1.1.1 Jak i gdzie komputery są używane
Komputery odgrywają coraz ważniejszą rolę w życiu codziennym.
Komputery są używane na całym świecie - we wszystkich typach środowisk. Są stosowane w biznesie, środowiskach produkcyjnych, domach, urzędach i organizacjach non-profit. Szkoły stosują komputery w nauczaniu i analizowaniu osiągnięć studentów. W szpitalach komputery wykorzystywane są do analizy badań pacjentów i zapewnienia opieki medycznej.
Istnieje również wiele niestandardowych komputerów, które przeznaczone są do celów specjalnych. Komputery te mogą zostać zintegrowane z urządzeniami takimi jak telewizory, kasy rejestrujące, systemy dźwiękowe i inny sprzęt elektroniczny. Mogą być wbudowane w urządzenia, np. w kuchenki czy lodówki, oraz używane w samochodach i samolotach.
Czy w Twoim otoczeniu znajdują się komputery?
Firma – księgowość, sprzedaż, produkcja
Dom – rozrywka, źródło wiedzy, kontrolowanie domowego budżetu
Instytucje państwowe – liczenie stanu populacji, przechowywanie zapisów publicznych, zarządzanie budżetem
Szkoła – nauka, zapisywanie danych uczniów
Organizacje charytatywne (np. kościoły) – zarządzania listą członków, rozsyłania wiadomości
Samochody – kontrolowanie pracy silnika, hamulców oraz systemów elektrycznych
Bankomaty – potwierdzenie, identyfikacja, umożliwienie dostępu do usług bankowych
Komputery stosowane są z wielu powodów, w wielu różnych miejscach. Mogą one być różnej wielkości i mocy, ale wszystkie komputery mają pewne cechy wspólne. Aby komputery mogły poprawnie wykonywać swoje zadania, wymagana jest kooperacja trzech następujących składników:
1. Sprzęt – komponenty fizyczne (wewnętrzne i zewnętrzne), które tworzą komputer.
2. System operacyjny - zbiór programów komputerowych, które zarządzają sprzętem komputerowym. System operacyjny kontroluje zasoby w komputerze, w tym pamięć oraz dyski magazynowe. Przykładem systemu operacyjnego jest Windows XP.
3. Aplikacje - programy uruchomione na komputerze w celu wykonywania określonych funkcji wykorzystujących możliwości komputera. Przykładami aplikacji są: edytor tekstu czy gra komputerowa.
Komputer jest tak przydatny, jak przydatne są zainstalowane na nim programy. Aplikacje można podzielić na dwie ogólne kategorie:
Oprogramowanie Biznesowe/Przemysłowe - Oprogramowanie przeznaczone do wykorzystania przez konkretny przemysł lub rynek. Przykłady: narzędzia do zarządzania praktykami medycznymi, narzędzia edukacyjne czy legalne oprogramowanie.
Oprogramowanie ogólnego zastosowania - Oprogramowanie wykorzystywane przez szereg organizacji i użytkowników domowych - dla różnych celów. Aplikacje te mogą zostać wykorzystane przez firmy lub osoby indywidualne.
Oprogramowanie ogólnego zastosowania zawiera zintegrowane pakiety aplikacji znane jako Pakiety Office. Zwykle zawierają one aplikacje takie jak edytor tekstów, arkusz kalkulacyjny, bazę danych, program do tworzenia prezentacji oraz obsługę poczty elektronicznej, kontaktów i harmonogramów.
Inne popularne aplikacje obejmują oprogramowanie do edycji grafiki i aplikacje multimedialne. Narzędzia te pozwalają użytkownikom na zarządzanie zdjęciami, jak również tworzenie prezentacji bogatych w multimedia - głos, wideo i grafikę.
Oprócz podziału na oprogramowanie ogólnego zastosowania oraz biznesowe/przemysłowe, aplikacje mogą zostać sklasyfikowane jako: lokalne lub sieciowe.
Aplikacja lokalna – program (np. edytor tekstu), który jest przechowywany na dysku twardym komputera. Aplikacja ta uruchamia się tylko na tym komputerze.
Program sieciowy - aplikacja sieciowa jest zaprojektowana tak aby można było uruchomić ją poprzez sieć, na przykład Internet. Aplikacja sieciowa ma dwa komponenty, jeden działający na maszynie lokalnej (klient) oraz drugi działający na komputerze zdalnym (serwer). E-mail to przykład aplikacji sieciowej.
