SVEUILITE U ZAGREBU FAKULTET ORGANIZACIJE I INFORMATIKE VARADIN

Raunala: razvoj, graa i princip rada Seminarski rad iz kolegija Informatika 1

Leda Link, G14

Broj indeksa: 38180/09-R

7. sijenja, 2010.

2

Sadraj 1. Uvod ................................................................................................................................................ 3

2. Povijest raunala ............................................................................................................................. 4

2.1. Turingov stroj i Von Neumannov model raunala ................................................................. 4

2.2. Generacije raunala ............................................................................................................... 6

2.2.1. Prva generacija raunala ............................................................................................... 6

2.2.2. Druga generacija raunala ............................................................................................. 7

2.2.3. Trea generacija raunala ............................................................................................. 7

2.2.4. etvrta generacija raunala .......................................................................................... 8

2.2.5. Peta generacija raunala ............................................................................................... 8

2.2.6. esta generacija raunala (projekt) ............................................................................... 8

3. Raunala u dananjici ...................................................................................................................... 9

3.1. Temelj raunala ...................................................................................................................... 9

3.1.1. Hardware ....................................................................................................................... 9

3.1.2. Software ...................................................................................................................... 16

3.2. Princip rada raunala ........................................................................................................... 18

3.2.1. Unos podataka ............................................................................................................ 18

3.2.2. Obrada podataka ......................................................................................................... 18

3.2.3. Prikaz rezultata obrade ............................................................................................... 19

3.2.4. Pohrana podataka ....................................................................................................... 19

4. Razvoj raunala u budunosti ........................................................................................................ 20

5. Zakljuak ........................................................................................................................................ 22

6. Literatura ....................................................................................................................................... 23

3

1. Uvod

Govoriti o raunalnoj tehnologiji ne bi imalo svrhu ukoliko ne bismo spomenuli njezin razvoj, posebno po generacijama. Raunalne generacije nam pomau tako da nam stupnjevito prikazuju toan pregled rada i sastava raunala, te tehnologiju koja se koristila u odreenim vremenskim razdobljima. ovjeku je raunalo vano kao stroj koji olakava rad, a istraivanjima i poboljanjem tehnologije njegova tendencija je velikim dijelom ili ak u potpunosti zamijeniti svoj fiziki rad raunalnim radom. Upravo iz tog razloga, raunalni svijet se neprekidno mijenja, istrauju se nove mogunosti ili poboljavaju stare, ali glavna je tenja istraivanje novih mogunosti na poljima minimalizacije, veih mogunosti raunala, te tedljivijeg i ekoloki prihvatljivijeg proizvodnog procesa, te samog rada na raunalu..

U ovome seminarskom radu pokuala sam objasniti princip rada raunala u dananje vrijeme, te neke osnovne dijelove bez kojih rad raunala nije mogu. Isto tako, osvrnula sam se na povijest raunala, prikazala neke najvanije karakteristike generacija raunala i spomenula neke pretpostavke, odnosno predvianja kakva bi nam raunalna budunost mogla biti.

4

2. Povijest raunala

2.1. Turingov stroj i Von Neumannov model raunala

Turingov stroj teoretski je ureaj kojeg je zamislio Alan Turing (1912. 1954.) te svoje ideje objavio 1937. godine. Kao misaoni eksperiment, Turing je definirao ureaj koji bi bio sposoban obavljati logike operacije bilo kojeg raunalnog algoritma. Hipotetski ''automat'' kojeg je zamislio Turing zapravo koristi tablicu stanja te registre stanja, a ulazne podatke uitava s trake. Isto tako, stroj izlazne podatke biljei na traku u obliku znakova i pomaka.

Svaki dio i svaka akcija u radu Turingovog stroja je tono unaprijed odreena i jednoznana, odnosno do jednoznanog rjeenja problema dolazi se pomou unaprijed odreenih koraka.

Turingov stroj znaajan je radi toga to je prvi (makar hipotetski) stroj koji je imao podjelu na jedinicu za ulazne podatke, jedinicu za obradu podataka te jedinicu za izlaz podataka, te je cijelu obradu rjeavao putem konanog seta osnovnih instrukcija i konane tablice unaprijed definiranih stanja, ukratko radi podrobnijeg definiranja raunalnog algoritma u formi najslinijoj onoj koju koristimo i danas.

Univerzalni Turingov stroj, odnosno ''Univerzalni raunski stroj'' je stroj koji moe provesti bilo koji unaprijed odreeni set instrukcija, odnosno moe biti koriten kao simulator bilo kojeg specifinog namjenskog Turingovog stroja, za to mu je potreban unos seta instrukcija kako provesti obradu, te ulaz podataka nad koje treba obraditi. Taj model stroja smatra se temeljem, odnosno teoretskom postavkom Von Neumannove arhitekture raunala objavljene 1946. Temelj strukture raunala, koji se zadrao u prvih etiriju raunalnih generacija, opisan je u djelu Uvodna rasprava o logikom oblikovanju elektronikog raunalnog ureaja A. W. Burkesa, H. H. Goldstinea i J. von Neumanna. U djelu je opisana graa i princip rada raunala ope namjene s mogunou pohrane programa nazvanog Von Neumannovo raunalo. Arhitektura takvog raunala sastojala se od aritmetike (aritmetiko-logike) jedinice, upravljake jedinice, memorijske jedinice i ulazno-izlazne jedinice.

Slika 1. Von Neumannova struktura raunala

5

Aritmetiko-logika jedinica, upravljaka jedinica i radni registri skupno se nazivaju sredinja procesorska jedinica1. Aritmetika jedinica se sastoji od sklopova koji izvravaju osnovne aritmetike operacije poput zbrajanja, oduzimanja, mnoenja i dijeljenja, i registara koji slue za privremeno pohranjivanje podataka (operanada) koji sudjeluju u operacijama. Upravljaka jedinica alje sve potrebne signale za vremensko voenje i upravljanje ostalim jedinicama raunala. Ona upravlja radom svih dijelova raunala, te ih usmjerava na izvoenje slijednih koraka algoritma. Svaki korak algoritma predstavljen je jednom instrukcijom2 ili slijedom instrukcija. Algoritam je u obliku kodova i instrukcija upisan u memoriju raunala, te se iz tog razloga takvo raunalo zove raunalo s mogunou pohrane programa.

