1. Charles Babbage i njegov doprinos razvoju računala - Navesti razdoblje u kojem je djelovao - Opisati njegov rad na diferencijalnom stroju - Opisati njegov rad na analitičkom stroju - Navesti razloge zbog kojih se on smatra praocem današnjih računala

Charles Babbage (1792-1871), djeluje u Engleskoj, te 1822. godine izrađuje kalkulator namijenjen računanju tablica koji na svom izlazu pomoću metalnih pločica rezultate otiskuje na papir. Babbage ga naziva diferencijalnim strojem i za to doba je pružao izvanredne mogućnosti. Financirala ga je vlada te je trebao služiti za izradu pomorskih navigacijskih tablica, no zbog niza financijskih i tehnoloških problema, Babbage ga nikada nije završio, iza tog projekta je ostalo više od 7000 stranica zabilježbi. Rad je prekinut 1842. kada je vlada prestala financirati, dok su taj projekt izveli Šveđani, i zaista je funkcionirao, što su kasnije ponovili povodom dvjestote godišnjice Babbageova rođenja u Londonu. Zatim, sa 43 godine, Babbage je krenuo u izradu stroja koji bi imao svestranu primjenu i nazvao ga je analitičkim strojem. Na tom je projektu radio sve do kraja života, no zbog financijskih sredstava ga nikada nije izradio. Po svojoj građi je imao sve elemente suvremenih računala: memoriju, središnju jedinicu za obradu podataka i program na bušenim karticama. Kako je to bio projekt programibilnog kalkulatora, time ga možemo smatrati pretečom suvremenih računala, a iako je ostao samo na papiru, uvelike je utjecao na buduće proizvođače računala. Ada Byron je u popularnom znanstvenom časopisu objasnila djelovanje Babbageovih strojeva i time doprinijela njihovu razumijevanju. Inače, na Babbagea je utjecao izum tkalačkog stroja sa bušenim karticama.

2. Herman Hollerith i njegov doprinos razvoju računala - Navesti razdoblje u kojem je djelovao - Opisati problem koji se javljao u SAD vezano za popis stanovništva - Opisati njegov rad na sortirnom stroju - Navesti razloge zbog kojih se on smatra zaslužnim za razvoj računala

Herman Hollerith (1860-1929), sin njemačkog imigranta, djeluje u SAD-u gdje 1884. prijavljuje prvi u nizu patenata strojeva za razvrstavanje bušenih kartica. Osnovna namjena Hollerithovog stroja je bila razvrstavanje bušenih kartica s podacima o popisu stanovništva SAD-a iz 1890. godine, jer se tamo javio problem kod popisa stanovništva, koje se provodilo svakih deset godina. Sam proces obrade podataka trajao je barem još desetak godina, čime su podaci u vrijeme izlaska bili zastarjeli, pa je Ured za statistiku, gdje je Hollerith, po struci inženjer, radio, tražio praktično rješenje. Odabravši tadašnju suvremenu tehnologiju elektromagneta, nakon više pokušaja je konstruirao stroj koji je to radio daleko brže i jednostavnije od dotadašnjih mehaničkih strojeva, te je kao pogon koristio električnu energiju. Hollerith ga je nazvao sortirnim strojem, a možemo ga smatrati prvim modernim strojem za obradu podataka. Taj stroj nije obavljao aritmetičke operacije, već obrađivao podatke, tj. zbrajao ili brojio podatke sa bušenim karticama. Time je započelo doba moderne obrade podataka. Hollerith je

iznajmio 56 strojeva Uredu za statistiku, i nakon što je obavljen popis stanovništva 1890., šest tjedana kasnije je dobiven broj stanovnika SAD-a. To je bio izniman rezultat i dokaz da je budućnost obrade podataka mehaničkim putem krenula naprijed velikim koracima. Uskoro je Hollerithova Tabulating Machine Company nakon udruživanja s nekim manjim kompanijama 1924. preimenovana u International Bussiness Machines, ili IBM te je poznata i danas u svijetu proizvodnje i primjene računala.

3. Računalo ENIAC i odlike njegove generacije računala - Navesti glavne sudionike u projektu i tko je financirao razvoj računala - Navesti karakteristike ENIAC-a - Navesti za što se koristio i kojoj je generaciji računala pripadao - Navesti odlike računala te generacije

Prva generacija elektroničkih računala je koristila, umjesto releja, elektronsku cijev koju je izumio Amerikanac John A. Fleming. Računala te generacije su zauzimala čitave zgrade od nekoliko katova i trošila ogromne količine električne energije, a zbog učestalih kvarova su rijetko radila duže od dvadeset minuta. Predstavnik prve generacije je računalo pod nazivom ENIAC (Electronic Numerator, Integrator, Analyzer and Computer), a smatra se prvim elektroničkim računalom (eng. Computer). Razvijen je američkom sveučilištu Moore School na prijedlog Johna W. Mauchlya. Tek 1943. kad je američka vojska sklopila ugovor s tim sveučilištem je započet razvoj računala. Glavni inženjer je bio Presper Eckert jr., pa se on i Mauchly smatraju očevima modernih računala te valja spomenuti J. V. Atanasoffa koji je prvi osmislio ideju suvremene građe računala i velikog matematičara Johna von Neumanna koji je teorijski obradio i sistematizirao tu građu. Arhitektura računala koje se sastoji od središnje jedinice za obradu podataka, memorije i ulazno-izlaznih sklopova je dobila naziv von Neumannova arhitektura, i ona je osnova suvremenih elektroničkih računala. Vojska je tražila ENIAC za potrebe izračunavanja putanja topovskih projektila, koji je bio dovršen i pušten u rad tek nakon završetka Drugog svjetskog rata, u studenome 1945. Imao je preko 17000 elektroničkih cijevi, težak oko 30 tona sa snagom od 175kW. Pri radu se jako zagrijavao i bio je vrlo nepouzdan u radu, no bez obzira na to je bio 100 puta brži od bilo kojeg tadašnjeg računala, sa mogućnošću od 5000 zbrajanja u sekundi. Između ostalog je služio za proračune prve hidrogenske bombe te bio u uporabi do 1955.

4. Razvoj elektroničkih računala po generacijama - Za svaku generaciju navesti temeljni elek. sklop na kojem su računala zasnovana - Opisati značajke računala svih generacija - Nabrojati koji su se dijelovi hardwarea razvili tijekom generacija - Nabrojati koji se software razvio tijekom generacija

Prva generacija elektroničkih računala je koristila, umjesto releja, elektronsku cijev koju je izumio Amerikanac John A. Fleming. Računala te generacije su zauzimala čitave zgrade od nekoliko katova i trošila ogromne količine električne energije, a zbog učestalih kvarova su rijetko radila duže od dvadeset minuta. Bez obzira na to, računala su bila 100 puta brža od tadašnjih računala i mogli su obavljati preko 5000 operacija u sekundi.

Druga generacija elektroničkih računala je bila zasnovana na tranzistorima. 23. prosinca 1947. su Walter Brattain, John Barteen i William Shockley u Bellovim laboratorijima u SAD-u izumili tranzistor i time omogućili izrazitu minijaturizaciju, smanjenje potrošnje energije i povećanje pouzdanosti i brzine elektroničkih naprava. Prva računala s tranzistorima se proizvode sredinom pedesetih godina, uz bušene kartice se pojavljuje i bušene vrpce. Razvijaju se programski jezici FORTRAN, ALGOL, COBOL, koji značajno olakšavaju uporabu računala te omogućuju prve ozbiljnije primjene računala. U isto vrijeme se razvijaju magnetski mediji (magnetski bubanj i magnetski disk). Uočeno je ponavljanje u računalima zasnovanim na tranzistorima, pa se rodila zamisao da se određena količina tranzistora smjesti u isto kućište i pomoću njih se izradi osnovni elektronički sklop. Jack Kilby iz Texas Instruments 1959. izrađuje prototip prvog integriranog sklopa, a Robert Noyce iz tvrtke Fairchild patentira planarnu tehnologiju proizvodnje integriranih sklopova. Treća generacija elektroničkih računala je građena na osnovi integriranih sklopova (najčešće tri do pet tranzistora po sklopu). Time su dimenzije računala smanjene, tehnologija izrade tranzistora je napredovala, postala pouzdanija. Bolje su plasirana na tržište, razvijeni su viši programski jezici, čime je krug korisnika proširen. 1970. godine se pojavio izmjenjivi magnetski disk (disketa) s koje su se mogli samo čitati podaci. Industrija softvera je procvala i pojavljuju se prvi operacijski sustavi. Četvrta generacija elektroničkih računala je zasnovana na mikroprocesorima, i ona danas prevladava na tržištu. Početkom sedamdesetih godina 20. stoljeća su se razvili integrirani sklopovi koji objedinjavaju čitave dijelove računala, pa čak i cijela nezavisna računala, te se takvi sklopovi nazivaju čipovima. Ukoliko je u čip ugrađena cijela središnja jedinica za obradu podataka, tada se taj čip naziva mikroprocesorom. Izradom najnovijih računala se sve više programski dio računala integrira u sklopovski, računala se povezuju u mreže, razvijaju se sustavi za obradu slike, zvuka i teksta. Tvrtka Intel je razvila 1971. prvi 4-bitni mikroprocesor (Intel 4004), 1974. prvi 8-bitni mikroprocesor (Intel 8080), koji je bio korišten u izradi MITS Altaira 8800, te kasnije razvija se na tržištu sa modelima 8086, 8088, 80286, 80386, 80486, Pentium, Pentium II, Pentium III i Pentium 4. Konkurira mu danas AMD sa modelima Athlon, Duron i Opteron. CP/M, prvi operacijski sustav za 8080 i 8086 mikroprocesore je razvio Gary Kildall. Osobnim računalima je put otvorio Apple sa modelom Apple II. koji je predstavljen 1977. godine, i zbog niske i pristupačne cijene, te mogućnosti spajanja na televiziju je omogućilo široku naobrazbu. 1979. je za CP/M izdan WordStar, prvi program za obradu teksta na osobnim računalima, zatim VisiCalc za izradu tabličnih proračuna. 1981. je razvijen Microsoft DOS. 1982. razvijen Compaq Portable PC, zatim Commodore 64., najprodavaniji model računala svih vremena. 1983. Apple Lisa s prvim grafičkim korisničkim sučeljem, te kasnije Apple Macintosh, prvo komercijalno uspješno računalo. 1985. tvrtka Aldus predstavlja program PageMaker, koji označava početak stolnog izdavaštva, a iste godine Microsoft predstavlja prvu verziju operacijskog sustava Windows.

