Spis treści 1 Komputer... 3 1.1 Cyfrowa wymiana informacji... 3 1.2 Architektura komputera PC... 5 1.2.1 Obudowa komputera... 5 1.2.2 Płyta główna komputera i chipset... 6 1.2.3 Procesor... 6 1.2.4 Pamięć RAM... 8 1.2.5 Nośniki danych... 9 1.2.6 Karty rozszerzeń... 10 1.2.7 Złącza płyty głównej... 10 1.2.8 Karta graficzna... 12 1.2.9 Monitor... 13 1.2.10 Klawiatura... 14 1.2.11 Mysz, myszka... 14 1.2.12 Konfiguracja sprzętowa dla... 15 1.3 System operacyjny... 15 1.3.1 Systemy dla użytkowników domowych i biurowych a systemy serwerowe... 16 2... 16 2.1 Edycje systemu Vista... 16 2.2 Uruchamianie systemu... 18 2.3 System plików... 19 2.4 Koncepcja kont użytkowników... 21 2.5 Funkcjonalna koncepcja pracy... 21 2.6 Graficzny interfejs użytkownika... 22 2.7 Rola myszki i klawiatury... 22 2.8 Pulpit... 25 2.9 Rozpoczęcie pracy z systemem i kończenie pracy... 28 2.10 Okna w... 29 2.11 Operacje na plikach i folderach w oknie Eksploratora... 34 2.11.1 Zaznaczanie plików i folderów... 34 2.11.2 Sortowanie i filtrowanie plików... 35 2.11.3 Uruchamianie plików wykonywalnych... 37 2.11.4 Tworzenie nowych plików i folderów... 40 2.11.5 Zmiana nazw plików i folderów... 41 2.11.6 Usuwanie plików i folderów... 41 1
2.11.7 Kopiowanie i przenoszenie plików i folderów oraz tworzenie skrótów... 42 2.11.8 Operacje dokonywane za pomocą polecenia Wyślij do... 44 2.12 Konto użytkownika... 45 2.13 Panel sterowania... 45 2.13.1 Personalizacja komputera... 48 2.13.2 Bezpieczeństwo systemu... 50 2
1 Komputer 1.1 Cyfrowa wymiana informacji Komputer (z ang. computer od łac. computare obliczać, dawne nazwy: mózg elektronowy, elektroniczna maszyna cyfrowa, maszyna matematyczna) to urządzenie elektroniczne służące do przetwarzania danych, które można zapisać w formie określonych znaków (np. ciągu cyfr komputer cyfrowy) albo sygnału ciągłego (komputer analogowy). Współczesne komputery są urządzeniami cyfrowymi. Możliwa jest oczywiście budowa komputera analogowego, ale zalety techniki cyfrowej rozstrzygnęły zagadnienie na korzyść rozwiązań cyfrowych. Analogowy zapis informacji opiera się na pewnego rodzaju bezpośredniej relacji między informacją, a jej przedstawieniem. Może zatem istnieć bardzo dużo różnych wartości w określonym zakresie, które odwzorowują różne informacje. Od razu zauważalną wadą tego układu jest bardzo łatwa możliwość błędu, ale zaletą stosunkowo prosta budowa urządzeń. Przykładem analogowego zapisu danych i urządzenia odtwarzającego jest płyta gramofonowa i gramofon. Głębokość rowka płyty odpowiada bezpośrednio wartości odtwarzanego dźwięku. Układy cyfrowe to rodzaj układów elektronicznych, w których sygnały napięciowe przyjmują tylko określoną liczbę poziomów, którym przypisywane są wartości liczbowe. We współczesnej technice cyfrowej są to tylko dwie wartości. Każda informacja jest zakodowana jako ciąg binarnych wartości, czyli tylko zer i jedynek. Główną zaletą układów cyfrowych jest możliwość bezstratnego kodowania i przesyłania informacji, a także prostota zapisu. Wadą z kolei jest skomplikowany system kodowania i dekodowania dwie możliwe wartości muszą zostać złożone w dość skomplikowany kod, by wyrazić bardziej skomplikowane informacje. Wymaga to używania wyrafinowanej techniki. Przykładem takiego zapisu danych i urządzenia je dekodującego jest płyta CD i jej odtwarzacz. Określona sekwencja zer i jedynek (pól i wgłębień - Rysunek 1) nie ma bezpośredniego związku z zapisanym dźwiękiem. Aby uzyskać wartość odpowiadającą danemu dźwiękowi, urządzenie musi zdekodować określony ciąg takich wartości zapisanych na płycie. Jednakże istnienie tylko pary możliwych wartości niweluje możliwość popełnienia błędów dźwięk z CD będzie bliższy prawdziwemu niż ten, zapisany na płycie gramofonowej. Rysunek 1. Mikrofotografia wgłębień i pól płyty CD - źródło: http://www.wikipedia.pl, licencja GNU, autor: freiermensch. Najmniejszą jednostką informacji używaną w informatyce jest bit (kawałek, ang. binary digit, czyli cyfra dwójkowa). Zarazem jest to najmniejsza ilość informacji potrzebna do określenia, który z dwóch równie prawdopodobnych stanów przyjął układ. Bit może przyjąć tylko dwie wartości 0 (zero) lub 1 (jeden). Te wartości można także interpretować jako brak wartości (0) lub wartość (1). Można też tutaj mówić o fałszu i o prawdzie. W układach elektronicznych komputera pierwsza wartość interpretowana jest jako brak napięcia (lub bardzo niskie napięcie), a druga jako wysokie napięcie. Taki kod kod binarny, jest podstawą wymiany informacji we współczesnych komputerach. Jego podstawowa prostota pozwala na największe możliwe zminimalizowanie błędów. Każda możliwa informacja jest rozbijana na ciąg tak rozumianych zer i jedynek. Wszelkie 3
instrukcje, rozkazy procesora i dane pamięci, także te zapisane na nośnikach funkcjonują w ten sposób. Współczesne komputery posługują się więc w swoich działaniach i obliczeniach systemem binarnym. Programiści dla uproszczenia w trakcie programowania posługują się systemem szesnastkowym i dziesiętnym. Zwykli użytkownicy używają systemu dziesiętnego. Osiem bitów tworzy oktet bajt (ang. byte). 8 bitów daje w systemie binarnym możliwość zapisania liczb od 00000000 do 11111111, czyli od 00 do FF w systemie szesnastkowym, a w dziesiętnym od 0 do 255. Stąd w jednym bajcie możliwe jest zapisanie jednego z 256 znaków. Zero jest brane pod uwagę, ponieważ też jest tutaj pewną informacją 1. Wszelkie wielkości komputerowe są wielokrotnościami jednego bajta 2. Ponieważ mamy do czynienia z systemem dwójkowym, w liczeniu wielkości informatycznych rządzą potęgi liczby 2, a nie potęgi liczby 10. Z rządami dziesiątki mamy do czynienia w naszym powszechnym życiu, ale w informatyce jest trochę inaczej: KB kilobajt to 1024 bajty (2 10 ), a nie 1000 bajtów, MB megabajt to 1024*1024 bajty (2 20 ) czyli 1 048 576 bajtów, a nie 1 000 000, GB gigabajt to z kolei 1024*1024*1024 bajty (2 30 ) czyli 1 073 741 824 bajty, TB terabajt to 2 40 czyli 1 099 511 627 776 bajty. Jednostki te są trochę mylące, bo kojarzą się ze stosowanymi w innych naukach przedrostkami wielkości (przedrostki SI układu dziesiętnego), które są wielokrotnościami liczby 10. Próbowano zmienić te słownictwo, żeby precyzyjnie wskazywało wielkości informatyczne (przedrostki IEC 60027-2), ale na razie to się nie przyjęło. Na tej wieloznaczności korzystają producenci dysków twardych, którzy podają wielkość nośników stosując wielkości dziesiętne. Producent określa, że jego urządzenie cechuje się pojemnością 1 GB, co każdy odczytuje jako 1 073 741 824 bajtów, a w rzeczywistości produkt ma 1 000 000 000 bajtów, co daje różnicę 70 MB. 3 Łatwo jednostki odnoszące się do komputera i pamięci można pomylić z jednostkami przepustowości (szczególnie, że czasem przepustowość urządzeń jest mierzona w bajtach), mierzone w wielokrotnościach bitów przez określoną jednostkę czasu, gdzie podstawą są takie wielkości: 4 Kb (Kbit) kilobit to 2 10 czyli 1024 bity, Mb (Mbit) megabit to 2 20 czyli 1 048 576 bity, Gb (Gbit) gigabit to 2 30 czyli 1 073 741 824 bity, Tb terabit to 2 40 czyli 1 099 511 627 776 bity, np. 10 Mb/s zapisywane także jako 10 Mbps. 1 Mbit = 125 000 bajtów 8 Mbit = 1 MB. Relacje między jednostkami Mbit a MB są następujące: 1 Konsekwencją tego stanu rzeczy jest traktowanie w językach programowania zera jako liczby, od której zaczyna się liczenie, np. elementów tablic. 2 Poprawna jest także forma bajtu. Mirosław Bańko, Bity i bajty, Poradnia językowa PWN, http://poradnia.pwn.pl/lista.php?szukaj=bajt&kat=18. 3 http://www.wikipedia.pl 4 Z jednostkami liczonymi w wielokrotnościach bitów związany jest problem analogiczny jak występujący w przypadku jednostek liczonych w bajtach, tzn. podstawą liczenia są potęgi liczby 2, a nie 10. 4