Izvravanje programa se odvija na nain da upravljaka jedinica pribavlja instrukcije u kodiranom obliku, dekodira ih, te u skladu s njihovim znaenjem, generira signale pomou kojih aritmetiko-logika jedinica, memorijska jedinica i ulazno-izlazna jedinica izvode potrebne operacije. Izvravanje instrukcija, prema H. E. Stoneu, se provodi u dvije glavne faze, u fazu pribavi i fazu izvri. Postoje etiri aktivnosti tijekom izvoenja instrukcija. Prvi korak: iz memorije se ita instrukcija i prenosi se u instrukcijski registar. Ona sadri adresu sljedee instrukcije. U drugome koraku se sadraj registra poveava za jedan i odreuje instrukciju koja neposredno slijedi za instrukcijom koja je upravo proitana. U treemu koraku dekodira se 8-bitni operacijski kod, te je pobuena samo ona izlazna linija dekodera kojoj odgovara operacijski kod instrukcije koja je pribavljena. U tom trenutku zavrava faza pribavi, te se nastavlja faza izvri. U etvrtome koraku se pobuuju slijedovi operacija kojima se izvrava instrukcija, npr. prijenos podataka prema memoriji, aktiviranje sklopova za izvravanje aritmetikih ili logikih operacija i sl. Izvoenjem etvrtog koraka upravljaka jedinica se vraa na prvi korak, odnosno u fazu pribavi. Taj se rad ponavlja sve dok se ne izvri instrukcija za zaustavljanje rada (eng. halt). Memorijska jedinica je organizirana kao katodna cijev za memoriranje (eng. selectron). Sastoji se od 40 selectrona, a svaki sadri po 4096 bita. Memorijska jedinica se hijerarhijski dijeli na tri memorije: radnu (primarnu) memoriju, sekundarnu memoriju i neaktivnu memoriju. Radna memorija ima kapacitet od 4096 rijei i izravno je podrava rad sredinje procesorske jedinice. Sekundarna memorija je upravljana od strane raunala i ona predstavlja sastavni dio sustava, a moe biti svjetlosno osjetljiv film, magnetski osjetljiva traka ili magnetna ica. Neaktivna memorija predstavlja proirenje sekundarne memorije i ona se po potrebi ukljuuje u raunalo. Ulazno-izlazna jedinica slui za komunikaciju izmeu korisnika i raunala. Kao grafika izlazna jedinica koristio se selectron koji je prikazivao svijetlo polje ukoliko je bila upisana logika vrijednost 1 i tamno polje ukoliko je bila zapisana logika vrijednost 0. Teleprinter se upotrebljavao kao ulazno-izlazna jedinica jer je upisivao podatke s buene vrpce na magnetsku icu, ali i obrnuto.

1 Eng. CPU, Central Processing Unit

2 Instrukcije su slijedne operacije koje raunalo moe izvesti

6

Von Neumannov model raunala je tip raunala s arhitekturom SISD3. Dakle, u fazi pribavi samo jedna instrukcija se ita (pribavlja) iz memorije. Ona se izvrava nad skupom podataka koji se redoslijedom pribavljaju iz memorije. U jednom trenutku samo jedan podatak se nalazi na spojnome putu izmeu memorije i sredinje procesorske jedinice.

2.2. Generacije raunala

Generacije raunala ugrubo moemo podijeliti na dva raunalna sustava: Von Neumannov model raunalnih sustava (koji traje od prve do etvrte generacije raunala) i model nove grae raunalnih sustava (peta generacija i budunost). Ne moe se rei da je Von Neumannov model zadran u potpunosti kroz prve etiri generacije, ve je on razvojem tehnologije poboljavan u najbitnijim dijelovima raunalnog sustava, ali nije izgubio svoje temeljne karakteristike. Mora se napomenuti da razni struni izvori razliito definiraju broj generacija, poetak i kraj era, to posebno vrijedi za novije generacije raunala.

2.2.1. Prva generacija raunala

Zapoinje 1951. godine izradom UNIVAC-a, prvog raunala koje nije bilo koriteno samo u znanstvene i istraivake svrhe, ve i u ekonomsko-statistike svrhe.

Slika 2. UNIVAC

UNIVAC je izgraen od strane amerike kompanije Remington Rand, a temeljni element mu je bila elektronska cijev. Osnovni medij kao nosilac podataka i instrukcija bila je buena kartica, a programiralo se u strojnom ili simbolikom jeziku. Obrada podataka bila je strogo serijska, a operativni sustavi u samom zaetku stvaranja.

3 Arhitektura SISD je arhitektura s jednostrukim instrukcijskim tokom i jednostrukim tokom podataka

7

S obzirom da je temeljni element raunala ove generacije elektronska cijev, karakteristike takvih raunala su: velike dimenzije, ogranien vijek trajanja cijevi, ograniena memorija magnetskog bubnja, skromne mogunosti ulaza i izlaza podataka, uestalost kvarova, velika potronja elektrine energije, mala brzina rada, te programiranje u simbolikom jeziku. Najpoznatiji modeli prve generacije raunala su: EDVAC, UNIVAC i IBM 705.

2.2.2. Druga generacija raunala

Druga generacija raunala, s poetkom u 1959. godini, kao osnovni element je koristila poluvodiku napravu, tranzistor, umjesto elektronskih cijevi. Samim time smanjena je dimenzija raunala i potronja elektrine energije, a poveana je sigurnost rada i brzina izvoenja raunskih operacija. Vana karakteristika takvih raunala je to su koristili magnetske jezgrice kao primarnu memoriju. Poinju se primjenjivati vii programski jezici kao to su FORTRAN (u znanstvene svrhe) i COBOL (u komercijalne svrhe). Javljaju se kompajleri koji slue za prijevod programa iz simbolikog u raunalni jezik. Najpoznatiji modeli druge generacije raunala su: IBM 7070, IBM 7090 i IBM 1401.

2.2.3. Trea generacija raunala

Zapoela je 1965. godine, a karakterizira ju upotreba integriranih krugova4 i monolitne tehnike. Raunala te generacije rade na principu unutarnjeg programiranja i posjeduju mogunost vlastitog otkrivanja pogreaka i problema u radu. U obradi podataka je provedena podjela vremena i multiprogramiranje uz logiku podrku viih programskih jezika. Raunala posjeduju kompletni operativni sustav i mogunost koritenja vanjskih memorija s izravnim pristupom.

U treoj generaciji raunala uvedeni su pisai s visokom brzinom ispisa, diskovi velikog kapaciteta i zapoela je integracija komunikacijske tehnologije u raunalu. S treom generacijom raunala papirnata vrpca nestaje iz uporabe, a buena vrpca polako gubi izraaj. Najpoznatiji modeli tree generacije raunala su: IBM 360, CDC 3000 i Siemens 4004.

4 Integrirani krug je komadi silicija na kojemu su spojeni tranzistori u logiku cjelinu

8

2.2.4. etvrta generacija raunala

etvrta generacija raunala zapoinje 1972. godine i ona je obiljeena s tehnologijom visoko integriranih krugova koji se izrauju na dva naina, LSI (veliki stupanj integracije)5 i VLSI (vrlo veliki stupanj integracije)6 tehnologijom. Raunala etvrte generacije jo uvijek sadre neke elemente tree generacije raunala, poput feritne memorije7, iz razloga to se prikazala pouzdanom ukoliko je dolo do nestanka struje ili napajanja jer nije izgubila svoj sadraj. Ipak, krajem etvrte generacije raunala su se poela sastojati od unutranje memorije izraene u VLSI tehnologiji. Raunala etvrte generacije obavljaju interaktivnu obradu podataka s vie sredinjih procesora, te je poveana primjena multiprogramiranja. Takoer, dolazi do primjene virtualnih memorija i vanjskih memorija pomou novih tehnologija. Vii programski jezici imaju sve veu primjenu, te je zapoelo formiranje jedinstvenih i decentraliziranih baza podataka, te sustava za njihovo pretraivanje. Najpoznatiji modeli etvrte generacije raunala su: Apple 1, IBM 370, Siemens 7700 i UNIVAC 100.

2.2.5. Peta generacija raunala

Zapoela je 1981. godine u Japanu kada je donesen desetogodinji plan razvoja raunala. Kao osnovni element ove generacije uzeti su super visoko integrirani krugovi koji su jo vie ubrzali obradu koja se sada odnosila i na dokumente, slike, govor, zvuk i sl. Grafike mogunosti raunala su sve bolje, a isto tako javljaju se i prve zastupljenije lokalne, a kasnije i globalne mree za prijenos podataka. Peta generacija raunala se smatra poetnom u preuzimanju rada ovjeka, ali isto tako i poveanju efikasnosti ljudskoga rada, nadomjetajui njihovu intelektualnu funkciju i funkciju posredovanja znanjem.

