Architektury počítačů, Počítačové sítě

Protokolová rodina TCP/IP a její vztah k referenčnímu modelu ISO‐OSI. Překlad síťových adres - NAT, IPv6 - specifika nové verze protokolu.

TCP/IP a její vztah k referenčnímu modelu ISO‐OSI
  • Na aplikační vrstvě běží nějaký aplikační protokol, FTP, HTTP, SMTP, DNS...
  • Na transportní vrstvě pak buď TCP nebo UDP.
    • TCP přebere od aplikační vrstvy data, rozdělí na segmenty, očísluje a seřadí. Provádí kontrolu a vyžaduje potvrzení o příjetí dat pro případ znovu poslání atp.
    • UDP funguje podobně, ale kašle na kontrolu. Fire-and-forget. Ztráta jednoho packetu je vklidu aka bez jednoho vojáka válka bude. Přenos videa např.
  • Síťová vrstva pak k segmentu přidá hlavičku a vytvoří IP datagram. - provádí tedy adresování a směrování.
Překlad síťových adres - NAT
  • Jedná se o překlad adres z vnitřní sítě na adresy vnější sítě (např. Internetu)
  • Nemusíme mít na nějakou podsíť 1:1 adresy.
  • Nevýhoda je, že to limituje komunikaci s internetem. Nebo když máme asymetrické směrování (vnitřní síť je propojena s vnější sítí přes víc než 1 router).
  • Tyto údaje/překaldy si uchovává v NAT tabulce.
  • Static vs Dynamic NAT --> manuálně prekonfigurované nebo využití dynamického poolu.
IPv6 - specifika nové verze protokolu.
  • Hlavní změna je daleko větší adresní prostor. (IPv4 2^32 vs. IPv6 2^128).
  • Pro každého ze 7miliard lidí na zemi teoreticky připadá 5x10^28 adres.
  • Je odstraněna potřeba použití NATu, který byla zaveden kvůli vyčerpání adresního prostoru IPv4.
  • Jedná se o 128bitové hexadecimální adresy.
  • FEDC:0A98:7654:1230:0000:0000:7546:3210 - kde leading zeros may be omitted --> FEDC:A98:7654:1230:::7546:3210
  • SLAAC (Stateless Address Autoconfig) - router má prefix a k němu se přidá MAC adresa zařízení.
  • Některé protokoly už jsou zavedeny jako součást (IPSec), u IPv4 byl volitelný, ale skoro vždy implementovaný.
  • Nezná broadcast, pouze multicast na všechny adresy (...)

Aktivní prvky počítačových sítí a jejich funkce - rozbočovač, přepínač, směrovač.

Rozbočovač (HUB)
  • Nejjednodušší aktivní prvek
  • Chová se jako opakovač - cokoliv přijde na nějaký port je zopakováno pro všechny proty v něm.
  • Původně sloužili opakovače u starých sítí při moc dlouhém koaxu, který při své délce už ztrácel signál, tak se tam jebunl opakovač.
Přepínač (SWITCH)
  • Nahradil hub - už skoro ví, co kam posílat a nekopíruje - posílá to na daný interface/port.
  • Když přijde rámec směrovaný na doposud neznámou adresu (MAC), pošle ho všem a jedna ze stanic se ozve, tím pádem si to doplní do tabulky, na který port/interface to ma příště směrovat.
Směrovač (ROUTER)
  • Nejvyspělejší aktivní prvek
  • L3 zařízení -> má ponětí o IP adresách.
  • Dokáže provádět směrovaní podle algoritmů a tím tak vybírat nejlepší cestu pro paket.
  • Realizuje překlad adres (NAT)
  • Filtrace paketů
  • V dnešní době se často používají L3 switche, které mají stejnou funkcionalitu.

Služby Internetu a jejich protokoly: elektronická pošta (SMTP,POP,IMAP), WWW, SSH a Telnet. Systém DNS.

