Osobní počítač

Z Multimediaexpo.cz

Verze z 14. 8. 2015, 11:09

Osobní a přenosný počítač (HDR, 2006)

Osobní počítač (anglicky personal computer, zkratka PC, čte se pí sí, hovorově též pécéčko apod., odborně také osobní mikropočítač) je označení pro počítač určený pro použití jednotlivcem (na rozdíl od dřívějších střediskových počítačů resp. sálových počítačů). Nejrozšířenější architekturou osobních počítačů je IBM PC kompatibilní hardware. V počátcích byly používány jednoúlohové systémy DOS (MS-DOS, PC-DOS, DR-DOS a další, dnes též FreeDOS), které byly nahrazeny víceúlohovými systémy. Jejich současnou nejrozšířenější (a zároveň monopolní) softwarovou platformou je operační systém Microsoft Windows a v menším rozsahu pak dále unixové systémy Mac OS X, Linux, BSD, OpenSolaris a další.

Historie

Související informace naleznete v článku: Dějiny počítačů.

IBM PC (IBM 5150) se zeleným monochromatickým monitorem (IBM 5151) a operačním systémem MS-DOS 5.0

Pojem byl používán již v průběhu 70. let 20. století, kdy společnost Apple a řada dalších uvedly první osmibitové osobní počítače na trh. Je ale obecně velmi málo známo, že systémy technologicky velmi podobné tehdejším prvním mikropočítačům Apple již tehdy vyráběly i jiné společnosti, třeba společnost Hewlett-Packard či Texas Instrument a další. Jako další zlomové datum je uváděno září 1975, kdy vyšlo první číslo časopisu Byte. Ale teprve s uvedením počítače IBM PC (IBM 5150) na trh v srpnu 1981 se ustálilo označení PC (nebo Personal computer) pro počítač s procesorem Intel x86 kompatibilní (tj. vnitřní architekturou a tím i komponentami a programovým vybavením slučitelný) s tímto modelem.

Zde je nutno podotknout, že vývoj v oblasti výpočetní techniky v té době probíhal velmi překotným ba až hektickým způsobem a to, že se právě tato počítačová platforma nakonec mnohem později stala de facto průmyslovým standardem bylo dáno jak shodou příznivých náhod a vynikající marketingovou prací zainteresovaných firem. V této době nebylo ještě vůbec jasné, kterým směrem půjde vývoj, systémy firmy Apple byly v mnoha ohledech technicky dokonalejší než IBM PC. Zásadní roli zde však sehrál fakt, že firma IBM zvolila otevřenou politiku, která umožnila třetím výrobcům vyrábět komponenty pro PC. Politika drahého značkového výrobku, kterou razila firma Apple nakonec neuspěla, protože díky obrovské konkurenci uvnitř trhu komponent pro potomky IBM PC, začaly nakonec její výrobky zaostávat i po technické stránce.

V přeneseném slova smyslu je srdcem počítače procesor, respektive mikroprocesor (odtud pak pochází název mikropočítač). První model IBM PC byl dodáván s procesorem Intel 8088, pracujícím na frekvenci 4,77 MHz a s operační pamětí RAM o velikosti 16 nebo 64 kB (maximálně byla rozšiřitelná na 256 KByte). Pro záznam dat se používal kazetový magnetofon, později též osmipalcová standardní disketa. Sběrnice toho modelu byla osmibitová.

Během několika let se objevila řada vylepšení a také mnoho obdobných a navazujících výrobků jiných firem, označovaných jako klony IBM PC nebo kompatibilní počítače. V roce 1983 začaly být dodávány první pevné disky o kapacitě 10 Mbyte, v roce 1986 první modely s procesorem 80286 (16bitová sběrnice, adresovatelná RAM až 16 Mbyte) a v roce 1989 s procesorem 80386.

Rovněž došlo ke zmenšení disketové mechaniky na formát 5.25" pro (mini)diskety o kapacitě 360 kByte, ke zvýšení kapacity 5.25" disket na 1.2 MB a k jejich náhradě mechanikami pro 3.5" diskety o kapacitě 1.44 MB. Operačním systémem původních osobních počítačů IBM PC a IBM PC kompatibilních býval téměř výlučně MS-DOS nebo některý z jeho klonů (např. PC-DOS, DR-DOS), který běžel v textovém režimu, zpravidla s max. 80 znaky na 25 řádcích. Od roku 1984 se ale začalo u osobních počítačů pozvolna prosazovat grafické uživatelské rozhraní (GUI), nejprve na počítačích Apple Macintosh a později na počátku 90. let 20. století na počítačích IBM PC kompatibilních v podobě MS Windows 3.0 a novějších.

