Počítače IBM. Osobní počítač. Osobní počítač, jako je IBM PC. Logický obvod
Všichni používáme osobní počítače a považujeme je v každodenním životě za samozřejmost. Je snadné zapomenout, že počítače jsou kolem nás teprve posledních pár desetiletí a ty první byly mnohem větší než ty, které máme dnes na stole.
Věděli jste, že první přenosný počítač vážil 25 kg a stál asi 20 000 dolarů, že první laserová tiskárna byla tak velká, že zaplnila většinu místnosti, nebo že kupci prvních osobních počítačů si je museli sestavit sami? Tento článek vám poskytne pohled na některé z prvních prototypů počítačového hardwaru a na to, jak vypadaly.
První počítačová myš
První počítačová myš byla vynalezena v roce 1963 Douglasem Engelbartem ve Stanford Research Institute. Je také jedním z vynálezců hypertextu. První myš používala dvě kolečka umístěná navzájem v úhlu 90 stupňů ke sledování pohybu podél 2 os. Tato konstrukce však měla mnoho nevýhod a brzy byla 2 kola nahrazena koulí. Kulová myš byla vynalezena v roce 1972 a optická myš byla vynalezena kolem roku 1980, i když tento design se stal populární mnohem později. Douglas Engelbart za svůj vynález neobdržel žádné licenční poplatky a jeho patent vypršel dříve, než se počítačové myši staly běžnou součástí éry osobních počítačů.
První myš. Vpravo vidíte kolečka, která slouží k pohybu a polohování.
První trackball
Ve skutečnosti byl trackball navržen 11 let před vynálezem první počítačové myši. Vynalezli jej Tom Cranston a Fred Longstaff v roce 1952 jako součást automatizovaného systému informační války DATAR, iniciativy kanadského námořnictva. Při návrhu byla použita 5-ti pinová bowlingová koule, která je o něco menší než standardní 10-ti pinová bowlingová koule.
První trackball: bowlingová koule a je to.
První přenosný počítač
Tento počítač měl být „mobilním“ počítačem. IBM 5100 Portable Computer byl vytvořen v roce 1975. Vážil 25 kg, měl velikost malého kufru a vyžadoval externí zdroj energie. Blok obsahoval vše potřebné: procesor, několik set kilobajtů energeticky nezávislé paměti, 16-64 KB RAM, 5palcový CRT displej, klávesnici a páskovou mechaniku. Tento počítač byl na svou dobu neuvěřitelným počinem. Dodává se také s vestavěným BASIC a/nebo APL. Různé modely IBM 5100 stojí od 8 975 do 19 975 USD.
Přenosný počítač IBM 5100.
První notebook
První notebook byl Grid Compass 1100 (nazvaný GRiD), navržený v roce 1979 britským průmyslovým designérem Billem Moggridgem. Počítač se začal prodávat v roce 1982. Vyráběl se s rozlišením obrazovky 320 x 200, procesorem 8086, 340 KB magneticko-elektronické paměti (tento typ paměti je dnes již zastaralý) a 1,2 Kbit modemem. Notebook vážil 5 kg a stál 8 000 – 10 000 $ GRiD používala hlavně NASA a americká armáda.
Grid Compass 1100 detail.
První osobní počítač IBM
První osobní počítač IBM byl představen v roce 1981, IBM 5150. Platforma se v 80. letech natolik rozšířila, že termín „osobní počítač“ označoval osobní počítač IBM.
Vývojový projekt IBM 5150 se jmenoval „Project Chess“ a pracoval na něm tým 12 lidí pod vedením Don Estridge a Larryho Pottera. Aby IBM urychlila vývoj a snížila náklady, rozhodla se použít standardní díly místo toho, aby konstruovala nové, jak to bylo tradičně.
První IBM PC mělo procesor Intel 8088, 64 KB RAM (rozšiřitelná až na 256 KB), disketovou mechaniku (ze které bylo možné načíst MS-DOS) a konečně CGA neboli monochromatický grafický adaptér. Stroj také obsahoval Microsoft BASIC v ROM. První IBM PC mohlo mít volitelný 10 MB pevný disk, ale pouze v případě výměny původního zdroje za výkonnější.
První osobní počítač IBM PC 5160.
První počítač Apple
První osobní počítače Apple navrhl a ručně vyrobil Steve Wozniak. Apple I se začal prodávat v roce 1976 za 666,66 dolarů. Celkem bylo vyrobeno 200 exemplářů. Apple I měl v podstatě jen základní desku s procesorem, 8KB RAM, zobrazovací rozhraní a některé další funkce. Pro získání plně funkčního počítače musí kupující přidat zdroj, klávesnici a displej (a samozřejmě to vše namontovat).