2.2.6. esta generacija raunala (projekt)

Teko je tono odrediti koje bi se inovacije mogle smjestiti u estu generaciju raunala zbog vrlo brzog razvoja raunala, ali isto tako i zbog njihove isprepletenosti. Ipak, razvoj beinih tehnologija, neuralna raunala, digitalni prijenosi i umjetna inteligencija, te bio ipovi su neke od prepoznatljivih karakteristika este generacije raunala. Procesori postaju sve manji, a njihova mo i brzina sve vea. Tendencija da se princip rada ne svodi na nule i jedinice postaje sve zastupljenija, te se one zamjenjuju znakovima to slinijim ovjekovom razmiljanju, odnosno stvaranju umjetne inteligencije.

5 LSI (eng. Large Scale Integration) je postupak stvaranja integiranih krugova kombiniranjem stotina tranzistora

na jednome ipu 6 VLSI (eng. Very-Large Scale Integration) je postupak stvaranja integriranih krugova kombiniranjem tisua

tranzistora na jednome ipu 7 Feritna memorija je memorija s magnetskim jezgricama

9

3. Raunala u dananjici

3.1. Temelj raunala

3.1.1. Hardware

Eng. hardware, hardver, sklopovlje raunala, opipljivi dio raunala su svi elektroniki i elektromehaniki dijelovi raunala. Prema von Neumannu, hardver se sastoji od tri glavna dijela: sredinje jedinice za obradu, jedinice za pohranu, odnosno memorije i ulazno-izlaznih jedinica. Iako se radi o podjeli koja svoj zaetak ima daleke 1946. godine, sve do danas je ostala temeljna podjela arhitekture ranunala.

3.1.1.1. Jedinica za obradu podataka

Eng. Central Processing Unit, sredinja procesorska jedinica, tj. procesor je poluvodika komponenta kod koje su na jednoj ploici poluvodia smjeteni svi vani dijelovi sredinje jedinice za obradu kao to su npr. aritmetiko-logika jedinica, upravljaka jedinica, cache memorija i sl. Ipak, suvremeni procesori se sastoje od vie milijuna tranzistora smjetenih na jednu ploicu tog poluvodia. Osnovni materijal od kojega je procesor graen je silicij, a sastoji se od tankih slojeva silicija koji se zovu ploice (eng. wafer). Fotokemijskim procesom se na jednu ploicu izrauje mnogo mikroprocesora koji se rezanjem odjeljuju jedan od drugoga, a finalni proizvod tog proizvodnog procesa nazivamo ipom (eng. chip). Procesor slui za obradu podataka, upravljanje i nadzor protoka podataka izmeu pojedinih dijelova raunala, te zapravo za kompletno usklaivanje pravilnog rada raunala. Obrada podataka se vri na nain da sredinja procesorska jedinica prima binarne podatke, rukuje njima na temelju naredbi, te preraene binarne podatke predaje okolini. Postoje dvije vrste procesora s obzirom na skup naredbi koje mogu izvravati - CISC8 i RISC9. Glavna prednost CISC procesora je u sposobnosti izvravanja sloenih naredbi ime se olakava pisanje programa za njih. Predstavnik CISC procesora je Intel 486. S obzirom da RISC procesori mogu izvravati manje razliitih naredbi, bri su, ali isto tako je njihova graa jednostavnija i zahtjeva manje logikih sklopova, pa stoga imaju manju cijenu. Ipak, nedostatak RISC procesora je u tome to je pisanje programa prevoditelja sloeno jer se sve sloene naredbe moraju svesti na jednostavnije naredbe koje moe izvriti RISC procesor. Procesor i radna memorija su u meusobno zavisnom odnosu jer procesor adresira svaki podatak koji ide do memorije. Sve mogue adrese koje procesor moe adresirati se skupno nazivaju adresno polje procesora.

8 CISC (eng. Complex Instruction Set Computer) je vrsta procesora koja moe izvravati mnogo razliitih sloenih

naredbi. 9 RISC (eng. Reduced Instruction Set Computer) je vrsta procesora koja moe izvravati manje razliitih naredbi,

ali ih moe izvravati bre.

10

3.1.1.2. Jedinice za pohranu podataka

U von Neumannovom modelu raunala programi i podaci se pohranjuju u memoriju raunala. Ona ima sposobnost pohrane i uvanja odreene koliine podataka10. Razvojem raunala pojavljuje se tendencija poveanja kapaciteta memorije. Primjerice, u poetku je osobno raunalo IBM imalo 640 KB radne memorije, a u dananje vrijeme je nezamislivo posjedovati manje od 1 ili 2 GB radne memorije. Obzirom na izbrisivost memoriju dijelimo u dvije skupine - ROM11 i RAM12. ROM memorija ispisna je memorija, odnosno memorija u koju se podaci mogu upisati samo jednom, a nakon toga se mogu samo itati. Iz tog razloga je primjena ove memorije ograniena na osnovne i neizostavne podatke koje mora imati svako raunalo. Takva memorija je najee vrlo maloga kapaciteta i upisuje ju proizvoa raunala. S druge strane, RAM je upisiva i izbrisiva memorija, odnosno u nju se mogu, ukoliko je potrebno, upisivati i brisati podaci. Podaci pohranjeni u ovu memoriju ostaju u njoj sve dok se ne prekine napajanje raunala, tada se podaci nepovratno gube. Postoje dvije vrste RAM memorije statika i dinamika.

Statika radna memorija je vrsta radne memorije u kojoj je svaki bit pohranjen u jednom od bistabilnih skolpova smjetenih u memorijskom integriranom sklopu.13 Takav sklop trajno zauzima jedno od dva stabilna stanja (0 ili 1). Takva memorija je jednostavno graena i moe joj se brzo pristupiti. Ipak, nedostatak je velika dimenzija bistabilnog sklopa to ograniava broj bistabila koji se mogu smjestiti na jednu ploicu poluvodia. Takoer, statika radna memorija je znatno manjeg kapaciteta nego dinamika memorija. Dinamika radna memorija je vrsta radne memorije kojoj je svaki bit pohranjen kao naboj u kondenzatoru smjetenom u memorijskom integriranom sklopu.14 Razmjena podataka dinamike radne memorije je znatno sporija zbog toga to se naboj u kondenzatoru gubi, te je potrebno esto osvjeavanje te memorije, to svakako, rezultira gubitkom vremena. Prednost dinamike radne memorije su male dimenzije kondenzatora, pa ih se moe smjestiti mnogo na jednu ploicu poluvodia. Virtualna memorija je zapravo prividna memorija stvorena tako da tvrdi disk oponaa dio radne memorije, pa se tako procesoru ini da mu je na raspolaganju mnogo vea radna memorija. Prednost takve memorije je prividno raspolaganje veom radnom memorijom no to jest. Ipak, nedostatak je brzina prijenosa u odnosu na radnu memoriju. Flash memorija je posebna vrsta poluvodikih memorija koja se najee koristi kao eksterna memorija, a glavna joj je znaajka ponaanje kao radna memorija, ali je vana prednost to se podaci nee izgubiti prestankom napajanja. Iz takve memorije se mogu itati podaci, ali je za pohranu novih podataka potrebno izbrisati postojee podatke. Takve memorije se obino koriste kao zamjena za tvrdi disk malog kapaciteta, manjeg od 64 GB.