1.2 Architektura komputera PC Projekt jest współfinansowany przez Unię Europejską Większość współczesnych komputerów opartych jest na tzw. architekturze von Neumanna (od nazwiska Johna von Neumanna) i składa się z trzech podstawowych elementów: procesora (zwanego też jednostką centralną) podzielonego na część arytmetyczno-logiczną czyli układu, który faktycznie wykonuje wszystkie konieczne obliczenia oraz część sterującą, pamięci RAM (od ang. Random Access Memory) czyli układów scalonych, które przechowują program i dane, urządzeń wejścia/wyjścia które służą do komunikacji komputera z otoczeniem. Komputery, na których pracujemy, opierają się na architekturze Personal Computer (z ang. komputer osobisty), w skrócie PC, popularnie zwane pecetami. Ich budowa opiera się z grubsza na komputerze IBM PC/XT wyprodukowanym przez firmę IBM (ang. International Business Machines Corporation) w 1983 roku. Mówi się też tutaj o zgodności ze standardem IBM-PC. Kluczową kwestią okazała się tutaj otwarta architektura tego rozwiązania. Firma IBM prowadziła taką politykę patentową, iż pozwoliła na powstanie konkurencji produkującej takie komputery. Inną drogę obrała firma Apple, która jest wyłącznym producentem komputerów własnej architektury. Jakkolwiek architektura PC była, jak sama nazwa wskazuje, przeznaczona dla użytkownika domowego, współcześnie zastosowania tej platformy są o wiele szersze. Ze względu na popularność i stosunkowo tani koszt w stosunku do innych rozwiązań, współcześnie komputery klasy PC są wykorzystywane jako komputery domowe, biurowe, stacje robocze czy nawet serwery. Przeważająca ilość komputerów na świecie to komputery typu PC. Ze względu na wygląd zewnętrzny, ale i zastosowanie, komputery te można podzielić na: komputery stacjonarne zasadniczo składające się z właściwego komputera, monitora i z klawiatury oraz innych urządzeń wskazujących (myszka, tablet), laptopy (z wszelkimi odmianami typu notebook, netbook itd.) (laptop z ang. na kolanach) komputery przenośne, ze zintegrowaną klawiaturą i monitorem, który po zamknięciu maja rozmiary zbliżone do dużego notatnika (i dlatego często zwany też notebookami), a ze względu na posiadanie akumulatorów, mogą być przez jakiś czas niezależne od źródła prądu, stąd można z nimi podróżować, palmtopy - (z ang. na dłoni) komputery rozmiarami podobne do kalkulatora, należące do kategorii urządzeń mobilnych. 5 Inne architektury sprzętowe to Apple, historyczna już Amiga, wyspecjalizowane platformy serwerowe np. SUN Sparc, Alpha, Intel Itanium. Fizyczna część komputera, tzn. jego obudowa, elementy i części elektroniczne to hardware (ang.), w odróżnieniu od software'u (ang.) oprogramowania. Obie części są konieczne do pracy komputera i każda z tych funkcjonalnych całości nie może działać bez drugiej. 1.2.1 Obudowa komputera Obudowa to metalowy lub/i plastikowy przedmiot w formie prostopadłościanu, zawierający najważniejsze komponenty komputera. W przypadku komputerów stacjonarnych zawiera zwykle także zasilacz. Istnieją dwa podstawowe rodzaje obudów komputerów stacjonarnych: desktop płyta główna komputera we wnętrzu obudowy jest ułożona horyzontalnie, co umożliwia postawienie monitora na obudowie, można określić taką obudowę jako leżącą, ponieważ podstawa jest dużo szersza niż boki, tower płyta główna komputera jest ułożona wertykalnie, a obudowa komputera stoi 5 Oczywiście komputery innych architektur też można w ten sposób podzielić. 5
(podstawa jest wąska, a boki wysokie); istnieje klika rodzajów tej obudowy: Mini Tower (bardzo niewielka), Midi Tower (najbardziej popularna), Big Tower (obudowa bardzo wysoka, zwykle serwerowa). Obudowa komputerów przenośnych zawiera zintegrowany wyświetlacz LCD, klawiaturę oraz określone urządzenia wskazujące. Zdarzają się także komputery stacjonarne, posiadające zintegrowane określone urządzenia, np. monitor (Apple). 1.2.2 Płyta główna komputera i chipset Płyta główna komputera (ang. motherboard, mainboard) to najważniejsza płyta drukowana komputera, posiadająca zamontowane określone elementy elektroniczne i umożliwiająca montaż innych. Ze względu na wielkość płyty, można je podzielić na (od największego rozmiaru do najmniejszego): Standard-ATX, Micro-ATX, Mini-ITX, Nano-ITX, Pico-ITX. Chipset to główny element elektroniczny występujący na płycie głównej komputera, składający się z wielu układów scalonych. Możliwości, wydajność i niezawodność komputera w znaczącej mierze zależy od tego układu. Układ ten organizuje przepływ informacji pomiędzy poszczególnymi podzespołami płyty głównej. Określony model chipsetu może współpracować z określonymi typami pamięci i z określonymi procesorami. Dostęp do wielu parametrów chipsetu jest możliwy z poziomu BIOS-u. Zasadniczo współczesne chipsety składają się z tzw. mostka północnego i mostka południowego. Mostek północny łączy ze sobą wszystkie podzespoły w komputerze, które muszą szybko przetwarzać i przesyłać dużo danych. Należą do nich procesor, pamięć operacyjna oraz karta graficzna. Niemal we wszystkich procesach komunikacyjnych bierze udział procesor, dlatego mostek północny znajduje się bardzo blisko gniazda tego układu. W przypadku zintegrowania procesora z kontrolerem pamięci mostek północny może nie być stosowany (AMD magistrala systemowa HyperTransport, Intel - magistrala systemowa QPI). Mostek południowy jest połączony z północnym. Funkcjonalnie odpowiada za współpracę z prawie wszystkimi urządzeniami peryferyjnymi z wyjątkiem monitora (z klawiaturą, myszą, drukarką, skanerem), ale także z twardymi dyski (złącza IDE/ATA/SATA/ATAPI), innymi napędami (złącza USB, Firewire, Ethernet, RAID) oraz z układem BIOS. BIOS kość układu wejścia/wyjścia (będzie o tym mowa dalej) we współczesnych komputerach układ BIOS jest programowalny (Flash ROM BIOS), co umożliwia jego okresową aktualizację bądź też powrót do ustawień fabrycznych. Chipset jest podstawowym elementem komputera, który warunkuje współpracę miedzy sobą innych komponentów umożliwiając poprzez BIOS konfigurację procesora, pamięci, magistrali systemowej, nośników danych, portów rozszerzeń i innych ważnych elementów. Zwykle fabryczne ustawienia producenta są optymalne do normalnej pracy na komputerze, ale oczywiście można je zmienić. Dana płyta główna może być także fabrycznie przystosowana do overclockingu do możliwości zawyżania częstotliwości pracy danych układów (a co za tym idzie zwiększenia napięcia elektrycznego dla nich). Takiemu zabiegowi może być poddany procesor, magistrala systemowa, pamięć RAM czy też karta graficzna. Większość tego typu parametrów często jest możliwa do ustawienia w BIOSie przed procesem bootowania, ale także często podczas pracy systemu operacyjnego poprzez specjalistyczne oprogramowanie. Główni producenci chipsetów to: Intel, AMD (ATI), Via, NVIDIA Corporation oraz Acer. 1.2.3 Procesor Gniazdo procesora (ang. CPU socket lub CPU slot) to urządzenie na płycie głównej umożliwiające montaż i wymianę różnych rodzajów procesorów z tej samej rodziny. 6