Počítač Apple I vlevo je již sestavený uživatelem a vpravo forma, ve které jej bylo možné zakoupit.
První RAM
První přepisovatelnou pamětí s náhodným přístupem byla paměť s magnetickým jádrem (také nazývaná feritová paměť). Byl vynalezen v roce 1951 jako výsledek práce An Wanga na Harvard University Computing Laboratory a Jaye Forrestera na Massachusetts Institute of Technology.
Paměť s náhodným přístupem tehdy využívala magnetické vlastnosti materiálů, aby jim poskytla funkčnost, kterou měly tranzistory. Informace byly uloženy pomocí polarity malých magnetických keramických kroužků, kterými procházely dráty. Na rozdíl od moderní paměti si tato RAM mohla uchovávat informace i po vypnutí napájení.
Tato technologie byla standardní, dokud nebyla v 70. letech nahrazena křemíkovými integrovanými obvody.
Paměť na magnetických jádrech.
První pevný disk
IBM 350 Disk File byl prvním pevným diskem, který byl součástí počítače IBM 305 RAMAC, který se začal dodávat v roce 1956 (počítač byl určen pro účetnictví). Pevný disk měl padesát 24palcových disků, na které se dohromady vešlo 4,4 MB dat. 350 měla rychlost otáčení 1200 otáček za minutu, rychlost přenosu dat 8800 znaků za sekundu a přístupovou dobu asi 1 sekundu.
První pevný disk IBM 350 Disk File.
První laserová tiskárna
Laserovou tiskárnu vynalezl Harry Starkweather ve společnosti XEROX v roce 1969. Prvním prototypem byla upravená kopírka, kde odstranil zobrazovací systém a představil rotační válec s 8 zrcadlovými okraji. K první komerční implementaci laserové tiskárny došlo až v roce 1976, kdy IBM vydala model laserové tiskárny IBM 3800. Tiskárna byla tak velká, že zabrala většinu místnosti.
IBM 3800, první komerční laserová tiskárna.
První webový server
Protože internet je nedílnou součástí moderního světa, nelze nemluvit o prvním webovém serveru. Prvním webovým serverem byla pracovní stanice NeXT, kterou Tim Berners-Lee použil, když vynalezl World Wide Web v CERNu. První webová stránka byla zpřístupněna online 6. srpna 1991.
Na počítači byl nápis: „Tento stroj je server. NEVYPÍNAT!!". Jeho vypnutím byste mohli vypnout celý internet.
První webový server a slavný nápis.
Je úžasné, kolik se toho v počítačovém průmyslu za pouhých pár desetiletí stalo. A teď si představte, co se stane za 30-40 let...
Osobní počítač, jako je IBM PC. Logický obvod
Systémová jednotka je jednotka, ve které jsou instalovány nejdůležitější komponenty. Externí zařízení jsou určena pro vstup, výstup a dlouhodobé ukládání informací. Říká se jim periferní zařízení. Vzhledově se systémové jednotky liší tvarem skříně, které se vyrábí v provedení horizontální stolní a vertikální věž. Pouzdra s vertikálním designem se vyznačují velikostí: full-size bigtower, medium-size middletower, small-size minitower. Horizontálně provedené případy systémových jednotek jsou rozděleny na ploché a extra ploché. U případů systémových jednotek je důležitým parametrem kromě tvaru také tvarový faktor. Na tom závisí požadavky na zařízení obsažená v pouzdře. V současné době se používají dva typy pouzder AT a ATX. Tvar skříně musí být v souladu s tvarovým faktorem základní desky počítače.
Monitor je zařízení pro vizuální prezentaci dat. Toto není jediné možné, ale hlavní zařízení pro výstup informací. Jeho hlavní spotřebitelské parametry jsou: velikost obrazovky a rozteč masky obrazovky. Velikost monitoru se měří úhlopříčkou obrazovky. Standardní velikosti jsou 14, 15, 17, 20, 21 palců. Obraz na obrazovce monitoru je získán jako výsledek ozařování fosforového povlaku vysoce směrovaným paprskem elektronů urychlovaných ve vakuové trubici. Maska se používá v krocích po 0,2-0,25 mm. Obnovovací frekvence obrazu udává, kolikrát za sekundu dokáže monitor zcela změnit obraz.
Keyboard je zařízení pro ovládání pomocí klávesnice pro PC. Slouží k zadávání alfanumerických dat a ovládacích příkazů. Kombinace monitoru a klávesnice poskytuje uživatelské rozhraní nazývané příkazové rozhraní.