Większość komputerów ma zainstalowane obie wersje aplikacji, lokalnych jak i sieciowych.
Aplikacje lokalne – word, excel, paint
Aplikacje sieciowe –e-mail
1.2.1 Klasy komputerów
Jest dostępnych kilka różnych typów komputerów
Mainframe
Serwery
Komputery typu desktop
Stacje robocze
Laptopy
Podręczne urządzenia przenośne
Każdy typ komputera został zaprojektowany mając na uwadze szczególny cel, taki jak przenośny dostępu do informacji, przetwarzanie szczegółowej grafiki, i tak dalej.
Do najbardziej popularnych typów komputerów używanych w domach i przedsiębiorstwach zalicza się serwery, stacje robocze, komputery stacjonarne, laptopy i inne urządzenia przenośne. Mainframe, przeciwnie, są to duże scentralizowane komputery w dużych przedsiębiorstwach i zakupionych od wyspecjalizowanych sprzedawców.
1.2.2 Serwery, stacje robocze oraz komputery stacjonarne
Serwery są to wysokiej wydajności komputery używane w przedsiębiorstwach i innych organizacjach. Serwery udostępniają usługi wielu klientom końcowym.
Sprzęt serwera jest zoptymalizowany pod kątem szybkiego czasu odpowiedzi na wiele zapytań z sieci. Serwery posiadają kilka jednostek centralnych (CPU), duże ilości pamięci o dostępie swobodnym RAM i wiele dysków o dużej pojemności, które zapewniają bardzo szybkie wyszukiwanie informacji.
Usługi świadczone przez serwer są często ważne i muszą być dostępne dla użytkowników w każdej chwili. Dlatego serwery często zawierają zduplikowane (zapasowe) podzespoły, aby zapobiec ich awarii. Automatyczna lub ręczna kopia zapasowa danych jest zazwyczaj wykonywana w regularnych odstępach czasu. Serwery są zwykle przechowywane w bezpiecznych pomieszczeniach, do których dostęp jest kontrolowany.
Ich budowa może być jedną z kilku typów: mogą być samodzielnymi jednostkami, mogą być montowane w specjalnej szafie „rack” lub mogą być zaprojektowane jako urządzenia typu blade. Ponieważ serwer jest zwykle używany jako punkt składowania danych, a nie jako komputer dla użytkownika, to może nie posiadać monitora lub klawiatury albo może współdzielić te podzespoły z innymi urządzeniami.
Usługi znajdujące się na serwerze obejmują przechowywanie plików, wiadomości e-mail, stron internetowych, udostępnianie drukarek, itp.
Komputery stacjonarne
Komputery stacjonarne posiadają wiele opcji oraz spore możliwości. Istnieje szeroka gama obudów, zasilaczy, dysków twardych, kart graficznych, monitorów oraz wiele innych komponentów. Komputery stacjonarne mogą mieć wiele różnych typów złączy, opcji wideo oraz szeroki wachlarz obsługiwanych urządzeń peryferyjnych.
Komputery stacjonarne są powszechnie stosowane do uruchamiania aplikacji takich jak edytory tekstu, arkusze kalkulacyjne i aplikacje sieciowe: e-mail czy przeglądarki stron WWW.
Istnieje inny rodzaj komputera, który może wyglądać podobnie do komputera stacjonarnego, ale mający o wiele większe możliwości - to stacja robocza.
Stacja robocza
Stacje robocze są to wysokiej mocy komputery biznesowe. Są one przeznaczone do specjalistycznych, wysokiej klasy aplikacji inżynierskich takich jak programy typu CAD (Computer Aided Design). Stacje robocze są wykorzystywane w projektowaniu grafiki 3-D, animacji wideo oraz symulacji rzeczywistości wirtualnej. Mogą być również wykorzystywane do zarządzania centralami telekomunikacyjnymi lub sprzętem medycznym. Podobnie jak w przypadku serwerów, stacje robocze zazwyczaj mają wiele procesorów, duże ilości pamięci RAM i kilka dysków twardych o dużej pojemności, które działają bardzo szybko. Stacje robocze zazwyczaj posiadają potężne możliwości graficzne oraz duży monitor lub wiele monitorów.
