Předchůdci počítačů

 

Počítadla

Je to jednoduchá pomůcka pro usnadnění výpočtů. Nejprve to byla destička se žlábky, poté docházelo k různým úpravám a vylepšením, např. rámeček s kuličky na tyčkách či drátcích. Počítadla v dnešní době používají především děti pro seznámení se a usnadnění počítaní.

 

Mechanické kalkulátory

Jednalo se již o mnohem sofistikovanější stroje. Jednotlivá čísla zastupovaly ozubená kolečka. Průkopníci zde byli Blaise Pascal, Gottfried Liebnitz a Charles Xavier Thomas, který vytvořil první sériově vyráběný kalkulátor, na jehož principu poté dlouho fungovaly pokladny.

 

Programovatelné stroje

Joseph Marie Jacquard vytvořil tkalcovský stav, který měnil vzor tkaných koberců podle vloženého děrného štítku. Charles Babbage přišel se základním konceptem fungování počítače, tedy sklad jako paměť a mlýnici jako procesor, který zpracovává informace. Herman Hollerith vyhrál konkurz na způsob sčítání lidu pomocí svého děrovacího stroje, který dělal díry do štítků, celkově zrychlil a usnadnil zaznamenávání informací o stavu populace, navíc tyto záznamy měli větší trvanlivost, než papírové listy.

 

Nultá Generace

Tyto počítače používaly většinou relé, vývoj hodně urychlila druhá světová válka díky investicím vlád. První počítač Konráda Zuseho Z1 byl poruchový, proto vyrobil pokročilejší Z2, ale i ten byl stále dost poruchový, Z3 zaznamenal větší úspěch. Colossuss vyrobený v UK byl používán pro lámání německých šifer. Mark I sponzorován IBM byl dodán na Harvardovu univerzitu, počítač pracoval v desítkové soustavě. Sčítání trvalo 0,3s a násobení 6s. Pozdější typ Mark II byl čistě reléový, sčítání trvalo 0,125s a násobení 0,25s.

 

První Generace

Typická pro použití elektronek, relé se objevovaly pouze v menším zastoupení. Počítače byly ovládány přímo ze systémové konzole, neexistoval žádný operační systém ani jazyk. Příkazy byly zadávány nejprve pomocí propojovacích desek, později pomocí děrných štítků, na které se i uchovávaly výsledky. Celkově tyto počítače stále jen dělaly matematické výpočty. Do této generace se řadí počítače ENIAC a MANIAC, které byly využity pro výpočty k vývoji jaderných zbraní, tyto počítače již pracovaly ve dvojkové soustavě.

 

Druhá Generace

Druhá generace se vyznačuje použitím tranzistorů, čímž došlo ke snížení velikosti počítačů, zrychlení a snížení energetické náročnosti. Také se objevují první operační systémy a programovací jazyky. Začíná se objevovat první sériová výroba sálových počítačů. UNIVAC byl první sériově vyráběný počítač, sloužil především pro obchod a administrativu, byl použit pro sčítání lidu a jeden i pro předpověď výsledků prezidentských voleb.

 

Třetí Generace

Začínají se používat integrované obvody, které značně zmenšují velikost počítačů, zvyšuje se integrace. Také se v rámci zvýšení efektivity objevuje první podpora multitaskingu, počítač střídá vykonávané procesy a budí dojem, že jsou plněny současně. Mimo sálových počítačů se začínají objevovat i první mini a mikro počítače, tyto sestavy byly stále drahé pro běžného člověka, ale napomohly vývoji osobního počítače.

 

Čtvrtá Generace

Rozvoj počítačů

Čtvrtá generace je typická pro využití mikroprocesorů a rozšíření osobních počítačů. Snižuje se cena a velikost a zároveň se zvyšuje výkon a spolehlivost, později také vznikají více jádrové procesory. Pro rozšiřující se zájem o PC vznikají nové operační systémy, nejprve jednoduché textové OS a později i grafické OS. Liší se i prodej PC, dříve byly prodávány jednotlivé sestavy, dnes si zákazník může sám nakoupit jednotlivé komponenty i licenci dle svého výběru. Vývoj byl ovlivněn i internetem, který vznikl propojením mnoha menších sítí.

 

Vývoj operačních systémů

Microsoft ve spolupráci s IBM uvedl MS-DOS, na jeho bázi vyvine řadu textových OS a po nich následujících modernějších grafických systémů. Microsoft vytvořil novou rodinu Windows NT, kam patří Windows 2000, populární Windows XP a všechny pozdější operační systémy od Microsoftu.