Myš je ovládací zařízení typu manipulátor. Pohyb myši po rovném povrchu je synchronizován s ukazatelem myši na obrazovce monitoru. Monitor + myš = nejmodernější typ rozhraní, kterému se říká grafické. Na rozdíl od klávesnice není myš standardním ovládacím zařízením. V tomto ohledu při prvním zapnutí počítač nefunguje a vyžaduje podporu ovladače. Standardní myš má 2 tlačítka. Ačkoli existují se 3 tlačítky nebo 2 a rolováním.
Funkce nestandardních ovládacích prvků jsou určeny softwarem dodávaným se zařízením. Podívejme se na interní a externí zařízení PC a propojení mezi nimi.
SYSTÉMOVÁ JEDNOTKA
Tento hrubý diagram znázorňuje propojení mezi zařízeními v počítači. Lze jej nazvat logickým diagramem komunikace mezi komponentami. Vnitřní struktura systémové jednotky. Systémová jednotka obsahuje všechna hlavní zařízení počítače: základní desku, adaptéry, diskové jednotky, napájecí zdroj, reproduktor, ovládací prvky.
10. Vnitřní zařízení PC: mikroprocesor, RAM, ROM, sběrnice, podpůrné čipy.
Mikroprocesor je hlavní čip počítače, ve kterém se provádějí všechny výpočty Strukturálně se mikroprocesor skládá z buněk podobných buňkám RAM. Vnitřní buňky mikroprocesoru se nazývají registry. U jiných zařízení je mikroprocesor připojen k několika skupinám vodičů nazývaných sběrnice. Hlavní parametry mikroprocesoru jsou: 1) sada příkazů, které mají být vykonány; 2) frekvence hodin; 3) bitová hloubka. Existují mikroprocesory s rozšířenými a redukovanými instrukčními systémy. Čím širší je instrukční sada, tím složitější je architektura mikroprocesoru, tím delší je formální záznam jeho instrukcí a tím vyšší je průměrná doba provádění instrukcí. Například systém provádění příkazů Intel Pentium má v současnosti více než 1000 příkazů. Takové procesory se nazývají procesory s rozšířenou instrukční sadou (CISC).
V polovině 80. let 20. století se objevily mikroprocesory s redukovanou instrukční sadou (RISC). S touto architekturou existuje mnohem méně příkazů a každý z nich se provádí rychleji.
Programy složené z jednoduchých instrukcí jsou tedy těmito procesory vykonávány mnohem rychleji. Nevýhodou redukované instrukční sady je však to, že složité operace musí být emulovány zdaleka ne efektivní sekvencí jednoduchých příkazů. Proto se procesory CISC a RISC používají v různých oblastech.
Hodinová frekvence udává, kolik základních operací mikroprocesor provede za 1 sekundu, měřeno v megahertzích.
Bitová kapacita ukazuje, kolik bitů informace je zpracováno a přeneseno za 1 hodinový cyklus, a také kolik bitů lze použít v mikroprocesoru pro adresování v RAM. Používají se 16, 32 a 64 bitové mikroprocesory.
RAM (Random Access Memory) je pole krystalických buněk schopných ukládat data. Existuje mnoho typů RAM, ale z hlediska fyzikálního principu rozlišují dynamickou paměť DRAM a statistickou paměť SRAM. Dynamické paměťové buňky mohou být reprezentovány jako mikrokondenzátory, které akumulují náboj, nevýhody tohoto typu jsou způsobeny skutečností, že náboje mají tendenci se rozptylovat v prostoru. A docela rychle. Proto je nutné neustálé nabíjení kondenzátoru. Statistické paměťové buňky si lze představit jako klopné obvody (skládají se z více tranzistorů. Neobsahují náboj, ale stav, takže tento typ paměti poskytuje vyšší výkon, i když je technologicky složitější a tím pádem i dražší. lze zapnout nebo vypnout Dynamické paměťové čipy se používají jako hlavní RAM Paměťové čipy SRAM se používají jako mezipaměť, určená k optimalizaci provozu procesoru.
Sběrnice jsou skupiny vodičů pro přenos dat, adres a signálů mezi různými součástmi počítače. Existuje mnoho standardních sběrnicových rozhraní: 1) datová sběrnice pro kopírování dat z RAM do registrů procesoru a zpět; 2) adresová sběrnice pro kopírování adres; 3) příkazová sběrnice pro přenos příkazů do procesoru.
Základní deska obsahuje také ROM. Jedním z nich je BIOS. Jsou zde uloženy programy, které implementují funkce vstupu a výstupu informací a testování počítače.
IBM PC- první sériově vyráběný osobní počítač vyrobený společností IBM, uvedený na trh v roce 1981. V širším slova smyslu se tak nazývá celá rodina osobních počítačů vybavených procesory rodiny Intel x86.
