Peter Kohaut, Matematicko – fyzikálna fakulta UK Bratislava, Katedra rádiofyziky.

(pokračovanie)

Prístup do pamäte nejakú dobu trvá a zdržuje procesor v činnosti. Preto sa do procesorov pridala veľmi rýchla pamäť 8 – 16 Kbyte a pre spojenie s vonkajškom sa na základnú dosku (motherboard) pridáva ešte k procesoru veľmi rýchla vyrovnávacia pamäť (SRAM) nazývaná cache (zásobník). “Vyrovnáva” vplyv nerovnakých pracovných rýchlostí procesora a ostatných zariadení. Za každú vyššiu kvalitu sa platí viac, preto veľmi drahá cache býva len asi 128 – 512 Kbyte a využíva sa veľmi dômyselne postupmi pripomínajúcimi jasnovidectvo.

Po zapnutí nevie počítač vôbec nič a nemá ani žiadne informácie na spracovanie. CMOS je špecializovaný pomocný obvod na základnej doske, ktorý obsahuje údaje o konfigurácii počítača, s akými zariadeniami pripojenými na porty bude pracovať, ako bude zobrazovať výsledky a pod. Má v sebe aj hodiny a kalendár. Po zostavení a pripojení jednotlivých kusov zariadení (hardware) treba pomocou programu SETUP uložiť do CMOSu všetky potrebné údaje. Väčšinou je to postup ako v testoch – možno si vybrať z ponúknutých možností. Mal by to ale robiť niekto, kto už čosi o stavbe a funkcii počítača čosi vie. CMOS má svoje vlastné napájanie, aby si všetko pamätal aj po vypnutí počítača. Keď sa po niekoľkých rokoch napájacia batéria vybije, počítač sa stane neovládateľný. Treba vymeniť batériu, spustiť Setup a obnoviť nastavenie.

CMOS obsahuje aj zavádzací – “bútovací” program. Po zapnutí sa spustí program uložený v CMOS-ke, otestuje jednotlivé časti počítača a potom “bútovací program” vloží do RAM-ky operačný systém, čo je program spôsobujúci, že sa nám počítač javí ako “múdry stroj”. Názov je odvodený z bootstrap, čo sú kožené ušká na čižmách a umožňujú vlastne ich obutie. Použitie tohto starého názvu pre nový pojem svedčí o peknom detstve a zmysle pre humor inžinierov, ktorí si spomenuli na rozprávanie Baróna Prášila ako koňa i seba sediac na ňom vytiahol z blata, do ktorého zapadli obaja až po uši, práve za tieto “bootstrapy”. Tento zavádzací program sa spustí vždy po stlačení tlačidla RESET (studený štart), ktorý je niekde pri sieťovom vypínači počítača, alebo súčasnom stlačení Ctrl + Alt + Del (teplý štart). Pri týchto štartoch samozrejme z operačnej pamäti počítača zmizne všetko čo tam práve bolo a sme znovu na začiatku. Preto treba svoju prácu občas zálohovať – uložiť do nejakej pamäti, ktorá sa vypnutím a ďalším štartovaním počítača nevymazáva.

ROM BIOS je pamäť, ktorej obsah sa nedá meniť (Read Only Memory – pamäť iba na čítanie) a sú v nej uložené, ako názov naznačuje (Basic Input-Output System – základný systém vstupu-výstupu), ovládače (programy) štandardných zariadení: klávesnice, obrazovky, portov, diskov atď. V niektorých starších 8-bitových počítačoch boli v ďalších ROM uložené programy – operačné systémy, takže chvíľku po zapnutí mohol programátor začať so svojím čarovaním. Súčasné programy sú natoľko rôznorodé a rozsiahle, že ich ukladanie do nejakej ROM by bolo považované za krok späť.