Konkurencyjne w stosunku do siebie firmy produkujące procesory tj. Intel i AMD, narzuciły taki sposób budowy płyt głównych, iż musimy dokonać wyboru, czy decydujemy się na płyty główne obsługujące daną rodzinę (rodziny) procesorów Intel czy może AMD. Najpopularniejsze obecnie gniazda to LGA 775 (zwane także Socket 775 lub Socket T dla procesorów Intel Pentium 4, Pentium D, Celeron D, Pentium Extreme Edition, Core 2 Duo, Core 2 Extreme, Celeron, Xeon seria 3000, Core 2 Quad), LGA 1366 (zwane także Socket 1366 lub Socket B dla procesorów Intel Core i7), Socket AM2 (dla procesorów AMD Athlon 64 FX, Athlon 64 X2, Sempron, Turion 64, Opteron - seria 100), Socket AM2+ (dla procesorów AMD Athlon X2, Athlon X4, Phenom X2, Phenom X3, Phenom X4, Sempron) oraz Socket AM3 (dla procesorów AMD Phenom II X4, AMD Phenom II X3). Większość gniazd posiada formę wielodziurkowego kontaktu, w który wkłada się piny (małe druciki dolutowane od spodu procesora) procesora dociskając go specjalną dźwignią. Niektóre najnowsze procesory posiadają złocone pola dotykowe na spodniej stronie, zaś w podstawce znajdują się sprężyste blaszki dotykające tych pól, które są stykane z blaszkami w gnieździe (LGA 775 i LGA 1366 LGA ang. Land Grid Array). Zasadniczo płyty główne komputerów osobistych posiadają jedno gniazdo procesora, ale zdarzają się płyty, zwykle przeznaczone dla serwerów, które posiadają ich więcej. Procesor albo mikroprocesor (ang. processor nazywany często CPU - ang. Central Processing Unit) to cyfrowe urządzenie potrafiące pobierać dane z pamięci, interpretować je i przetwarzać czyli wykonywać rozkazy. Operacje te są dokonywane w procesorze sekwencyjnie. Procesor stanowi bardzo wyspecjalizowany układ scalony, składający się z ogromnej ilości tranzystorów (od kilku tysięcy do kilkuset milionów). Tranzystory naniesione są na monokryształ krzemu, a połączenia miedzy nimi są wykonane z aluminium lub z miedzi. Styki procesora (piny lub blaszki kontaktowe) są pokryte często złotem. Bardzo istotnym czynnikiem pracy procesora jest rozmiar elementów budujących jego strukturę. Im elementy te są mniejsze, tym niższe napięcie pracy, a tym samym niższe zużycie energii. Najnowsze procesory wytwarzane są w technologii 45 nm (nanometrów), a niedługo zostaną wprowadzone o wielkości 32 nm. Jedną z podstawowych cech procesora jest długość słowa (określana jako ilość bitów), którą procesor się posługuje. Słowo maszynowe (albo słowo) to podstawowa porcja informacji, na której pracuje system komputerowy. W tej chwili najpopularniejsze są procesory 32- (4 bajty 6 ) i 64-bitowe (8 bajtów). Pod względem funkcjonalnym procesor dzieli się na: rejestry stanowią właściwy obszar pracy procesora (wykonują obliczenia i przechowują wyniki tych obliczeń), a zarazem jest to najszybszy możliwy obszar pamięci komputera; wyróżnia się rejestry ogólnego przeznaczenia i specjalne, jednostkę arytmetyczną wykonuje operacje arytmetyczne na danych, układ sterujący przebiegiem wykonywania programu. W skład współczesnych procesorów wchodzi koprocesor matematyczny (jednostka zmiennoprzecinkowa FPU ang. Floating Point Unit) specjalna jednostka wykonująca obliczenia arytmetyczne i odciążająca główny układ w przypadku dużej ilości takich operacji. W starych procesorach firmy Intel (rodzina 386 i 486) koprocesory znajdowały się na zewnątrz procesora. Procesory współczesne posiadają trzy rodzaje pamięci (uszeregowane od najszybszej): wspomniane już rejestry, wbudowaną pamięć podręczną pierwszego poziomu (cache L1) rozmiar od 4 do 64 kb, pamięć podręczną drugiego poziomu (cache L2) rozmiar od 128 kb do 12 MB, czasem także pamięć podręczną trzeciego poziomu (cache L3), 6 Bajt to 8 bitów, co stanowi minimalną ilość adresowalnej pamięci w komputerze. 7
Najnowsze procesory posiadają budowę wielordzeniową. Pierwszym udanym procesorem wielordzeniowym był Intel Core 2 Duo (dwa rdzenie). Jego konkurentem był Athlon 64 X2 z firmy AMD. Najnowsze procesory firmy Intel to rodzina Intel Core i7 oparte na architekturze x86-64 (64-bitowe), które posiadają cztery rdzenie. Rdzenie procesorów funkcjonują prawie jak niezależne procesory umożliwiając rzeczywistą wielowątkowość pracy procesora, tzn. że procesor może wykonywać kilka zadań równocześnie. Wielowątkowość pracy może być wspomagana przez dodatkowe mechanizmy (np. Hyper-Threading niezbyt udany w procesorach Intel Pentium 4 i Extreme Edition, ale już udoskonalony w linii Intel Core i7 i Intel Atom, najnowsze procesory IBM Power PC). Procesor wyposażony jest w zegar wyznaczający jego własną częstotliwość, z jaką odbywają się wszystkie przeprowadzane w nim operacje. Jest to sposób sterowania pracą układów cyfrowych, polegający na dostarczeniu przez zegar sygnału elektrycznego. Procesor wykonuje jednostkową operację za każdym razem, gdy dotrze do niego impuls taktujący. Ważnym parametrem procesora jest więc także jego taktowanie (albo taktowanie rdzenia). Np. procesor taktowany częstotliwością 2 GHz wykonuje 2 miliardy podstawowych operacji w ciągu sekundy. Ponieważ wykonanie rozkazu dla procesora może się wiązać z koniecznością podjęcia wielu operacji, rozkaz zostanie wtedy wykonany w ciągu kilku taktów. Dostępne w produkcji procesory posiadają prędkości taktowania od 1,6 GHz do 3,33 GHz 7. Prędkość procesora nie jest jednak wyłącznym wyznacznikiem jego całkowitej mocy. Ważne też są wspomniane już: ilość rdzeni procesora oraz wielkość pamięci podręcznej. Innymi równie ważnymi parametrami jest szybkość i rodzaj magistrali systemowej. Procesory we współczesnych komputerach w czasie swojej pracy wydzielają bardzo duże ilości ciepła. Od wielu lat koniecznym wyposażeniem płyty głównej jest radiator i wentylator chłodzący. Te urządzenia są w odpowiedni sposób montowane na procesorze. Inne ważne części komputera (kości chipsetu, karty graficzne, dyski twarde itd.) także mogą być w ten sposób chłodzone (bądź przez montaż samego radiatora bądź też z odpowiednim wiatrakiem). Alternatywą (albo dopełnieniem) chłodzenia poprzez zastosowanie wentylatorów może być chłodzenie cieczą (wodą lub innym czynnikiem) bądź też zastosowanie ogniwa Peltiera. Magistrala systemowa to w komputerach PC łącze między procesorem, a kontrolerem pamięci (najczęściej zlokalizowanym w mostku północnym). Składa się ona z linii adresowych, linii danych oraz linii sterowania. Przykładem takiego rozwiązania jest Front Side Bus (FSB) i jest to najpopularniejsza magistrala dla płyt głównym dedykowanych dla procesorów Intel. Z kolei firma AMD wymaga na płytach dedykowanych dla własnych procesorów magistrali HyperTransport, w której kontroler pamięci jest zintegrowany z procesorem, a sama magistrala łączy się już bezpośrednio z kontrolerami urządzeń w chipsecie. Podobne rozwiązanie przyjęła firmy Intel dla najnowszych procesorów (linia Itanium, Xeon i Core i7) w nowej magistrali Intel QuickPath Interconnect (QPI). Najszybsze magistrale FSB w tej chwili osiągają częstotliwość 2000 MHz, magistrale HyperTransport 3600 MHz, a QPI posiada przepustowość 6,4 GT/s (ang. GigaTransfers per Second transfer GB na sekundę). 1.2.4 Pamięć RAM Na płycie głównej znajdują się specjalne sloty (z ang. szczelina), w liczbie od 2 do 6-ciu, w które można włożyć karty pamięci RAM. Pamięć RAM stanowi pamięć operacyjną komputera, tzn. przechowuje aktualnie wykonywane procesy i programy, dane dla tych programów oraz wyniki ich pracy. Zawartość większości pamięci RAM jest tracona kilka sekund po zaniku napięcia zasilania. Pamięć RAM stanowi jeden z ważniejszych elementów warunkujących wydajność komputera. Im więcej pamięci RAM, tym lepiej. Ilość i rodzaj pamięci, jaka może być 7 Intel Core i7-975 Extreme Edition. 8