Počítač IBM PC/XT (verze 1984)
IBM PC model 5150
Příběh
Až do 80. let byla IBM velmi aktivní ve velkých zakázkách. Několikrát je vyrobila vláda, několikrát armáda. Své sálové počítače obvykle dodávala vzdělávacím a vědeckým institucím i velkým korporacím. Je nepravděpodobné, že by si někdo koupil samostatnou skříň System/360 nebo 370 pro svůj domov a tucet úložných skříní založených na magnetických páskách a pevných discích, které byly ve srovnání s RAMAC 305 již několikrát zmenšeny.
Modrý obr byl nad potřeby běžného spotřebitele, kterému k úplné spokojenosti stačí mnohem méně než NASA nebo jiné univerzitě. To dalo suterénnímu Applu šanci postavit se zpět na nohy s logem Newtona držícího jablko, brzy nahrazeného jen nakousnutým jablkem. A Apple přišel s velmi jednoduchou věcí – počítačem pro každého. Tato myšlenka nebyla podporována společností Hewlett-Packard, kde ji nastínil Steve Wozniak, ani jiné velké IT společnosti té doby.
Když si IBM uvědomila, že už bylo příliš pozdě. Svět už obdivoval Apple II – nejpopulárnější a nejúspěšnější počítač Apple v celé jeho historii (a ne Macintosh, jak se mnozí domnívají). Ale je lepší pozdě než nikdy. Nebylo těžké uhodnout, že tento trh je na samém počátku svého rozvoje. Výsledkem byl IBM PC (model 5150). Stalo se tak 12. srpna 1981.
Nejúžasnější na tom je, že to nebyl první osobní počítač IBM. Titul první patří modelu 5100, který byl uveden na trh v roce 1975. Byl mnohem kompaktnější než sálové počítače, měl samostatný monitor, úložiště dat a klávesnici. Ale mělo to řešit vědecké problémy. Špatně se hodil pro obchodníky a prostě technologické nadšence. A v neposlední řadě kvůli ceně, která byla asi 20 000 dolarů.
IBM PC změnilo nejen svět, ale i přístup společnosti k tvorbě počítačů. Předtím IBM vyráběla jakýkoli počítač uvnitř i vně nezávisle, aniž by se uchýlila k pomoci třetích společností. S IBM 5150 to dopadlo jinak. V té době byl trh osobních počítačů rozdělen mezi Commodore PET, rodinu 8bitových systémů Atari, Apple II a TRS-80 společnosti Tandy Corporation. IBM proto spěchalo, aby tento okamžik nezmeškalo.
Skupina 12 lidí pracujících ve floridském městě Boca Raton pod vedením Dona Estrige byla přidělena k práci na Project Chess (doslova „Project Chess“). Úkol splnili asi za rok. Jedním z jejich klíčových rozhodnutí bylo použití vývoje třetích stran. To současně ušetřilo spoustu peněz a času na našem vlastním vědeckém personálu.
Zpočátku si Don vybral IBM 801 jako procesor a pro něj speciálně vyvinutý operační systém. O něco dříve ale modrý gigant uvedl na trh mikropočítač Datamaster (celým názvem System/23 Datamaster nebo IBM 5322), který byl založen na procesoru Intel 8085 (trochu zjednodušená modifikace Intel 8088). To byl přesně důvod pro volbu procesoru Intel 8088 pro první IBM PC IBM PC dokonce mělo rozšiřující sloty, které odpovídaly těm z Datamaster. Intel 8088 vyžadoval nový operační systém DOS, který velmi včas navrhla malá společnost z Redmondu s názvem Microsoft. Nedělali nový design monitoru a tiskárny. Prvním byl monitor dříve vytvořený japonskou divizí IBM a tiskovým zařízením byla tiskárna Epson.
IBM PC se prodávalo v různých konfiguracích. Nejdražší stojí 3005 dolarů. Byl osazen procesorem Intel 8088 pracujícím na 4,77 MHz, který mohl být na přání doplněn o koprocesor Intel 8087, který umožňoval výpočty s pohyblivou řádovou čárkou. Velikost paměti RAM byla 64 KB. Jako zařízení pro trvalé ukládání dat měly sloužit 5,25palcové disketové mechaniky. Může být nainstalován jeden nebo dva z nich. Později začala IBM dodávat modely, které umožňovaly připojení kazetových paměťových médií.
Do IBM 5150 nebylo možné nainstalovat pevný disk z důvodu nedostatečného napájení napájecího zdroje. Společnost však disponuje tzv. „rozšiřujícím modulem“ neboli Expansion Unit (známý také jako IBM 5161 Expansion Chassis) s 10 MB pevným diskem. Vyžadovalo to samostatný zdroj energie. Navíc do něj bylo možné osadit druhý HDD. Měl také 5 rozšiřujících slotů, přičemž samotný počítač měl o 8 více. Pro připojení rozšiřující jednotky ale bylo nutné použít Extender Card a Receiver Card, které byly instalovány v modulu, respektive v pouzdře. Ostatní rozšiřující sloty počítače byly obvykle obsazeny grafickou kartou, kartami s I/O porty atd. Bylo možné zvýšit množství paměti RAM na 256 KB.