SMTP
  • Simple Mail Transfer Protocol
  • Slouží pouze k odesílání emailů
  • Využívá TCP nad portem 25
POP3
  • Slouží pouze pro stahování pošty
  • TCP/110
  • Stáhne email a odpojí se, prohlížení je pak "offline". Moderní POP3 stahují pouze hlavičky a obsah emailu až po rozkliku.
IMAP
  • Protokol pro vzdálený přístup k emailové schránce.
  • Narozdíl od POP3 vyžaduje stále připojení.
  • Stahuje pouze hlavičky. Obsah až po rozkliku.
  • Umožnuje více klinetů být připojeno na jednu schránku + udržuje informace o stavu emailu (jestli byl přečtený atp.) + synchronizuje to mezi klienty. (Dobré u service desku třeba?)
WWW
  • World Wide Web - systém pro prohlížení obsahu Internetu
  • Pro komunikaci se využívá komunikační protokol HTTP/HTTPS
  • HTTP slouží pro přenos hypertextových dokumentů (HTML) - TCP/80
  • HTTPS navíc zajišťuje i zabezpečené spojení pomocí SSL - TCP/443
Telnet
  • Protokol aplikační vrstvy, používá se pro propojení klient-server pod protokolem TCP.
  • Původně emulace terminálu u vzdáleného přístupu.
  • Hlavní nevýhoda je, že přenos není šifrovaný --> díky tomu vznik SSH
  • Dříve to bylo OK, nebyla potřeba moc bezpečnost, používal se na univerzitních sítích atp, ale dnes v dobách Internetu je to průser.
SSH
  • Náhrada za telnet
  • Šifruje data
  • TCP/22
  • SFTP (SSH FTP)
DNS
  • Překlad IP Adres na lépe zapamatovatelná jména
  • Hierarchické rozdělení jmen.
  • Každá noda max 63 charů, celá adresa max 256. Case insensitive, national characters possible, ale nedoporučuje se.
  • Top-Level Domains: generic (.edu, .com, .org, .net) nebo national (.cz, .uk)
  • Primární a Sekundární Name Servery (NS) - data jsou trvale uloženy v primárním, sekundární si je nakopírujou. Když je update u primárního, admin musí zvýšit verzi aby došlo k synchronizaci - tohle je častá chyba. Oba jsou autoritativní.
  • Resolver je část OS na klientově straně, která komunikuje s NS.
  • TCP/UDP

Bezpečnost počítačových sítí s TCP/IP: útoky, paketové filtry, stavový firewall. Šifrování a autentizace, virtuální privátní sítě.

Architektury počítačů, jejich vlastnosti, principy fungování počítače. Hierarchické uspořádání pamětí v počítači, základní charakteristika jednotlivých pamětí.

Architektury počítačů, jejich vlastnosti, principy fungování počítače.
  • Základní principy počítače:
    • Skládá se z: pamětí, řídící jednotky, aritmeticko-logické jednotky (ALU) a vstupní/výstupní jednotky
    • Struktura PC je nezávislá na typu řešené úlohy
    • Následující krok je závislý na předešlém.
    • Instrukce a data jsou v 1 paměti. (Pozdějí Harvardská koncepce jinak)
    • Program je tvořen posloupností instrukcí, ty jsou volány tak, jak jsou v paměti
    • Používá se 2jková soustava pro reprezentaci instrukcí, adres, znaků....
  • Dva základní koncepty: Von Neumann vs Harvardská
  • Harvardská koncepce tedy přinesla především rozdělení paměti pro program a pro data. -> program nemůže sám sebe přepsat, můžeme použít odlišné technologie pro tyto dvě paměti, dvě sběrnice = jednoduchý paralelizmus
Hierarchické uspořádání pamětí v počítači, základní charakteristika jednotlivých pamětí.
    Paměti můžeme rozdělit podle:
  • Podle typu přístupu:
    • RAM - random access memory
    • SAM - serial access memory
  • Podle R/W:
    • RWM - read write memory
    • ROM - read only memory
    • WOM - write only memory
  • Podle typu buněk:
    • DRAM - dynamic RAM
      • všechny buňky = kondenzátory. Ten se samovolně vybíjí a je potřeba ho neustále nabíjet (jinak po ~10ms se vybije)
      • informace je tedy uložena ve formě náboje (log 1 / log 0)
      • Buňky jsou uspořádány v matici
      • Prve se čte řádek, pak sloupec.
      • Varianty
        • FP(Fast Page)DRAM, kdy se při dalším čtení už neptá na řádek.
        • S(synchroní)DRAM, která využívá burst mode - zadá se ROW a COL a pak to čte přilehlé
    • SRAM - static RAM
      • informace uložena stavem klopného obvodu
      • Méně paměti, ale rychlejší -> cache paměti, zatímco DRAM pro klasické RAMky
      • pamětově buňky uspořádány do matice
    • PROM, EPROM, EEPROM, FLASH - programovatelné paměti.
      • DRAM a SRAM nedrží svůj obsah po odpojení napájení -> nejsou vhodné pro startovací proces PC -> protom ROM paměti
      • hlavní náplň těchto pamětí tedy je pamatovat si data i bez napájení
      • Existují nějaké pojistky, když jsou v puvodnim stavu, tak vedou proud (log 0), když je (programátor) přepálí, tak proud nevedou (log 1)
      • Tím pádem po naprogramování do nich (ROM, PROM) už není možný další zápis.
      • EPROM jsou pak paměti, které jdou přeprogramovat, informace se ukládá pomocí elektrického náboje, který je kvalitne izolován. Je ji možné vymazat UV zářením.
      • EEPROM pak jdou vymazat elektrickým impulzem. (Electrically Erasable Programmable ROM)
      • V dnešní době FLASH paměti, což jsou vylepšené EEPROMky, princip stejný.
  • L1 vs L2 cache:
      L1
    • Integrována přímo na procesoru
    • Data ze sběrnice (která je pomalá) se ukládají do cache (která je rychlá), a procesor k nim pak přistupuje, když je potřebuje
      L2
    • Mezi mikroprocesorem a pamětí.
    • Data putující mezi těmito dvěma díly uvíznou v cachi, a jestli je bude mikroprocesor znovu potřebovat, tak si pro ně šáhne tam
    • Cache je ovládaná speciálním řadičem, který se snaží predikovat, která data bude mikroprocesor používat.