zamontowana na płycie głównej, jest warunkowana przez chipset. Niektóre płyty umożliwiają montaż nawet 24 GB pamięci RAM, gdy tymczasem, na dzień dzisiejszy, 4 GB RAM-u umożliwia komfortową pracę z większością normalnych zadań komputera. W obecnym czasie najszybszymi typami pamięci RAM są pamięci DDR, a dokładniej typ DDR3, które mogą wykonywać swoją pracę z częstotliwością nawet 2000 MHz. Lepsze płyty główne umożliwiają działanie technologii Double Channel (współpraca dwóch kart pamięci) lub nawet Triple Channel (współpraca trzech kart pamięci), co znacząco zwiększa prędkość wykonywanych operacji. 1.2.5 Nośniki danych Płyta główna zawiera zwykle kilka slotów umożliwiających podłączenie kabli z nośnikami. Do niedawna standardem były dyski twarde i nośniki (stacje CD, DVD i inne) oparte o interfejs ATA (IDE, PATA). Do jednego przewodu można było podłączyć dwa urządzenia, wybierając jednak takie, które będzie mieć priorytet (master), a które nie (slave). Przy dwóch możliwych slotach ATA chipsety obsługiwały maksymalnie 4 urządzenia tego typu. Dyski i urządzenia kompatybilne z ATA są jeszcze produkowane, ale standard nie jest już rozszerzany i zatrzymał się na przepustowości ATA/133 czyli 133 MB/s 8. Urządzenia SATA tymczasem w standardzie SATA2 osiągają transfer 300 MB/s. Dodatkowo nośniki SATA nie mają podziału master - slave, ponieważ pracują jako jedyne urządzenia na swoim kanale każdy tego typu nośnik ma oddzielny przewód. Najnowocześniejsze płyty główne pozwalają zwykle na podłączenie jednego kanału PATA (niektórzy producenci w ogóle rezygnują) i na użytkowanie wielu urządzeń SATA (od 4 nawet do 10). Analogicznie na serwerach używano pierwotnie standardu dyskowego SCSI, a współcześnie używa się standardu SAS (ang. Serial Attached SCSI). Jako urządzenia ATA/SATA można stosować wszelkie czytniki i nagrywarki dysków optycznych CD/DVD/HD-DVD/Blu-Ray. Oczywiście podstawowym typem urządzenia przeznaczonego do podłączenia są dyski twarde. Dysk twardy (ang. hard disk drive) to urządzenie pamięci masowej, wykorzystujące nośnik magnetyczny do przechowywania danych. Sama nazwa dysk twardy powstała w celu odróżnienia tego typu urządzeń od tzw. "dysków miękkich", czyli dyskietek (floppy disk), które zresztą raczej już przeszły do lamusa. Dane na dyskach twardych są zapisywane na powierzchni obrotowych krążków (talerzy), które są pokryte materiałem magnetycznym. Informacje są odczytywane i zapisywane za pośrednictwem głowicy poruszającej się nad wirującymi talerzami dysku. Wszelkie zewnętrzne przemieszczanie dysku podczas pracy może prowadzić do uszkodzenia części danych. Dyski twarde składające się z elementów elektromagnetycznych łatwo podlegają także zakłóceniom w swojej pracy podczas np. gwałtownego odcięcia dopływu prądu. Często (zamiennie z procesorem) uważa się dyski twarde za najbardziej delikatny element komputera. Największe dyski twarde podsiadają objętość już nawet powyżej 1TB. Ważnym parametrem ich pracy jest także prędkość obrotowa (najszybsza prędkość to 7200 obr/min) oraz posiadana pamięć podręczna (nawet do 32 GB), która pozwala na chwilowe przechowywanie danych, pozwalając na bardziej efektywną pracę. Jest bardzo prawdopodobne, iż magnetyczne dyski twarde wyparte zostaną przez urządzenia podobne pamięciom flash. Są to pamięci oparte o półprzewodniki i gdy zniknie zasilanie, informacja nie zostaje skasowana. Urządzenia tego typu już istnieją - dyski SSD (ang. Solid State Drive, Solid State Disk), ale nie są jeszcze popularne i są za drogie. Nie posiadają części ruchomych, są bezgłośne i zużywają bardzo mało energii. Są zupełnie niewrażliwe na wstrząsy, a także duże wahania temperatur. 8 Nie wszyscy producenci przyjęli ten standard, więc w większości przypadków transfer 100 MB/s jest wartością graniczną. 9
Do niedawna komputery posiadały złącza pozwalające na montaż dwóch stacji dyskietek (FDD ang. Floppy Disk Drive), ale generalnie standard ten pozwalał na zapis tylko do 1,44 MB. Dyskietki były stosowane jako wymienny nośnik informacji. Współcześnie te nośniki zostały wyparte przez płyty CD/DVD, a w dalszej kolejności przez wspomniane pamięci flash, oparte na półprzewodnikach. Są to bardzo już bardzo popularne i dość tanie (w przeciwieństwie do dysków SSD) napędy PenDrive (inne nazwy to: USB Flash Drive, Flash Disk, FlashDrive, Finger Disk), które funkcjonują jako dyski przenośne. Ich wielką zaletą jest stosunkowo bardzo duża objętość danych (nawet już do kilkudziesięciu GB) w stosunku do bardzo małej wielkości. Inną zaletą jest brak ruchomych części, tak więc niewrażliwość na ruch oraz dość duża odporność na różnice temperatur. Sukces telefonii komórkowej był możliwy dzięki rozwojowi podobnych pamięci typu półprzewodnikowego. Nośniki pendrive montuje się w komputerze, poprzez nietrwałe umieszczenie w portach USB. 1.2.6 Karty rozszerzeń Płyta główna posiada kilka slotów służących do zamocowania różnych urządzeń, które funkcjonują na zasadzie modułowej karty zwanej kartą rozszerzeń. Płyty główne zostały tak skonstruowane, iż zamontowane w ten sposób mogą być bardzo różne komponenty, ważne tylko by urządzenia pasowały do danego złącza. Urządzeniami montowanymi w komputerach w ten sposób mogą być: karty graficzne, karty sieciowe, modemy, karty muzyczne, tunery, karty telewizyjne, montażu video itd., karty SCSI, RAID, karty dodatkowych interfejsów komputera (COM, LPT, USB, Firewire itd.). Standard ISA bardzo dawno już jest nieaktualny (8 i 16 bitów), ale gniazda PCI (32 bity) są czasem spotykane. W roku 1997 wprowadzono specjalną magistralę AGP (32 bity, wersje 2x, 4x, 8x) służącą wyłącznie kartom graficznym. Takie złącza też czasem występują nawet w nowych płytach głównych, ale zasadniczo standard ten został wyparty przez magistralę PCI X, a następnie PCI Express (PCI-s, PCIe, PCI-E). Ostatni standard zawiera coraz szybsze wersje (1x, 2x, 4x, 8x, 16x, 16x v. 2.0). Ostatnie dwa wydania umożliwiają największą wymianę danych, odpowiednio 4000 MB/s i 8000 MB/s. Najbardziej wymagające karty rozszerzeń, dzisiejsze karty graficzne, są podłączane do złącz PCI-E 16x lub PCI-E 16x v.2.0. W laptopach odpowiednikiem kart rozszerzeń jest port PCMCIA. W bardzo zminiaturyzowanej formie (wielkość karty kredytowej) dostępny jest w ten sposób cały wachlarz urządzeń. Standard 32-bitowy karty PCMCIA pozwala na transfer danych 132 MB/s. Ostatnio PCMCIA są wypierane przez nowocześniejszy rodzaj złącza ExpressCard. Ważną cechą współczesnych rozwiązań wspomagającą modułowość komputera jest technologia Plug and Play (z ang. podłącz i używaj). Oznacza ona zdolność komputera do automatycznego rozpoznania rodzaju podłączonego sprzętu. W trakcie pierwszego podłączania takiego urządzenia, tego typu sprzęt wysyła do komputera specjalny kod identyfikacyjny, który jest odpowiednio interpretowany przez system operacyjny. Wszystkie liczące się obecnie systemy operacyjne wspierają ten standard. 1.2.7 Złącza płyty głównej Wymienione poniżej złącza mogą funkcjonować jako bezpośrednie złącza płyty głównej, mogą także być elementem określonej karty, włożonej w gniazdo rozszerzeń. Port szeregowy (ang. Serial Port) to port, przez który są przekazywane w formie ciągłej 10
