Urz dzenia techniki komputerowej

ik titechnik informatyk Tomasz Marciniuk Urz dzenia techniki komputerowej

Autor Tomasz Marciniuk Recenzenci: mgr inż. Izabella Korycińska, dr inż. Stanisław Szabłowski Projekt graficzny okładki i karty tytułowej: fpstudio.pl Redaktor inicjujący: Joanna Ksieniewicz Redaktor merytoryczny II wydania: Joanna Ksieniewicz Redaktor techniczny: Marzenna Kiedrowska Redaktor graficzny: Joanna Plakiewicz Podręcznik zawiera podstawowe informacje na temat budowy i obsługi komputera, arytmetyki komputera, układów cyfrowych, elementów zestawu komputerowego, pamięci masowych, monitorów, interfejsów urządzeń peryferyjnych, zasilania i chłodzenia, urządzeń peryferyjnych, podsystemu audio i sieci komputerowych. Do podręcznika jest dołączona płyta CD-ROM, na której znajdują się dodatkowe materiały, m.in. zadania, prezentacje i inne materiały uzupełniające. Podręcznik przeznaczony do nauki przedmiotu Urządzenia techniki komputerowej w zawodzie technik informatyk na poziomie technikum i szkoły policealnej, zgodnie z programem nauczania 312[01]/T, SP/MEN/2004.06.14. Może być również wykorzystany do nauki w zawodzie technik teleinformatyk. Podręcznik dopuszczony do użytku szkolnego przez ministra właściwego do spraw oświaty i wychowania i wpisany do wykazu podręczników przeznaczonych do kształcenia w zawodach: Do nauczania w zawodzie technik informatyk, technik teleinformatyk na podstawie opinii rzeczoznawców: mgr inż. Janiny Grobelnej, mgr. inż. Piotra Matuszewskiego i prof. dr. hab. Jerzego Podrackiego. Typ szkoły: technikum i szkoła policealna. Rok dopuszczenia: 2010. Podręcznik dotowany przez Ministerstwo Edukacji Narodowej. W podręczniku wymieniono produkty konkretnych firm. Zamieszczono je w celach dydaktycznych, aby zobrazować teorię za pomocą rzeczywistych przykładów. Podanie nazw firm nie ma na celu ich reklamy. ISBN 978-83-02-11667-4 Copyright by Wydawnictwa Szkolne i Pedagogiczne Spółka Akcyjna, Warszawa 2009 Wydawnictwa Szkolne i Pedagogiczne Spółka Akcyjna 02-305 Warszawa, Al. Jerozolimskie 136 Adres do korespondencji: 00-965 Warszawa, p. poczt. nr 9 www.wsip.pl Wydanie drugie zmienione (2010) Ark. druk. 15,5 Skład i łamanie: Shift_ENTER

