2. Podstawowe elementy PC Cel: Wiedza na temat podstawowych elementów składowych komputera klasy PC takich jak: procesor (CPU), dysk twardy, podstawowe urządzenia wejścia i wyjścia, typy pamięci. Rozumienie terminu urządzenia peryferyjne". Komputer jest urządzeniem składającym się z trzech podstawowych elementów: procesora, który interpretuje i wykonuje programy, pamięci, w której przechowywane są programy i dane, zestawu urządzeń, pozwalających na wysyłanie i pobieranie danych. Rys. 2.1. Architektura komputera (CPU procesor, pamięć przechowywanie programów i danych, wejście i wyście wysyłanie i pobieranie danych) 1 2.1. Procesor (CPU - Central Processing Unit) Procesor jest głównym układem elektronicznym kaŝdego komputera, który słuŝy do wykonywania rozkazów zapisanych w pamięci operacyjnej. Rozkazy wykonywane przez procesor to operacje: arytmetyczne, logiczne i sterujące. Współczesne procesory wykonują miliardy takich operacji na sekundę. Podstawowe bloki funkcjonalne tworzące procesor to: rejestry, jednostka arytmetyczno-logiczna, układ sterowania i dekoder rozkazów. Głównymi jego parametrami technicznymi są: długość słowa (np. 8. 16, 32, 64 bity), szerokość szyny adresowej (8, 16 bitów i więcej), lista rozkazów i częstotliwość zegara taktującego, mierzona w MHz (obecnie do 4 GHz 2 eksperymentalnie do 6 GHz). Fot. 2.1. Wybrane procesory firmy INTEL: Core 2 Duo, Dual Core, Xeon 3 1 Null L., Lobur, Struktura funkcjonalna i architektura komputerów, wyd. Helion 2 1GHz = 1000 MHz 3 źródło: Hans Walter (wikipedia.pl) 10
2.2. Płyta główna Płyta główna (mother board) jest urządzeniem elektronicznym w postaci płyty drukowanej na której znajdują się najwaŝniejsze elementy systemu komputerowego, m. in.: procesor, pamięć operacyjna, gniazda I/O. Płyta główna wraz z zamontowanymi na niej układami elektronicznymi umoŝliwia komunikacje między wszystkimi komponentami. Fot. 2.2. Przykład płyty głównej firmy Asus (autor: Afrank99) 2.3. Dysk twardy Dysk twardy (ang. hard disk) to magnetyczny nośnik danych o duŝej pojemności rzędu kilkuset GB 4. Składa się z jednego lub kilku krąŝków zamontowanych na wspólnej osi (w pyłoszczelnej obudowie), wirujących ze stałą prędkością kątową 3 000-15 000 obrotów na minutę (w zaleŝności od modelu dysku). Dysk twardy jest najpopularniejszym typem pamięci masowej. Na dysku twardym zapisane są następujące pliki: pliki systemowe, niezbędne do uruchomienia systemu operacyjnego (ładowane automatycznie przez procedury BIOS-u po włączeniu komputera lub jego restarcie), pliki zawierające procedury obsługi interfejsów i urządzeń wejścia/wyjścia, tzw. sterowniki, aplikacje uŝytkowe, pliki z danymi uŝytkownika. 4 GB jednostka pojemności pamięci (1GB = 2 30 bajtów) 11
Fot. 2.3. Dysk twardy firmy Western Digital (autor: Darkone) 2.4. Podstawowe urządzenia wejścia i wyjścia Urządzenia wejścia-wyjścia (urządzenia I/O, urządzenia Input/Output) to urządzenia których zadaniem jest komunikacja komputera z otoczeniem (zwykle bezpośrednio z uŝytkownikiem). Do najczęściej spotykanych urządzeń wejścia naleŝą klawiatura, mysz czy skaner, zaś urządzenia wyjścia to np. monitor albo drukarka. PoniŜej przedstawiono rysunek na którym zamieszczono przykładowe urządzenia peryferyjne oraz rodzaje interfejsów, do których są podłączone. Rys. 2.1. Przykładowe urządzenia wejścia-wyjścia oraz odpowiadające im interfejsy (źródło: opracowanie własne) 2.5. Typy pamięci Pamięć (ang. memory) to element komputera, w którym przechowywane są dane i programy. Pamięcią mogą być niektóre układy scalone, jak równieŝ urządzenia peryferyjne (dyski stale, pamięci optyczne oraz pamięci flash). Pamięć wewnętrzna (ang. internal memory) jest częścią jednostki centralnej komputera. Składa się z układów dwojakiego rodzaju: ROM (tylko odczyt danych zapisanych przez producenta) oraz RAM (pamięć, do której mogą być wczytywane dane i programy, ale jej zawartość znika po odłączeniu zasilania). 12
