IO.SYS je zaváděcí záznam v
RAM nahrazen jiným kódem.
5) SYSINIT zavede do paměti RAM MSDOS.SYS. Tento soubor spolupracuje s BIOSem při
práci se soubory, provádění programů a odpovědi na signály z HW.
6) SYSINIT hledá CONFIG.SYS. Pokud CONFIG.SYS existuje, SYSINIT přikáže MSDOS.SYS
aby provedl příkazy v CONFIG.SYS.
7) SYSINIT přikáže MSDOS.SYS aby zavedl COMMAND.COM
-rozšíření I/O
-interní příkazy DOSu
-hledání AUTOEXEC.BAT
WINDOWS 95:
První zcela samostatný 32-bitový os s grafickým rozhraním. Pracuje s preemptivním multitaskingem.
Podporuje práci v sítích lan. Systém je nezávislý na MS-DOS, obsahuje však emulaci DOSu.
WINDOWS NT 4.0:
Zejména pro podniky, ori oracivbá stabuce a servery. Většina ovladačů integrována do jádra, podpora
procesorů RISC a CISC
WINDOWS 98:
- vylepšená správa protokolu TCP/IP
- podpora DVD a sběrnice USB
- souborový systém FAT32
- nové nástroje pro správu disků
- možnost použití stejných ovladačů ve WIN98 a WIN NT
- automatické obnovení poškozených systémových souborů
- registry checker – správa a zálohování registrů
- vyšší stabilita systému
- integrace internetových funkcí
WINDOWS 2000:
- Jsou založeny na technologii WIN NT, kód byl kompletně přepsán.
- Nové funkce jsou: diskové kvóty, žurnál změn, šifrování dat na disku, přípojné body svazku, podpora
Unicode
WINDOWS MILLENIUM:
- Jsou posledním OS založeném na staré architektuře klasických Windows vycházejících z MS-DOS.
- V tomto systému se kladl důraz na multimédia a internet.
WINDOWS XP (eXperience):
- Verze Home edition (domácí potřeby) a Proffesional (podnikové potřeby), 64-bit edition (pro 64 bitové
procesory, Tablet PC edition, Windows 2003 server)
- Nový vzhled, vyšší stabilita, zasílání zpráv o chybých, vzdálená pomoc, vzdálená plocha, ochrana proti
pirátství, rychlé přepínání mezi uživateli
UNIX: (připojení k síti Windows pomocí služby Samba)
Je alternativní OS vůči Windows. Oproti OS Windows má hodně výhod ale i nevýhod, které jsou
způsobeny politikou Microsoftu. Vývoj UNIXu se od počátku řídil těmito pravidly:
- Psát programy, které budou dělat právě jednu věc, a tu budou dělat dobře.
- Psát programy tak, aby mohly navzájem spolupracovat.
- Psát programy tak, aby povely přijímaly hromadně ze vstupu v textové podobě.
- Psát programy tak, aby výstupy produkovaly v textové podobě a mohly být použity jako vstupy do
programů dalších.
Příčiny popularity unixu:
- Systém je napsán programovacím jazykem vyšší úrovně.
- Jsou dostupné zdrojové texty systému.
- Má jednoduché a zdokumentované uživatelské rozhraní.
- Nabízí prostředky na budování komplexních programů z jednodušších.
- Poskytuje jednoduché rozhraní periferních zařízení.
Vlastnosti operačního systému unix:
- Multiuživatelský
- Umožňuje přístup více uživatelů k výpočetním zdrojům
- Multitaskingový
- Rozděluje omezené zdroje mezi jednotlivé běžící úlohy
- Multithreading
- Vzájemné sdílení prostředků jednotlivými thready, tzv. lehkými úlohami
- Bezpečnost
Prvky ochrany uživatelů v multiuživatelském OS UNIX:
Účet uživatele:
login name, heslo, vlastní diskový prostor, skupina, práva
Práva pro přístup k souborům a adresářům se určují zvlášť pro:
majitele souboru (u - user)skupinu uživatelů (g - group)ostatní, svět (o - other)
pro operace:
čtení/zápis/provedení (soubor)výpis/modifikace/vstup (adresář)
Speciální uživatel root (superuživatel): jediný uživatel v systému, kterému se přístupová práva
nekontrolují.
UNIX tvoří tři základní komponenty:
JÁDRO:
- vlastní operační systém
- provádí komunikaci s hardwarem
- přiděluje paměť
- obsluhuje vstupy a výstupy
- rozděluje prostředky procesoru
- obsahuje démony pro zpracování jednotlivých procesů
SHELL:
- interpret příkazů
- zpracovává úkoly sám, nebo předá jádru
UTILITY:
- složité programy skládající se z jednotlivých příkazů a algoritmů
LINUX:
- Autorem linuxu je pan linus torvalds
- Původně vznikl jak zábavný projekt inspirovaný minixem
- Nejdříve v assembleru, později přepsán v c
- Využívá chráněného módu procesoru 80386 - maximální využití jeho vlastností
- V roce 1991 ohlášena 1. oficiální verze systému
- V roce 1999 vyšla druhá kompletní revize jádra 2.2
- Sudé druhé číslo značí stabilní verzi, liché vývojovou verzi
- Dnes existuje mnoho různých distribucí
Vlastnosti LINUXu:
- Stabilita
- Linux je tvořen a kvalitně zkoušen mnoha lidmi po celém světě
- Cena - Linux je zadarmo - distribuován v licenci gnu - general public licence
- Vysoká výkonnost
- Výkonnost porovnatelná s drahým unixem
- Univerzálnost
- Jak pro domácí využití, tak pro servery
- Kompatibilita
- Vysoká kompatibilita s ms-dos, windows
- Nenáročnost na hardware
- Pro serverové užití, x-win vyžaduje již lepší hardware
- Přizpůsobivost
- S potřebnými znalostmi není problém si linux upravit podle potřeb
- Zdokumentovanost a podpora
- Jsou dostupné veškeré zdrojové kódy, dokumentace, konference
Přihlášení:
Přístup uživatele k systému: přihlášení
login: xnovak
uživatelské jméno, malými písmeny; nemusí být znám typ terminálu - proto nemusí fungovat znaky
backspace apod.
password: moje heslo
neopisuje se, libovolné znaky vč. mezer a ctrl znaků; musí být netriviální; alespoň 6 znaků
(významných 8), heslo nelze zpětně zjistit.
Příkazy SHELLu:
Dělají se rozdíly mezi malými a velkými písmeny, příkazy lze zadávat "do zásoby".
Některé shelly si pamatují historii příkazů s možností editace a opětovného použití a umožňují rychlé
dokončování
Nápověda - možnosti příkazu pomocí atributu -? - zobrazí jednotlivé možnosti a atributy příkazu bez
vysvětlení
Manuálové stránky - pomocí „man + příkaz“ - zobrazí několikastránkovou nápovědu s vysvětlením a
odkazy
Souborový systém:
- LINUX nezná disky - jednotlivé disky se mountují jako adresáře (odtud složka mnt viz dole)
- Disky se identifikují podle jejich fyzického umístění
- Např: hda2 - 2. primární oblast disku master ide1
- LINUX používá vlastní typ souborového systému: ext2, ext3, linux swap
Adresářový strom:
/
Domovský adresář
/bin
Běžné programy
/boot
Bootovací soubory a soubory jádra
/dev
Ovladače zařízení
/etc
Konfigurační soubory
/home
Domovské adresáře uživatelů
/lib
Knihovny
/mnt
Připojené diskové systémy
|- cd-rom
|- floppy
|- WIN_C
/usr
Adresář pro programy přístupné všem uživatelům
/var
Logovací a další dynamické soubory
Distribuce LINUXu:
LINUX je šířen v tzv. distribucích – verzích
RED HAT LINUX
- hlavní vývoj v usa
- nejrozšířenější distribuce v čr
- jako první měla instalaci pomocí dialogových oken - masové rozšíření
- česká lokalizace
SUSE LINUX
- hlavní vývoj v německu
- důraz na jednoduchost a uživatelskou přívětivost
- kvalitní lokalizace
- vhodné pro začínající uživatele
MANDRAKE LINUX
- hlavní vývoj ve francii
- velmi zdařilá distribuce na vysoké úrovni
- založen na red hat, vznikl v r. 1998
- vhodné pro začátečníky, koncipován jako pracovní stanice.
DEBIAN LINUX
- vývoj probíhá po celém světě
- silná a stabilní distribuce pro použití na serverech
- nevhodné pro začátečníky
- nikdy se nesmí stát komerční verzí
SLACKWARE LINUX
- vytvořil jediný člověk – patrick volkerding
- před několika lety nejrozšířenější distribuce
- minimální hardwarové požadavky
- (i 386, 4mb ram, 10 – 100 mb hdd)
- složitější instalace, chybí česká aktualizace
TURBOLINUX
- vývoj v usa
- v japonsku údajně populárnější než windows
- široká podpora hardware a digitálních zařízení
- možnost české lokalizace x-window
WINLINUX
- hlavní vývoj v usa
- nainstaluje se a spuští ve windows jako aplikace
- spíše pro vyzkoušení linuxu
- obtíže s českou lokalizací
GNU: GENERAL PUBLIC LICENCE
FREE SOFTWARE = svobodný software
FREE SOFTWARE není FREEWARE!
Podmínky licence GNU – GPL
1. Je možno kopírovat a šířit doslovné kopie programu
- nutné informovat příjemce o pokrytí programu touto licencí
2. Program je možno modifikovat a vytvářet nová díla na jeho základě a tyto modifikace dále rozšiřovat
- nové dílo musí být pokryto touto licencí
3. Rozšiřovat nový program - nutné zveřejnění zdrojového kódu
4. Pokud není možno této licenci z jakýchkoli důvodů vyhovět, program se nesmí dále rozšiřovat. Ať již
celosvětově nebo jen regionálně.
5. Neposkytují se žádné záruky.
4. Zobrazení dat v počítači
(používané informační jednotky, číselné soustavy používané v informační technologii, převod celých čísel z
desítkové do jiných číselných soustav a naopak, ASCII tabulka)
Jednotky kapacity paměti
- předpony pro násobky jednotek kapacity paměti majíponěkud jiný význam než v soustavě si:
1kB
= 2^10 b = 1 024 B
1MB
= 2^20 b = 1 048 576 b = 1 024 kB
1GB
= 2^30 b = 1 073 741 824 B
1TB
= 2^40 b = 1 099 511 627 780 B
- ne vždy však výrobci počítačových komponent (především pevných disků) tyto konvence dodržují.
Reprezentace dat v počítači:
- numerická data – čísla
celá (integer)
reálná (real) - s pevnou řádovou čárkou (fixed point), s pohyblivou řádovou čárkou (floating point)
- nenumerická data – znaky
textový řetězec (string) – posloupnost znaků
Zápis čísel:
V počítači se čísla zapisují do buněk paměti. Tyto buňky mají zpravidla velikost jednoho byte.
Sdružíme-li čtyři byte do větší jednotky, získáme slovo (WORD Dvě slova (osm byte) tvoří dvojslovo
(DOUBLEWORD, DWORD). Čísla se v paměti počítače zapisují znakově a binárně.
Čísla v pevné řadové čárce:
Jsou zapsána číselnou hodnotou celého čísla, převedenou do dvojkové soustavy. Přesnost (velikost)
daného čísla je dána počtem bitů, které jsou pro jeho zápis k dispozici. Mohou se zapsat do slova
(čísla s jednoduchou přesností – interval zobrazitelných čísel <–2 147 483 647, 2 147 483 647>) nebo
do dvojslova (čísla s dvojitou přesností – interval zobrazitelných čísel <-9 223 372 036 854 780 000,
9 223 372 036 854 780 000>). Při dvojkovém zápisu je vyhrazen jeden bit na zápis znaménka
(znaménkový bit). Nevýhodou zápisu v pevné řádové čárce je zápis pouze celých čísel, desetinou
čárku lze pomocí složitých konstrukcí programu domýšlet.
Racionální čísla v plovoucí řadové čárce (floating point):
Jsou zapsána v semilogaritmickém tvaru v prostoru slova nebo dvojslova. Číslo je zapsáno pomocí
tvaru x * a ^ n (např: 2568 * 10^8).
Systém zápisu čísel v pohyblivé čárce má podstatné výhody a dává se mu především u úloh vědeckotechnického charakteru přednost. Běžně používáme obou typů zápisů čísel. proměnné, které mohou
nabývat pouze celočíselných hodnot zapisujeme v pevné řádové čárce, ostatní v plovoucí řádové
čárce.
Desítková soustava - nejpoužívanější v běžném životě
Binární (dvojková soustava) - v oblasti výpočetní techniky nejpoužívanější
Hexadecimální (šestnáctková) soustava - v oblasti výpočetní techniky slouží ke zjednodušení zápisu
dvojkových čísel
ASCII tabulka (American Standard Code for Information Interchange):
- Je standardní sada (tabulka) znaků definovaná v roce 1968, kde každému znaku odpovídá 1 číslo.
Původně byla navržena jako 7-bitová (27 = 128 znaků, 1 bit na paritu), nyní se používá jako
8-bitová (28 = 256 znaků).
- 0 - 127 znak je jednotných po celém světě – základní část
- 128 - 255 znak se může lišit podle národního prostředí (znaky s diakritikou apod.)
– rozšířená část, z čehož vyplývají velké problémy se zobrazováním znaků různých národních
abeced (včetně češtiny).
- Pro češtinu existuje několik způsobů kódování (znakových sad): ISO-8859-2 (ISO LATIN 2),
WINDOWS 1250 (CP1250), IBM - CP852 (PC LATIN 2), bratří Kamenických, KOI8-CS,
mezinárodní standard ISO-8859-2 …
- všechny tyto znakové sady se liší horní polovinou ASCII tabulky (znaky 128 – 255) a nejsou tedy
navzájem kompatibilní
UNICODE
Roku 1991 bylo oficiálně, po několika letech neformální spolupráce, založeno UNICODE
CONSORCIUM. Vzalo si za úkol postarat se o prosazení a další vývoj 16 bitového kódování pro znaky
nejdůležitějších světových jazyků, spolu s mnoha historickými a archaickými znaky.
Primární úlohou CONSORCIA je vyvíjet a podporovat standard unicode, pomáhat při jeho
implementaci do softwaru a také zajišťovat fundovanou kontrolu nad budoucími revizemi standardu.
Standard UNICODE je 16 bitové kódovací schéma s neměnnou šířkou, určené pro zápis znaků v textu.
Toto mezinárodní kódování obsahuje znaky hlavních světových abeced a také často používané
technické znaky. Kódování UNICODE zachází se znaky abeced i různými jinými symboly stejným
způsobem, takže mohou být používány společně. UNICODE vychází z ASCII, používá ale 16 bitů pro
identifikaci znaků, aby bylo možné podporovat vícejazyčné texty. Pro žádný znak z kteréhokoli jazyka
nejsou třeba žádné escape sekvence nebo jiný kontrolní kód.
Unicoide je tedy moderní standard kódování znaků, který používá 16 bitů na jeden znak (65 536
různých znaků), čímž se pokryjí znaky většiny jazyků na světě (ruština, arabština, …)
Řeší problém globální výměny dat.
NEVÝHODY: dvojnásobná délka textu (1 b 2 b) a tím i pomalejší zpracování dat, větší znaková sada
(až 256 krát), problémy se zpětnou (8-bitovou) kompatibilitou.
5. Informatika
(Všeobecný popis částí počítače včetně externích zařízení, Von Neumannovo schéma)
Von Neumannovo schéma bylo navrženo roku 1945 americkým matematikem (narozeným v Maďarsku)
Johnem von Neumannem jako model samočinného počítače. Tento model s jistými výjimkami zůstal
zachován dodnes.
Podle tohoto schématu se počítač skládá z pěti
hlavních modulů:
Operační paměť : slouží k uchování
zpracovávaného programu, zpracovávaných dat a
výsledků výpočtu
ALU - Arithmetic-logic Unit
(aritmetickologická jednotka): jednotka provádějící
veškeré aritmetické výpočty a logické operace.
Obsahuje sčítačky, násobičky (pro aritmetické
výpočty) a komparátory (pro porovnávání)
Řadič: řídící jednotka, která řídí činnost všech
částí počítače. Toto řízení je prováděno pomocí
řídících signálů, které jsou zasílány jednotlivým
modulům. Reakce na řídící signály, stavy jednotlivých
modulů jsou naopak zasílany zpět řadiči pomocí stavových hlášení
Vstupní zařízení: zařízení určená pro vstup programu a dat.
Výstupní zařízení: zařízení určená pro výstup výsledků, které program zpracoval
Princip činnosti počítače podle von Neumannova schématu
1. Do operační paměti se pomocí vstupních zařízení přes ALU umístí program, který bude provádět výpočet.
2. Stejným způsobem se do operační paměti umístí data, která bude program zpracovávat
3. Proběhne vlastní výpočet, jehož jednotlivé kroky provádí ALU. Tato jednotka je v průběhu výpočtu spolu s
ostatními moduly řízena řadičem počítače. Mezivýsledky výpočtu jsou ukládány do operační paměti.
4. Po skončení výpočtu jsou výsledky poslány přes ALU na výstupní zařízení.
Von neumannova koncepce a odlišnosti:
- Podle von neumannova schématu počítač pracuje vždy s jedním programem. Toto vede ke špatnému
využití strojového času. V současné době tkzv. multitasking.
- Počítač může disponovat i více než jedním procesorem.
- Počítač podle von neumannova schématu pracoval pouze v tzv. diskrétním režimu (do paměti pc je
zaveden program, data a pak probíhá výpočet; v průběhu výpočtu již není možné s pc dále interaktivně
komunikovat).
- Existují vstupní/výstupní zařízení, která umožňují jak vstup, tak výstup dat (nebo programu).
- Program se do paměti nemusí zavést celý, ale je možné zavést pouze jeho část a ostatní části zavádět až v
případě potřeby.
Harwardské schéma:
- Oddelená paměť pro program a pro data (některé jednočipové mikropocítače).
- Víceprocesorové pocítace – pocítače s několika cpu. dělí se podle toho, zda mají sdílenou paměť:
- Multiprocessors (multiprocesory) mají sdílenou pamet
- Multicomputers (multipočítace) nemají sdílenou paměť, procesory komunikují napríklad pomocí
mechanismu zasílání zpráv.
Základní deska (Mainboard,Motherboard)obsahuje:
Závisí na konkrétním typu desky
- procesor
- operační paměť
- paměť CMOS (obsahuje informace o konfiguraci systému)
- BIOS uložený v paměti ROM (obvykle Flash-EEPROM)
- integrovaný řadič pružných a pevných disků (též pro připojení CD-ROM)
- sloty rozšiřovací (I/O) sběrnice (ISA, PCI, AGP, ...)
- integrované paralelní a sériové rozhraní, sběrnici USB
- konektory pro připojení ostatních částí počítače (klávesnice, malého reproduktoru, tlačítka Reset, indikátoru
provozu, ventilátoru procesoru apod.)
-někdy bývá (zejména u levnějších počítačů) na základní desce integrována i grafická karta, zvuková
karta, faxmodem apod. – tzv. desky „All-In-One“, což má určité nevýhody v případě poruchy těchto
zařízení
- podle provedení se základní desky dělí na AT (starší) a ATX (novější) – při stavbě počítače musíme vybrat
tomu odpovídající základní jednotku („bednu počítače“); rozdíl spočívá především v umístění konektorů na
desce a v napájecím zdroji
- procesor i operační paměť jsou umístěny v paticích,takže je můžeme v případě poruchy vyměnit nebo
modernizovat
Procesor
- Integrovaný obvod zajišťující funkce CPU
- tvoří „srdce“ a „mozek“ celého počítače
- provádí jednotlivé instrukce programu
- synchronní zařízení, které pracuje podle hodinových kmitů generovaných krystalem umístěným na základní
desce
- do značné míry ovlivňuje výkon celého počítače
- čím rychlejší procesor, tím rychlejší počítač
- většinou umístěn na základní desce
Komunikace procesoru s okolím:
SRDCE - mikroprocesor
KOSTRA – základní deska
TEPNY A ŽÍLY –data mezi mikroprocesorem a okolím
S okolím může mikroprocesor komunikovat třemi způsoby:
1.pomocí sběrnic
2.přes IRQ
3.přes DMA(kanály přímého přístupu do paměti
Sběrnice
Je určena k propojení všech komponent umístěných vně mikroprocesoru
Na základní desce jsou dva typy sběrnic :
SYSTÉMOVÁ SBĚRNICE – propojuje mikroprocesor s obvody na základní desce. Zkratka FSB (front side
bus).
PERIFERNÍ SBĚRNICE – spojuje mikroprocesor s okolním světem. Je zakončena normovanými konektory –
sloty.
- ISA (Industy Standard Architecture) nebo AT-Bus.
- EISA (Extended ISA) – rozšíření isa z důvodu zvýšení výkonu (nerozšířila se)
- PCI (Peripheral Component Interconnect) – novinka plug-and-play, napájení 3,3 V, vysoký taktovací
kmitočet.
- AGP (Accelerated Graphics Port) – určena pro přenos dat do zobrazovací soustavy. Propojuje grafický
adaptér přímo s operační pamětí počítače.
Speciální sběrnice – AMR (audio/modem riser), CNR (communication and networking riser), ACR (advanced
communications riser)
Rozhraní(Interface)
Spojení základní desky s okolními komponentami –
monitor, myš, klávesnice, tiskárny…
SÉRIOVÉ ROZHRANÍ – RS-232
PARALELNÍ ROZHRANÍ – CENTRONICS
PS/2
PCMCIA (Personal Computer Memory Card
Association) – připojení periferií
k notebukům.
USB
IEEE 1394 – pro připojení zařízení přenášející
velká množství dat (kamery, videorekordéry)
Rozhraní IDE. "Integrated Drive Electronics" - diskové rozhraní, založené na 16
bitové architektuře sběrnice ISA, ale používaný i na jiných počítačích. Specifikace
IDE řeší otázku rozhraní mezi základní deskou počítače, integrovaným řadičem
disku a diskem.
Rozhraní EIDE zkr. "Extended IDE" - jde o zdokonalené rozhraní typu IDE,
přesněji o jeho 32 bitovou variantu.