5. Brojevni sustavi - Definirati brojevni sustav, položajni brojevni sustav, osnovu, mjesnu vrijednost i

težinu - Spomenuti dekadski, oktalni i heksadekatski sustav i odrediti im osnove - Opisati binarni sustav detaljnije uz obveznu tablicu pretvaranja

Brojevni sustav je način zapisivanja brojeva i njihovo tumačenje. Najčešći korišteni sustav je položajni, u kojem je bitan položaj znamenke u zapisu. Općeniti prikaz nekog broja u tom sustavu je:

. . . an an-1 . . . a1 a0 . a-1 a-2 . . . a-n . . . Osnova ili baza brojevnog sustava je broj različitih znakova koje brojevni sustav koristi. Mjesna vrijednost znamenke je položaj određene znamenke u nekom broju. Svaka znamenka ima jedinstvenu težinu (položajni koeficijent). U zapadnjačkoj kulturi je slijed težina poredan slijeva nadesno. Krajnje lijeva znamenka ima najveću težinu, zovemo je najznačajnijom znamenkom, a krajnje desna najmanju i zovemo je najmanje značajnom znamenkom. Osnovna težina jednaka je osnovi brojevnog sustava te su najčešći sustavi dekadski s osnovom deset, binarni s osnovom 2, oktalni s osnovom 8 i heksadekatski s osnovom 16. Dekadski brojevni sustav je položajni način zapisivanja brojeva s osnovom 10. Svakoj znamenki (0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8 i 9) je pripisana težina koja odgovara potenciji broja 10. U dekadskom sustavu znak "." nazivamo dekadskom ili različnom točkom, koja odjeljuje težine s pozitivnom potencijom (s lijeve strane) od onih s negativnom potencijom (s desne strane). Taj sustav je danas najrasprostranjeniji u svijetu, te se pretpostavlja da je to zato što čovjek ima deset prstiju. Binarni brojevni sustav je položajni način zapisivanja brojeva s osnovom 2. Svakoj znamenki (0 i 1) je pripisana težina koja odgovara potenciji broja 2. Neprikladan je za ljudsku upotrebu, ali je osnova digitalnih binarnih računala. Oktalni brojevni sustav je položajni način zapisivanja brojeva s osnovom 8. Svakoj je znamenki (0, 1, 2, 3, 4, 5, 6 i 7) pripisana težina koja odgovara potenciji broja 8. Ovaj sustav je po svojoj prikladnosti na pola puta između binarnih digitalnih računala i čovjeka. Čovjek može relativno jednostavno pretvoriti binarni broj u oktalni i obrnuto, te mu je rukovanje puno lakše. Heksadekatski brojevni sustav je položajni način zapisivanja brojeva s osnovom 16. Svakoj je znamenki (0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, A, B, C, D, E i F) pripisana težina koja odgovara potenciji broja 16. Njegova svojstva su vrlo slična oktalnom brojevnom sustavu. Osim ovih brojevnih sustava postoje brojni sustavi u raznim zemljama, sa raznim bazama, primjerice vrijeme se računa u sustavu s bazom šezdeset, zatim sustavi sa brojem dvanaest su u trgovini (tucet) i slično.

Dekadski sustav

Binarni sustav

Oktalni sustav

Heksadekatski sustav

0 0 0 0 1 1 1 1 2 10 2 2

3 11 3 3 4 100 4 4 5 101 5 5 6 110 6 6 7 111 7 7 8 1000 10 8 9 1001 11 9 10 1010 12 A 11 1011 13 B 12 1100 14 C 13 1101 15 D 14 1110 16 E 15 1111 17 F

6. Jedinice za količinu informacije - Uporaba binarnog sustava u računalu - Definirati bit, nibl, bajt, kilobajt, megabajt, gigabajt - Definirati riječ i dati primjere računala koji su imali riječi određene dužine

Da bi računalo moglo izvršiti određeni program, odnosno obraditi podatke, program i podaci moraju biti spremljeni na medije za pohranu podataka ili radnu memoriju. Svi podaci koji ulaze u računalo se moraju prevesti u binarni oblik. Osnovna jedinica svakog binarnog broja je jedna binarna znamenka, 0 ili 1. Bit je kombinacija engleskih riječi binary digit, što u prijevodu znači binarna znamenka, i on predstavlja osnovnu jedinicu za količinu informacije. Najčešće se pod bitom podrazumijeva jedna binarna znamenka, i njime možemo definirati dva stanja neke pojave (true or false) Slog (eng. nibble) je jedinica za količinu informacije koja predstavlja niz od četiri bita ili binarni broj od četiri znamenke. Njime možemo označiti šesnaest različitih stanja neke pojave. On se koristi u jednostavnim elektroničkim kalkulatorima kod kojih nema potrebe za zapisivanjem slova i drugih znakova. Bajt (eng. byte) je jedinica za količinu informacije koja predstavlja niz od osam bitova ili binarni broj od osam znamenaka. Uporabom jednog bajta možemo označiti 256 različitih stanja neke pojave. Bajt je osnovna jedinica memorije u računalstvu. Veće jedinice su kilobajt (1 kB = 1024 bajta), megabajt (1 MB = 1024 kilobajta), gigabajt (1 GB = 1024 megabajta), gdje prefiksi kilo, mega, giga, tera i sl. predstavljaju prvu najbližu vrijednost koju je moguće dobiti potenciranjem broja 2. Riječ (eng. word) je određena količina bitova koja se u računalu obrađuje kao cjelina, a najčešće je uvjetovana arhitekturom središnje jedinice za obradu podataka. Riječ nema strogo utvrđenu dužinu, već ovisi o računalu na koje se odnosi. Računala četvrte generacije rade s riječju 8, 16 i 32 bita, a najnovija i sa 64 bita.

7. ASCII kod - Objasniti način izvođenja kodiranja pomoću ASCII i proširenog ASCII koda - Nabrojati kodne norme korištene u Hrvatskoj - Objasniti način izvođenja kodiranja pomoću Unicodea - Navesti razloge zbog kojih su se razvili prošireni ASCII kod i Unicode

Za binarno kodiranje skupova znakova koji osim brojeva sadrže i druge znakove upotrebljava se nekoliko kodnih sustava, od kojih je najpoznatiji ASCII kod (eng. American Standard Code for Information Interchange). Propisan je američkim standardom i pridjeljuje 7-bitne binarne brojeve. Taj kod je šezdesetih godina 20. stoljeća sastavio Amerikanac Robert W. Bemer. Svaki znak koji se može predočiti u ASCII kodu je u računalu pohranjen kao 7-bitni binarni broj, pa je tako omogućeno kodiranje od 128 znakova. Prva 32 binarna broja su namijenjena upravljačkim znakovima, a preostalih 96 su bili znakovi koji su se mogli ispisati i prikazati na ekranu kao slova, dekadske znamenke i sl., no to je bilo nedostatno pa je uveden prošireni ASCII kod koji je rabio 8 bitova za prikaz dekadskih znamenaka, slova i upravljačkih naredaba računala, gdje je prvih 128 znakova bilo zadržano, a narednih 128 namijenjeno znakovima iz različitih europskih pisama čiji znakovi nisu bili uključeni u prvobitni standardni ASCII kod. No taj nije jedinstveno standardiziran, te u Hrvatskoj postoji nekoliko različitih kodnih normi koje nisu međusobno usklađene, CROSCII (7-bitna, DOS), IBM CP 852 (DOS, IBM OS/2), Microsoft CP 1250 (Windows). Sadržaj jednog bajta može označavati cjelobrojnu vrijednost broja, neki znak prema ASCII kodu, naredbu programskog jezika ili skup bitova s nekim posebnim značenjem. Značenje pojedinog bajta ovisi o njegovoj primjeni u danom trenutku. Za svjetske potrebe se razvija UNICODE format (Unique, Universal and Uniform Character Encoding) te je to kodna norma koja svakom znaku pridjeljuje 16-bitni binarni broj, te je omogućeno kodiranje 65536 različitih znakova. Pritom je prvih 128 znakova sukladno ASCII kodu, pa onda 4096 brojeva pridijeljeno matematičkim i tehničkim simbolima i sl., a ostatak je pridijeljen za kinesku, japansku i korejsku abecedu i ideografske znakove, te dio po korisničkoj želji i za pretvorbu drugih kodova u UNICODE. On se još razvija, a glavni nedostatak su zahtjevi za većom količinom memorije.

