HARDWARE

typy počítačů

Série článků s titulem Hardware pro trochu znalé je určena všem těm, kteří se hardwarové problematice nevěnují naplno nebo těm, kterým něco uniklo či některé věci zapomněli. Každý díl bude věnován jedné součásti osobního počítače. Tento první díl pojednává o osobním počítači jako celku. V průběhu seriálu se postupně budou vysvětlovat nejdůležitější pojmy z hardwarového světa.

Osobní počítač v dnešní podobě vychází z období hledání podoby osobního počítače koncem sedmdesátých let. Vznikla řada zajímavých konstrukcí od Apple II až po IBM PC. Byl to přerod od hraček pro vývojáře a fandy k počítačům pro práci. Základní konstrukce je jednoduchá – základní deska s těmi nejzákladnějšími komponenty. Do ní se vkládají karty, pomocí kterých se přidávají vlastnosti. Vše si budeme popisovat na nejznámější skládačce na světě, počítači IBM PC a kompatibilní.

Osobním počítačem se většinou nazývá počítač, kompatibilní se standardy IBM PC AT, Apple Macintosh a podobně. Jsou to 16 až 64bitové počítače, založené na jednom jednočipovém procesoru (až na výjimky). Jejich velikost se nechá lapidárně definovat jako vše od krabice od bot až po menší ledničku. Osobní počítač se dělí na vlastní počítač, monitor, klávesnici a případně další vstupní a výstupní zařízení (od myši a scanneru až po tiskárnu či externí faxmodem).

Jaké typy osobních počítačů existují? Dají se dělit do několika kategorií – podle velikosti krytu a podle účelu. Často jsou tyto dvě kategorie zaměňovány pro svou podobnost.

Dělení počítačů podle použití

Vlastní konfigurace se rok od roku mění. Stroj, který před pěti lety sloužil jako nejvýkonnější osobní počítač své doby dnes slouží (lépe řečeno dosluhuje) jako počítač pro nenáročné (spíš základní) použití (například pro psaní textů). Z tohoto důvodu nejsou uvedeny konkrétní konfigurace.

Stále je možné se setkat s pojmy jako sálový počítač, mini počítač či mikropočítač. Tyto pojmy jsou staršího data. Sálový počítač a mini počítač jsou stroji patřící svou konstrukcí maximálně do první poloviny 80. let. Jejich velikost a požadavky na provoz vyžadovaly velké klimatizované sály. Mikropočítač byl původní název pro stroj, který dnes známe spíš pod označením osobní počítač. Dnešní osobní počítače často i mnohonásobně převyšují výkon sálových či osobních počítačů.

matematické koprocesory

Postupem času se zjistilo, že některé operace trvají velmi dlouho a navíc pro ně neexistuje specializovaná instrukce. To se týkalo hlavně složitějších výpočtů (sin, cos, logaritmy atd.). Proto byl navržen speciální podřízený procesor, který je specializován jen na tyto operace. Původní název matematický koprocesor se později zkrátil na pouhé koprocesor. Existovaly i jiné koprocesory (například komunikační), ovšem jejich funkce byly zahrnuty do základní desky, případně nebyly v této koncepci využívány. U rodiny x86 se koprocesory označují sedmičkou na konci (pro 80386 je koprocesor 80387). Od procesoru 80486 je však matematický koprocesor integrován přímo na čip procesoru, takže od té doby již pojem koprocesor není aktuální.

Specialitou je procesor 486SX, který koprocesor neměl (první verze ho měly, ale byl vyřazen). Později Intel připravil externí koprocesor s označením 487SX; ten ale nebyl koprocesorem, ale plnohodnotným procesorem 486DX, který vyřadil z provozu do té doby hlavní procesor.

Tradičním výrobcem koprocesorů x87 je firma Intel. Prvním modelem byl i8087, který byl určen pro procesory i8088 nebo i8086. Přechod k procesoru i80286 znamenal i změnu způsobu komunikace procesoru s koprocesorem. Následně vznikly dvojice i80286 + i80287 a i80386 a i80387. Procesor i80386 byl konstruován tak, aby mohl spolupracovat jak s vlastním i80387, tak s předchozím koprocesorem i80287. Matematický koprocesor i80387 sloužil nejen pro procesory řady 386, ale byl určen i jako náhrada předchozích variant (při změně pouzdra). Tak vznikly koprocesory i80287XL a i80187, které byly interně shodné s i80387. Intel byl kritizován za slabší výkon svých koprocesorů, který konkurence ihned využila pro prodej svých vlastních a výkonnějších modelů. Tuto situaci Intel vyřešil tím, že vytvořil velmi kvalitní koprocesor a integroval jej do nového procesoru s názvem i80486. Naposledy se o matematickém koprocesoru hovořilo ve spojitosti s chybou koprocesoru integrovaného do procesoru Intel Pentium (verze P5 neboli 60 a 66 MHz). V dalších verzích byla chyba odstraněna a od té doby pojem matematický koprocesor prakticky zmizel z obzoru.

Některé firmy rozšiřovaly instrukční sadu x87 koprocesorů dalšími instrukcemi. Příkladem jsou koprocesory firmy IIT (první byl model IIT-3C87 z roku 1989), které měly příkazy pro maticové operace s maticí 4x4. Tyto přidané instrukce však nebyly žádným jiným výrobcem koprocesorů podpořeny.

Koprocesory se dělily na standardní řady x87 a speciální. Speciální koprocesory jsem nazval všechny koprocesory, které komunikují jiným způsobem. Nejznámější byly výrobky firmy Weitek. Ty komunikovaly jako část RAM paměti. Procesor (potažmo program a programátor) zapsal do určité adresy, co chce vypočítat, a z jiné adresy si potom přečetl výsledek. Tento způsob komunikace má výhodu v tom, že nenahrazuje klasický x87 koprocesor, ale doplňuje jej. V jednom počítači tudíž může spolupracovat procesor x86, koprocesor x87 a koprocesor Weitek. Typickým příkladem byly počítače s procesory řady 486DX, které mají x87 koprocesor integrován přímo na čip procesoru. Prvním byl model Weitek Abacus 1167, který se skládal ze tří čipů. Ty byly umístěny na samostatném modulu. Druhým byl již jednočipový Abacus 3167, který byl určen pro procesory 386 a 486. Posledním modelem byl Abacus 4167, určený pro procesory 486 a umístěný v 142pinovém pozdře.

Weitek se osazoval do 121pinové patice EMC (Extended Math Coprocesor).

Obdobným způsobem mohl kromě standardní komunikace pracovat i koprocesor Cyrix FasMath EMC87, který byl určen pro procesory třídy 386. Instrukční sada je shodná s x87. Shodně jako Weitek se osazoval do 121pinové patice EMC (Extended Math Coprocesor).

Svým způsobem se jako koprocesor choval 64bitový procesor i860 firmy Intel. Díky své architektuře a vysokému výkonu občas doplňoval procesory 486. Tato dvojice byla výjimečná a neměla následníky.

Posledním externím koprocesorem byl výrobek firmy NexGen, označený jako Nx586FP. Tento výrobce se tak snažil vyřešit problém omezené velikosti čipu, kam na místo matematického koprocesoru umístil jiné části. Do té doby navíc nebyl matematický koprocesor nutný (až na speciální aplikace jako CAD/CAM), ovšem masovým nástupem některých programů (hlavně MS Windows) začal být matematický koprocesor velmi nutný.

U jiných řad procesorů existují rovněž matematické koprocesory. Procesory Motorola 68020 a 68030 mají externí koprocesor 68881 nebo rozšířenou verzi koprocesoru s názvem 68882. Shodně jako u Intelu procesor 486, tak i Motorola 68040 (a následně 68060) má matematický koprocesor integrovaný přímo na čip procesoru. Přibližně od roku 1995 má většina procesorů integrován matematický koprocesor přímo na čip procesoru (například PowerPC – všechny modely).

Programování koprocesorů

Pouhým přidáním matematického koprocesoru nedojde k urychlení programů. Bylo nutné programy přepsat tak, aby místo podprogramů pro výpočet matematických operací využily speciální instrukce pro x87 koprocesory. Až potom nastalo kýžené urychlení. Takový postup však narazil na nečekaný problém – upravený program nefunguje na počítači bez koprocesoru (což je třeba případ programu Autodesk AutoCAD). Bylo proto zvykem, že se program psal a hlavně překládal dvakrát – jednou pro konfiguraci s koprocesorem a jednou bez koprocesoru. V programu se vlastně vše vyskytovalo dvakrát. Takto postupovali například autoři známého komprimačního programu PKZIP.

Speciální koprocesory se opět musí programovat jinak. U koprocesorů Weitek existují speciální instrukce, obdobné instrukční sadě x87 koprocesorů. Procesor i860 se ovšem musí programovat samostatně, protože je mnohem více autonomní. Provozoval se proto pro samostatnější větší činnosti, kde se uplatnil tento způsob spolupráce. Nutnost speciálního programu však ztěžovala situaci této nezvyklé dvojice. Nenašel jsem ani jediný komerční program, který by podporoval kombinaci i486 + i860. Kdo tedy chtěl využít vyššího výkonu, musel si vše naprogramovat sám.

Různé podoby pojmu matematický koprocesor

Matematickému koprocesoru se rovněž říká numerický procesor nebo numerický koprocesor.

Matematické koprocesory se snaží více či méně úspěšně dodržovat IEEE standard pro výpočty s čísly v dvojkové soustavě v pohyblivé řádové čárce podle ANSI/IEEE 754 z roku 1985 (dokument RFC 1832, příloha A). Ta definuje mezní hodnoty neboli jak přesně má vypadat nekonečno nebo nula v pojetí X-bitového čísla. Tato norma je obecná a dodržují ji nejen koprocesory pro x86 rodinu, ale i ostatní. Díky tomu mají výpočty na všech počítačích (resp. jejich koprocesorech) stejný výsledek.

grafické a jiné koprocesory

Série článků s titulem Hardware pro trochu znalé je určena všem, kteří se hardwarové problematice nevěnují naplno, nebo těm, jimž něco uniklo nebo některé věci zapomněli. Šestý díl je věnován doplňkům srdce počítačů, grafickým a jiným koprocesorům.

Dalším typem koprocesoru je grafický koprocesor. Ten je – jak název napovídá – specializován pro výpočty pro grafické operace. Tyto výpočty se sice mohou provádět pomocí matematického koprocesoru, ale lze je ještě urychlit další specializací. Klasický matematický koprocesor umí jako své nejtěžší operace typu sinus, cosinus nebo logaritmy, ovšem pro grafiku jsou tyto výpočty základní. Grafický koprocesor je samostatnější než matematický koprocesor a je možné jej charakterizovat jako podřízený programovatelný procesor s podporou operací typických pro grafiku.

První grafické procesory v osobních počítačích byly určeny výhradně pro CAD/CAM oblast neboli pro 2D/3D přesnou grafiku. Doplňkem býval i specializovaný monitor. Cena takového adaptéru často převyšovala cenu celého počítače, kam se osadila.

Grafické koprocesory

Jedním z nejrozšířenějších standardů byl TIGA s procesory rodiny TMS 340. Existovaly verze nejen pro počítače rodiny IBM PC, ale také pro počítače firem Sun, DEC a dalších. Používány jsou procesory TMS 34010 a 34020, oba je možné rozšířit o matematický koprocesor TMS 34082. Procesory jsou zdola kompatibilní, neboli program pro TMS 34010 jde spustit na 34020, ale obráceně ne. To způsobilo, že se karty mnohdy začaly rozlišovat na TIGA1 (procesor 34010) a TIGA2 (procesor 34020).

Další generace se pokusila používat nikoli relativně klasických procesorů (i když orientovaných na grafiku), ale transputerů. Ty však nebyly tak úspěšné a nevytvořily standard jako TIGA.

Kde jim je dnes konec?

Popsané grafické procesory byly po dlouhou dobu jediným urychlovacím prostředkem pro grafiku (celá 80. léta). Jejich roli urychlovače grafiky však začaly v první polovině 90. let přebírat jiné součástky s názvem videoakcelerátory. Těm se budeme věnovat v samostatné kapitole, protože se nedají zahrnout ani do procesorů, ani do koprocesorů.

V 90. letech vznikla kromě původně konstruktérského zaměření urychlovačů velká oblast, zaměřená na zábavu. Jeho úkolem je dekódování dat z formátu MPEG-1 nebo MPEG-2 (hlavně filmy). Snad prvním modelem byl CL450 firmy C-Cube z roku 1992, který dekódoval MPEG-1. Specializovaným koprocesorem pro tuto oblast je MPEG koprocesor. Nejznámější byly modely Brooktree BT817/819, C-Cube CL450/480/680, IIT MPP, Philips 7110 (říjen 1995), S3 CP3, S3 ScenicMX2, Tseng Viper a další. V dnešní době jsou většinou integrované přímo do videoakcelerátoru. V dnešní době samostatné MPEG koprocesory mizí, protože na jedné straně jsou integrovány přímo do videoakcelerátorů, na druhé straně jsou hlavní procesory počítače natolik výkonné, že již zvládnou dekódování v reálném čase softwarovou cestou (tedy bez speciálního hardware, jakým je právě MPEG koprocesor). Dnes se využívají se hlavně ve specializovaných zařízeních. Příkladem je model CL-8830 firmy C-Cube, který dekóduje MPEG-2 (např. v DVD) a kromě dalších jeho funkcí stojí za zmínku podpora MP3 zvuku. Další řadou tohoto výrobce je AviA, určený nikoli pro počítače, ale domácí audiovideo elektroniku nebo model ZiVA přímo pro DVD přehrávače.