Rozhraní SCSI 1 (Small Computer Sys-tems Interface)
- Výhodou je zřetězení činnosti
- Cílem rozhraní SCSI bylo vytvořit standardní roz-hraní poskytující sběrnici pro připojení dal-ších zařízení
- První specifikace SCSI-1 byla uveřejněna v roce 1986
- Tato specifikace definuje 50 vodičovou sběrnici, ke které je možné připojit interní i externí zařízení
Rozhraní SCSI 2
-Prostřednictvím této sběrnice je možné připojovat k počítači rozličná zařízení, např.:
– pevné disky
– jednotky CD-ROM
– páskové mechaniky
– scannery
– tiskárny
– plottery
Vlastnosti počítačů
- Struktura počítače je nezávislá na typu řešené úlohy
- Program i data jsou ve stejné paměti. Program může generovat jiný program jako jeho data
rozdíl mezi programem a daty je dán pouze v interpretaci (podle toho co považuji za program a co za data)
- Paměť je rozdělena do sektorů stejných velikostí; jejich souřadnice (označení) se poté používají jako adresy
- Program je tvořen posloupností elementárních příkazů a ty se provádí tak jak jdou za sebou
- Pro reprezentaci čísel, operátorů, výsledků, adres a dalších znaků se používá binární číselná soustava
Vnitřní pamět (viz okruh č.6):
ROM (Read Only Memory) – PROM, EPROM, EEPROM, CMOS
RAM (random access memory)
- DIP RAM - nasazení přímo na desce (286, 386)
- SIMM RAM - nasazení v bankách (po dvou) - 30 pin nebo 72 pin (rychlejší)
- DIMM RAM - nasazení z obou stran; delší - 72 pin
- DRAM (dynamická) – kondenzátorové matice, energ. náročná, pomalá
- SRAM (statická) – klopné obvody, energ. nenáročná, rychlejší
- VRAM (video)
CACHE
CMOS
Vnější paměti (viz okruh č.7)
a) přenosné paměťové média - médium je odděleno od čtecího zařízení
1) magnetický princip záznamu
magnetofonová páska
disketa
- tenká plastová podložka s magnetickým povrchem chráněná pouzdrem
- nevýhody: malá kapacita, malá spolehlivost, pomalost
- dnes jsou tyto médi často nahrazovány Super Diskem (120 MB), ZIPem
2) optický princip záznamu
- CD-ROM
- oproti disketě má mnohem větší kapacitu (až 700 MB), delší trvanlivost, větší rychlost
- nevýhoda: vyšší cena
- CD -R pro jednorázový záznam
- CD – RW přepisovatelná
- rychlost CD-čtecích zařízení je vždy určitým násobkem rychlosti čtecího zařízení
- DVD (digital video disk ) přenos dat + obraz + zvuk
- R, - RW kapacita 10x větší než CD
3)magnetooptické disky (ohřev s laserem + modulované mag. pole) a pásky (Streamry-slouží
k zálohování dat)
b) vnitřní paměťová média - médium a čtecí zařízení nejsou odděleny
- pevný disk
- dělí se podle velikosti na: 5 1/4" (již se nevyrábí), 3 1/2" (běžné PC) a 2 1/2" (notebooky)
Vstupní a výstupní zařízení - Vstupní a výstupní zařízení jsou k počítači připojeny přes porty.
port = elektrické zařízení (obvod), který tvoří mezičlánek mezi základní jednotkou počítače a libovolným
perifériem.
- Paralérní - LTP1 a LTP2 (oba 25-ti pinové)- přenos celých 8 bitů najednou
- Sériový - COM1 (9-ti pinový) a COM2 (25-ti pinový)
- Game port - 15-ti pinový
- existence různých redukcí
Vstupní zařízení:
- klávesnice, myš, trackball, touchpad, scanner (zařízení, který je schopné číst grafické informace; dnes již
existují scannery umožňující číst text (OCR); scanner ruční,stolní), joystick, mikrofon, MIDI, magnetické karty
Výstupní zařízení: - přes výstupní zařízení počítač projevuje svou činnost
- monitor - dnes je používán již výhradně monitor barevný
- signál do monitoru jde z grafické karty (jakýsi mezičlánek) - zakončena video portem
- velikost paměti na grafické kartě ovlivňuje velikost rozlišení a součastně i počet barev
- velikost - určuje se pomocí úhlopříčky 14", 15", 17", 21"
- tiskárna - mechanické - jehličkové
- nemechanické – inkoustové, laserové
- další výstupní zařízení: reproduktory, plotter
6. Hardware – vnitřní paměť
(Paměť ROM, paměť RAM a její funkce, struktuta operační paměti a využití jednotlivých částí v
operačním systému MS-DOS, konfigurace paměti pomocí příkazů MS-DOS v souboru
CONFIG.SYS, zpřístupnění XMS, emulace EMS, tvorba UMB, umožnění práce MS-DOS s UMB, zavedení
ovladačů do UMB, zavedení části MS-DOS mimo konvenční paměť
Co je to paměť?
Paměť je zařízení sloužící k uchování informací (konkrétně binárně kódovaných dat).
Množství informací, které je do paměti možné uložit, se nazývá kapacita paměti a udává se v bajtech.
Paměť je rozdělena na buňky stejné velikosti, z nichž každá je jednoznačně identifikována svým číslem; toto
číslo se nazývá adresa paměti a velikost takovéto buňky, která má svou vlastní adresu, se označuje jako
nejmenší adresovatelná jednotka.
Paměť vnitřní (operační) - slouží k uchovávání momentálně zpracovávaných dat a programů realizovaná
většinou polovodičovými součástkami (integrovanými obvody)
Základní parametry paměti
Přístupová (vybavovací) doba – doba, která uplyne od požadavku na čtení informací z paměti do
okamžiku, v němž jsou data z paměti k dispozici.
Přenosová rychlost – množství informací, které lze z paměti přečíst (nebo zapsat) za jednotku času.
Úzce souvisí se šířkou datové sběrnice.
Kapacita – množství informací, které lze do paměti uložit současně.
Cena za bit – určuje celkovou cenu paměťového systému; obecně platí, že rychlejší paměti mají vyšší
cenu za bit uložených informací.
Závislost obsahu paměti na napájení – zda se informace uložené v paměti po vypnutí napájení ztratí.
Paměť ROM (Read Only Memory – paměť pouze pro čtení)
Slouží pouze k přečtení údajů, které do ní zapsal již výrobce během výrobního procesu paměťového
čipu. Tento stav je nevratný, zapsaná data nelze nijak smazat. ROM je tedy přísně jednoúčelová. Proto se s
touto pamětí v počítači setkáme jen na určitých místech, kde se využívá její hlavní předností: data si
pamatuje i po odpojení napájení. Na základní desce slouží k uchování základního programového vybavení
(firmware, na pc se mu říká bios), které nám nastartuje počítač po jeho zapnutí. Jako ROM jsou někdy
označovány pro zjednodušení i technologicky odlišné paměti ROM, EPROM apod.
ROM – klasická, obsah určen už při výrobě
PROM (programmable rom) – programovatelná,uživatel si ji může sám naprogramovat (jen jednou)
EPROM (erasable prom) – lze opakovaně programovat, před každým programováním se však musí
obsah paměti vymazat působením ultrafialového zářením
EEPROM (electricially eprom) – maže se elektrickými impulsy, počet programování a mazání však bývá
omezen
FLASH - EEPROM – rychlejší než předešlé typy, dá se programovat přímo na desce
Vyrovnávací paměť (CACHE memory)
V mikroprocesoru je integrována CACHE první ůrovně (CACHE L1), jejíž funkce je zaměřena na
zrychlení vnitřní činnosti mikroprocesoru, spolupráce operační paměť - mikroprocesor se netýká.
Paměť CACHE L2 zrychluje komunikaci mezi mikroprocesorem a okolím, hlavně operační pamětí. Dříve se
umísťovala na základní desku. Dnes je přímo integrována ve všech novějších mikroprocesorech (Pentium II,
III a 4, Celeron, AMD K6-III a AMD K7, ATHLON, DURON).
CACHE L2 je umístěna mezi mikroprocesorem a operační pamětí, takže všechna data která putují mezi
těmito dvěma díly, v CACHE „uvíznou“, a pokud je bude mikroprocesor znovu potřebovat, přečte si je z
rychlejší CACHE.
Operační paměť RAM
RAM (Random Access Memory - paměť s náhodným přístupem) je vyrobena tak, aby z ní mohla být data
přečtena, ale také, abychom tam mohli nová připsat. Je to nejvýznamnější druh paměti v počítači. V zájmu o
co nejrychlejší práci počítače musí mít RAM co nejmenší vybavovací dobu (dnes již řádu desítek
nanosekund) čili dobu, která uplyne od vydání příkazu pro vyhledání v paměti až do okamžiku, kdy je
informace na místě určení. RAM je tvořena destičkou s několika malými čipy.
Statické RAM (SRAM)
Jejich paměťová buňka je tvořena bistabilním klopným obvodem. Informace zapsaná do paměťové
buňky zůstane zachována do té doby, než odpojíme napájecí napětí oproti dynamickým RAM mají kratší
přístupovou dobu, jsou však dražší a mají vyšší energetickou spotřebu. Používají se především jako paměti
typu CACHE (vyrovnávací paměť) a jako tzv. „paměť CMOS“ (Complementary Metal Oxide Silicon).
Výrobní technologie CMOS (complementary metal oxide semiconductor) má v klidovém stavu velmi
nízkou spotřebu elektrické energie, a proto se statické RAM CMOS používají pro uchovávání konfigurace
počítače a hodin reálného času (paměť je při vypnutém PC napájena malým akumulátorem nebo baterií).
Dynamické RAM (DRAM)
Jejich paměťová buňka je tvořena miniaturním kondenzátorem.Informace zapsaná do paměťové buňky
zůstává uchována jen po určitou dobu (řádově milisekundy), potom musí dojít k jejímu obnovení (tzv. refresh)
oproti SRAM jsou pomalejší a levnější, mají menší spotřebu a vyšší kapacitu.
Přístupová doba je obvykle desítky nanosekund. Používají se obvykle jako operační paměť počítače.
Existuje několik typů dynamických ram, které se liší svou rychlostí a činností:
FPM – fast page mode
EDO – extended data output
SDRAM – synchronous dram
ECC – error checking and correcting
Druhy pamětí DRAM:
Tyto paměti (na nichž jsou založeny obvody SIMM) dnes již dožívají ve starších počítačích.
DRAM (Dynamic Random Access Memory) je dynamická paměť s libovolným přístupem, to znamená, že
můžeme přistupovat ke kterékoliv paměťové adrese.
FPM-RAM (Fast Page Mode) – typ paměti RAM, který umožňuje adresování stránek. Vybavovací doba je 60,
70, 80 nebo 100 ns.
EDO-RAM (Extended Data Output) – dovoluje delší přidržení dat na výstupu, což umožňuje překrývání
čtecích impulsů. Během čtení dat je možné připravit další adresu. Teoretický nárůst rychlosti je asi 20%
oproti FPM-RAM.
BEDO-RAM (Burst-EDO RAM) - místo jedné paměťové adresy se najednou načítají čtyři.
Druhy pamětí SDRAM:
SDRAM (Synchronous Dynamic RAM) paměť pracující při stejném taktu, jaký je nastavený na
paměťové sběrnici. Její vybavovací doba je 8, 10 nebo 12 ns. V praxi je SDRAM použita na 3,3 voltových 168
vývodových modulech DIMM. SDRAM postupně nahrazuje používanou paměť EDO a FPM. Podporují ji
základní desky (pro Pentia II, Pentia III a procesory AMD), ale musí se nastavit v setupu.
Druhy pamětí DDR (Double Data Rate) - klasické SDRAM paměti přenášejí data pouze na náběžné hraně
řídícího impulsu (generovaného systémovým časovačem). Během 1 impulsu provede paměť SDRAM jednu
operaci. Paměti DDR pracují tak, že přenášejí data na obou hranách (náběžné i sestupné) řídícího impulsu.
DDR paměti tedy nabízejí dvojnásobnou datovou propustnost. DDR paměti vycházejí z dnešních SDRAM, a
tudíž je jejich výroba poměrně levná a praktická implementace snadná.
Druhy pamětí RDRAM (Rambus Dram)
Nový typ paměti dostal jméno po svém vynálezci – firmě RAMBUS. používá se sběrnice s frekvencí 400
MHz a šířkou 16 bitů. Data jsou na této frekvenci přenášena jak na vzestupné, tak na sestupné hraně
taktovacího hodinového signálu, odtud označení 800 MHz. Protože 16 bitů jsou 2 byty, při 800mx2 byty za
sekundu dostaneme celkovou propustnost 1,6 GB za sekundu. Paměti RAMBUS se snaží jen INTEL
prosadit na základní desky s procesorem Pentium 4. Jedinou nevýhodou RDRAM je jejich vysoká cena
(vyvolaná složitější základní deskou a také smlouvou mezi INTELem a RAMBUSem).
Fyzická organizace:
Simm (Single Inline Memory Module) - je paměťovým modulem používaným na základních deskách
procesorů úrovně PENTIUM.
Přístupová doba – 60-70 ns. Kapacita (dnes používané 72 pinové simmy) – 4, 8, 16, 32 nebo 64 MB.
Paměťová šířka – paměť je rozdělena namenší kousky, jejichž informace se přenášejí na sběrnici.
Paritní bit – k osmibitovým modulům byl přidán i devátý. jeho účelem byla kontrola činnosti paměti.
ECC (Error Checking and Correcting) – samoopravný kód používající se u drahých PC hlavně serverů.
použití starších 30 pinových nebo 72 pinových simmů.
DIMM (Dual Inline Memory Module)
Je vylepšením SIMMu. Deska, na níž jsou umístěny paměťové moduly, je delší, obsahuje 168 pinů, což
ji umožňuje 64 bitovou komunikaci. DIMM je tedy rychlejší (64 bitů je přeneseno najednou) a má větší
kapacitu instalované paměti. Pro jeho použití potřebujeme delší bank – DIMM musí být podporován základní
deskou.
DDR DIMM (Double Data Rate Dual Inline Memory Module)
Stejně jako SDRAM, jsou i DDR paměťové moduly nazývány DIMMy, s SDRAM však nejsou zpětně
kompatibilní. DDR moduly jsou 184-pinové a mají jinak umístěné výřezy (klíče), takže se ani omylem nedají
zasunout do patic pro SDRAM. Mají také nižší napájecí napětí 2,5V a s tím související nižší spotřebu a menší
tepelné ztráty.
RIMM (Rambus Inline Memory Module)
Paměťový modul je 184 pinový. Má jinak umístěné klíče, takže tento modul nejde zasunout do jiné
patice.
Logická organizace paměti
Konvenční paměť (conventional memory)
rozsah adres 0-639 (640 kb), je rozdělena na dvě funkční části:
- oblast vstupně/výstupních adres (paměť i/o) ….0-1kb
pro i/o adresy platí známé pravidlo – dvě zařízení nemohou používat stejné adresy.
- oblast určenou pro práci programů ….1-640 kb
Windows mají již jinou architekturu. Rezidentní programy téměř nejsou potřeba a většina
ovladačů (device drivers) je jejich součástí.
Rezervovaná paměť (reserved memory)
Od začátku paměti (adresy 640 kb) byl vymezen prostor pro práci grafického adaptéru (adatér
sem kreslí obraz, který se pak přenese na monitor). S vývojem novějších adaptérů se tento
prostor zvětšoval. Dnešní adaptéry používají většinou celou oblast a0000 do c7fff.
Od konce paměti (f0000 – fffff) jsou adresy vyhrazeny pro systémový BIOS, umístěný v
některém typu ROM na základní desce.
Mezi adresami vymezenými pro zobrazovací adaptér a BIOS je volný prostor, jehož adresy
používají BIOSy umístěné na rozšiřujících deskách.
UMA (Upper Memory Area)
V rezervované paměti jsou některé části, které nejsou využívány žádnou harwarovou
komponentou. Při použití programu DOS tak docházelo k paradoxní situaci – v konvenční
paměti chyběl každý kilobajt, ale v rezervované paměti zůstalo volných několik desítek či
stovek kilobajtů. Proto byl OS DOS doplněn o speciální programy – paměťové manažery
(himem.sys a emm386.exe). Jejich použití dovolilo i zpřístupnění volných adres v rezervované
paměti pro programy spouštěné v konvenční paměti.
Paměť nad 1 MB - rozšiřování adresové sběrnice, pokles cen pamětí a potřeba většího
paměťového prostoru pro programy způsobily zpřístupnění paměti nad 1 MB pro
programy DOSu. Dosáhlo se toho využitím paměťových manažerů:
Stránkové manažery - paměť nad 1MB se rozdělila na stránky, do rezervované paměti se
umístil přepínač (page frames), který posílal data na určité adresy určitých stránek. Program
EMS nebo EMM. V posledních verzích dosu – EMM386.EXE
Nestránkové manažery - umožněno rozšířením adresové sběrnice u pc–at. Po širší sběrnici
je možné vygenerovat více adres, proto není potřeba žádných přepínačů stránek.
Adresování zajišťuje paměťový manažer XMS (XMM). V DOSu se jmenuje HIMEM.SYS
HMA (High Memory Area) - prvních 64 kB nad 1 MB - tyto paměti dokáží používat některé programy
běžící pod MS-DOS a také sám operační systém DOS, čímž se ušetří kB v konvenční paměti.
7. Hardware – vnější paměť
(význam vnějších pamětí, příklady vnějších pamětí, logická struktura pevného disku po provedení
příkazu FDISK operačního systému MS DOS, partition Table, logická struktura pevného disku po jeho
logickém formátování, FAT a její zjednodušená struktura, kolika způsoby můžeme vytvořit systémovou
disketu operačního systému.
Pevný disk (hard disk):
Většina pc ma 2 diskové paměti : pevný disk a disketovou mechaniku. Po vypnutí počítače nejsou
ztracena data v těchto pamětech. Obě paměti pracují na magnetickém principu a mají několik částí:
1. Médium na němž jsou uložena data
2. Mag.hlavy pro zápis a čtení dat
3. Mechaniku pohybující hlavami
4. Motorek točící diskem
5. Řadič
6. Rozhraní
Fyzická struktura pevného disku:
Povrch disku je rozdělen na
stopy (soustředěné kružnice).
Každá stopa je navíc příčně
rozdělena na sektory. Toto
uspořádání nazýváme fyzickou
organizací dat.
Fyzické formátování (low format):
Je proces, kterým se disk
magneticky dělí. Řadič rozdělí disk
na stopy a sektory a ty očísluje.
Řadič umístí na začátek každé stopy a každého sektoru magnetickou značku (identifikátor). Tento druh
formátování provádí výhradně výrobce pevného disku a uživatel by se o něj neměl nikdy pokoušet.
Hlavy a Cylindry:
Magnetické hlavy zapisují a čtou data. Nad každým povrchem létá jedna hlava. Má-li pevný disk 5
kotoučů, může mít až 10 hlav (každý kotouč má 2 povrchy). Hlav však může být i méně, protože krajní
kotouče nemusí mít nutně povrchy z obou stran.
Všechny hlavy jsou umístěny na společném rameni. Díky společnému rameni se tedy hlavy vždy
vznášejí nad stejnou stopou všech povrchů. Stejným stopám na různých površích se říká cylindr, řidčeji
válec.
Práce mechaniky hlav je založena na dvou principech
Krokový motor - starší, levnější a méně spolehlivý. Jedno pootočení motorku znamená jeden příčný
krok hlavy ( posun o jednu stopu).
Vystavovací cívka (voice coil):
Průchod proudu cívkou způsobí vychýlení cívky úměrné velikosti proudu. Je zde využito zpětné
vazby – hlavička čte svou polohu z disku (každá stopa a sektor mají své číslo) a na základě
této informace řídící elektronika přidá nebo ubere proud potřebný k vychýlení. Voice Coil je
samoparkovací.
Parametry pevných disků:
Teplotní kalibrace TCal (thermal calibration):
U velkokapacitních disků s velkou hustotou stop je nutné umístit hlavy nad stopy s velkou
přesností. Během práce se však disk ohřeje a vystavování hlaviček by vlivem teplotních
diletací nebylo přesné. Proto disk pravidelně kontroluje polohu hlavičky nad stopou a provádí
případné korekce její polohy.
Přístupová doba (access time):
Vyjadřuje rychlost, s níž disk vyhledává data. Je součtem doby vystavení a doby čekání. Její
hodnota se pohybuje pod 10ms.
Doba vystavení (seek time):
Je časem nutným k pohybu hlav nad určitou stopu. Hlavy většinou „přelétávají“ pouze několik
stop (málokdy celý disk), a tak je doba vystavení definována jako jedna třetina času
potřebného pro pohyb přes celý disk (cca 2-4ms).
Doba čekání (rotary latency period):
I když hlava doletí nad správnou stopu, nemůže ještě začít se čtením. Musí totiž počkat, až se
pod ní dotočí ten sektor, v němž se má se čtením dat začít. Doba čekání záleží na náhodě, ale
jako technická hodnota se uvažuje 1/2 otáčky disku. Cesta ke snížení doby čekání je zvýšení
otáček disku (max.současné otáčky 10 000 – 15 000 ot/min).
Paměť CACHE:
Stejně jako mikroprocesory používají i pevné disky vrovnávací paměť. Současné disky pracují
s vyrovnávací pamětí 256 kB – 4MB. Je realizována jako paměť DRAM.
Kapacita disku:
V současnosti se pohybuje hranice nabízených disků kolem 80 GB.
Zásady práce s pevným diskem:
- chránit jej před otřesy
- nejvíce se povrch disku opotřebovává při zapínání a vypínání počítače
- pevný disk může poškodit také prudká změna teplot
- nutné pravidelné zálohování důležitých souborů
Řadiče pevných disků:
Řadiče pevných disků zodpovídají za správné vystavení hlav. Organizují vlastní zápis a čtení dat
prostřednictvím kódování nebo dekódování. Ve spolupráci se sběrnicí zajišťují přenos dat mezi diskem a
mikroprocesorem.