Nejlevnější konfigurace stála 1 565 dolarů. Spolu s ním kupující obdržel stejný procesor, ale bylo zde pouze 16 KB RAM. Počítač nebyl dodán s disketovou mechanikou a chyběl standardní CGA monitor. Ale byl tu adaptér pro kazetové mechaniky a grafická karta určená pro připojení k televizi. Tak vznikla drahá modifikace IBM PC pro podnikání (kde se mimochodem dost rozšířila) a levnější pro domácnost.
V IBM PC ale byla ještě jedna novinka – základní vstupně/výstupní systém neboli BIOS (Basic Input/Output System). V moderních počítačích se stále používá, i když v mírně upravené podobě. Nejnovější základní desky již obsahují nový EFI firmware nebo i zjednodušené verze Linuxu, ale určitě ještě pár let potrvá, než BIOS zmizí.
Architektura IBM PC byla otevřena a veřejně dostupná. Každý výrobce může vyrábět periferní zařízení a software pro počítač IBM bez zakoupení jakékoli licence. Zároveň modrý gigant prodal IBM PC Technical Reference Manual, který obsahoval kompletní zdrojový kód BIOSu. Výsledkem bylo, že o rok později svět viděl první počítače „kompatibilní s IBM PC“ od Columbia Data Products. Compaq a další společnosti následovaly.
Základní stavební bloky IBM
PC Osobní počítače IBM PC se obvykle skládají ze tří částí (bloků):
·systémová jednotka;
· klávesnice, která umožňuje zadávat znaky do počítače;
· monitor (nebo displej) - pro zobrazování textových a grafických informací.
Počítače jsou k dispozici také v přenosné verzi – ve verzi „na koleno“ (laptop) nebo „notepad“ (laptop). Zde jsou systémová jednotka, monitor a klávesnice uzavřeny v jednom pouzdru: systémová jednotka je skryta pod klávesnicí a monitor je vyroben jako kryt klávesnice. Přestože systémová jednotka vypadá z těchto částí počítače nejméně působivě, je to „hlavní“ část počítače. Obsahuje všechny hlavní součásti počítače:
·elektronické obvody, které řídí činnost počítače (mikroprocesor, RAM, ovladače zařízení atd.);
· napájecí zdroj, který převádí síťové napájení na nízkonapěťový stejnosměrný proud dodávaný do elektronických obvodů počítače;
· mechaniky (nebo mechaniky) pro magnetické diskety, používané pro čtení a zápis na magnetické diskety (floppy disky);
· pevný magnetický disk určený pro čtení a zápis na nevyměnitelný pevný magnetický disk (pevný disk).
Přídavná zařízení
K systémové jednotce počítače IBM PC můžete připojit různá vstupní/výstupní zařízení a rozšířit tak její funkčnost. Mnoho zařízení je připojeno pomocí speciálních zásuvek (konektorů), obvykle umístěných na zadní stěně systémové jednotky počítače. Kromě monitoru a klávesnice jsou to tato zařízení:
·tiskárna - pro tisk textových a grafických informací;
·myš - zařízení, které usnadňuje zadávání informací do počítače;
· joystick - manipulátor v podobě sklopné rukojeti s tlačítkem, používaný především pro počítačové hry;
·stejně jako další zařízení.
Některá zařízení lze vložit dovnitř systémové jednotky počítače, například:
· modem - pro výměnu informací s jinými počítači prostřednictvím telefonní sítě;
·faxový modem – kombinuje možnosti modemu a telefaxu;
·streamer - pro ukládání dat na magnetickou pásku. Některá zařízení, například mnoho typů skenerů (zařízení pro zadávání obrázků a textů do počítače), používají smíšený způsob připojení: do systémové jednotky počítače je vložena pouze elektronická deska (řadič), která řídí provoz zařízení, a samotné zařízení je k této desce připojeno kabelem.
Konfigurace prvního IBM PC
Procesor Intel 8088 s frekvencí 4,77 MHz, kapacita RAM od 16 do 256 KB.
Samostatně byly zakoupeny disketové mechaniky s kapacitou 160 KB (je možné připojit jednu nebo dvě takové mechaniky).
Winchester byl pryč.
Klíčové technologie byly:
Systémová sběrnice ISA se standardními sloty, která umožňovala vkládat do počítače nejrůznější rozšiřující karty (video, audio, síťové a další adaptéry).
