Podstawowe pojęcia dotyczące komputera. Podzespoły. Rodzaje pamięci. Urządzenia peryferyjne. Pojęcie "Komputer" jest powszechnie używane w odniesieniu do zastawu podzespołów/urządzeń elektronicznych jednostki centralnej (komputera właściwego), monitora, klawiatury i myszy. Po dołączeniu odpowiedniego oprogramowania taki zestaw pozwala na komunikację : użytkownik komputer. Elementy składowe komputera Płyta główna Płyta główna to podstawowy składnik komputera, jest elektroniczną płytą drukowaną na której montuje się najważniejsze elementy, umożliwiając komunikację wszystkim pozostałym komponentom i modułom. Płyty główne stosowane w komputerach PC (ang. Personal Computer komputer osobisty) budowane są w standardach określających m.in. rozmieszczenie elementów, rodzaj stosowanych połączeń, układów portów itp. Obecnie stosowanym standardem płyt głównych jest ATX opatentowany przez firmę Intel (w roku 1995) który zastąpił standard AT udostępnionym przez firmę IBM w roku 1985. Rys.1 Standardy płyt głównych
Rys.2 Przykładowe płyty.
Głównym zadaniem płyty głównej jest umożliwienie komunikacji podzespołom komputera. Zawiera ona m.in. sprzętowe kontrolery urządzeń takich jak dyski, magistralę graficzną, porty USB, Porty PCI, PCI-E itd. Chipset to najważniejszy element płyty głównej, to układ scalony, który odpowiada za zarządzanie przepływem informacji między poszczególnymi elementami komputera. Wydajność i niezawodność komputera w znaczącej mierze zależy od tego układu. Do komunikacji między urządzeniami zewnętrznymi a procesorem wykorzystuje się żądanie przerwania (ang.interrupt ReQuest IRQ). Żądanie przerwania to sygnał powodujący zatrzymanie przetwarzania wykonywanego obecnie procesu przez procesor w celu obsłużenia urządzenia. Na przykład naciśnięcie klawisza na klawiaturze powoduje wysłanie sygnału przerwania do procesora, po którym następuje zatrzymanie wykonywanego procesu w celu interpretacji zaistniałego na klawiaturze zdarzenia. Ponieważ różne sygnały wysłane do komputera trafiają na tę samą linię przerwań, nie dla każdego urządzenia wymagane jest określenie jego wartości. Zanim powstały urządzenia typu plug-and-play (PnP) wartości IRQ ustawiane były ręcznie, co mogło powodować konflikty sprzętowe podczas rozbudowy komputera. Procesor Nazywany rownież centralną jednostką obliczeniową (CPU ang. Central Processing Unit), jest układem scalonym, który pobiera dane z pamięci i wykonuje nich pewne operacje. Jest podstawowym układem elektronicznym komputera, wykonującym obliczenia i sterującym przepływem danych z jak i do pamięci. Rys. 3 Przykładowy CPU.
Najważniejsze paramatry nowoczesnych procesorów Długość słowa wielkość danych, na których w jednym cyklu procesor potrafi wykonać operację artmetyczną. Obecnie najpopularniejsze są procesory 64-bitowe. Częstotliwość taktowania wartość określająca liczbę podstawowych operacji wykonywanych w ciagu sekundy. Liczba rdzeni rdzeń to zespół jednostek procesora potrzebnych do wykonania podstawowych działań. Wielokrotność rdzeni w procesorze jest w systemie operacyjnym widoczna jako wielokrotność procesorów, co pozwala na zwiększenie wydajności, w aplikacjach wykorzystujących wielowątkowość.