EIDE (Enhanced Integrated Drive Electronics), IDE nebo ATA (At Attachment
SCSI (Small Computer Systém Interface):
Je komplexnějším řešením než EIDE. Výhodou SCSI je možnost řetězení příkazů – pokud
některé ze zařízení na SCSI sběrnici vykonává vnitřní činnost může posílat data jiné zařízení.
Logická struktura pevného disku:
Data ukládaná na disk se zapisují do stop a sektorů, které jsou na disku již magneticky vytvořeny LOWFORMÁTem. Paměťový prostor je však potřeba zorganizovat tak, aby údaje uložené na disk byly v případě
potřeby rychle nalezeny. Údaje o diskovém prostoru jsou soustředěny do několika na sebe navazujících
tabulek, tvořících logickou strukturu disku.
Master Boot Record (MBR):
Je v podstatě je základem logické struktury disku. Fyzicky je umístěna v nultém sektoru a nulté
stopě disku. Má dvě části :
- Zaváděcí záznam - načítá tabulku oblastí a musí najít oblast z níž se načte systém.
- Partition table - tabulka oblastí, která dělí disk na oblasti
Partition Table (tabulka oblastí):
Partition Table dělí disk na oblasti. V každé oblasti může být nahraný jiný operační systém.
Nejčastějším případem uspořádání diskových oblastí je jen jedna oblast, s jedním OS.
Oblast DOS (souborové systémy založené na
tabulce FAT) - logická struktura disku:
Dos Boot Record (DBR) - je spouštěcí záznam
oblasti DOS. Je vytvořen automaticky při l
ogickém formátování pevného disku. Má dvě
části : krátký program, jehož úkolem je
zavedení systémových souborů do operační
paměti, druhou částí je tabulka BPB (Bios
Parameter Block). V ní jsou uloženy údaje o
základních parametrech disku. např. velikost
sektoru, počet povrchů disku apod.
Extended Partitions Table (EPT) - je falešným
MBR umístěným v rozšířené oblasti DOS. Její
funkcí je ukázat na další EPT v rozšířené oblasti
a propojit tak jednotlivá dosová oddělení disku.
Kořenová složka (Root Directory / v DOSu hlavní adresář) - další část logické struktury disku vznikne
také automaticky, během formátování disku slouží k zápisu údajů o souborech uložených na disku,
jsou zde obsaženy veškeré informace, které o souboru můžete získat.
Hlavní adresář ve FAT:
Jeden adresář může obsahovat maximálně 512
souborů, proto je nutné používat členění na
podadresáře. Údaje pro jeden soubor mají vyhrazeno
místo 32 bajtů. Organizace jednotlivých bajtů:
8 B je vyhrazeno pro jméno souboru
3 B pro příponu souboru
1 B nese informaci o atributech souboru – R Read only, H - Hidden, S - System, A - Archive,
D - označuje, zda se jedná o soubor, nebo podadresář, l označuje jméno disku (c:)
10 B je nevyužitých (VFAT je používá pro info o souboru, tj. data a čas pro vytvoření, otevření)
4 B popisují datum a čas posledního zápisu
2 B ukazují na 1. cluster fat tabulky
4 B uchovávají délku souboru
VFAT je velice podobné FAT, ale existuje zde zápis dlouhých jmen. Organizace funguje tak, že je využita
jedna nebo více položek DOS adresáře. Také má ještě jednu funkci - Vytváří náhradní jméno dlouhého
názvu. Jméno se skládá z prvních šesti znaků, vlnovky a pořadového čísla, aby nemohla vzniknout dvě
náhradní jména. Ve Windows pak musíte vytvářet ještě více podsložek, protože do kořenové složky se kvůli
dlouhým jménům nevejde ani těch 512 položek, které obsáhl hlavní adresář DOSu.
FAT (File Allocation Table) je hlavní jádro logické struktury disku (funguje stejně ve FAT i VFAT). Přiděluje
diskový prostor ukládaným programům, z hlediska tabulek jde o tu nejdůležitější. Základní fyzickou datovou
jednotkou disku je sektor (512 b). Cluster (alokační jednotka) obsahuje několik sektorů, a tak je cluster
nejmenší logickou jednotkou na disku. Počet sektorů v clusteru je závislý na kapacitě disku a možnostech
tabulky FAT.
12 bitová FAT
16 bitová FAT
Její adresace se rovná 2 ^ 16 , 65 534 clusterů. Její obsah se z 6 kB zvýšil na 128 kB. Zde už
to není tak statické jako u FAT12, takže velikost jednoho clusteru se mění podle typu disku. Z
toho vyplývá, že největší velikost disku, kterou fat16 zvládne, je 2,1 GB (32 kb velikosti
clusteru: 32 768 b × 65 534 clusterů = 2 147 418 112 B = 2,1 GB). Je-li disk větší, musí se
rozdělit na logické jednotky o největší velikosti 2,1 GB.
32 bitová FAT
Tento druh FAT tabulky se začal dodávat s OS Windows 95 OSR2 a Windows 98. Adresace je
tu už 2 ^ 32 (4 296 967 296 clusterů). Dále je tu další vylepšení, čímž je menší velikost
clusteru. Tzn. že se urychlí práce a vůbec celý systém práce s datovým prostorem disku.
Způsoby formátován:
rychlé (vymazat) — Stará tabulka se přepíše novou a disk se bude jevit jako naformátovaný, tj. čistý. Ttento
způsob nedokáže odhalit nečitelné clustery a také nespolupracuje s disky, které před tím nebyly úplně
naformátované.Samozřejmě, plus je v rychlosti, toho se dosáhne tím, že se naprosto ignorují datové
oblasti.
úplné — Nejspolehlivější řešení mnoha problémů. Na disku se vytvoří zcela nová logická struktura a stará
FAT tabulka se přepíše novou. Průběžně se také otestuje a případně se založí i nové datové clustery.
NTFS (New Technology File Systém):
Je souborový systém Microsoftu podporovaný jejich OS Windows NT 3.1, 3.11, 3.5, 3.51, 4.0, Windows
2000 a XP. Jinými OS není s plnou funkčností podporován. Začněme nejběžnějšími fakty. Oddíl (partition)
NTFS může mít velikost 4 tb. To nám zaručí, že nám bude dostačovat ještě hodně dlouho.
Vlastnosti:
- Obnovitelnost: pokud při zápisu dojde k havárii, u FAT dojde ke ztrátě dat.
- Přemapování clusterů: vadný sektor NTFS přemapuje a data umístí do nového clusteru. Adresy
vadných clusterů jsou uloženy do souboru MTF, takže se už nikdy ten cluster nepoužije.
- Komprese: komprimace svazků, složek a souborů je zapracována přímo do NTFS
- Není omezen počet položek v kořenové složce
- Je možné formátovat svazky do velikosti 2 tb
- NTFS používá menší clustery
- Oprávnění: nastavení oprávnění pro složky a soubory uživatelům
- Diskové kvóty: jejich prostřednictvím je možné definovat diskový prostor, který budou moci používat
jednotlivý uživatelé systému.
- šifrování dat: NTFS má šifrovací systém, který ve spojení s technologií veřejného klíče dokáže
zašifrovat data a chránit obsah souborů před zneužitím.
Při vyhledávání souborů je minimalizován počet přístupů na disk.
8. Software – systémové oblasti pevného disku
(Systémové oblasti pevného disku, umístění, obsah FAT tabulky, zjednodušená struktura,
funkce fragmentace souborů, význam, průběh bootování operačního systému MS-DOS,
Konfigurační a inicializační soubory systému MS-DOS a WINDOWS, význam systémové
proměnné prostředí PATH)
9. software- obslužné programy operačního systému MS-DOS
(pojem "diskový manažer", jaké diskové manažery znáš a používáš (MS-DOS, Windows...)
Popis principu ovládání diskového manažeru, popis funkcí diskovém manažeru M602,
možnosti současných diskových manažerů (Windows Commander apod.),
Vysvětli pojmy multitasking a multithreading)
Pojem "souborový manažer" má mnoho definicí. Lze si jej představit jako program, usnadňující práci
se soubory, složkami - tedy celým diskem počítače.
Postupně, s vývojem tehcnologií, jsou do těchto programů doplňovány další funkce. Příjem/Odesílání
pošty, faxu, přístup na FTP, komprimace souborů (toto je jedna ze základních vlastnosti "vylepšených" verzí).
V dnešní době se za souborový manažer považuje program, poskytující komplexní zjednodušení práce
s počítačem.
80. – 90. léta - Na platformě PC převládá MS-DOS. V této době se objevuje od verze 5.0 první pokus o
nadstavbu - pro běžného uživatele celkem složitého příkazového řádku - program "dosshell". Paralelně
přichází na trh Norton Commander od Petera Nortona - revoluční „dvoupanelový“ systém práce se soubory
1990 – 1995 Norton Commander je ve všeobecném podvědomí. Objevuje se ruská verze - Volkov
Commander. Z českých jsou to například M602 od tehdy začínajících Software 602.
Mezi uživatele proniká Windows. Objevuje se první verze dnes již známého Windows Commanderu.
Mnoho lidí předpokládá, že s příchodem plně grafického systému odpadá nutnost použití souborových
manažerů. Opak se ale stává pravdou. Po zjištění, že windows® 95 nejsou až tak dokonalé a skvělé, jak
nám Microsoft tvrdí, se mnoho lidí obrací k lepšímu způsobu práce se soubory. Počáteční euforie ikon
odpadá a nastává nutnost něčeho užitečnějšího. Mnoho lidí volí návrat ke klasickým panelovým nadstavbám.
Na příchod Windows reaguje také řada firem vývojem manažerů na platformě win32. Například
windowsovská verze norton commanderu, nebo také winm602, která se však nikdy příliš neuchytila, díky
své těžkopádnosti.
Příchod Microsoft Windows® 98 obsahují zdokonalený průzkumník a lepší propracovatelnost a
komplexnost při práci se složkami a systémem. Dochází ke sjednocení práce se soubory a internetem
(sjednocení průzkumníku s internet explorerem - konkurencí tolik nenáviděný tah označovaný jako
monopolní strategie - později soudně projednávany). Průzkumník již poskytuje lepší práci se soubory. Ke
všeobecné spokojenosti přispívá zlepšená stabilita systému. Mnoho lidí má však stále v oblibě staré dobré
manažery. V součastné době vládnou světu Windows XP a popravdě je nutno podotknout, že klasické, staré
dobré souborové manažery pomalu odchází z podvědomí uživatelů. Všechno je to dáno především
velkým boomem IT a jejího průniku mezi běžné lidi. Ubývá pamětníků a lidé se dostávají k hotovému - k
Windows s jejich průzkumníkem.
Souběžně s průzkumníkem existuje v dnešní době celá řada více, či méně používaných manažerů:
- Total Comander (Bývalý Windows Commander)
- Servant Salamander
Stručný přehled vlastností a funkcí souborových manažerů, které jsou dnes považovány za standart:
- Práce se soubory a složkami (kopírování, mazání, spouštění - to je naprostý základ)
- Automatizované spuštění (makra)
- Práce s FTP
- Práce s e-mailem
- Víceuživatelský přístup (ne vždy je podporován)
- Paralelní práce s procesy - možnst v průběhu kopírování např. procházet diskem
- Schopnost práce se základními formáty souborů (interní přehrávač na MP3, prohlížeč obrázků)
- Textový editor + HEX editor
- Lokalizované prostředí
- Propojení dvou počítačů přes LPT / COM porty
- Oblíbené adresáře
- Vyhledávání souborů
- Přejmenování více souborů najednou
- Kontrolní CRC součty souborů
- Kódování souborů
10. Software – grafické uživatelské prostředí typu WINDOWS
(Co je prostředí MS WINDOWS, uveď jeho výhody proti operačnímu systému MS-DOS,
porovnej různá prostředí MS WINDOWS, na cvičném PC popiš jednotlivé typy objektů
prostředí WINDOWS, práce s oknem, přesouvání a kopírování, vytvoření nového okna a
nového zástupce programu, přejmenování a zrušení vytvoření zástupce, nastavení vzhledu
základní obrazovky Windows, pojem a význam screen saver
Operační systémy Windows
Prvním operačním systémem firmy Microsoft byl všem dobře známý MS-DOS, který byl vytvořen pro
osobní počítače firmy IBM. Na trh byl uvedení společně s těmito počítači v roce 1981. Tento systém byl však
velice nepohodlný a navíc umožňoval práci pouze jednomu uživateli, který mohl mít v danou chvíli spuštěný
jediný program. Byl to 16 bitový operační systém, podporoval nejvýše 640 kB paměti a pevné disky do
kapacity 30 MB.
Většina nedostatků MS-DOSu, především uživatelská nepřívětivost a absence multitaskingu, byla
překonána systémem Windows. Jeho první verze 1.0 byla ohlášena 10. listopadu 1983 a na trh uvedena o
dva roky později 20. listopadu 1985. Tento operační systém již nenutil uživatele ukončovat a znovu spouštět
programy. Pokud chtěl s programy pracovat současně, mohl se mezi nimi přepínat, avšak okna se nemohla
překrývat. Tento nedostatek byl odstraněn ve verzi 2.0, která spatřilo světlo světa v roce 1987. Zde již bylo
možno okna překrývat jedno přes druhé, bez nutnosti je mozaikovitě skládat vedle sebe. V prosinci roku 1987
pak byly uvedeny Windows 2.0 verze 386, které byly optimalizovány pro nejnovější čip firmy Intel.
Windows verze 3.0 se v roce 1990 velmi rychle rozšířily, především díky velké hardwarové i softwarové
podpoře významných nezávislých výrobců a předinstalováváním na nová PC. Objevilo se také několik
významných novinek, jako je grafické prostředí, virtuální paměť (swapování na disk), tři módy operací (real,
standard, 386 enhanced), stromový správce souborů nebo běh Windows v chráněném módu 386. O rok
později byla vydána rozšířená verze Multimedia Extension, která byla k dispozici pouze jako OEM. Tyto
rozšíření již podle názvu vylepšovala práci systému s multimédii a vyžadovala instalaci na odpovídající
hardware - minimálně VGA kartu, CD-ROM, 2tlačítkovou myš a zvukovou kartu.
Přesně v době oslav Dne nezávislosti (4. července) roku 1992 Microsoft ohlašuje rozhraní nové
generace - Win32 pro nová 32bitová Windows NT. Objevují se také první zmínky o "Chicagu" (což je kódové
jméno pro systém, který byl později uveden na trh pod názvem Windows 95). V tomtéž roce se poprvé
setkáváme s Windows for Workgroups 3.1, která podporují především práci v síti, pracovních skupinách,
posílání elektronické pošty, sdílení souborů, tiskáren a plánovacího kalendáře.
V polovině roku 1993 se dostávají na scénu Windows NT, která jsou zaměřená především na náročné
uživatele a servery. Zkratka NT znamená New Technology, i když někteří ji žertem přetvářejí na Not Today
nebo No Thanks a Nice Try. Windows NT vznikla ze systému OS/2, který původně Microsoft vyvíjel společně
s firmou IBM. Později však spolupráce obou firem zkrachovala a každý začal vyvíjet svůj systém zvlášť.
Koncem roku 1993 uvádí Microsoft vylepšené Windows for Workgroups ve verzi 3.11. Obsahují pozměněné
jádro Windows, které přináší vyšší výkon a lepší stabilitu. Do systému byla také zabudována podpora pro
Novell NetWare. Mnohé z těchto vylepšení Windows for Workgroups 3.11 později zdědily i Windows 95.
Až do této doby Microsoft produkoval jen nadstavby systému MS-DOS. Po mnoha odkladech byly však
24. srpna 1995 uvedeny na trh Windows 95, které již nevyžadovaly instalaci DOSu. Tento systém byl opatřen
řadou vylepšení, například částečně 32-bitovým jádrem, podporou dlouhých názvů souborů, lepší podporou
sítí (byla integrována TCP/IP sada) a zcela novým grafickým rozhraním. V roce 1996 vydal Microsoft
Windows 95 OSR2, jejímž jediným vylepšení oproti předchozí verzi bylo zavedení nového souborového
systému FAT 32.
Grafické uživatelské rozhraní Windows 95 bylo tak úspěšné, že se jej Microsoft rozhodl využít i v nové
verzi Windows NT 4.0, která přišla na trh v roce 1996. Grafické rozhraní však bylo jediné co měly tyto
systémy společné. Zajímavým faktem je, že kromě platformy x86 podporovaly Windows NT 4.0 také v mnoha
směrech dokonalejší platformy Alpha, PowerPC a MIPS. Tato vlastnost se však postupem času odbourává a
zůstává jen platforma x86.
Windows 98 jsou již opravdu posledním systémem založeném na starém jádře pracujícím pod DOSem.
Na trh byly uvedeny v červnu roku 1998 a o tři měsíce později dokonce v lokalizované české verzi. Windows
98 obsahovaly přímo v jádře webový prohlížeč, což samozřejmě znevýhodňovalo ostatní výrobce prohlížečů.
Tento fakt se stal podnětem k zahájení antimonopolního řízení vlády USA proti Microsoftu, který se svým
způsobem táhne až do dnes.
Pátou verzi Windows NT uvedl Microsoft na trh 17. února 2000. Přesto, že je tento systém volným
pokračováním Windows NT 4.0, obsahoval tolik změn, že byl přejmenován na Windows 2000. Stejně jako
Windows 98 mají i Windows 2000 v jádře zabudovaný internetový prohlížeč, ale mají vylepšenou práci s
multimédii a herní schopnosti. Pro většinu domácích uživatelů je však tento systém příliš robustní a náročný
na hardware. Bývá nasazován především na výkonných serverech. Mezi nejnovější operační systém z rodiny
Windows patří Windows XP, kde XP znamená eXPerience. Celý systém je multimediální, umožňuje práci s
videem, zvuky a Internetem.
B, Srovnání technických parametrů Windows 95, NT a 2000
Operační
systém
Minimální hardware
Podpora zařízení
Stabilita *)
Kompatibilita
Windows 95
386/486 s pamětí 8 MB
více než
4 000
2,1 dne
s většinou aplikací
Windows a MSDOS
Windows NT
Workstation
4.0
Pentium s pamětí 16
MB
více než
3 000
5,2 dne
nižší (z důvodu
narušení
bezpečnosti)
Windows 2000
Professional
Pentium s pamětí 64
MB
téměř
12 000
90 dní
rozsáhlá
*) hodnoty uvádí dny, kdy bylo průměrně nutné počítač restartovat, jak uvedl Bill Gates na předváděcí show
Na cvičném PC popiš jednotlivé typy objektů prostředí WINDOWS
- vlastnosti pozadí
- průzkumník
- ovládací programy (jednotlivá nastavení...)
Práce s oknem
Programy se spouštějí v oknech (proto se také celý operační systém jmenuje Windows, tedy anglicky
"okna"), což jsou obdélníky nebo čtverce, které mají v horní části lištu s titulkem a základní ovládací prvky.
Typické okno si podrobně představíme na následujícím obrázku.
1. Ikona aplikace - podle této ikonky orientačně poznáte, s jakým programem právě pracujete.
Kliknete-li na ní levým tlačítkem myši, rozbalí se řídící menu s nabídkou pro změnu velikosti okna,
jeho přesun, minimalizaci a uzavření. Některé z těchto voleb jsou rychleji přístupné pomocí tří tlačítek
v pravé části lišty.
2. Lišta - slouží k přesunu okna po obrazovce. Pokud není okno roztažené na maximální možnou
velikost (o takovém okně říkáme, že je maximalizované), můžete je přesunout tím, že kliknete na
lištu levým tlačítkem myši, přetáhnete okno na požadované místo, a uvolníte tlačítko myši.
3. Titulek okna - z titulku snadno a rychle zjistíte, s jakým programem právě pracujete a jak se jmenuje
dokument, který máte otevřený. V našem případě lze z obrázku poznat, že program se jmenuje
Poznámkový blok a dokument zatím nemá žádný název.
4. Tlačítko pro minimalizaci okna - tímto tlačítkem provedete tzv. minimalizaci okna, což znamená,
že program "zmizí" z obrazovky, ovšem nedojde k jeho uzavření, díky čemuž jej můžete snadno
vyvolat zpět ve stejném stavu v jakém byl před minimalizací. Minimalizovaný program znovu
aktivujete tak, že na hlavní liště kliknete na obdélník s ikonou aplikace a popiskem, který byl předtím
v titulku okna. Často se též můžete setkat s pojmem, že "program se minimalizuje do ikony na
hlavním panelu".
5. Tlačítko pro obnovení/maximalizaci okna - toto tlačítko mění svůj význam podle toho, zda je okno
programu maximalizované či nikoli. V případě, že okno maximalizované není, způsobí stisk tohoto
tlačítka maximalizaci. Takové okno se rozprostře přes celou obrazovku a není možné s ním dalším
způsobem manipulovat (přesouvat, měnit velikost). V případě, že je okno maximalizované, uvede
stisk tlačítka okno do stavu, kdy s ním můžete libovolně manipulovat. Pro běžnou práci je ale vhodné
pracovat vždy v maximalizovaném okně, neboť jedině tímto způsobem využíváte plně celou velikost
obrazovky.
6. Tlačítko pro zavření okna - toto tlačítko způsobí zavření okna a tím i celého programu. Většinu
aplikací je možné ukončit několika rovnocennými způsoby (např. přes řídící menu, či přes menu
Soubor-Konec), ovšem toto tlačítko je zcela jednoznačně nejrychlejším způsobem.
7. Menu - pomocí menu celou aplikaci ovládáte - můžete tak udílet příkazy, definovat alce a určovat
parametry. Menu se liší podle toho, v jaké aplikaci momentálně pracujete - v případě textového
editoru zde například najdete příkazy pro formátování a úpravu textu, v případě programu pro
kreslení obrázků pak nejrůznější nástroje potřebné pro malování atp.. Menu je často doplňováno
ještě nástrojovou lištou obsahující tlačítka, která duplikují některé položky menu a zrychlují přístup
k často používaným funkcím.
8. Rolovací lišta - v případě, že by se dokument nevešel na celou obrazovku, zobrazí se po pravé
straně (případně i dole pro horizontální posun) rolovací lišty, s jejichž pomocí se můžete po
dokumentu posouvat. Posouvat se můžete několika způsoby - například stisknutím malé šipky
ukazující směr nahoru nebo dolu, tažením posuvníku nebo klikáním mezi posuvník a šipku.