V poslední dekádě 20. století došlo k rychlému vývoji hardwarových komponent i softwarových komponent PC. Mikroprocesory 80386 byly nahrazeny výrazně rychlejšími 80486, integrovaný matematický koprocesor se stal samozřejmostí, následně přišla architektura Intel Pentium, která přinesla opět výrazné zrychlení. Jestliže se v roce 1990 pohybovaly taktovací frekvence okolo 10-20 MHz, v roce 2000 to bylo okolo 100-200 MHz. Monochromatické monitory byly zcela vytlačeny barevnými monitory, rozlišení vzrostlo z 640 x 480 pixelů na 1024 x 768 pixelů. Samozřejmostí se stala mechanika pro 3.5" diskety a mechanika CD-ROM, zapojení počítače do lokální sítě a zvuková karta, běžným příslušenstvím byl telefonní modem pro přístup k internetu. Ve firemní a státní sféře došlo k ústupu jehličkových tiskáren ve prospěch laserových tiskáren, v soukromé sféře se rozšířily bublinové tiskárny.

Součásti PC

Komponenty osobního počítače:

1. Monitor
2. Základní deska
3. Procesor
4. ATA konektory
5. Operační paměť
6. Rozšiřující sloty
7. Zdroj
8. Optická mechanika
9. Pevný disk
10. Počítačová klávesnice
11. Myš

Jestliže mluvíme o součástech osobního počítače, pak bychom měli rozlišit dvě roviny, a to rovinu hardware a software. Pro dobrou funkci počítače je třeba spolehlivý a výkonný hardware, avšak to co vdechuje počítači „ducha“ je především software.

Hardware

Pokud se podíváme na osobní počítač zvenku, můžeme snadno rozlišit několik součástí:

Co je ve skříni

Typický osobní počítač dnes bývá proveden jako přístroj, který je položen na stole, nebo uložen pod stolem. To platí i přesto, že se stále častěji používají notebooky - přenosné počítače, které nemají žádnou skříň, protože vše potřebné je již integrováno v těle počítače. Samotná počítačová skříň bývá provedena různým způsobem:

• desktop – pokládá se naplocho na stůl, výhodou tohoto provedení je, že skříň může sloužit současně jako podstavec pro monitor
• věž (tower) – je uspořádání, kdy skříň leží na podložce svojí kratší stranou, takže připomíná věž (anglicky tower). Toto uspořádání je dnes nejběžnější, protože je výhodné jak z hlediska chlazení, tak proto, že počítač nemusí zabírat místo na stole. Termín „mini tower“ označuje, že by se mělo jednat o menší provedení, „midi tower“ označuje středně velkou skříň.

Ve skříni bývá uložen:

• napájecí zdroj – převádí napětí elektrické sítě na úrovně potřebné pro napájení komponent počítače (základní deska, harddisk, DVD, …). Obvykle má výkon od 250 do 1 000 Wattů.
• základní deska – také mateřská deska nebo motherboard - je deska plošných spojů, na které je umístěn procesor, operační paměť (RAM), paměť BIOSu (FLASH), hodiny reálného času a tzv. čipset počítače a základní rozhraní, jako jsou konektory pro připojení myši, klávesnice, tiskárny a jiných zařízení. V současnosti se na základní desku často integruje i grafická karta, zvuková karta a síťová karta.
• rozšiřující desky – jedná se o desky plošných spojů určené pro zasunutí do slotů základní desky, nejčastěji to bývá grafická karta, zvuková karta nebo síťová karta. S rostoucí integrací a popularitou přenosných počítačů se stále méně používají rozšiřující karty a stále více zařízení se připojuje pomocí USB
• Pevný disk (harddisk) – je zařízení, které slouží k uchovávání programů a dat potřebných pro provoz počítače a pro práci s ním.
• mechanika DVD nebo CD-ROM - slouží k nahrávání a používání dat uložených na optických discích. Současné mechaniky jsou již schopné na optické disky i zapisovat
• disketová mechanika - se dnes již téměř nepoužívá, slouží ke čtení a zapisování dat na diskety.

