Urz¹dzenia techniki komputerowej. Podrêcznik do nauki zawodu technik informatyk Autor: Tomasz Kowalski ISBN: 978-83-246-2391-4 Format: 168 237, stron: 368 Podrêcznik jest zgodny z podstaw¹ programow¹ kszta³cenia w zawodzie technik informatyk 312[01]. Technik informatyk niew¹tpliwie musi posiadaæ wszelkie umiejêtnoœci zwi¹zane z obs³ug¹ i serwisowaniem komputerów oraz urz¹dzeñ peryferyjnych. Powinien tak e potrafiæ zdiagnozowaæ pojawiaj¹ce siê problemy oraz doskonale rozumieæ rolê poszczególnych komponentów sk³adaj¹cych siê na sprawny komputer. Technik informatyk powinien równie doskonale znaæ zasady dzia³ania sprzêtu komputerowego. Dziêki temu podrêcznikowi uczeñ posi¹dzie wiedzê nie tylko dotycz¹c¹ powy szych zagadnieñ ale tak e dowie siê, jak przetwarzane s¹ informacje, jakie elementy zawiera w sobie pecet i jak wspó³dzia³aj¹ ze sob¹ ró ne jego podsystemy. Bêdzie siê równie orientowa³ wœród typów pamiêci komputerowych, rozró nia³ typy transmisji danych i umia³ pod³¹czaæ siê do internetu albo innej sieci przewodowej lub bezprzewodowej. Technik Informatyk to doskona³y, charakteryzuj¹cy siê wysok¹ jakoœci¹ i kompletny zestaw edukacyjny, przygotowany przez dysponuj¹cego ogromnym doœwiadczeniem lidera na rynku ksi¹ ek informatycznych wydawnictwo Helion. W sk³ad zestawu Technik Informatyk wchodz¹ tak e: Programowanie strukturalne i obiektowe. Podrêcznik do nauki zawodu technik informatyk Oprogramowanie biurowe. Podrêcznik do nauki zawodu technik informatyk Multimedia i grafika komputerowa. Podrêcznik do nauki zawodu technik informatyk Systemy i sieci komputerowe. Podrêcznik do nauki zawodu technik informatyk Podrêczniki oraz inne pomoce naukowe nale ¹ce do tej serii zosta³y opracowane z myœl¹ o wykszta³ceniu kompetentnych techników, którzy bez trudu poradz¹ sobie z wyzwaniami w œwiecie wspó³czesnej informatyki.
Spis treści Wstęp... 13 Rozdział 1. Zasady bezpieczeństwa i higieny pracy oraz ochrony przeciwpożarowej... 17 1.1. Komputerowe stanowisko pracy... 17 1.2. Udzielanie pierwszej pomocy... 19 1.3. Środki ochrony przeciwpożarowej... 21 Rozdział 2. Podstawowe podzespoły komputera typu PC (identyfikowanie i charakterystyka).. 24 2.1. Płyta główna... 25 2.2. Mikroprocesor (procesor)... 25 2.3. Zestaw chłodzący.... 26 2.4. Moduły pamięci RAM... 27 2.5. Twardy dysk... 27 2.6. Karta graficzna.......................................28 2.7. Monitor... 29 2.8. Karta dźwiękowa.... 29 2.9. Karta sieciowa... 30 2.10. Modem... 31 2.11. Napędy optyczne....................................32 2.12. Stacja dyskietek i czytnik kart Flash... 33
2.13. Zasilacze... 34 2.14. Obudowa... 35 2.15. Mysz i klawiatura... 36 2.16. Urządzenia peryferyjne... 36 2.17. Komputery przenośne... 37 Rozdział 3. Arytmetyka liczb binarnych... 40 3.1. Pozycyjne systemy liczbowe.... 40 3.1.1. System dziesiętny (decymalny).................................. 41 3.1.2. System dwójkowy (binarny)... 42 3.1.3. System szesnastkowy (heksadecymalny)... 43 3.1.4. System ósemkowy (oktalny)... 45 3.2. Działania na liczbach binarnych... 45 3.2.1. Dodawanie liczb binarnych... 46 3.2.2. Odejmowanie liczb binarnych... 47 3.2.3. Mnożenie liczb binarnych... 48 3.2.4. Dzielenie liczb binarnych... 50 3.3. Zapis liczb binarnych ze znakiem.... 51 3.3.1. Metoda znak-moduł (ZM)... 