9. Rámeček okna - jestliže není okno maximalizované, můžete pomocí rámečku okna měnit jeho
velikost. To provedete tak, že ukážete myší na rámeček okna (je nutné ukázat poměrně přesně, aby
se kurzor změnil na "dvojšipku" ukazující buď z leva do prava v případě boční strany a zhora dolů v
případě dolní nebo horní strany), kliknete levým tlačítkem myši, roztáhnete okno na požadovanou
velikost a uvolníte tlačítko myši. Tímto způsobem lze libovolně měnit velikost okna na obrazovce.
Malý tip pro usnadnění: pokud chcete současně změnit výšku i šířku okna, nemusíte měnit tyto
parametry jednotlivě, nýbrž stačí ukázat na některý z rohů tak, aby se kurzor změnil na šipku se
dvěma hroty nakloněnou o 45 stupňů a pak stejně jako v předchozím případě tažením změnit
velikost okna.
Přesouvání a kopírování
Kopírování souboru nebo složky
Otevřete složku
Pokud se soubor nebo složka, které chcete kopírovat, nenachází ve složce Dokumenty nebo v některé
z podsložek, klepněte na tlačítko Hledat a vyhledejte je. Chcete-li otevřít okno pro hledání, klepněte
na tlačítko Start, přejděte na příkaz Hledat a klepněte na položku Soubory či složky.
1. Klepněte na soubor nebo složku, které chcete kopírovat.
2. V rámečku Práce se soubory a složkami klepněte na odkaz Kopírovat soubor nebo Kopírovat
složku.
3.
V dialogovém okně Zkopírovat položky klepněte na jednotku nebo složku, kam chcete položky
kopírovat, a potom na tlačítko Kopírovat.
Složku Dokumenty otevřete poklepáním na ikonu Dokumenty na ploše.
Můžete kopírovat více souborů nebo složek najednou.
Jestliže chcete vybrat za sebou následující soubory nebo složky, klepněte na první položku, podržte klávesu
SHIFT a potom klepněte na poslední položku. Chcete-li vybrat soubory či složky umístěné jinak, podržte
klávesu CTRL a potom klepněte na jednotlivé položky.
Přesunutí souborů přetažením
Spusťte program
1. Vyhledejte soubor nebo složku, kterou chcete přesunout.
2.
Ujistěte se, že je zobrazeno cílové umístění souboru nebo složky, které chcete přesunout. Pokud
například přesouváte soubor ze složky Dokumenty na plochu, bude pravděpodobně třeba změnit
velikost okna Průzkumníka Windows tak, aby byla plocha zobrazena.
3.
Přetáhněte soubor či složku na požadované místo.
Vytvoření nového okna a nového zástupce programu
Umístění zástupce na pracovní plochu. Otevřete složku.
1. Poklepejte na jednotku nebo složku.
2. Klepněte na požadovanou položku, například na soubor, program, složku, tiskárnu nebo počítač.
3. V nabídce Soubor klepněte na příkaz Vytvořit zástupce.
4. Upravte velikost okna tak, abyste zobrazili plochu.
5. Přetáhněte nového zástupce myší na plochu.
Poznámky
Složku Tento počítač otevřete poklepáním na ikonu Tento počítač na ploše.
Položku můžete také přetáhnout na plochu pomocí pravého tlačítka myši a pak klepnout na příkaz Vytvořit
zde zástupce.
Chcete-li změnit vlastnosti zástupce, klepněte na něj pravým tlačítkem myši a pak klepněte na příkaz
Vlastnosti.
Odstraněním zástupce položky neodstraníte původní položku. Tato položka bude v počítači stále existovat
v původním umístění.
Nastavení vzhledu základní obrazovky Windows
Motiv plochy – přehled
Motiv plochy je předem definovaná sada ikon, písem, barev, zvuků a dalších prvků systému Windows, které
dávají ploše jednotný a charakteristický vzhled. Uživatel může volit mezi různými motivy, může vytvořit vlastní
motiv tím, že určitý motiv upraví a uloží pod novým názvem, a může také použít tradiční klasické nastavení.
Pokud změníte libovolný prvek motivu, například pozadí plochy nebo spořič obrazovky, měli byste tyto změny
uložit jako motiv s novým názvem. Jestliže plochu změníte, ale změny neuložíte jako motiv s novým názvem,
budou po výběru jiného motivu provedené změny ztraceny.
K výběru a uložení motivu slouží ovládací panel Zobrazení. V následující tabulce jsou uvedeny položky
plochy, které jsou ukládány jako součást motivu.
Ovládací panel
Zobrazení
Karta
Plocha
Zobrazení
Plocha
Položka
Pozadí, Pozice a Barva
Ikony na ploše (ikony lze změnit klepnutím na tlačítko Vlastní
nastavení plochy)
Zobrazení
Spořič
obrazovky
Vzhled
Zobrazení
Vzhled
Myš
Zvuky a zvuková
zařízení
Ukazatele
Okna a tlačítka, Barevné schéma a Velikost písma
Všechny funkce v dialogovém okně Upřesnit vzhled (klepněte na
tlačítko Upřesnit)
Schéma nebo jednotlivé ukazatele
Zvuky
Zvukové schéma a Události programů
Zobrazení
Spořič obrazovky
Pojem a význam screen saver
spořič obrazovky
Pohybující se obrázek nebo vzorek, který se objeví na obrazovce, pokud po určitou dobu nepoužijete myš
nebo klávesnici.
11. Software - základní charakteristika textových editorů
(charakteristika, typy ( rozdělení ) programů, vlastnosti prostředí, práce se soubory a dokumenty,
otevření, zavření dokumentu, typy souborů)
Textovými programy nebo procesory rozumíme programy pro práci s textem. Tyto programy jsou vůbec
nejrozšířenější na trhu se softwarem. Pro každý OS existuje mnoho textových programů v různých
provedeních a cenových hladinách. Počítače umožňují jak rychlejší a komfortnější psaní textu, tak úsporu
papíru. Základní výhodou je možnost opravení dokumentu ještě před jeho vytištěním. Programy pro
zpracování textu se rozdělují do dvou základních skupin podle funkcí, které poskytují:
- Textové editory - jednodušší programy pro zpracování textu. Umějí provádět jen omezený počet
činností s textem (vyhledávání textového řetězce, operace s bloky textu ap.). Jeden nebo více jednoduchých
textových editorů je dodáváno společně s každým operačním systémem (Notepad = Poznámkový blok,
WordPad, ve W3.x Write).
- Textové procesory - disponují širokou paletou funkcí pro práci s textem. Samozřejmostí je podpora
základních funkcí textového editoru. Rozšiřující funkce záleží většinou na typu procesoru (práce s
odstavcem, zobrazení mnoha druhů písem v jednom dokumentu a mnoho dalších). Až na výjimky (OS/2
Bonus Pak, StarOffice) si uživatel musí dokoupit textový procesor sám, popř. jej dostane přímo s počítačem
formou OEM.
Podstatnou charakteristikou programu pro zpracování textu je způsob zobrazení. Kvalitní textové
procesory by měly podporovat formát WISIWYG (What You See Is What You Get), neboli Co vidíš, to
dostaneš. Uživatel tak může sledovat konečný vzhled dokumentu už při jeho vzniku. Metoda WISIWYG není
většinou podporována u obyčejných textových editorů.
Textové editory
Jak už bylo řečeno, součástí každého OS je minimálně jeden textový editor. Editory jsou ale dodávány i
samostatně (např. Norton Editor) nebo s dalšími aplikacemi (např. Norton Commander nebo M602,
programovací jazyky ap.).
Plná instalace MS-DOSu obsahuje MS-DOS Editor, což je jednoduchý editor určený zejména pro
úpravu systémových souborů operačního systému. Výsledné soubory jsou ukládány ve formátu ASCII a jsou
dále importovatelné do jiných editorů a procesorů. Spouštěcí soubor EDIT.EXE.
Plná instalace Windows obsahuje Poznámkový blok, což není vlastně nic jiného, než velice
jednoduchý editor určený pro provoz pod Windows. Soubory ukládá s příponou .txt v neformátovaném ASCII
kódu, který je podporován všemi ostatními editory.
Textové procesory
Jedná se o velkou skupinu programů na zpracování textu. Rozdíl mezi nimi je převážně v grafickém
uživatelském rozhraní, všechny textové procesory pak nabízejí celou řadu funkcí, které se mohou víceméně
lišit. Důležitá je schopnost procesorů importovat soubory vytvořené v jiných programech. Nejrozšířenější jsou
soubory s příponou .doc (dokumenty Microsoft Wordu).
Textové procesory jsou mj. charakteristické následujícími funkcemi:
- Možnost zobrazení více druhů písma v jednom dokumentu - závisí na nainstalovaných druhů písma
Další parametry jsou prostrkání, nadsazení nebo podsazení, proklad, barva, velikost a řezy písma (tučné,
kurzíva, podtržené, přeškrtnuté ap.).
- Možnost přesného definování rozměru stránky
- Možnost různé úpravy jednotlivých odstavců
- Podpora technologie WISIWYG - neboli What You See Is What You Get. Ta zobrazuje dokument tak, jak
bude vypadat po vytištění na tiskárně, což značně zjednodušuje orientaci uživatele.
- Podpora OLE - technologie firmy Microsoft, která umožňuje vkládání jiných dokumentů (např. tabulek
textového procesoru, nebo databáze) do dokumentu.
- Používání tabulek s některými matematickými a logickými funkcemi (třídění...)
- Používání jazykových slovníků (pravopis, synonyma) - automatická kontrola pravopisu
- Možnost kombinování obrázků a textu v jednom dokumentu
- Záložky v textu, poznámky pod čarou, tvorba dokumentu podle osnovy.
T602 - nejrozšířenější textový editor pro MS-DOS je produktem firmy Software602. Nepodporuje všechny
výše zmiňované funkce, ale jeho výhodou je nízká cena a naprostá spolehlivost při psaní českých textů.
Nevýhodou pak poměrně problematický export textů do jiných aplikaci. Verze 3.0 poskytuje pak téměř
všechny výhody klasického textového procesoru pro MS DOS.
AmiPro - produkt firmy Lotus (nyní součást IBM), který obsahuje všechny funkce profesionálního nástroje
pro tvorbu textů. Laika pravděpodobně zahltí rozsahem svých funkcí. Pohybuje se na horní kvalitativní úrovni
textových procesorů. S trochou nadsázky by se dalo říci, že je přechodem k profesionálnímu typografickému
programu. Pracuje samozřejmě pod Windows.
WinText602 - program společnosti Software602, který navazuje na úspěšnou tradici editoru T602, přidává
mu nové funkce a pracuje pod MS Windows. Výhodou je, stejně jako u předchůdce, spolehlivost při tvorbě
českých textů. Výborně se dá používat jako konverzní program textového formátu 602 do jiných formátů. Je
součástí balíku PC Suite 2001 od firmy Software 602, který je zcela zadarmo.
Wordperfect - textový procesor, který je produktem firmy Novell (známější z počítačových sítí). Textový
procesor s dlouhou tradicí jak ve verzích pro MS DOS, tak i pro Windows.
Microsoft Word - produkt Microsoftu kompatibilní s většinou ostatních produktů firmy. Existuje ve verzi pro
MS-DOS, především však pro Windows. Verze pro Windows dosáhly obrovského rozšíření. Díky výborné
kooperaci s operačním systémem Windows nedochází prakticky k žádným problémům. Jedná se o nejlepší
produkt na současném trhu. Procesor umožňuje naprosto libovolné úpravy textu a všechny výše jmenované
vlastnosti. Jeho verze se prodávají v mnoha jazykových mutacích (samozřejmě i v češtině). Jedinou
nevýhodou programu jsou jeho poněkud vyšší požadavky na hardware a vyšší cena. Nejnovější verze je
součástí kancelářského balíku Microsoft Office XP a je už desátou verzí. Office XP se měly původně
jmenovat Office 2002, XPčka se dostaly na trh už v roce 2001. Program byl postupně součástí balíků
Microsoft Office 95, 97, 2000 a dnešních XP.
Microsoft Word z řady XP je nutné po instalaci aktivovat. Novinkou v Office XP je podpora široké spolupráce
v rámci pracovních týmů či skupin, propojení s obsahem internetu, u textu se objevují ikonky s návrhem
rychlého zformátování, v programech je téměř vše „po ruce“, do Office je implementovaná schránka, která
obsáhne až 25 vložených objektů, automatická oprava textu už není tak vlezlá (označí se jenom malým
obdélníčkem u slova, na kterém je kurzor), je možné nezávisle označovat více slov v textu (Ctrl+myš), velká
je podpora digitálních zařízení a médií, v cizích (a jednodušších) jazycích jistě využijete kontrolu gramatiky,
překlad mezi angličtinou, němčinou a francouzštinou, zvýšená je i bezpečnost programů - po havárii si
můžete vybrat ze zálohovaných verzí souboru, při chybě programu máte možnost změny vždy uložit.
Z dalších textových procesorů jsou to MAT firmy Cybex, E.T. Klasik firmy Optimal, WordStar firmy Wordstar,
InWord firmy Alcor, StarOffice, X-Office pro OS Linux, profesionální DTP programy (Calamus, Quark Xpress,
Corel Ventura)…
Program se ovládá pomocí roletového menu v horní liště a panelů nástrojů, mnohé funkce s objektem
můžeme provádět, když ho označíme a stiskneme na něm pravé tlačítko myši. Dalšími částmi programu jsou
rolovací lišty, pravítka a informační lišta na dolním okraji.
V editoru je možné otvírat libovolné množství oken, které je omezené především velikostí operační
paměti.
Základní dovednosti pro práci s Wordem:
– Základní editace textu - styly.
– Úpravy stránky - Soubor -> Vzhled stránky (zde lze nastavit i číslování řádků, zrcadlové okraje atd.),
– Novinová stránka - Formát -> Sloupce (možnost vložení čáry mezi sloupce)
– Kniha - viz. novinová stránka, úpravy stránky, Soubor -> Tisk -> Vlastnosti (oboustranný tisk, kniha apd.),
Vložit -> Čísla stránek, Rozvržení dokumentu
– Vkládání – Vložit -> Konec, Čísla stránek, Datum a čas, Automatický text, Pole, Symbol, Komentář,
Poznámka pod čarou, Křížový odkaz - hypertextový odkaz na záložku v dokumentu
-> Rejstříky a seznamy, Obrázek, Textové pole, Soubor, Objekt - Editor rovnic, grafy z Excelu, mapy,
organizační diagramy a spousta dalších
-> Záložka - vložení „záložky“, na kterou se lze snadno vrátit (pomocí Úpravy -> Přejít na nebo
hypertextového odkazu)
-> Hypertextový odkaz
– Šablony - Soubor->Nový
– Makra - Nástroje -> Makro -> Makra, Záznam nového makra
Typické použití maker:
- urychlení rutinních úprav a formátování,
- kombinace více příkazů,
- rychlejší zpřístupnění možnosti v některém dialogovém okně,
- automatizace složitých posloupností úkolů.
Word nabízí dva prostředky k vytvoření makra: makrokameru a Editor jazyka Visual Basic. Makrokamera
pomůže vytvářet makra zejména začátečníkům. Word zaznamenává makro jako posloupnost příkazů
programovacího jazyka VB pro aplikace. Editor VB můžete použít jednak k otevření a upravení již
zaznamenaného makra a jednak k vytvoření velmi flexibilních a účinných maker obsahující instrukce
jazyka VB, které nelze zaznamenat.
Makra můžete uložit do dokumentu nebo do šablony. Ke kopírování, odstranění nebo přejmenování
maker ze souboru do souboru se používá Organizátor. V nabídce Nástroje klepněte na Makra, a pak na
Organizátor. Makru klávesovou zkratku
– Hromadná korespondence - Nástroje -> Hromadná korespondence …
12. Software – charakteristika tabulkových procesorů
(tabulkový procesor a jeho využití (porovnej tabulkový a textový procesor), jaké tabulkové
procesory znáš a využíváš, pracovní prostředí tabulkových procesorů, tabulky, přesun, kopírování)
Tabulkový procesor (spreadsheet) je v současné době většinou rozsáhlý balík programů pro
komplexní analýzu a zpracování číselných dat. V různě míře obsahuje také prostředky pro grafickou
prezentaci a publikaci těchto dat a výsledků analýz. Vznik tabulkových programů je těsně spjat s rozvojem
osobních počítačů. První myšlenky se zřejmě zrodily v hlavě studenta Harvardské university R. Birklina při
studiu finančního plánování. Aby nemusel neustále přepočítávat data rozsáhlých rozvahových tabulek,
vytvořil se svým přítelem první spreadsheet, a to pro osmibitový Apple II. Svůj první komerční tabulkový
procesor VisiCalc vytvořili již jako firma VisiCorp. Tento program zvládal kalkulační matici s 256 sloupci a 63
řádky. Firma však bohužel nebyla komerčně úspěšná a tak se o zásadní rozmach tabulkových procesorů
zasloužila s největší pravděpodobností firma Lotus Development Corporation s programem Lotus 1-2-3 a
také s komplexnějším systémem Lotus Symphony. Od začátku byly tedy tyto systémy
určeny pro osobní počítače a byly pro ně jedněmi z prvních prakticky použitelných aplikací. Mají tím částečně
na svědomí boom malé výpočetní techniky.
Tabulkové procesory lze použít v mnoha směrech:
– finanční a statistické zpracování dat,
– komplexní výpočty v administrativě, plánování a rozpočtování,
– modelování prognostického vývoje atd.
Principy tabulkových procesorů
- Spreadsheet (také tabulkový procesor nebo kalkulátor) je obecné pojmenování programů, které
řeší uvedenou problematiku. Rovněž se tak označuje i zpracovávaná kalkulační nebo rozhodovací tabulka.
Základní charakteristikou bývá maximální rozměr spreadsheetu, ovšem s rostoucím výkonem počítačů se
tyto meze posouvají až za využitelnou mez.
- Worksheet (pracovní formulář) je pracovní oblast, obecná dvourozměrná či vícerozměrná tabulka.
Je uspořádána do řádků a sloupců. Řádky jsou obvykle označovány arabskými číslicemi, sloupce písmeny
anglické abecedy.
- Cell (buňka) je elementární zpracovávaný prvek tabulky. Je jednoznačně identifikován svou
polohou (adresou, souřadnicemi). Buňky se tedy nejčastěji označují jako A5, G24, BC15 atd. Každý záznam
tabulky jednoznačně patří do určitě buňky a má přesně definovanou adresu. Touto adresou lze každou buňku
identifikovat, zavolat atd.
Buňka je buď prázdná (tedy nedefinovaná, nemyslí se tím např. číselná hodnota "nula" nebo textová hodnota
"mezera", to jsou již určité hodnoty buňky), nebo naplněná. Každá buňka má jisté parametry:
1. formát
2. velikost
3. dostupnost
4. viditelnost
Obsah buňky bývá nejčastěji některý z následujících:
– text
– numerická hodnota
– funkce
– výraz
– makro
Obsah buněk si lze prohlížet ve výsledné podobě, kdy se zobrazují výsledky výpočtů, funkcí a maker, nebo je
můžeme vidět v původní podobě, jako zápisy těchto výrazů, funkcí nebo maker.
- Termín okno (window) může být chápán dvojím způsobem, jednak jako část worksheetu, která je
fyzicky viditelná v záběru obrazovky počítače, jednak jako určitá podtabulka worksheetu, která může být
pojmenovaná a se kterou lze pracovat samostatně (prohlížet si ji, editovat atd.). Okna se mohou překrývat
nejen fyzicky na obrazovce, ale i logicky v jednom worksheetu.
- Pojmenování (range) znamená, že si libovolnou buňku (nebo obdélníkovou či čtvercovou skupinu
buněk) můžeme pojmenovat a později se na ni pouhým zadáním jejího jména odvolat.
- Adresa buňky může být absolutní nebo relativní. Jsou to její souřadnice ve worksheetu, např. C16,
E4. Absolutní adresa buňky (nejčastěji zapisovaná jako $C$16, $E$4 atd.) označuje absolutní pevné místo
ve worksheetu. Naopak relativní adresa označuje vlastně ztotožnění adresy buňky s jejím obsahem.
Prakticky absolutní adresa znamená, že po přesunutí buňky, která obsahuje výraz typu "sečti čísla ve sloupci
nad sebou" (tedy např. buňky E1 až E4) by tato buňka stále sčítala obsahy buněk E1 ažE4. V případě
relativního vyjádření buněk E1 až E4 ve zmíněném výrazu by přesunutý obsah buňky sčítal
stále to, co je pouze nad ní, dejme tomu G1 až G4. Taková přizpůsobivost může být při editaci složitých
tabulek velmi vhodná.
Obsah tabulky může být po vnesené změně přepočítán dvěma způsoby:
1. automaticky, kdy se v případě jakékoliv změny přepočítá okamžitě celý worksheet
2. manuálně, kdy se při rozsáhlých tabulkách automatika vypne, aby nezdržovala a potřebné přepočtení se
nechá udělat jen ve vybraných oknech.
Možnosti tabulkových procesorů
Základní schopností každého spreadsheetu bývá:
- přepočítávání tabulek
- vyhodnocování funkcí
- vypočítávání formulí
Většina programů zvládá také následující technologie:
- finanční funkce pro plánování, rozpočtování, účtování atd.
- statistické funkce (vyhodnocení regresní analýzy dat, stanovení střední odchylky, tvorba grafů)
- logické a jiné funkce
analýzu "goal-seeking", kdy známe cílové výsledky a zajímají nás způsoby jejich dosažení.
V současné době je většina komerčních tabulkových procesorů součástí komplexních integrovaných celků,
jejichž obsahem kromě spreadsheetu bývá:
- grafika (manažerská, prezentační)
- databázový program
- komunikační program
- program pro DTP
Přehled tabulkových procesorů
- Lotus 1-2-3 od firmy Lotus Development Corp. Položil základy moderního pojetí spreadsheetů.
- Framework III od firmy Ashton-Tate byl svého času velmi rozšířen, byl jedním z 1. integrovaných balíků.
- Quatro Pro byl ve verzi 4 pro DOS závažným konkurentem pro 1-2-3. Existují i verze pro Windows.
Výrobce je Borland International.