Monitor, klávesnice, myš

Monitor, klávesnice a myš nebo jiné ukazovací zařízení jsou dnes základními prostředky pro komunikaci uživatele s osobním počítačem, bez kterých se nedá pracovat. Připojují se přímo ke skříni počítače. Přenosné počítače mají samozřejmě tyto součásti integrovány již ve svém těle. Nejmladším zařízením z této trojice je myš (případně také trackball nebo touchpad), která je nutná pro práci s grafickým uživatelským rozhraním počítače.

Ostatní zařízení

K počítači se dnes připojují nejrůznější periferní zařízení, naprostou samozřejmostí jsou dnes například mikrofon a reproduktory (případně sluchátka), které z PC dělají opravdové multimediální a ve spojení s internetem také komunikační centrum. Stále častějším multimediálním doplňkem je i webová kamera, která je výhodou zvláště u internetové telefonie. Dalšími oblíbenými doplňky jsou tiskárna a čtečka paměťových karet.

Software

Jak již bylo zmíněno, bez software není provoz počítače myslitelný, protože mu obrazně řečeno vdechuje duši. Veškerý hardware PC je bez odpovídajícího software v souladu s anglickým termínem jen nepotřebným kusem šrotu.

Operační systém

Základní součástí software počítače je operační systém. Základní funkcí operačního systému je poskytovat služby a zpřístupňovat hardware počítače aplikačním programům. I když si pod tímto pojmem obvykle představíme grafické uživatelské rozhraní, toto je pouze špička ledovce a jedna z méně podstatných funkcí operačního systému. Hlavní funkcí operačního systému je, že zpřístupňuje aplikacím systémové prostředky, jako je například souborový systém. V současnosti stále ještě nepoužívanější operační systémy pro PC patří do rodiny systémů Microsoft Windows. U tohoto systému však bývají problémy při přechodu na vyšší verze, kdy narazíte na problémy kompatibility a na vysoké nároky hardware, výjimečně se může stát i to, že nefungují se staršími aplikacemi. Jeho hlavní výhodou je jeho rozšířenost, takže na něj existuje nepřeberné množství komerčních i volně dostupných aplikací, obzvláště her.

Nejrozšířenější alternativou desktopových MS Windows je operační systém Linux. Ten se na desktopech začíná čím dál více prosazovat pro svou jednoduchost, nízké pořizovací náklady, rychlý a spolehlivý běh a velkou přizpůsobitelnost. Linux dozrává čím dál více po stránce uživatelské přívětivosti a praktické použitelnosti. Dnes již nejde o operační systém pro pár počítačových nadšenců, ale o konkurenceschopnou platformu. Kromě toho, že je zdarma a pod otevřenou licencí GNU/GPL jeho výhodou je i existence velkého množství aplikací z oblasti volně šiřitelného software a v poslední době i komerčních aplikací, včetně některých her.

Aplikační software

V současnosti jsou možnosti osobních počítačů takové, že se zahrnují téměř vše, co jsme schopni si představit a rozumně definovat. Proto existuje i moře software, který tyto možnosti v daném směru lépe či hůře realizuje.

• kancelářský software - zjednodušeně řečeno jde o software pro sekretářky, o softwarový ekvivalent psacího stroje, kalkulačky a faxu. Ve firemním prostředí jde většinou o Microsoft Office, skládající se z textového editoru, tabulkového kalkulátoru, a poštovního klienta. Jeho zdatným volně šiřitelným kolegou je Open Office, který zdarma nabízí poměrně dobrou úroveň kompatibility s MS Office, přičemž je dostupný i pro Linux.
• komunikační software - jedná se například o webový prohlížeč, v současnosti rovněž o prostředky pro Instant messaging nebo internetovou telefonii.
• multimediální software - nejrůznější software pro přehrávání hudby a filmů, také pro jejich vytváření a střih
• software pro podporu designu - jde o nejrůznější systémy CAD a CAE - o jakousi moderní náhradu rýsovacího prkna
• prostředky vývoj software - nejrůznější počítačové jazyky a pomocné nástroje pro vytváření software
• herní software - různé počítačové hry

Současnost

Moderní osobní počítač v provedení tower

Běžným operačním systémem v současnosti (v roce 2010) je multimediální graficky orientované prostředí, např. Windows XP (dostupnost od 2001, zatím největší podíl na trhu),^[1] Windows Vista (dostupnost od 2007) nebo Windows 7 (dostupnost od 2008), Mac OS X, případně některá z variant Linuxu.