8. Logički sklopovi - Opisati termin digitalno računalo - Definirati logičku jedinicu i nulu i povući vezu s logičkom algebrom - Navesti osnovne logičke sklopove, te nacrtati njihove simbole, tablice stanja i izraze - Objasniti način na koji se formiraju složeni logički sklopovi

Obrada podataka unutar računala je moguća samo posredstvom električkih veličina: napona i struje. Najpogodniji prikaz podataka je sa dva stanja, i takav prikaz omogućuje jeftinu građu pouzdanih elektroničkih sklopova. Digitalni sustavi su oni kod kojih postoji konačan broj stanja bez međustanja (npr. sklopka za svjetlo, semafor i sl.). Za razliku od digitalnih postoje i analogni sustavi koji mogu poprimiti bilo koje stanje između krajnjih vrijednosti (npr. glasnoća zvuka kod radioprijamnika). Kod digitalnih elektroničkih računala podaci se predočuju uz pomoć dva moguća stanja: maksimalni napon (5V) i minimalni napon (0V), time su to digitalna binarna računala jer se

podaci predočuju samo dvama i to jasno odvojenim i razlučenim stanjima. Najčešće ih zovemo samo digitalnim računalima ili računalima. Zbog jednostavnosti, jedno od stanja zovemo logičkom nulom i označujemo s "0" te mu pridajemo jednu razinu napona (npr. 0V). Drugo stanje zovemo logičkom jedinicom i označavamo s "1", a pridaje mu se druga razina napona (npr. 5V). Time se može poistovjetiti i s logičkom algebrom, gdje se logička nula poistovjećuje sa false, a logička jedinica sa true, te se načela logičke algebre (operacije, operandi, pravila logičkih odnosa) mogu primijeniti kod digitalnih binarnih računala.

NE

A Y

Isključivo ILI

AY

B

B A Y ⊕=

A B Y

0 0 0

0 1 1

1 0 1

1 1 0

Osnovni elementi elektroničkih računala zovu se logički sklopovi, a njihovo je ponašanje opisano tablicom stanja. Oni mogu imati jedan ili više ulaza, ali samo jedan izlaz. Osnovni logički sklopovi su NE, I i ILI, a još su vrlo važni NI, koji se dobije međusobnim spajanjem sklopova NE i I te NILI koji se dobije međusobnim spajanjem sklopova NE i ILI. Također je važno istaknuti i logički sklop ISKLJUČIVO ILI koji služi za uspoređivanje digitalnih signala.

Y = Ā

A Y

0 1

1 0

I

AY

B

Y = A · B

A B Y

0 0 0

0 1 0

1 0 0

1 1 1

ILI

AY

B

Y = A + B

A B Y

0 0 0

0 1 1

1 0 1

1 1 1

NILI

AY

B

B A Y += A B Y

0 0 1

0 1 0

1 0 0

1 1 0

NI

AY

B

B·A Y = A B Y

0 0 1

0 1 1

1 0 1

1 1 0

Svi logički sklopovi iz računala mogu se sagraditi međusobnim spajanjem osnovnih logičkih sklopova, te je moguće sagraditi složene logičke sklopove koji sadrže stotine, tisuće, a u suvremenim računalima i milijune osnovnih logičkih sklopova. Bez obzira na složenost, uvijek je moguće sastaviti tablicu stanja logičkog sklopa koji se temelji na tablicama stanja svakog ugrađenog osnovnog logičkog sklopa.

9. Von Neumannova arhitektura računala - Nacrtati shemu Von Neumannove arhitekture računala - Opisati zadaće svake od komponenata Von Neumannove arhitekture računala

Funkcionalna građa računala koja se danas koristi naziva se von Neumannova arhitektura računala, a ime je dobila po Johnu von Neumannu koji je prvi opisao načelno djelovanje tako oblikovanog računala. Računala s von Neumannovom arhitekturom sastoje se od triju osnovnih dijelova: središnje jedinice za obradu podataka, memorije i ulazno-izlaznih sklopova. Podjela je funkcionalna i nije nužno da to bude strogo tako podijeljeno, jer se kod osobnih računala svaki od triju osnovnih sastavnih dijelova sastoji od više komponenata.

SREDIŠNJA JEDINICA ZA OBRADU PODATAKA

MEMORIJA

ULAZNO-IZLAZNI SKLOPOVI

OK

OL

INA

Središnja jedinica za obradu podataka obrađuje podatke, upravlja i nadzire protok podataka između pojedinih dijelova sustava te usklađuje pravila rad cijelog sustava. Memorija pohranjuje podatke i programe te ih po potrebi stavlja na raspolaganje ostalim dijelovima sustava. Ulazno-izlazni sklopovi omogućavaju prijenos podataka između računala i okoline.

10. Središnja jedinica za obradu podataka - Navesti zadaće središnje jedinice za obradu podataka - Navesti čimbenike koji utječu na moć središnje jedinice za obradu podataka - Opisati svakog od njih uz obvezne primjere

Središnja jedinica za obradu podataka (eng. Central Processing Unit) je mozak računala koji ima dva glavna zadatka. Prvi zadatak je obrada podataka, po čemu je jedinica i dobila ime, ona uključuje obavljanje aritmetičkih i logičkih operacija s podacima, postupke premještanja i sortiranja, te ostale moguće operacije s podacima koje se obavljaju pod nadzorom programa.

Drugi zadatak središnje jedinice je nadzor i usklađivanje djelovanja cjelokupnog sustava. Središnja jedinica za obradu podataka se brine da se sve aktivnosti (pohrana, dobavljanje i sl.) koordiniraju i sinkroniziraju da bi sustav djelovao usklađeno i svrhovito. Snaga ili moć središnje jedinice za obradu podataka ovisi o količini podataka koju ona može obraditi u jedinici vremena, na što utječu tri čimbenika. Prvi od njih je frekvencija koraka ili takta središnje jedinice za obradu podataka, jer ona dobiva podatke u četiri koraka (dobava prvog podatka iz memorije u jedinicu, dobava drugog, obrada podatka te pohrana rezultata u memoriju), a svaki se korak zbiva u jednom taktu. Težnja konstruktora središnje jedinice za obradu podataka je da može obaviti što više operacija u vremenskoj jedinici. Frekvencija koraka se mjeri u megahercima, danas u gigahercima i ona je obično vidno istaknuta u tehničkim podacima. Drugi važni čimbenik je količina bitova koju središnja jedinica za obradu podataka može obraditi odjednom. Što više bitova to ima veću moć obrade podataka. U početku je to bilo 8 bitova informacija (8080, 6800, Z80, itd.). Mikroprocesori koji se rabe u suvremenim računalima su 16-bitni (npr. 8088, 68000), 32-bitni (80384, i486, Pentium Celeron, 68040, PowerPC, Athlon, Duron) i 64-bitni (Opteron). Treći čimbenik koji bitno utječe je sama arhitektura središnje jedinice za obradu podataka, posebno način na koji dobavlja i obrađuje podatke. Neke jedinice imaju mogućnost istodobne obrade podataka i dobave novog podatka iz memorije, čime se znatno ubrzava obrada.

11. Memorije u računalima - Objasniti pojam memorije u računalima, te način pohrane i dobavljanja podataka iz

nje - Navesti podjelu memorije s obzirom na postojanost podataka - Opisati obje dvije skupine memorija, te dati primjere za svaku od njih - Navesti glavne značajke i podjelu RAM memorije

Podaci kod von Neumannovog računala, program i podaci su pohranjeni u memoriji (radnoj memoriji). Ona ima sposobnost pohrane ili čuvanja određene količine podataka. Podaci grupirani u bajtove se pohranjuju na neko određeno mjesto u memoriji koje se naziva memorijska lokacija. Želi li se pohraniti ili pročitati određen bajt, potrebno je navesti adresu te lokacije. Kapacitet memorije se mjeri brojem bajtova koji se mogu u nju pohraniti. Memoriju računala možemo podijeliti u dvije osnovne skupine: RAM (eng. Random Access Memory) je memorija sa slučajnim pristupom u koju se mogu upisivati podaci i iščitavati onoliko puta koliko mi to želimo, a podaci su postojani dok ih računalo namjerno ne promijeni ili dok se ne prekine napajanje, zato se ona zove nepostojana memorija (eng. Volatile). Najveće njene značajke su brzina rada i kapacitet. Danas rijetko koje računalo ima manje od 64MB memorije. Postoji statički (bistabilni sklopovi) i dinamički (minijaturni kondenzatori) RAM. Statički je brz dimenzija, ali dinamički je jeftiniji i manjih dimenzija i koristi se kao radna memorija računala. ROM (eng. Read Only Memory) je memorija u koju je podataka moguće upisati samo jednom. Nakon upisa, taj podatak se može čitati koliko puta želimo, ali se ne može mijenjati,

brisati ili upisivati novi podatak. Podatke u ROM memoriju upisuje proizvođač i korisnik ne mijenja te podatke. Uglavnom su tu podaci potrebni operacijskom sustavu računala. Postoji nekoliko vrsta ROM memorija: PROM (može se programirati), EPROM (može se izbrisati izlažući sadržaj ultraljubičastom svjetlu), EEPROM (može se izbrisati povećanim naponom), itd.