- CA SuperCalc byl rovněž závažnou alternativou Lotusu. Výrobcem je Computer Associates International.
- Microsoft Works představuje integrovaný programový systém pro Windows, obsahující také textový editor,
databázi (MS Access), komunikační modul a grafický editor MS Draw.
- Calc602 (Software 602) – pro DOS
- WinTab602 (Software 602)
Microsoft Excel (součást MS Office)
- Práce se sešity (soubory Excelu) a listy - uspořádání více sešitů v okně programu, tvorba listů
- Pohyb v sešitu - <F5> - rychlé přejití na buňku, rychlý posun pomocí Shiftu a posuvníku, posun pomocí
kláves <Ctrl>+<Home>/<End>, <Home>/<End>, <Ctrl>+<Page Up>/<Page Down> (přesun mezi listy), <Page
Up>/<Page Down>
- Základní práce s buňkou - označení více buněk, více nesouvislých buněk (s klávesou <Ctrl>), kopírování
textu, funkcí, přesun obsahu, vkládání funkcí, využití kopírovací úchytky pro snadnou tvorbu řad, Formát ->
Buňky…, absolutní adresa buňky ($B$6 - $značí absolutní umístění sloupce či řádku), relativní adresa buňky
(B6) - lze ukázat na příkladě zkopírování vzorce (s absolutními x relativními odkazy) pod jiné hodnoty, odkaz
na oblast buněk (A1:C5), na všechny buňky v řádku 5 (5:5), ve sloupci H (H:H), ve sloupci H a J (H:J), odkaz
na buňku v jiném listě (list2!A12)
- Základní práce s tabulkou, úpravy - ohraničení, barva písma, pozadí, zkopírování vzorců, tvorba grafů z
tabulky, vytvoření úrokovací tabulky (spoření, úvěr) + po několik měsíců/roků… -> tabulka s více řádky
(měsíce/roky…), sloupce s vkladem, počáteční částkou, úrokem, koncovou částkou (pro každý měsíc/rok…).
- Kontingenční tabulka - kontingenční tabulka slouží k interaktivní analýze dat a k jejich přehlednému
zobrazení, lze ji snadno pozměňovat, data lze filtrovat zobrazovat různými způsoby. Vytváření kontingenční
tabulky: Nejdříve je nutné vytvořit běžnou tabulku s daty, nadpisy pro data je vhodné udávat v 1. řádku a
jednotlivá data v sloupci pod každým nadpisem. Je jedno v jakém pořadí sloupce dat tvoříme, jejich úpravu
do řádků a sloupců udáváme až při tvorbě kontingenční tabulky (Data -> Kontingenční tabulka). Po vytvoření
kontingenční tabulky můžeme položky v rámci řádků i sloupců libovolně přesouvat tak, aby výsledná tabulka
vypadala k světu. Vhodné je také data barevně odlišit. Přetažením řádkového nebo sloupcového pole
můžeme z tažené položky vytvořit výběrový seznam - stránkové pole. Tabulka se pak ještě více zpřehlední data se zobrazují podle výběru. Data lze v tabulce různě seskupovat, skrývat a zobrazovat.
- Makra - Nástroje -> Makro, při vytváření makra je nejdříve nutné označit objekt, s kterým budeme při
nahrávání pracovat, klávesová zkratka se makru přiřazuje po jeho vytvoření. Pomocí panelu nástrojů
formuláře lze vytvořit tlačítko a příslušné makro mu přiřadit.
Úprava makra ve Visual Basicu - makro je zapsáno pomocí zdrojového kódu.
13. Software - prezentační software
(jaké prezentační programy znáš, co je to HTML, porovnej výhody a nevýhody tvorby
prezentace pomocí HTML, popiš postup (etapy) tvorby počítačové prezentace,
optimalizace grafiky)
14. Software – komprese dat
(vysvětli pojem komprese, důvody komprese dat, rozdělení kompresních metod, kompresní algorimy,
programy pro souborovou kompresi - popis funkcí, postup při kompresi videa a grafických souborů)
Data jsou při kompresi šifrována se záměrem zmenšení jejich velikosti -> Komprimovaná data zabírají
méně místa na disku. Všechna zkomprimovaná data jsou při kompresi disku ukládána do jednoho souboru.
Ve Windows slouží ke kompresi dat program DriveSpace.
DriveSpace komprimuje všechna data na disku do souboru Dblspace.xxx (x-číslice), který má atributy
R, H a S. Určitá část disku zůstává však vždy nekomprimovaná. Zde jsou uloženy systémové soubory a
programy pro práci s komprimovanými daty. Velikost zkomprimované oblasti může být maximálně 512 MB (u
W95). Disk lze rozdělovat na více oddělení a každé potom komprimovat zvlášť. Od W95 Plus packu má ale
DriveSpace limit více než 2 GB. Všechny další systémové nástroje ve Windows umí s komprimovanými daty
pracovat. Při zkomprimování jednotky se vytvoří dvě logické jednotky: jedna nezkomprimovaná a druhá se
stlačenými daty (tzv. hostitelská se souborem komprimovaných dat). Obě jednotky disponují určitým volným
místem, které je možné navzájem přesouvat. Před samotnou kompresí jste vyzváni k zálohování dat, spouští
se vždy také defragmentace disku.
K jednoduché kompresi dat je však lepší využít některý z programů WinZip, Arj, RAR ad., který vám
nad daty poskytuje plnou kontrolu - funkce programů jsou integrovány pod pravým tlačítkem myši, můžete
snadno balit a rozbalovat jakékoliv soubory.
15. Software – Multimediální zpracování informace
(digitální zpracování obrazu a zvuku, počítačová grafika, barvy, barevné modely,
základní multimediální datové formáty)
16. Informatika – databázové systémy
(datové modely, relační databáze, co je SŘBD, databázové aplikační programovací jazyky)
Databázový systém je objektové řešení přístupu a ovládání databáze. Hlavním objektem je systém
řízení báze dat (SŘBD). SŘBD manipuluje s daty uloženými v databázi ale i s databází samotnou.
Databázová aplikace je aplikace, která získává a zapisuje data do databáze prostřednictvím SŘBD.
Základní pomy:
- Entita – je údaj o objektech reálného světa.
Skládájí se z jednotlivých položek (např.
Osoba.položky = jméno, RČ, …)
- Vztahy – údaje o vazbách mezi entitami. V mnoha
případech jsou důležitější než samotné entity.
- Doména – představuje kategorii a typ dat, která
mohou být zapsána k určité položce.
Databázová aplikace je program, který umožnuje vybírat, prohlížet a aktualizovat informace uložené
prostřednictvím SŘBD.
SŘBD je program, který organizuje a udržuje nashromážděné informace, a poskytuje tyto služby:
- Definice dat – poskytuje prostředky pro definování a uchování datové entity.
- Údržba dat – udržuje entitu s tím, že každému
jejímu členu vyhrazuje záznam, skládájící se z
položek, popisující dílčí informace o tomto
členu.
- Manipulace s daty – poskytuje služby, které
uživateli umožňují vkládat, aktualizovat, rušit a
třídít data.
- Integrita dat – poskytuje metodu nebo metody
pro zajištění správnosti dat.
Datové modely:
Lineární datový model – je nejjednodušší, může být mimo počítač, má
tabulky, které nemají mezi sebou žádné vztahy
Hiearchický datový model – je velice rychlé vyhledávaní, na podřízené
segmenty se musí dostat přes nadřízený, což nelze udělat přehled
podřízeného, nepoužívá se na PC.
Síťový model – má vztahy mezi segmenty databáze v různých směrech,
na PC se nepoužívá
Relační datový model – je nejpoužívanější datový model. Vzniká z
několika lineárních modelů spojených dohromady pomocí položky, které
říkáme relační klíč.
Objektový datový model – Objekty stejného typu tvoří třídu objektů,
například třída „zkoušky“. Konkrétní záznam o zkoušce nazýváme
instance objektu. Každý objekt v databázi má přidělen svůj unikátní
identifikátor – OID, pomocí kterého můžeme vést mezi objekty přímé
vazby obdobně jako v síťovém modelu. Kromě toho v objektovém modelu
mohou existovat i relační vazby.
Architektury SŘBD:
Centralizované systémy
Výhoda – centrální zabezpečení a
schopnost uložení obrovského
množství dat
Nevýhoda – náklady na údržbu a
pořízení
PC, Databáze v lokální síti
Většina SŘBD je založena na relačním
modelu.
Nevýhoda – bez ohledu na rychlost
serveru je výkonnost serveru
limitovaná výkonem počítače na němž
běží SŘBD
Systém Klient / Server
Výhoda – Zajištění integrity
- Rozdělení práce mezi 2
systémy.
Redukuje se tak množství dat
posílaných po síťovém médiu
- Možnost různých OS
Systém distribuovaného zpracování
Výhoda – centrální zabezpečení a
schopnost uložení obrovského
množství dat
Nevýhoda – náklady na údržbu a
pořízení
Relační datový model:
Zásady relačního datového modelu:
- Všechny data jsou uložena v tabulkách nebo v dvourozměrných mřížkách
- Pro jednoznačné určení má každý záznam v tabulce primární klíč
- Data uvnitř tabulky jsou rozdělena na malé, ale logicky související části
- Data mohou být shromážděna z různých tabulek tím, že tyto tabulky spojíme přes pole obsahující
stejná data
Relační poměr:
1:n
- K jednomu klíči přiřadíme n položek z druhé tabulky (z důvodu bezpečnostního nebo kvůli
oddělení tabulek)
1:1
- Dva primární klíče
N:N
- Pomocí třetí (spojovací) tabulky
Normalizace dat – je činnost, při které upravujeme návrhy datových struktur tak, aby splňovaly zvolené
normalizační formy – úrovně. Datový model, který porušuje některou z normalizačních norem
není navržený optimálně.
Normalizační formy:
- Věta obsahuje položky, které se neopakují
- Věty, které nejsou relačním klíčem, jsou významově plně závislé na těchto klíčovýcyh položkách
- Problém tzv. tranzitivní závislosti – Položka, která není klíčová, nesmí být závislá na jiné neklíčové
položce.
Jazyky:
1) Procedurální
- Aplikace je zapsaná ve formě procedur (nalezení, vytvoření věty...)
- Každá procedura realizuje určitou část aplikace (např. procedura pro nalezení informace
(dotaz)
- Pascal, Basic, C mohou být použity pro tvorbu databázových aplikací pomocí API (množina
funkcí pro přístup k datům pomocí SŘBD). Všem těmto programovacím jazykům, které
mohou být použity i pro tvorbu nedatabázových aplikací (jazyky 3. generace – 3GL)
2) SQL
Prvotní verze jazyka – Seqel (IBM, 70. léta)
Je určen k přímemu použití pro interaktivní databázové dotazy (označuje se jako dynamický
SQL) nebo jako část aplikace napsané v některém procedurálním jazyce (tzv. Vložený –
embedded SQL).
K důležitým vlastnostem SQL patří podpora tzv. uložených procedur (Stored procedures)
ODBC (Open Database Connectivy) – přes API umožňuje klientům SQL serveru připojit se na
jiný SQL server bez ohledu na platformu na níž pracuje.
3) Ostatní jazyky – Delphi, Visual Basic, C++ (OOP - Objektově orientované programování)
Jiným druhem jazyků jsou jazyky maker. Makrojazyky nejsou v plném smyslu slova
programovací jazyky. Jde vlastně o náhradu posloupnosti kláves, které by musel uživatel
stisknout pro provedení určité akce.
17. Informatika - algoritmizace
(proces Algoritmizace, vytváření vývojových diagramů)
Algoritmus
Algoritmus obecný návod, jak postupovat. Je tvořen posloupností pokynů (příkazů, instrukcí), které
popisují určitou činnost nebo-li akci.
Akce je činnost, které má konečné trvání a přesně určený účinek.
Příkaz je popis akce (popis toho, co se má provést).
Proces je postupné vykonávání (realizace) vlastní činnosti (akce) a postupné provádění příkazů návodu
procesorem.
Procesor je to, co uskutečňuje daný proces. Podle jednoho návodu (algoritmu) může proběhnout několik
různých procesů. Toto zajišťují podmíněné příkazy.
Proměnná - je to objekt, který má pevně stanovené označení; má určitou hodnotu, která se v průběhu
procesu měnit
Zápis algoritmů
- Slovní zápis - slovní popis návodu řešení daného problému
- Zápis algoritmu v programovacím jazyce
- Vývojové diagramy - pro zápis návodu se
používají různé (normované) grafické
symboly
- Strukturogramy - používá obdobné
symboly ale přesnější - tento systém přesně
splňuje podmínky důležité pro strukturované
programování
Způsob rozdělení úlohy na podúlohy
- Konjunktivní - zpracovávání všech úloh sekvenčně za sebou
- Disjunktivní - řešení závisí na podmínka a na základě dané podmínky se řeší jedna vybraná úloha
- Repetiční - několikanásobné opakování stejného cyklu
Vlastnosti algoritmů
vlastnosti správného algoritmu:
- Elementárnost - zápis je sestaven z příkazů, kterým procesor rozumí a je schopen je provést
- Determinovanost - zápis musí mít jednoznačně určené v jakém pořadí a jaké kroky se mají provádět
- Hromadnost - algoritmus musí umožnit, že po splnění vstupních podmínek musí být jasné a odpovídající
výstupní výsledky (pokud sčítám čísla, musím dostat součet)
- Rezultativnost - algoritmus musí vést k jednoznačnému výsledku
- Přehlednost - zápis musí být přehledný (hlavně pro samotného autora nebo další programátory)
Postup algoritmizace při řešení složitějších úloh
1.) zadání úlohy, formulace problému
2.) analýza problému a nástin řešení
3.) analýza vstupních a výstupních dat - návrh použitých datových struktur v programu (pole apod.)
4.) návrh algoritmu
5.) zápis v programovacím jazyce a jeho následné ladění
7.) zkušební provoz programu + tvorba dokumentace
8.) zhodnocení řešení a jeho následné updatování
18. Informatika - internet
(připojení, charakteristika, typy připojení, HW a SW nároky)
V šedesátých letech se americká armáda snažila najít způsob, jak zajistit, aby armádní počítače
rozmístěné po celém území USA mohly spolu bez problému komunikovat, a to i v případě, že část této sítě
bude vyřazena z provozu. Pracovníci RAND Corporation přišli s unikátním řešením - vybudování sítě bez
centrálního uzlu. Pokud bude některá linka zničena, informace bude ihned vedena k příjemci jinou trasou.
Postupně se k internetu připojovali další instituce, především university (1971-1972). V této době byl
internet čistě nekomerční záležitostí. Na jeho vybudování přispívala americká armáda a různé vládní
agentury. Podnikatelé o něj ani nestáli, protože nenacházeli způsob jak jej využít. V roce 1972 byl arpanet
zaveden v USA, od r. 1973 se začínají připojovat i neamerické instituce. V Evropě se nejdříve rozšířil ve
Velké Británii a Norsku.
Samotný název Internet se samozřejmě ještě nepoužíval. Postupně během dalších let vznikaly různé
sítě se specifickým zaměřením, avšak pracující na stejném principu, tedy vzájemně slučitelné. Jednou z
prvních funkcí sítě byla možnost posílat a přijímat elektronickou poštu a soubory. Další sítě vznikaly
především ve vyspělých zemích kde byly na výzkum a zavedení uvolněny ze státního rozpočtu nemalé
finance. Rychlost přenosu dat rostla. V roce 1986 byla založena páteřní síť dosahující rychlosti přenosu až 56
kilobitů za sekundu, zahrnující 5 superpočítačových středisek. Tato střediska podnítila doslova explozi
počítačů nově připojených do Internetu. Pro něj se dnes hojně používá obecná zkratka ISP, neboli Internet
Service Provider.
V roce 1989 vymyslel Tim Berners-Lee nový způsob komunikace (původně pro vnitřní potřebu
laboratoří CERN v Ženevě, kde pracoval) - hypertextové dokumenty. Texty, které obsahují odkazy na další
dokumenty, které mohou být umístěny na jiném počítači, třeba na druhém konci světa. Díky jednoduchému a
intuitivnímu ovládání se tento způsob komunikace rozšířil i za brány CERNu a dnes jej známe pod jménem
World Wide Web. Zanedlouho byly k dokumentům připojeny i obrázky a vznikaly první grafické prohlížeče
(Mosaic). Vzhled dokumentů byl přirozenější a umožnil ještě lepší komunikaci. Od roku 1990 se pro tuto síť
standardně využívající protokolu TCP/IP začíná používat název Internet, páteřní síť přebírá organizace NSFNET (National Science Foundation). Existence www spolu s masovým rozšířením osobních počítačů
přilákala na internet miliony nových uživatelů, a tím začal být internet zajímavý i pro podnikatele.
Připojení k internetu:
- komutované
- Modem – Modem se spojí přes analogovou linku a přes ústřednu k přístupovému bodu, serveru
poskytovatele připojení. Díky analogové lince dosahuje rychlosti 33.6 - 56kbps dowlink. Je
to způsob, jako kdyby jste telefonovali, takže platíte za čas.
- ISDN – Vrámci digitální ústředny se ke koncoému uživateli zavede digitální přípojka. U nás je
euroISDN. Jedná se o 3 kanály dosahující dohromady rychlosti 160kbps. Přípojka
obsahuje 2 kanály B, které slouží jako telefonní linka či přípojka pro internet, dosahují
rychlosti 64kbps (vyplývá z toho, že telefonní signál je modulován způsobem PCM). Dále
obsahuje 1 kanál D, je určený pro služební účely, pro režijní účely. Spojení probíhá také
pomocí poskytovatele připojení (provider), ale vytáčení oproti modemu je bleskové.
Spojením dvou kanálů B se dostane rychlost až 128kbps, ale platí se tedy 2x více než při
použití jednoho kanálu. Přenos je také rychlejší než u modemů a platí se také za čas,
protože vytáčíte číslo providera.
- xDSL (ADSL) – Zde se využívá triku, že všechny spoje mezi ústřednami (ne mezi ústřednou a
koncovým uživatelem) jsou vedeny datovou sítí (digitální) a ještě před vstupem do telefoní
ústředny se udělá odbočka, která vede ke koncovému uživateli. Tímto se obejde ústředna,
a tím i frekvenčního omezení (téměř neomezený frekvenční kanál), zvýší se tímto
propustnost tohoto připojení až na několik Mbps. Zde se platí jen paušální poplatek.
- GSM (CDS, HSCDS) – připojení pomocí mobilu, podobné jako přes modem, akorát přenos
probíhá digitálně a je omezen vlastnostmi sítě GSM. Platí se za čas.
- GPRS – přenos přes mobil si zabere více komunikačních kanálů sítě GSM, čímž se připojení
zrychlí až na 9.6 kbps a při omezení režijních a ochraných dat proti špatnému přenosu se
dosáhne větší rychlosti (viz Eurotel 14.4 kbps). Platí se za přenesená data.
- UMTS – mobilní připojení blízké budoucnosti (nebo už zavedená technologie v Japonsku),
vysoké rychlosti, možnost sledování televize přes tuto síť atd.
- ostatní
- WiFi – pevné či lokální bezdrátové připojení k internetu pracující většinou na frekvenci 2.4 Ghz.
- Satelitní připojení – dlouhá časová odezva, poměrně rychlé
- pronajatý pevný datový okruh
- pronajatý analogový okruh
- Frame Relay
Připojení mobilu k PC:
- Modemová šňůra v.24, tj. obdoba šňůry, kterou používáme pro připojení klasických modemů. Tato
šňůra se od klasické modemové šnůry liší jen konektorem. Mobil se pak chová úplně stejně jako
klasický modem, má ale trochu upravenou sadu AT-příkazů.
- Infračervený port
- Karta PCMCIA
- Bluetooth - nese jméno po dánském králi Heraldovi Bluetooth, který sjednotil Skandinávii. Je to
standardní protokol sloužící ke sjednocení bezdrátové hlasové a datové komunikaci. Bluetooth
je rádiovou technologií s nízkým vysílacím výkonem (okolo 1 mW). Přenáší data rychlostí 720
kb/s a to do vzdálenosti 10 m. Tato technologie nespecifikuje pouze fyzický přenos, ale vytváří
tzv. profily pro jednotlivé typy aplikací. Např. profil pro komunikaci s PC či profil pro komunikaci s
autem (hands free).
Více se můžete dozvědět v mat. okruzích ELZ viz Modemy, ISDN a ADSL, datové přenosy v bezdrátových sítích.
19. Informatika - internet 2
(Nástroje internetu, browsery, FTP, Mailery)
Nástroje internetu:
Jsou to nástroje pro přístup k internetu, operace s e-mailovou schránkou, dálkovou správu serverů
apod.
Telnet – slouží jako klient pro vzdálený přístup. Dokáže např. prohlížet obsah disků, spravovat účty,
podle toho, jak je nakonfigurován server a přístupový účet. Může fungovat i jako chat.
FTP (File Transfer Protocol) - Jedná se o přenosový protokol pro přenos souborů mezi jednotlivými
počítači v síti Internet. Tento protokol existuje již od počátku Internetu. Přenos souborů pomocí FTP je
jednou ze základních služeb Internetu. FTP se také obvykle jmenuje klientský program pro přenos souborů
pomocí protokolu FTP (SmartFTP aj.). FTP připojení nám zprostředkovávají internetové prohlížeče nebo
další specializované programy. S výhodou lze využít FTP připojení v souborovém manažeru.
Příkazem FTP se provádí připojení pomocí FTP klienta v MS-DOSu. Parametrem příkazu FTP je název
serveru, ke kterému se připojujeme. Pro komunikaci se serverem se používají další příkazy: cd, pwd
(zobrazení aktuálního adresáře), hash (zapnutí grafického rozhraní přenosu souborů), dir, get (zahájení
přenosu souboru), binary (přepnutí do binárního módu pro přenos obrázků), ASCII (přepnutí zpět do ASCII
kódu), quit. Při použití FTP programu ve Windows tyto příkazy vykonává daný program automaticky.
FTP servery s anonymním přístupem:
- pro přístup pomocí FTP klienta nám stačí znát pouze username: anonymous, FTP, guest apod.
- přístup má kdokoliv na síti.