Spis treści Wstęp................................................................... 9 1. Budowa i obsługa komputera. Zasady bhp i ochrony ppoż.................... 11 1.1. Podstawowe elementy zestawu komputerowego......................... 11 1.2. Budowa laptopów................................................. 14 1.3. Zasady bezpiecznej pracy z komputerem............................... 16 1.4. Środki ochrony przeciwpożarowej.................................... 18 1.5. Pierwsza pomoc w stanach zagrożenia życia............................ 19 Pytania sprawdzające................................................... 20 2. Arytmetyka komputera................................................ 21 2.1. Jednostki informacyjne............................................. 21 2.2. Systemy liczbowe................................................. 22 2.2.1. System dwójkowy........................................... 23 2.2.2. System ósemkowy........................................... 25 2.2.3. System dziesiętny............................................ 27 2.2.4. System szesnastkowy......................................... 27 2.3. Operacje arytmetyczne na liczbach dwójkowych........................ 29 2.3.1. Dodawanie dwójkowe........................................ 29 2.3.2. Odejmowanie dwójkowe...................................... 30 2.3.3. Mnożenie dwójkowe......................................... 32 2.3.4. Dzielenie dwójkowe.......................................... 34 2.4. Zapis liczby dwójkowej ze znakiem.................................. 35 2.4.1. Znak moduł ZM........................................... 35 2.4.2. Znak uzupełnienie do 1 ZU1 (U1)............................. 36 2.4.3. Znak uzupełnienie do 2 ZU2 (U2)............................. 36 2.5. Reprezentacja stało- i zmiennopozycyjna.............................. 37 2.5.1. Reprezentacja stałopozycyjna.................................. 37 2.5.2. Konwersja liczby dziesiętnej na stałopozycyjną dwójkową........... 37 2.5.3. Reprezentacja zmiennopozycyjna............................... 38 2.5.4. Konwersja liczby dziesiętnej na zmiennopozycyjną dwójkową........ 39 Pytania sprawdzające................................................... 39 3. Układy cyfrowe....................................................... 40 3.1. Funkcje logiczne i ich realizacja. Algebra Boole`a....................... 41 3.2. Bramki logiczne.................................................. 42 3.2.1. Bramka NOT............................................... 43 3.2.2. Bramka AND............................................... 43 3.2.3. Bramka NAND.............................................. 43 3.2.4. Bramka OR................................................. 43 3

Spis treści 3.2.5. Bramka NOR............................................... 44 3.2.6. Bramka EX-OR............................................. 44 3.2.7. Bramka EX-NOR............................................ 44 3.2.8. Realizacja funkcji logicznych na bramkach........................ 44 3.3. Podstawowe układy cyfrowe........................................ 45 3.3.1. Kody dwójkowe............................................. 46 3.3.2. Kodery, dekodery i transkodery................................. 46 3.3.3. Multipleksery i demultipleksery................................. 49 3.3.4. Przerzutniki................................................ 50 3.3.5. Liczniki.................................................... 52 3.3.6. Rejestry.................................................... 54 3.4. Elementy elektroniczne stosowane w urządzeniach techniki komputerowej... 56 3.4.1. Rezystor................................................... 56 3.4.2. Kondensator................................................ 57 3.4.3. Cewka..................................................... 57 3.4.4. Transformator............................................... 58 3.4.5. Dioda..................................................... 59 3.4.6. Tranzystory................................................. 59 3.4.7. Układ scalony............................................... 60 3.4.8. Rezonator kwarcowy......................................... 61 Pytania sprawdzające................................................... 62 4. Zasada działania komputera............................................ 63 4.1. Architektura systemu komputerowego................................. 63 4.1.1. Ogólny schemat systemu komputerowego......................... 63 4.2. Architektura von Neumanna........................................ 65 4.3. Architektura harwardzka........................................... 65 4.4. Schemat logicznej budowy komputera................................. 66 4.4.1. Operacje wejścia wyjścia wykonywane pod nadzorem procesora...... 67 4.4.2. Operacje wejścia wyjścia z bezpośrednim dostępem do pamięci....... 68 Pytania sprawdzające................................................... 68 5. Płyta główna i jej składniki............................................. 69 5.1. Płyta główna.................................................... 69 5.1.1. Płyta główna w standardzie AT................................. 71 5.1.2. Płyta główna w standardzie ATX................................ 73 5.1.3. Płyta główna w standardzie WTX............................... 76 5.1.4. Płyta główna w standardzie NLX................................ 77 5.1.5. Gniazda procesorów.......................................... 79 5.2. Procesory....................................................... 81 5.2.1. Zasada działania procesora..................................... 82 5.2.2. Parametry procesora.......................................... 83 5.2.3. Procesory Intel.............................................. 84 5.2.4. Procesory AMD............................................. 85 4