12. Ulazno-izlazni sklopovi - Opisati zadaću ulazno-izlaznih sklopova - Navesti najčešće korištene ulazno-izlazne sklopove - Navesti značajke svakog od njih

Zadaća U/I sklopova je povezivanje računala s okolinom. Programe i podatke koji će se obrađivati u računalu je potrebno na neki način dostaviti, a isto tako je rezultate potrebno dostaviti korisniku. Unutar računala su podaci predočeni električnim digitalnim signalima, a okolini su u drugom obliku. Ulazni sklopovi su građeni tako da omogućavaju priključenje vanjskih jedinica s pomoću kojih je moguće predavati podatke računalu, a izlazni sklopovi omogućavaju priključivanje vanjskih jedinica pomoću kojih je moguće predavanje podataka okolini. Paralelni port (LPT) omogućava razmjenu podataka između računala i okoline, pri čemu se odjednom razmjenjuje više bitova. Takav prijenos podataka se naziva paralelnim prijenosom. Može prenositi 8 bitova istovremeno (1 bajt) i upravljačke podatke. Priključnica ima oznaku DB25 (Data Bus 25), sa 25 priključaka. Prednost paralelnog porta je brzina prijenosa podataka i jednostavnost za prilagodbu podataka iz računala u paralelni prijenos. Nedostatak je potreba za velikim brojem vodiča i uglavnom se rabi na malim udaljenostima, te je najčešći za spajanje printera i skenera na računalo. Jedan od najpoznatijih standarda za prijenos podataka je Centronics. Serijski port (COM) omogućava razmjenu podataka između računala i okoline, pri čemu se odjednom razmjenjuje jedan bit podataka, i takav se prijenos naziva serijski. Najveća prednost serijskog sklopa su samo tri vodiča: vodič za slanje podataka, za primanje podatka a i zajednički. Nedostatak mu je spor prijenos podataka, jer prenosi jedan po jedan bit. Na računalo se spajaju najčešće jedinice koje ne traže veliku brzinu prijenosa podataka ili koje su udaljene. To su najčešće tipkovnica, miš, vanjski modem i sl. Osim navedenih triju linija može imati i 9 za nadzorne i upravljačke linije (DB9), ili DB25, a najčešći standard je RS232C Budući da je broj U/I portova ograničen, serijski i paralelni nisu dovoljni, pa se javljaju rješenja u obliku serijskih sabirnica, koje omogućuju da se na jedan serijski U/I sklop priključi više uređaja. Najpoznatije serijske sabirnice danas su USB (eng. Universal Serial Bus) i FireWire. Pritom se USB sabirnica danas koristi za povezivanje gotovo svih ulaznih i izlaznih jedinica s računalom, a FireWire za povezivanje uređaja koji traže vrlo veliku brzinu prijenosa podataka (video diskova, RAID uređaja i sl.)

13. Skener - Navesti namjenu skenera i način povezivanja s računalom - Opisati načelo rada skenera

- Navesti podjelu skenera s obzirom na mogućnost očitavanja boje i opisati svaku od podskupina

- Navesti podjelu skenera s obzirom na način na koji izvode postupak skeniranja i opisati svaku od podskupina

Skener je ulazna jedinica računala namijenjena izravnom unosu crteža i slika s papira, filma i sl. u računalo. Ne zahtijeva precrtavanje crteža, već ga je u stanju izravno pretvoriti u električne signale prihvatljive računalu. Načelo djelovanja skenera se temelji na pretvorbi svjetla odbijenog od slike u električne impulse. Zrake svjetla odbijene od površine slike dovode se sustavom leća i ogledala osjetilima za pretvorbu svjetla u električnu struju. slika se pri pretvorbi dijeli u područja ili točke, pri čemu svaka od točaka predočena jakošću električne struje odgovara intenzitetu odbijene zrake svjetla. Takav se postupak očitavanja, pri čemu se slika dijeli u niz točaka koje se očitavaju u vremenskom slijedu zove skeniranje. Što više točaka na jedinici površine ima, to je veća razlučivost, koja se kreće od 100 točaka po inču za jeftine skenere pa do preko 1200 točaka po inču za profesionalne modele. Tri osnovne vrste skenera s obzirom na mogućnost očitavanja boje slike: Skeneri koji mogu očitati samo jednobojnu sliku u dva intenziteta, svakoj točki slike pridjeljuju samo jednu od dvije moguće vrijednosti - crno ili bijelo, pa je svaka točka slike predstavljena s jednim bitom. Intenzitete između te dvije krajnosti skeneri ove vrste nisu u stanju očitati. Skeneri koji mogu očitati jednobojnu sliku u više intenziteta, svakoj točki pridjeljuju određen broj bitova koji predstavlja različitu razinu električne struje nastale kao rezultat različitog osvjetljenje svjetlosnog osjetila skenera. Postoje skeneri sa 16 (4 bita), 64 (6 bitova) i 256 (8 bitova) razine sivog. Skeneri koji očitavaju sliku u boji, razlučuju primljenu svjetlosnu zraku svake točke skenirane slike na tri komponente: crvenu, zelenu i plavu, i za svaku od tih komponenata generiraju električni signal i dodjeljuju po 8 bitova. Rezultat skeniranja je kompozitna RGB slika. Skeneri se najčešće povezuju posredstvom paralelnog U/I sklopa ili USB sabirnice. Uz skener se isporučuje i programski paket koji upravlja radom skenera i pretvara sliku u format podataka prihvatljiv računalu. S obzirom na način na koji izvode postupak skeniranja papira skeneri se dijele na:

- ručne skenere (mehanizam smješten u kućište pogodno za držanje u ruci, skener se ravnomjerno povlači preko slike, no najveće ograničenje je širina koja je oko 10 cm, i osjetljivi su na pravocrtnost i brzinu pokretanja)

- stolne skenere s pokretnim papirom (vrlo slično ručnim skenerima, ali imaju pogonski mehanizam za pokretanje papira ispod glave skenera, širina oko 21cm, nemogućnost skeniranja knjiga i časopisa i sl.)

- stolne skenere s mirujućim papirom (standardni skeneri koji se danas najčešće nađu, s prozirnim staklom, u unutrašnjosti se nalazi izvor svjetla, leće, osjetila za svjetlo; papir miruje, a sustav za skeniranje se pomiče, a omogućeno je ugrađivanje automatske izmjene papira, najčešći format je A4, rjeđi su A3 i veći, dobre kvalitete očitanja, razlučivosti i jednostavno rukovanje, nedostatak je samo format)

- rotacijske skenere (visoka kakvoća skeniranja, ali visoka cijena te spor rad i nemogućnost skeniranja nesavitljivih predložaka, predložak se rotira oko valjka i osvjetljava, a razlučivost ovisi o brzini vrtnje)

- nadsvođene skenere (sustav za skeniranje se nalazi u glavi skenera ovješenoj iznad slike i pokretno ogledalo mijenja svoj položaj projicirajući dio po dio slike na osjetilo,

i glavna prednost je skeniranje trodimenzionalnih predmeta, iako je reljefnost ograničena na oko 2cm)

14. Monitor - Navesti namjenu monitora i način povezivanja s računalom - Opisati pojmove rezolucija monitora i veličina zaslona - Navesti podjele monitora - Navesti značajke svakog od podtipova monitora

Monitor je izlazna jedinica koja podatke iz računala prikazuje na svom zaslonu u čovjeku razumljivom obliku. Prikaz se sastoji od teksta, crteža, razumljivih simbola i sl. Prikaz na zaslonu lako i brzo se mijenja, privremene je naravi i gubi se prekidom napajanja monitora. Monitor se povezuje s računalom posredstvom grafičke kartice, čija je zadaća pretvorba digitalnih signala iz računala u oblik koji je monitoru prihvatljiv. Grafička kartica se ugrađuje u računalo, a s monitorom se povezuje priključnim kabelom. Osnovni element slike na zaslonu jest zaslonska točka (piksel) koja je po svojoj cijeloj površini jednake boje i intenziteta svjetla. Kakvoća slike monitora ovisi o broju zaslonskih točaka od kojih je slika sastavljena. Što je više točaka, to je slika bolja, a mjera kakvoće slike je razlučivost monitora. Razlučivost monitora je broj koji govori o najvećem broju zaslonskih točaka koje na zaslonu može prikazati monitor, a izražava se kao umnožak broja zaslonskih točaka u vodoravnom i uspravnom smjeru (320x240, 640x480, 800x600, 1024x768, 1280x960, 1600x1200). Omjer između vodoravne i uspravne stranice može biti 4:3, a rjeđe i 16:9 (widescreen). Veličina zaslona monitora mjeri se duljinom dijagonale u inčima, te postoje standardne vrijednosti od 12", 14", 15", 17", 19", 21". Monitori većih zaslona su skuplji i koriste se uglavnom za grafičke profesionalne primjene visokih zahtjeva. Monitori se dijele na jednobojne i višebojne monitore. Jednobojni mogu podatke prikazati u samo jednoj boji na crnoj podlozi (ili crna na nekoj drugoj jednobojnoj podlozi). Za boju prikaza se obično koriste bijela, žuta, zelena, crvena i narančasta. Monitori koji prikazuju crne znakove na bijeloj podlozi, zovu se papirno bijeli monitori. Višebojni monitori prikazuju sliku kombinacijom triju osnovnih boja: crvene, zelene i plave, pa se nazivaju RGB monitori. Kombinacijom intenziteta tih triju boja, moguće je dobiti bilo koju drugu boju. Broj boja na ovim monitorima ovisi o njihovoj građi i o pogonskoj grafičkoj kartici, a kreće se od 16 boja pa do 32 milijuna boja.