10

Koliina podataka koju memorija moe pohraniti popularno se naziva kapacitet memorije. 11

Eng. Read Only Memory je memorija koja se moe samo itati. 12

Eng. Random Access Memory je memorija sa sluajnim i neogranienim pristupom. 13

Definicija preuzeta iz knjige Kako radi raunalo D. Grundlera 14

Definicija preuzeta iz knjige Kako radi raunalo D. Grundlera

11

Cache memorija je brza memorija relativno malog kapaciteta koja se nalazi u sklopu procesora, a pohranjuje dio sadraja radne memorije i tako znatno ubrzava prijenos podataka izmeu procesora i radne memorije. Princip rada je jednostavan, kada procesor zatrai razmjenu podataka s memorijom, upravljaki sklop cache memorije najprije provjerava nalazi li se taj podatak u prirunoj memoriji, te ukoliko se nalazi, razmjena moe zapoeti. Postoje tri vrste, ovisno o smjetaju primarna cache memorija, sekundarna cache memorija i cache memorija diska. Primarna cache memorija se nalazi na istoj ploici poluvodia s procesorom i kapaciteta je od 1 do 128 KB. Sekundarna cache memorija se nalazi izvan procesora i kapaciteta je od 128 KB do 1 MB. Cache memorija diska ima zadau ubrzati razmjenu podataka izmeu sporog tvrdog diska i radne memorije, a nalazi se unutar sklopa za upravljanje tvrdim diskom. Kapacitet te memorije je obino izmeu 100 KB i 32 MB.

Ureaji za pohranu podataka Razvojem raunala rastu i mogunosti pohrane sve vee koliine podataka, to prati poveane potrebe sustava i korisnika. Zato su osmiljeni razliiti mediji za pohranu ovisno o koliini podataka koja se moe zapisati na njih. Prvi takav medij je bila 3,5'' 15disketa koja je imala kapacitet od 1,44 MB, a sastojala se od magnetskog diska i polimernog kuita, meutim danas je vrlo rijetko koritena. Tvrdi disk je okrugla ploa oblika diska presvuena magnetskom tvari i spremljena u metalno kuite. Tvrdi diskovi se u naelu rade kao ureaji za ugradnju u unutranjost raunala, ali postoje i varijante koje se izvana prikljuuju u raunalo. Jedna je varijanta ladica unutar raunalnog kuita u koju se tvrdi disk umee, a druga je kuite u kojoj je tvrdi disk i takva se preko USB sabirnice prikljuuje u raunalo (eng. portable HD). Kapacitet tvrdog diska se u dananje vrijeme mjeri u stotinama (pa i tisuama) gigabajta jer je potreba za pohranom velike koliine podataka sveprisutna.

Slika 3. Tvrdi disk Slika 4. Disketa

15

eng. 3,5 floppy disc, 3,5 inna disketa; in-odgovara duini od 25,4 mm.

12

Magnetske kartice su mediji poput zdravstvenih i kreditnih kartica, a slue za pohranu malih koliina podataka. Na njihovu poleinu je nanesen magnetski sloj s kapacitetom pohrane podataka do nekoliko KB. Ti su podaci uneseni od strane proizvoaa i ne mogu se mijenjati. Optiki diskovi su ureaji za pohranu podataka iji se rad temelji na fizikalnim svojstvima svjetlosti. Kao izvor svjetlosti, pri upisivanju i itanju podataka, koristi se laser. Pri upisivanju podataka koristi se laserska zraka koja izobliuje povrinu diska. Za itanje podataka koristi se svojstvo refleksije laserske zrake od povrine diska. CD-ROM je optiki disk s tvorniki upisanim podacima koji se ne mogu mijenjati. CD-R je vrsta optikog diska na koji je mogue jednokratno upisivati podatke, za razliku od CD-RW na kojeg se mogu upisivati, brisati i ponovo upisivati novi podaci. Kapacitet CD diskova je 700 MB. DVD je optiki disk slian CD disku, ali veeg kapaciteta, u rasponu od 4,7 GB do 17 GB. Razlog veeg kapaciteta je u laseru koji moe vidjeti infracrvenu svjetlost i stoga moe upisivati manja udubljenja nego CD disk. Takoer postoje DVD-R i DVD-RW inaice koje imaju istu namjenu kao i CD diskovi tih inaica.

3.1.1.3. Ulazne i izlazne jedinice

Glavna zadaa ulazno-izlaznih jedinica jest meusobno povezivanje komponenti raunala i povezivanje raunala s okolinom. Ulazne jedinice omoguavaju prikljuivanje vanjskih jedinica koje omoguavaju prijenos podataka iz okoline u raunalo. Izlazne jedinice omoguavaju prikljuivanje vanjskih jedinica preko kojih se podaci prenose izlaznim ureajima i kasnije okolini (korisniku). Dva su najvanija sklopa koji slue za prikljuivanje vanjskih jedinica paralelni i serijski ulazno-izlazni sklopovi. Paralelna vrata su ulazno-izlazni sklop koji omoguava razmjenu podataka izmeu raunala i okoline, pri emu se istodobno razmjenjuje vie bitova podatka.16 U osobnim raunalima istovremeno se mogu razmjenjivati 8 bitova (odnosno 1 bajt). Za svaki od tih bitova postoji poseban vodi spojen na prikljunicu koja je dostupna korisniku. Ta prikljunica obino ima 25 prikljuaka, te se popularno oznaava DB2517 jer je u nju spojeno jo nekoliko vodia koji prenose upravljake i nadzorne podatke. Obino se koristi za prikljuivanje pisaa, te joj je stoga popularan naziv paralelna vrata pisaa. Postojea norma za dvosmjerni paralelni prijenos podataka je norma IEEE 1284. Serijska vrata su ulazno-izlazni sklop koji omoguava razmjenu podataka izmeu raunala i okoline, pri emu se istodobno moe razmjenjivati samo 1 bit podatka.18 Za razmjenu podataka su dovoljna tri vodia: vodi za slanje podataka, vodi za primanje podataka i zajedniki vodi. Serijska vrata imaju ukupno 9 prikljuaka jer imaju spojenih jo nekoliko vodia koji prenose upravljake i nadzorne podatke. Zato se takva prikljunica popularno oznaava DB9, ali i DB25, jer ima mogunost imati 25 prikljuaka.

