Budowa i działanie komputera

Transkrypt

1 Budowa i działanie komputera Systemy Operacyjne mgr inż. Daniel Kaczmarski

2 Co to jest komputer KOMPUTER - elektroniczna maszyna licząca [z ang. compute obliczać], urządzenie elektroniczne służące do automatycznego przetwarzania informacji (danych), przedstawionych cyfrowo (tzn. za pomocą odpowiednio zakodowanych liczb). Jednostka centralna Klawiatura, myszka Monitor Zestaw komputerowy

3 Niezbędne elementy składowe: jednostka centralna monitor klawiatura Jednostka centralna: płyta główna procesor wentylator procesora pamięć operacyjna zasilacz dysk twardy karta graficzna obudowa Peryferia wewnętrzne: stacja dyskietek napęd optyczny nagrywarka karta dźwiękowa karta sieciowa kontroler SCSI karta telewizyjna Peryferia zewnętrzne: mysz (lub Trackball/TrackPoint/TouchPad) drukarka ploter skaner mikrofon modem głośniki słuchawki dżojstik GamePad zasilacz UPS listwa antyprzepięciowa

4 Budowa komputera schemat ogólny Wg uproszczonego schematu komputer ma dwa główne, współpracujące urządzenia: procesor i pamięć. Ogólny schemat budowy komputera - Klawiatura - Mysz - Skaner - Aparat i kamera cyfrowa - Modem - Karta sieciowa Pamięć operacyjna Procesor - Monitor - Drukarka - Ploter - Głośnik - Modem - Karta sieciowa Urządzenia wejściowe Jednostka centralna Urządzenia wyjściowe Oba urządzenia znajdują się w jednej obudowie nazywanej jednostką centralną. Pamięć operacyjna służy do chwilowego pamiętania danych wejściowych i wyjściowych oraz przechowuje uruchomione programy. Programy przekazują rozkazy do procesora. Procesor to układ elektroniczny potrafiący wykonywać rozkazy arytmetyczne i logiczne na liczbach binarnych.

5 Budowa komputera jednostka centralna Obudowa komputera typu TOWER Zasilacz Zabudowany w sankach napęd CD, podobnie montowane są napędy CD-RW, DVD, FDD itp. Gniazda wtykowe do podłączenia urządzeń zewnętrznych Proces wraz z chłodzeniem Pamięć RAM Karta grafiki Zabudowany w sankach Napęd HDD Płyta główna komputera Sloty umożliwiające podłączenie innych urządzeń wewnętrznych

6 Płyta główna Płyta główna jest podstawowym komponentem komputera. Stanowi podstawę do której podłącza się wszystkie inne części jednostki centralnej. Zainstalowane nań urządzenia komunikują się między sobą poprzez tzw. ścieżki. W komputerze na płycie głównej znajdują się procesor, pamięć operacyjna lub gniazda do zainstalowania tych urządzeń, urządzeń składujących i zasilacza.

7 Płyta główna Elementy płyty głównej: BIOS gniazdo procesora gniazda magistrali PCI, ISA itp.. CACHE CHIPSET Gniazda pamięci SIMM, DIMM Złącze EIDE Zegar czasu rzeczywistego Złącze napędu FDD Regulator napięcia

8 Procesor Procesor, układ scalony będący podstawową częścią komputera. Wykonuje on elementarne instrukcje programów takie jak np. podstawowe instrukcje matematyczne czy kopiowania danych. CPU oznacza jednostkę centralną jednostkę wykonawczą, w komputerach osobistych jest procesor lecz w superkomputerach mogą to być układy wieloprocesorowe Cechy charakterystyczne procesorów: architektura (CISC lub RISC) liczba bitów przetwarzana w jednym takcie np. 32 lub 64 częstotliwość taktowania podawana w MHz lub GHz np. 700 MHz, 2.4 GHz Najpopularniejsze procesory: AMD, INTEL

9 Pamięć operacyjna Pamięć operacyjna urządzenie służące do przechowywania danych operacyjnych. Rodzaje pamięci: RAM (ang. Random Access Memory pamięć o dostępie swobodnym) podstawowy rodzaj pamięci cyfrowej. W pamięci tej przechowywane są aktualnie wykonywane programy i dane dla tych programów oraz wyniki ich pracy. Zawartość większości pamięci RAM jest tracona w kilka sekund po zaniku napięcia zasilania, niektóre typy wymagają także odświeżania, dlatego wyniki pracy programów muszą być zapisane na innym nośniku danych. ROM (Read-Only Memory) pamięć tylko do odczytu. W pamięci tej zapisane są dane i procedury niezbędne do podstawowego uruchomienia komputera - BIOS (Basic Input/Output System). Dane te są zachowane nawet po zaniku zasilania.