Neporovnatelně vyšší výkon než MPEG dekodéry vyžadují MPEG kodéry. Jejich úkolem je vytvořit z videozáznamu MPEG záznam, který je velmi silně komprimován. Jejich použití je nejrůznější od domácího studia přes výrobu DVD filmů až po přímé MPEG vysílání (např. v rámci HDTV). Kodéry pro přímé vysílání jsou o to náročnější, protože musí pracovat v reálném čase. MPEG kodéry masové rozšíření teprve čeká. Firma C-Cube má ve své vyrábí řadu MPEG kodérů pro vysílání s názvem DVxpert, pro videoprodukci je řada DVxpress a pro amatérské použití slouží řada DVxplore a DVxcel. Firma Philips v roce 1998 uvedla MPEG-2 kodér v reálném čase s označením SAA6750H.

Procesor Philips TM1000 - schéma

Další specialitou jsou grafické procesory řady TriMedia firmy Philips. Ta je ovšem nazývá multimediálními, i když mají obdobné funkce jako výrobky firmy C-Cube. Jsou to 32 nebo 64bitové procesory, které dokáží kódovat do MPEG 1, 2 a 4 formátu. První model s označením TM-1000 vznikl v roce 1996. Vedle 32 KB instrukční a 16 KB datové L1 cache byly integrovány i specializované koprocesory (obrazový a kompresní), jak je vidět na přiloženém schématu. V současnosti je aktuální obvod TM-2700, který již podporuje HDTV. Zvláštností těchto procesorů je jejich podobná vnější struktura a vlastnosti s někdejšími procesory řady TMS 340 (samozřejmě s přihlédnutím na možnosti dané dobou vzniku).

V posledních letech vznikla řada nových typů grafických koprocesorů, ovšem v nově vzniklých oblastech. Patří k nim především herní průmysl. Zde prakticky přes noc vznikl fenomén zvaný 3dfx s grafickým koprocesorem Voodoo Graphics. Místo zpomalovačů pro starší hry bylo nutné pro nové hry naopak osadit tento grafický koprocesor. Jeho rolí je urychlování 3D grafiky právě pro hry, kde se na rozdíl od předchozích aplikací nekladou nároky na přesnost. Velmi úspěšnou první verzi nahradil další model Voodoo 2 a později nový čip VSA-100. Ten však zdaleka nedosáhl věhlasu první verze. Konkurence pochopila směr, který vytyčila firma 3dfx, ovšem nešla stejnou cestou. Místo samostatného grafického koprocesoru integrovala jeho funkce do vlastních videoakcelerátorů.

Typické grafické koprocesory druhé poloviny 90. let

Profesionální scéna zprvu ignorovala novou vlnu zvanou videoakcelerátory pro jejich zpočátku malý výkon. Ten se však velmi rychle vyrovnal výkonu mnoha grafických procesorů, ovšem za nižší cenu. Samostatné grafické procesory začaly rychle ustupovat. V druhé polovině 90. let se změnil pohled na grafiku, čímž se změnily nároky. Z původní vektorové grafiky pro CAD/CAM oblast vznikla oblast s mnohonásobně vyššími nároky na výkony. K původní relativně jednoduché grafice totiž přibyly další mnohem náročnější prvky (od pokrývání povrchu předmětů zvoleným obrázkem zvaným textura až po simulaci přírodních jevů jako oheň nebo mlha). Jako kdyby to nebylo málo, vstoupil snad nejobtížnější požadavek – pohyb v reálném čase. Ve zkratce to znamená, že se definovaná pětiminutová scéna nebude počítat čtyři dny, ale právě oněch pět minut, neboli se bude rovnou zobrazovat. Tomu se říká zobrazování v reálném čase. Právě z tohoto důvodu nesmírně stouply nároky a dosavadní 3D videoakcelerátory naprosto nestačily. Rychlé, ale nepřesné herní akcelerátory (i když pracují rovněž v reálném čase) nelze pro profesionální použití zvolit.

Firma 3Dlabs proto přišla se svými grafickými procesory Glint. Ty jsou určeny jako koprocesor pro videoakcelerátor. Nově vzniklý standard byl rychle podpořen novými verzemi obvodů řady Glint (Glint 300SX, Glint MX apod.). Vedle těchto grafických koprocesorů postupem času vznikly ještě koprocesory s ještě větší specializací. Obvody dostaly název Glint Delta a sloužily pro speciální geometrické výpočty. Tyto geometrické koprocesory jsou podřízeny řídícímu grafickému koprocesoru. Teprve ten je řízen samotným hlavním procesorem počítače. Modernizací obvodu Delta vznikla řada Gamma, která kromě geometrie integrovala i další specializaci – výpočty pro osvětlení. V současné době existuje řada Glint Gamma s modely G1 a G2.

Samostatné grafické koprocesory tedy nejenže byly a jsou, ale s největší pravděpodobností i nadále budou. Paradoxně jsou to právě grafické koprocesory, které jako jediné přežily svým způsobem do dnešních dnů (na rozdíl od známějších matematických koprocesorů).

více procesorů v jednom počítači

Série článků s titulem Hardware pro trochu znalé je určena všem, kteří se hardwarové problematice nevěnují naplno, nebo těm, kterým něco uniklo či některé věci zapomněli. Sedmý díl je věnován srdci počítačů, procesorům, resp. procesorům, které mohou spolupracovat mezi sebou.

Velmi brzo se přišlo na to, že jsou chvíle, kdy svým výkonem nestačí ani nejrychlejší procesor řady x86. Proto se mnoho let hledal způsob, jak tuto situaci vyřešit. Jedním ze způsobů byly koprocesory, o kterých jsme minule hovořili. Ty sice urychlují, ale díky své specializaci pouze určité úlohy. Díky šikovnosti výrobců počítačů vznikly první počítače se dvěma shodnými procesory (to bylo v kategorii 386 a posléze 486). Tyto procesory totiž nejsou pro víceprocesorový režim konstruovány.

Toho si firma Intel byla vědoma, proto prvním procesorem přímo podporujícím víceprocesorový (přesněji dvouprocesorový) režim byl Intel Pentium. Jedná se o tzv. symetrický multiprocessing (SMP).

Pojem symetrický multiprocessing znamená spolupráci dvou (či více) naprosto shodných (tedy včetně taktu) procesorů v rámci jednoho počítače. Procesory musí být naprosto shodné a shodně nastavené, nelze tudíž provozovat dvouprocesorový počítač s jedním Pentiem 100 a jedním Pentiem MMX 200 MHz (i když oba používají stejnou 66 MHz externí sběrnici). Procesory jsou připojeny přes společnou procesorovou sběrnici. Všechny součásti procesu jsou oběma procesory využívány stejně, mají tudíž jednu společnou RAM paměť, pevné disky atd.

Poměrně rozšířeným mýtem je naprostá symetrie procesorů neboli oba (všechny) jsou si rovny. Musí tam být jeden, který to vše řídí (i když je to shodný procesor s ostatními). Proto se svého času prodávaly kromě normálních procesorů i procesory sekundární pro dvouprocesorový režim.

S pojmem nesymetrický multiprocessing jsme se již setkali – vzpomeňte si na povídání o koprocesorech a dvojici i486 + i860. Vedle 32bitového procesoru rodiny x86 pracuje naprosto odlišný 64bitový procesor (naprostá nekompatibilita – instrukční sada, procesorová sběrnice, význam vývodů, patice). Tato sestava je však velmi náročná na programování a proto se nesymetrický multiprocesing prakticky nepoužívá.

Kteří výrobci procesorů podporují víceprocesorové uspořádání?

Upřímně řečeno mnoho jich není, resp. v této době je to už (a zároveň ještě) jediná firma, Intel. První procesory s nativní podporou SMP režimu jsou procesory Intel Pentium. Tato možnost je jen jako přídavná, primárně jsou určeny pro jednoprocesorový provoz. Prvním procesorem, určeným hlavně pro víceprocesorové stroje, byl Intel Pentium Pro. Ten poprvé umožňoval v x86 kategorii až čtyři procesory. Jeho pokračováním je řada procesorů Xeon, která vychází z procesorů Intel Pentium II a III. Řada Xeon používá stejnou procesorovou sběrnici jako standardní řada procesorů (AGTL+), ovšem nepoužívá Slot 1, ale speciální Slot 2.

Všechny procesory, umožňující až čtyřprocesorové stroje, mají cache L2 velikosti 0,5 až 2 MB. Výjimkou jsou některé verze procesoru Intel Pentium III Xeon, které podporují jen dva procesory a přesto mají takto velkou cache.

A co konkurence? Bohužel musím konstatovat, že u procesorů x86 nemá Intel konkurenci, protože nikdo jiný do procesorů této kategorie podporu víceprocesorového režimu neimplementoval. Nestalo se tak ani i procesorů, jejichž vzory tuto podporu měly (například pro Cyrix 6x86 byl jako vzor procesor Intel Pentium).

Jaký je nárůst výkonu?

Toto je velmi těžká otázka, protože záleží na konkrétní aplikaci. Velmi zhruba při čtyřprocesorovém stroji bude celkový procesorový výkon trojnásobný ve srovnání s jedním procesorem. Ta čtvrtina výkonu se ztrácí při řízení spolupráce.

Jsou však i případy, kdy nárůst výkonu je dokonce vyšší, než je teoretické maximum. To nastane v případech, že je úloha rozdělena na stejný počet samostatných úloh, kolik je procesorů. Potom každý procesor pracuje naplno jen na té své úloze a není nutné celek řídit. To je ovšem v běžné praxi nedosažitelný stav.

Jsou potřebné úpravy programů?

Případnou podporu více procesorů je třeba programovat již dopředu. Nejedná se o použití specializovaných programovacích nástrojů, spíš o využití stávajících metod programování. Typické je použití tzv. vláken, kde je pro každou úlohu definována samostatná větev, které se říká vlákno. Tato metoda se nachází například v programovacích jazycích typu C, ze kterých vychází i jazyk Java.

Musí být podpora operačního systému?

Ano. Mezi klasické jednoprocesorové operační systémy patří MS DOS (a klony). Ty sice je možné spustit na víceprocesorových počítačích, ale využitý bude jen první procesor. Mezi víceprocesorové operační systémy dnes patří některé verze Linuxu, různé klony Unixu, operační systémy typu NT firmy Microsoft (MS Windows NT, MS Windows 2000), IBM OS/2, Novell Netware a další. V dnešní době jsou podporovány ve většině operačních systémů až čtyři procesory v SMP režimu. Vyšší počet procesorů bývá v operačních systémech, určených pro nejnáročnější použití (například databázové servery).

Kolik procesorů podporuje který operační systém?

Proč podporují operační systémy tolik procesorů, když například Intel Pentium III Xeon podporuje jen 4 procesory?

Prvním důvodem je připravenost na budoucí procesory, které mohou podporovat i více procesorů. Druhým důvodem jsou speciální systémy, kde je díky zvláštnímu uspořádání umožněno více procesorů, než samotné procesory dovolují. Ten se nazývá buňkový multiprocessing (Cellular MultiProcessing neboli CMP). Příkladem je server Intel OCPRF100 Rack Mount Server s až osmi procesory nebo Unisys Enterprise Server ES7000 umožňující až 32 procesorů (oba používají procesory Intel Pentium III Xeon). Procesory mohou umístěny po buňkách, kde v každé buňce může být maximální počet procesorů mínus jedna. Například pro Xeony s maximálně čtyřmi procesory může být v jedné buňce až tři procesory. Místo čtvrtého procesoru je umístěna právě brána k dalším procesorům. Není to ovšem pravidlo, buňka může mít i maximální počet procesorů, jaký jednotlivé procesory umožňují. Tato řešení nejsou nijak standardizována, jsou to jedinečná řešení jednotlivých firem.

filtry na monitory a displeje

Série článků s titulem Hardware pro trochu znalé je určena všem, kteří se hardwarové problematice nevěnují naplno, nebo těm, kterým něco uniklo či některé věci zapomněli. Třináctý díl je věnován ochranným pomůckám zobrazovacích zařízení – filtrům.