16

Definicija preuzeta iz knjige Kako radi raunalo D. Grundlera 17

DB25 (eng. Data Bus 25 lines) je prikljunica paralelnih vrata s 25 prikljuaka 18

Definicija preuzeta iz knjige Kako radi raunalo D. Grundlera

13

Serijska razmjena podataka se vri na nekoliko naina: dupleks prijenosom, poludupleks prijenosom i simpleks prijenosom. Dupleks prijenos, odnosno potupuni dvosmjerni prijenos je postupak dvosmjerne razmjene podataka u kojemu raunalo istovremeno moe slati i primati podatke. Poludupleks prijenos, odnosno polovini dvosmjerni prijenos je postupak dvosmjerne razmjene podataka, meutim ne istovremene, stoga je u jednom trenutku mogue ili slanje ili primanje podataka. Simpleks prijenos, odnosno jednosmjerni prijenos je postupak jednosmjernog slanja podataka. IrDA19 i Bluetooth su dva naina beine razmjene podataka koja su sve veu primjenu pronala u povezivanju prijenosnih raunala ili u povezivanju stolnih raunala s pisaima, mobilnim telefonima i sl. IrDA je norma koja propisuje nain povezivanja dvaju ureaja koji podravaju IrDA tehnologiju polu-dupleks serijskom vezom infracrvenom svjetlou valne duljine priblino 875 nm u svrhu razmjene podataka. Bluetooth je industrijska norma za beinu mreu koja rabi radiovalove male snage, a slui povezivanju i razmjeni podataka na male udaljenosti. Iako Bluetooth zapravo pripada u raunalne mree, zbog malog dometa se moe smatrati i ulazno-izlaznom jedinicom koji slui za povezivanje dvaju ureaja. Sabirnica (eng. bus) je normirana veza za razmjenu podataka izmeu dvaju ili vie ureaja. Postoje dvije vrste sabirnica s obzirom na mjesto razmjene podataka: unutarnje (smjetene unutar kuita) i vanjske sabirnice (smjetene izvan kuita). Unutarnje sabirnice slue za razmjenu podataka u raunalu, a izvedene su kao vodovi na matinoj ploi raunala. Postoje tri glavne vrste sabirnica s obzirom na vrstu informacije koju prenose: podatkovna, adresna i nadzorno-upravljaka sabirnica. Podatkovna (eng. data bus) je skup vodia za prijenos podataka. Broj vodia jednak je broju bitova koje odjednom moe obraditi sredinja procesorska jedinica. Adresna sabirnica (eng. adress bus) je skup vodia za prijenos adresa. Nadzorno-upravljaka sabirnica (eng. control bus) je skup vodia koji prenosi nadzorne i upravljake signale. Normirane unutarnje sabirnice su: PCI sabirnica, ISA sabirnica i AGP sabirnica. PCI sabirnica20 je ope namjene i doputa najvie 16 prikljunih kartica. Naziva se jos i meusabirnicom jer se njome ne prikljuuju dodatni sklopovi direktno na mikroprocesor. Postoje 32-bitovne i 64-bitovne PCI sabirnice. ISA sabirnica21 je uvedena 1981. godine, ali je danas gotovo u potpunosti zamjenjena PCI sabirnicom. AGP sabirnica22 je namjenjena prikljuivanju sklopova namjenjenih prikazu slike, odnosno grafikih kartica. S obzirom da su zahtjevi za protok podataka suvemenih grafikih kartica velikih mogunosti, zauzeli bi sav kapacitet PCI kartice, te bi uvelike usporio razmjenu podataka s ostalim sklopovima. Iz tog razloga je uvedena AGP sabirnica koja se koristi samo za prikaz podataka na monitoru.

19

IrDA (eng. infrared port) sklop koji omoguuje prijenos podataka infracrvenom svjetlosti. 20

PCI sabirnica (eng. Peripheral Component Interconnect bus) sabirnica za povezivanje perifernih ureaja 21

ISA sabirnica (eng. Industry Standard Architecture) IBM-ova sabirnica iz 1981. godine. 22

AGP sabirnica (eng. Accelerated Graphics Port, Advanced Graphics Port) sabirnica za grafike kartice.

14

Vanjske sabirnice se koriste za povezivanje vanjskih ureaja s raunalom. Tri su najvanije i najee koritene vanjske sabirnice: USB sabirnica, IEEE 1394 sabirnica i SCSI sabirnica. USB sabirnica omoguuje da se na jedan serijski prikljuak prikljuuje vie ureaja. Vana znaajka USB sabirnice je tehnologija plug and play koja omoguuje rad odmah nakon to se ureaj prikljui, bez dodatnih instalacija i sl. USB prikljuak je predvien za spajanje raunala i mia, vanjskog tvrdog diska, skenera, pisaa, palice za igru i sl. IEEE 1394 norma, poznatija po nazivu FireWire, je sabirnika norma za serijsko spajanje velikom brzinom prijenosa. Sabirnica IEEE 1394 ima 6 prikljunica, a ureaji se prikljuuju u granatu strukturu. Brzina prijenosa podataka je velika, pa se stoga ovakva sabirnica ne koristi za relativno spore ureaje poput pisaa, mia ili tipkovnice, ve za prijenos video zapisa, primjerice videokamera. SCSI sabirnica23 je dvosmjerna paralelna sabirnica koja se koristi za povezivanje raunala s primjerice magnetskom vrpcom, CD-ROM diskom, skenerom i sl. SCSI sabirnica takoer podrava tehnologiju plug and play to bitno olakava prikljuak ureaja s gledita korisnika jer nisu potrebna podeavanja programa. Primjena takvih sabirnica u osobnim raunalima nije rairena zbog visoke cijene, ali se one ipak ugrauju u nekim osobnim raunalima, primjerice kod Apple osobnih raunala.

Ulazni i izlazni ureaji Ulazni ureaji su svi oni ureaji koji omoguuju unos podataka u raunalo od strane korisnika. Takvi ureaji su: tipkovnica, mi, osjetilna ploha (eng. touchpad), osjetilni zaslon (eng. touchscreen), palica (eng. joystick), skener i sl. Tipkovnica je jedan od najstarijih ulaznih ureaja, a sastoji se od oznaenih tipki koje su mehaniki povezane s pripadnim preklopnicima. Pritiskom na tipku, ostvaruje se elektrini kontakt koji procesor prepoznaje, te stvara prikladne elektrine impulse koje prosljeuje raunalu. Tipkovnice se spajaju s raunalom na dva naina preko spojnog kabela ili beino. Pri spajanju preko kabela koriste se tri vrste prikljunica AT, PS/2 i USB prikljunice, a beino se tipkovnice mogu povezati s raunalom preko Bluetootha. Raspored znakova na tipkovnici vrlo je vaan zbog brzine unosa podataka, pa je stoga uveden tzv. QWERTY24 raspored. Mi je pokazni ureaj spojen za raunalo pomou kabela ili beino. S gornje strane mia nalaze se tipke i kotaii koji slue za pomicanje kursora po zaslonu monitora, a pritiskom na tipku ili okretanjem kotaia alju se naredbe raunalu. Po istome principu radi i osjetilna ploha koja se zbog nepraktinosti mia koristi kod prijenosnih raunala. Osjetilni zaslon ima sposobnost otkriti mjesto dodira i reagirati u skladu s njim. Najee se koristi kod runih raunala i mobilnih telefona, ali isto tako i na bankomatima, sustavima samoposluivanja i sl. Palica je takoer pokazivaki ureaj, a sastoji se od kuita koje miruje na podlozi i palice koja izlazi uspravno iz kuita, te joj je omogueno kretanje. Najee se koriste u raunalnim igrama.

Skener je ulazni ureaj koji korisnik koristi za unos crtea ili slike s papira ili slinog medija u raunalo. Naelo rada skenera temelji se na pretvorbi svjetla odbijenog od slike u elektrine impulse koje raunalo moe prepoznati. Postoji mnogo vrsta skenera: stolni skener, skener za filmove, runi skener, rotacijski skener, 3D skener, skener bar koda, itd.

23

SCSI (eng. Small Computer System Interface) 24

QWERTY potjee od slova upisanih u prvih est tipki u drugome redu, a u Hrvatskoj je slovo Y zamijenjeno slovom Z.