- přístup na server bývá často omezen (dobou, počtem anonymních uživatelů.).
- slouží převážně jako obrovské archivy programů a dat (dokumentů, obrázků, zvuků, filmů.).
- FTP server není určen pouze pro anonymní FTP přístup, ale také na něm pracují lokální uživatelé.
- ze serveru můžeme stahovat soubory, posílat na server lze pouze omezeně.
FTP servery s neanonymním přístupem:
- přihlásit se můžeme jen tehdy, pokud známe username (uživatelské jméno) a heslo.
- přístup má pouze oprávněný uživatel (tj. uživatel, který má na daném počítači zřízeno konto).
- soubory lze stahovat i posílat na server.
FTP připojení se používá při downloadu a uploadu souborů na síť (většinou internet). Upload se provádí
při aktualizaci dat na internetu - správce webu přenáší na síť nové soubory.
Pro jednoduché stahování souborů se používá také TFTP (Trivial File Transfer Protocol).
Browsery
Jsou to aplikace, které umožňují browsdání po internetu, tedy prohlížení internetových stránek,
umístěných na www serverech. Tyto aplikace mohou mít i více funkcí. Například zabudovaný FTP browser,
ICQ klienta atd.
Další důležitou vlastností jsou tzv. pluginy, které zajišťují podporu objektů, které nejsou základním
vybavením HTML. Jsou to takové malé aplikace. Mezi dnes nejpoužívanější jsou Java pluginy a FLASH
pluginy. Tyto pluginy mohou šířit viry, zvláště pokud pochází z pochybných zdrojů.
Tzv. certifikáty zabezpečují http pomocí protokolů (SSL, …). Umožňují přístup na chráněná místa
internetu, kde se pracuje s důležitými daty, například s osobními údaji. Umožňují ochranu přenosu těchto dat,
když s nimi pracujete.
Mezi nejznámější browsery patří:
- MS Internet Explorer – obsahuje FTP klienta, je zabudovaný přímo v OS Windows od verze 98, nebo od
verze 95 OSR2. WWW stránky se otvírají v jednotlivých oknech.
- Mozilla
- Mozilla Firefox – odlehčená verze Mozilly
Mailery
Jsou aplikace pracující s elektronickou poštou. Umožňují offline prohlížení (po stáhnutí dat s Mail
serveru) a odesílání Vaší el. pošty. Tyto aplikace obsahují i kontakty, tedy adresář e-mailových adres lidí, a
jejich osobní údaje (bydliště, telefon, přezdívka, …)
Protokoly, které tuto činnost umožňují jsou:
- SMTP – umožňuje odesílání pošty přes SMTP server. SMTP server může mít různá omezení. (např:
odeslání 20 mailů za 1h, čímž se znemožní odesílání spamů)
- POP3 – umožňuje prohlížení přijaté pošty, nebo její stahování (je orientován jen na přijatou poštu)
- IMAP – umožňuje prohlížení nebo stahování veškerého obsahu schránky, tedy různé složky (je orientován
na složkové zacházení se schránkou).
Nejznámějšímui mailovými aplikacemi jsou:
- MS Outlook – je součástí balíčku MS O ffice, obsahuje navíc kalendář.
- MS Outlook Express - i když je Express, je to jen obyčejný mailer se standartními funkcemi.
- Thunderbird – online prohlížení
20. Sítě
(topologie, přístupové metody)
Topologii sítí můžeme rozdělit na fyzickou a logickou.
Fyzická - je dána způsobem fyzického propojení všech komponent sítě (pracovních stanic, serverů a
speciálních komunikačních zařízení), definuje kabelové rozložení sítě.
Logická - definuje logické rozložení sítě, specifikuje jakým způsobem mezi sebou komunikují prvky v
síti, a jak se přenášejí informace. Nemusí být shodná s fyzickou topologií.
Fyzická topologie:
Topologie SBĚRNICE (BUS):
- Všechny uzly jsou připojeny na
společné médium
- Každá stanice má přímý přístup ke
sběrnici (tzn. nikoliv přes jinou
stanici)
- Připojení stanice je realizováno
pomocí odboček, což umožňuje
snadné připojení a odpojení stanice
k síti, aniž by byla ovlivněna správná
činnost sběrnice
- Zpráva vyslaná z daného uzlu se
šíří ke koncovým uzlům sítě.
- Výpadek stanice neohrozí funkci sítě
- Je nutné zakončit oba konce sítě zakončovacími odpory – terminátory. Tyto odpory provádí
impedanční přizpůsobení, čímž se eliminují nežádoucí odrazy signálu na koncích vedení.
- Je jednoduchá, levná, není příliš spolehlivá
- Příkladem může být síť Ethernet budovaná pomocí tenkého koaxiálního kabelu
Topologie KRUH:
- Každý počítač je propojen s přímo následujícím a s předchozím PC
- Kabelové linky jsou většinou uspořádány tak, že po jedné lince počítač
signál posílá a po druhé příjmá.
- Data se tímto způsobem pohybují v kruhu od odesílatele postupně
přes všechny následníky až k příjemci
- Každá počítač je připojen k síti aktivně – přijatá data určená jenému
převezme a pošle dál. Při tom rovněž dochází k elektrické i logické
regeneraci signálu.
- Na rozdíl od sběrnicové topologie (s obousměrným šířením signálu)
existuje v kruhové síti řízený jednosměrný tok dat.
- Výpadek libovolné stanice způsobí u klasické kruhové sítě havárii celé
sítě.
- Klasická forma této sítě se příliš často v praxi nepoužívá, ale používají se speciální techniky
kabelového propojení, které zabrání výpadku sítě při poruše (nebo odpojení) kterékoliv ze síťových
stanic nebo při přerušení kabelu (Star-Wired Ring)
- Zprávy od vysílající stanice prochází postupně k nejbližšímu sousedu (směr je dán způsobem
propojení) v kruhu, dokud nedorazí k adresované stanici.
- Zprávy je nutné ze sítě odstraňovat, aby neobíhaly do nekonečna (provádí přijímač, vysílač nebo
monitorovací stanice)
- Řízení přístupu k médiu bývá realizováno postupným předáváním speciální zprávy – Token (pešek),
jejíž příjemce získá právo vysílat
Topologie HVĚZDA:
- Jedna ze stanic je středem sítě (tzv. centrální uzel) a ostatní jsou k ní
paralelně připojeny
- Veškerá komunikace pak probíhá přes tento centrální uzel (řídící
stanice, hub)
- Jedná se o nejstarší topologii počítačových sítí (používala se pro
připojování terminálů k centrálnímu počítači)
- Vysoké náklady vzhledem k drahému řídícímu počítači, který je nutné
pořizovat s velkou technickou rezervou
- Výpadek stanice ani kabelu neohrozí funkci sítě
- Vypadne-li centrální stanice, havaruje celá síť
- Neumožňuje efektivně zapojit více rovnoprávných serverů
- U dnešních LAN se častěji používá v roli centrálního uzlu některý druh propojovacího zařízení (např.
rozbočovač - HUB) a koncové uzly jsou tvořeny pracovními stanicemi a servery
- Je-li uprostřed HUB, je signál vysílaný kterýmkoliv počítačem šířen po celé síti (podobně jako u
sběrnice)
Topologie STROM:
- Jedná se o rozvinutí principů sběrnicové topologie (distribuovaná
sběrnice)
- Jejím středem je řídící počítač označovaný jako kořen
- Pro přenos zpráv se využívají většinou u každé stanice dva kanály:
- pro přenos od kořene k dané stanici
- pro přenos od stanice ke kořeni
- Komunikace je vedena vždy přes kořen
- Pokud dojde k havárii kořene, znamená to výpadek celé sítě
- Podobně výpadek uzlu způsobí výpadek celého podstromu sítě
- Snadno rozšiřitelná (přidání další větve)
- Tento typ slouží např. pro poskytování služeb kabelové televize
Topologie ŮPLNÁ SÍŤ
- Speciální případ topologie mesh (vícecestná topologie)
- Každá stanice je propojena se všemi ostatními stanicemi
- Vyžaduje velký počet kabelů
- Vykazuje velkou spolehlivost
- Špatně rozšiřitelná
- Málo používaná
Topologie BACKBONE (páteřní síť)
- Jako nosný systém používá síť s vysokou rychlostí
přenosu, na níž jsou připojeny jednotlivé LAN (s libovolnou
topologií)
- Používaná zejména pro sítě WAN
- Spojuje jednotlivé sítě LAN
- Pokud probíhá komunikace uvnitř některé LAN neprobíhá
komunikace přes páteř
- Backbone se dostane ke slovu až v okamžiku, kdy je
nutné uskutečnit datový přenos z jedné sítě LAN do
druhé
Topologie BACKBONE BRIDGE
- spojuje každou dvojici sítí přímo pomocí mostu
Topologie CASCADED BRIDGE
- Pro přenos dat z
jedné sítě do druhé
je nutné využít
mezilehlou síť
Topologie DISTRIBUTED STAR
- Tvořena dvěma a více propojenými HUBy, z nichž každý tvoří
centrální uzel hvězdy
LOGICKÉ TOPOLOGIE:
- SBĚRNICE – Informace je vždy zasílána všem uzlům. Jednotlivé
uzly obdrži každou informaci v přibližně stejný okamžik
- KRUH – Informace je zasílána sekvenčně, podle předem daného pořadí, z jednoho uzlu na uzel
následující.
Přístupové metody:
Metody, které dovolují předávat data mezi libovolnými stanicemi, aniž by jejich spojení bylo rušeno
vysíláním jiné stanice. Jedná se o strategii, kterou používá stanice na síti pro přístup k přenosovému médiu
Frekvenční multiplex (FDMA) je strategie přidělování více kanálů v rámci jednoho velkého
přenosového pásma. Přenosové pásmo je tak rozděleno do různých, vzájemně výlučných frekvenčních
rozsahů, z nichž každý slouží k přenosu určitých informací. FDMA je typický pro současný přenos různých
typů analogových informací (rozhlas, televize).
Pro LAN je typická metoda časového dělení přístupu k přenosovému médiu - tzv. časový multiplex
(TDMA ). TDMA je metoda, která zpřístupňuje komunikační kanál (přenosové médium) několika účastníkům
současně. Každý účastník má přidělen časový úsek (slot) jehož trvání závisí na počtu účastníků, kteří
potřebují vysílat a na poměrné důležitosti (prioritě) účastníka, jemuž je časový slot přidělen.
Podle způsobu přístupu ke sdílenému médiu lze rozlišit následující metody:
- Řízený (deterministický) přístup
- uzly získávají přístup k přenosovému médiu v předem určeném pořadí
- je zaručeno, že každý uzel získá přístup do sítě v časovém intervalu dané délky (obvykle
několik mikro- sekund až milisekund)
- dále se dělí podle lokalizace řídící autority:
- centralizovaný : pořadí, ve kterém stanice získávají přístup je dáno serverem (např.
Polling)
- decentralizovaný : pořadí je dáno fyzickým popř. logickým uspořádáním uzlů (např.
předávání peška - Token passing)
- Náhodný (pravděpodobnostní, soupeřivý) přístup :
- může být použitý pouze v sítích, kde jsou přenosy rozesílány všem, takže každý uzel
dostane informace přibližně ve stejný okamžik
- pokud uzel chce vysílat, zkontroluje linku. Jestliže je linka obsazená, nebo pokud přenos
uzlu koliduje s nějakým jiným přenosem, je přenos zrušen
- uzel pak čeká náhodně dlouhou dobu, než zkusí přístup znovu
- mezi metody s náhodným přístupem patří:
- CSMA/CD
- CSMA/CA
Protože v případě deterministických přístupových metod dostává každý uzel možnost přístupu k síti v
mezích pevně daného časového intervalu, jsou tyto metody mnohem efektivnější v sítích s náročným
provozem.
Uzly používající náhodné přístupové metody na zatížené síti ztrácí mnoho času pokusy získat přístup a
poměrně málo času vlastním vysíláním dat.
Polling
Je metoda, při které se v předem daném pořadí neustále testují jednotlivé počítače v síti. Toto testování
je prováděno formou výzev, kdy každý počítač je vyzván, zda-li vyžaduje pozornost (potřebuje vysílat).
Počítač může přistoupit k síti pouze je-li k tomu vyzván. Zasílání výzev provádí zpravidla jeden centrální
počítač (server), který také bývá označován jako Controller popř. Poller.
Jedná se o metodu používanou zejména v sítích s jedním centrálním počítačem a k němu připojenými
terminály. V dnešních LAN se příliš nepoužívá.
Token passing
Je přístupová metoda, která využívá speciální packet, tzv. Token (pešek ), k tomu, aby uzly v síti byly
informovány o tom, že mohou vysílat. Vysílat může pouze uzel, který obdržel peška.
Pešek je vytvořen při inicializaci sítě. Za jeho vytvoření je obvykle zodpovědný souborový server (file
server), popř. jiný server či nějaká předem určená stanice. Vygenerováním peška jsou následně zahájeny
síťové operace.
V této metodě je pešek předáván z uzlu na uzel podle předem dané sekvence (logické nebo fyzické).
Pešek je v libovolném okamžiku:
- idle (dostupný)
- busy (používaný)
Proces předávání peška:
Uzel, který obdrží idle peška a chce vysílat, jej označí jako busy a pošle peška s připojeným datovým
packetem dalšímu uzlu. Datový packet společně s peškem je předáván z uzlu na uzel, dokud nedosáhne
svého adresáta. Příjemce (adresát) potvrdí přijatý datový packet zasláním peška (příp. peška společně s
datovým packetem) zpět odesílateli. Odesílatel uvede peška opět do stavu idle a předá jej dalšímu síťovému
uzlu.
Sítě pracující na principu předávání peška většinou vlastní mechanismy pro nastavení priorit získání
peška. Sítě využívající předávání peška rovněž vyžadují přítomnost tzv. aktivního monitoru (AM - Active
Monitor) a jednoho nebo více pohotovostních monitorů (SM - Standby Monitor).
Úlohu AM plní zpravidla uzel, který peška vygeneroval. AM dále sleduje stav peška a v případě, že
dojde k jeho ztrátě nebo poškození (po jistou dobu AM neobdrží korektního peška), vygeneruje peška
nového a obnoví tak provoz na síti.
SM kontrolují, zda AM provádí svou činnost a pokud dojde k jeho výpadku, tak jeden z SM se stává
novým AM a síť se tak stává opět funkční.
K těmto účelům (ověřování korektnosti peška, volení AM z možných SM a dalším) jsou síťové karty
určené pro sítě pracující na principu token passing, vybaveny speciálními obvody (agenty), které dovolují
provádět monitorováni sítě.
Mezi síťové architektury, které pracují na principu předávání peška patří ARCnet, Token-Ring, TokenBus a optická FDDI.
CSMA/CD
V případě metody CSMA/CD (Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection) získává přístup k
sítí uzel, kterému se jako prvnímu podaří přistoupit k nečinné síti.
Princip CSMA/CD:
Uzel, který chce vysílat informace do sítě, nejprve poslouchá, zda je na síti nějaký provoz (elektrická
aktivita). Pokud je linka obsazená, pak uzel náhodně dlouhou dobu počká a poté opět provede kontrolu
obsazení linky. Pokud je linka volná (na síti není žádná aktivita), uzel začne vysílat svůj packet, který se šíří
ke všem zbývajícím stanicím připojeným do sítě. Uzel dále pokračuje ve sledování sítě (sleduje, zda-li je na
síti právě to, co tam poslal). Je možné, že dva (nebo více) uzlů na lince detekují nepřítomnost aktivity
současně a začnou vysílat v téměř stejný okamžik. Toto má za následek vznik tzv. Kolize. Kolize je
detekována tak, že uzly, které vyslaly své packety a sledují síť, zjistí, že na přenosovém médiu se vyskytují
jiné informace, než ty, které tam vyslaly. Každý uzel, který detekoval kolizi zruší svůj přenos vysláním rušícího
signálu - jam signal. Poté počká náhodně dlouhou dobu a pokusí se k síti přistoupit znovu. Náhodně dlouhá
doba (u každého uzlu jiná) zaručuje poměrně vysokou pravděpodobnost, že nedojde znovu ke kolizi mezi
stejnými uzly.
V sítích s CSMA/CD každý uzel poslouchá každý packet:
Uzel nejprve zkontroluje, zda-li se nejedná o fragment způsobený kolizí. Pokud ano, tak jej ignoruje.
Nejedná-li se o fragment, uzel zkontroluje jeho cílovou adresu a pokud nastane jeden z následujících případů
tak jej zpracuje:
- Cílová adresa je adresou tohoto uzlu
- Packet je součástí tzv. broadcastu (vysílání určené pro všechny uzly)
- Packet je součástí tzv. multicastu (vysílání určené určité skupině uzlů) a uzel je jedním z příjemců
Schopnost detekovat aktivitu na síti a detekovat kolize jsou implementovány hardwarově přímo na
síťové kartě. CSMA/CD podává nejlepší výsledky, je-li síťová aktivita pouze mírná. Naopak nejhorších
výsledků dosahuje, jestliže se síťový provoz skládá z množství malých zpráv.
Tato přístupová metoda je využívána v sítích typu Ethernet (FastEthernet - vyjma 100BaseVG),
EtherTalk (implementace Ethernetu od firmy Apple MacIntosh), G-Net a AT&T ’ s StarLAN.
CSMA/CA
Metoda CSMA/CA (Carrier Sense Multiple Access with Collision Avoidance) je podobná jako CSMA/CD
metoda, s tím rozdílem, že je zde snaha o vyhnutí se kolizím. Je nutné dodržovat vždy tzv. minimální rozestup mezi následujícími packety (přibližně 200 mikrosekund).
Princip CSMA/CA:
pokud uzel chce vysílat, poslouchá zda-li je na síti nějaká aktivita. pokud ano, počká náhodně dlouhou
dobu a poté se pokusí k síti přistoupit znovu. pokud je síť nečinná (je na ní volno), pošle uzel signál RTS
(Request To Send). V případě, že se nejedná o broadcast je RTS je adresován konkrétnímu uzlu a vysílající
uzel čeká na signál CTS (Clear To Send), kterým adresát odpoví na RTS. Signály RTS a CTS musí být
poslány během předdefinovaného časového intervalu v opačném případě odesílatel předpokládá kolizi.
Pokud odesílatel obdrží CTS, provede se přenos, pokud ne (RTS nebo CTS se poškodily), přenos se odloží
V případě broadcastu je RTS adresován na speciální adresu, která značí broadcast (255). Nečeká se na
CTS a okamžitě začíná přenos. RTS tedy slouží více jako prostředek k upoutání pozornosti, než jako žádost.
Vyhýbání se kolizím vyžaduje méně složité obvody než detekce kolizí. Kolizím se však nelze vyhnout
vždy. Pokud se objeví jsou řešeny programově.
Metoda CSMA/CA je využívána v sítích firmy Apple MacIntosh.
21. Sítě
(síťový protokolární systém, síťové operační systémy)
Aby se udržel princip chování sítě a tedy i síťových protokolů, výbor ISO stanovil tzv. RM-OSI
(Referenční model Open systém Interconnection). Je to mezinárodní standard pro organizaci sítí, model
propojení otevřených systémů. Popisuje způsoby, jak lze propojit nejrůznější zařízení za účelem vzájemné
komunikace. Jedná se tedy o sedmivrstvou architekturu definovanou v normalizačních materiálech ISO.
Sedm vrstev tvoří hiearchii začínající fyzickými spojeními na nejnižší úrovni a končící aplikacemi na
úrovni nejvyšší. Každá vrstva je dána přesným vymezením vykonávaných služeb. Ke každé vrstvě přísluší
rozhraní se sousedními vrstvami. Přináší oddělení síťového Hardware od Software.
Model OSI zahrnuje dva modely komunikace:
- horizontální: model na protokolové bázi, pomocí něhož komunikují programy nebo procesy různých
počítačů
- vertikální: model na bázi služeb, pomocí něhož komunikují vrstvy na jediném počítači
Schéma modelu OSI:
Fyzická vrstva:
Přebírá datové packety z linkové vrstvy, která je v hierarchii nad ní.
Převádí obsah těchto packetů na sérii elektrických signálů, které
představují v digitálním přenosu hodnoty 0 a 1. Tyto signály jsou
zasílány přes přenosové médium k fyzické vrstvě příjemce, kde jsou
opět konvertovány na sérii bitových hodnot, které seskupeny do
packetů jsou předávány linkové vrstvě.
V této vrstvě jsou definovány mechanické a elektrické vlastnosti
přenosového média:
- typ použitých kabelů, konektorů
- rozmístění vývodů kabelů a konektorů
- formát elektrických signálů (kódování)
Příklady specifikace fyzické vrstvy:
- IEEE 802.3 : definuje různé varianty sítě Ethernet
- IEEE 802.5 : definuje pravidla pro Token Ring
- EIA-232D : vznikla úpravou standardu RS-232C, který sloužil pro
připojování modemů a tiskáren
Linková vrstva:
Je zodpovědná za vytváření, přenos a přijímání datových packetů (na úrovni této vrstvy též
označovaných jako rámce - frames ). Vytváří packety příslušné síťové architektury, které jsou dále předány
fyzické vrstvě. Poskytuje služby pro protokoly síťové vrstvy.