wiązki bitów. Port ten jest zwykle zaopatrzony w specjalny układ UART, który jest odpowiedzialny za zamianę ciągów bitów na bajty i na odwrót. Przykładem takich portów są Com, PS/2, USB. Com port szeregowy, służący niegdyś do podłączenia takich urządzeń jak myszka. Port równoległy (ang. Parallel Port) to z kolei taki port, w którym dane są przesyłane jednocześnie kilkoma przewodami, z których każdy przenosi jeden bit informacji. Przykładem takiego portu jest LPT. LPT (późniejsze wersje EPP, ECP) port równoległy, który służył do podłączania drukarek, skanerów i innych urządzeń peryferyjnych. Jest to już urządzenie przestarzałe mimo udoskonalanych wersji (największy transfer do 2 Mb/s). Nie wszystkie urządzenia, nawet te najnowocześniejsze, potrzebują do komunikowania się z komputerem bardzo wydajnych łącz, dlatego porty COM i LPT nadal są montowane na płytach głównych. Przykładem takich urządzeń są sterowalne z poziomu komputera zasilacze UPS, które monitorują napięcie sieci elektrycznej. PS/2 złącze szeregowe służące do podłączenia myszki (zielone) i klawiatury (fioletowe), mimo iż coraz mniej popularne (głównie za sprawą popularności USB), to nadal spotykane. USB (ang. Universal Serial Bus uniwersalna magistrala szeregowa) to w obecnym czasie najbardziej uniwersalne złącze komputera PC, które z powodzeniem zastąpiło stare rozwiązania: port równoległy LPT i szeregowy Com. Na chwilę obecną USB występuje w wersji 2.0, umożliwiając transfer danych 60 MB/s. Standard 3.0 umożliwi przesyłanie nawet 600 MB/s. Do portu USB można podłączać: myszki, klawiatury, nośnik danych (dyski twarde, nośniki pendrive, czytniki i nagrywarki CD/DVD/HD-DVD/Blu-Ray), urządzenia peryferyjne jak drukarki, skanery, urządzenia wielofunkcyjne, zewnętrzne karty sieciowe, modemy, aparaty fotograficzne, napędy pendrive. Ponieważ w tej chwili jest to najbardziej uniwersalne złącze, często płyta główna posiada nawet 10 tego typu portów. Charakterystyczną cechą złącza USB jest hot-pluging (hot-swap), co oznacza możliwość podłączania i rozłączania urządzenia połączonego za pomocą USB w trakcie pracy komputera. Urządzenia USB można łączyć miedzy sobą FireWire złącze szeregowe występujące najbardziej popularnie w komputerach Apple, ale także i w PC. Najnowszy standard FireWire 800 umożliwia przesyłanie danych z prędkością nawet 800 MB/s. Standard FireWire jest stabilniejszy niż USB i jest wykorzystywany często do współpracy komputera z profesjonalnym sprzętem video. Bluetooth to bezprzewodowe łącze radiowe krótkiego zasięgu, przeznaczone do komunikacji między komputerem, a jego różnymi urządzeniami typu klawiatura, mysz lub innymi urządzeniami typu laptop, palmtop, telefon komórkowy itd. Może służyć także innym urządzeniom elektronicznym (łącze telefon komórkowy i słuchawki). Nowy standard 3.0 ma osiągać przepustowość nawet do 480 MB/s. IrDA to bezprzewodowy port działający za pośrednictwem podczerwieni; raczej nie nadający się do dużego transfer informacji, umożliwiający raczej funkcje sterujące np. poprzez pilota, także do kontaktu komputera z telefonem komórkowym. IrDA może służyć także do połączeń sieciowych. Wadą portu IrDA jest bardzo duża możliwość zakłócenia transmisji danych światło nie może przechodzić przez obiekty znajdujące się na jego drodze. Wymienione poniżej złącza są stosowane opcjonalnie, ponieważ często występują na urządzeniach montowanych modułowo jako karty. Płyty główne zbudowane są w ten sposób, iż mimo tego, że posiadają jakiś zintegrowane urządzenie tego typu, możliwa jest praca z takim urządzeniem jako kartą rozszerzeń. RJ-45 złącze karty sieciową. Karta sieciowa (ang. NIC - Network Interface Card) to urządzenie służące do przekształcania pakietów danych w sygnały, które są przesyłane w sieci komputerowej Ethernet. Ethernet to standard sieci lokalnej (LAN), która jest jednym 11
z podstawowych ogniw globalnej sieci Internet. Każda karta sieciowa zawiera swój unikatowy numer (unikatowy w skali światowej) zwany adresem MAC. Standardem przesyłania danych w kartach sieciowych jest Fast Ethernet (100 Mbit/s), ale coraz popularniejszy jest Gigabit Ethernet (1 Gbit/s). RJ-11 złącze modemu. Modem (od ang. MOdulator-DEModulator) to urządzenie elektroniczne, które zamienia dane cyfrowych na analogowe sygnały elektryczne (modulacja), a także na odwrót (demodulacja). Tego typu proces może dotyczyć linii telefonicznych, ale także telewizji kablowej czy też fal radiowych. D-Sub (VGA) tradycyjne analogowe złącze karty graficznej. Niektóre płyty posiadają zintegrowaną kartę graficzną, raczej o dość ograniczonych możliwościach, w nowych płytach połączoną z mostkiem północnym chipsetu. Oczywiście zdarzają się płyty posiadające bardzo dobre zintegrowane karty graficzne, ale jest to raczej wyjątek. Złącza karty muzycznej jest to niemalże standard, że dzisiejsze płyty główne zawierają często nawet dość dobre karty muzyczne, posiadające wejścia/wyjścia zarówno analogowe, jak i cyfrowe. Przyjęte zostało, iż określone kolory gniazd symbolizują ich funkcje: różowy - analogowe wejście dla mikrofonu, niebieski - analogowe wejście audio (line-in), jasnozielony - analogowe wyjście dla głośników albo słuchawek, w systemach wielogłośnikowych wyjście dla przednich głośników, czarny - analogowe wyjście dla głośników tylnych, pomarańczowy - cyfrowe wyjście dźwięku (S/PDIF). 1.2.8 Karta graficzna Karty graficzne stanowią jeden z najbardziej dynamicznie rozwijających się komponentów komputerów osobistych. Właściwie rzecz biorąc, są to bardzo wyspecjalizowane jednostki graficzne, służące do przetwarzania danych służących do wyświetlania obrazu i pod tym kontem zoptymalizowane. Współczesne karty graficzne zawierają BIOS, pomagający skonfigurować pracę karty. Karty graficzne posiadają wyspecjalizowane procesory graficzne - GPU (ang. Graphics Processing Unit), zwane także koprocesorami graficznymi. Czołowi producenci procesorów graficznych to firmy: ATI, NVidia, Matrox czy S3 Graphics. Niektóre procesory graficzne są taktowane nawet zegarem 815 MHz. Karty graficzne posiadają swój wyspecjalizowany rodzaj pamięci GDDR, wyspecjalizowany do operacji graficznych. Obecnie najlepsze rozwiązanie to GDDR3, mogące być taktowane nawet 2200 MHz, przy wielkości 2 GB. Wprowadzane są na rynek karty graficzne z jeszcze nowszymi pamięciami GDDR4 (mogą być taktowane nawet do 2400 MHz,), ale na razie nie widać wzrostu wydajności. Niektóre karty mogą tworzyć swoistą parę w kartach rozszerzeń i bardzo wydajnie zwiększać możliwości układu graficznego poprzez to połączenie. Technologie wspierające takie działania to CrossFire i SLI. Najnowsze karty graficzne to bardzo wymagające układy, które często posiadają własne bardzo rozbudowane systemy chłodzenia (wentylatory, radiatory, specjalne obudowy), posiadają dodatkowe zasilanie, ponieważ sama karta rozszerzeń nie może dostarczyć takiej ilości energii. Tego typu karty korzystają ze złącz PCI-E 16x lub PCI-E 16x v.2.0. Najczęściej spotykane złącza kart graficznych to: D-sub (VGA) tradycyjne złącze analogowe, DVI (ang. Digital Visual Interface) - standard złącza pomiędzy kartą graficzną a monitorem komputera, w zależności od rodzaju może być cyfrowe lub/i analogowe (DVI-D tylko dane cyfrowe [zgodny z HDMI], DVI-I dane cyfrowe i analogowe [poprzez przejściówkę można podłączyć z D-sub], DVI-A tylko analogowe), 12