15

Izlazni ureaji podatke iz raunala pretvaraju u oblik razumljiv korisniku. Takvi ureaji su: monitor, pisa, crtalo, zvuna kartica i sl. Monitor je izlazni ureaj koji podatke iz raunala prikazuje korisniku na svom zaslonu. Prikaz se sastoji od teksta, brojeva, crtea, slika, simbola i sl. Osnovni element slike monitora je zaslonska toka (eng. pixel) koja je zapravo krug promjera od 0,1 do 0,5 mm, ali moe biti i pravokutnik tih dimenzija. Kakvoa monitora se mjeri u broju tih toaka, pa stoga, to je vei broj toaka, vea je kakvoa, odnosno razluivost ili rezolucija monitora. Postoje dvije osnovne vrste monitora: CRT25 i LCD26 monitori.

Pisa je izlazni ureaj koji podatke iz raunala na korisnikov zahtjev ispisuje na papir. Postoji nekoliko vrsta pisaa: tintni, laserski, matrini, termiki, foto pisa i sl. Tintni pisa je najrasprostranjeniji za privatne korisnike zbog svoje prikladne cijene i ispisa u boji. Takvi pisai sliku na papiru stvaraju putanjem kapljica tinte. S druge strane, najrasprostranjeniji za poslovne potrebe je laserski pisa koji radi na principu fotokopirnog ureaja pomou poluvodikog lasera. Ostali pisai svoju namjenu imaju u razliitim podrujima, ali nisu toliko rasprostranjeni kao tintni ili laserski pisai.

Slika 5. Tintni pisa Slika 6. Laserski pisa

Crtalo je izlazni ureaj koji se koristi za ispis crtea, a koristi se primjerice u tehnikom crtanju. Temelji se na naelu pomicanja pera za crtanje u odnosu na medij po kojemu se crta. Pomak pera se ostvaruje kombiniranjem dva pomaka koji se oznaavaju kao x i y pravac.

Zvuna kartica je elektroniki ureaj koji omoguuje snimanje, reprodukciju i sintezu zvuka. Za prikaz zvuka korisniku slue zvunici ili slualice.

25

CRT (eng. Cathtode Ray Tube monitor) monitor s katodnom cijevi 26

LCD (eng. Liquid Crystal Display monitor) monitor s tekuim kristalom

16

3.1.2. Software

Eng. software, softver, programska podrka, dio raunalnog sustava koji nije materijalan, ve postoji u obliku informacija pohranjenih u raunalu. Ukupna programska podrka raunala moe se podijeliti na dvije vrste, na sistemsku programsku podrku i aplikativnu programsku podrku.

3.1.2.1. Sistemski software

Sistemska programska podrka je skup strojno orijentiranih programa koji upravljaju i kontroliraju rad strojnog sustava u cilju usklaivanja tog rada s radom aplikativnih programa. Najvaniji takav program je operativni sustav, a moemo ga opisati kao skup strojno orijentiranih programa potrebnih za kontrolu rada raunalnog sustava. On predstavlja neku vrstu suelja izmeu korisnikih aplikativnih programa i strojne podrke (eng. hardware). Prema E. Madnicku i J. J. Donovanu operativni sustav su oni programski moduli u raunalnom sustavu pomou kojih se realizira kontrola nad sklopovskim resursima poput procesora, glavne memorije, sekundarne memorije, ulazno-izlaznih jedinica i podataka. Osnovne zadae operativnog sustava su: upravljanje memorijom (eng. memory management), izvravanje zadaa (eng. task management), upravljanje podacima (eng. data management), upravljanje procesorom (eng. processor scheduling), funkcija obrade prekida (eng. interrupt handling) i upravljanje ulazno-izlaznih jedinica (eng. i-o management). Operativni sustav moe biti jednokorisniki, viekorisniki i mreni. Jednokorisniki operativni sustav je takav u kojemu su svi raunalni resursi na raspolaganju samo jednome korisniku. U viekorisnikim operativnim sustavima nuna je opcija zatite korisnika i podataka od neautoriziranog koritenja. Takoer, u viekorisnikom OS-u postoji administrator koji kontrolira i upralja pristupom raunalu, te dozvoljava, odnosno zabranjuje odreene postupke drugim korisnicima raunala. Mreni operativni sustav se javlja kao mrena poveznica izmeu raunala s razliitim operacijskim sustavima. Uveden je zbog lake komunikacije i prijenosa podataka. Najpoznatiji operativni sustavi u dananje vrijeme su: Windows (XP, Vista, 7), Linux, MAC OS, UNIX. Usluna (pomona) programska podrka (eng. utility software) je dio sistemske programske podrke, a obuhvaa programe za prevoenje programa pisanih u programskom jeziku u strojni jezik, programe posluitelje, pomone programe, te sustave za upravljanje bazama podataka (DBMS). Programi prevoditelji su: kompajleri, interpreteri, simulatori, emulatori i generatori. Kompajleri su takvi programi prevoditelji koji u proces prevoenja ulaze nakon cjelokupnog unosa programa u raunalo. Interpreteri pristupaju leksikoj analizi i nekim funkcijama sintaktike analize nakon unoenja svake instrukcije izvornog programa i odmah daju povratnu informaciju korisniku o ispravnosti primljene instrukcije. Ukoliko doe do nekakve pogreke, interpreter ju dijagnosticira, te izdaje upute korisniku o ispravljanju pogreke. Simulatori su kao programi prevoditelji implementirani u odreen tip raunala koji konstruiraju radne programe prikladne za obradu na raunalima nekoga drugog tipa. Emulatori izvorne programe konvertiraju u radne programe u jednom voru mree, a obrauju ih u nekome drugom voru. Generatori slue za automatsko dodavanje odreenih standardnih funkcija izvornim programima ije prevoenje obavljaju.

17

Programi posluitelji obino sadre razliite programe za sortiranje podataka, generiranje izvjetaja i upravljanje tijekom i obradom podataka. Pomoni programi su svi softwareski dijelovi koje korisnik moe koristiti za dobivanje izlaznih rezultata. Sustavi za upravljanje bazama podataka su programske cjeline koje opskrbljuju programera i krajnje korisnike traenim informacijama iz odreene baze podataka. Funkcije takvih sustava su projektiranje baze podataka, obavljanje razliitih operacija s podacima u bazi podataka, zatita podataka i nadgledanje i kontrola koritenja podataka.

3.1.2.2. Aplikativna programska podrka

Pod aplikativnom programskom podrkom smatramo skup korisnikih programa koji upravljaju raunalnim sustavom kako bi se izvrile aktivnosti obrade podataka zadane od strane korisnika. Kreirana je da bi zadovoljila specifine potrebe korisnika, a moe biti kupljena kao gotova, moe biti u javnom vlasnitvu, moe biti naruena od strane korisnika ili napravljena od strane korisnika. Gotova (kupljena) programska podrka moe biti: antivirusni software, backup software, CAD/CAE/CAM27 software, database software, PDMS software28, software za obradu tablica i analizu podataka, grafiki software, programski software, mreni software, multimedijski software, software za igru i sl.