Po vypnutí počítača sa všetky údaje, ktoré neboli uložené v nejakej ROM, nenávratne stratia. V mnohých prípadoch je to dokonca užitočné a prospešné, ale v ešte väčšom počte prípadov to môže byť katastrofa. Predstavte si čo by spôsobila strata všetkých dát po vypnutí počítačov v banke, redakciách, mzdových učtárňach… No hrôza! Dôležité a potrebné údaje treba uložiť na niektoré z trvanlivých médií. Takými sú magnetické alebo optické médiá.

Z asi tridsiatky rôznych zariadení využívajúcich zápis na magnetické médiá spomeniem len diskety (floppy disc) a pevný disk (hard disc), ktoré sú dnes štandardnou výbavou každého počítača. Ostatné zariadenia sú veľmi dômyselné zariadenia schopné pojať mnohonásobok objemu dát diskety pri zachovaní jej fyzickej veľkosti. Diskety sú plastikové kotúčiky pokryté z oboch strán tenkou vrstvou magnetického záznamového materiálu podobne ako magnetofónové alebo video pásky. Kotúčiky sa postupom času zmenšovali z 8 palcového priemeru (1 palec = 1” = 2,54 cm) cez 5 a 1/4” až na súčasných 3,5”, ktoré sa majú zmestiť do vrecka na košeli. Súčasne sa zvyšovala ich kapacita zo 180 Kbyte na 1,44 Mbyte. Dnes sú bežné 3,5” diskety uložené do robustného plastikového puzdra s kovovým odsúvacím štítkom, ktoré chráni samotné záznamové médium pred poškodením. Po vsunutí do mechaniky sa odkryje na puzdre obojstranné okienko, cez ktoré sa k médiu prisunú magnetofónové hlavičky, z každej strany jedna, a čítanie-zápis môže začať. Na puzdre sú dva štvorcové otvory. Jedným si počítač overuje, či má v mechanike disketu a druhým, či môže na ňu aj zapisovať – okienko je priezračné, alebo či disketu možno iba čítať – okienko je zakryté. Na odokrytie a zakrytie slúži presúvacia clonka a sami rozhodneme, či dovolíme alebo zakážeme zápis na disketu. 5 1/4” diskety nemajú na sebe ochranu povrchu, preto ich treba chrániť obalom a zápis na ne sa dá zakázať prelepením hranatého výrezu na boku puzdra niečím hodne nepriesvitným. Držať diskety úzkostlivo v čistote sa vyplatí, lebo inak nielenže prídeme o nenahraditeľné údaje, ale môžeme zničiť aj disketovú mechaniku, čo tiež nie je lacná škoda.

Pevný disk má dva alebo viacero kovových kotúčikov pokrytých obojstranne tenkou vrstvou magnetického záznamového materiálu. Otáčajú sa veľmi rýchlo (60 a viac otáčok za sekundu) a čítacie i záznamové hlavičky sú prúdom vzduchu unášaného diskom trošičku naddvihované, takže sa záznamového média nedotýkajú. Tým sa podstatne zvýši životnosť média i hlavičiek. Pokiaľ sa predsa len dotknú hlavičky povrchu disku, je to obyčajne navždy koniec rozumnej činnosti disku. Preto by sa zapnutý počítač nemal prenášať, preklápať ani inak podstatným spôsobom mu meniť polohu. Súčasné disky síce už kadečo vydržia, ale aj tak by sme výskum ich odolnosti mali prenechať vývojárom. Kapacita pevných diskov vzrástla za posledných 7 rokov 100-násobne. Dnes je štandardom disk s kapacitou okolo 4 Gbyt a bežne sú v predaji už 18 Gbyte-ové disky.