Monitory v dřívějších dobách uživatele po zdravotní stránce nešetřily. Prvním úkolem bylo neškodit uživateli samotnému. Proto vznikly filtry, které se připojovaly přímo na monitor tak, aby byl mezi obrazovkou a uživatelem. První filtry odstraňovaly elektrostatický náboj povrchu monitoru. Elektrostatický náboj neškodí člověku přímo. Prachové částice jednoho náboje jsou přitahovány ke stínítku monitoru a vytvoří na něm vrstvu prachu, která rozostřuje vlastní obraz. Prachové částice opačného náboje jsou vrhány vysokou rychlostí od stínítka monitoru směrem k uživateli. Prachem jsou tak bombardovány nejen oči (tedy pokud uživatel nenosí brýle), ale rovněž může v extrémních případech vyvolat alergickou reakci u uživatelů, trpících alergií na prach.

Monitory jsou rovněž zdrojem elektromagnetického záření. Filtry se snaží snížit toto záření na minimum (dnes zachytí až 99 % záření, produkovaného monitorem). Postupem času se začalo elektromagnetické vyzařování monitorů snižovat podle příslušných ergonometrických norem (především TCO), takže roli elektromagnetického filtru zčásti převzal monitor samotný.

Jsou filtry minulostí nebo jsou doporučeny i dnes?

V dnešní době se význam monitorového filtru změnil. Dříve se chránil uživatele před monitorem samým, dnes chrání filtr obrazovku před nežádoucím světlem. Jeho role se sice změnila, ale potřeba stále trvá. Monitory převzaly ochrannou část dřívějšího filtru, takže dnes se uživatel nemusí bát vyzařování monitoru samotného.

Nežádoucí odlesky nebo dokonce přímé sluneční světlo ztěžuje až znemožňuje práci s monitorem. Před těmito cizími zdroji světla pomáhá polarizační filtr, který využívá tzv. kruhové polarizace. Vstupní nepolarizované světlo je upraveno filtrem tak, aby se po odrazu od monitoru změnila polarizace tak, aby tento odraz se zachytil polarizačním filtrem při druhém průchodu filtrem a neoslnil tak obsluhu. Světlo vycházející z monitoru filtrem polarizováno nebylo, takže bez problémů prochází filtrem a obraz na stínítku monitoru je bez problémů vidět. Obraz tak získá větší kontrast.

Existují filtry, které mají ryze bezpečnostní charakter. Jsou pracoviště, kde data na monitoru může vidět pouze obsluha sedící přímo před monitorem, nikdo jiný. Proto vznikla kategorie filtrů zvaná bezpečnostní filtr. Ty zamezují bočním pohledům. Jsou to rovněž jediné filtry, které existují nejen na CRT monitory, ale rovněž na LCD displeje notebooků.

Monitor ovšem vyzařuje elektromagnetické záření nejen na uživatele monitoru, ale i do stran a především dozadu. Aby se zabránilo tomuto vyzařování, vyráběly se kovové pásy, kterými se monitor obepnul. Tyto pásy byly samozřejmě uzemněny.

páskové paměti

Série článků s titulem Hardware pro trochu znalé je určena všem, kteří se hardwarové problematice nevěnují naplno, nebo těm, kterým něco uniklo či některé věci zapomněli. Devatenáctý díl je věnován paměťovým médiím zvaným páskové paměti.

Páska (přesněji řečeno magnetická páska) je velmi staré médium, pocházející z hudebního průmyslu, kde sloužilo k záznamu zvuku v analogové podobě. Později se magnetická páska začala používat jako paměťové počítačové médium u sálových počítačů. Nejznámější osobní počítač IBM PC mohl být vybaven magnetickou páskou jako paměťovým médiem. Vlastním nosičem byla páska v CC kazetě, která je známá jako „normální kazeta“. Speciální kazeta pro datová média byla jen mechanicky upravena tak, aby mechanika nepřijala jinak rozměrově shodné audio CC kazety.

Skupina QIC (Quarter Inch Cartridge) standardu se zjednodušeně dělí na velikost 3,5“ mini kazety a 5,25“ standardní cartridge. Tyto standardy pro páskové paměti vznikají zhruba od roku 1980. Společným znakem QIC pásek je statická hlava, která čte vodorovné stopy. Stejný princip je použit i u klasických hudebních kazet.

QIC pásky 3,5“

Pásky 3,5“ byly svého času velmi populární. Při zvyšování kapacit pevných disků však přestávaly stačit, proto přišla nová velikost kazety, přičemž čelo pásky zůstalo shodné s původní. Technologie se nazvala Travan. V tabulce jsou tyto pásky uvedeny jako TR-x Extra.

QIC pásky 5,25“

Velkou diskusi ve světě digitální hudby vyvolal příchod digitálního páskového média původně sloužícímu na ukládání hudby zvaném DAT. Toto médium se svými zvukovými parametry (48 kHz vzorkovací frekvence) ihned srovnávalo s CD-audio (44,1 kHz vzorkovací frekvence). Díky svému digitálnímu základu se stejně jako CD disk začal využívat nejen pro audio, ale i pro datové aplikace. Dnes se původní DataDAT nazývá 4 mm páska (podle její šířky), případně DDS (Digital Data Storage). DDS standardy dnes existují čtyři, přičemž firmy Sony jako motor vývoje naznačuje, že u tohoto stavu by měl vývoj zakončit, tudíž že oficiálně žádný DDS-5 standard i přes snahy některých jiných výrobců nebude.

Společným znakem DAT (DDS) pásek je rotační hlava, snímající šikmé pruhy dat na pásce. Tento princip je rovněž využíván u videopásky typu VHS.

Základní parametry DAT pásek 4 mm

Podle vzoru 4 mm vznikl i formát, který používá pásku šířky 8 mm (odtud i název kategorie). Podle výrobce se liší nejen pojmenování, ale též čtecí technologie. Firma Sony označuje pásky jako AIT (Advanced Intelligent Tape, generace AIT, AIT 2), firma Exabyte je značí jako Mammoth a firma Ecrix je označuje jako VXA. Šířku pásky mají všechny jmenované technologie stejnou, ovšem jsou navzájem nekompatibilní. Pásky AIT jsou zajímavé tím, že pro urychlení přístupu ke konkrétním datům jsou klíčové informace uchovány v EEPROM paměti, která je integrována přímo do těla pásky.

Základní parametry DAT pásek 8 mm

Odlišným typem pásky od všech předchozích je DLT páska. Doposud byly v kazetě dva kotoučky, kdy pásek se přetáčel z jednoho na druhý. Zde je ve vlastní kazetě jen jeden kotouček s tím, že druhý je přímo v mechanice. Tím se šetří rozměr kazety a do vzniklého prostoru se tak může vejít větší množství pásky a tudíž i dat.

Vývoj ovšem pokračoval a firma Quantum vyvinula novou řadu s názvem Super DLT (nebo též SDLT).

Nový formát Ultrium je implementací LTO technologie (Linear Tape Open). LTO je vytvořeno firmami Hewlett Packard, IBM a Seagate pro budoucí vývoj pásek.

Technické parametry pásek Ultrium

Digitální páskové médium s názvem D-VHS je velmi rozporuplné. Jedná se o digitální využití klasického VHS principu, který je dnes používán pro uchování analogového videozáznamu v amatérských podmínkách. Velikost kazety a mechanické vlastnosti jsou tudíž shodné, datová kapacita je 44 GB. Rozpory jsou v budoucnosti tohoto média, protože se tu a tam objeví na různých veletrzích, přičemž termín uvedení na trh raději nikdo nevyslovuje nebo mluví velmi obecně. Samotný standard VHS je používán od 80. let a v průběhu 90. let se objeví fantom D-VHS, ale bez sebemenší stopy pokroku. Důvodem je zřejmě umělé zdržování filmovým průmyslem, který má obavy z pirátského kopírování filmů.

Jak se udává kapacita pásky?

Nekomprimovaná kapacita (též nativní) je „poctivá“ kapacita pásky. Komprimovaná kapacita je nativní kapacita vynásobená dvěmi (vysvětlení v následujícím odstavci). Dalším parametrem napomáhajícím k určení kapacity je délka pásky. Ta bývá většinou uváděna vzhledem k místu vzniku v angloamerické délkové jednotce zvané feet (stopa), která je dlouhá 30,48 cm. To je případ například QIC pásek, kdežto kupříkladu DAT pásky jsou uváděny v metrech. Délka pásky bývá pomocný údaj, pokud není nikde uvedeno, zda udávaná kapacita pásky je nativní nebo po kompresi. Délku pásky nikterak násobit či dělit nelze, jeden metr je vždy dlouhý 100 centimetrů.

Proč se udává komprimovaná a nekomprimovaná kapacita?

Z předchozích tabulek vyplývají dvě hodnoty kapacity, přičemž bývá uvedena jen jedna z nich. Nekomprimovaná kapacita (též nativní) je „poctivá“ kapacita pásky. Komprimovaná kapacita je pozůstatek z dob, kdy komprimace byla nejen cesta ke zmenšení dat, ale i k urychlení přenosu na nebo z pásku. Tehdy se data ukládala ve formátech, které se relativně snadno komprimovaly, proto bylo možné udávat i komprimovanou kapacitu s kompresním poměrem 2:1 (neboli že se na pásku vejde dvakrát tolik dat). Jednalo se o soubory typu TXT, BMP, 602 (zavzpomínejme…), TIFF (nekomprimovaný), DBF a další. V dnešní době se ovšem komprimovatelných dat vyskytuje velmi málo, protože skoro všechny formáty dnes obsahují některou z forem komprimace (MP3, MPEG, JPG, GIF, PNG, PDF atd.). Proto se na pásku nevejde dvojnásobek takovýchto dat, ale pouze základní kapacita.

Je nutné nějak pečovat o pásky?

Především je nutné připomenout, že s jedná o magnetický nosič a tudíž jeho výhody a nevýhody odpovídají tomuto faktu. Dříve se uvádělo, že každá páska se má jednou za půl roku přetočit, u dnešních pásek se udává jeden rok, ovšem tento údaj se již přestal vyskytovat. To ovšem neznamená, že převíjení pásek není zapotřebí.

výměnné nerotační disky

Série článků s titulem Hardware pro trochu znalé je určena všem, kteří se hardwarové problematice nevěnují naplno, nebo těm, kterým něco uniklo či některé věci zapomněli. Dvacátý díl je věnován paměťovým médiím zvaným výměnné nerotační disky (někdy nazývané rovněž Solid State Disc).

Data lze uchovávat nejen na magnetických, magnetooptických či optických pamětech, ale rovněž v integrovaných paměťových obvodech. Je to nejdražší typ paměti ze všech jmenovaných, ale zároveň nejodolnější vzhledem k otřesům při i mimo provozu, protože vlastní práce s tímto typem paměti probíhá čistě elektronicky bez pohyblivých mechanických částí. Společnou výhodou elektronických pamětí je i okamžitý přístup k datům bez ohledu na čtecí místo a v porovnání s magnetickými médii i odolnost vůči magnetickému poli. Ve speciálních případech se tyto disky používají tam, kde je nepřípustné, aby disk vydával jakýkoli zvuk či vibrace (lékařství, audio technika, speciální měření atd.).

Elektronické disky se dělí podle závislosti na napájení na RAM a ROM disky. První typ musí být napájen, aby neztratil data, ROM disky napájení pro uchování dat nepotřebují.

Prvním druhem elektronických disků je RAM disk. Ten se může dělit na softwarový a hardwarový. Je to jediný disk, který lze vytvořit rovněž programově, a to z části hlavní (operační) paměti počítače. Tento typ disku byl rozšířen především v dobách velké popularity operačního systému MS DOS. Příchodem MS Windows 95 význam tohoto typu RAM disku se snížil na minimum.

Hardwarový RAM disk je tvořen RAM paměťovými obvody, ke kterým je přidán příslušný řadič. Kapacita disku se dnes pohybuje od zhruba 1 MB do přibližně 1 GB. Obecně lze říci, že maximální velikost RAM disků své doby se pohybuje na hranici maximální možné kapacity RAM pamětí základních desek. Tento typ disků se používá jako velmi rychlý disk, především pro vyrovnávací soubory či jiný druh dat s krátkou životností.

Hardwarové RAM disky se dále mohou dělit na SRAM disky a DRAM disky. SRAM disk je RAM disk, složený ze statické RAM paměti. Ta má sice velmi malý příkon a je rychlá, ovšem rovněž velmi drahá. Proto se používá pro disky jednotek MB. Aby se data uchovala, bývají zálohovány baterií.

Z dynamických pamětí se skládá DRAM disk. Tato varianta se vyskytovala spíš v dřívější době (výrobcem byly např. firmy Quantum či Seagate). Disky se skládaly ze standardních DRAM modulů, řídící desky, záložního akumulátoru a případně i klasického rotačního pevného disku pro uchování dat při vypnutí napájení celku.

Druhy RAM/ROM disků

ROM disky se dělí podle typu ROM paměti na disky jen pro čtení a disky s možností zápisu (FLASH disky). Před příchodem FLASH pamětí se používaly především paměti typu EPROM, ovšem možnost elektronického mazání bloku dat, kterou přinesly právě FLASH paměti, vytlačily EPROM paměti na okraj zájmu. Paměti EEPROM se pro svou nižší kapacitu používají jen výjimečně. Tyto disky se používají jako náhrada za klasické pevné disky tam, kde je se vyskytují vibrace, otřesy či přetížení, které znemožňují práci pro klasický rotační pevný disk. Typické použití z těchto důvodů je průmysl. Dalším příkladem typického použití ROM disků jsou paměti pro přenosná elektronická zařízení od digitálního fotoaparátu přes přehrávače MP3 a digitální diktafony až po PDA či handheldy.