15. Monitor s katodnom cijevi - Nacrtati shemu rada monitora s katodnom cijevi - Opisati načela rada monitora s katodnom cijevi - Navesti prednosti i nedostatke monitora s katodnom cijevi - Objasniti način na koji dobivamo prikaz u boji na monitoru s katodnom cijevi

Monitori s katodnom cijevi, CRT monitori, su najrasprostranjenija vrsta monitora. Dobra kakvoća slike, dobra pouzdanost i umjerena cijena su razlog da se ta vrsta monitora rabi od kućnih pa do superračunala. U njihova loša svojstva ubrajamo štetan utjecaj elektromagnetskog polja na okolinu.

Katodna cijev jednobojnog CRT monitora sastoji se od vakumirane staklene cijevi na čijem je jednom kraju elektronski top, a na drugom zaslon premazan fosforom. Žarenjem katode u elektronskom topu izlijeću elektroni i između elektronskog topa i prednjeg dijela cijevi elektroni lete velikom brzinom prema zaslonu. Prolaze kroz upravljačku rešetku, pa kroz sustav za fokusiranje, i takva zraka prolazi kroz magnetsko polje zavojnice i tada se otklanja i udara u fosforni premaz na zaslonu cijevi i uzrokuje pojavu svijetle točke na mjestu udara. Katodna cijev višebojnog CRT monitora ima tri jednaka elektronska topa, i svaki od njih ima svoju upravljačku rešetku i sa svakim se snopom elektrona upravlja zasebno. Postupak ubrzavanja, fokusiranja i otklona zrake elektrona je isti kao i kod katodne cijevi jednobojnog CRT monitora, samo što je napon za ubrzanje elektrona višebojnih monitora znatno veći. Na mjestu udara elektronske zrake elektronskog topa u zaslon cijevi za crvenu boju, nanesen je fosfor koji svijetli crveno pod udarom elektrona, a na jednak način i zeleni i plavi. Kombinacijom intenziteta triju osnovnih boja je moguće dobiti bilo koju boju.

16. Monitor s tekućim kristalima - Nacrtati shemu rada monitora s tekućim kristalima - Opisati načela rada monitora s tekućim kristalima - Navesti prednosti i nedostatke monitora s tekućim kristalima - Objasniti način na koji dobivamo prikaz u boji na monitoru s tekućim kristalima

Monitori s tekućim kristalom, LCD monitori, odlikuju se malim dimenzijama, vrlo malom potrošnjom energije i zanemarivo malim štetnim zračenjem. Zbog svoje ekonomičnosti i malih dimenzija, veću primjenu su dobili u prenosivim računalima. Tekući kristal je organska tvar koja je na sobnoj temperaturi u tekućem stanju, a ima svojstvo polarizacije svjetla. Smjer polarizacije ovisi o

LC zaslon ne emitira svjetlost već samo propušta ili ne propušta vanjsko svjetlo

Monitori s tekućim kristalom dobili su ime po pokaznom dijelu monitora, čije se djelovanje temelji na svojstvima tzv. tekućeg kristala. Tekući kristal je organska tvar koja je na sobnoj temperaturi u tekućem stanju, a ima svojstvo polarizacije svjetla. Smjer polarizacije ovisi o usmjerenju molekula tekućeg kristala. Djelovanjem električnog polja na tekući kristal mogu se usmjeravati molekule tekućeg kristala, a time i zakretati smjer polarizacije. LCD zaslon građen je poput sendviča koji se sastoji od dvaju stakala i tekućeg kristala hermetički zatvorenog između tih stakala. Na svako od stakala nanesena je prozirna vodljiva elektroda čiji su izvodi dovedeni do ruba zaslona i na koje se može dovesti električni napon. Na prednjem staklu elektrode su usporedne i uspravne, a na stražnjem usporedne i vodoravne. Mjesto sjecišta jedne uspravne i jedne vodoravne elektrode čini jednu zaslonsku točku. Na prednjem staklu LCD zaslona nalijepljena je polarizirajuća folija sa stalnim smjerom polarizacije. Nepolarizirano svjetlo prolazi kroz foliju bez smetnje, a polarizirano svjetlo samo ako mu se smjer polarizacije poklapa sa smjerom polarizacije folije. Ako se njihovi smjerovi ne poklapaju, svjetlo će biti u nekoj mjeri prigušeno. Stvaranjem električnog polja između elektroda LCD zaslona može se postići takvo zakretanje molekula tekućeg kristala da one polariziraju prolazno svjetlo sa smjerom polarizacije okomitim na smjer polarizacije folije. Zbog toga će promatraču LCD zaslon izgledati prozirnim na mjestima gdje elektrode nisu međusobno pod naponom (svjetlo slobodno prolazi) i neprozirnim na mjestima gdje su elektrode pod naponom (svjetlo zbog polariziranja ne može proći).

17. Pisač - Navesti namjenu pisača i način povezivanja s računalom - Opisati pojmove format pisača, brzina ispisa i rezolucija pisača, te dati primjere - Navesti podjelu pisača s obzirom na mogućnost višebojnog tiska i opisati sustave boja

koji se tu koriste - Navesti podjelu pisača s obzirom na tehnologiju stvaranja otiska i odrediti značajke

svake od skupina Pisač je izlazna jedinica koja vrši ispis podataka iz računala na papir u čovjeku razumljivom obliku, a na računalo se spaja posredstvom paralelnog porta ili USB sabirnice. Format pisača je podatak koji govori o dimenzijama papira koje može prihvatiti pisač. Obično se iskazuje u najvećoj prihvatljivoj širini papira (npr. 245mm (10 inča) za A4 i 406mm (16 inča) za A3).

Pisač može prihvatiti pojedinačne listove papira (A3, A4 i sl.) koji uvlači i pomiče sustavom transportnih valjaka, i beskonačni papir koji uvlači posebnim zupčanicima preko rupica na rubu papira, koje poslije ispisa treba micati i zasebno rezati. Brzina pisača se mjeri najvećim brojem znakova koje pisač može otisnuti u jednoj sekundi (kod matričnih, lepezastih i linijskih pisača) ili brojem stranica koje pisač može otisnuti u jednoj minuti (kod laserskih pisača i pisača s mlazom tinte). Te vrijednosti ovise o vrsti pisača, kakvoći ispisa, skupu znakova koji se ispisuje itd. Razlučivost pisača je podatak koji govori o kakvoći otiska, a izražava se brojem elementarnih točaka koje može otisnuti pisač na jedinicu duljine, i što je broj veći to je ispis kvalitetniji. Najčešća je podjela pisača s obzirom na tehnologiju kojom se ostvaruje otisak je:

- matrične pisače - jeftini, dobra kakvoća ispisa, malih dimenzija, jednostavna rukovanja, pomoću iglica (9 ili 24) smještenih u matrični oblik u glavi pisača i trake sa bojom se ostavlja ispis na papiru, brzina je od 30 do 300 znakova u sekundi, a razlučivost ne prelazi 360dpi.

- lepezaste pisače - ima glavu od dva dijela, lepeze (ima izlivene sve znakove koji se mogu otisnuti) i udarala, no cijeli proces je spor, ograničen je skup znakova i nemogućnost ispisa crteža su ga izbacili iz uporabe.

- linijske pisače - izuzetna brzina rada (100 do 5000 redova u minuti), ali slaba kakvoća ispisa, visoka cijena i velike dimenzije, broj otisaka višestruko nadmašuje ostale vrste pisača, a bubnjevi sa znakovima se okreću velikim brzinama i otiskuju cijele redove

- termičke pisače - stvaraju otisak toplinskim djelovanjem termičke glave te djelovanjem na papir on prelazi u crnu boju i ostavlja otisak, malih je dimenzija i bešuman je, no traži posebnu vrstu papira i malu brzinu

- pisače s mlazom tinte - glava pisača štrca vrlo tanke mlazove tinte kroz mlaznice i pri dodiru s papirom se stvaraju obojene točke, s boljim papirom, otisak će biti bolji, rad je bešuman, a kakvoća otiska vrlo dobra te se razlučivost kreće i do 1000dpi., sporiji rad i skupa tinta su jedini nedostaci

- laserske pisače

18. Laserski pisač - Nacrtati shemu rada laserskog pisača - Opisati načelo rada laserskog pisača - Navesti značajke suvremenih laserskih pisača

Laserski pisači imaju kakvoću otiska kakvu nema nijedna druga vrsta pisača, nalik na tiskarski otisak. Načelo djelovanja su preuzeli od fotokopirnih strojeva. Laserska zraka putuje od laserske diode do optičkog sustava za usmjeravanje zrake koji je usmjerava na bubanj i po njemu ispisuje uzdužnu crtu. Bubanj je sposoban generirati i pohraniti naboj na osvijetljenim mjestima. On se okreće, a laserska zraka ispisuje niz uzdužnih usporednih crta raspoređenih po cijeloj površini bubnja. Sklop za upravljanje prekida lasersku zraku sukladno primljenim podacima od računala, te je svaka uzdužna crta isprekidana. Takav niz uzdužnih isprekidanih crta tvori sliku koja je pohranjena na bubnju u obliku rasporeda točkastih naboja. Takav mjestimično elektrostatički nabijeni bubanj se okreće i prolazi ispred spremnika s bojom u prahu. Zbog razlike potencijala boja se hvata na nabijena mjesta na bubnju. Kad bubanj s nanesenim prahom uvuče papir, zbog razlike potencijala između bubnja i papira obojeni prah se prenosi s bubnja na papir. Papir nadalje prolazi kroz grijalo koje zagrijava papir s prahom, učvršćuje prah na papir i pretvara ga u trajni otisak.