51 3.3.2. Metoda uzupełnień do 2 (U2).... 52 3.4. Liczby binarne stało- i zmiennoprzecinkowe... 54 3.4.1. Liczby stałoprzecinkowe (stałopozycyjne)... 54 3.4.2. Liczby zmiennoprzecinkowe (zmiennopozycyjne)... 55 Rozdział 4. Cyfrowe układy logiczne... 60 4.1. Informacja cyfrowa... 61 4.1.1. Podstawowe jednostki informacji.... 61 4.1.2. Mnożniki binarne... 61 4.2. Algebra Boole a... 63 4.3. Funktory logiczne.... 63 4.3.1. Bramka OR... 64 4.3.2. Bramka AND... 65 4.3.3. Bramka NOT... 66 4.3.4. Bramka NOR.... 66 4.3.5. Bramka NAND... 67 4.3.6. Bramka XOR, EX-OR.... 67 4.3.7. Półsumator.... 68 4
4.4. Układy cyfrowe... 69 4.4.1. Układy sekwencyjne i kombinacyjne.............................. 70 4.4.2. Układy bipolarne i unipolarne... 70 4.4.3. Symbole wybranych elementów elektronicznych... 71 4.5. Układy scalone... 72 4.5.1. Układy analogowe, cyfrowe i mieszane.... 73 4.5.2. Układy monolityczne i hybrydowe... 73 4.5.3. Podział ze względu na stopień scalenia... 74 4.5.4. Oznaczenia cyfrowych układów scalonych......................... 74 4.6. Przerzutniki... 75 4.6.1. Przerzutnik RS... 76 4.6.2. Przerzutnik JK... 77 4.6.3. Przerzutnik D... 78 4.7. Liczniki... 79 4.8. Sumatory... 81 4.9. Rejestry... 82 4.10. Kodery i dekodery.... 83 4.11. Multipleksery i demultipleksery.... 85 Rozdział 5. Płyta główna... 89 5.1. Formaty płyt głównych... 91 5.1.1. Format AT... 91 5.1.2. Format ATX... 92 5.1.3. Format NLX... 94 5.1.4. Inne formaty płyt głównych... 95 5.2. Chipset... 97 5.2.1. Architektura North and South Bridge.... 98 5.2.2. Architektura współczesnych chipsetów.... 99 5.3. BIOS płyty głównej... 108 5.3.1. Typy układów ROM... 108 5.3.2. Składniki BIOS... 110 5.3.3. Aktualizacja oprogramowania BIOS... 111 5.3.4. BIOS Setup.... 113 Rozdział 6. Mikroprocesory... 119 6.1. Budowa mikroprocesora.... 119 6.1.1. Budowa mikroprocesora... 120 6.1.2. Typy obudów mikroprocesorów... 122 6.1.3. Typy gniazd mikroprocesorów... 124 5
6.2. Magistrale mikroprocesora.... 126 6.2.1. Magistrala danych... 126 6.2.2. Magistrala adresowa... 128 6.2.3. Magistrala pamięci... 129 6.2.4. Magistrala sterująca... 129 6.3. Architektura mikroprocesora... 129 6.3.1. Wydajność mikroprocesora... 130 6.3.2. Tryby pracy mikroprocesora... 131 6.3.3. Dodatkowe funkcje mikroprocesorów............................ 132 6.3.4. Pamięć Cache.............................................. 133 6.3.5. Procesory 32- i 64-bitowe... 133 6.3.6. Procesory wielordzeniowe... 134 6.4. Firmy Intel i AMD a inni producenci... 136 6.5. Odprowadzanie ciepła... 137 6.5.1. Radiatory... 138 6.5.2. Alternatywne metody chłodzenia... 139 Rozdział 7. Pamięć operacyjna... 143 7.1. Pamięć RAM... 143 7.1.1. Pamięć DRAM.... 144 7.1.2. Pamięć SRAM... 144 7.2. Typy pamięci DRAM..................................145 7.2.1. FPM DRAM... 145 7.2.2. EDO/BEDO DRAM... 145 7.2.3. SDRAM... 146 7.2.4. DDR, DDR2, DDR3 SDRAM.... 146 7.2.5. RDRAM, XDR i XDR2 RDRAM... 149 7.3. Moduły pamięci RAM... 149 7.3.1. Moduły SIMM.... 150 7.3.2. Moduły DIMM (SO-DIMM)... 150 7.3.3. Moduły RIMM.... 151 7.4. Błędy pamięci, kontrola parzystości i korekcja błędów... 152 Rozdział 8. Pamięci masowe... 154 8.1. Interfejsy dysków twardych i napędów optycznych... 154 8.1.1. Interfejs ATA... 154 8.1.2. Interfejs SCSI............................................... 159 8.1.3. Interfejs SATA... 162 8.1.4. Interfejs SAS.... 164 8.1.5. Macierze RAID... 164 6