HDMI (ang. High Definition Multimedia Interface) złącze cyfrowe dla audio/wideo zdolne przesyłać pełen strumień danych bez kompresji. 1.2.9 Monitor W tej chwili standardem jest płaski monitor typu LCD (ang. Liquid Crystal Display wyświetlacz ciekłokrystaliczny, panel ciekłokrystaliczny), który dość skutecznie wypiera tradycyjne monitory CRT (ang. Cathode-Ray Tube) przypominające gabarytami telewizory i podobnie jako one oparte na kineskopie. Najczęściej używane monitory w tej chwili mają wielkość przekątnej ekranu 17-19 cali. Monitor LCD to rozwiązanie znane od dawna w laptopach, w których oczywiście wielkość wyświetlacza jest mniejsza i średnio wynosi 14-15 cali w przekątnej. Monitory LCD zużywają o wiele mniej energii niż tradycyjne monitory, nie zajmują tyle miejsca, ale także charakteryzują się mniejszą emisją szkodliwego promieniowania. Starszy typ wyświetlaczy LCD, posiadające matryce pasywne (DSTN), został wyparty przez posiadające aktywne (TFT), które lepiej radzą sobie ze zmienianiem treści wyświetlanego obrazu, np. filmu. Rozdzielczość - ilości punktów, które mieszczą się w jednej linii poziomej i w jednej linii pionowej. Każdy monitor posiada rozdzielczość, która w optymalny sposób pozwala na wyświetlanie obrazu. Jest ona nazywana rozdzielczością natywną. Np. rozdzielczość 640*480 oznacza, że na monitorze wyświetlanych jest 640 punktów w jednej linii w poziomie i 480 w pionie. Im większa rozdzielczość, tym większe możliwości pokazywania obrazu, zarówno pod względem wielkości obrazu jak i odtwarzania szczegółów. W zależności od proporcji boków ekranu, na tej samej powierzchni matrycy można uzyskać różne rozdzielczości. Obecnie stosuje się kilka standardów długości boków monitora. Pierwsze dwa to tradycyjny o proporcjach 4:3 (rozdzielczości 1024 x 768, 1400 x 1050 czy np. 1600 x 1200 - stosowane głównie w monitorach 15-, 20-, 21- i czasami 19-calowych) oraz 5:4 (stosowany przede wszystkim przy rozdzielczości 1280 x 1024 w 17- i 19-calowych monitorach). Kolejne to standardy panoramiczne o stosunku boków 16:10 (tzw. monitory wide) oraz 16:9. Ten ostatni związany jest z filmami w jakości HD (HD Ready - 1280 x 720, 1366 x 768 oraz Full HD - 1920 x 1080) i ma zastąpić w najbliższej przyszłości standard 16:10 stosowany obecnie w monitorach. 9 Prędkość odświeżania - to liczba wykonanych przez monitor wyświetleń w czasie sekundy, która decyduje o płynności ruchu, a zarazem warunkuje efekt zmęczenia oczu: Monitory CRT obecnie od 60 Hz do 220 Hz, Monitory LCD nie można w tym przypadku przyjąć dokładnej definicji odświeżania z uwagi na to, iż każdy piksel obrazu (każdy punkt) jest sterowany niezależnie i może być definiowany jako zapalony (z różną siłą świecenia) lub zgaszony, w zależności od sygnału sterującego. Zamiast pojęcia odświeżania w przypadku monitorów LCD przyjmuje się pojęcie czasu reakcji matrycy. Współcześnie czas reakcji monitorów wynosi 5-8 ms. Problemem monitorów CRT jest zbyt niski poziom odświeżania, który objawia się niezauważalnym migotaniem obrazu. W przypadku monitorów LCD problemem jest smużenie. Jest to sytuacja, kiedy poruszający się obiekt przemieszcza się szybciej niż jest w stanie wyświetlić monitor. Efekt tego to widmo obiektu pozostające za jego granicami. Problem wynika z faktu tego, że czas reakcji matrycy jest niewystarczająco szybki do pokazywania obrazu. Wielkość plamki odległość między kolejnymi pikselami, liczona od początku jednego piksela do początku drugiego piksela (tak więc w skład wchodzi też czarna przestrzeń jaka znajduje się pomiędzy pikselami). Nie należy tego pojęcia mylić z pikselem, gdyż piksel jest to najmniejszy element, jaki przetwarza karta graficzna. Obecnie wielkość plamki wynosi od 0,22 milimetra do 0,28 mm. 9 http://nvision.pl 13
Kontrast obecne monitory LCD posiadają kontrast na poziomie od 500:1 do 2000:1. Stosunek ten oznacza ile razy wyświetlana na ekranie monitora biel jest jaśniejsza od wyświetlanej czerni przy takiej samej mocy podświetlenia. Jasność zwana jest też luminescencją. Jest to maksymalne natężenie światła, jaką jest w stanie wyemitować ekran monitora wyświetlając czystą biel. Podaje się ją w kandelach na metr kwadratowy (cd/m 2 ). Wysoka jasność jest szczególnie przydatna przy oglądaniu filmów, zdjęć oraz w grach. Przy biurowej pracy jej duża wartość potrafi szybko zmęczyć wzrok. Dlatego też w tym przypadku najbardziej ergonomiczną wartością jest około 140 cd/m 2. 10 Maksymalne wartości dla monitorów LCD wynoszą często powyżej 300 cd/m 2. 1.2.10 Klawiatura Klawiatura stanowi standardowe urządzenie wejścia i liczy sobie zwyczajowo 102-103 klawisze (może być także mniej), których przyciśnięcie sprawia wprowadzenie określonego znaku do komputera (scancode). Niektóre klawiatury posiadają mniejszą ilość klawiszy, dotyczy to szczególnie klawiatur komputerów przenośnych. Klawiatury zasadniczo połączone są z komputerem łączem kablowym poprzez port PS/2 (fioletowy) lub port USB. Od pewnego czasu na rynku dostępne są klawiatury bezprzewodowe stosujące do komunikacji z komputerem podczerwień (musi być kontakt klawiatury z odbiornikiem sygnału) oraz fale radiowe (mogą to być znaczne odległości ok. 5 m). Najnowszym trendem jest łączenie klawiatur za pomocą standardu Bluetooth. Klawiatury wprowadzające znaki łacińskie występują najczęściej w tzw. układzie QWERTY (od pierwszych liter w lewym, górnym rogu klawiatury), rzadziej QWERTZ (klawiatury niemieckie czy polskie w tzw. układzie maszynistki) czy AZERTY (francuskie). Istnieją również inne układy klawiatur, między innymi klawiatura Dvoraka, której celem jest przyśpieszenie pisania. 1.2.11 Mysz, myszka Mysz (albo myszka) to niewielkie urządzenie wskazujące podłączane do komputera, które użytkownik przesuwa po płaskiej powierzchni w celu uzyskania ruchu kursora na ekranie monitora. Myszki zasadniczo łączy się z komputerem łączem kablowym poprzez port PS/2 (zielony) lub port USB. Analogicznie jak w przypadku klawiatury, możliwe jest połączenie bezkablowe (podczerwień, fale radiowe). Rodzaje myszy: mechaniczna odczyt o ruchu myszki następuje ze względu na ruch kulki, diodowa mysz posiada zainstalowane diody elektroluminescencyjne, oświetlające powierzchnię pod myszą, soczewkę ogniskująca oraz matrycę światłoczułą, laserowa zamiast diod stosuje się lasery. Myszy wyposażone są w klawisze, których naciśnięcie powoduje określone działania. Tradycyjnie mysz podsiada dwa klawisze, ale może ich być więcej. Często myszki posiadają też pokrętło pozwalające na szybkie przesuwanie zawartości dokumentów. Mysz jest standardowym wyposażeniem komputera, na którym używa się systemu operacyjnego z graficznym interfejsem użytkownika (GUI). Istnieje wiele urządzeń posiadających funkcjonalność myszy lub innych urządzeń wskazujących: TouchPad, Touchpad lub Trackpad panel dotykowy, urządzenie wskazujące często spotykane w komputerach przenośnych, wbudowany w komputer przenośny, Trackpoint mały dżojstik (ang. joystick) w postaci niewielkiego gumowego kapturka, 10 http://nvision.pl 14
reagującego na siłę i kierunek nacisku, umieszczony w środkowej części klawiatury (okolice klawiszy G, H, B (pomiędzy nimi)); dwa lub trzy klawisze odpowiadające przyciskom myszy, umieszczane są zaraz pod klawiszem spacji, Trackball wygląda jak mechaniczna mysz komputerowa odwrócona do góry kulką, może być wbudowany w komputer przenośny, ale może też być połączony z komputerem jak myszka (kablowo albo bezprzewodowo), Dżojstik (ang. joystick) manipulator służący do sterowania ruchem obiektów na ekranie, zbudowany z wychylnego drążka zamocowanego na podstawce, którego przechylanie w odpowiednim kierunku powoduje stosowną reakcję sterowanego obiektu; zazwyczaj dżojstik posiada także przyciski; przedmiot ten kojarzony jest z grami, ale może służyć także w programach CAD, graficznych 3D i do manipulowania wszelkiego rodzaju wirtualnymi przedmiotami w komputerze; typową rozrywkową odmianą dżojstika jest joypad, a podobne zastosowanie (czyli rozrywkowe) posiada kierownica komputerowa, Tablet - składa się ze specjalnej podkładki oraz wskaźnika zwanego piórkiem lub rysikiem; podłączany do komputera jak mysz albo klawiatura; urządzenie rejestruje siłę nacisku pióra, a czasem nawet nachylenie i obrót (wokół własnej osi i względem powierzchni tabletu) celem odwzorowania ruchu przy np. dokładnej imitacji smugi farby z pędzla; stosowany do dokładnego rysowania (albo do imitacji innych technik) w programach graficznych. 1.2.12 Konfiguracja sprzętowa dla Zalecana przez firmę Microsoft konfiguracja sprzętowa dla systemu 11 : procesor 32- lub 64-bitowy o częstotliwości 1 GHz, 1 GB pamięci operacyjnej RAM, karta graficzna spełniająca wymagania Windows Aero (m.in. Pixel Shader 2.0) i posiadająca przynajmniej 128 MB pamięci, dysk twardy o pojemności 40 GB i mający 15 GB wolnego miejsca podczas instalacji, napęd DVD-ROM, urządzenie wyjściowe audio, dostęp do Internetu. 