BIOS je sada systémových funkcí, které umožnily vývojáři softwaru abstrahovat od detailů hardwarové operace a nezáviset na konkrétní konfiguraci systému. (Doposud byl veškerý software vyvíjen pouze pro konkrétní stroje a byl s nimi dodáván).
IBM PC může používat buď monochromatický grafický adaptér MDA (80x25 text, velikost 9x14 znaků) nebo barevný grafický adaptér CGA (80x25 nebo 40x25 text, velikost 8x8 znaků nebo 320x200/4 barvy grafiky nebo 640x200/2 barvy). Navíc můžete dokonce vložit oba adaptéry a připojit dva monitory najednou, černobílý a barevný.
OPERAČNÍ SYSTÉMY PRO POČÍTAČE TYPU IBM PC
Obecné informace o MS DOS
Operační systémy pro osobní počítače za dobu existence této třídy počítačů od roku 1975 prošly výrazným vývojem doprovázeným zvýšením bitové kapacity osobních počítačů (PC) z 8 na 32, rozšířením možností a vylepšením uživatelského rozhraní ( Tabulka 2.1).
Tabulka 2.1 Některé typy OS pro osobní počítače
| PC | ||
| 8bitový | 16bitový | 32bitový |
| R/M-80, MSX DOS, MikpoDOS, Mikros-80 | MS-DOS, RAFOS, OS DBK, INMOS | UNIX, XENIX, Windows 95, OS/2 |
8bitové operační systémy zůstávají důležité jako operační systémy pro nejjednodušší vzdělávací a domácí (herní) počítače. Vzhledem k omezenému adresnímu prostoru RAM (65 KB) jsou seriózní profesionální aplikace těchto počítačů nemožné.
16bitové počítače kompatibilní s IBM tvoří u nás významnou část flotily profesionálních osobních počítačů. Nejběžnějším operačním systémem pro tyto počítače je jednouživatelský, jednoúlohový MS DOS (od MicroSoft - zkráceně MS; DOS je anglická zkratka pro „diskový operační systém“). První verze tohoto OS vznikla současně s osobním počítačem IBM PC v roce 1981 a z externích zařízení podporovala pouze disketové mechaniky s 160 KB disketami. Verze 2.0 je spojena se vzhledem modifikace PC XT; podporovala také pevné disky do 10 MB a stromovou strukturu souborů. Populární již řadu let, verze 3.3 (1987) - pro podporu PC AT. Tato úprava OS řeší 640 KB RAM, což v době svého vzniku představovalo progresivní bod a následně se stalo faktorem omezujícím pokrok softwaru. Moderní verze MS DOS překonaly omezení velikosti paměti RAM (random access memory), mají mnoho nových příkazů, obsahují vestavěné ovladače zařízení, grafický shell, systém nápovědy atd.
Hlavní strukturální komponenty MS DOS jsou:
Základní vstupní/výstupní systém (BIOS);
Zavaděč systému (SB);
Ovladače zařízení (tj. programy, které podporují jejich činnost);
Základní modul;
Příkazový procesor (také nazývaný interpret příkazů);
DOS utility (pomocné programy).
Pojďme si stručně popsat hlavní komponenty. BIOS je uložen v ROM. Tento program je napsán přímo ve strojovém kódu; Po zapnutí se počítač automaticky načte do paměti RAM, spustí se a provede rychlou kontrolu funkčnosti hlavních zařízení počítače. Systém BIOS poté na discích vyhledá spouštěcí program operačního systému (programy bootstrap). BIOS má také funkce pro podporu standardních periferních zařízení, zejména displeje a klávesnice.
Spouštěcí program nalezený systémem BIOS na disku přistupuje k jednotkám A, B atd. postupně. dokud nenajde program SB - zavaděč. Tento program zkontroluje přítomnost jádra operačního systému na disku sestávajícího ze souborů s názvem ibmio.sys - soubor s příponou BIOS a command.com - příkazový procesor, načte je do paměti RAM a spustí první z těchto programů ke spuštění. Dodatečně testuje zařízení, provádí konfiguraci DOSu (standardní, pokud neexistuje soubor config.sys - konfigurační soubor nebo nestandardní v souladu s obsahem souboru config.sys), připojuje potřebné ovladače atd. Dále tento program nastaví některé instrukce o tom, jak se zachází s přerušeními (vektory přerušení) a předá řízení základnímu modulu DOS, který pokračuje v nastavování pravidel pro manipulaci s přerušeními a poté načte příkazový procesor do RAM a předá mu řízení.