Základní konstrukční vlastnosti procesorů RISC, principy urychlování činnosti procesorů, predikce skoků. Základní charakteristika a principy činnosti procesorů rodiny Intel od Pentia Pro.

Základní konstrukční vlastnosti procesorů RISC, principy urychlování činnosti procesorů
  • Reduced Instruction Set Computer
  • Programátoři/kompilátory většinou využívali jen pár instrukcí - snaha minimalizovat ten instruction set => RISC
  • nejtypičtější vlastnost je tedy malý instrukční soubor.
  • V každém strojovém cyklu by měla být dokončena jedna instrukce. (!= že instrukce trvá jeden cyklus)
  • Instrukce mají pevnou délku a jednotný formát
  • Pro práci s hlavní pamětí se používají výhradně instrukce LOAD a STORE
  • Používá narozdíl od CISC zřetězení instrukcí. Jsou řazeny do fronty. Viz obrázek:
  • Problém zřetězení instrukcí:
    • Datové - např. když instrukce I5 potřebuje v čase T7 hodnotu, kterou I4 uloží až v čase T9.
    • Strukturální - instrukce potřebují pro některé své činnosti sběrnici, která je ovšem k dispozici jen jedné z nich. Přístup je tedy potřeba koordinovat, což přináší zpomalení.
Predikce skoků
  • Nastává problém, když máme v instrukcipodmíněny skok, čili nevíme, jestli se skok provede nebo ne.
  • Nemá smysl zpracovávání pozastavit a čekat na výsledek - lepší je pokračovat ve zpracovávání a pokud se skok neprovede, tak se rozpracovaná fronta instrukcí použije.
  • V opačném případě se rozpracované instrukce ignorují a fronta se začne plnit znovu.
  • K tomu slouží metoda predikce skoku
  • ve formátu instrukcí je vyhrazen jeden bit, predikující zda se skok provede, či nikoliv.
  • Tato predikce může být statická (příslušné bity se vkládají již při kompilaci nebo přímo programátorem) nebo dynamická (predikce se přizpůsobuje aktuálním podmínkám)
  • Dále existuje jednoduchá jednobitová a přesnější dvoubitová predikce skoku, ta je znázorněna následujícím automatem, kde stav A říka, že se provede skok a stav N že neprovede.
Základní charakteristika a principy činnosti procesorů rodiny Intel od Pentia Pro.
  • Pentium PRO přináší zásadní konstrukční změny
  • L2 cache je implementována u procesoru jako samostatný čip se stejnou frekcenví jako procesor
  • Přechod na RISC architekturu, ale bylo potřeba zachovat kompatibilitu s předchozími procesory --> k tomu slouží Fetch/Decode jednotka, která dekoduje dané instrukce na 118-bitové RISC instrukce
  • Instrukce se ukládají do Instruction Poolu (až 40 mikrooperací)
  • Z tohoto poolu si může jednotka Dispatch/Execute vybírat instrukce mimo pořadí (out-of-order)
  • Provedené instrukce jsou uloženy zpět do banky odkud jsou pomocí jednotky Retire poslána do registrů a L1 cache.
  • Proč je důležite out-of-order? Protože dekodovací jednotka se skládá ze tří menších částí - 2 na jednoduché instrukce a 1 na složitejší, může tak vyprodukovat až 4-mikrooperace v jednom cyklu.
  • Další verze procesorů už představovali pouze modernizace (více tranzistorů, lepší predikce skoků, více cache, atp.)