Spis treści 5.3. Pamięć......................................................... 86 5.3.1. Pamięć RAM............................................... 87 5.3.2. Pamięć ROM............................................... 93 5.4. Układy chipset................................................... 94 5.5. Standardy magistral i gniazda rozszerzeń.............................. 97 5.5.1. Magistrala i gniazdo ISA...................................... 97 5.5.2. Magistrala i gniazdo PCI...................................... 98 5.5.3. Magistrala i gniazdo AGP..................................... 99 5.5.4. Magistrala AC 97 i gniazdo AMR.............................. 100 5.5.5. Gniazdo CNR.............................................. 101 5.5.6. Magistrala i gniazdo PCI Express.............................. 101 5.6. Parametry katalogowe.............................................. 103 5.6.1. Parametry katalogowe płyt głównych........................... 103 5.6.2. Parametry katalogowe procesorów............................. 104 5.6.3. Parametry katalogowe pamięci................................ 105 Pytania sprawdzające.................................................. 106 6. Pamięci masowe...................................................... 107 6.1. Dyski twarde.................................................... 107 6.2. Napędy wymiennych dysków magnetycznych......................... 113 6.2.1. Napęd FDD................................................ 113 6.2.2. Napędy ZIP i Jaz........................................... 115 6.3. Napędy taśmowe................................................ 116 6.4. Napędy optyczne................................................ 117 6.4.1. Standard CD............................................... 118 6.4.2. Standard DVD............................................. 118 6.4.3. Standard Blu-ray........................................... 119 6.4.4. Standard HD-DVD......................................... 119 6.4.5. Standard HVD............................................. 120 6.4.6. Porównanie płyt CD, DVD i BD oraz HD-DVD................... 120 6.5. Pamięci półprzewodnikowe........................................ 122 6.5.1. Pamięci USB.............................................. 122 6.5.2. Karty pamięci.............................................. 122 Pytania sprawdzające.................................................. 123 7. Monitory i system graficzny............................................ 124 7.1. Monitory....................................................... 124 7.1.1. Monitor CRT.............................................. 124 7.1.2. Monitor LCD.............................................. 126 7.1.3. Monitor plazmowy.......................................... 129 7.1.4. Monitor OLED............................................. 131 7.2. System graficzny................................................ 132 7.2.1. Karty graficzne............................................. 133 7.2.2. Tunery telewizyjne.......................................... 135 Pytania sprawdzające.................................................. 137 5

Spis treści 8. Interfejsy urządzeń peryferyjnych...................................... 138 8.1. Interfejs COM (RS-232C)......................................... 138 8.2. Interfejs LPT (IEEE 1284/Centronics)................................ 139 8.3. Interfejs USB................................................... 140 8.4. Interfejs FireWire (IEEE 1394)..................................... 141 8.5. Interfejs IrDA.................................................. 142 8.6. Interfejs Bluetooth............................................... 142 Pytania sprawdzające.................................................. 143 9. Zasilanie i chłodzenie komputera....................................... 144 9.1. Zasilacze....................................................... 144 9.1.1. Zasilacze liniowe........................................... 144 9.1.2. Zasilacze impulsowe........................................ 145 9.2. Zasilacze awaryjne UPS........................................... 149 9.3. Chłodzenie komputera............................................ 151 9.3.1. Chłodzenie aktywne......................................... 151 9.3.2. Chłodzenie pasywne......................................... 152 Pytania sprawdzające.................................................. 153 10. Urządzenia peryferyjne............................................... 154 10.1. Klawiatury..................................................... 154 10.2. Urządzenia wskazujące........................................... 155 10.2.1. Mysz komputerowa........................................ 155 10.2.2. Trackball................................................. 156 10.2.3. Pióro świetlne............................................. 156 10.2.4. Touchpad................................................ 157 10.2.5. Tablet................................................... 157 10.2.6. Dżojstik................................................. 157 10.2.7. Ekran dotykowy........................................... 158 10.3. Drukarki....................................................... 158 10.3.1. Drukarki igłowe........................................... 159 10.3.2. Drukarki atramentowe...................................... 160 10.3.3. Drukarki laserowe......................................... 162 10.3.4. Drukarka sublimacyjna...................................... 164 10.4. Skanery........................................................ 164 10.4.1. Skaner ręczny............................................. 166 10.4.2. Skaner płaski............................................. 166 10.4.3. Skaner bębnowy........................................... 167 10.4.4. Skaner do slajdów......................................... 168 10.4.5. Skaner do kodów paskowych................................. 168 10.5. Urządzenia wielofunkcyjne........................................ 168 10.6. Plotery........................................................ 169 10.7. Aparaty i kamery cyfrowe......................................... 171 10.7.1. Aparat cyfrowy............................................ 171 6