1.3 System operacyjny System operacyjny to środowisko pracy programów, które dzięki niemu mogą realizować swoje funkcje. To zasadniczy element software'u (ang.) czyli oprogramowania komputera. System operacyjny pełni następujące funkcje: zarządza pracą urządzeń elektronicznych komputera: procesora, pamięci RAM, fizycznych nośników danych, monitora, klawiatury i myszy oraz innych urządzeń wskazujących oraz zarządza pracą urządzeń peryferyjnych (drukarek, skanerów, kamer itd.), w kontekście procesów odbywających się w komputerze: planuje oraz przydziela pracę procesora dla poszczególnych procesów (zadań), kontroluje przydział pamięci operacyjnej dla uruchomionych procesów (zadań), koordynuje między sobą poszczególne procesy i komunikuje je między sobą, sygnalizuje błędy, przydziela uprawnienia zadaniom do odpowiednich urządzeń, zarządza plikami, folderami i innymi zasobami do przechowywania danych, ustala i zarządza połączeniami sieciowymi. System operacyjny jest więc pośrednikiem w komunikacji między użytkownikiem 11 http://www.wikipedia.pl 15
a komputerem. Z pewnego punktu widzenia system operacyjny to działająca wiązka procesów, które realizują określone zadania, angażując określone zasoby komputera (procesor, pamięć RAM, przestrzeń dyskową itd.). Często dokonuje się podziału systemu na następujące części funkcjonalne: Jądro systemu wykonywanie i kontrola zadań, Powłoka program komunikujący użytkownika z systemem operacyjnym, System plików - sposób zapisu struktury danych na nośniku. 1.3.1 Systemy dla użytkowników domowych i biurowych a systemy serwerowe Profesjonalne operacyjne systemy serwerowe przeznaczone są do pracy na dedykowanych do tego celu komputerach serwerach. Dzisiejszym standardem jest: wsparcie dla 64-bitowej architektury procesorów rodziny x86 (lub innych), także do pracy wieloprocesorowej (przynajmniej dla 2 procesorów), obsługa pamięci RAM serwerowych, obsługa dedykowanych dla serwerów rozwiązań sprzętowych, standardów i interfejsów typu: SCSI, SAS, RAID itp., także dla niszowych technologii takich jak np. Fibre Channel, obsługa urządzeń peryferyjnych serwerowych typu zewnętrzne macierze dyskowe, streamery, UPS-y itp., przystosowanie do nieprzerwalnej pracy ciągłej, obsługi systemowej bardzo dużego obciążenia procesora i pamięci oraz ciągłej pracy dysków twardych/innych nośników, monitorowanie i sterowanie bardzo zaawansowanymi parametrami pracy samego serwera (na poziomie procesów, usług i programów), jego urządzeniami peryferyjnymi oraz sprzętem sieciowym, nacisk na stabilność i bezpieczeństwo systemu, wsparcie systemu przez producenta, przejawiające się możliwością darmowego pobierania uaktualnień do systemu, łat, korygowania elementów krytycznych, wspierania pojawiających się nowych standardów. Systemy operacyjne domowe i biurowe nie wspierają w takim stopniu tego typu technologii, ale też służą innym celom, do których systemy serwerowe nie są przystosowane. Np. systemy dla użytkowników indywidualnych koncentrują się na wsparciu urządzeń i technologii multimedialnych, które to zagadnienia stanowią sprawę bardzo małej wagi w zagadnieniach serwerowych. Istnieją także systemy operacyjne, które posiadają takie funkcjonalności, które plasują je pośrodku między systemów serwerowych a domowymi. Systemy wspierają w pełni współczesne wymagania multimedialne. W przypadku systemu Windows 2000/XP jest to linia Professional, a dla Visty są to systemy Business, Enterprise i Ultimate. 2 2.1 Edycje systemu Vista Najpopularniejszymi na świecie systemami operacyjnymi komputerów domowych i biurowych są systemy z rodziny Windows. W tej chwili najbardziej rozwiniętym systemem z tej rodziny, przeznaczonym do zastosowań domowych i biurowych jest Microsoft. Tabela 1. Najważniejsze edycje systemu operacyjnego. Nazwa Przeznaczenie 16
Home Basic Edycja przeznaczona do domowego użytku przez użytkowników niepotrzebujących zaawansowanych funkcji multimedialnych. Pozbawiona jest interfejsu Windows Aero i programu Media Center. Home Premium Edycja oparta na Home Basic, oferuje dodatkowo zaawansowane cechy skierowane dla domowych użytkowników, takie jak obsługa HDTV oraz DVD authoring. Zawiera program Windows Media Center" oraz interfejs Aero glass. Przeznaczona też m.in. do zastosowań sieciowych i graczy. Business Edycja, jak sama nazwa wskazuje, skierowana jest dla odbiorcy biznesowego. Jest ona Edycja razem z nową wersją serwera IIS (Internet Information Services), a także wspiera obsługę domen systemu Windows Server. Licencja uprawnia do downgrade'u, tzn. zainstalowania starszej wersji systemu czyli Windows XP Professional (także 64-bitowej). Posiada interfejs Windows Aero. Enterprise Edycja skierowana do przedsiębiorstw. Funkcje tej edycji połączeniem edycji Business z funkcjami takimi, jak system wirtualizacji oprogramowania czy wielojęzyczny interfejs użytkownika. Posiada system szyfrowania dysków BitLocker oraz interfejs graficzny Windows Aero. Ultimate Ultimate jest najbardziej rozbudowaną edycją systemu, przeznaczoną dla najbardziej wymagających użytkowników, graczy, profesjonalistów multimedialnych i entuzjastów PC. Zawiera Windows Media Center. Dodatkowym elementem jest funkcja szyfrowania dysków BitLocker. Microsoft (inaczej Windows NT 6.0) to przedostatnia edycja systemu operacyjnego Windows, następca systemu Windows XP. W lutym 2009 był zainstalowany na 22,91% komputerów na świecie 12, natomiast w Polsce w okresie 21 IV 2009-27 IV 2009 udział ten wynosił 15,5% 13. Na pierwszym miejscu w Polsce uplasował się Windows XP z udziałem 82,5 %. 14 Większość z tego, co będzie omawiane dla systemu, odnosi się także do systemu Windows XP ponieważ Windows XP jest najpopularniejszym system operacyjnym, za każdym razem będzie mowa o ewentualnych różnicach między obydwoma środowiskami. 12 13 14 http://www.wikipedia.pl http://www.ranking.pl Tamże. 17
Rysunek 2. Rozwój rodziny systemów operacyjnych Windows źródło: http://www.wikipedia.pl, licencja GNU, autor: Lorian. W ciągu najbliższych miesięcy zostanie wydany Windows 7 kolejny system operacyjny firmy Microsoft. Jest to odpowiedź firmy Microsoft na niezadowolenie klientów z powodu użytkowania Visty. Trzeba bowiem wiedzieć, iż każdy kolejny system operacyjny firmy Microsoft charakteryzował się nie tylko wzrostem przyjaznych dla użytkownika udogodnień i usług, ale także zwiększonymi wymaganiami sprzętowymi. Po pewnym czasie firma uzupełniała luki bezpieczeństwa i niedoróbki systemu i po wydaniu jednego czy dwóch Service Pack-ów (zbiorczego pakietu aktualizacji, uzupełnień, łat), system okazywał się być coraz bardziej dopracowany, czego dowodem jest w tym momencie Windows XP (najnowszy to Service Pack 3). 2.2 Uruchamianie systemu Komputer uruchamiany jest odpowiednim przyciskiem (nazwa Power, On) na obudowie. W pierwszej kolejności wykonywany jest program BIOS, który testuje zawarte w komputerze urządzenia specjalnym testem (POST). BIOS (akronim ang. Basic Input/Output System podstawowy system wejścia-wyjścia) to zapisany w pamięci stałej ROM (ang. Read Only Memory pamięć tylko do odczytu) zestaw podstawowych procedur pośredniczących między systemem operacyjnym a sprzętem. W BIOS wyposażone są płyty główne komputerów, ale także karty graficzne. Test, który przeprowadza BIOS, czyli POST, jest przeprowadzany w kilku fazach, z której pierwsza polega na sprawdzeniu obecności i prawidłowości działania układów niezbędnych do działania komputera. Najpierw testowana jest poprawność pracy procesora, następnie pamięci RAM oraz karty graficznej. W razie znalezienia nieprawidłowości, komputer wydaje określone dźwięki oraz na ekranie pokazują się komunikaty o błędach. W następnej kolejności testowana jest pamięć RAM i dostępne dyski twarde. Jeśli ten etap zakończy się pomyślnie, BIOS szuka systemu operacyjnego na dostępnych nośnikach według wcześniej określonej sekwencji. Ustawienia BIOS-u są ą bardzo istotne dla pracy komputera. Program może ustawiać czas i datę systemową, sekwencję ę ładowania systemu operacyjnego, ale także regulować pracę dysków twardych, pamięci i procesora. Ze względu na konieczność posiadania bardzo profesjonalnej wiedzy przy tego typu ustawieniach, zmiana tych parametrów powinna być ć dokonywana wyłącznie przez osobę o dużej wiedzy informatycznej. Osoby posiadające już pewną ą wiedzę informatyczną, mogą zmieniać ustawienia BIOS-u dotyczące bardzo podstawowych zagadnień typu data, sekwencja bootowania (czyli ładowania systemu). Gdy BIOS znajdzie nośnik posiadający system operacyjny, kontrolę nad komputerem 18