Serwery, komputery stacjonarne i stacje robocze są zaprojektowane jako urządzenia stacjonarne. Nie są one przenośne, tak jak laptopy
1.2.3 Urządzenia przenośne
Oprócz różnych rodzajów komputerów stacjonarnych, istnieje wiele przenośnych urządzeń elektronicznych.
Urządzenia te różnią się wielkością, mocą, możliwościami graficznymi i obejmują:
Laptop lub notebook PC
Tablet PC
Komputery kieszonkowe (Pocket PC)
Osobisty asystent cyfrowy (PDA)
Kontrolery gier
Telefony komórkowe
Laptopy, zwane również notebookami, są porównywalne do komputerów stacjonarnych pod względem zastosowań oraz możliwości przetwarzania danych. Jednakże są one urządzeniami przenośnymi zbudowanymi w taki sposób, aby były lekkie i potrzebowały mniej energii. Mają wbudowaną mysz, klawiaturę i ekran. Laptopy mogą być również podłączone do stacji dokujących, które pozwalają użytkownikowi korzystać z większego monitora, myszy, pełnowymiarowej klawiatury i mają więcej gniazd do podłączenia innych urządzeń.
Pomimo tego, laptopy mają ograniczoną liczbę dostępnych opcji związanych z konfiguracją, np. opcje grafiki, i typów złączy. Nie są również tak łatwe w modernizacji jak komputery stacjonarne.
Inne urządzenia, takie jak PDA lub Pocket PC, posiadają mniej potężne procesory i mniej pamięci RAM. Mają małe ekrany o ograniczonej rozdzielczości wyświetlacza i mogą mieć niewielką klawiaturę.
Kluczową zaletą tych urządzeń jest to, że informacje i usługi są dostępne natychmiast i niemal wszędzie. Na przykład telefony komórkowe mają wbudowane książki adresowe do przechowywania kontaktów i numerów telefonów. Urządzeniach PDA są dostępne z wbudowanym telefonem, przeglądarką internetową, dostępem do konta e-mail oraz innymi aplikacjami.
Pojedyncze urządzenia mogą posiadać te funkcje oraz mogą występować ich kombinacje w urządzeniach wielofunkcyjnych. Urządzenie wielofunkcyjne może składać się z PDA, telefonu komórkowego, aparatu cyfrowego oraz odtwarzacza muzyki. Może zapewnić dostęp do Internetu oraz sieci bezprzewodowej, ale jego moc jest podobna do PDA.
1.3.1 Cyfrowa prezentacja danych
W komputerze informacje są prezentowane i przechowywane w postaci binarnej. Określenie bit jest skrótem od liczba binarna i reprezentuje najmniejszą jednostkę danych. Ludzie interpretują słowa i obrazy, natomiast komputery interpretują tylko wzorce bitów.
Bit może mieć tylko dwie możliwe wartości, cyfrę jeden (1) lub cyfrę zero (0). Bit może być używany do reprezentowania stanu czegoś, co posiada dwa stany. Na przykład, włącznik światła może mieć stan włączony lub wyłączony, w binarnej reprezentacji tych stanów będzie to odpowiadać 1 i 0.
Komputery używają cyfr binarnych do prezentowania i interpretowania liter, liczb i znaków specjalnych. Powszechnie używany jest kod American Standard Code for Information Interchange (ASCII). W kodzie ASCII każdy znak reprezentowany jest przez ciąg bitów. Na przykład:
Duża litera: A =01000001
Liczba: 9 = 00111001
Znak specjalny: # = 00100011
Każda grupa ośmiu bitów, takich jak reprezentacje liter i cyfr, nazywana jest bajtem.
Kody te mogą być wykorzystywane do reprezentowania niemal każdego rodzaju informacji cyfrowej: dane komputerowe, grafika, zdjęcia, głos, wideo i muzyka.
Program zamiany kodu na ASCII 1.3.1
1.3.2 Pomiar pojemności ilości danych
Chociaż bit jest najmniejszą reprezentacją danych, najbardziej podstawową jednostką cyfrową jest bajt. Bajt to 8 bitów i jest najmniejszą jednostkę miary (UOM) używaną do reprezentacji pojemności urządzeń magazynowych.