Spis treści 10.7.2. Kamera cyfrowa........................................... 172 10.7.3. Kamery internetowe........................................ 173 Pytania sprawdzające.................................................. 174 11. Podsystem audio..................................................... 175 11.1. Karty dźwiękowe (muzyczne)...................................... 175 11.2. Systemy głośników............................................... 177 Pytania sprawdzające.................................................. 179 12. Sieci komputerowe................................................... 180 12.1. Sieciowe modele odniesienia....................................... 180 12.1.1. Model odniesienia OSI/ISO.................................. 180 12.1.2. Model odniesienia TCP/IP................................... 183 12.2. Rodzaje sieci, media transmisyjne, metody transmisji.................... 185 12.2.1. Rodzaje sieci.............................................. 185 12.2.2. Media transmisyjne........................................ 186 12.2.3. Metody transmisji.......................................... 189 12.2.4. Topologie sieciowe......................................... 190 12.3. Urządzenia sieciowe.............................................. 192 12.3.1. Modemy................................................. 192 12.3.2. Karty sieciowe............................................ 195 12.3.3. Koncentratory, przełączniki, routery, punkty dostępowe............ 196 12.3.4. Anteny.................................................. 201 Pytania sprawdzające.................................................. 202 13. Testowanie, diagnozowanie i naprawa urządzeń techniki komputerowej....... 203 Dodatek A. Płyty główne.................................................. 208 Dodatek B. Procesory.................................................... 218 Procesory Intel....................................................... 218 Procesory AMD....................................................... 229 Dodatek C. Chipsety..................................................... 241 Chipsety firmy Intel................................................... 241 Chipsety firmy VIA Technologies........................................ 244 Chipsety firmy Silicon Integrated Systems (SIS)............................. 245 Chipsety firmy NVIDIA Corporation...................................... 246 Chipsety firmy ATI Technologies......................................... 247 Bibliografia............................................................ 248

Wstęp Na wstępie dziękuję wszystkim, którzy w jakikolwiek sposób pomogli mi w napisaniu niniejszego podręcznika. Dziękuję m.in. firmom i instytucjom za udostępnienie wielu niezbędnych informacji i fotografii. Przy dzisiejszym szybkim postępie technologicznym bardzo trudno jest napisać podręcznik na temat sprzętu komputerowego. Co miesiąc pojawiają się bowiem coraz nowocześniejsze płyty główne, procesory oraz pamięci i karty graficzne, a nasze komputery pobierają coraz więcej mocy. Mam nadzieję, że podręcznik przybliży Wam budowę poszczególnych elementów komputera oraz pomoże rozwiązać najważniejsze problemy związane z jego użytkowaniem. Zgodnie z programem nauczania został on podzielony na odpowiednie działy. Najwięcej miejsca zajmuje opis elementów zestawu komputerowego, gdyż to od nich zależy, jak nasz komputer będzie działał i jak szybko będzie pracował. Do nauki tego przedmiotu nie wystarczy jednak tylko sam podręcznik. Należy na bieżąco śledzić artykuły w czasopismach komputerowych oraz internecie. Oprócz tego trzeba mieć jak najwięcej bezpośredniej styczności ze sprzętem komputerowym. Zaleca się, aby po każdym podrozdziale, w miarę możliwości i potrzeb, przeprowadzać praktyczne ćwiczenia na konkretnych podzespołach komputera. Zachęcam do korzystania z materiałów dodatkowych umieszczonych na płycie CD-ROM dołączonej do podręcznika. Życzę miłej i owocnej lektury! Autor