Typy ROM pamětí

Zvláštním druhem FLASH disku je výrobek firmy Trek 2000 International, Ltd. s názvem ThumbDrive. Tento FLASH disk je připojitelný na USB rozhraní. Rozměry disku jsou 57 x 17 x 10 mm.

FLASH disky Advantech DiskOnChip

Proč se používají RAM disky, když by se mohly používat FLASH disky?

Na první pohled jsou vlastnosti stejné s tím, že FLASH ROM paměť navíc nepotřebuje trvalé napájení pro udržení dat. Skutečnost je však trochu jiná, protože kromě této vlastnosti je zde rozdíl v přístupové rychlosti i v průtoku dat a ve způsobu výmazu dat. RAM paměti jsou vždy rychlejší a data se mohou mazat prakticky neomezeně a navíc po jednotlivých slovech. FLASH ROM paměť nelze mazat po jednotlivých slovech, ale po blocích řádově o velikosti KB. Navíc je omezen maximální počet těchto operací, což klade nároky na řídící jednotku disku. Ten musí rozdělovat zápis po celém disku tak, aby se jednotlivé části nepřetěžovaly. FLASH ROM obvody lze mazat maximálně ve statisících.

Proč se používají rotační disky, když jsou FLASH disky tak dobré?

Důvod je především finanční. FLASH disk je v nejlepším případě několikrát dražší, než rotační pevné disky, často to však bývají i desetinásobky ceny. Dalším rozdílem je nepoměrně vyšší kapacita klasických pevných disků.

rozhraní disků

Série článků s titulem Hardware pro trochu znalé je určena všem, kteří se hardwarové problematice nevěnují naplno, nebo těm, kterým něco uniklo či některé věci zapomněli. Dvacátý první díl je věnován rozhraní disků a mechanik paměťových médií.

Jedním z prvních rozhraní pevných disků osobních počítačů bylo MFM. Jak již název napovídá, používalo se zde kódování MFM. Vlastní elektronika byla na řadiči mimo vlastní disk, se kterým byla spojena dvěma kabely s 34mi a 20ti vodiči. Konektory jsou dvouřadé s roztečí vývodů 2,54 mm.

Pro zvýšení kapacity i přenosové rychlosti se časem přešlo na RLL kódování, takže se celé rozhraní začalo označovat jako RLL. Kabely zůstaly shodné, tj. řídící 34vodičový kabel a doprovodný datový 20žilový kabel.

Vrcholem využití dvoukabelového řešení bylo rozhraní ESDI. Jeho výkon byl ještě vyšší, ovšem vyskytovalo se velmi zřídka (např. v prvních nejvýkonnějších modelech počítačů PS/2 firmy IBM).

Všechny tyto typy rozhraní umožňují na jeden 34pinový řídící kabel připojit až dva disky, kdežto datový kabel je jen pro jeden disk. Počet disků jednoho řadiče se pohyboval mezi jedním a dvěma. Vlastní data se přenáší sériově. Kromě pevných disků se tato rozhraní k ničemu nepoužívala a dnes se prakticky žádné z výše uvedených rozhraní nepoužívá.

Rozhraní IDE dnes tvoří nejběžnější typ rozhraní nejen pevných disků, ale i diskových výměnných mechanik. Jedná se o pokročilý RLL řadič, který je na rozdíl od předchozího řešení umístěn přímo do vlastního pevného disku. Data jsou přenášena přes dvouřadý 40vývodový konektor jediným kabelem opět s roztečí vývodů 2,54 mm. Datová šířka je 16 bitů.

Jeden kabel (někdy se označuje jako IDE kanál) umožňuje připojit až dvě IDE zařízení. Ty se označují jako master a slave podle toho, jestli jsou umístěna jako první nebo druhá (tj. řídící nebo řízená). To je dost sporné uspořádání, protože v praxi jsou ne každá dvě IDE zařízení na jednom IDE kanálu schopna provozu. Proto se doporučuje mít na jednom kanálu jen jedno IDE zařízení.

Parametry PIO módů

Přenosový protokol PIO přenáší data přes procesor, což jej zbytečně zatěžuje. Proto byly zavedeny tzv. DMA přenosy, které data z pevného disku zapisují přímo do RAM paměti bez účasti procesoru.

DMA přenosy typu Single word

DMA přenosy typu Multi word

Přenosový protokol Ultra DMA vyvolal ve světě IDE malou revoluci. V porovnání s SCSI bylo IDE rozhraní (potažmo diskům) vytýkány typické vlastnosti IDE (velké vytěžování procesoru, žádná ochrana dat proti chybám, nízká přenosová rychlost atd.). Protokol Ultra DMA však tyto vlastnosti zavedl i do IDE světa, tudíž počet nevýhod IDE se tak rapidně snížil.

DMA přenosy typu Ultra DMA

Přenosové protokoly UltraDMA/66 a UltraDMA/100 vyžadují pro své vysoké kmitočty speciální 80žilový kabel, který však má stále jen 40pinové konektory. Těch 40 vodičů navíc je pouze rozvedený zemnící signál, který má od sebe lépe oddělovat jednotlivé signální vodiče v kabelu.

Snad největší rozmanitost vládne na poli SCSI rozhraní. To jako jediné je natolik univerzální, že umožňuje připojit i jiná zařízení (například scannery). Výhoda SCSI vůči předchozím rozhraním je především počet zařízení a sběrnicový charakter práce. Ten umožňuje, aby se zařízení připojovala jen v případě, že komunikují. Tento způsob práce umožňuje větší vytížení kabelu.

Jednotlivá zařízení jsou označena identifikačním číslem ID0 až ID7 (případně ID15) s tím, že nejvyšší patří samotnému řadiči. Vysoký počet zařízení na jednom kabelu (kanálu) však přináší nevýhodu v podobě nutnosti ukončování SCSI kanálu. K tomu slouží tzv. terminátor.

Speciálním druhem rozhraní je SSA (Serial Storage Architecture), které vyvinula firma IBM. Přenosová rychlost je 20až 40 MB/s pro jednosměrný provoz, při obousměrném (duplex) se rychlosti sčítají, takže celková přenosová kapacita při duplexním provozu je 40 až 80 MB/s. Maximální délka je 25 metrů (přesněji řečeno jednoho segmentu) a maximální počet zařízení je 128. Jako konektor se používá standardní 9pinový konektor DB9, který je rozložením vývodů shodný se sériovým portem.

Posledním typem diskového rozhraní je FC-AL (Fibre Channel). Na první pohled připomíná SSA, jen dociluje vyšších rychlostí, a to 100 nebo 200 MB/s jednosměrně, 200 nebo 400 MB/s obousměrně. Při použití optického vlákna umožňuje maximální délku prodloužit z 30 metrů na 10 kilometrů. Maximální počet zařízení je 126. Jako konektor se používá standardní 9pinový konektor DB9, který je rozložením vývodů shodný se sériovým portem. Protože jsou využity jen čtyři krajní vývody, prostřední nedůležité se vypouštějí.                                                   
 

RAM paměti

Série článků s titulem Hardware pro trochu znalé je určena všem, kteří se hardwarové problematice nevěnují naplno, nebo těm, kterým něco uniklo či některé věci zapomněli. Dvacátý první díl (s pracovním názvem Hlava XXII) je věnován RAM pamětem.

Paměť typu RAM (Random Access Memory) slouží v dnešních počítačích jako hlavní (někdy se též nazývá operační) paměť. Název RAM získala paměť v době, kdy se k paměťovým médiím přistupovalo sekvenčně (jako k pásce). Paměť RAM proto vynikala především možnosti přístupu na libovolné místo. Základní dělení pamětí typu RAM je na statické a dynamické.

Statická paměť RAM (označuje se jako SRAM) je nejrychlejším typem paměti. Jeho nevýhodou je velký odběr proudu (ovšem jen při velké pracovní rychlosti). Typicky se používá jako rychlá vyrovnávací paměť (cache) u procesorů.

Dynamická paměť RAM (označuje se jako DRAM) je nejlevnějším typem elektronické paměti. Vlastní data jsou uložena v miniaturních kondenzátorech jako náboj, který je však nutné pravidelně (dynamicky) obnovovat. Odtud dostal tento typ RAM paměti název. Typicky se používá jako hlavní paměť počítačů.

Dlouhá desetiletí existence DRAM pamětí se pouze urychlovala přístupová rychlost. Ta postupem času klesla na hodnoty 50 ns, někdy i nižší. Ovšem rychlým procesorům již přestával poskytovaný datový tok stačit. Proto v první polovině 90. let vznikla varianta zvaná Fast Page DRAM (rovněž označovaná jako FP RAM nebo též FPM RAM).

Dalším urychlením DRAM paměti vznikla paměť EDO RAM (Extended Data Out), která byla ještě o zhruba 20 procent výkonnější, než FP RAM. Proto se velmi rychle přešlo od FP RAM právě k EDO RAM, takže lze z tohoto pohledu chápat FP RAM jako přechodový můstek od DRAM k EDO RAM.

Doposud měly všechny paměti asynchronní přístup, což znamená, že paměť poskytla data podle situace (okolní teplota, technologie výroby vlastního paměťového obvodu). Pokud neměly být čtecí časy nebezpečně kritické, muselo být část času nevyužito. Proto vznikly synchronní paměti, kde by paměti pracovaly přesně podle externího taktu a pročekaný čas se tak vyloučil. Paměti se začaly označovat jako SDRAM (Synchronous DRAM). Poprvé se tento druh paměti objevil v roce 1996 a postupně vytlačil předchozí EDO RAM. Původní takt pamětí 66 MHz se časem zvýšil na 133 MHz, přičemž se někdy objevují i rychlejší.

Aby se zvětšila přenosová rychlost, objevila se technologie zvaná DDR (Double Data Rate). Ta dovoluje pracovat s oběma hranami taktu, takže to na první pohled vypadá, že paměť pracuje s dvojnásobným taktem.

Zvláštním typem paměti je RDRAM (Rambus DRAM), kde vysoká přenosová rychlost byla dosažena extrémním zvýšením taktu. To klade velmi vysoké nároky na celé okolí paměti. Synonymem pro tento druh paměti je její vynálezce, firma Rambus. Zejména v posledních dvou letech se o této paměti i firmě velmi živě diskutuje.

Ve kterém modulu byly jaké typy RAM pamětí?

Stolní počítače mají RAM paměť umístěnou na tištěných spojích a tento celek se nazývá paměťový modul, případně RAM modul. Prvním paměťovým modulem pro osobní počítače byl SIPP. Jeho datová šířka byla 8 bitů. Typickým znakem byly klasické vývody, jaké se vyskytují u integrovaných obvodů.

Prakticky stejné parametry má paměť SIMM (příchodem další generace se tento modul začal označoval jako SIMM-30). Jediným rozdílem mezi těmito moduly je vlastní konektor. SIMM modul nemá žádné vývody, ale tzv. přímý konektor, který je vytvořen přímo z části plošného spoje, kde jsou vytvořeny kontakty.

Rozšířením datové šířky procesorů bylo nemyslitelné používat stále osmibitové paměťové moduly. Proto firma IBM vytvořila pro 32bitové počítače typu PS/2 nový 72pinový SIMM modul. Podle místa prvního výskytu se tyto moduly někdy označují též jako PS/2 modul. Datová šířka modulu byla zvýšena na čtyřnásobek SIMMů, tedy na 32 bitů. Je to první typ modulu, kde se vyskytovaly i jiné typy pamětí než základní DRAM (konkrétně FP RAM a EDO RAM).

Dalším rozšířením datové šířky procesorů a zároveň příchod nového typu paměti (SDRAM) vznikl nový 64bitový paměťový modul s názvem DIMM. Jeho fyzické rozměry jsou opět větší, než jeho předchůdce.

V roce 2000 vznikl pro oddělení nového typu paměti DDR SDRAM nový paměťový modul s názvem DDR DIMM, který je stejně jako DIMM 64bitový, konektor má ale jiný tvar.

Základní parametry paměťových modulů

Pro zvýšení bezpečnosti se paměťové moduly vybavovaly standardně paritními bity, které pomáhají zjistit jeden vadný bit v jednobytovém slovu. Na každý byte tedy připadá jeden bit paritní. Typickými představiteli jsou SIPP a DIMM-30 moduly, které se až na výjimky vyskytují jako 9bitové (tady 8 bitů datových a jeden bit paritní). Moduly SIMM-72 se přidáním čtyř paritních bitů rozšíří z původních 32 na 36 bitů. Tím se zvyšuje i cena paměťových modulů, což bylo trnem v oku některých výrobců. Proto vznikla tzv. logická parita, což znamená obvod, který paritní bity jen simuluje. Takový paměťový modul je sice možné osadit místo klasických modulů s paritou, ovšem nelze detekovat chybu RAM paměti. S výskytem modulů s logickou paritou se standardní paritě začalo pro oddělení logické parity říkat hardwarová parita.