Standardy IEEE 802, Ethernet. Bezdrátové sítě IEEE 802.11

Standardy IEEE 802
IEEE 802 je skupina standardů pojednávajících o LAN sítích, mezi než patří např.:
  • 802.2 - LLC
  • 802.3 - Ethernet
  • 802.5 - Token Ring
  • 802.11 - WiFič
Definuje rozdělení 2. vrstvy OSI-RM na sublayery MAC a LLC.
  • LLC
    • Multiplexování. -> Umožňuje, aby se v jedné síti mohlo používat několik síťových protokolů (IP, IPv6, IPX, DECnet, AppleTalk, X.25, CONS) současně.
    • zajiˇštuje orpavu chyb.
  • MAC
    • Přístup k mediu, řešení kolizí...
Ethernet
Shodné s TS
  • Souhrn technologií pro sítě LAN.
  • Standard IEEE 802.3
  • Pojmenování dle formátu: {Mbps|GbpsG} {Base|Broad} {seg_len/100[m] |-medium}. Např.: 10Base-T
  • Koax, TP, Optika.
  • U Half-Duplexu CSMA/CD (přístup k mediu)
    • 1. Naslouchá, zda je medium volné.
    • 2. Pokud je volné, tak zahájí vysílaní a naslouchá, jestli nepřichází signá od jiné stanice. Pokud, ano, došlo ke kolizi (více stanic může detekovat volné medium a začit vysílat). Ukončí vysílání a pošle jam signal.
    • 3. Stanice čeká náhodnou dobu, než se pokusí znovu vysílat. Pokud nastane více po sobě jdoucích kolizí, doba exponenicálně roste.
  • Existuje více verzí rámců. Nejběžnější je DIX/Ethernet II.

Základní srovnání některých variant Ethernetu
  • 10Base5 = Thick Ethernet - 10mm coax, až 500m dlouhé segmenty
  • 10Base2 = Thin Ethernet - 5mm coax, až 185 dlouhé segmenty
  • 10Base-T - Topologie hvězda, UTP3 kabely, dosah 100m od hubu
  • Fast Ethernet - podobné 10Base-T, 100Base-TX(UTP5), 100Base-FX(single/multi modova opticka vlakna)
  • Gigabit Ethernet - 1000Base-T, 1000Base-SX
  • 10 Gigabit Ethernet - pouze full duplex(no CSMA/CD), UTP6; 10GBaseT
Bezdrátové sítě IEEE 802.11
  • Jedná se o bezdrátové sítě provozovány v pásmech 2.4 a 5 GHz.
  • Nekolik standardů 802.11-802.11ac...
  • 802.11a
    • OFDM modulace
    • 5GHz
    • 19 kanelů

Směrování v počítačových sítích, směrovací protokoly.