Uživatel pracující s DOSem bez shell programů nebo dalších systémů rozhraní komunikuje přímo s příkazovým procesorem. Provozní režim je interaktivní, tzn. uživatel vydá příkaz, OS provede a čeká na další příkaz. Způsob zadávání příkazů je poměrně archaický - text příkazu stačí napsat na klávesnici, pro kterou je nutné si většinu příkazů zapamatovat, a pro vzácné - použít referenční knihu (buď ve formě knihy nebo zabudované do DOSu).
příkazový procesor, při spuštění nejprve najde a spustí spouštěcí program(soubor autoexec.bat), pokud existuje. Tento program je vytvořen uživatelem z příkazů DOS za účelem provádění některých rutinních akcí pro vytvoření pohodlného prostředí pro zahájení práce. Pokud se například při spuštění počítače zobrazí na obrazovce panely Norton Commander, je to jen proto, že „autorun“ tohoto programu poskytl ten, kdo zkompiloval soubor autoexec.bat. Další akcí příkazového procesoru je zobrazení výzvy uživateli k zadání příkazu, například takto: C> (pokud byl DOS načten z jednotky C).
První mikroprocesor na světě se objevil v roce 1971. Jednalo se o čtyřbitový mikroprocesor Intel 4004 V roce 1973 byl vydán osmibitový Intel 8080. Na základě tohoto procesoru vznikly vůbec první mikropočítače. Tyto stroje měly velmi malé schopnosti a byly jednoduše považovány za zábavné, ale málo použitelné hračky. V roce 1979 byly vydány první šestnáctibitové mikroprocesory Intel 8086 a Intel 8088 Na základě Intel 8086 vydala IBM v roce 1981 osobní počítač IBM PC(PC - Personal Computer - osobní počítač), svými možnostmi již blízký tehdejším minipočítačům. Tyto počítače si velmi rychle získaly obrovskou popularitu po celém světě díky své nízké ceně a snadnému použití. O něco později se objevil osobní počítač IBM PC/XT(XT - extended Technology - rozšířená technologie) s maximální možnou velikostí paměti RAM až 1 MB. Dalším významným krokem ve vývoji mikroprocesorové technologie bylo uvedení osobních počítačů v roce 1983 IBM PC/AT(AT - Advanced Technology - pokročilá technologie) na bázi mikroprocesoru Intel 80286 s maximální možnou velikostí RAM rozšířené na 16 MB. A do konce 80. let vyšel dvaatřicetibitový Intel 80386 s maximální možnou kapacitou paměti 4 GB. Počátkem devadesátých let se objevil výkonnější dvaatřicetibitový mikroprocesor Intel 80486, který sdružoval více než milion tranzistorových prvků na jednom čipu. Rodina Intel se nadále vyvíjí a v roce 1994 osobní počítače založené na mikroprocesoru tzv Pentium, který byl při vývoji označen jako Intel 80586. V současné době se již používá několik modelů značky Pentium - Pentium II, Pentium MMX (s pokročilými multimediálními schopnostmi), Pentium III a Pentium IV. Každý následující model se od předchozího liší rozšířením instrukčního systému, zvýšením taktu, možného množství paměti RAM a pevných disků a zvýšením celkové efektivity. Neustále se vyvíjejí nové, pokročilejší modely.
Počítače rodiny IBM PC se ukázaly být natolik úspěšné, že se začaly duplikovat téměř ve všech zemích světa. Současně se ukázalo, že počítače jsou stejné, pokud jde o metody kódování dat a příkazové systémy, ale liší se v technických vlastnostech, vzhledu a ceně. Takové stroje se nazývají osobní počítače kompatibilní s IBM. Programy napsané pro běh na IBM PC mohou běžet stejně dobře na IBM kompatibilních počítačích. V takových případech se říká, že existuje softwarová kompatibilita.
Jiné architektury
Stroje rodiny IBM PC patří do tzv CISC-architektura počítače (CISC - Complete Instruction Set Computer - počítač s kompletní sadou příkazů). V instrukčních systémech procesorů postavených na této architektuře je pro každou možnou akci poskytnuta samostatná instrukce. Například instrukční sada procesoru Intel Pentium se skládá z více než 1000 různých instrukcí. Čím širší je sada instrukcí, tím více bitů paměti je zapotřebí ke kódování každé jednotlivé instrukce. Pokud se například instrukční systém skládá pouze ze čtyř akcí, pak jsou k jejich zakódování zapotřebí pouze dva bity paměti, osm možných akcí vyžaduje tři bity paměti, šestnáct vyžaduje čtyři atd. Rozšíření instrukčního systému tedy znamená zvýšení počet bajtů přidělených jedné strojové instrukci, a tedy množství paměti potřebné k záznamu celého programu jako celku. Navíc se zvyšuje průměrná doba provádění jedné strojové instrukce, a tedy průměrná doba provádění celého programu.