Najveći nedostatak laserskih pisača je visoka cijena, velike dimenzije i prilična težina, te velika potrošnja električne energije. No, uski snop laserske zrake i mogućnost točnog upravljanja njome omogućava vrhunsku kakvoću otiska. Razlučivost laserskih pisača kreće se od 300 do preko 1000 točaka po inču. Brzina laserskog pisača kreće se od 4 do 25 stranica u minuti.

19. Disketa - Navesti značajke diskete - Opisati čitanje podataka s diskete i pisanje podataka na disketu - Opisati postupak formatiranja diskete - Navesti dimenzije, kapacitet, cijenu, brzinu i pouzdanost diskete

Disketa je magnetski disk koji se može razmjenjivati između pogonskih mehanizama poznatih pod imenom disketna jedinica. Diskete se mogu jednostavno umetati i vaditi iz takvog mehanizma i seliti s računala na računalo. Format zapisa je normiran da ga mogu razmjenjivati između računala iste vrste. Disketa je smještena u košuljicu za zaštitu od oštećenja i olakšanog rukovanja. Unutrašnjost je presvučena tvari koja smanjuje trenje između košuljice i diskete i pritom čisti disketu od prljavštine. Mehanizam koji prihvaća disketu okreće je brzinom od 300 okretaja u minuti. Magnetska se glava prislanja uz površinu diskete na mjestu otvora za glavu na košuljici diskete. Pri upisu podataka, magnetska glava disketne jedinice zapisuje podatke u koncentričnim krugovima koji se zovu tragovi, u magnetskom sloju površine diska. Fizički položaj tragova strogo je određen kako bi se magnetska glava u bilo kojem mehanizmu točno postavila na željeni trag. Danas je u uporabi disketa promjera 3.5", a prije su se rabile i diskete od 5.25" i 8". Najčešći kapacitet je 1.44MB, rjeđe 720kB, no postoje i floptical diskete LS120 kapaciteta 120MB i Bernoulijeve diskete Iomega Zip kapaciteta 100 i 200MB

20. Tvrdi magnetski disk - Navesti značajke tvrdog diska - Opisati čitanje podataka s tvrdog diska i pisanje podataka na tvrdi disk - Opisati postupak pripreme tvrdog diska za uporabu - Navesti dimenzije, kapacitet, cijenu, brzinu i pouzdanost tvrdog diska

Tvrdi magnetski disk izrađen je od krutih materijala, najčešće u obliku aluminijskih diskova presvučenih magnetskim materijalom. Aluminijski diskovi moraju biti vrlo ravni i vrlo glatke površine, a magnetski sloj od finih čestica. Na istu osovinu, jedan iznad drugoga, smješteno je nekoliko diskova, a za svaki od njih postoje po dvije magnetske glave koje su sve zajedno učvršćene u jedan sklop i zajedno se pomiču. Diskovi se okreću preko 3600 okretaja u minuti, a glava lebdi iznad površine diska na udaljenosti od smo nekoliko desetaka nanometra. Magnetska glava ne dodiruje površinu diska, već lebdi na zračnom jastuku iznad površine diska, te nema njihovo međusobnog dodira i time se trajnost diska povećava. Veća brzina vrtnje diska omogućava brže čitanje podataka, ali više zagrijava pogonski mehanizam. Diskovi se smještaju u nepropusno kućište do kojih korisnik nema pristupa, jer i čestice koje u zraku lebde su dovoljne da prouzroče oštećenje diska. Kapacitet tvrdog magnetskog diska je najveća količina podataka koja se može pohraniti na disk, a u suvremenih tvrdih diskova je u pravilu veći od 10GB. najčešće su promjera 2", 3.5" i 5.25". Pogonski mehanizmi tvrdih diskova izrađuju se najčešće kao jedinice za unutarnju ugradnju u računala, a priključuju se uz pomoć kabela i sučelja koje je ili integrirano u matičnu ploču računala ili je pak građeno u obliku kartice za ugradnju u računalo.

21. Optički disk - Navesti značajke optičkog diska - Opisati čitanje podataka s optičkog diska - Navesti podskupine optičkih diskova i opisati svaku od podskupina - Navesti dimenzije, kapacitet, cijenu, brzinu i pouzdanost optičkih diskova

Kao izvor svjetlosti pri upisivanju i čitanju podataka kod optičkih diskova rabi se laser koji ima mogućnost stvaranja vrlo uskog snopa svjetlosti i time stvaranja relativno velike energije na maloj površini. Od svih opisanih sustava za pohranu velike količine podataka optički diskovi imaju najveću gustoću pohrane podataka. Gustoća pohrane podataka je broj koji govori o tome koliko se bitova može pohraniti po jedinici površine. Ona je veća oko 20 puta od gustoće podataka magnetskog diska. Glava za upisivanje i čitanje kod optičkih diskova nije u dodiru s diskom, već je udaljena od površine diska oko 1 mm, pa ne troši i ne oštećuje disk. Zbog relativno velike udaljenosti glave izbjegnuta je i pojava pada glave na disk koja je kod magnetskog diska uzrok nepopravljivih oštećenja. Optički diskovi mogu se bez teškoća i pouzdano izmjenjivati iz jednog pogonskog mehanizma u drugi. To proširuje mogućnosti primjene na razmjenu i prijenos podataka. Niska cijena po pohranjenom bitu podataka jedna je od najvažnijih prednosti optičkih diskova pred ostalim medijima za pohranu i glavni je razlog njihove široke prihvaćenosti.

Pri čitanju podataka upisanih na površinu optičkog diska površina diska osvjetljava se laserskom zrakom male snage fokusiranom na površinu diska. Laserska zraka odbija se od površine diska i istim sustavom leća usmjerava na osjetilo svjetlosti. Osjetilo čita podatke na temelju primljene energije odbijene zrake, a ona ovisi o svojstvima površine od koje se odbija. Disk se okreće, te se na mjestu fokusa zrake izmjenjuju mjesta različite sposobnosti odbijanja zrake. Ta mjesta predstavljaju podatke. Mjesto koje dobro odbija zraku predstavlja logičku nulu, a mjesto koje je slabo odbija predstavlja logičku jedinicu. Prema mogućnostima upisivanja, brisanja i promjene podataka, optičke diskove možemo podijeliti u nekoliko skupina. CD ROM (eng. Compact Disc Read Only Memory) su najraširenija vrsta optičkih diskova. Isporučuju se s upisanim podacima koje korisnik ne može ni mijenjati ni brisati. Podaci se upisuju kod proizvođača diska i korisnik može samo čitati podatke. CD ROM diskovi proizvode se postupkom lijevanja polimera, u alatima, u velikim serijama, što znatno smanjuje cijenu pojedinog primjerka. CD-R (eng. Compact Disc Recordable) su posebna vrsta optičkih diskova koji se isporučuju prazni, bez podataka. Uz pomoć odgovarajućeg pogonskog mehanizma, čija je cijena dvostruko veća od standardnog CD ROM pogonskog mehanizma, korisnik može upisati podatke na prazan disk. Podaci se upisuju djelovanjem laserske zrake na površinu diska pri čemu se zagrijava i izobličuje površina refleksnih slojeva. Jednom upisane podatke nije moguće ni brisati ni mijenjati. Disk s upisanim podacima jednakog je formata kao i standardni CD ROM disk i moguće ga je čitati na bilo kojem standardnom CD ROM pogonskom mehanizmu. CD-RW (eng. Compact Disc ReWritable) su posebna vrsta optičkih diskova na koje je moguće upisivati, s njih izbrisati i na njima mijenjati podatke. Iako je to disk s potencijalno najvećim tržištem, na tržištu se pojavio najkasnije zbog vrlo složene tehnologije koja je još uvijek u intenzivnom razvoju. CD-RW disk ima znatno manju refleksivnost od uobičajenog CD ROM diska pa se može dogoditi da ga CD ROM pogonski mehanizam ne može pročitati.