Linuxové jádro je vyvinuto v roce 1991, Linux je charakteristický tím, že jej lze svobodně šířit i upravovat, proto vzniká i řada různých derivátů postavených na linuxovém jádře. Mezi desktopy není tolik rozšířen jako Windows, zato ale je velice rozšířený mezi servery a také je na jeho jádře postavený mobilní OS Android, který je využitý na mobilech, tabletech i chytrých televizích.

 

Hardware

Motherboard

Též známá jako základní deska. Slouží k propojení všech ostatních komponent v jednotný funkční celek a zároveň jim poskytuje elektrické napájení. Obsahuje čipovou sadu, která řídí práci s komponentami, má energeticky nezávislou speciální ROM paměť s BIOSem, který se stará o zavedení operační systému při spuštění. Komponenty se k ní připojují buď pomocí slotů anebo pomocí kabelů. Každá deska obsahuje patici pro zapojení procesoru, mechaniky HDD a SSD disky se připojují pomocí SATA kabelů, grafické, síťové a zvukové karty se připojují do PCI-Express slotu, do RAM slotů se zapojuje paměť. Základová deska je napájena pomocí zdroje, některé náročnější komponenty jako třeba grafická karta jsou připojeny přímo ke zdroji.

 

Grafická karta

Slouží pro grafický výstup na monitoru, její výkon ovlivňuje obnovovací frekvenci i kvalitu obrazu. Integrovaná grafická karta nedosahuje takového výkonu jako dedikovaná grafická karta, ale nemá ani takovou spotřebu elektrické energie. Dedikovaná grafická karta má výkonnější grafický procesor i vlastní video paměť, disponuje i účinnějším chlazením na větší ploše a může být tak vystavena větší zátěži. Využívá se při práci s graficky náročnými programy, nebo při hraní her.

 

RAM paměť

Používá se jako operační paměť počítače, ve které jsou uloženy právě běžící programy, operační systém i data programů. Část paměti může být taky vyhrazena pro integrovanou grafickou kartu. Aby si paměť uchovala veškerá data, musí být neustále napájena a obnovována, pokud paměť nebude napájena, dojde ke ztrátě dat.

 

CPU

Hlavními součástmi CPU jsou aritmeticko-logická jednotka, řadič a registry. Zpracovává informace ve strojovém kódu a rozhoduje se, která operace má přednost. Registr uchovává informace, které budou nebo jsou zpracovávány. Dnešní procesory už jsou více jádrové a jejich frekvence běžně dosahuje 3-4 GHz.

 

Úložný prostor

Dnes se využívají HDD anebo SSD pro ukládání dat. HDD bývá levné a běžně dosahuje terabytových velikostí, data se ukládají na magnetické disky, které se točí, a čtecí hlavice čte a zapisuje na určitou pozici. Úseky na disku jsou roztříděny do clusterů. SSD umožňují uložit menší množství dat při stejné ceně disku, za to ale neobsahují žádnou mechanickou součástku a data jsou ukládány do buněk typu flash. Díky tomu mají tyto disky mnohonásobně větší rychlost čtení a zápisu.

 

I/O zařízení

Pro vstup dat do počítače se využívají vstupní zařízení- klávesnice, myš, dotyková obrazovka nebo skener. Klávesnice je využívána pro většinu vstupů do počítače a umožňuje ovládat počítač i bez myši. Myš je používána pro pohyb kurzoru po ploše, umožňuje scrollování a výběr textu anebo ikon. Pohyb je umožněn pomocí senzoru pohybu na spodní straně myši.

Pro výstup slouží reproduktory, monitor nebo třeba tiskárna. Monitor ukazuje aktuální dění na obrazovce, kvalita obrazu může být ovlivněna výkonem grafické karty.

 

Základní parametry počítače

• Frekvence procesoru, počet jeho jader a vláken, velikost cache
• Počet slotů na základní desce, maximální podporovaná rychlost sběrnic
• Velikost RAM paměti a její frekvence
• Takt grafického jádra, velikost a rychlost video paměti
• Velikost úložného prostoru, rychlost čtení a zápisu

Zvýšení výkonu

Pokud je počítač pomalý a chceme zvýšit výkon bez toho, abychom pořizovali kompletně nový počítač, je třeba zjistit důvod. Pro zpřístupnění větších zdrojů je třeba omezit počet aplikací běžících na pozadí, zbavit se nevyužívaných aplikací a defragmentovat HDD disk. Pokud je počítač pomalý jen při práci s určitými aplikacemi, je třeba zjistit, zda je to nedostatečným výkonem CPU, GPU anebo příliš malou operační pamětí a zvážit pořízení výkonnějších součástí. Pokud je počítač pomalý po celou dobu práce, je třeba zvážit rychlejší disk a zkontrolovat, zda CPU a operační paměť mají dostatečný výkon.