8.2. Dyski twarde... 165 8.2.1. Zapis magnetyczny... 165 8.2.2. Budowa dysku twardego... 167 8.2.3. Działanie dysku twardego... 169 8.2.4. Specyfikacja dysku twardego... 169 8.2.5. Dyski hybrydowe... 171 8.3. Pamięci optyczne... 171 8.3.1. Budowa i działanie napędu CD/DVD... 172 8.3.2. Specyfikacja napędu CD/DVD... 174 8.3.3. Napędy DVD... 175 8.3.4. Nagrywarki i nośniki R i RW... 175 8.3.5. Napędy Blu-ray... 177 8.4. Stacje dyskietek... 178 8.4.1. Budowa i działanie stacji dyskietek... 178 8.4.2. Dyskietki.... 180 8.5. Pamięci EEPROM/Flash... 181 8.5.1. Karty pamięci Flash... 181 8.5.2. Pendrive... 183 8.5.3. Dyski Flash... 184 Rozdział 9. Magistrale I/O.... 186 9.1. Transmisja równoległa i szeregowa... 187 9.2. Magistrala ISA.... 190 9.3. Magistrale MCA i EISA... 191 9.3.1. MCA... 191 9.3.2. EISA... 192 9.4. Magistrale lokalne.... 192 9.4.1. Magistrala VESA... 192 9.4.2. Magistrala PCI... 193 9.4.3. Magistrala AGP... 196 9.4.4. Magistrala PCI Express... 197 9.5. Magistrale AMR, ACR i CNR.... 199 9.6. Magistrale I/O z przeznaczeniem dla komputerów przenośnych... 201 9.6.1. Magistrala PC-Card (PCMCIA).... 201 9.6.2. Magistrala ExpressCard.... 202 9.7. Zasoby systemowe.... 202 7
Rozdział 10. Podsystem graficzny... 206 10.1. Karta graficzna... 206 10.1.1. Budowa karty graficznej... 207 10.1.2. Tryby SLI i CrossFire... 211 10.1.3. Akceleratory grafiki 3D... 212 10.1.4. Interfejsy API (DirectX, OpenGL)... 215 10.2. Monitor... 216 10.2.1. Monitor CRT (z lampą kineskopową)... 216 10.2.2. Monitor LCD (wyświetlacz ciekłokrystaliczny)... 218 10.2.3. Kryteria wyboru monitora... 221 10.2.4. Certyfikaty i oznaczenia monitorów... 225 10.3. Projektor multimedialny... 226 10.4. Karta telewizyjna.... 227 10.5. Sprzętowy dekoder DVD... 227 10.6. Karta wideo.... 228 Rozdział 11. Podsystem audio.... 230 11.1. Struktura dźwięku... 230 11.2. Karta dźwiękowa (muzyczna)... 231 11.2.1. Budowa i funkcje karty dźwiękowej.... 232 11.2.2. Gniazda karty dźwiękowej.... 234 11.2.3. Wielokanałowy dźwięk przestrzenny... 236 11.3. Głośniki... 237 11.4. Mikrofony... 239 Rozdział 12. Interfejsy urządzeń peryferyjnych.... 241 12.1. Porty I/O... 241 12.1.1. Port szeregowy... 242 12.1.2. Port równoległy... 242 12.1.3. Mechanizm Plug and Play.... 244 12.2. Synchroniczne interfejsy szeregowe... 244 12.2.1. Interfejs USB... 244 12.2.2. Interfejs IEEE 1394 (FireWire, ilink, SB1394)... 246 12.2.3. Hot Swap, Hot Plugging... 248 12.3. Interfejsy bezprzewodowe... 248 12.3.1. IrDA (podczerwień)... 248 12.3.2. Bluetooth.... 249 8
Rozdział 13. Zasilacze... 251 13.1. Komputerowe zasilacze impulsowe... 252 13.1.1. Dobór parametrów technicznych zasilacza... 252 13.1.2. Zasilacz AT... 254 13.1.3. Zasilacz ATX... 255 13.1.4. Zasilacz ATX 2.0... 256 13.1.5. Problemy z zasilaczem... 258 13.2. Zasilacze awaryjne UPS... 259 13.2.1. Odmiany zasilaczy UPS... 260 13.2.2. Parametry zasilaczy UPS... 260 13.3. Chłodzenie i wyciszanie komputera... 261 Rozdział 14. Obudowy komputerowe... 263 14.1. Obudowy typu desktop.... 264 14.2. Obudowa typu tower... 264 14.3. Obudowa typu SFF... 265 14.4. Kryteria wyboru obudowy... 265 Rozdział 15. Urządzenia wejściowe.... 268 15.1. Klawiatura komputerowa... 