Pevný disk má svoj názov odvodený z faktu, že je do počítača pevne vbudovaný a vlastne ho bez otvorenia skrinky počítača ani nevidno. Na rozdiel od diskiet sa točí od zapnutia počítača až po jeho vypnutie. Nový BIOS síce umožňuje pevný disk podľa potreby zapínať a vypínať, ale pretože práve rozbiehanie zastavovanie pevného disku je v jeho živote najkritickejšie obdobie (vtedy je riziko poškodenia veľké), odporúča sa možnosť vypínania disku využívať len u prenosných počítačov, čím sa šetria jeho napájacie batérie. Napriek názvu pevný disk nemusí byť úplne napevno vstavaný do skrinky počítača, ale je vsunutý do šachty prístupnej z prednej steny skrinky počítača. Užívateľ si prinesie svoj výmenný pevný disk, zasunie do šachty, zapne počítač a pracuje. Po skončení činnosti vypne počítač, disk vyberie a odnesie so sebou. Tým má chránené svoje dáta pred nepovolanými osobami a má na disku presne to, čo potrebuje. Tento modulárny systém vyzerá zaujímavo, lebo počítač má ešte aj svoj vbudovaný pevný disk, ale v praxi je taká nejednotnosť v typoch šachiet, že pri nekoordinovanom používaní sa ťažko nájdu dva počítače s rovnakými šachtami.

Aj na diskety aj na pevné disky sa údaje zapisujú na výseky (sektory) sústredných kružníc (stôp) v porciách obvykle po 512 byte. Stopy sa číslujú počínajúc nulou od kraja k stredu. Adresácia stopy a sektoru sa ukladá na systémové stopy FAT-ky, ktoré sa vytvárajú pri formátovaní disku či diskety. Organizácia disku napr. počet stôp a sektorov sa ukladá do CMOS-ky. Všetky hlavičky pevného disku sa pohybujú súčasne, a súhrnu stôp rovnako vzdialených od stredu, ale na všetkých aktívnych povrchoch sa hovorí valec. Vyhľadať podľa adresy potrebný valec, stopu a sektor trvá nejakú dobu. Tento prístupový čas sa neustále skracuje a dnes sa počíta na milisekundy.

CD-ROM je vonkajšia pamäť, do ktorej sa zapisujú dáta rovnako ako na zvukové “cédečka”. Cédečko je plochý kotúč väčšinou s priemerom 12 cm z polykarbonátu, ktorý má z jednej strany nanesenú reflexnú vrstvu prekrytú ochranným lakom. “Napaľovacie” CD (Compact Disc) majú medzi reflexnou vrstvou a polykarbonátovou podložkou vrstvu farbiva (modrú, zelenú, striebornú alebo zlatú), ktorá zahriatím farbiva (ožiarením výkonným laserovým lúčom) vybledne (vytvorí sa priezračná “diera”). Vyblednutie môže byť trvalé alebo vratné. V druhom prípade ide o “prepisovacie” nosiče, na ktoré sa dajú údaje zapisovať opakovane, ako na magnetické médiá. Reflexná vrstva tvorí vlastne do špirály a sektorovito uložené zrkadielka, ktoré sú osvetľované lúčom z laserovej diódy. Laserovej preto, aby bol lúč tenučký a vtedy môžu byť zrkadielka – reflexné plôšky – maličké a zmestí sa ich na disk viacej. (Pri lisovaní CD so záznamom sa reflexné plochy tvoria priamo a netreba žiadne farbivo.) Odrazené záblesky sa registrujú a vyhodnocujú ako bity. Na jeden bežný CD (Compact Disc) sa zmestí 650 Mbyte, čo nahradí 450 diskiet rozmeru 3,5”. Dnes sú už bežné mechaniky, ktoré sa točia 40-krát rýchlejšie ako zvukové. Rýchlosť čítania údajov sa z historických dôvodov počíta ako násobky 150 Kbyte/sekundu a už je temer rovnaká ako z pevného disku. Naviac je CD oveľa menej náchylné na poškodenie a stratu dát zo záznamu ako diskety. Cena jedného nosiča CD je asi 1,5 – 2 násobok ceny diskety. Čítačovo-záznamová mechanika je len asi 3-krát drahšia ako bežná “iba čítacia” CD mechanika. To už je ale vlastne akési CD-RAM. CD mechaniky sú dnes štandardnou výbavou počítača.