Pro zajištění vysoké bezpečnosti a především nepřetržitého chodu vznikly ECC moduly. Ty mají délku slova zvětšenou o víc než o jeden bit na 8 datových bitů tak, aby bylo možno detekovat dva vadné bity na jeden byte a jednobitovou chybu nejen detekovat, ale i opravit. Tato úprava paměťových modulů se používá především v serverech a pracovních stanicích.

sběrnice

Série článků s titulem Hardware pro trochu znalé je určena všem, kteří se hardwarové problematice nevěnují naplno, nebo těm, kterým něco uniklo či některé věci zapomněli. Dvacátý třetí díl je věnován sběrnicím.

Interní karty rozšiřující možnosti počítače se připojují k interní sběrnici počítače. První systémovou sběrnicí byla XT Bus sběrnice, která se vyskytovala v prvních počítačích IBM PC a IBM PC XT.

Nejznámější je ISA sběrnice (Industry Standard Architecture), která provází počítače PC prakticky od začátku. Z původně osmibitové sběrnice XT Bus se vytvořila příchodem počítačů IBM PC AT v roce 1984 sběrnice 16bitová narvaná právě ISA. V posledních letech je výrobci záměrně vytlačována.

Typy sběrnic počítačů PC

Firma IBM se snažila vytvořit nový standard, který by byl dokonalejší a lépe chráněný než ISA sběrnice. Spolu s počítači řady IBM PS/2 spatřila světlo světa rovněž sběrnice MCA (Micro Channel Architecture). Její návrh byl dobrý, ovšem podmínky licencování byly natolik tvrdé, že zůstala jen v počítačích IBM PS/2. Mimo PC platformu se MCA sběrnice objevila i v počítačích IBM RS/6000.

Skupina výrobců počítačů zvaná Gang devíti (AST, Compaq, Hewlett Packard a další) se snažila vytvořit sběrnici, která by sice měla vlastnosti podobné MCA, ale která by navíc byla kompatibilní s tehdejším standardem ISA. Byla tak v roce 1988 vytvořena sběrnice EISA (Extended ISA). Nový konektor rozšiřoval původní ISA konektor směrem k základní desce o další řadu konektorů. Sběrnice EISA byla svého času velmi rozšířena především v serverech.

Příchodem procesorů řady 486 nestačila ani EISA sběrnice. Firma Opti proto vytvořila na základě konektoru EISA rychlou sběrnici, která však vycházela přímo ze sběrnice procesoru. Tato sběrnice s názvem Opti Local Bus však zůstala osamocena a prakticky neznámá.

Konsorcium VESA však bylo úspěšnější, když svou obdobu Opti Local Busu s názvem VESA Local Bus pojali v roce 1992 jako prodloužení ISA sběrnice o samostatný konektor. Stejně jako Opti Local Bus však byla napojena přímo na sběrnici procesoru. Tato sběrnice byla velmi rychle vytlačena přicházející PCI sběrnicí.

Jaké sběrnice lze najít u jakých procesorů?

Firma Intel si vzala za úkol vytvořit výkonnou a přitom procesorově nezávislou sběrnici. Všechny dosavadní sběrnice totiž byly závislé na konkrétní procesorové architektuře. V roce 1993 vznikla sběrnice PCI (Peripheral Compinent Interconect). Ta ovládla nejen počítače PC, ale vyskytuje se prakticky ve všech stolních počítačích a serverech s procesory x86, PowerPC, SPARC, Alpha atd.

Především pro videoakcelerátory přestala brzo stačit přenosová rychlost a celkové možnosti PCI sběrnice. Proto firma Intel vytvořila AGP sběrnici (Accelerated Graphics Port), která je určena právě pro připojení videoakcelerátoru. Díky této specializaci se mohly vytvořit některé specializované vlastnosti, využitelné jen videoakcelerátory (například možnost využívání hlavní RAM paměti počítače).

Pro větší prostorové i napájecí nároky byl vytvořen AGP Pro standard, který prodlužuje AGP konektor a zároveň definuje i prostorové nároky, kde se pro potřeby AGP Pro videokarty využívá i prostoru pro sousední PCI karty. Standard AGP Pro110 umožňuje příkon karty od 50 do 110 W a umožňuje zvýšit šířku karty o prostor pro dvě PCI karty. Standard AGP Pro50 umožňuje příkon od 25 do 50 W a umožňuje zvýšit šířku karty o prostor pro jednu PCI kartu.

konektor AGP Pro50

následníci ISA sběrnice

Série článků s titulem Hardware pro trochu znalé je určena všem, kteří se hardwarové problematice nevěnují naplno, nebo těm, kterým něco uniklo či některé věci zapomněli. Dvacátý čtvrtý díl je věnován sběrnicím nahrazujícím ISA sběrnici pro speciální aplikace, což jsou AMR, ACR a CNR.

Sběrnice ISA se natolik vžila, že plno výrobců i uživatelů ji nechtělo opustit. Navíc existuje plno aplikací, kde samotná ISA sběrnice je na danou aplikaci postačující i s velkou rezervou, takže přechod na PCI není odůvodněný. Existovaly však i další požadavky, které zatím neměly standardizovanou obdobu. Pro snížení ceny celku se měla doposud nedělená zařízení rozdělit tak, aby část byla na základní desce a část na přídavné kartě. Tak vznikl první standard tohoto typu definovaný firmou Intel zvaný AMR (Audio/Modem Riser). Jak napovídá samotná zkratka, jako AMR karty mohou vystupovat audio a faxmodemové aplikace. Vlastní elektronika se dělí díky AMR na dvě části – na základní desce jsou umístěny řídící obvody, kdežto na samotné AMR kartě jsou jen přizpůsobovací obvody pro konkrétní problematiku (např. zesilovač a audio konektory pro zvukovou kartu). Prvním čipsetem, který podporoval AMR, byl i810 firmy Intel.

Výrobci i uživatelé zjistili výhody i nevýhody této nové koncepce některých zařízení a začali vyžadovat více. Proto dva roky po AMR přišla rovněž firma Intel s novým řešením s názvem CNR (Communication and Networking Riser). Bohužel toto řešení není zpětně kompatibilní s AMR, což lze chápat jako nedostatek.

Ve stejné době přišla skupina výrobců (3Com, AMD, VIA a další) s vlastní sběrnicí, která vychází z AMR a je s ní tudíž zpětně kompatibilní. Nová sběrnice se jmenuje ACR (Advanced Communications Riser). Zatímco AMR uměl jen faxmodemy a zvukové karty, ACR umí navíc síťové karty včetně HomePNA, xDSL modemy či USB a v budoucnu i bezdrátová zařízení (Bluetooth či bezdrátový Ethernet).

Parametry AMR, ACR a CNR sběrnic

čipové sady

Série článků s titulem Hardware pro trochu znalé je určena všem, kteří se hardwarové problematice nevěnují naplno, nebo těm, kterým něco uniklo či některé věci zapomněli. Dvacátý pátý díl je věnován čipový sadám.

Pod pojmem čipová sada (někdy se používá označení čipset) se rozumí sada integrovaných obvodů základní desky, která má spojovat základní díly počítače (procesor, paměť) jednak mezi sebou, jednak k dalším periferiím prostřednictvím sběrnice. Čipová sada samozřejmě není jen výsada počítačů IBM PC kompatibilních nebo procesorů x86 kategorie, svou čipovou sadu mají všechny počítače.

Čipovým sadám se dlouhá léta nevěnovala pozornost. Bylo to poměrně velké množství do jisté míry univerzálních obvodů, ovšem díky integraci se začaly postupně sdružovat do specializovaných integrovaných obvodů. Postupně se rovněž mnoho dílů, které se připojovaly přes sběrnici jako samostatné karty, přesunulo na základní desku a staly se součástí čipové sady.

Snad poprvé, kdy nějaká firma skutečně masově propagovala čipovou sadu, byla firma Intel. Stalo se tak u čipové sady s kódovým názvem Triton, která byla určena pro procesory Intel Pentium a kompatibilní. To odstartovalo mocný konkurenční boj. Zákazník se tak dozvěděl o existenci čipové sady a vybíral si základní desku (potažmo počítač) právě podle čipové sady.

Před několika lety se počet integrovaných obvodů čipové sady snížil tak, že bylo možné snadno rozdělit čipovou sadu na dvě části. Pojmem North Bridge se označuje část, která je připojena na procesor, hlavní paměť RAM a případně AGP sběrnici. Pojmem South Bridge se označuje část, která vytváří rozhraní a sběrnice.

Jistou specialitou je grafická karta, která se stále ještě standardně do čipové sady nezařadila. Objevují se však čipové sady určené především pro kancelářské aplikace, kde se videoakcelerátor do čipové sady integruje.

Některým typům aplikací dva čipy nestačily, bylo nutné integrovat dále. Proto vznikl čipset tvořený jediným obvodem. Ty se vyskytují často v průmyslových či jiných aplikacích, kde není rozhodující výkon celého počítače nebo rozšiřitelnost, ale především rozměry, poruchovost, případně i cena.

výměnné disky zapouzdřené

Série článků s titulem Hardware pro trochu znalé je určena všem, kteří se hardwarové problematice nevěnují naplno, nebo těm, kterým něco uniklo či některé věci zapomněli. Šestnáctý díl je věnován paměťovým médiím zvaným rotační výměnné disky zapouzdřené.

Výčet těchto médií zahájím velmi zastaralým médiem, které se již řadu let nepoužívá, a to pružným diskem (též disketa, floppy disk, FD, mechanika se značí FDD) velikosti 5,25“. Toto médium má specifickou ochranu proti zápisu, kterou jsou přelepky. Těmi se přelepí vyseknutý prostor na straně diskety (resp. pouzdra diskety, nikoli média). Je to zároveň jediné výměnné médium v této kategorii, které má pružný (tj. ohebný) nejen vlastní paměťový nosič, ale i jeho obal. Ten díky své pružnosti médium chránil nepříliš dobře, proto se od té doby používá pouze pevného neohebného krytu.

Značení a kapacity disket

Disketa velikosti 3,5“ byla poprvé představena firmou Sony již v roce 1980. V porovnání s dřívějšími médii je toto menší a tudíž lépe přenosné a skladné. Poprvé se objevilo pevné pouzdro, které lépe chránilo vlastní médium. Ochrana proti přepisu je již vyřešena posuvným dílem přímo v těle diskety. Původní kapacitu 720 KB rychle vystřídala kapacita 1,44 MB. Firma IBM se pokusila zvýšit kapacitu na 2,88 MB, ovšem především díky ceně se tato kapacita neujala.

V říjnu 1991 představila firma Insite Technology nástupce diskety 3,5“ (které v tu dobu bylo 11 let). Velikost nového média byla shodná s disketou 3,5“, ovšem kapacita vzrostla na 21 MB. Toto médium se prakticky nerozšířilo.

Myšlenka zvýšení kapacity média při stejné fyzické velikosti s nejrozšířenějším médiem tohoto typu, kterým je právě disketa 3,5“, je stále živá. Proto vzniklo další médium s názvem SuperDisk nebo rovněž LS120 či A:drive. Jeho kapacita je 120 MB. Vtipně je vyřešena ochrana proti zápisu. Klasická disketa 3,5“ 1,44 MB má přepínač (zámek) umístěn vlevo. U disku LS120 byl přemístěn vpravo, protože po vložení disku LS120 do mechaniky FDD 3,5“ 1,44 MB bude mít tento zámek jiný význam a disk tam bude vždy chráněn proti zápisu. Nedojde tak k poškození dat přepsáním. Vpravo má klasická disketa prostor pro rozlišení kapacity média (720 KB nebo 1,44 MB) a v tomto případě ztrácí význam, proto prohození zámku na opačnou stranu nečiní problémy. Pro zvýšení přenosového výkonu začali někteří výrobci mechanik v průběhu času zvyšovat otáčky z původních 720 na 1440 ot/min a po vzoru CD-ROM mechanik byly nové otáčky (resp. mechaniky používající tyto otáčky) označeny jako 2x. Médium zůstalo stejné.

Firma Sony jako tvůrce původní diskety vytvořil svou podobu následníka tohoto média a vytvořil médium fyzické velikosti shodné 3,5“ a s kapacitou 200 MB a názvem HiFD. Dne 15. listopadu 1999 byl zahájen prodej produktů HiFD.

Proč je tak zajímavé mít nové paměťové médium shodné fyzické velikosti s disketou 3,5“?

První výhodou jsou shodné rozměry, které dovolují do stejné mechaniky zasunout jak nové paměťové médium, tak i disketu 3,5“ 1,44 MB kapacity. Disketová mechanika odedávna sloužila k zavádění operačního systému buď jako jediný (a tudíž hlavní) způsob, případně jako alternativní. Tak tomu je v dnešní době, kdy je operační systém umístěn na pevném disku a zaváděn odsud. Jsou ovšem chvíle, kdy je nutné zavést operační systém z jiného a pokud možno přenosného média.