V polovině 80. let se objevily první procesory s redukovanou instrukční sadou, stavěné podle tkzv RISC-architektura (RISC - Reduce Instruction Set Computer - počítač s zkráceným systémem instrukcí). Instrukční systémy procesorů s touto architekturou jsou mnohem kompaktnější, takže programy složené z instrukcí obsažených v tomto systému vyžadují podstatně méně paměti a provádějí se rychleji. Pro mnoho složitých akcí však v těchto systémech nejsou poskytovány samostatné příkazy. Když se takové akce stanou nezbytnými, oni emulovaný pomocí stávajících příkazy Obecně řečeno, emulace je provádění akcí jednoho zařízení pomocí prostředků druhého, prováděné bez ztráty funkčnosti. V tomto případě mluvíme o provádění nezbytných komplexních akcí, pro které jsou příkazy ve zkráceném systému není poskytnuto pomocí určité sekvence příkazů dostupných v systému. Přirozeně dochází k určité ztrátě efektivity procesoru.
Známé stroje společnosti patří do architektury RISC Apple Macintosh, které mají příkazový systém, který jim v některých případech poskytuje vyšší výkon ve srovnání se stroji z rodiny IBM PC. Dalším důležitým rozdílem mezi těmito stroji je to, že mnoho funkcí, které jsou poskytovány v řadě IBM PC zakoupením, instalací a konfigurací dalšího hardwaru, jsou vestavěny v počítačích řady Macintosh a nevyžadují žádnou konfiguraci hardwaru. Pravda, stroje Macintosh jsou dražší než stroje rodiny IBM s podobnými parametry.
Stroje z rodin Sun Microsystems, Hewlett Packard a Compaq, které rovněž patří do architektury RISC. Jako zástupce jiných architektur lze uvést i rodiny přenosných počítačů tříd Notebook(přenosné) a Ruční(manuální), které mají malé rozměry, nízkou hmotnost a vlastní pohon. Tyto kvality umožňují používat zmíněné stroje na služebních cestách, na obchodních jednáních, vědeckých konferencích apod., zkrátka v případech, kdy je omezený nebo nemožný přístup k pevně instalovaným počítačům, například ve vlaku nebo letadle.
Kontrolní otázky
1. Definujte pojem „architektura počítače“.
2. Vyjmenujte tři hlavní skupiny počítačových zařízení.
3. Co je to číselná soustava a jaké číselné soustavy se používají v osobních počítačích ke kódování informací?
4. Jaké jsou rozdíly a podobnosti mezi bitem a bytem?
5. Jak se kódují textové informace v PC?
6. Jak se kóduje grafická informace v PC?
7. Definujte pojmy „pixel“, „rastr“, „rozlišení“, „skenování“.
8. Co je to kapacita paměti, v jakých jednotkách se měří?
9. V čem jsou RAM a externí paměť podobné a jak se od sebe liší?
10. Definujte pojmy „načítání“ a „spouštění“ programu.
11. Popište disketové jednotky.
13. Popište základní pravidla pro manipulaci s disketami.
14. Definujte pojmy „pracovní plocha“, „dráha“, „sektor“, „shluk“.
15. Jak určit objem diskového úložného média?
16. Proč potřebujete formátovat magnetické disky?
17. Popište jednotky pevného disku.
18. Popište optické a magnetooptické diskové jednotky.
19. Porovnejte diskety, pevné magnetické disky, optické a magnetooptické disky.
20. Kolik diskových zařízení může být v osobních počítačích? Jak jsou určeny?
21. Popište hlavní funkce procesoru.
22. Definujte pojmy „příkazový systém“, „příkaz stroje“, „program stroje“.
23. Uveďte hlavní technické vlastnosti procesorů.
24. Co je to překladač a proč je potřeba?
25. K čemu je potřeba pneumatika? Co je určeno jeho bitovou kapacitou?
26. Co je základní deska?
27. Jaká počítačová zařízení jsou umístěna v systémové jednotce?
28. Uveďte klasifikaci displejů a uveďte jejich základní modely.
29. K čemu slouží adaptéry?
30. Pojmenujte hlavní provozní režimy klávesnice.
30. K čemu slouží funkční klávesy?
31. Co je to klávesová zkratka?
32. Co je to textový kurzor?
33. Vysvětlete, jak se text posouvá.
34. Co je to textová obrazovka?
35. Popište základní způsoby pohybu textového kurzoru.
36. K čemu je myš?
37. Uveďte hlavní parametry a typy tiskáren.
38. K čemu slouží skener? Jaká další zařízení s podobným účelem znáte?
39. Jaká zařízení musí být součástí počítače, aby mohl pracovat v multimediálním prostředí?
40. K čemu slouží modemy?
41. Co je to počítačová rodina?
42. Které počítače jsou považovány za kompatibilní se softwarem?
43. Vyjmenujte základní modely rodiny IBM PC. Jak se od sebe liší?