10 Bios i jego rola BIOS jest to skrót od "Basic Input Output System"- podstawowy system Wejścia /Wyjścia. Najniższy poziom oprogramowania komputera umożliwiający działanie innych programów i operacji wykonywanych przez komputer. BIOS jest łącznikiem między sprzętem a uruchamianymi programami. Procedura BIOS-u została zapisana w pamięci stałej komputera, w odpowiednich układach scalonych, w postaci rozkazów języka maszynowego. Procedury te można odczytać ale nie można ich zmodyfikować Programy znajdujące się w BIOS-ie dzielą się na dwie grupy: -programy testująco-inicjujące pracę komputera, -programy zawierające procedury sterujące różnymi elementami komputera, jak np.: napędami dyskowymi, urządzeniami wejścia/ wyjścia. BIOS steruje współpracą wszystkich podstawowych funkcji komputera z systemem operacyjnym. Troszczy się między innymi o to, by sygnały wychodzące z klawiatury przetwarzane były do postaci zrozumiałej dla procesora. BIOS posiada własną, choć niewielką pamięć, w której są zapisane informacje na temat daty, czasu oraz dane na temat wszystkich urządzeń zainstalowanych w komputerze

11 Bios

12 Karta Graficzna Karta graficzna, jeden z najważniejszych komponentów zestawu komputerowego. Karta graficzna może być zintegrowana z płytą główną komputera, częściej jest to osobna karta rozszerzeń (jak na rys.). Najważniejszymi parametrami karty graficznej są: szybkość pracy, ilość pamięci, rozdzielczość i ilość kolorów wyświetlanego obrazu i inne. Karta graficzna składa się z czterech podstawowych elementów: płytki drukowanej, głównego procesora, pamięci wideo, układu RAMDAC (który często jest zintegrowany z procesorem w jednej obudowie) Karty graficzne budowane są na następujące magistrale: ISA, PCI, AGP Gniazdo podłączenia monitora Główne zadanie karty graficznej to przetwarzanie obrazu cyfrowego generowanego przez układy komputera na sygnał zrozumiały dla monitora (może to być sygnał: analogowy lub cyfrowy). Złącze umożliwiające osadzenie karty na płycie głównej

13 Karta Dźwiękowa Karta dźwiękowa, zwana też kartą muzyczną, jest to karta rozszerzeń umożliwiająca pracę z dźwiękiem na komputerze klasy PC. Dzięki nim można zarówno odtwarzać dźwięk, jak i tworzyć pliki dźwiękowe. Do karty dźwiękowej podłącza się takie urządzenia jak głośniki, wzmacniacz czy mikrofon bądź urządzenie MIDI (np. syntezator). Karty dźwiękowe budowane są na następujące magistrale: ISA, PCI Gniazda wejścia i wyjścia sygnałów dźwiękowych Złącze umożliwiające osadzenie karty na płycie głównej Główne zadanie karty dźwiekowej to przetwarzanie sygnałów cyfrowych na analogowe (przy odtwarzaniu dźwięków) lub odwrotnie (przy nagrywaniu dźwięków)

14 Karta Sieciowa Karta sieciowa, karta rozszerzeń niezbędna do podłączenia komputera do sieci LAN. Do karty sieciowej można podłączyć kabel koncentryczny lub kabel typu skrętka łączący komputer z siecią. Często karty mają możliwość podłączenia dwóch różnych typów kabla. Najważniejszym parametrem karty sieciowej jest jej prędkość transmisji, może ona wynosić 10 lub 100 Mbps. Diody sygnalizacyjne Karty sieciowe budowane są na następujące magistrale: ISA, PCI Antena transmisyjna Gniazdo kabla sieciowego Złącze umożliwiające osadzenie karty na płycie głównej Najnowsze karty sieciowe obsługują już nie tylko sieci kablowe ale także sieci radiowe.

15 Dysk Twardy Dysk stały, dysk twardy (angielskie hard disk), pamięć dyskowa, w której nośnik magnetyczny jest nałożony na bardzo cienką warstwą (kilka µm) na niewymienną, sztywną płytę zwaną talerzem (lub zespół płyt na jednej osi), zamkniętą w hermetycznej obudowie. Pozwala na zapisywanie danych na stałe, bez ich utraty po odłączeniu zasilania. Dysk twardy Obecnie produkuje się dyski o pojemnościach Od kilkuset megabajtów do kilkuset gigabajtów Płyty nośnik danych Głowice magnetyczne Wnętrze dysku twardego Głowice magnetyczne są umieszczone ruchomo nad warstwami nośnika, nie dotykając płyty. Konstrukcja mechaniczna dysku stałego wymaga dużej precyzji, ale zapewnia bardzo dużą pojemność pamięci oraz mały czas dostępu.