Směrování obecne
  • Circuit-switched
    • vyvozeno ze starých telefoních sítí
    • vytvořen kanel pro dvě strany po celou dobu kominikace
    • neefektivní
  • Packet-switched
    • Rozdělení dat na packety a zasílání ze zdroje do cíle
    • Neuspořádaně, každý packet mohl jít kudyma chtěl
  • Virtual channels
    • Kompromis mezi Circuit a Packet switched
    • Vytvoří se (virtuální) kanál jako v circuit-switched
Varianty směrování
  • Centralizované vs. Distribuované
    • V centralizovaném existuje centrální Routing Control Center (RCC)
    • RCC sbírá informace o routerech a počítá pro ně směrovací tabulky
    • Routery periodicky zasílají své informace do RRC
    • V distribuovaném zná každý směrovač své okolí a vyměnují si navzájem směrovací informace
  • Statické vs. Dynamické
    • Při statickém vytváří směrovací tabulky admin manuálně.
    • Je to bezpečnější, méně náročné na CPU, ale neadaptivní. Používá se v malých intranetech.
    • U dynamického se využívá některý z protokolů na sestrojení směrovacích tabulek.
Směrovací prokotoly
Distance Vector Algorithm (DVA) nebo Link State Algorithm (LSA).
DVA
  • Routery neznají topologie celé sítě, pouze své sousedy - next hop address
  • Směrovací tabulka je periodicky broadcastovaná sousedům (u novějších verzí pak Trigerred update)
  • Jako jednotka se udává hop count
  • Pomalá konvergence při změně topologie
  • Příklad je RIP
LSA
  • Routery znají topologii celé sítě. Tyto informace jsou pro ně uloženy v databázi.
  • Každý router spočítá nejkratší cestu do všech ostatních (Djikstra)
  • Rychlá konvergence při změně topologie sítě
  • Příkla je OSPF

Topologie počítačových sítí, média, kolizní a bezkolizní metody sdílení média.

Topologie
Při topologiích hovoříme většinou LAN vs WAN topologiích.
    LAN topologie:
  • Bus
    • Jeden páteřní kabel, na obou stranách terminátor.
    • Příjem všem stanicím, malá bezpečnost
  • Star
    • Ve středu jeden centrální prvek
  • Strom
    • Rozšíření hvězdy - více hvězd spojeno dohromady.
  • Kruh - stanice propojeny přes medium do kruhu
    WAN topologie:
  • Mesh
Média
  • Metalická
    • Nesymetrické
      • Koax
        • jádro je z měděného drátu
        • odolnější vůči interferencím, ale drahé
    • Symetrické
      • Twisted pair
        • Typické medium v LAN sítích
        • Přenosový rychlost podle kvality kabelu (UTP cat1-8)
        • Obsahuje 4 kroucené páry drátů, - kroucení odrušuje elektrický šum
        • 2 typy - stíněná (STP) a nestíněná (UTP). U STP je všechno izolováno, samej plášť -> kvalitka
  • Optická
    • Vysoké přenosové rychlosti, žádné elektromagnetické rušení, malá ztrátovost
    • Světlo/záření se přenáší na principu totálního odrazu - dvě rohzraní s odlišným indexem lomu
    • Typy vláken:
      • Jednovidové
        • Přenáší jen jeden "vid".
        • Drahé, ale nedochází k módové disperzi.
      • Mnohavidové
        • Nízká cena, ale dochází k módové disperzi. Ta se řeší třeba Gradientním vláknem (index lomu neni stejny v hlavním vlákně).
Metody sdílení média
  • Kolizní - CSMA/CD (Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection)
    • 1. Naslouchá, zda je medium volné.
    • 2. Pokud je volné, tak zahájí vysílaní a naslouchá, jestli nepřichází signá od jiné stanice. Pokud, ano, došlo ke kolizi (více stanic může detekovat volné medium a začit vysílat). Ukončí vysílání a pošle jam signal.
    • 3. Stanice čeká náhodnou dobu, než se pokusí znovu vysílat.
  • Bezkolizní - CSMA/CA (Carrier Sense Multiple Access with Collision Avoidance)
    • 1. Je-li médium volné, začne vysílat, pokud druhá strana nepotvrdí příjem, tak počká a zkusí znovu.
    • 2. Je-li medium obsazené, čeká náhodnou dobu a pak zkontroluje medium znovu.
    • 3. Je možné využívat RTS/CTS (RTS - Request To Send - Dotaz na vysílání, CTS - Clear To Send - Volno k odeslání), před odesláním packetu samotného.

Monolitické počítače, jejich periferie...

Monolitické počítače, základní konstrukční vlastnosti

Pro řadu nenáročných aplikací se vyrabějí malé počítače integrované v jediném pouzdře - tvoří tedy jeden celek --> monolit.

Využívá se většinou harvardská koncepce počítačů, tedy je oddělená pamět pro data a program. Výhoda tedy je používat odlišné technologie pamětí pro data a pro program.