3.1.2.3. Podaci, datoteke i baze podataka

Podatak je skup znakova zapisan na nekome mediju. Podatak je dio informacije, a predstavlja znakovni prikaz injenica promatranog objekta u vremenu i prostoru. Strukturu podatka ine: znaenje (naziv i opis), vrijednost (mjera i iznos) i vrijeme. Moe biti u obliku slike, teksta, zvuka i sl. Podaci unutar strukture, odnosno konteksta, ine informaciju. Postupak pretvorbe podataka u informacije nazivamo obradom podataka. Datoteka je skup podataka pohranjenih na nekome mediju. Hijerarhijski se sastoji od slogova ili zapisa (eng. record) i polja (eng. field), dakle datoteka se sastoji od slogova, a slogovi od polja. Baza podataka je skup slinih zapisa, podataka ili datoteka pohranjen na nekome mediju, a mogue ga je pretraivati. Baze podataka su najee pohranjene na tvrdome disku i pristupane su za koritenje aplikacijskim programima, poput upravljakog sustava baze podataka (DBMS). DBMS se koristi za ureivanje baza podataka - nadopunu i korekcije, te traenje podataka.

27

CAD/CAE/CAM software- software za inenjerski dizajn 28

PDMS (eng. Product Data Management System) software za tehnike i poslovne informacijske sustave

18

3.2. Princip rada raunala

Kada govorimo o radu raunala, o onome to raunalo radi, spominjemo obradu podataka (eng. data processing). Pod obradom podataka smatamo izvoenje postupaka nad podacima koristei neka pravila i postupke. Glavne etiri faze obrade podataka su: unos podataka, obrada podataka, prikaz rezultata obrade i pohrana podataka.

Temeljni pojmovi vezani uz obradu podataka su bit, bajt, slog i rije. Bit je temeljna jedinica za informaciju koja poprima dvije vrijednosti 0 ili 1. Za bit se podrazumjeva jedna od binarnih znamenaka, dakle 0 ili 1, te kada je ona 1 bit je postavljen (eng. set), a kada je 0 bit je poniten (eng. reset). Bajt je najmanja adresna veliina u raunalu, a iznosi 8 bita. Slog je binarni broj s etiri znamenke. Rije je odreena koliina bitova koja se u raunalu obrauje kao cjelina. Faze obrade podataka su: unos podataka, obrada podataka, prikaz rezultata obrade i pohrana podataka.

3.2.1. Unos podataka

Unos podataka je omoguen preko ureaja za unos podataka, a on moe biti izravan i neizravan. Izravan unos podataka je unos u kojemu se podaci izravno unose s izvornog dokumenta u raunalni sustav. Ureaji koji omoguavaju takav unos podataka su: scaneri, ip-kartice, glasovni ureaji i pokazivai. Scaneri podatke s papira itaju, te tekst i grafike elemente pretvaraju u raunalu razumljiv oblik. Preneseni podaci se zatim mogu itati, oblikovati, pohranjivati i sl. ip-kartice (eng. smart cards) imaju ugraene mikroipove koji omoguuju obradu podataka i trajno memoriranje, te auriranje podataka pri svakoj uporabi takve kartice. Glasovni ureaji (eng. voice input devices) pretvaraju rijei (naredbe) u zvukovnom obliku u kod razumljiv raunalu, usporeivajui zvukovni oblik izgovorene naredbe s memoriranim oblikom. Nakon pridruivanja i prepoznavanja izgovorene naredbe, raunalo e ju izvriti. Pokazivai poput mia, joysticka, touch pada i sl. slue za aktiviranje toaka na zaslonu ekrana i time se alju naredbe raunalu. Isto tako, omogueno je unositi grafike podatke pokazivaima.

3.2.2. Obrada podataka

Obrada podataka svodi se na prikaz binarnih znamenaka, odnosno 0 i 1. Razlog tome je to raunalo radi na principu binarnog brojevnog sustava i razumije jedino taj brojevni sustav, te je stoga nuno da svi podaci budu pretvoreni u taj brojevni sustav. Podaci pri obradi podataka mogu biti u razliitom formatu: integer (cjelobrojna brojana vrijednost), real (decimalna brojana vrijednost), BCD (broj kao niz dekadskih znamenki), string (niz znakova) i boolean (logiki podatak). Svi se podaci u raunalnom sustavu memoriraju kao binarni nizovi, a smjeteni su u memorijska polja predviena za pohranu podataka.

19

Slova, posebni znakovi i znamenke, kada ne predstavljaju brojanu vrijednost, pretvaraju se u binarni izraz posebnim postupkom kodiranjem. Kodiranje je sustav pomou kojeg se znakovi predoavaju u obliku pogodnom raunalu (u binarni brojevni sustav). Najrasprostranjeniji kodirani skup znakova je ASCII kod (eng. American Standard Code for Information Interchange). Svaka kodna toka29 ASCII kodiranog skupa znakova je 7-bitni binarni broj, to znai da je omogueno kodiranje 128 razliitih znakova. Prve 32 kodne toke namjenjene su nadzorno-upravljakim znakovima, a ostalih 96 znakovima s grafemima. S obzirom da je skup od 96 kodnih toaka postao nedostatan, uveden je proireni ASCII kod koji koristi 8-bitne kodne toke, odnosno omogueno je 256 razliitih znakova. U proirenome ASCII kodu prvih 128 znakova je jednako kao u standardnom ASCII kodu, a ostalih 128 znakova je namijenjeno novim znakovima drugih svjetskih jezika. Nadalje, imamo EBCDIC kod, koji je proireni binarno-decimalni kod. U kodiranju je bajt podijeljen u dvije tetrade, skupine po etiri bita i to u zonsku i brojanu tetradu. Znakovi su poredani u zonsku tetradu, a u brojanu tetradu su smjeteni redni brojevi znaka unutar pojedine zone. Unikod je kod koji pripada novijoj generaciji kodova i za prikaz pojedinog znaka koristi 16-bitni binarni broj. Da bi se odreena instrukcija izvela, procesor ju prvo mora prihvatiti iz glavne memorije, a zatim smjestiti u registar. Registri ju velikom brzinom prihvaaju, pohranjuju i prenose podatke koje procesor dalje upotrebljava. Postoje dva ciklusa obrade podataka koji zajedno ine jedan strojni ciklus. U prvome, procesor prihvaa instrukciju i istovremeno ju dekodira (postavlja elektronike krugove u odreeno binarno stanje). Drugi ciklus je izvravanje naredbi od strane procesora i spremanje rezultata obrade u registar. Procesor sadri i unutarnji sat, tzv. mjera takta koji usklauje sve operacije strojnog ciklusa, a brzina obrade se mjeri u Mhz (1 Mhz=milijun strojnih ciklusa u sekundi).

3.2.3. Prikaz rezultata obrade

Informacije dobivene obradom podataka mogu se prikazati u dva oblika - privremenom (eng. softcopy) i trajnom (eng. hardcopy). U privremenom prikazu informacija su informacije namijenjene trenutnoj uporabi korisnika, a u trajnom prikazu korisnik ne mora nuno odmah upotrijebiti te informacije, ve ih moe koristiti kasnije. Ureaji za privremeni prikaz informacija su monitor i ureaji za zvuni i glasovni prikaz. Ureaji za trajni prikaz informacija su pisa i ploter.

3.2.4. Pohrana podataka

U raunalnom sustavu podaci se nakon obrade pohranjuju u primarnu i sekundarnu (vanjsku) memoriju. Magnetski nosioci podataka koji omoguavaju izravni pristup memoriranim podacima su tvrdi disk i disketa. Izravni pristup podacima je u ova dva sluaja omoguen jer su povrine tvrdog diska i diskete graene od staza i sektora koncentrinih krunica koje su odvojene malim razmakom. Staze i sektori odreuju adresu magnetskog polja na kojemu se nalazi pojedina informacija. Optiki nosioci za pohranjivanje podataka koriste optiku (lasersku) zraku. Takvi nosioci su CD i DVD diskovi.