16 Napęd CD-ROM CD-ROM, dysk CD, Compact Disk Read- Only Memory, popularny dysk kompaktowy zastosowany w komputerze jako pamięć tylko odczytywalna. Dane na dysku CD-ROM zachowywane są w formacie binarnym jako mikroskopijne wgłębienia w powierzchni dysku, za pomocą bardzo cienkiej wiązki lasera emitowanej przez napęd CD-ROM dane mogą być odczytywane. Na płycie CD może zmieścić się do 700 MB danych. Napęd CD-ROM CD-RW, Compact Disk Read-Write, jest dyskiem CD umożliwiającym wielokrotny zapis (do 1000x). Do zapisu tego nosnika stosowane są specjalne napędy które obsługują także tradycyjne nosniki Nośnik CD-RW

17 Napęd DVD DVD, Digital Versatile Disc, rodzaj nośnika danych, przypominający płytę CROM. Ilość danych zapisanych na płycie DVD jest jednak dużo większa. Istnieje kilka możliwych sposobów nagrywania płyty DVD różniących się pojemnością płyty. Można na niej nagrać aż do 17 GB danych. Sposób zapisu danych na płycie DVD Napęd DVD przypomina budową CD-ROM Podstawowa różnica pomiędzy CD a DVD polega na tym że DVD zapisane jest po obu stronach przy dodatkowo większej gęstości zapisu. Do odtwarzania DVD (w przeciwieństwie do CD) potrzeba sprzętowego urządzenia do dekodowania informacji zapisanych na nośniku. DVD-R najnowsze napędy obsługujące płyty DVD umożliwiają ich nagrywanie Nośnik DVD-R umożliwiający zapis

18 Inne urządzenia We wnętrzu obudowy komputera można zamontować wiele innych urządzeń realizujących różne zadania np.: Modem telefoniczny (umożliwiający łączenie się z innymi komputerami poprzez łącza telefoniczne) Karty sterujące i pomiarowe mogą przeobrazić komputer w jednostkę zarządzającą np. procesem produkcyjnym. tuner telewizyjny uczyni z komputera PC telewizor napędy innych nośników danych (np: stacja dyskietek, itp. )

19 Urządzenia zewnętrzne Liczba urządzeń zewnętrznych które mogą współpracować z komputerem jest bardzo duża. Producenci sprzętu peryferyjnego oferują coraz nowe rozwiązania w dużej liczbie typów sprawiając że współczesny użytkownik decydując się np. na zakup monitora komputerowego do wyboru ma dziesiątki marek i setki modeli. Wybrane urządzenia peryferyjne: monitory, CRT oraz LCD, różne przekątne obrazu Klawiatury i myszy: tradycyjne i multimedialne, przewodowe i bezprzewodowe Projektory multimedialne Głośniki komputerowe Skanery: ręczne i stacjonarne

20 Urządzenia zewnętrzne Drukarki komputerowe, ze względu na kolor druku: kolorowe oraz czarno-białe. Ze względu na technologię druku: atramentowe, powszechnie stosowane, tani druk w kolorze w porównaniu do drukarek laserowych. igłowe (stosowane do druku wielokopiowego np. faktury) Laserowe, zastosowanie biurowe. Niski koszt druku czarnych kopii lecz drogi druk w kolorze. Szybkie i ciche Plotery, wielkoformatowe drukarki laserowe lub atramentowe, stosowane np. do druku dokumentacji CAD drukarki termiczne, stosowane np. w kasach fiskalnych drukarki mozaikowe stosowanych w elektronicznych maszynach do pisania.

21 Urządzenia zewnętrzne aparaty cyfrowe UPS awaryjny akumulator podtrzymujący napięcie słuchawki i mikrofony Kamery CCD - internetowe tablety graficzne ułatwią posługiwanie się programami graficznymi także systemami CAD Oraz wiele innych urządzeń takich jak: zewnętrzne napędy nośników danych czytniki kodów kreskowych kasy fiskalne urządzenia z dziedziny automatyki itp..

22 Rodzaje komputerów Ogólny podział komputerów: superkomputery stosowane w nauce duże komputery (ang. mainframe) stosowane np. w bankowości minikomputery (najczęściej jako serwery) stosowane do obsługi mniejszych przedsiębiorstw, grup użytkowników, sieci komputerowych. mikrokomputery przeznaczone dla pojedynczego użytkownika (IBM, MacIntosh) IBM ZSieries 990 komputer klasy Mainframe. Superkomputery zajmują ogromne pomieszczenia, posiadają dziesiątki a nawet setki procesorów. HP 9000 server do zastosowań sieciowych

23 Rodzaje komputerów Mikrokomputery, komputery osobiste: Laptop, Notebook - przenośny komputer Stacjonarne komputery osobiste: desktop oraz tower UltraPC lekkie stacjonarnoprzenośne komputery osobiste Terminal roboczy pełni funkcję komunikatora pomiędzy użytkownikiem a dużym komputerem (lub superkomputerem) Palmtop kompter mieszczący się w dłoni, pełni funkcję notesu elektrocznego