Tato vrstva byla dále rozdělena na dvě podvrstvy:
- LLC (Logical-Link Control): slouží jako rozhra- ní pro protokoly síťové vrstvy
- MAC (Media Access Control): poskytuje přístup k určitému fyzickému kódovacímu a přenosovému schématu
Protokoly linkové vrstvy jsou používány pro označení, zabalení a zaslání packetů, např.:
- PPP (Point-to-Point Protocol): poskytuje přímou, středně rychlou komunikaci mezi dvěma počítači
- SLIP (Serial Line Interface Protocol): poskytuje přístup k Internetu přes sériové linky
Síťová vrstva:
Je označovaná též jako packetová vrstva. Je zodpovědná za provádění následujících úkolů:
- převod z hradwarových na síťové adresy. Převedené adresy se mohou, ale nemusejí nacházet na
lokální síti
- poskytování služeb pro komunikaci mezi sítěmi
- nalezení cesty mezi odesílatelem a adresátem - směruje packety , tzn. rozhoduje, kterému dalšímu
mezilehlému uzlu packet poslat v případě, že daný uzel není s uzlem cílovým přímo propojen
- vytváření a udržování logického spojení mezi těmito uzly
Protokoly síťové vrstvy se dělí na 2 skupiny:
- pro rozpoznávání adres : slouží pro určení jedi- nečné síťové adresy
- pro směrování : zodpovědné za předávání packetů z lokální sítě do sítě jiné
Mezi protokoly síťové vrstvy patří např.:
- ARP (Address Resolution Protocol): převádí síťovou adresu na adresu hardwarovou
- IPX (Internetwork Packet eXchange): součást protokolové sady Novell
- IP (Internet Protocol): jeden z protokolů prostředí operačního systému UNIX a sítě Internet
- ICMP (Internet Control Message Protocol): protokol pro ošetřování chyb při přenosu
Transportní vrstva:
Tato vrstva je zodpovědná za přenos dat na dohodnuté úrovni kvality - detekuje a ošetřuje chyby. Aby
bylo zajištěno doručení packetu, výchozí packety jsou opatřeny pořadovým číslem. U příjemce ověřuje čísla
packetů a zaručuje tak, že všechny packety budou doručeny a poskládány ve správném pořadí. U
odesilatele uchovává jednotlivé packety do jejich potvrzení adresátem. Transportní vrstva také zajišťuje
zotavení při ztrátě spojení.
Mezi protokoly transportní vrstvy patří:
- SPX (Sequenced Packet eXchange): protokol použitý v prostředích Novell
- TCP (Transmission Control Protocol): protokol využívaný v sítích na bázi UNIXu a při komunikaci v
Internetu
Relační vrstva:
Je vrstva, která udržuje spojení mezi uzly až do doby, kdy je přenos dokončen. Organizuje interakci
dvou koncových uživatelů. Funkce definované v relační vrstvě jsou určeny pro mezisíťovou komunikaci.
Často zahrnuje i služby prezentační vrstvy.
Prezentační vrstva:
Vrstva zabezpečuje prezentaci informací způsobem vyhovujícím aplikacím nebo uživatelům, kteří s
nimi pracují, např.:
- konverze dat EBCDIC
ASCII
- datová komprese a dekomprese
Málokdy se vyskytuje v „čisté“ podobě, programy aplikační nebo relační vrstvy zahrnují většinou některé
(nebo všechny) funkce vrstvy prezentační.
Aplikační vrstva:
Aplikační vrstva poskytuje přístup aplikacím do sítě. Jejími úkoly jsou např.:
- přenos souborů
- elektronická pošta
- správa sítě
Programy získávají přístup k jejím službám pomocí tzv. ASE (Application Service Element). Předává
žádosti programů a data prezentační vrstvě, která provede jejich zakódování. Protokoly aplikační vrstvy jsou
především aplikační programy a síťové nadstavby, které umožňují připojení stanice k síti. Patří sem např.:
- FTP (File Transfer Protocol): umožňuje přenos souborů
- X.400 specifikuje protokoly a funkce pro předávání zpráv elektronickou poštou
- Telnet : poskytuje emulaci terminálu a vzdálené připojení
Protokoly sady TCP/IP ve vrstvách OSI a vrstvách TCP/IP:
Protokol IP (Internet Protocol)
Podporuje komunikaci mezi síťovými uzly a zajišťuje na základě schématu IP adresace směrovací
cesty pro pakety, které se v kontextu této vrstvy nazývají datagramy.
Protokol ICMP (Internet Control Message Protocol)
Podporuje a doplňuje protokol IP tak, že informuje vysílací uzel o nekorektních situacích, které nastaly v
průběhu přenosu datagramu. Jedná se tedy o zprávy režijní, které se v případě korektních přenosů nevysílají.
Protokol TCP (Transmission Control Protocol)
Poskytuje tzv. spojovanou službu. To znamená, že vytvoří mezi komunikujícími koncovými procesy
virtuální komunikační kanál, ve kterém probíhá řízený (potvrzovaný) přesun dat. Je to služba zajišťující
spolehlivý přesun dat bez ztrát a duplikací datových segmentů.
Protokol UDP
Poskytuje tzv. nespojovanou službu bez potvrzování příjmu předávaných datagramů. Přesun dat
probíhá rychleji než v předchozím případě, korektnost transakce však musí ověřit protokoly vyšší vrstvy (tj.
aplikační).
Telnet
Je protokol virtuálního vzdáleného terminálu
FTP (File Transfer Protocol)
Je protokol, který podporuje přenos souborů mezi vzdálenými systémy
SMTP (Simple Mail Transport Protocol)
Protokol pro internetovou elektronickou poštu
IMAP(Internet Message Access Protocol) a POP (Post Office Protocol)
Protokoly, které umožňují přístup uživatelům do poštovních schránek ze vzdálených počítačů.
HTTP (Hypertext Transfer Protocol)
Je protokol podporující distribuované informační systémy používající hypertextové dokumenty.
RIP (Routing Information Protocol), OSPF(Open the Shortest Path First), BGP (Border Gateway Protocol)
Jsou pro podporu vytváření přenosových cest datagramů.
DNS (Domain Name Systém)
Je protokol vykonávající podporu mapování doménových jmen uzlů do IP adres a naopak.
SMNP (Simple Network Management Protocol)
Protokol se používá pro monitoring, správu a koordinaci TCP/IP sítě.
RTP (Real Time Protocol)
Je protokol, který se používá pro přenos dat v reálném čase.
PPP (Point-to-Point Protocol)
Je protokol, který umožňuje připojení uživatelova počítače přes komutovanou telefonní linku do sítě
(tzv. Dial–Up).
22. Informatika – počítačové viry
(rozdělení virů, antivirová ochrana)
Termín počítačový virus byl poprvé použit v roce 1972 ve vědecko-fantastickém románu Davida
Heroldawhen Harley was one (neodpovídá dnešnímu pojetí).
Tento termín byl poprvé definován Fredem Cohenem v roce 1983. První virus na počítačích třídy IBM PC
s OS MS-DOS se objevil v lednu 1986 (pákistánský virus Brain). Funkce počítačového viru
vkládá sám sebe do jiných programů (tj. infikuje je). Provádí nějakou většinou škodlivou činnost.
Dělení virů podle napadených oblastí:
BOOT viry (Boot Viruses) – napadají BOOT sektor, MBR a tím si zajistí své spuštění hned při startu
počítače
Souborové viry (File Viruses) – jejich hostitelem jsou soubory, podle způsobu infekce se dělí souborové
viry na přepisující, parazitické a doprovodné.
Multipartitní viry (Multipartite Viruses) – napadají více částí (BOOT sektor i soubory)
Makroviry (macroviruses) – šíří se v prostředí aplikací podporujících makra (MS Word, MS Excel)
vlastnosti virů
Současné počítačové viry nemohou poškodit technické vybavení počítače, mohou však smazat obsah
paměti FLASH-BIOS u některých základních desek a tím znemožnit chod počítače – viry CIH (Černobyl),
Emperor a Flashkiller
Existují „mýty“ o poškozování FDD, HDD, monitorů apod., většinou však jde o chybně navržená zařízení
Virus se nemůže zapsat na disketu ochráněnou proti zápisu.
Formátováním pevného disku se virus nemusí vždy odstranit, neboť kód viru může být zapsán ještě v
Master Boot Recordu (MBR).
Projevy počítačových virů:
- destrukce dat
- zobrazování různých zpráv na obrazovce
- vyluzování různých zvuků a melodií (yankee doodle)
- vtipkování s uživatelem (vkládání vtipných komentářů do textových souborů, různé animace, ...)
- simulace selhání technického vybavení
- zpomalování činnosti počítače
Pojmenování PC virů:
- přímo autorem viru (AIDS, Brain, Alabama)
- podle místa svého odhalení (Durban, Suomi, Taiwan)
- podle činnosti, kterou provádí (flip, ping-pong, jo-jo, yankee doodle)
- podle délky, o níž zvětšuje infikované soubory (405, 5120, 4096)
- podle data aktivace (friday 13th, december 24th, advent)
Základní dělení:
1. viry
2. trojské koně - password stealing - trojani (pws), destruktivní trojani, dropper, downloader, proxy trojan
3. backdoor - IRC
4. červi (worms) – SQLSlammer, Lovsan / Blaster
VIR:
- nejčastější formu infiltrace
- je schopen sebe-replikace, ovšem za přítomnosti vykonatelného hostitele k němuž je připojen.
Hostitelem mohou být například spustitelné (executable) soubory, systémové oblasti disku, popřípadě
soubory, které nelze vykonat přímo, ale za použití specifických aplikací (dokumenty MS Word, skripty
Visual Basicu apod.). Jakmile je tento hostitel spuštěn (vykonán), provede se rovněž kód viru. Během
tohoto okamžiku se obvykle virus pokouší zajistit další sebe-replikaci a to připojením k dalším vhodným
vykonatelným hostitelům.
Trojské koně:
- není schopen sebe-replikace a infekce souborů. Trojský kůň nejčastěji vystupuje pod spustitelným
souborem, který neobsahuje nic jiného (užitečného), než samotné „tělo“ Trojského koně. několikrát se
- objevil trojský kůň vydávající se za antivirový program
MCAfee Virusscan – ve skutečnosti likvidující soubory na pevném disku
- Password stealing - trojani (pws) - sleduje jednotlivé stisky kláves (keyloggers) a tyto ukládá a
následně i odesílá na dané e-mailové adresy. Tento typ infiltrace lze klasifikovat i jako spyware.
- Destruktivní Trojani – Po jeho spuštění likviduje soubory na disku, nebo ho rovnou kompletně
zformátuje. Patří sem i škodlivé dávkové soubory s příponou bat.
- Dropper – „vypouštěč“. Nese ve svém těle jiný škodlivý kód (například virus), který je vypuštěn po
aktivaci Trojského koně do systému.
- Downloader - obvykle jde jen o součást řetězce, který se v řadě případů proplétá s infiltrací typu
spyware, adware apod. Downloader je obvykle spustitelným EXE souborem, který je během
surfování uložen na disk a následně spuštěn (v některých případech je využito bezpečnostní
díry, takže k tomu může dojít zcela automaticky). Downloader se postará o stažení a spuštění
dalších konkrétních souborů z internetu.
- Proxy trojan - počítač může být zneužit například pro odesílání spamu. Při využití proxy je téměř
nulová šance, že bude vypátrán skutečný autor nevyžádané pošty. Je to způsobeno samotným
principem proxy.
Backdoor:
- aplikace typu klient-server, schopnostmi jsou velice podobné komerčním produktům jako Scanywhere,
VNC či Remote Administrator. Neautorizovaném vstupu.
- IRC - zvláštní skupinou jsou pak backdoory (nemusí jít nutně o ně), komunikující s útočníkem skrze
domluvený kanál v síti IRC. Jako příklad jmenujme virus win32/anarxy, který se snaží z
infikovaného pc připojit ke kanálu #iworm_anarxy_channel. V něm vystupuje jako „bot“, na
první pohled jevící se jako skutečná osoba, chatující na IRC. Útočník tak má teoreticky
pohromadě všechny instance viru běžících ve světě a k libovolné z nich se může zalogovat a
domluvenými rozkazy ji vzdáleně ovládat. Některé viry pak IRC využívají přímo pro zasílání
kopií.
Červi (worms):
- Pojmem červ (worm) byl prvně označen tzv. Morrisův červ, který v roce 1989 dokázal zahltit značnou
část tehdejší sítě, ze které později vznikl internet. Tento a další červi (z poslední doby třeba populární
Code Red, SQLSlammer, Lovsan / Blaster, Sasser) pracují na nižší síťové úrovni nežli klasické viry.
Nešíří se ve formě infikovaných souborů, ale síťových paketů. Jmenované pakety jsou směrovány již od
úspěšně infikovaného systému na další systémy v síti internet (ať už náhodně, nebo dle určitého klíče).
Pokud takový paket dorazí k systému se specifickou bezpečností dírou, může dojít k jeho infekci a
následně i k produkci dalších „červích“ paketů. Šíření červa je tedy postaveno na zneužívaní
konkrétních bezpečnostních děr OS.
- SQLSlammer - praktickým příkladem může být červ SQLSlammer, který zneužíval bezpečnostní díru v
aplikaci MS SQL Server. Pokud UDP pakety na portu 1433 o délce 376 bajtů (což je zároveň velikost
celého červa SQLSlammer) dorazily k SQL Serveru s nezáplatovanou bezpečnostní dírou došlo díky
podtečení zásobníku (buffer underrun) k jeho infekci. Jedinou viditelnou nepříjemností byla schopnost
100% zahltit celou LAN díky obrovské produkci UDP paketů – za 12 hodin bylo dokonce jedno
infikované pc s dostatečně dobrým připojením schopno proskenovat všechny veřejné IP adresy celého
internetu! Zajímavostí je, že záplata pro zneužitou bezpečnostní díru byla ze strany Microsoftu uvolněna
již několik měsíců před incidentem, ale i tak došlo k úspěšnému rozšíření.
- Lovsan / Blaster - pronikl zcela ke všem uživatelům této planety, kteří jsou připojeni k internetu a u
nichž je to technicky možné co do struktury zapojení lokálních sítí apod. V závislosti na tom, jaký OS
uživatel používal (a v jakém stavu ho měl), byl průnik úspěšný nebo neúspěšný. Úspěšný byl tam, kde
byl používán Win2000/XP bez pravidelné instalace bezpečnostních záplat.
Speciální případy infiltrace:
Spyware je program, který využívá internetu k odesílání dat z počítače bez vědomí jeho uživatele. Jsou
odcizovány pouze „statistická“ data jako přehled navštívených stránek či nainstalovaných programů. Tato
činnost bývá odůvodňována snahou zjistit potřeby nebo zájmy uživatele a tyto informace využít pro cílenou
reklamu. Nikdo však nedokáže zaručit, že informace nebo tato technologie nemůže být zneužita. Proto je
spousta uživatelů rozhořčena samotnou existencí a legálností spyware. Důležitým poznatkem je, že spyware
se šíří společně s řadou sharewarových programů a jejich autoři o této skutečnosti vědí.
Adware je produkt, který znepříjemňuje práci s PC reklamou. Typickým příznakem jsou „vyskakující“
pop-up reklamní okna během surfování, společně s vnucováním stránek (např. výchozí stránka Internet
Exploreru), o které nemá uživatel zájem. Část adware je doprovázena tzv. „eula“ - end user license
agreement – licenčním ujednáním. Uživatel tak v řadě případů musí souhlasit s instalací.
Hoax označuje poplašnou zprávu, která obvykle varuje před neexistujícím nebezpečným virem. Šíření je
zcela závislé na uživatelích, kteří takovou zprávu e-mailem obdrží. Někteří se mohou pokusit varovat další
kamarády či spolupracovníky a jednoduše jim poplašnou zprávu přeposlat (forwardovat). Tím vzniká proces
šíření.
Dialer je program, který změní způsob přístupu na internet prostřednictvím modemu. Místo běžného
telefonního čísla pro internetové připojení přesměruje vytáčení na čísla se zvláštní tarifikací až 60 kč / min.
V některých případech se tak děje zcela nenápadně, zvlášť když oběť používá špatně nastavený internetový
prohlížeč. Dialer (nejčastěji soubor typu EXE a několik pomocných souborů) je obvykle na PC vypuštěn za
využití technologie ActiveX, takže problémy mohou nastat především uživatelům Internet Exploreru. Ve všech
případech nemusí jít nutně o ilegální program. Můžou totiž sloužit jako způsob zpoplatnění určité služby
(například přístup na porno stránky).
Skripty
Antivirové programy:
- Slouží k detekci a odstranění počítačových virů a prevenci proti případné nákaze
- Je třeba provádět jejich pravidelnou aktualizaci
- Nejznámějšími antivirovými programy jsou avg, avast, scan, norton antivirus, f-prot, …
- V dnešní době je známy desetitisíce různých počítačových virů
Prevence:
- Používat legální programové vybavení
- Používat antivirové programy
- Změnit bootovací sekvenci na C:, A: (v setupu)
- Vypnout WSH (windows script host)
- Místo souborů doc používat raději soubory RTF (pozor na pouhou změnu přípony)
- U neznámých dokumentů MS Office zakázat makra
- Raději používat jen prohlížeče než samotné aplikace
- Nespouštět žádné podezřelé programy (z internetu)
- Zálohovat důležitá data
23. Programovací jazyky
Programovací jazyky jsou nástroje pro tvorbu vlastních uživatelských programů. Základem každého
programovacího jazyka je jednoduchý textový soubor (většinou neformátovaný ASCII). V souboru je podle
konvencí zapsán algoritmus programu. Textový soubor musí být vytvořen uživatelem a poté předán
programu (kompilátoru nebo interpreteru), který informace v něm obsažené převede do strojového jazyka
procesoru (popř. přímo vytvoří soubor s koncovkou EXE). Z pohledu počítače je možné programovací jazyky
rozdělit do dvou skupin:
- Jazyk s interpretovaným zdrojovým kódem - pro překlad programu se používá tzv. interpreter. Jedná se
zejména o starší verze programovacích jazyků. Zdrojový (textový) soubor je čten a překládán řádku po
řádce. Jeho nevýhodou je malá rychlost. Mezi tyto jazyky patří LISP, Smalltalk a starší verze jazyka
BASIC.
- Jazyk s kompilovaným zdrojovým kódem - pro překlad programu se používá tzv. kompilátor. Všechny
vedoucí programovací jazyky jsou dnes postaveny na technologii kompilátoru. Zdrojový soubor je
nejdříve celý načten do paměti počítače a pak hromadně kompilován. Výsledkem je spustitelný soubor
s koncovkou EXE. Do této skupiny patří jazyky:
– SGP Baltazar
– C a jeho objektově orientovaná verze C++, popř. Visual C++
– Pascal
– Delphi
– Fortran
– Cobol
– Algol
– PL/1
– Prolog
– Ada
Speciální postavení si udržují produkty, které umožňují vytvářet programy přímo ve strojovém kódu
počítače - Assembler. Jsou postaveny vždy jen pro určitý druh procesoru. V nich vytvořené programy jsou
velice rychlé, jejich konstrukce je však podstatně náročnější. Dnes se programové techniky přesouvají hlavně
na metodu OOP neboli objektově orientované programovaní. Oproti lineárnímu programování s funkcemi a
procedurami se jedná o revoluční přístup v této oblasti.
Objektově orientované programování
Objektově orientované programování je jedna z velmi progresivních technologií programování. Mluví se
také o objektově orientovaném přístupu (Object Oriented Paradigm), který se netýká vlastního procesu
programování, ale také metodiky řešení celého problému, organizace paměti počítače a obecné
reprezentace světa v počítači.
Co se týče oblasti programování aplikací, jedná se o metodiku, která je slučitelná s obvyklými způsoby
programování. Většina současných vyspělých programovacích jazyků obsahuje ve svých konkrétních
implementacích objektově orientované subsystémy. Takovými jazyky jsou například Pascal (např. Turbo
Pascal firmy Borland od verze 5.5), jazyk C (objektově orientované verze se označují jako C++), Basic
(objektová implementace se jmenuje Visual Basic), dokonce existují objektově orientované implementace tak
klasických jazyků, jakým je Fortran. Tyto jazyky lze použít jak obvyklými přístupy strukturovaného
programování, tak i objektově. Existují však i jazyky, které jsou na objektovém principu založeny, například
jazyk Smalltalk.
Snahy o vytvoření výkonné programovací metodologie mají kořeny v tom, že od vzniku počítačů jde
vývoj hardware velkým tempem kupředu, zato vývoj software nedoznal zásadních změn. Jistě se některé
techniky a nástroje zlepšily, ovšem statistiky ukazují relativně velkou chybovost a malou přizpůsobivost
vyvíjeného software.
Objektově orientovaný přístup nemění v zásadě klasický princip von Neumannovy architektury počítače.
Orientuje se především na změnu práce s pamětí, kdy v paměti nejsou uloženy (z pohledu architektury
stroje) pouhé bity a bajty, ale jsou zde přímo objekty, tedy entity se svojí sebeidentifikací. Tyto objekty jsou
různě velké, mají různé vlastnosti a všechny především chrání a předepisují způsob změny svých vnitřních
dat. Obsahují tedy nejen data, ale i předpisy, jak s nimi zacházet.
Objektová paměť se snaží řešit hlavní problém von Neumannovy architektury, a to je problém
primitivnosti paměti, která bez znalosti kontextu nerozeznává, co která buňka paměti obsahuje. Objektová
paměť obsahuje objekty, což jsou nedělitelné entity, obsahující data, jejich identifikaci a operace pro jejich
použití.
Operace pro použití objektů se nazývají také metody a jsou to řídicí struktury, mající za úkol pokrýt
veškeré požadované operace s datovými strukturami včetně jejich inicializace a získání aktuálních hodnot.
Objektové metody napodobují vzhled a chování objektů reálného světa s možností vysoké abstrakce. Přínos
je také ve větší strukturovanosti a modularitě vytvářeného programu. Program se stává přehlednější, což
může být velkým přínosem zejména při vytváření velkých a komplikovaných programových celků.
Objektově orientovaný jazyk bývá charakterizován těmito základními vlastnostmi:
– Zapouzdření (obalení, "encapsulation") - Soustředění datových a řídicích struktur do objektu se nazývá
zapouzdření. Jestliže chceme objekt důkladně propracovat, musíme připravit dostatek metod na to, aby
uživatel objektu neměl potřebu přistupovat přímo na datové struktury objektu. Objekt si tak chrání svá
data a bez jeho "souhlasu" k nim nemá nikdo přístup. Ukrývání lokálních dat před okolím objektu se
nazývá externí skrývání. Interní struktura dat může být měněna bez nutnosti změn v okolí objektu.
– Dědičnost ("inheritance") - Pojem dědičnost je velmi blízký svému významu v živé přírodě. Vlastnosti typu
objekt-potomek se přenáší, "dědí" z typu objekt-předek na nově vytvářený typ objektu. Přenáší se jak
datové typy, tak jejich metody. Nově vytvořený objekt může získané vlastnosti rozšiřovat nebo
modifikovat. Následníci (potomci, děti) nedědí lokální data včetně jejich hodnot, zděděna je pouze
struktura lokálních dat.