  • Pro DATA:
  • Energeticky závislé paměti (RWM-RAM)
  • Obsah není zachován po odpojení
  • Paměťová buňka realizovaná klopným obvodem

  • Pro PROGRAM:
  • Paměti typu ROM (EPROM, FLASH EEPROM)
  • Obsah zachován i po odpojení

Podle účelu paměťové buňky můžeme v monolitických PC najít 3 základní typy pamětí:

  • Pracovní registry
    • pro aktuální data (výsledky operací)
    • operand strojových instrukcí
  • Univerzální zápisníkové registry
    • ukládání nejčastěji používaných dat
  • Pamět dat RWM
    • ukládání rozsáhlých a méně používaných dat
    • Většinou instrukční soubor nedovolí manipulaci s těmito daty, pouze jejich přesun

Synchronizace
Je potřeba synchronizovat strojový a hodinový cyklus. Někdy integrovaná interně - přímo na čipu, ale díky přehřívání atp. dochází k vyšším odchylkám. Jde-li nám o přesnou dobu vykonávaná instrukcí -> externí zdroj synchronizace. Ty mohou být:

  • Křemíkový krystal
  • Keramický rezonátor
  • LC nebo RC obvod

RESET monolitických PC
Je přesně definován počáteční stav počítače --> označován jako RESET. Dojde k nastavení všec registrů na (většinou) 0, atp.

Ochrana proti rušení
Většinou nemáme ideální prostředí a dochází tak k rušení:

  • Mechanické vlivy - musíme jej mít možnost bezpečně připojit k desce, musí být odolný proti vibracím a nárazům.
  • Elektromagnetické vlivy
  • Chyby programátora

Obvyklé integrované periférie, jejich charakteristika.
= obvody, které zajištují komunikaci mikropočítace s okolím.
  • Vstupní a výstupní brány
    • Nejjednodušší a nejčastější používané rozhraní pro vstup/výstup
    • 4 nebo 8 jednobitové vývody, kde lze současně číst i zapisovat 1/0
  • Čítače a časovače
    • Čítač je inkrementovaný nějakým vnějším signálem
    • Časovač je inkrementován vnitřním hodinovým signálem
  • A/D, D/A převodníky - převod fyzikálních (ANALOGOVÝCH) veličin (napětí, proud, odpor) na (DIGITALNÍ) číselnou formu.

Externí paměti počítačů: pevné disky, optická média. Zobrazovací jednotky: CRT, LCD, OLED, E-ink