29

Kodna toka - binarni broj pridruen pojedinom znaku.

20

4. Razvoj raunala u budunosti

Svakako jedna od najzanimljivijih tema vezana uz raunala jest spekuliranje o mogunostima, vrstama i openito o razvoju raunala u budunosti. Mnogi autori dali su svoja miljenja o tim temama, koja variraju od znanstveno-fantastinih scenarija do sasvim loginih i znanstveno utemeljenih tvrdnji. Izmeu ostalih, najee se promiljaju teme poput umjetne inteligencije, bio-neuronski ipovi i mree, kvantna raunala, te raunala i tehnologija bazirana na ugljinim nanocijevima. Krajem devedestih godina, znanstvenici u NEC-ovim laboratorijima otkrili su zanimljive strukture koje su objedinjavale karakteristike metala i poluvodia. Nazvali su ih ugljine nanocijevi (eng. carbon nanotubes), te su pokrenuli lavinu istraivakih radova na tom podruju. Prednost tih molekularnih struktura je to se istovremeno ponaaju i kao vodii i kao tranzistori, a smatra se da e u iroku uporabu ui u mnogim tehnolokim inovacijama zbog svoje male veliine (teoretski, procesori graeni od ugljinih nanocijevi bili bi i desetak puta manji i bri), te njihove lakoe i izdrljivosti. Osim u izgradnji ipova i procesora, istrauje se njihova primjena u izradi lakih i otpornih LCD monitora, u biomedicini i energetici.

Kvantna raunala mogla bi promijeniti svijet nula i jedinica na kojima se trenutno temelji raunalni svijet. Naime, primjenjujui zakone kvantne mehanike, znanstvenici istrauju mogunosti praktine primjene proirenog binarnog sustava koji se temelji na kvantnim bitovima, takozvanim kubitima. Kvantni tranzistor koristi promjenjivu prirodu elektrona te bi svaki elektron, ovisno o stanju predstavljao jedan kvantni bit. U kvantnom tranzistoru mogue su etiri kombinacije kubita, 0+0, 0+1, 1+0 i 1+1, to znai da brzina raste eksponencijalno u odnosu na dosadanja dva stanja. Tako e dva kvantna tranzistora imati 16 kombinacija, tri 81, itd. Prototipi kvantnih raunala trenutno koriste malen broj kvantnih bitova, no strunjaci predviaju da bi u iduih 20 do 30 godina kvatna tehnologija mogla ui u iroku praktinu primjenu, te svojom brzinom tehnologiju baziranu na binarnom sustavu uiniti zastarjelom. Pojam bioraunalo u posljednje vrijeme sve se manje spominje u sferi znanstvene fantastike, a sve ee kao jedna od obeavajuih tehonologija budunosti. Bioraunalo umjesto silicijskih tranzistora i procesora koristi bio-neuronsku tehnologiju, odnosno neuronsku mreu u svojoj biti slinu neuronima ljudskog mozga. Kapacitet i brzina obrade podataka u takvom nainu rada u teoriji znatno nadilazi mogunosti sadanjih raunala. Princip rada bazira se na koritenju sloenih proteinskih molekula u kombinaciji s posebnim vrstama gelova, to u konanici dovodi do malih dimenzija i velikih kapaciteta pohrane. Prototip takvog ureaja razvijen u Centru za molekularnu elektroniku W.M. Keck u SAD-u ima kapacitet od 1 TB, te brzinu obrade od 80 Mbit u sekundi.

Ideja umjetne inteligencije, odnosno svjesnih raunala, stara je gotovo koliko i sama raunala. Svi dosadanji oblici umjetne inteligencije seu do sposobnosti rjeavanja odreenih specifinih problema, te ne posjeduju vlastitu svijest i razumijevanje koje je, u teoriji, karakteristika prave umjetne inteligencije. Moderna znanost jo nije pronala nain stvaranja umjetne inteligencije, tj. svjesnih strojeva, te se sve rasprave o uporabi istih (kao i moralno-etike implikacije primjene) vode u sferi hipotetskih rasprava.

21

Umjetna inteligencija ogranienih mogunosti, koja nam je trenutno dostupna svodi se na: ekspertne sustave, sustave zasnovane na znanju, sustave za planiranje te neuronske mree. Mogunosti umjetne inteligencije u raunarstvu seu do programa i sustava koji bi bili sposobni odravati sami sebe, tj. stvaranje programa koji bi bili sposobni analizirati sami sebe, samostalno programirati potrebne dodatke, prepoznavati greke u vlastitom kodu i ispravljati ih, itd. Iako nam se razvoj raunala, informatike znanosti i prateih tehnologija u posljednjih dvadesetak (i vie) godina moe initi kao strelovit, oito je da napredak znanosti, ljudska elja za novim znanjima i ostali imbenici, taj razvoj nezaustavljivo nastavljaju s novim revolucionarnim idejama i teorijama, te primjenom istih u praksi. Sve mogunosti koje su se do nedavno inile kao nedostine, utopijske ideje, postaju sve izglednije kao tehnologije budunosti sa irokim mogunostima primjene.

22

5. Zakljuak

Vano je napomenuti da se razvoj raunala i raunalne tehnologije ne moe smatrati zavrenim procesom, jer razvoj i dalje traje, odnosno razvoj raunala napreduje sve veim koracima, a raunala postaju sve monija, sve manja i sve pristupanija irokim drutvenim slojevima. Sa stalnim promjenama u znanosti i tehnologiji, te sa sve veom potrebom modernog ovjeka za informacijama i znanjem, raunalni svijet pokuava pomiriti tendenciju rasta medija za pohranu i tehnologije za obradu podataka s potrebom i tenjom da se sve komponente raunala uine manjima, povoljnijima, pa ak i ekoloki prihvatljivijima. Iako postoji mogunost da e se raunala nastaviti razvijati u skladu s postojeim shemama i principima rada, isto tako ne treba iskljuiti mogunost nekog velikog revolucionarog otkria koje bi moglo promijeniti ustaljenu sliku o raunalima i raunalnim sustavima koje imamo danas. Trenutno se, ipak, dio, ako ne i veina istraivanja novih raunalnih tehnologija smatra znanstveno-fantastinom od strane obinih korisnika, ali to ne umanjuje mogunost da e do takve budunosti ipak doi.

23

6. Literatura

Vitomir Grbavac: Informatika, kompjutori i primjena, kolska knjiga Zagreb, 1990. god. Darko Grundler: Kako radi raunalo , Varadin, Pro-mil, 2004. god.

Thom Luce: Computer Hardware, System Software, and Architecture, Mitchell Publishing Inc., Watsonville, CA, 1989. god.

Slobodan Ribari: Arhitektura raunala, kolska knjiga Zagreb, 1990. god. Ralph M. Stair, Jr.: Computers in today's world, Irwin, Homewood, Illinois, 1986. god.

http://en.wikipedia.org/wiki/Turing_machine , 28.12.2009.

http://en.wikipedia.org/wiki/Universal_Turing_machine , 28.12.2009.

http://www.plyojump.com/classes/images/computer_history/univac_1951.jpg , 7.1.2010. http://www.fahad.com/pics/fujitsu_160gb_300mbs_hard_disk.jpg , 7.1.2010. http://www.njuskalo.hr/image-w450/laser-printeri/samsung-clp-315-laserski-pisac-boji-slika-1428146.jpg , 7.1.2010.