22. Podjela programskog dijela računala - Navesti tri glavne podskupine programskog dijela računala - Opisati namjenu svake od podskupina i navesti primjere - Navesti od kojih se podskupina sastoji sistemski software - Opisati namjenu svake od podskupina i navesti primjere

Programskim dijelom računala (softverom) zove se skup svih programa koji se mogu izvršavati na računalu. Programi kojima se korisnik često služi pohranjeni su najčešće na tvrdom disku računala (instalirani). Dio programa korisnik redovito kupuje već pri nabavi sklopovskog dijela računala (npr. operacijski sustav), a drugi dio može instalirati prema vlastitim potrebama. Programski dio računala dijeli se na tri vrlo važne skupine:

- sistemski - skup programa kojima se rješavaju problemi koordinacije, sinkronizacije i upravljanja radom računala, neophodni za rad računala, dijele se na operacijski sustav (jezgra sistemskog softvera i sastoji se od niza programa koji upravljaju i usklađuju radom računala), programe prevoditelje (za prevođenje programa napisanih u nekom

programskom jeziku u strojni jezik, te provjerava ispravnost programa) i pomoćne programe (vezuju sistemske i aplikativne programske podrške)

- aplikativni - skup programa koji omogućuju primjenu računala u različitim područjima i njih nazivamo korisničkim programima npr. programe za obradu teksta (MS Word, WordPerfect), programe za tablično računanje (MS Excel, Lotus, Quattro Pro, VisiCalc), programe za obradu baza podataka (MS Access, Oracle, dBase, Lotus Approach), programe za obradu slike (vektorski: CorelDraw, Macromedia Freehand, Adobe Illustrator; rasterski: Adobe Photoshop, CorelPhotoPaint, Jasc PaintShopPro), programe za obradu zvuka (Sony Sound Forge)...

- komunikacijski - skup programa koji upravljaju prijenosom podataka između više računala povezanih u mrežu ili između perifernih jedinica i centralnog računala.

23. Operacijski sustavi - Definirati operacijski sustav i navesti njegove glavne zadaće - Opisati postupak podizanja operacijskog sustava - Usporediti operacijske sustave nekad i sad - Navesti primjere operacijskih sustava po skupinama

Operacijski sustav je skup programa koji povezuju i objedinjuju sve sklopovske dijelove računala i omogućavaju njihovu djelotvornu uporabu. On treba maksimalno olakšati uporabu sklopovskog dijela računala sa stajališta korisnika i istodobno osigurati maksimalnu djelotvornost. OS je tijesno vezan uz sklopovsku građu računala, pa je sukladno tome za svaku porodicu računala potrebno, u načelu, izraditi drugi operacijski sustav. Kako je središnja jedinica za obradu podataka osobnog računala mikroprocesor, tako su i operacijski sustavi građeni za neku određenu vrstu ili porodicu mikroprocesora. Svako višenamjensko računalo, a to su praktički sva osobna računala, mora djelovati pod nekim operacijskim sustavom jer je bez njega praktički nekorisno. Jedno te isto računalo ponašat će se vrlo različito pod različitim operacijskim sustavima. Svaki je korisnički program građen tako da pretpostavlja postojanje nekog od operacijskih sustava i pri svom radu koristi njegove funkcije. Među najvažnije zadaće operacijskog sustava ubrajaju se:

- upravljanje ulaznim i izlaznim jedinicama, - smještaj podataka i programa u memoriju i briga o njihovu rasporedu unutar

raspoložive memorije, - nadzor i koordinacija izvršenja svakog od korisničkih programa koji se izvode na

računalu, - provjera ispravnosti pojedinih dijelova računala, - upravljanje sigurnosnim sustavom računala, - briga o koordinaciji obrade i protoka podataka između različitih programa i korisnika, - ostale aktivnosti potrebne da bi se objedinio programski i sklopovski dio računala.

Operacijski sustav podijeljen je u dva dijela. Manji dio smješten je u ROM memoriji, a veći je smješten na neki od medija za pohranu podataka i programa, najčešće tvrdi magnetski disk. Po uključenju računala jedini program dostupan središnjoj jedinici za obradu podataka je program smješten u ROM memoriji, pa se on počinje izvršavati. To je nužni dio operacijskog sustava koji treba učitati ostatak operacijskog sustava s medija za pohranu podataka i programa. Osim tog programa, u ROM memoriji je pohranjen i BIOS (eng. Basic Input Output System), dio operacijskog sustava koji ima zadaću izravnog upravljanja ulaznim i

izlaznim jedinicama računala. BIOS je nepromjenjiv dio operacijskog sustava i služi kao najniža razina programskog sučelja između programa i sklopovskog dijela računala. Prvi operacijski sustavi za osobna računala bili su građeni pod pretpostavkom da je računalo istodobno namijenjeno jednom korisniku i jednom programu. Drugim riječima, računalo je istodobno bilo u stanju komunicirati samo s jednim korisnikom i samo s jednim programom. Takva vrsta operacijskih sustava zove se jednozadaćni operacijski sustavi. Tipični predstavnici jednozadaćnih i jednokorisničkih operacijskih sustava su CP/M i Microsoft DOS. Razvojem sklopovlja računala otvorile su se mogućnosti boljeg iskorištenja računala, pa su razvijeni višezadaćni i višekorisnički operacijski sustavi. Višezadaćni operacijski sustav u stanju je istodobno izvršavati više od jednog programa na jednom te istom računalu. Uz uporabu višezadaćnog operacijskog sustava korisnik je u stanju jedan program koristiti u prednjem planu (izravna komunikacija korisnika s programom), dok se u pozadini izvršava neki drugi program. Relativno je jednostavno prebacivati programe iz prednjeg plana u pozadinu i obrnuto. Istodobno je moguć rad i s više od dva programa. Istodobnost izvođenja programa jest privid, a obavlja se na račun brzine. Računalo ima ograničene sklopovske mogućnosti, pa se istodobno izvođenje programa provodi tako da se raspoloživo vrijeme središnje jedinice za obradu podataka podijeli između aktivnih programa. Raspodjela vremena je provedena tako da korisnik ne može uočiti da je središnja jedinica za obradu podataka privremeno prestala s izvođenjem jednog programa i prešla na izvođenje drugog, već ima utisak istodobnosti. Svaki novo pokrenuti program mora oduzeti dio vremena za obradu već pokrenutim programima, pa se to izravno odražava na brzinu izvođenja programa. Korisnik to uočava kao usporenje rada računala. Višekorisnički operacijski sustav omogućava istodobni rad više korisnika na istom računalu. Budući da je fizički nemoguće da više korisnika istodobno rabi istu tipkovnicu, miša, monitor i ostale dijelove istog računala, to se na nadzorno računalo koje se naziva poslužitelj (eng. Server) priključuju pristupna računala (eng. Client). Najčešće je višekorisnički sustav istodobno i višezadaćni operacijski sustav, tako da različiti korisnici mogu izvoditi istodobno različite programe na istom računalu. Kao i u prethodnom primjeru prividna istodobnost postiže se podjelom vremena obrade među programima i korisnicima. Korisnik će pri prvom susretu s višekorisničkim i jednokorisničkim operacijskim sustavom odmah uočiti tipičnu razliku. Pri pokretanju jednokorisničkog operacijskog sustava moguće je odmah pokrenuti neki od korisničkih programa bez posebne prijave korisnika. Pri pokretanju višekorisničkog operacijskog sustava od korisnika se zahtijeva prijavljivanje (eng. Log on). To je postupak kojim se korisnik identificira navodeći svoje korisničko ime i lozinku, a operacijski sustav mu na temelju unaprijed pridijeljenog dopuštenja dopušta ili ne dopušta rad na računalu. Ukoliko je korisniku dopušten rad, tada operacijski sustav na temelju unaprijed određenih parametara ograničava rad korisnika na dopuštene radnje. Višezadaćni i višekorisnički operacijski sustavi postavljaju povećane zahtjeve na računalo u pogledu središnje jedinice za obradu podataka, memorije i ulazno-izlaznih sklopova. Tipični predstavnici višezadaćnih i višekorisničkih operacijskih sustava su Unix, Linux i IBM OS/2.

24. Korisnička sučelja operacijskih sustava - Definirati korisničko sučelje operacijskog sustava - Navesti tipove korisničkih sučelja - Navesti značajke svakog od njih