Drtivou převahu v oblasti operačních systémů mají Microsoft Windows, které nejsou přenositelné na architektury nekompatibilní s IBM PC kompatibilní a mají tendenci k používání komplikovaných nestandardizovaných nebo dokonce nedokumentovaných proprietárních datových formátů. S monokulturou operačních systémů Windows používaných v otevřeném prostředí internetu souvisí bohužel i nedobrá situace v zabezpečení současných osobních počítačů proti počítačovým virům a krádežím dat. Současné osobní počítače jsou použitelné nejen ke kancelářské práci nebo řízení průmyslových aplikací, ale též k velmi kvalitní reprodukci hudby nebo zpracování digitálních fotografií či videa. Skoro samozřejmé je i v domácnostech jejich zapojení do sítě Internet.

Tradičním osobním počítačům začnou díky prudce rostoucímu výkonu a velké praktičnosti brzy konkurovat rovněž mobilní zařízení, založená hardwarově většinou na architektuře ARM, která často používají operační systémy Symbian OS, Windows CE, Linux (Motorola, Nokia). Současně s tím, jak špičkové mobilní telefony pronikají do oblastí dříve vyhrazených osobním počítačům můžeme pozorovat i opačný vývoj. Díky pokroku v technologii výroby procesorů se zmenšují osobní počítače, ovšem na osobní počítač standardu IBM PC v mobilním telefonu s plnohodnotným OS Windows a za snesitelnou cenu si vzhledem k extrémní složitosti této technologie ještě dosti dlouho počkáme. Technologii IBM PC + MS Windows přitom prakticky nelze zjednodušit, protože by se tím ztratila její hlavní výhoda - obrovské množství software, který zde funguje. Obrázky ilustrují, jak se změnil za více než 20 let od jeho zrodu design osobního počítače. Všechny technické parametry jsou rovněž od těch původních hodně vzdáleny (všechny jednotky jsou 1000× větší než v prvních odstavcích tohoto článku): procesory nyní pracují na frekvencích 2–3 GHz, pevné disky s kapacitou okolo 1 - 3 TB nejsou žádnou výjimkou, operační paměť 4 - 8 GB začíná být běžným skoro minimálním standardem, diskety se pro záznam a přenos dat již nepoužívají – i několik set kbyte se snadno přenese přes Internet, DVD s kapacitou okolo 4,7 Gb nebo nastupující Blu-ray s kapacitou 32 - 500 GB (situace v roce 2010). Vývoj probíhá neustále dál a dál, takže za kratší či delší dobu bude nutné na toto místo doplnit další odstavce. Dosud platí empirické Mooreovo pravidlo, které říká, že každých 18 měsíců se počet součástek, které je možné za stejnou cenu integrovat do polovodičového obvodu zdvojnásobí. Již v současnosti však technologie křemíkových polovodičů, na které jsou založeny bez výjimky všechny základní součásti současných osobních počítačů, začíná narážet na technologický mantinel, daný bariérovým napětím PN přechodu. Zvyšování rychlosti procesorů a dalších komponent bylo totiž umožněno snižováním napájecího napětí z původních 5 Voltů až na současných 1.2 V. Napájecí napětí nelze snižovat pod bariérové napětí křemíkového PN přechodu, které je přibližně 0.7 V. Sice probíhá intenzivní výzkum alternativních polovodičů a technologií, avšak technologická změna takových rozměrů bude pravděpodobně probíhat desítky let. Tento technologický mantinel, spolu s tím, že při nárůstu plochy čipu se stává při návrhu problémem rychlost světla, vede k nutnosti hledat energeticky úspornější obvodová zapojení procesorů. Ukazuje se, že zatímco při integraci více procesorů na jeden čip roste spotřeba lineárně, při zvyšování výkonu zrychlováním a zesložiťováním jednojádrového procesoru roste spotřeba exponenciálně. Je zřejmé, že více jednodušších jader může zastat stejnou práci s mnohem nižší spotřebou, avšak velkou překážkou je zde software, který dosud nebyl vytvářen pro chod na masivně paralelních architekturách. Hlavní výhody paralelních architektur se nejspíše ukážou v nových aplikacích z oblasti umělé inteligence a robotiky.

Česká republika

Na jaře 2008 bylo osobním počítačem vybaveno 53 % českých domácností a z toho má 90 % připojení k Internetu.^[2]

YouTube

Související články

• Počítač
• Hardware
• Software
• IBM Personal Computer

Reference

1. ↑ Operating System Market Share
2. ↑ Internet v českých domácnostech zrychluje. Factum.cz [online].  [cit. 2008-11-8]. Dostupné online.