268 15.1.1. Budowa klawiatury... 269 15.1.2. Działanie klawiatury... 271 15.1.3. Klawiatura komputera przenośnego... 272 15.2. Popularne urządzenia wskazujące... 273 15.2.1. Mysz komputerowa.... 273 15.2.2. Trackball... 275 15.2.3. Trackpoint... 276 15.2.4. Touchpad... 276 15.2.5. Tablet graficzny... 277 Rozdział 16. Zewnętrzne urządzenia peryferyjne.... 279 16.1. Drukarki... 279 16.1.1. Drukarki atramentowe.... 280 16.1.2. Drukarki laserowe... 281 16.1.3. Drukarki igłowe........................................... 282 16.1.4. Drukarki termosublimacyjne... 283 16.1.5. Kryteria wyboru drukarki.................................... 284 9
16.2. Skanery.... 284 16.2.1. Skanery płaskie CCD... 285 16.2.2. Skanery płaskie CIS... 286 16.2.3. Kryteria wyboru skanera... 287 16.3. Aparaty i kamery cyfrowe... 287 16.3.1. Matryce CCD i CMOS... 288 16.3.2. Aparat cyfrowy... 289 16.3.3. Kamera cyfrowa... 290 16.3.4. Kryteria wyboru aparatu i kamery cyfrowej.... 292 Rozdział 17. Sieci komputerowe... 296 17.1. Rodzaje sieci komputerowych... 297 17.2. Fizyczne topologie sieci... 297 17.3. Typy sieci kablowych... 298 17.3.1. ARC-Net, Token Ring (IEEE 802.5), FDDI... 298 17.3.2. Ethernet (IEEE 802.3)... 298 17.4. Wyposażenie sprzętowe sieci kablowych... 299 17.4.1. Karty sieciowe (full-duplex, half-duplex, złącza okablowania sieciowego).... 299 17.4.2. Okablowanie sieciowe.... 300 17.4.3. Koncentratory i przełączniki sieci Ethernet... 306 17.5. Protokoły sieciowe... 308 17.5.1. TCP/IP... 308 17.5.2. IPX/SPX... 309 17.5.3. NetBEUI.... 309 17.6. Sieci bezprzewodowe.... 309 17.6.1. Wi-Fi... 309 17.6.2. Osprzęt sieci bezprzewodowych... 311 Rozdział 18. Połączenie z internetem... 315 18.1. Modem analogowy... 315 18.1.1. Budowa modemu... 316 18.1.2. Działanie... 317 18.1.3. Standardy modemów analogowych... 317 18.2. Połączenia szerokopasmowe... 318 18.2.1. ISDN... 319 18.2.2. DSL... 319 18.2.3. CATV... 321 18.2.4. Łącza dzierżawione T-carrier, E-carrier.... 322 18.2.5. Telefonia komórkowa (GPRS, EDGE, 3G, HSPA)... 322 18.2.6. Połączenia satelitarne... 324 10
Rozdział 19. Montaż, rozbudowa, konserwacja i diagnostyka komputera klasy PC.... 327 19.1. Bezpieczeństwo montażu... 327 19.1.1. Dokumentacja.... 328 19.1.2. Wyładowania elektrostatyczne... 328 19.2. Narzędzia... 329 19.2.1. Zestaw montażowy i pomiarowy.... 329 19.2.2. Zestaw do czyszczenia... 330 19.3. Montaż komponentów w obudowie komputera PC... 331 19.3.1. Montaż płyty głównej... 331 19.3.2. Montaż zasilacza w obudowie i podłączenie zasilania do płyty głównej... 333 19.3.3. Montaż mikroprocesora... 333 19.3.4. Montaż modułów pamięci... 334 19.3.5. Montaż stacji dyskietek.... 335 19.3.6. Montaż i konfiguracja dysku twardego... 336 19.3.7. Montaż napędów CD/DVD/BD... 338 19.3.8. Montaż karty graficznej... 338 19.3.9. Montaż karty dźwiękowej i zestawu głośników.... 339 19.4. Montaż urządzeń peryferyjnych........................340 19.4.1. Drukarka laserowa... 341 19.5. Konserwacja... 341 19.5.1. Konserwacja sprzętu.... 342 19.6. Diagnostyka komputera i rozwiązywanie problemów... 342 19.6.1. Problem z uruchomieniem komputera... 342 19.6.2. Problemy z dyskami twardymi... 344 19.6.3. Problemy z pamięcią operacyjną... 345 19.6.4. Problemy z chłodzeniem mikroprocesora... 345 19.6.5. Problemy z zasilaniem... 346 19.6.6. Problem z podsystemem audio... 346 19.6.7. Problem z podsystemem wideo... 346 Bibliografia... 348 Skorowidz... 351 11