Firma SyQuest na přelomu 80. a 90. let začala vládnout přenosným paměťovým médiím svými disky velikosti 5,25“ a posléze i 3,5“ (resp. mechanikami 5,25“ nebo 3,5“). Později byly uvedeny i disky SparQ a SyJet, ovšem rozšíření původních SyQuest disků se však nedočkaly. Po několika letech kralování byla některá média velmi rychle vytlačena bleskovým útokem firmy Iomega. To byl začátek konce firmy SyQuest. Zde jsou uvedeny snímky médií (postupně) SyQuest 5,25“, SyQuest 3,5“ (EZFlyer), SyJet a SparQ.

Firma Iomega vystihla přesně potřebu uživatelů a v pravou dobu přinesla nové magnetické paměťové médium s názvem ZIP s kapacitou 100 MB. Velmi rychle se rozšířilo a splnilo tak požadavky na přenos dat větších než 1,44 MB. Postupem času se kapacita média rozšířila na 250 MB při stejných rozměrech. Nevýhodou je ovšem fakt, že formátovací značky jsou na médium zapsány při výrobě média a uživatelským formátováním je nelze obnovit. Pokud je tedy médium poškozeno magnetickým polem, nelze jej formátováním uvést do počátečního stavu jako jiná média.

Firma Nomai se pokusila o své paměťové médium s kapacitou 540 a později 750 MB. Bohužel pro firmu Nomai se pokoušela vyrábět i médium shodné se ZIP 100, takže po soudním sporu s firmou Iomega již firmu Nomai zmizela a s ní i její výrobky. Dne 27.10.2000 ukončila firma Xyratex (poslední firma, která ještě disky firmy Nomai podporovala) podporu výměnných disků firmy Nomai a tím zřejmě definitivně zmizela poslední zmínka o firmě i značce Nomai.

Doposud největší magnetický výměnný zapouzdřený disk s názvem Orb byl představen firmou Castlewood Systems, Inc. 17. listopadu 1997. Médium se již prodává, ovšem jeho rozšířenost je minimální až nulová.

Magnetooptické disky (též označované jako MO disky) jsou jiným typem výměnného disku již principem uchovávání dat. První byly výměnné disky 5,25“ a kapacity 600/650 MB. Ta se postupně zvyšovala až na současných 4,8/5,2 GB. Disky mají možnost s oběma povrchy, dříve však bylo nutné disk otáčet, protože čtecí a zápisová hlava byla jen z jedné strany média. Strany se na disku proto označují jako A a B. Díky tomu je možné pro každou stranu zvlášť povolit či zakázat zápis.

Pro zmenšení rozměrů vznikly MO disky velikosti 3,5“. Původní kapacita 128 MB se postupně zvyšovala na 640 MB. Dnešní strop 1,3 GB pro 3,5“ MO disk však mnoho výrobců zatím nepodporuje.

Firma Panasonic vyvinula médium příbuzné magnetooptickým diskům svým chováním, ovšem kapacitou a velikostí odpovídající CD-ROM médiu. Pod názvem PD se skrývalo 650 MB přepisovatelné optické médium, kde nosič měl shodné rozměry s CD-ROM médiem (tj. průměr 12 cm), ovšem médium bylo zapouzdřeno. Žádný z výrobců firmu Panasonic nenásledoval, výroba PD média byla ukončena.

Jistým pokračováním disků PD je DVD-RAM. Vlastní médium je shodné velikosti a pouzdro má rovněž podobnou velikost jako PD. Kapacita byla ovšem zvýšena a zároveň je paměťová vrstva nejen na jedné straně jako u PD, ale na obou.

Základní tabulka výměnných médií

Detailní technické parametry médií

Jaký je rozdíl mezi magnetooptickým a magnetickým médiem?

Magnetické médium (nejen diskety, ZIP disky a podobně, ale i například pevné disky) uchovává data pomocí miniaturních magnetů, resp. jejich orientace. Problém je v tom, že magnety jsou ovlivňovány magnetickým a elektromagnetickým polem. V praxi to znamená, že záznam se může poškodit okolním polem (elektromotor, reproduktor, relé, ale též magnetické pole Země). Čím je pole silnější, tím kratší chvíle stačí k poškození dat a naopak. Je nutné si uvědomit, že magnetické pole je nejen v okolí paměťového nosiče, ale i uvnitř něj. Jednotlivé magnety, ze kterých je paměťové médium složeno, se bohužel rovněž vzájemně ovlivňují. Po čase se médium při sebelepším uskladnění samo zničí.

Magnetooptické médium sice slůvko magneto v názvu obsaženo má, ovšem to je pouze pro chvíli zápisu. Při zápisu se materiál laserem rozpálí na vysokou teplotu a tu chvíli je materiál ovlivnitelný magnetickým polem, které se v tu chvíli záznamovou hlavou vyvolá. Podle natočení magnetických vln rozžhavený materiál po vychladnutí otáčí fázi světla jedním či druhým směrem. Čtení probíhá jen laserem. Díky tomuto faktu jsou magnetooptické disky naprosto imunní vůči magnetickým polím. Trvanlivost záznamu je v porovnání s magnetickým nesrovnatelně delší, trvanlivější a zároveň odolnější vůči škodlivým vlivům.

V příštím díle budeme paměťovými médii pokračovat, a to rotačními výměnnými disky nezapouzdřenými.

Poznámka nakonec: Plno z uvedených médií již neexistuje a ani údaje o něm nejsou k dispozici. Pokud někdo chybějící údaje víte, prosím posílejte na mé ICQ UIN 13299106 nebo do diskuse pod článkem. Díky.

výměnné disky bez pouzdra

Série článků s titulem Hardware pro trochu znalé je určena všem, kteří se hardwarové problematice nevěnují naplno, nebo těm, kterým něco uniklo či některé věci zapomněli. Sedmnáctý díl je věnován paměťovým médiím zvaným rotační výměnné disky bez pouzdra.

Médium Compact Disc vzniklo společným vývojem firem Philips a Sony. V roce 1980 začaly vznikat první standardy, jejichž názvy byly pojmenovány podle přebalu publikace. První s názvem Červená kniha byla přijata v říjnu roku 1982 a dokumentuje standard CD-DA, což je záznam zvuku na CD nosič.

Vybrané standardy CD formátu

Vlastní CD záznam má tvar spirály podobně, jako drážka na gramofonové desce. Výroba je tudíž obtížnější než u jiných nosičů, kde jsou data v samostatných stopách ve válcích. Nahrávání spirály se totiž nesmí přerušit, což byl problém u vypalování CD-R médií v počátcích tohoto nosiče, protože počítače nebyly často schopny dodat včas mechanice data. Spirála začíná u středu nosiče pokračuje směrem ke kraji.

Photo CD je speciální formát firem Eastman Kodak a Philips. Jsou zde uloženy fotografie, přičemž jeden snímek je uložen v několika rozlišeních. Největší má rozměr 2048 x 3072 pixelů při 24bitové grafice a zabere 18,87 MB, přičemž velikost je kompresí zredukována na 9,4 MB. Další snímky jsou čtvrtinou a šestnáctinou tohoto formátu.

Jak spolehlivě určit kapacitu CD disku?

Naprosto jednoznačný údaj je délka záznamu v minutách. Minuta má totiž vždy 60 sekund a jedna sekunda se skládá (alespoň co se CD disků týče) z 75 rámců velikosti 2048 B. Totéž ovšem neplatí o datové kapacitě, která je udávána výrobci. Poctivá kapacita znamená, že například 1 MB = 1024 KB, ovšem často se uvádí 1 MB = 1000 KB. Při tomto pojetí se samozřejmě zvýší zdánlivá kapacita, resp. ta kapacita, která se tiskne na propagační materiál. Je to ovšem kapacita, která není reálná a tudíž není zrovna „fér“ vůči zákazníkovi.

Přepočet délky záznamu v minutách na datovou kapacitu

Jaký je rozdíl mezi CD-ROM, CD-R a CD-RW médii ve vztahu k univerzální čitelnosti?

Odrazivost daného média má vliv na jeho použitelnost pro čtení. Uvádí se, že CD-ROM (tedy lisované médium) má odrazivost zhruba 80 %, média CD-R mají odrazivost 45 až 60 % a média CD-RW mají odrazivost pouhých 25 %. Pokud se médium používá v příslušné mechanice (tedy CD-RW médium se čte v CD-RW mechanice), tak je samozřejmě vše v pořádku. Ovšem pokud se CD-RW disk čte v mechanice CD-ROM či případně v CD-DA mechanice, stává se často, že disk je odmítnut, protože je jeho odrazivost příliš nízká. Příkladem takových situací jsou CD-audio disky, vypálené amatérsky pomocí vypalovacích či přepalovacích mechanik.

Pozornost všech se doposud soustředí směrem ke spodní vrstvě CD disku. Tam je vidět vlastní datová vrstva a zespodu ji čte i CD mechanika. Ovšem tam je záznam chráněn 0,6 mm silnou vrstvou polyakrylátu, takže k poškození samotné datové vrstvy dojde jen výjimečně. Spodní strana se chrání proto, aby právě vrstva polyakrylátu zůstala čirá a tudíž aby ji prosvítil čtecí laser.

Bez větší pozornosti však zůstává vrchní vrstva, kde je vlastní datová vrstva velmi citlivá. Stačí škrábanec a této strany a datová vrstva se poškodí nebo zničí. Proto je nutné více chránit právě onu horní stranu. Spodní strana se při poškrábání může opravit, protože je poškrábán pouze průhledný krycí plast a ne vlastní datová vrstva.

Jak může škodit CD diskům světlo a sluneční záření?

Zde je nutné oddělit lisované CD disky od CD-R a CD-RW. Světlo ve viditelné oblasti neškodí žádnému médiu. Infračervené záření a jeho tepelná část může způsobit ohřev na vyšší teplotu, než je maximální přípustná hranice pro polyakrylát. Po jejím překročení se začne měnit fyzický rozměr disku, který je tímto samozřejmě zničen. Pro média typu CD-R a CD-RW je velmi nebezpečné ultrafialové záření, které ovlivňuje barvivo do té míry, že po čase neudrží zapsanou informaci a data jsou opět zničena. Doba pro zničení při přímém ozáření sluncem je v dnech až týdnech. Ultrafialové záření nepoškozuje (alespoň ne takto dramaticky) lisovaná média.

Jaké tvary může mít CD disk?

Původně byly definovány dva základní tvary – průměr 12 cm pro „velké“ CD a průměr 8 cm pro singl. Toto pojmenování pochází z doby, kdy tvůrci předpokládali, že CD-audio průměru 8 cm nahradí 12 cm klasické černé vinylové desky, kterým se říkalo singly. Vzhledem ke způsobu uložení dat do spirály jdoucí od středu k okrajům je kraj média nevyužit. Proto různí výrobci začali CD média ořezávat o krajové části. Jedním z prvních formátů byl CD disk ve tvaru vizitky. Je však možné se setkat s daleko divočejšími tvary od srdce až po postavičky z kreslených seriálů. Velmi podstatnou vlastností všech takto upravených disků je těžiště v ose otáčení. Pokud je zvolen takový tvar, který těžiště ve středu nemá, disk začne při roztočení vibrovat a vzniklé chvění se přenáší na čtecí mechaniku a celý počítač. Vibrace ovšem mohou vzniknout i na CD disku standardních rozměrů, pokud nebylo vyrobeno přesně a je vyosené. Čím rychleji se disk otáčí, tím citelnější vibrace jsou. Bohužel se vibrace často připisují mechanice a nikoli vlastnímu disku.

Jakým způsobem se dá CD disk potisknout?

Disky se dají z vrchní strany potisknout. Je to ovšem povrch, kde je zároveň i velmi snadné poškodit vlastní data. Proto se používá nedestruktivní nános barvy. V profesionálních podmínkách se média ve velkých sériích barví sítotiskem, kdežto v malých se barví přímým potiskem ve speciální inkoustové tiskárně, určené výhradně pro potisk CD disků. V amatérských podmínkách se může příslušným obsahem potisknout speciální samolepka tvaru CD disku, která se potom nalepí na vrchní stranu média. Je ovšem nutné lepit přesně, protože hrozí vznik vibrací při vlastním provozu. Oprava špatné implementace sejmutím samolepky je nebezpečné, protože hrozí poškození a v extrémních případech i úplné zničení datové vrstvy. Samolepka ovšem při správném nanesení chrání vlastní datovou vrstvu dobře. Je proto možné říci, že může mít funkci nejen informační či estetickou, ale navíc i ochrannou.

Přenosová rychlost při různých násobcích původní přenosové rychlosti

Z oblasti DVD byl jako jedna z posledních přijímán standard zvaný DVD-audio. Práce na něm začaly již v lednu 1996, ovšem verze 1.0 vznikla až v září roku 1998 a do roku 2000 trvalo, než se objevil první přehrávač.