Kiedy odnosimy się do przestrzeni dyskowej, używamy terminów bajty (B), kilobajty (KB), megabajty (MB), gigabajty (GB) i terabajty (TB).
Jeden kilobajt to trochę więcej jak jeden tysiąc bajtów, dokładnie 1024. Megabajt reprezentuje więcej jak jeden milion bajtów tzn. 1,048,576. Gigabajt to 1,073,741,824 itd. Kolejna liczba jest obliczana przez podnoszenie 2^n potęgi. Przykład: KB = 2^10; MB = 2^20; GB = 2^30.
Ogólnie rzecz biorąc, kiedy coś jest reprezentowane cyfrowo to im większa szczegółowość, tym większa liczba bitów jest potrzebna do tej reprezentacji. Obraz niskiej rozdzielczości z aparatu cyfrowego potrzebuje około 360KB, obraz wysokiej rozdzielczości około 2MB lub więcej.
Kilobajty, megabajty, gigabajty i terabajty są zazwyczaj używane do mierzenia wielkości lub pojemności nośnika. Przykładowymi komponentami lub urządzeniami przechowującymi bajty są: pamięć RAM, dyski twarde, płyty CD, DVD, odtwarzacze MP3.
Kalkulator konwersji bitowej 1.3.2.3
1.3.3 Mierzenie szybkości, rozdzielczości i częstotliwości
Jedną z zalet informacji cyfrowej jest to, że może być przesyłana na długie dystanse bez spadku jakości. Modem jest wykorzystywany do zamiany informacji binarnej na formę, którą można przesłać przez medium.
Powszechnie wykorzystywane media to:
Kable, które używają impulsów elektrycznych w przewodach miedzianych.
Włókna światłowodowe, które używają impulsów w włóknach wykonanych ze szkła lub plastiku.
Bezprzewodowo, gdzie używane są impulsy fal radiowych o małej mocy.
Istnieją dwie miary wielkości pliku: bity (b) i bajty (B). Inżynierowie mają często na myśli przesyłane bity, podczas gdy użytkownicy myślą o rozmiarach plików, które są zazwyczaj wyrażane w bajtach (np. kilobajtach, megabajtach itd.). Jeden bajt składa się z ośmiu bitów.
Szybkość transmisji określa długość transmisji pliku. Im większy plik, tym dłużej trwa przesłanie, ponieważ trzeba przesłać więcej informacji. Szybkość transmisji danych jest mierzona w tysiącach bitów na sekundę (kb/s) lub milionach bitów na sekundę (Mb/s). Zauważ, że skrót kb/s ma małą literę k zamiast dużej K. Jest to spowodowane tym, że jeżeli mówimy o transmisji danych, większość inżynierów zaokrągla liczbę do dołu. Zatem kb/s faktycznie odnosi się do 1000 bitów informacji w jednej sekundzie, podczas gdy Kb/s oznaczało by 1024 bity informacji w jednej sekundzie. DSL lub modem kablowy może działać w tempie 512 kb/s, 2 Mb/s lub wyższym w zależności od użytej technologii.
Czas pobierania
Obliczone czasy pobierania są teoretyczne i zależą od łączności kablowej, szybkości procesora komputera i innych czynników. Aby otrzymać szacowany czas pobierania pliku, podziel jego rozmiar przez szybkość transmisji. Przykładowo, jak długo zajmie przesłanie obrazu niskiej rozdzielczości o rozmiarze 256 KB poprzez łącze kablowe 512 kb/s. Najpierw zamień rozmiar pliku na bity: 8 x 256 x 1024 = 2097152 bitów. 256KB to około 2097 kb. Zauważ, że 2097152 zostało zaokrąglone do najbliższej wielokrotności 1000, zatem można użyć małej litery k. Czas pobierania to 2097 kb podzielone przez 512 kb/s, co daje około 4 sekundy.
Oprócz pojemności i szybkości transmisji, istnieje wiele innych jednostek miary spotykanych podczas pracy z komputerem.
Rozdzielczość ekranu
Rozdzielczość ekranu jest wyrażona w pikselach. Piksel jest pojedynczym punktem świetlnym na monitorze. Jakość ekranu monitora jest definiowana przez liczbę poziomych i pionowych pikseli, które mogą być wyświetlone. Przykładowo, monitor panoramiczny może wyświetlać 1280 x 1024 pikseli w milionach kolorów. Rozdzielczość obrazu w aparatach cyfrowych jest mierzona w liczbie mega pikseli, które może zawierać fotografia.