Wstęp Podręcznik Urządzenia techniki komputerowej. Podręcznik do nauki zawodu technik informatyk omawia treści ujęte w podstawie programowej i programie nauczania 312[01]/T, SP/MENiS/2004.06.14. Przeznaczony jest dla szkół kształcących uczniów i słuchaczy w zawodzie technik informatyk. Zawarte w podręczniku treści obejmują podstawę teoretyczną omawianych zagadnień, projekty różnych zadań i ich realizację praktyczną. Tak skonstruowany podręcznik pomaga uczniowi w zdobywaniu wymaganej wiedzy i umożliwia samodzielne podnoszenie umiejętności. Podręcznik składa się z 20 rozdziałów. Ich budowa umożliwia realizację treści programowych w wybrany przez nauczyciela sposób. Rozdział 1., Zasady bezpieczeństwa i higieny pracy oraz ochrony przeciwpożarowej (BHP) zawiera opis komputerowego stanowiska pracy. Nacisk został położony na zagadnienia ergonomii i bezpieczeństwa. Omówiono również środki ochrony przeciwpożarowej, a także zasady udzielania pierwszej pomocy. Rozdział 2., Podstawowe podzespoły komputera typu PC (identyfikowanie i charakterystyka) stanowi wstęp do zagadnień związanych z budową komputerów klasy PC. Po przeczytaniu materiału czytelnik powinien potrafić identyfikować poszczególne komponenty oraz znać ich funkcje i zadania. Rozdział 3., Arytmetyka liczb binarnych przedstawia pozycyjne systemy liczbowe: dziesiętny, dwójkowy, szesnastkowy, ósemkowy. Omawia działania arytmetyczne na naturalnych liczbach binarnych: dodawanie, odejmowanie, mnożenie, dzielenie. Ukazuje sposoby reprezentowania liczb binarnych ze znakiem oraz zapis ułamkowy stałoi zmiennoprzecinkowy. Rozdział 4., Cyfrowe układy logiczne wyjaśnia pojęcie informacji cyfrowej, podstawowych jednostek z nią związanych oraz mnożników liczb dziesiętnych i binarnych. Omawia podstawowe funktory logiczne, które stanowią podstawę układów cyfrowych. Wyjaśnia pojęcia związane z układami logicznymi, prezentuje ich podział ze względu na różne kryteria. Pokazuje podstawowe elementy elektroniczne, z których budowane są układy cyfrowe. Omawia układy scalone, ich podział ze względu na budowę,
Wstęp stopień scalenia, obsługiwane sygnały. Przedstawia podstawowe przerzutniki, pojęcie sumatora oraz rodzaje i zasadę działania rejestrów. Rozdział 5., Płyta główna omawia większość aspektów związanych z komputerowymi płytami głównymi. Prezentuje podstawowe formaty płyt głównych, ich wady i zalety. Omawia działanie chipsetu płyty głównej, kładąc nacisk na ich wewnętrzną architekturę. Wyjaśnia pojęcie BIOS-u płyty głównej. Omawia składniki BIOS-u i proces jego aktualizacji. Prezentuje i omawia najważniejsze opcje programu BIOS Setup różnych producentów. Rozdział 6., Mikroprocesory omawia w zakresie podstawowym budowę mikroprocesora. Prezentuje podstawowe typy obudów mikroprocesorów oraz gniazd, w których są montowane. Omawia najważniejsze magistrale CPU: danych, adresową, pamięci i sterującą. Prezentuje architektury mikroprocesorów w kontekście ich wydajności. Omawia tryby pracy mikroprocesorów i ich dodatkowe funkcje. Wyjaśnia pojęcie pamięci podręcznej Cache. Pokazuje różnice między maszynami 32- i 64-bitowymi, a także aspekty pracy wielowątkowej i architektur