Srovnání audio záznamů

Firmy Philips a Sony si byly vědomy zpětné nekompatibility DVD-audio i velkého zdržování ze strany hudebního průmyslu. Proto vytvořily nový standard pro záznam zvuku s názvem Super Audio CD (SACD). Ten vychází z CD-audio a přidává DVD technologii. Záznam je stejně jako u CD-audio jen z jedné strany a jedna vrstva může být s CD-audio shodná. Zde je zvuk nahrán pro zpětnou kompatibilitu. Ovšem na další vrstvě shodné s DVD je zaznamenán tentýž záznam, ale v kvalitě SACD. Existuje i varianta, kdy SACD má obě vrstvy DVD parametrů. Takový disk není s CD-audio kompatibilní.

Varianty disku SACD

videokarty a videoakcelerátory

Série článků s titulem Hardware pro trochu znalé je určena všem, kteří se hardwarové problematice nevěnují naplno, nebo těm, kterým něco uniklo či některé věci zapomněli. Devátý díl je věnován základu zobrazování – videokartám a videoakcelerátorům, resp. základním pojmům.

Bylo nebylo, existovaly první počítače. Jejich výstupem byl papír z počítačové tiskárny. Nějakou chytrou hlavu napadlo, že místo na papír by se mohly informace zobrazovat na obrazovce podobné té, která se používala v televizích. Tak vznikl první počítačový monitor, který se ovšem musel někam připojit. To, co z počítačových dat vytvoří obraz pro monitor se nazývá videokarta. Jejich jediným úkolem bylo zobrazit čísla a text. Každá videokarta obsahuje řadič a paměť pro zobrazovaná data. V paměti byla definována obrazová matice X krát Y políček na znaky. Videokarta dostala například úkol na pátý řádek zapiš jako 28. znak písmeno A. Videokarta měla vlastní paměť znaků, takže věděla, jak znak A vypadá a na udané místo bylo skutečně písmeno A zobrazeno. Znaky ovšem nejsou vše, tak vznikl grafický režim. Ten nezná pojem znak, ale obrazový bod, kterému se říká pixel (zkratka slov picture element). Počet pixelů je různý a pohybuje se od 320 x 200 až do 2048 x 2048, výjimečně i více.

Jak se označují různé barevné hloubky?

Rozlišení musí odpovídat i velikost RAM paměti na videokartě. Nejmenší videopaměť je zapotřebí pro textové režimy, proto je prakticky nepodstatná. V grafickém režimu ovšem při vyšších rozlišeních a vyšších odstínech barev stoupají nároky na kapacitu RAM paměti na videokartě velmi strmě. V přiložené tabulce je potřebná videopaměť pro prostý 2D provoz. Uvedené hodnoty jsou ovšem jen teoretické a většinou neplatí pro videoakcelerátory (a už vůbec neplatí pro 3D operace). Lze se však podle nich řídit pro klasické videokarty.

Kolik videopaměti je teoreticky potřeba pro 2D zobrazení při jakém rozlišení?

Jak použít tabulku? Ta může sloužit pro zjišťování údajů o videokartě, kterou již máte, případně pro informaci před vlastním nákupem. Zajímavé je například zjišťování maximálního rozlišení pro 16,7 milionu barev.

Velikost videopaměti nebyla v době textových režimů podstatná. O videopaměti se poprvé veřejnost dozvěděla z reklamních akcí na EGA karty, kde se jednotliví výrobci snažili se zviditelnit. Její velikost se tehdy pohybovala od 64 do 256 KB. Další skok byl u VGA videokaret, které obsahovaly 0,25 až 1 MB videopaměti. Videoakcelerátory ovšem překonaly veškeré hranice a tudíž jsou k vidění kapacity od 1 MB až do stovek MB. Vyšší kapacita (tedy nad 16 či 32 MB) odpovídá výkonu především v 3D oblasti.

První videokarty počítačů IBM PC byly právě tohoto typu. Typ MDA dokázal zobrazit znaky v matici 80 x 25, ovšem jen v jednom odstínu. Jeden znak se skládal z matice 9x16 bodů. Grafický režim byl umožněn v kartách CGA, které nejenže měly grafický režim, ale podporovaly 16 stupňů barev. Bohužel textový režim měl standard CGA 40 x 25 nebo 80x25, ovšem ten byl vzhledem k velikosti znaku 8x8 bodů obtížně čitelný. Díky nízkému rozlišení v grafických režimech byla použitelnost CGA sporná. Situace velmi brzy využila firma Hercules a navrhla vlastní adaptér se stejnojmenným označením. Ten byl kompatibilní s textovým režimem MDA a navíc uměl grafický režim s vysokým rozlišením, ovšem jen monochromaticky. Další verze již dokázala zobrazit i barvy, ovšem ta se standardem nestala a upadla prakticky v zapomnění.

Firma IBM si byla vědoma nevýhod CGA karty a tak vznikla videokarta EGA. Ta uměla všechny předchozí režimy (MDA, CGA i Hercules), ale dokázala zobrazit grafiku ve vyšším rozlišení. Standardní maximální rozlišení EGA bylo 640 x 350, ovšem v úpravách různých firem se docílilo až 800 x 600. Rovněž maximální počet barevných odstínů se zvýšil na 64.

Dosavadní přenos obrazu z videokarty do monitoru probíhal digitálně, kdy videokarta posílala cyklicky informace o každém zobrazovaném pixelu. Digitální přenos je sice odolný proti rušení, ovšem zde bránil většímu rozlišení a vyššímu počtu barev. Proto firma IBM navrhla karty MCGA, PGA a následně VGA, které již komunikují analogově. Nejdůležitější je posledně jmenovaná karta VGA, ze které vycházejí prakticky všechny dnešní videokarty a videoakcelerátory. Maximální rozlišení se zvýšilo jen nepatrně na 640 x 480, ovšem brzy se zvýšilo na 800 x 600 (označení SVGA) a v krátké době na 1024 x 768 (XGA). První VGA karta odstartovala závod firem o vlastní standard v rozlišení či počtu barev. Počet barev z původních 64 na kartě EGA se u VGA zvýšil na 256, ovšem za krátko se přes 65535 nebo 262144 odstínů došlo k maximu 16,7 milionu odstínů. To se i v dnešní době považuje za maximum.

Konektory různých videostandardů

Videokarty kategorie VGA dostávaly od svých tvůrců různá jména (Ultra VGA, Enhanced VGA a podobně). Výrobci chtěli upozornit, že právě ta jejich karta umí něco jiného, než konkurence. Jak se pozná karta podporující VGA standard? Až na naprosté výjimky podle VGA 15pinového konektoru na připojení monitoru.

Počátkem 90. let se velmi masově rozšířila grafická nadstavba operačního systému zvaná MS Windows 3. Ta prakticky odstartovala mohutnou vlnu přechodu od standardních videokaret k novému typu zvanému videoakcelerátor. První karty s urychlovacími schopnostmi byly nazývány „normálními“ videokartami, označení videoakcelerátor se objevil až později.

Jednou z prvních schopností videoakcelerátorů byl tzv. hardwarový kurzor. Překreslování pozice kurzoru včetně aktuálního tvaru kurzoru vyžaduje jistý stálý výkon, který v době vzniku těchto karet silně vytěžovat tehdejší procesory. Proto tuto funkci z oblasti GUI byla vytvořena přímo na čipu videoakcelerátoru. Procesor tak předal jen aktuální polohu myši a videoakcelerátor již sám překreslil polohu kurzoru podle potřeby.

Další funkcí je blokový přesun, což je přesun obdélníkového okna (resp. obrazu v něm). Právě tato funkce se vyvolá při přesunu okna v GUI prostředí (např. MS Windows či OS/2 v té době). Tato funkce odlehčuje sběrnici i celému systému, protože odpadá načítání jednotlivých bodů do procesoru a ukládání na novou pozici.

Další nejznámější funkce patří mezi vektorové a původně byly používány především pro CAD systémy. Nejzákladnější funkcí je narýsování úsečky, kde jsou zadány souřadnice počátečního a koncového bodu. Videoakcelerátor si sám vypočítá dráhu. Podobně se přikáže narýsování oblouku či kruhu, kde jsou nutné souřadnice středu a poloměr, u oblouku navíc doprovodná definice oblouku (ať je konkrétně provedena jakkoli, existuje více možností). Toto je nejstručnější výčet funkcí, které jsou základem urychlovacích schopností videoakcelerátorů.

Všechny uvedené funkce dokáží zobrazit 2D prostor. Proto přišli výrobci videoakcelerátorů s velkou změnou – přidali třetí rozměr. Novým výrobkům se tedy začalo říkat 3D videoakcelerátory a od té doby se původní videoakcelerátory označovaly jako 2D videoakcelerátory.

Jak se pozná na první pohled videokarta od videoakcelerátoru? Poměrně spolehlivé rozpoznávací bod je tzv. VESA konektor. Na videokartě je VESA konektor přímý konektor přímo na tištěném spoji, kdežto na videoakcelerátoru je 26pinový VESA konektor dvouřadový s roztečí vývodů 2,54 mm (stejně, jako u pevných disků nebo disketové mechaniky 3,5“).

Digitální propojení s monitorem

monitory

Série článků s titulem Hardware pro trochu znalé je určena všem, kteří se hardwarové problematice nevěnují naplno, nebo těm, kterým něco uniklo či některé věci zapomněli. Jedenáctý díl je věnován výsledku zobrazování – monitorům.

Tato část navazuje na předchozí část o videokartách a videoakcelerátorech, protože právě na ně se monitory připojují. Monitory se často označují jako CRT monitory (CRT – Cathode Ray Tube), protože používají k zobrazování speciální vakuovou elektronku stejně, jako televizní přijímače. Monitor se za dlouhá léta měnil v porovnání s ostatními součástkami jen málo. Velký zlom nastal při přechodu od monochromatických monitorů k barevným. Označení monochromatický odpovídá skutečnosti, že tyto jednobarevné monitory mívaly nějaké barevné zbarvení. Jednalo se o monitory převážně pro textové zobrazování, kde ona barva měla chránit zrak obsluhy. Proto bychom mohli označovat monitory jako černobílé (monochromatické monitory pro práci s grafikou), černozelené (nejběžnější) nebo černojantarové (monitory měly barvu obrazu, která připomínala svým odstínem jantar). Některé barevné monitory z přelomu 80. a 90. let se mohly přepínat do zvláštního režimu, kdy napodobovaly monochromatické monitory se zelenou či červenou obrazovkou.

Snad nejdůležitějším parametrem monitoru je úhlopříčka obrazovky, která se uvádí v palcích (nebo též inch, kdy 1 inch = 25,4 mm).

Úhlopříčka a plocha monitoru pro poměr stran 4 : 3

Položka VĚTŠÍ O (%) uvádí o kolik procent je při dané phlopříčce větší plocha monitoru.

U monitorů spolu s úhlopříčkou je nutné znát parametr zvaný viditelná úhlopříčka. Udávaná úhlopříčka totiž nikdy neměří viditelný obraz, ale je větší. Proto existuje parametr viditelná úhlopříčka, který měří úhlopříčku plochy, která vykresluje obraz. Dnešní obrazovky mají viditelnou úhlopříčku zhruba o 5 (dřív i o 10) % menší, než udávaná úhlopříčka.

Monitor vykresluje obraz elektronovým paprskem bod po bodu po jednotlivých řádcích. Rychlost vykreslení řádku se nazývá řádkování (též horizontální frekvence). Z řádků se skládá celá obrazovka neboli stránka. Rychlost vykreslení celého obrazu se nazývá stránkování (též vertikální frekvence). Čím je frekvence stránkování vyšší, tím je obraz stabilnější a proto více šetří oči. Jako rozumné minimum se považuje 70 Hz.

Monitory mohou zobrazovat ve dvou režimech, a to prokládaně (Interlaced) a neprokládaně (Non Interlaced, též jako NI a I). Neprokládaný režim je standardní stav, kdy monitor vykresluje poctivě každý řádek. Prokládaný režim vykresluje obraz nadvakrát s tím, že při prvním vykreslení zobrazí každý druhý (první, třetí, pátý…) a při dalším průchodu znovu, ovšem ty původně vynechané řádky (druhý, čtvrtý, šestý…). Při prokládání se půlobraz zobrazuje s vysokou rychlostí, ovšem celý obraz dvakrát pomaleji. Díky vlastnostem oka se obraz jeví jako stabilní, ovšem kvalit neprokládaného režimu nedosahuje.

Proč zobrazovat složitě prokládaně, když to jde jednodušeji neprokládaně? Odpověď je nutné hledat u videokaret, které by nezvládly tak vysoký datový průtok, nutný k neprokládanému režimu. Proto se dříve používalo rovněž prokládaného režimu.

Podle dalšího kritéria jde monitory rozdělovat na jedno či několikafrekvenční a multifrekvenční (někdy lze najít označení multiscan). V prvním případě má monitor všechny používané frekvence pevně nastavené, v druhém případě je nastaven pouze rozsah frekvencí, ve kterém se monitor může pohybovat.