Dio operacijskog sustava koji je zadužen za komunikaciju računala s korisnikom zove se korisničko sučelje (eng. User Interface). Ono je zaduženo za prihvat naredbi od korisnika i predaju podataka korisniku. Jedan operacijski sustav može raditi s više različitih korisničkih sučelja. Najčešći način prikaza podataka korisniku jest u obliku ispisanih znakova i simbola na zaslonu monitora ili papiru. Isprva je taj prikaz tehnološki bio ograničen na relativno ograničen skup znakova (slova, brojaka, znakova interpunkcije i nekih posebnih znakova), pa su prvi operacijski sustavi bili operacijski sustavi sa znakovnim korisničkim sučeljem. Takvi su bili operacijski sustavi CP/M i Microsoft DOS. Ti su sustavi korisniku slali poruke u obliku koji je česti bio neintuitivan i teško razumljiv. Kao ulazna naprava za komunikaciju u smjeru korisnik-računalo koristila se gotovo isključivo tipkovnica, te je korisnik mogao računalu predati poruku samo kao niz znakova koji su bili na raspolaganju na tipkovnici računala. Razvojem tehnologije pokaznih naprava i napretkom računala uopće omogućeno je razmjenjivanje poruka između korisnika i računala osim znakovima i slikovnim simbolima. Operacijski sustavi koji komuniciraju s korisnikom znakovima i slikovnim simbolima zovu se operacijski sustavi s grafičkim korisničkim sučeljem. (eng. Graphic User Interface). Računalo predaje poruke korisniku u vidu sličica koje se nazivaju ikonama, a koje likovno opisuju i podsjećaju na predočenu akciju ili objekt kojim korisnik može rukovati. Korisnik svoje poruke računalu, osim posredstvom tipkovnice, može predavati i uz pomoć miša i drugih pokaznih naprava, pokazujući na prikazane ikone na zaslonu i odabirući na taj način željene radnje. Grafičko korisničko sučelje omogućava znatno prirodniji i čovjeku razumljiviji način komuniciranja. Obuka korisnika znatno je brža, a odbojnost korisnika prema računalu i operacijskom sustavu manja. Prednosti operacijskih sustava s grafičkim korisničkim sučeljem jesu prilagođenost čovjeku i znatno brže i kraće učenje u odnosu na znakovna korisnička sučelja, a njihov nedostatak je zahtjevnost glede sklopovske građe računala (velika brzina rada, veliki kapacitet memorije, monitor s velikom razlučivošću i slično). Tipični predstavnici operacijskih sustava s grafičkim korisničkim sučeljem jesu: Microsoft Windows, Mac OS, BeOS, OS/2 Presentation Manager. Najpopularniji operacijski sustav s grafičkim korisničkim sustavom za IBM PC sukladna osobna računala jest Microsoft Windows. U početku je Microsoft Windows bio grafičko korisničko sučelje koje se za funkcije operacijskog sustava oslanjalo na operacijski sustav Microsoft DOS, dok je tek od 1995. godine Microsoft Windows postao samostalni operacijski sustav u pravom smislu riječi. Mac OS bio je prvi široko rasprostranjeni operacijski sustav s grafičkim korisničkim sučeljem. Pojavio se istodobno s računalom Apple Macintosh 1984. godine. Od 1991. godine bitno je unaprijeđen kada tvrtka tržištu nudi inačicu System 7, jedan od najomiljenijih operacijskih sustava s grafičkim korisničkim sučeljem. UNIX je višekorisnički i višezadaćni operacijski sustav razvijen u Bell laboratorijima američke tvrtke AT&T. Razvoj je započeo 1969. godine, a traje neprekidno do danas. Za razliku od ostalih ovdje spomenutih operacijskih sustava, UNIX je najprije bio razvijen za velika i srednja računala. Pojavom osobnih računala razvijene su i verzije operacijskog sustava UNIX i za tu vrstu računala. Veliku popularnost UNIX je stekao na američkim sveučilištima jer je u usporedbi s ostalim operacijskim sustavima u to doba bio znatno jednostavniji za uporabu, pouzdaniji i jeftiniji. U načelu to je operacijski sustav sa znakovnim korisničkim sučeljem, ali postoje i grafička korisnička sučelja s kojima također može raditi, npr. X Windows.

25. Binarno kodiranje zvuka - Opisati postupak računalnog stvaranja zvuka - Opisati postupak računalne pohrane zvuka - Navesti dva temeljna oblika zvučnih datoteka - Navesti značajke oba dva oblika

Binarno kodiranje zvuka dosta je složeni postupak. Da bi računalo pohranilo neki zvuk potrebno je zvučni val najprije pretvoriti u električnu veličinu (npr. pomoću mikrofona), a zatim tu analognu električnu veličinu pretvoriti u digitalni, binarni oblik. Za stvaranje zvuka postupak je obrnut. Najprije je potrebno pretvoriti digitalni podatak u analogni električni signal, a zatim taj signal pretvoriti u zvučne valove (npr. pomoću zvučnika, slušalica ili elektroničkog glazbala).

zzvvuuččnnii vvaall

mmiikkrrooffoonn

ddiiggiittaallnnii ppooddaaccii aannaallooggnnii,, eelleekkttrriiččnnii ssiiggnnaall

zzvvuuččnnaa kkaarrttiiccaa ttrraajjnnaa mmeemmoorriijjaa Računalna pohrana zvuka

Elektronički sklop koji pretvara analogne signale u digitalne i obrnuto, naziva se zvučna kartica (eng. Sound card). Zvučna kartica može, s obzirom na način pohrane zvuka, stvarati i reproducirati dva oblika zvukovnih datoteka. To su valni oblik (eng. wave) i MIDI oblik.

zzvvuuččnnii vvaall

ddiiggiittaallnnii ppooddaaccii aannaallooggnnii,, eelleekkttrriiččnnii ssiiggnnaall

zzvvuuččnnaa kkaarrttiiccaa ttrraajjnnaa mmeemmoorriijjaa

zzvvuuččnniikk

Računalno stvaranje zvuka Datoteke valnog oblika nastaju mjerenjem amplitude analognog električnog signala koji predstavlja zvučni val u određenim vremenskim razmacima. Taj postupak naziva se uzimanje

uzoraka (eng. sampling). Broj uzoraka uzetih u razdoblju od jedne sekunde (eng. sampling rate) naziva se učestalost uzorkovanja, a izražava se u kilohercima. Što je broj uzoraka uzetih u jednoj sekundi veći, reprodukcija će biti kvalitetnija. Minimalna vrijednost frekvencije uzorkovanja za prihvatljivu kakvoću zvuka je približno 11kHz, a postoje normirane vrijednosti frekvencije uzorkovanja, npr. 22,05 kHz ili 44,1 kHz. Pri frekvenciji uzorkovanja 44,1 kHz mogu se zabilježiti zvukovi cjelokupnog raspona ljudskog sluha (od 20 Hz do 20.000 Hz).

Usporedba grubog i finog uzimanja uzoraka

Izmjerene vrijednosti amplitude zvučnog vala se nakon toga pretvaraju u binarne brojeve određene dužine kako bi računalo moglo prihvatiti, pohraniti i obraditi takav podatak. Taj se postupak pretvorbe naziva kodiranje (eng. coding). Uobičajena je uporaba binarnih brojeva dužine 8 ili 16 bitova. Zapisani skup takvih brojčanih vrijednosti čini jednu datoteku valnog oblika. Datoteke valnog oblika pogodne su za pohranu bilo koje vrste zvuka: glasa, glazbe, posebnih zvučnih efekata. Kako je za prihvatljivu kakvoću zvuka potrebno pohraniti više desetaka tisuća uzoraka u sekundi, takve datoteke zauzimaju mnogo više mjesta u memoriji od MIDI datoteka. Uz frekvenciju uzorkovanja od 44,1 kHz i 16 bitno kodiranje (što odgovara kvaliteti prosječnog CD-stereo uređaja), datoteka u kojoj je pohranjena jedna sekunda zvuka bila bi velika 88200 bajta za mono zvuk, odnosno 176400 bajta za stereo zvuk. Na temelju prethodnog proračuna, za zvukovnu datoteku u koju je pohranjeno tri minute glazbe navedene kvalitete, trebalo bi preko 30 MB diskovnog prostora. Ova se vrsta datoteka vrlo često rabi za prenošenje glazbenih CD-a na disk računala. Zvuk se u računalu može pohraniti i obrađivati i na drugačije načine. Jedan od popularnijih je MIDI oblik (eng. musical instrument digital interface). MIDI datoteka ne sadrži digitalizirani zvuk već upute za stvaranje zvuka. MIDI je protokol (norma, dogovor) za razmjenu podataka između elektroničkih glazbala i računala. MIDI format sadrži normirane kodove za vrstu glazbala, note, tempo, glasnoću, brzinu udara tipke, različite efekte itd. MIDI format zbog toga nije pogodan za pohranu glasa ni bilo koje druge vrste zvuka koje načelno nije moguće stvoriti pomoću glazbenog instrumenta.

MIDI može izravno upravljati elektroničkim glazbenim instrumentima Jedan od najčešće korištenih načina reprodukcije MIDI datoteka je sinteza iz tablice zvukova. U ROM-u zvučne kartice spremljeni su uzorci zvukova raznih glazbala te se pri reprodukciji rabe ti snimljeni uzorci. Zvučna kartica može u stanovitoj mjeri i sama stvoriti zvukove koji nedostaju. MIDI datoteke za isto trajanje zvučnog zapisa zauzimaju mnogo manje memorije od datoteka valnog oblika (npr. MID datoteka može zauzeti sto puta manje memorije od datoteke valnog oblika za isti zvučni zapis). Kao što smo vidjeli, sadržaj nekog bajta može predstavljati više različitih informacija. Jedan bajt u kojem je pohranjena vrijednost 01000001(2) može predstavljati cjelobrojnu dekadsku vrijednost 65, ili pak veliko slovo "A" (prema ASCII kodu), ili naredbu nekog višeg programskog jezika, ili naredbu strojnog jezika, ili jednostavno skup bitova od kojih svaki ima posebno značenje. Postavlja se pitanje kako računalo razlikuje značenje podatka u memoriji. Ukoliko programom naredimo računalu da uzme sadržaj određenog bajta i promatra ga kao tekst, računalo će to učiniti. Ako u istom tom programu računalu naredimo da sadržaj istog tog bajta promatra kao brojevnu vrijednost, računalo će i to učiniti. Prema tome značenje pojedinog bajta ovisi o njegovoj primjeni u danom trenutku.