wielordzeniowych. Prezentuje podstawowe i alternatywne sposoby odprowadzania ciepła z powierzchni mikroprocesorów. Rozdział 7., Pamięć operacyjna omawia pojęcie pamięci operacyjnej komputera klasy PC. Prezentuje odmiany pamięci RAM i poszczególne typy pamięci DRAM. Omawia pojęcie modułu pamięci i przedstawia wersje modułów. Rozdział 8., Pamięci masowe omawia pamięci masowe stosowane w komputerach klasy PC. Prezentuje najpopularniejsze interfejsy równoległe i szeregowe umożliwiające przyłączanie napędów do płyty głównej. Charakteryzuje działanie, budowę i specyfikację magnetycznych i hybrydowych dysków twardych Omawia budowę i specyfikację napędów i nośników optycznych oraz stacji dyskietek. Omawia budowę pamięci EEPROM/FLASH oraz napędy obsługujące tego typu nośniki. Rozdział 9., Magistrale I/O wyjaśnia pojęcie transmisji szeregowej i równoległej. Prezentuje rozwój magistral wejścia-wyjścia, od tych najstarszych jak ISA do najnowszych rozwiązań point-to-point typu PCI Express. Omawia magistrale PCMCI i Express Card związane z komputerami przenośnymi. Rozdział 10., Podsystem graficzny omawia działanie i budowę elementów podsystemu graficznego komputera klasy PC oraz rodzaje grafiki komputerowej. Prezentuje budowę i działanie karty graficznej. Omawia koncepcję akceleracji grafiki 3D i objaśnia kolejne etapy tworzenia animacji 3D. Prezentuje budowę i działanie monitorów opartych na lampie kineskopowej CRT i wyświetlaczy ciekłokrystalicznych LCD. Omawia komponenty multimedialne typu: projektor multimedialny, karta telewizyjna i wideo, sprzętowy dekoder DVD. Rozdział 11., Podsystem audio prezentuje komponenty podsystemu audio komputera klasy PC. Omawia strukturę i składowe dźwięku, opisuje zasady digitalizacji sygnału audio. Omawia budowę, funkcje i zasadę działania karty dźwiękowej, a także omawia wejścia i wyjścia urządzenia. Wyjaśnia pojęcie i standardy wielokanałowego 14
Wstęp dźwięku przestrzennego typu Dolby Digital, DTS oraz dźwięku 3D i EAX w grach komputerowych. Omawia działanie i budowę głośnika oraz mikrofonu. Omawia wielokanałowe zestawy głośnikowe, które można stosować z komputerem. Rozdział 12., Interfejsy urządzeń peryferyjnych omawia najpopularniejsze interfejsy wejścia-wyjścia stosowane w komputerach klasy PC. Prezentuje starsze rozwiązania takie jak asynchroniczne porty szeregowe COM, port równoległy LPT wraz ze standardami. Omawia mechanizm automatycznej konfiguracji Plug and Play oraz mechanizm podłączenia urządzeń bez potrzeby wyłączania komputera Hot Swap. Opisuje nowoczesne interfejsy szeregowe: USB, IEEE1394 oraz standardy bezprzewodowe IrDa i Bluetooth. Rozdział 13., Zasilacze wyjaśnia podstawowe pojęcia związane z zasilaniem komputera klasy PC. Prezentuje rodzaje zasilaczy oraz omawia sposób doboru parametrów zasilacza do potrzeb komputera. Omawia poszczególne standardy zasilaczy komputerowych przeznaczonych dla konkretnych formatów płyt głównych: AT, ATX, ATX 2.0. Wyjaśnia zasadę działania i typy zasilaczy awaryjnych UPS. Prezentuje sposoby chłodzenia i wyciszania komputera klasy PC. Rozdział 14., Obudowy komputerowe omawia odmiany obudów przeznaczonych dla komputerów PC. Prezentuje obudowy typy desktop, tower oraz najnowsze obudowy multimedialne SFF. Omawia kryteria wyboru optymalnej obudowy w zależności od