Pevné disky
  • Data jsou na disku ukládána v bajtech
  • Bajty jsou uspořádány do skupin po 512 --> sektor. Jedná se zároveň o nejmenší datovou jednotku, kterou lze R/W na disk.
  • Sektory jsou seskupeny do stop a stopy jsou seskupeny do cylindru.
  • Způsob R/W na HDD:
  • Zrealizováno pomocí směry magnetizace
  • Hlava na čtení - nejvíc času zabere přesun hlavy, nejrychleji se tedy čtou soubory, jejichž sektory jsou na stekjé stopě a stopy jsou umístěny nad sebou.
  • Hlava na zápis - Elektrický proud prochází cívkou, vytváří tak magnetické pole, které dle směru toku magnetizuje blízké okolí (vzduchová mezera).
Optická média
  • Pits and Lands (Jamky a ostrůvky).
  • Princip založen na odrážení paprsků - rozdílne odrážení paprsku od jamek a pevnin.
  • Stopa ve formě spirály --> přehrávač musí měnit rychlost otáčení disku (CLV - constant Linear Velocity)
  • Rozdíl CD vs DVD je v rozměrech jamek a pevnin.
CRT
  • CRTčko tvoří skleněná baňka, uvnitř které je vakuum.
  • Protože monitor je analogová technologie, tak první se digitální signál z grafiky musí převést na analogový signál, kterému bude monitor rozumět. K tomu slouží DAC konvertory(Digi to Anal convertor). Ty vytvoří "analogové tabulky", které obsahujou potřebné úrovně napětí pro zobrazení R G B barvy.
  • Na začátku baňky je elektronové dělo, které slouží jak katoda.
  • To vystřeluje pro každou ze 3 barev vysokou rychlostí proud elektronů. Ty jsou záporně nabité.
  • Vystřelování má na starosti Wheneltův válec, který je kolem katody. Má záporný potenciál a tím pádem elektrony usměrňuje do úzkého paprsku a zároveň změnou napětí dokáže regulovat množství vystřelovaných elektronů a tím pádem i jas.
  • Elektrony dál prochází sérií mřížek, které mají za úkol je dostat až k obrazovce. Mají i speciální funkce - jedna z nich (mřížka g3) elektrony ostří a další (g6) způsobuje konvergenci (pokud je špatná konvergence, tak je obraz rozostřený. Viz odkaz
  • Dál elektrony prochází kolem vychylovacích cívek. Ty určujou kam přesně na obrazovku má elektronový svazek dopadnout. Elektrony jdou postupně od levého horního rohu obrazovku k pravému, pak se přejde o řádek dolů a pokračuje zase zeva doprava. Takto se nazvývá rastrování, nebo taky řádkování.
  • Jakmile se dojde do dolního pravého rohu dokončí se jeden obnovovací cyklus (refresh). Celá cesta paprsku přes obrazovku se označuje jako "pole" (??420 smoke weed??). Vykreslení dobře ukazuje tenhle obrázek.
  • Obrazovka se refreshne 60x za sekundu (klasika 60Hz obnovovací frekvence, známe i z LCD)
  • Ještě předtím, než elektron dopadne na obrazovku, tak musí projít maskou. Je to protože elektrony se navzájem odpuzujou, takže by docházelo k rozostření vysílaného svazku.
  • Maska je buď kovový plát s kruhovýma ďůrkama (nazývá se Invar a dírky jsou uspořádané do trojůhelníků) a nebo se používá(l) Trinitron. Ten to řešil tak, že maska nebyla kovový plát, ale horizontální drátky (které držely na místě ještě 2 vertiální drátky, které byly umístěné v třetinách, viz obrázek dole)
  • Maska je vyrobená z kovu, takže je náchylná na tepelnou roztažnost a působení magnetického pole. To způsobuje, že elektrony nedopadnou přímo na určené místo a zkreslujou se barvy. Řeší se to zakulacením masky (proto je sklo("obrazovka") monitoru zakulacená)
  • Jakmile elektrony projdou maskou, tak dopadají na luminofor. Je to speciální látka, která přijme energii z elektronů a vyzáří ji jako světlo. Luminofor je nanesený na obrazovku tak, že tvoří pixelovou matici. Viz obrázek
LCD
  • Hlavní aktivní prvek - tekuté krystaly.
  • Polarizační filtry otočené o 90°
  • Tekuté krystaly otáči proud světla tak, aby prošlo druhým polarizačním filtrem.
  • Krystaly můžeme pomocí elektrod regulovat - podle toho kolik proudu do nich pustíme, můžeme regulovat kolik světla se dostane k barevnému filtru a tím tak vytvářet různé barvy (RGB báze).
OLED
  • Mezi katodou a anodou jsou organické vrstvy, které při průchodu proudu z katody do anody vyzařují fotony (srážka elektronů a děr). Tento jev se nazývá rekombinace
  • Organické vrstvy jsou sami o sobě zdroj světla - není třeba podsvětlení.
  • Vysoký kontrast, velmy tenké, plně barevné, instalace i na pružný podklad, nízká spotřeba.
E-ink
  • Jednotlivé body tvořeny kapslemi.
  • Kapsle obsahuje elektroforetický roztok.
  • V roztoku - záporně nabité černé částice (inkoust) + kladně nabité bílé částice.
  • Kapsle umístěny mezi elektrody a pomocí napětí se částice přitahují k dané elektrodě.

Paralelní architektury grafických procesorů (např. CUDA, OpenCL, apod.)

CUDA
  • = programové a hardwarové rozšíření od NVIDIA, díky kterému můžeme využít výkon GPU k výpočtům.
  • Sjednotila programování všech NVIDIA karet. Je to rozšíření C/C++
  • Jak můžeme vidět GPU má daleko více ALU (arithmetic-logic unit).
  • GPU je rozdělena do nekolika Multiprocesorů
  • GPU má sdílenou pamět (Device Memory), která se skládá ze tří částí Gloval, Texture a Constants memory. -> Multiprocesory si můžou (pouze) přes tuto paměť sdílet data.
  • Jeden Multiprocesor pak obsahuje několik procesorů a ty si vyměnují data navzájem přes sdílenou pamět v multiprocesoru.
  • Dále každý Multiprocesor obsahuje cache na konstanty a textury, pro urychlení práce. (obě jsou READ-ONLY)