przejmuje ładujący się system. Współczesne programy BIOS umożliwiają ładowanie systemów operacyjnych z: dysków twardych, dyskietek, nośników ZIP, płyt CD/DVD i innych płyt, pamięci flash (pendrive ów), sieci lokalnej w przypadku komputerów bezdyskowych - terminali. Zasadniczo prawie zawsze mamy do czynienia z systemem operacyjnym uruchomionym z dysku twardego, ale czasem istnieje konieczność przetestowania komputera np. w sytuacji krytycznej infekcji wirusowej na komputer. Często instalacja systemu Windows polega na uruchomieniu jego instalacyjnej wersji z nośnika CD czy DVD. Ostatnio popularne są systemy typu Live CD czyli systemy zainstalowane na bootowalnym nośniku (płycie CD, DVD, HD DVD lub Blu-ray), które umieszczają system operacyjny w pamięci operacyjnej bez potrzeby instalowania go na dysku twardym komputera. Tego typu rozwiązania proponuje Windows (Windows PE), firma Apple, a także bardzo liczni wydawcy różnych dystrybucji Linuxa. System operacyjny, opierając się na BIOS-ie, tworzy swoje środowisko pracy. System operacyjny uruchamia podstawowe procesy, które wykonują określone działania, np. pozwalają na wyświetlanie obrazu na monitorze, odtwarzanie muzyki, kontrolują klawiaturę i myszkę itd. Po znalezieniu systemu operacyjnego BIOS oddaje sterowanie komputera temuż systemowi, który uruchamia swoje jądro (ang. kernel). Jadro systemu uruchamia sterowniki urządzeń zależnie od konfiguracji sprzętowej. Tworzy także środowisko pracy użytkownika, w przypadku systemu, przygotowywany jest graficzny interfejs użytkownika. 2.3 System plików Informacje znajdujące się w komputerze przechowywane są w postaci plików zapisanych na określonych nośnikach, najczęściej na dyskach twardych. Plik (ang. file) jest sposobem organizacji danych na dysku, to nazwany ciąg danych (inaczej zbiór danych), o określonej długości, posiadający szereg atrybutów i stanowiący dla systemu operacyjnego całość. Mogą mieć bardzo różnorodną wielkość i treść. Mogą być to pliki tekstowe, pliki muzyczne, pliki graficzne, filmy, pliki wykonywalne (programy, skrypty, pliki wsadowe, polecenia dla interpretera), biblioteki uruchomieniowe dla programów, pliki konfiguracyjne, łącza do innych plików lub katalogów. Wszelkie nośniki w systemie Windows nazywane są literami alfabetu. Stacja dyskietek (jeśli jest) jest tradycyjnie oznaczana literą A. Dyski twarde i ich partycje, stacje CD/DVD/HD- DVD/Blu-ray, a także inne nośniki nazywane są po kolei literami alfabetu poczynając od litery C. Poszczególne dyski twarde mogą składać się z jednej partycji i wtedy poszczególna litera identyfikuje cały dysk z jedną partycją. Istnieje jeden możliwość, iż partycji będzie wiele, więc jeden dysk może posiadać wiele oddzielnych części np. C, D, E. Jednoznaczna identyfikacja pliku w komputerze polega na podaniu jego ścieżki dostępu (ang. path), która ukazuje na jakim dysku (partycji) i w jakich katalogach znajduje się dany plik. Katalog (także zwany folderem albo kartoteką) to zasobnik, który może, ale nie musi zawierać w sobie pliki lub inne katalogi. Dyski, katalogi i pliki tworzą hierarchiczną strukturę, którą można nazwać drzewem plików. Jednym z ograniczeń jest niemożność zapisania dwóch plików o takiej samej nazwie i rozszerzeniu (lub nazw katalogów) w jednym katalogu. Gdy plik albo katalog występuje bezpośrednio na dysku bez pośrednictwa innego katalogu, mówi się o tym, że dany plik jest położony w katalogu głównym dysku. C:\WINDOWS\system32\ws2help.dll 19
C:\hiberfil.sys Rysunek 3. Przykład umiejscowienia dwóch plików na dysku C. W powyższym przykładzie (Rysunek 3) mamy do czynienia z plikiem o nazwie ws2help, o rozszerzeniu.dll. Plik znajduje się na dysku C w katalogu system32, który z kolei znajduje się w katalogu Windows. W systemach Windows dysk oznaczany jest przez literę i następujący po nich znak dwukropka i odwrotny ukośnik tzw. backslash. Plik hiberfil.sys, drugi przykład, znajduje się bezpośrednio w głównym katalogu dysku C. W systemie operacyjnym Vista domyślnym systemem plików jest NTFS (starsze systemy plików dla DOS i Windows to FAT, FAT16, FAT32). Nazwy plików i katalogów mogą zawierać maksymalnie 255 znaków z rozszerzeniem włącznie. W przypadku nazw jest zachowywana wielkość liter, ale nie jest ona rozróżniana. System plików NTFS nie rozróżnia nazw plików na podstawie wielkości liter. Nazwy mogą zawierać dowolne znaki z wyjątkiem następujących:? " / \ < > * :. 15 System Vista, tak zresztą jaki i poprzednie systemy Windows 2000/XP, wspierają polskie znaki diakrytyczne (narodowe) w nazwach plików i folderów. Na plikach i katalogach można wykonywać określone operacje. Można je tworzyć, kopiować, przenosić, zmieniać nazwy i rozszerzenia. Istnieją jednak pliki i foldery, na których te operacje nie są w ogóle możliwe lub też są wykonywalne, ale w mocno ograniczonym stopniu. Są to wszelkiego typu pliki i foldery istotne dla pracy systemu (pliki i foldery systemowe) lub dla użytkownika (np. katalog Pulpit, Obrazy). Będzie jeszcze o tym mowa dalej. Graficzny interfejs zręcznie ukrywa tego typu zagadnienia izolując przeciętnego użytkownika od tego typu problemów, ale warto o tym wiedzieć. Przykładowo ścieżka dostępu do plików została zmieniona w adres oparty na koncepcji Breadcrumbs (ang. okruszki). Zamiast litery dysku twardego występuje jego nazwa (każda partycja dysku może posiadać 11-sto literową nazwę), a backslash e są zastąpione znaczkami. Omówione zostanie to przy okazji prezentacji okien w systemie Vista. Plikami, które posiadają dla systemu bardzo ważne znaczenie są programy (aplikacje). Z jednej strony program to określony plik, ale także cały system plików 16, który jest swoistą bazą danych dla głównego pliku. Standardowy użytkownik Windows nie musi szukać w określonym katalogu głównego pliku wykonywalnego danego programu. Koncepcja pulpitu i menu Windows, wprowadzona już w systemie Windows 95, pozwala na korzystanie z programów bez znajomości ścieżki dostępu do nich. To, co klikamy w menu czy na pulpicie i dzięki czemu działa program, to skróty tworzone przez dany program w trakcie jego instalacji albo skróty, które może zrobić także użytkownik. Stanowi to ogromne ułatwienie dla użytkownika, a zarazem pozostawia go często 15 http://support.microsoft.com/kb/100108/pl. 16 Czasem na jeden program w takim znaczeniu składa się tysiące plików. Plik wykonywalny korzysta z innych plików: bibliotek uruchomieniowych, plików multimedialnych, plików konfiguracyjnych itd. 20