Další dělení monitorů na analogové a digitální lze chápat dvojím způsobem. Do poloviny 90. let se pod označením digitální monitor označovaly monitory, do kterých se videosignál dopravoval digitální cestou (staré normy až do EGA včetně), kdežto nové monitory VGA byly označovány jako analogový monitor. Ovšem od poloviny 90. let se začaly objevovat monitory, které obsahovaly mikropočítač pro nastavování a řízení provozu monitoru. Těm se opět začalo říkat digitální i přesto, že jsou VGA standardu a tudíž videosignál do nich jde v analogové formě. Novodobé digitální monitory mají digitálně řízené parametry obrazu (šířka či výška) a některé i jas a kontrast, ovšem to není pravidlem. První digitální monitory s mikroprocesorem měly LCD displej přímo na čele displeje, kde se zobrazovaly potřebné údaje. Později se tato data zobrazovala přímo na stínítku monitoru. Tato funkce se označuje jako On Screen Display nebo též zkratkou OSD.

Na nebezpečí vyzařujících monitorů se ve Švédsku snažilo upozornit několik nezávislých výzkumů, které dokázaly vztah mezi vyzařováním monitoru a například defekty novorozenců. Výrobci monitorů reagovali dokumentem zvaným MPR-II z roku 1990, kterému se proto říkalo tzv. švédská norma. Jako první byl přijat švédskou unií Swedish Union of Professionals. Právě ta později iniciovala přísnější normy TCO. V roce 1993 vznikla první norma s názvem TCO-92, v roce 1995 následovala TCO-95 a v roce 1999 norma TCO-99. Tato organizace sestavila seznam monitorů, které odpovídají normám TCO.

Speciality profesionálních monitorů

Některé VGA monitory neumí základní VGA režimy. Videoakcelerátor je proto nutné pro tyto monitory nastavit. Jedná se například o 21“ monitory Eizo FlexScan F760i-W a F780i-W a videoakcelerátor Matrox Impress. Profesionální 21“ monitor Eizo FlexScan 6600 má tu zvláštnost, že je monochromatický. Je určen pro DTP pracoviště, která připravují černobílý výstup.

VESA zobrazovací režimy a jejich parametry

VESA (Video Electronics Standards Association) je standardizační organizace pro zobrazování.

displeje

Série článků s titulem Hardware pro trochu znalé je určena všem, kteří se hardwarové problematice nevěnují naplno, nebo těm, kterým něco uniklo či některé věci zapomněli. Dvanáctý díl je věnován výsledku zobrazování – displejům.

V zásadě lze rozdělit displeje do dvou základních kategorií na LCD displeje a plazmové displeje. Zatímco LCD (Liquid Crystal Display) displeje jsou využívány od displejů mobilních telefonů přes displeje notebooků až po stolní LCD displeje, plazmové displeje jsou v dnešní době určeny pro prezentační displeje s velkou úhlopříčkou.

LCD displej se dříve označoval spíš jako tekutý displej nebo displej z tekutých krystalů. Dnes se používá spíš typové označení druhu (například TFT) nebo zkratkou LCD. Displeje pro osobní počítače typu LCD lze dále dělit na dvě velké skupiny, zvané pasivní a aktivní. Mezi pasivní lze počítat displeje DSTN (Dual Scan Super Twisted Nematic) či novější obdoby s názvy HPA či FRD. První displeje DSTN byly monochromatické (například 16 odstínů šedi). Jejich problémem byl malý kontrast, kdy místo černé byla zobrazována tmavě šedá a místo bíle světle šedá. Novější barevné DSTN displeje již zobrazovaly lépe. Společnou vlastností pasivních displejů je nízká rychlost zobrazování. Obrazový bod se změní podle zadané hodnoty za stovky milisekund. Pro práci se statickým obrazem (textové editory, tabulkové kalkulátory apod.) tato rychlost vyhovuje, ovšem pro obraz s pohybem rozhodně nevyhovují. Tento stav se pokusily změnit v posledních několika letech nové typy HPA či FRD, které zobrazují zhruba dvakrát vyšší rychlostí a jejich kontrast je vyšší. Pasivní displeje se používají až na výjimky v mobilní sféře, kde je důležitá nižší cena.

Představitelem aktivního displeje je TFT displej (Thin Film Transistor). Jak již název napovídá, je složen z tenkovrstvých tranzistorů. Jelikož je tranzistor polovodič (a tudíž aktivní prvek), je i tento typ displeje podle toho označován jako aktivní. Pro každou barvovou složku (RGB – červená, zelená a modrá) odpovídá jedna vrstva tranzistorů. Každý obrazový bod (pixel) je proto složen ze tří tranzistorů. Celý displej se potom skládá z milionů tranzistorů. Díky použití aktivního prvku zobrazuje displej rychle a přesně, proto je tento typ displeje vhodný i pro náročné aplikace. Používá se nejen u dražších přenosných počítačů, ale i jako plochý displej pro stolní počítače. Náročnost výroby je vysoká, čemuž odpovídá vysoké procento zmetků (mezi 60 a 90 %). Díky tomu jsou TFT displeje velmi drahé.

Jak jsou bez přepočtů zobrazovány jiná rozlišení?

Existuje několik propastných rozdílů mezi CRT monitory a displeji. Jedním z prvních je pevné rozlišení displeje. Displej s rozlišením například 1024 x 768 umí zobrazit opět jen rozlišení 1024 x 768. Toto omezení je ovšem obcházeno různými cestami, takže ve výsledku lze zobrazit i jiná rozlišení, ovšem je vždy je dosaženo maximální kvality obrazu, případně není využita plocha displeje úplně. Jedním z největších extrémů je zobrazování rozlišení 640 x 480 na displeji, který má nativní rozlišení 1024 x 768. Pokud se nepoužije přepočítávání, bude obraz jako malý obdélník uprostřed obrazovky. Při zobrazení na displeji 1280 x 1024 se každý bod zvětší čtyřikrát (na každé straně zvojnásobí), takže obraz vypadá opět přirozeně, protože není nutné přepočítávání, které vede ke ztrátě kvality obrazu.

Na první pohled je patrná rozdílná velikost a tvar. Displeje proto nacházejí uplatnění tam, kde je nutná úspora místa, případně pro svou větší elegantnost. Co ovšem vidět není je vlastní vyzařování monitoru. Displej vytváří obraz jinou cestou, proto je již z principu daleko méně nebezpečný svému uživateli i jeho okolí. Displej „neumí“ některé typy chyb klasických CRT monitorů (soudečkovitost, trapézovitost atd.). Proto se tyto typy korekcí u displejů nenachází.

pevné disky

Série článků s titulem Hardware pro trochu znalé je určena všem, kteří se hardwarové problematice nevěnují naplno, nebo těm, kterým něco uniklo či některé věci zapomněli. Čtrnáctý díl je věnován paměťovým médiím zvaným pevné disky.

Pevný disk se nazývá rotační paměťové zařízení, které má paměťové médium pevně uchyceno uvnitř vlastní mechaniky. Dříve se pevným diskům říkalo i jinak (Winchester, vyskytl se výraz tvrdý disk).

Podle fyzické velikosti je disk určen pro různé typy použití. Dnes je běžnou velikostí pro stolní aplikace disk velikosti 3,5“ a pro mobilní sféru disk 2,5“.

Rozměry pevných disků

Disky se dají rozdělit podle otáček, které mají přímý vliv na přenosovou i přístupovou rychlost. Obecně se dá říci, že čím vyšší otáčky, tím vyšší přenosovou rychlost disk docílí.

Vliv otáček na možné přístupové době

Otáčky mají přímou spojitost s produkcí nežádoucího tepla. Čím vyšší otáčky pevný disk má, tím větší je produkce tepla a tím větší je nutnost jej chladit. Disky s otáčkami 10000 ot/min a vyššími je zcela nevyhnutelné chladit pomocí přídavného chladiče.

Dalším parametrem, který má vliv na přenosovou rychlost disku, je hustota dat na médiu. Ta se udává v megabytech na čtvereční palec/inch. Pro zajímavost – jeden čtvereční palec odpovídá 6,4516 centimetrům čtverečním.

Mezi fyzické parametry pevného disku patří počet diskových hlav, počet cylindrů (válců) a počet sektorů na stopu (válec). Dříve byly důležité všechny, dnes se spíš pro zajímavost sleduje počet hlav. Ten je spjat s dalším údajem a to je počet disků. Každý disk (plotna) má dva povrchy. Jejich počet je stejný nebo o jeden větší než počet diskových hlav. To je tím, že někdy výrobce nepřipevní jednu hlavičku a tím získá menší diskovou kapacitu. Pokud disková kapacita nestačí, přidá se další disk a dvě hlavičky (na každý povrch jedna). Minimální počet disků je jeden, maximální zatím použitý počet disků je deset (tj. dvacet hlaviček).

Rychlost vystavení hlaviček na určené místo se nazývá přístupová rychlost. Rozlišuje se více typů. Nejčastější údaj je průměrná přístupová rychlost a přístupová rychlost ze stopy na stopu. Přístupová rychlost „od zdi ke zdi“ neboli od jednoho kraje disku co nejblíže k ose se nazývá plná přístupová rychlost. S tímto údajem bývá někdy spojena další hodnota zvaná maximální přístupová rychlost. Udává maximální dobu, do kdy dostane počítač první data z disku. Ta je důležitá v aplikacích, probíhajících v reálném čase. Ty vyžadují, aby pevný disk četl či zapisoval do určité stanovené doby. Typické použití je pro zpracování zvuku či obrazu. Díky použití se diskům, kde se tato hodnota uvádí, se jim říká AV nebo audiovizuální disky.

Přístupová rychlost je přímo závislá na rychlosti mechaniky, která pohybuje hlavičkami. Dříve měly disky průměrnou přístupovou dobu mezi 80 a 28 ms, přičemž brzdila vlastní mechanika. Výrobci si byli tohoto faktu vědomi a rychlost mechaniky zvětšovali až do té míry, kdy byla schopna přemístit hlavičky disku na určené místo za méně než jednu otáčku disku. Další urychlování mechaniky již nepřináší zrychlení průměrné přístupové doby a proto ztrácí smyslu.

Rychlou vyrovnávací paměť (cache) najdeme nejen u procesorů, ale rovněž u pevných disků. Velikost se samozřejmě s postupující kapacitou pevného disku zvětšuje. Dříve se velikost vyrovnávací paměti pohybovala zhruba od 32 do 128 KB, dnes je rozsah 256 KB až 4 MB a vyskytují se i pevné disky s vyrovnávací pamětí 16 MB.

Kapacita pevného disku je jeden z velmi sporných údajů. Výrobci s oblibou používají standardní „nepočítačový“ násobek, takže 1 MB není 1024 KB, ale jen 1000 KB. Skutečná kapacita disku se tak rázem sníží o zhruba 5 procent proti výrobcem udávanému údaji. Dalším údajem, který má vliv na hodnotu kapacity je formátovaná versus neformátovaná kapacita. Formátovaná kapacita je samozřejmě menší o formátovací značky. Aby to nebylo málo, existují dva druhy formátu – vnitřní a vnější (neboli nízko a vysokoúrovňové formátování). O nízkoúrovňovém formátování dnes uživatel prakticky neví (provádí se přímo v továrně) a pokud nedostane pevný disk „na dlaň“, tak ani o vysokoúrovňovém. Obojí formátování samozřejmě snižuje využitelnou kapacitu disku. Potom se v extrémním případě může jednat o rozdíl mezi udávanou a reálnou kapacitou až o deset či více procent.

Trvanlivost pevného disku se vyjadřuje v hodinách v jednotce MTBF (Mean Time Between Failure = hlavní doba mezi poruchami). Spolehlivost se z dřívějších hodnot kolem 40 tisíc hodin posunula na dnešních 300 tisíc až jeden milion hodin.

Výrobců pevných disků ubývá, protože se navzájem skupují celé společnosti. Dříve se vyskytovaly značky Conner (koupen firmou Seagate), Micropolis, Microscribe, Quantum (koupil jej Maxtor), do dnešních dnů přečkaly značky Fujitsu, Hitachi, IBM, Maxtor, Samsung, Seagate, Toshiba nebo Western Digital. Tento výčet je podle abecedního pořadí a nikoli podle významu.

RAID pole

Série článků s titulem Hardware pro trochu znalé je určena všem, kteří se hardwarové problematice nevěnují naplno, nebo těm, kterým něco uniklo či některé věci zapomněli. Patnáctý díl je věnován paměťovým zařízením zvaným RAID pole.

Pojem RAID vznikl v roce 1988, kdy byla Univerzitou California – Berkeley vydána publikace A Case For Redundant Arrays of Inexpensive Disks (David Patterson, Randy Katz a Garth Gibson). Ještě se vrátím k vlastní zkratce a jejímu vysvětlování – písmenko I bývá vysvětlováno jednak jako Inexpensive = levný (například Adaptec), jednak jako Independent = nezávislý (například Microsoft). Vtip je v tom, že obojí je pravda, protože RAID pole je složeno z obyčejných sériových pevných disků, které nejsou nijak upravovány.

Základní typy RAID polí