Pamięć zewnętrzna (ang. external menory) to urządzenia, które przechowywują dane w sposób trwały. NaleŜą do nich m.in.: dyski twarde, CD-ROM-y, DVD-ROM-y, streamer-y, itp. Pamięci zewnętrzne są zazwyczaj wolniejsze w obsłudze od pamięci wewnętrznych, jednakŝe ich główną zaletą jest nieulotność przechowywanych danych. Rzeczywisty podział pamięci komputerowych jest bardziej złoŝony, ze względu na róŝne kryteria podziału. PoniŜej przedstawiono niektóre z nich 5 : ulotność: pamięci ulotne przechowują dane tak długo, jak długo włączone jest ich zasilanie, pamięci nieulotne zachowują dane takŝe po odłączeniu zasilania, moŝliwości zapisu i odczytu: tylko do odczytu (zapis odbywa się w fazie produkcji), jednokrotnego zapisu, wielokrotnego zapisu, rodzaj nośnika: półprzewodnikowy (układ scalony), optyczny, magnetyczny (w tym pamięć ferrytowa), magnetooptyczny, polimerowy, papierowy (np. karta dziurkowana), linia opóźniająca (np. pamięć rtęciowa), łatwość (moŝliwość) przeniesienia wraz z zapisem do innego urządzenia, miejsce w konstrukcji komputera: rejestry procesora, pamięć operacyjna, czyli RAM, pamięć podręczna, czyli cache, pamięć zewnętrzna, czyli masowa (stacje dysków, taśm itp.), pamięć robocza podzespołów (np. rejestry stanu urządzenia, bufory w kartach sieciowych, bufor wysyłanego lub odebranego znaku w łączu szeregowym, pamięć obrazu w kartach grafiki), sposób dostępu do informacji: pamięć o dostępie swobodnym, pamięć o dostępie cyklicznym (dyski twarde), pamięć o dostępie szeregowym (rejestry przesuwne, pamięć taśmowa), pamięć skojarzeniowa (asocjacyjna). 2.6. Urządzenia peryferyjne Urządzenie peryferyjne (ang. peripheral device) to zewnętrzna część składowa systemu komputerowego, połączona z nim przez własne układy wejścia-wyjścia (intefejsy), np.: drukarka, dysk twardy, CD-ROM, DVD, skaner, monitor, mysz, klawiatura. MoŜna się spotkać z poglądem, Ŝe z nadejściem komputera osobistego płyta główna, dysk twardy, klawiatura, mysz i monitor są częściami podstawowego systemu komputerowego (np. w maszynach klasy notebook), zatem terminem "urządzenie peryferyjne" określa się dodatkowe, opcjonalne komponenty. 5 www.wikipedia.pl 13
Fot. 2.4. Przykładowe urządzenia peryferyjne: skaner, drukarka laserowa, mysz (źródło: opracowanie własne ) 2.7. Porty I/O (Input/Output) Portem w systemie komputerowym jest nazywane złącze, do którego moŝna podłączyć urządzenie peryferyjne. PoniŜej opisano najbardziej popularne złącza komputerowe. USB (ang. Universal Serial Bus) jest to port komunikacyjny w komputerze, do którego moŝna podłączyć wiele róŝnych urządzeń, np.: mysz, klawiaturę, kamerę wideo, aparat fotograficzny, telefon komórkowy, modem, skaner, pamięć przenośną, itp.. Urządzenia podłączane do portu USB mogą być automatycznie wykrywane i konfigurowane przez system komputerowy. Dzięki zastosowaniu złącz USB ograniczono do minimum czynności związane z instalacją i konfiguracją sterowników (oprogramowania zapewniającego współpracę sprzętu peryferyjnego z systemem komputerowym). Bardzo często uŝytkownik jest tylko informowany przez system o rozpoznaniu nowego urządzenia i jego gotowości do pracy. Fot. 2.5. Przykłady portów i urządzeń USB: gniazda USB 6, modem z wejściem USB, przenośny dysk twardy z wejściem USB, lampka do USB, wtyczka micro-usb. Szeregowy COM (ang. communication port) jest starszym typem łącza komunikacyjnego. UmoŜliwiał podłączenie do komputera m.in.: drukarki, modemu lub myszy. Obecnie tego typu łącza nie znajdują praktycznego zastosowania. Fot. 2.6. Gniazdo typu COM Równoległy LPT jest to rodzaj portu komunikacyjnego słuŝącego do podłączenia urządzeń peryferyjnych, np.: drukarki, skanera, plotera. Podobnie jak w przypadku złącza szeregowego obecnie nie znajduje zastosowania, wyparty przez bardziej wydajne i nowoczesne łącze USB. 6 źródło: wikipedia.pl 14
Fot. 2.7. Przykład łącza równoległego Sieciowy słuŝy do podłączenia kabla sieciowego (czteroparowa skrętka) zakończonego wtyczką RJ-45. za pośrednictwem, którego komputer moŝna dołączyć do sieci lokalnej (LAN). Fot. 2.8. Gniazdo sieciowe oraz wtyczka RJ-45 kabla sieciowego 7 FireWire jest to standard łącza szeregowego wykorzystywanego do podłączenia urządzeń multimedialnych (głównie kamer cyfrowych). Standardowe łącze FireWire umoŝliwia transmisje danych nawet do 800 Mbit/s. Taki poziom transmisji danych umoŝliwia przesyłanie filmów wideo w wysokiej rozdzielczości do komputerów czasie rzeczywistym. Fot. 2.9. Wtyczka i gniazdo typu FireWire 7 autor: Piotr Kuczyński 15