Rys. 4 Wielokrotność rdzeni w procesorze w systemie operacyjnym widoczna jako wielokrotność procesorów Procesory umieszcza się na płycie głównej w specjalnych gniazdach (ang. CPU Socket). Typ procesora określa typ używanego gniazda, a więc również i płyty głównej. Obecnie dla komputerów osobistych dostarczane są procesory przez dwie firmy. Każda z nich zaprojektowała gniazda specyficzne dla różnych rodzajów procesorów. Rodzaje i jednostki pamięci W komputerze są stosowane różne rodzaje pamięci. Podstawowe znaczenie ma pamięć RAM, która umożliwia zapisywanie i odczytywanie informacji. Oprócz niej stosowane jest także pamięć ROM, służąca jedynie do odczytywania informacji. Pamięć ROM pamięć nielotna, przeznaczona tylko do odczytu, w której umieszczane są informacje stałe. Ramięć EPROM pamięć stała, w której zapis jest prowadzony za pomocą sygnałów elektrycznych natomiast kasowanie za pomocą promieniowania ultrafioletowego. Pamięć EEPROM pamięć, do której kasowanie danych i zapis odbywa się za pomocą sygnałów elektrycznych
Pamięć RAM pamięć przeznaczona do odczytu i zapisu, używana do ładowania programów oraz wszystkich danych wprowadzonych za pomocą klawiatury lub innych urządzeń wejściowych przez użytkownika. Każde wyłączenie zasilania komputera powoduje jej oczyszczenie (usunięcie z niej informacji). Oznacza to, że jest to pamięć ulotna. Rys. Przykładowa pamięć RAM typu DDR3. Pamięci masowe pamięci trwałe, do przechowywania danych. Należą do nich nośniki magnetyczne : dyski twarde, taśmy magnetczne ; napędy optyczne np. CD-ROM, płyty DVD, pamięci flash. Pamięć podręczna (Cache) dodatkowa szybka pamięć, która jest "schowkiem" danych podręcznych dla procesora. Najczęściej przechowywane są w niej dane używane do obliczeń, co przyczynia się do zwiększenia prędkości pracy komputera. Cache występuje w dyskach twardych, procesorach.
Orientacyjny czas dostępu do różnych rodzajów pamięci Rodzaj pamięci : Pamięć cache procesora Pamięć RAM Dysk twardy Płyta CD/DVD Średni czas dostępu: < 10 ns ~ 50 ns ~ 10 ms ~ 100 ms Jednostki pamięci Układy pamięci i inne ukłądy komputera rozróżniają jedynie dwie dartości, oznaczone symbolem 1 i 0. Taki sposób interpretowania umownych wartości 0 i 1 został powszechnie przyjęty i z tego względu ilość pamięci odpowiadającą jednej z tych wartości jest jednostką i nazywa się bitem. Oznaczana symbolem b. Bit to najmniejsza jednostka informacji. Jednostką większą od bitu jest bajt liczba złożna z ośmiu bitów. Oznacza się ją symbolem B. 001101101011101011011010 Przykładowy dwudziestocztero bitowy ciąg Do wyrażania pojemności pamięci używa się większych jednostek, takich jak : kilobajt (kb), megabajt (MB), gigabajt (GB) czy terabajt (TB). 1 kb (kilobajt) = 1024 B 1 MB (megabajt) = 1024 kb 1 GB (gigabajt) = 1024 MB 1 TB (terabajt) = 1024 GB Jednostki transmisji danych Istnieją różne typy transferu danych. Transfer może odbywać się między poszczególnymi komponentami wewnątrz komputera lub między różnymi komputerami za pośrednictwem sieci, lini telefonicznych itp. Podstawową jednostką prędkości przesyłania danych w transmisji szeregowej jest bit na sekundę. Jednostka ta może być zapisywana jako bps (bit per second) lub b/s. Przy transmisji równoległej jednostką podstawową jest kb/s. Jednostki szybkości transmisji danych Jednostka: kb/s (kbps) Mb/s (Mbps) Gb/s (Gbps) Nazwa: kilobity na sekundę megabity na sekundę gigabity na sekundę
Ponieważ wielkość plików zwykle jest podawana w bajtach, należy uwzględnić różnicę w jednostkach. Aby obliczyć prędkość pobierania plików, których rozmiar jest podany w bajtach, prędkość przesyłania należy podzielić przez 8 (zamienić bity na bajty), czyli transfer 256 kb/s jest równoznaczny pobieraniu 32 kb/s. Urządzenia peryferyjne Urządzenia peryferyjne służą do sprawnego komunikowania się użytkownika z komputerem. Urządzenia peryferyjne dzielimy na urządzenia wejścia i wyjścia. Urządzenia : kamera internetowa, klawiatura, mysz, modem, monitor, ploter, drukarka, głośniki, tablet, skaner, mikrofon.