Częstotliwości analogowe
Hertz jest jednostką miary szybkości cykli odświeżania. Jeden Hertz to jeden cykl na sekundę. W komputerach, szybkość procesora jest mierzona tym, jak szybko następuje cykl wykonania instrukcji, mierzony w Hertzach. Przykładowo, procesor pracujący z szybkością 300 MHz (megahertz) wykonuje 30 milionów cykli na sekundę. Transmisje bezprzewodowe i częstotliwości radiowe są także mierzone w Hertzach.
1.4.1 System komputerowy
Istnieje wiele rodzajów komputerów. Co czyni jeden komputer lepszym od drugiego do uruchomienia nowej gry lub odtworzenia nowego pliku audio? Odpowiedź to komponenty i urządzenia peryferyjne, które zwiększają jego możliwości.
Wymagania dla maszyny przeznaczonej typowo do przetwarzania tekstu są całkowicie różne od tych do aplikacji graficznych i gier. Ważne jest, aby określić przeznaczenie komputera przed decyzją o zakupie komputera lub jego komponentów.
Wielu producentów produkuje masowo komputery i sprzedaje je przez sieci sprzedaży. Takie systemy komputerowe są zaprojektowane do wykonywania różnych zadań. Istnieje też wielu producentów, którzy składają komputery na zamówienie - zgodnie z wymaganiami klienta. Obydwa sposoby zakupu mają zalety i wady.
Komputer składany fabrycznie
Zalety:
Niski koszt
Obsługa większości aplikacji
Brak czasu oczekiwania na montaż
Najczęściej wybierane przez niedoświadczonych użytkowników bez sprecyzowanych wymagań
Wady:
· Często mniejsza wydajność w stosunku do komputerów składanych na zamówienie
Komputer składany na zamówienie
· Klient może określić każdy komponent, który ma spełniać określone wymagania
· Zazwyczaj zapewniają większą wydajność aplikacji graficznych, serwerowych czy gier
· Droższy od komputera składanego fabrycznie
· Dłuższy czas oczekiwania na montaż
Istnieje także możliwość zakupu poszczególnych części i samodzielne zbudowanie komputera. Niezależnie od decyzji, produkt końcowy musi spełniać wymagania użytkownika końcowego. Elementy, nad którymi trzeba się zastanowić kupując komputer to: płyta główna, procesor, pamięć RAM, dysk twardy, karty rozszerzeń, a także obudowa i zasilanie.
1.4.2 Płyta główna, procesor i RAM
Płyta główna to duża płyta drukowana używana do łączenia elektronicznych występujących w systemie komputerowym. Płyty główne zawierają złącza, które pozwalają na podłączenie podstawowych elementów komputera: procesora i pamięci RAM. Płyta główna przenosi dane pomiędzy różnymi komponentami systemu.
Płyta główna może zawierać złącza dla kart sieciowych, wideo i dźwiękowych. Jednak wiele płyt głównych jest wyposażona w komponenty zintegrowane. Różnica pomiędzy nimi to sposób montażu. Używając złączy na płycie głównej, komponenty systemu mogą być łatwo odłączone i zmienione na nowsze.
Komponenty zintegrowane nie mogą być odłączone od płyty. Dlatego też należy pamiętać, żeby przed montażem kart w slotach wyłączyć urządzenia zintegrowane.
Płyta główna musi:
· Wspierać wybrany typ i szybkość procesora
· Wspierać ilość i typ pamięci RAM wymaganej przez aplikacje
· Posiadać odpowiednią liczbę slotów, które obsługują interfejsy kart
· Posiadać odpowiednią liczbę interfejsów odpowiedniego typu
Central Processing Unit (CPU)
Procesor (CPU) jest systemem nerwowym systemu komputerowego. Element ten przetwarza wszystkie dane wewnątrz maszyny. Wybór typu procesora powinien być pierwszą decyzją podczas budowania lub modernizowania komputera. Najważniejszymi czynnikami podczas wyboru CPU są jego szybkość i szybkość szyny danyc...
Caveman85