– Polymorfismus ("polymorphism") - Polymorfismus je obecně vlastnost, která umožňuje pojmenovat určitou
akci jedním jménem, ale tato akce může být společná pro různé objekty v hierarchii objektů.
Implementace metod na jednu vyslanou zprávu pro jednotlivé objekty hierarchie se může lišit. Není tedy
třeba dbát na odlišnost vzorů metod pro významově podobné akce jen proto, že jsou prováděny s různými
daty, jak je tomu se jmény procedur a funkcí v klasických procedurálních jazycích.
Nejznámější programovací jazyky
Basic, popř. MS Visual Basic - (podrobnější popis dále) nejrozšířenější programovací jazyk vůbec. Byl
vyvinut v polovině 60. let. Vyniká jednoduchostí a srozumitelností, což byl také důvod jeho velkého rozšíření.
Pro tyto vlastnosti se používá k výuce programování. Je vhodným programovacím jazykem pro začátečníky.
Standardně byl dodáván už s MS-DOSem pod označením QuickBasic. Jeho nástupce Visual Basic Pro je
objektově orientovanou verzí Basicu a pracuje pod operačním systémem Windows.
Pascal je dalším jazykem vhodným pro výuku programování. Vznikl v roce 1967- 71 odvozením a
zdokonalením programovacího jazyka ALGOL. Původně pracoval pod operačním systémem MS-DOS,
existují však i verze pro Windows. Pascal podporuje objektově orientované programování. Jeho výhodou je
jednoduchost ovládání a vysoká rychlost kompilace zdrojového textu. Na našem trhu se prodává Borland
Pascal 7.0 společnosti Borland International.
C, C++ a Visual C++ jsou nejrozšířenějšími profesionálně používanými programovacími jazyky dnešní doby.
Jde o strukturované programovací jazyky, jejichž první varianta s názvem "C" vznikla v roce 1972 v USA.
Programovací jazyk "C" je konstruován jako jazyk nezávislý na typu počítače a operačního systému. Jde o
velmi rychlý a kompatibilní kompilátor. Jazyk "C" je považován za základní programovací jazyk operačního
systému UNIX.
Fortran - jazyk na ústupu, používá se pouze v oblasti vědy a techniky. Byl vyvinut jako vysokoúrovňový
počítačový jazyk v letech 1954-58 a položil základ dalším vysokoúrovňovým programovacím jazykům. Jde o
strukturovaný programovací jazyk, který používá kompilátor.
LISP - je zkratkou slov List Processing. Jedná se o programovací jazyk orientovaný na seznamy. LISP byl
vyvinut v USA Johnem McCarthym v letech 1959-60. LISP je radikálním odchýlením od vývoje jiných
(procedurálních) jazyků. Jedná se o interpretovaný jazyk, jehož každý výraz je seznamem volání funkcí. LISP
je používán v akademických kruzích a je považován za přední jazyk v oblasti programování umělé
inteligence.
Assembler (strojový kód) - jiným slovem jazyk symbolických adres. Typ nízkoúrovňového programovacího
jazyka. Každá instrukce jazyka odpovídá jedné strojové instrukci - instrukci procesoru (symbolické adresy). Z
toho vyplývá, že vytvořený program je provozovatelný pouze na jednom typu procesorů. Proto je vždy třeba
užít assembler určený pro daný procesor. Výhodou je vysoká rychlost zkompilovaného programu (programy
vytvořené kompilátorem běží pomaleji), nevýhodou je značná nepřehlednost algoritmu a náročnost pro
programátora.
24. Hardware počítače
(Základní hardwarové prvky PC)
viz okruh č. 5.
25. Software - aplikační programy pro Matematiku - MATLAB
(Realizace základních matematických operací v programovém vybavení MATLAB)
Přehled zálkadních operátorů: + součet, - rozdíl, * součin, / podíl, ^ umocnění
Formáty zobrazení čísel:
Základní implicitní formát - všechna čísla jsou zobrazena na 5 platných číslic a čtyři desetinná místa
formát je označen - short
FORMAT = format short
FORMAT LONG – všechna čísla jsou zobrazena na 15 platných číslic.
FORMAT BANK – pevný formát pro dolary a centy
Další možné formáty – help format
Přehled základních elementárních funkcí:
fix(2.6)
- zaokrouhlení směrem dolů
rem(10,4)
- zbytek po dělení
round(2.5)
- zaokrouhlení k nejbližš. číslu
exp(2)
- exponenciální funkce
log(10)
- přirozená logaritmus
log10(100)
- dekadický logaritmus
sqrt(25)
- druhá odmocnina
pow2(8)
- mocnina se základem 2, 28
Proměnná:
Proměnná je objekt, který má svůj název, typ a obsah (hodnotu). Povoleny jsou pouze tyto …. - (a-z, AZ, 0-9) a podtržítko (_) číslicí název začínat nesmí.
V názvu jsou rozlišována velká a malá písmena. Název nesmí obsahovat mezeru, tečku, pomlčku
a závorky.
Typ a hodnota proměnné:
Každá proměnná je matice. Rozlišujeme proměnné na:
matice (mxn, kde m>1, n>1)
vektory (mx1 nebo 1xn)
skaláry (1x1, tedy jen jedno číslo)
- Desetinná čísla - zadáváme s desetinnou tečkou (ne čárkou!) nebo pomocí zlomku.
- Vědeckém formátu (s použitím písmena e pro označení exponentu 10e): 1.6e11, 6.122e-8.
- Imaginární čísla zadáváme s použitím i anebo j.
Vytvoření vektoru nebo matice:
Pomocí hranatých závorek, v nichž uvedeme jednotlivé řádky oddělené středníkem, přičemž prvky
každého řádku (tj. sloupce) oddělujeme mezerou nebo čárkou (lze použít i obě najednou).
Příklad: řádkový vektor:>> v1=[2 0.1 -3.7 4/5 0.14] sloupcový vektor:>> v2=[2; 0.1; -3.7; 4/5; 0.14]
matice 3x2:>> maticeA=[1 2; 0.1 -3; .7 1/4]
Smazání proměnné:
clear název proměnné
clear
clc
- smaže vybranou proměnnou
- smaže všechny proměnné
- smazání obrazovky
Předdefinované proměnné:
eps = 1016
I,j = komplexní jednotka
Pi = Ludolfovo číslo
Ans = je vytvořena automaticky
INF – INFINITY (NEKONEČNO) NAPŘ. - 1/0
NaN – NOT-A-NUMBER (ŽÁDNÉ ČÍSLO) - 0/0
inf/inf
inf-inf
Uložení proměnných na disk / nahrání proměnné z disku:
Příklad: uložení dvou proměnných a a maticeA do souboru 'pokus.mat':>> save pokus a maticeA
(soubor 'pokus.mat' vznikne v pracovním adresáři)
Nahrání proměnné (z MAT-souboru)
>> load název_souboru
Výraz:
Výraz je posloupnost konstant, názvů proměnných operátorů a volání funkcí. Pokud nepotřebujeme
vypočtenou hodnotu vidět, lze její zobrazení potlačit - za výrazem napíšeme středník. Středník tedy slouží
(kromě oddělení řádků matice) také k potlačení výpisu výsledku výrazu.
Příklad programu:
% Hlavní program
% Data
A= input( ‘ zadej a: ’ );
B= input( ‘ zadej b: ’ );
C= sqrt(a ^2+b^2 )
Operace s využitím relačních operátorů:
Odezvou matlabu je číslo „1“, pokud daná operace je pravdivá nebo „0“, je-li nepravdivá.
help ops
A=5; B=6;
A<B
A==B
A~=B (nerovná se)
Zápis komplexního čísla:
help imag
2 + i*3
2+3i
2+3j
Absolutní hodnota komplexního čísla: r = |z| = sqrt(a^2+b^2)
Maticový zápis komplexního čísla: [a -b; b a]
Operace s komplexními čísly:
abs
– absolutní hodnota nebo velikost
angle
– fázový úhel v radiánech
conj
– komplexně sdružený
imag
– imaginární část kompl. Čísla
real
– reálná část. Kompl. Čísla
unwrap
– konverze na stejný fázový úhel
isreal
– fce je true pro reálné pole
cplxp air
– setřídí vektor podle velikosti reálných částí
Řetězce znaků:
Text je třeba umístit mezi znaky apostrofů, např ‘dobrý den’
Zobrazení textu :
vedle sebe – text=[‘josef ‘,’karel’]
pod sebou - text=[‘josef ‘;’karel’]
Převod:
double – převod na číselný kód ASCII
char – obnovení textového pole
Zápis čísel jako textové řetězce:
str2 num a num2str
Porovnávání textových polí:
strncmp(a,b,8) a strcmp(a,b)
Využití relačních operátorů:
a==b, a~=b
Vyhledávání uvnitř textových polí :
a=‘mila maminko’
findstr(a,’m’)
find(a==‘m’)
findstr(a,’w’)
Základní použití 2d grafiky:
figure - otevře úplně nové grafické okno a učiní jej aktivním:
figure (n) - učiní aktivním (event. jej i otevře) grafické okno s číslem n. Uzavření okna – close (n).
Spojitý 2d graf:
x= 0:0.1:10;
y=sin(x);
plot(x,y)
plot(y) ... vykreslí hodnoty vektoru 'y' v zavislosti na jejich poradi
plot(x,y) ... vykreslí hodnoty vektoru 'y' v zavislosti na hodnotach vektoru 'x'
plot(x,y,str) ... vykreslí hodnoty vektoru 'y' v zavislosti na hodnotach vektoru 'x' a pomocí řetězce str ovlivní
výsledný vzhled grafu: barvu značky a čáry, typ značky a typ čáry (viz níže)
Proměnná str obsahuje až tři hodnoty vlastností, v pořadí barva, typ značky a typ čáry. Implicitně je
nastavena barva 'b' (modrá), značka žádná a plná čára.
Parametry pro práci s grafem:
barva – r, g, b, c, m, y, k
značka - . o x + * s(čtverec) d(diamant) v^<>(trojúhelníky) p(pentagram) h(hexagram)
typ čáry - -plná, : tečkovaná, -. čerchovaná, -- čárkovaná
Vykreslení více křivek do jednoho grafu: hold on, hold off
Zobrazení mřížky, nastavení měřítka:
grid on, grid off
Nastavení os dle potřeby:
axis ([Xmin Xmax Ymin Ymax ])
Popis grafu:
xlabel ( ‘toto je osa X’)
ylabel ( ‘toto je osa Y’)
title (‘toto je titulek’)
text(5,5,’text do grafu’)
gtext(‘text by mouse’)
axis
– popis osy x
– popis osy y
– titulek grafu
– umístí text z uvozovek na souřadnice x=5 a y=5.
– uložení textu v obrázku pomocí myši
– kdoví
Více obrázků v jednom grafickém okně:
příkaz subplot(a,b,c)
a – počet obrázků vodorovně
b - počet obrázků svisle
c - určení pozice který obrázek v matici
a*c se bude používat
c<=a*b
Kreslení kružnice:
Středová rovnice kružnice
Parametrické vyjádření kružnice
X2 + Y2 = R2
X= R*COS H;
Y= R*SIN H
Kreslení elipsy: Elipsu se středem s [0 0] lze určit parametricky
X= A*COS H; Y=B*SIN H
3d grafika
Vytvoření spojitého 3d grafu
Tři vektory popisují osy x,y,z (dvě nezávisle a jednu závisle proměnnou)
Zapište a potvrďte:
t=0:pi/50:10*pi;
plot3(sin(t),cos(t),t)
Příkazy – axis square , box on a grid on
3d síťový graf:
X=-3:.125:3;
y=x;
[ X , Y ] = meshgrid (x,y);
mesh(Z)
vytvoření vektoru na ose x (jedna nezávisle proměnná)
vytvoření vektoru na ose y (druhá nezávisle proměnná)
vytvoření zvláštní matice (mřížky), která umožní následné 3D
Z=X.*exp(-X. ^2 -Y .^2 ); definice osy závislé proměnné
klíčový povel pro vykreslení 3D síťovaného grafu
změňte mesh na meshc dále pak na surf.
Typy grafů
1. sloupcový (bar) graf
A= [ 5 2 1; 1 2 3; 9 9 -1;5 5 4; 3 3 3 ] ;
bar(A)
změna barvy
změna šířky sloupců
umísťování barevně označené sloupce grafu nad sebe
v horizontálním směru pomocí
- bar (A, ’ g ’ )
- bar(A,3)
- bar(A, ’ stack ’ )
- barh(A)
Definování sloupcového grafu bez pomoci matice:
x=-2.9:0.2:2.9
- definice vektoru
bar(x,exp(-x.*x))
- kreslení vlastního sloupcového grafu
colormap hsv
- volba barevné škály (ve skutečnosti červené sloupce grafu)
2. 3d sloupcový (bar) graf
A= [ 5 2 1; 1 2 3; 9 9 -1;5 5 4; 3 3 3 ] ;
bar3(A)
bar3h(A)
- horizontální kreslení 3d grafu
3. plošný graf
A= [ 5 2 1; 1 2 3; 9 9 -1;5 5 4; 3 3 3 ] ;
area(A)
4. koláčový (pie) graf
b= [ 1 2 3 4 5 6 ] ; - definice vektoru
pie(b) - kreslení 2D podoby koláčového grafu
pie([2 4 3 5],{'North','South','East','West'})
Zajímavá možnost pro zobrazování koláčových grafů. např. potřeba zvýraznění podílu čísla 5.
b=[1 2 3 4 5 6];
- definice vektoru
vyber=[0 0 0 0 1 0];
- 1 ukazuje pozici, která bude ve vektoru b povytažena z grafu
pie(b,vyber)
- kreslení koláčového grafu v modifikované podobě
5. 3d koláčový (pie) graf
x= [1 3 0.5 2.5 2];
explode= [0 1 0 0 0]
pie3 (x,explode)
colormap pink
- vytvoření vektoru
- definice vektorupro zvýraznění položky v grafu
- vlastní vykreslení 3d pie grafu
- změna implicitní barevné škály
pie3( [ 2 4 3 5 ] , [ 0 0 1 0 ] , {‘Leden’,’Unor’,’Brezen’,’Duben’} )
- přidání popisků
6. schodišťový (stairs) graf
Jde o typ grafu, jenž svým použitím připomíná spojitý graf typu plot. Liší se tím, že průběh má
schodovitý, diskrétní charakter.
x=0:.25:10;
stairs(x,sin(x))
7. stopkový (stem) graf
Tento graf lze použít např. při kreslení „vzorků “ signálu.
t= 0:20;
y=t. ^2;
stem(y)
Parametry příkazu stem:
stem(y, ’ fill ’ )
stem(y, ’ r ’ )
stem(y, ’ fill ’ , ’ r ’ )
8. 3d stopkový (stem) graf
x=linspace(0,1,10);
y=x./2;
z=sin(x)+cos(x);
stem3(x,y,z,’fill’)
view(-25,30)
- definice vektoru x v mezích od 0 do 1 s 10 hodnotami lineárně rozloženými
- definice vektoru na ose y
- definice vektoru na ose z
- kreslení 3d stopkového grafu
- nastavení úhlu pohledu na graf (možno též tlačítkem nad obrázkem)
10. kompasový graf
Poloha koncového bodu každého šípu leží na pozici, která je určena dvěma hodnotami (reálná a
imaginární část).
X= [1 2 3 -4 -5] ;
y= [ 1,-2,0,4,-5 ] ;
compass(x,y);
180/pi*angle(1+1i)
180/pi*angle(2-2i)
180/pi*angle(3+0i)
180/pi*angle(-4+4i)
180/pi*angle(-5-5i)
45
-45
0
135
-135
11. vrstevnicový graf
Zobrazuje vrstevnice nějaké polohy.
a=peaks(25);
contour(a);
12. kreslení v polárních souřadnicích
Příkaz pro kreslení v polárních souřadnicích polar má dva základní parametry. Jde o úhel v radiánech,
který svírá vektor s kladným směrem vodorovné osy a o vlastní délku tohoto vektoru.
polar(pi/4,10,’r*’)
t=0:.01:2*pi;
polar(t,sin(2*t).*cos(2*t),’.b’)
Transformace kartézských a polárních souřadnic
[ uhel, modul ] =cart2pol(10,10)
uhel=0.7854
modul=14.1421
[ a,b ] =pol2cart(pi/4,14.1421)
a=10.0000
b=10.0000
Operace s maticemi
c = a+b
c = a-b
c = a*b
c = a.*b
c = a/b
c = a./b
c = a\b
c = a.\b
- součet matic, jsou sčítány stejnolehlé prvky matic a+b
- rozdíl matic, stejnolehlé prvky matic a a b jsou odečteny
- součin matic, klasické násobení matic a a b
- jsou násobeny stejnolehlé prvky matic a a b
- dělení matic zprava, platí také a/b=a*inv(b)
- podíl stejnolehlých prvků matic a a b
- dělení matic zleva, platí také a \ b=inv(a)*b
- pod íl stejnolehlých prvků matic b a a
Základní maticové funkce:
Počet příkazů a povelů je poměrně rozsáhlý. Seznam je dostupný pomocí help matfun.
b=inv(a1)
inverze čtvercové matice
c=a1'
transpozice matice
det (a1)
determinant čtvercové matice
maximum=max(max(a1))
v proměnné maximum pak bude největší prvek celé matice a1
suma=sum(sum(a1))
výpočet součtu prvků celé matice a1
Matice samých nul:
K funkcím, které se používají poměrně často, patří také vytvoření matice ze samých nul.
Matnul=zeros(3,4)
Veknul=zeros(5,1)
Zvláštní typy matic:
ones
- matice ze samých jedniček např. ones (2,4)
eye
- jednotková matice např. eye(3)
magic - tzv.magický čtverec, jde o čtvercovou matici, která má tu vlastnost, že součet každého řádku,
každého sloupce a hlavní diagonály je stejný, např. magic(4).
Matice náhodných čísel:
Generování matic pseudonáhodných čísel s rovnoměrným rozložením.
Prvky budou náhodně rozloženy v intervalu < 0,1 >
M1= rand (2)
V1=rand(1,4)
V praxi často potřebujeme generovat čísla či vektory tak, aby generované prvky ležely v námi zvoleném
intervalu .
A=10; B=50
X=A+(B-A)*randn(1,4)
Generování matic pseudonáhodných čísel s normálním rozložením. Průběh hustoty pravděpodobnosti
tohoto rozdělení se nazývá gaussova křivka.
Y=randn(1,3)
generují se čísla se střední hodnotou rovnou nule, rozptylem a směrodatnou
odchylkou rovnými jedné.
Indexování matic:
Indexy rozumíme čísla, udávající polohu (souřadnice) prvku v matici či vektoru. Indexování je další ze
silných zbraní systému matlab. Umožňuje opravdu širokou a efektivní práci s maticemi, resp. jejími prvky.
Práci s indexy použijeme zejména tehdy, když potřebujeme :
- zjistit hodnotu libovolného prvku matice nebo její části (řádky, sloupce atd…)
- provádět přesuny prvků v rámci matice (přehození řádků, sloupců atd..)
- přesunout část dané matice do jiné
- vytvořit matici stejného rozměru atp.
Základy práce s mnohočleny:
Vytvoření mnohočlenu je v matlabu snadnou záležitostí. Stačí zapsat řádkový vektor, např. Poly=[ 1 20 100 ].
Vytvořili jste tím mnohočlen y=x ^ 2 + 20x + 100.
Výpočet kořenů:
koreny= roots(Poly)
Řešení soustavy lineárních algebraických rovnic:
2,4795x1 + 1,6235x2 + 4,6231x3 = 0,0647
1,4752x1 + 0,9589x2 – 1,3253x3 = 1,0475
2,6951x1 + 2,8965x2 – 1,4794x3 = -0,6789
Řešení:
A= [ 2.4759 1.6253 4.6231;1.4725 0.9589 -1.3253;2.6951 2.8965 -1.4794 ]
B= [ 0.0647 1.0475 -0.6789 ]
X=A \ B
X= 1.8416
-2.0724
-0.2437
Základy práce s obrázky
Matlab podporuje několik typů obrázků: BMP, CUR, HDF, ICO, JPEG, PCX, PNG, TIFF, XWD.
Uvedené typy grafických souborů lze načítat do matlabu, zobrazovat je, ukládat na zvolené paměťové
médium (disk), zjišťovat podstatné informace o takových souborech apod.
Načtení / uložení obrázku do souboru:
Platí pro obrázky uložené v m- souboru:
Načtení obrázku příkazem load.
Načtěte si obrázek „earth“ do paměti – (load earth)
Příkazem whos proveďte výpis vlastností.
load earth
whos
Name
Size
Bytes Class
X
257x250
514000 double array, data
map
64x3
1536 double array , barvy
Grand total is 64442 elements using 515536 bytes
Příkaz colormap – mění paletu barev: bone, cool, copper, flag, gray, hsv, jet, pink, prism
Příkaz imread:
Příkazem imread ’(rose.bmp ’) načteme obrázek do matlabu. Vykreslení obrázku provedeme
příkazem Image (ans). Uložení obrázku provedeme příkazem imwrite (ans,’rose2.jpg ’). Příkazem axis
image se nastavují obě osy.
Základy práce se zvukem
V prostředí matlabu je možné přehrávat zvukové soubory, nahrávat jejich obsah do paměti, či vytvořená
data do zvukových souborů exportovat. Podporována jsou zvuková data v souborech typu wav.
Pro načtení souboru se jménem xxx.wav použijeme příkaz:
[x,fv] = wavread (‘xxx’);
Proměnná x obsahuje vlastní zvuková data. Proměnná fv pak hodnotu udávající vzorkovací kmitočet.
Pro přehrání načtených dat se použije příkaz sound (x,fv).
Je-li třeba zjistit délku vektoru zvukových dat v souboru: a=wavread (‘xxx’,’size’)
Pro přehrání jen části uložených dat použijeme (např. jen 5000 vzorků)
[x,fv]=wavread (‘xxx’,5000);
Rychlá fourierova transformace:
Ukázka dalšího využití programu matlab v technické praxi:
a=wavread (‘rtty’);
ap=fft (a)
plot (fftshift(abs(ap)))
26. Informatika – databázové systémy
(databáze Microsoft Access)
viz okruh č. 16