zastosowania komputera. Rozdział 15., Urządzenia wejściowe prezentuje najpopularniejsze urządzenia umożliwiające sterowanie kursorem i wprowadzanie znaków. Omawia odmiany, budowę i działanie klawiatury komputerowej. Wyjaśnia, czym jest NumLock, oraz wskazuje, jak uruchomić tę funkcję w BIOS-ie i systemie Windows. Opisuje działanie i budowę urządzeń wskazujących, takich jak mysz optomechaniczna i optyczna, trackball, trackpoint, touchpad. Rozdział 16., Zewnętrzne urządzenia peryferyjne omawia najpopularniejsze urządzenia peryferyjne wzbogacające możliwości komputera klasy PC. Prezentuje budowę i zasadę działania drukarek: atramentowych, laserowych, igłowych i termosublimacyjnych. Omawia parametry, odmiany i kryteria wyboru skanerów, a szczególnie skanerów płaskich CCD i CIS. Opisuje działanie matrycy CCD i CMOS oraz budowę, zasadę działania oraz kryteria wyboru kamery i aparatu cyfrowego. Rozdział 17., Sieci komputerowe omawia najważniejsze aspekty związane z przewodowymi i bezprzewodowymi sieciami komputerowymi. Prezentuje rodzaje, odmiany i fizyczne topologie kablowych sieci internetowych. Omawia kolejne odmiany sieci Ethernet. Prezentuje działanie poszczególnych komponentów sieciowych: kart sieciowych, przełączników, koncentratorów, okablowania sieciowego. Prezentuje sieci bezprzewodowe WLAN standardu 802.11 a, b, g oraz bezprzewodowy osprzęt sieciowy. Rozdział 18., Połączenie z internetem prezentuje sposoby podłączenia komputera klasy PC do internetu. Omawia budowę, działanie i standardy modemów analogowych. Wyjaśnia pojęcie połączenia szerokopasmowego. Opisuje działanie poszczególnych 15
Wstęp technologii szerokopasmowych takich jak: ISDN, DSL, CATV, łącza dzierżawione, telefonia komórkowa oraz połączenia satelitarne. Rozdział 19., Montaż, rozbudowa, konserwacja i diagnostyka komputera klasy PC porusza temat praktycznego montażu, rozbudowy, konserwacji i diagnostyki współczesnego komputera klasy PC. Prezentuje informacje dotyczące kwestii bezpieczeństwa podczas obsługi, montażu i konserwacji komputera. Przedstawia zestaw narzędzi do montażu, czyszczenia i diagnostyki komputera. Prezentuje sposoby montażu najważniejszych komponentów takich jak: płyta główna, zasilacz, napędy, urządzenia podsystemów graficznego i audio, drukarki laserowej. Prezentuje sposoby konserwacji sprzętowej oraz omawia aspekty diagnostyczne związane z poszczególnymi komponentami komputera klasy PC. 16
5 Płyta główna Wielu niedoświadczonych użytkowników podczas zakupu komputera klasy PC (tzw. składaka) skupia się wyłącznie na wyborze mikroprocesora, zapominając, że równie ważnym komponentem jest płyta główna. DEFINICJA Uogólniając, mikroprocesor możemy przyrównać do mózgu komputera, a płytę główną do kręgosłupa wraz z rdzeniem kręgowym chipsetem. Płyta główna (ang. motherboard) to laminowana płyta z odpowiednio wytrawionymi ścieżkami oraz powierzchniowo przylutowanymi układami scalonymi i gniazdami. Najważniejsze elementy współczesnej płyty głównej to: Chipset. Przyjmuje postać dwóch oddzielnych układów scalonych odpowiedzialnych za komunikację między komponentami montowanymi na płycie. Gniazdo mikroprocesora (socket, slot). Umożliwia montaż układu mikroprocesora na płycie głównej (rozdział 6.). Regulator napięcia. Zasilacze komputerowe generują napięcie 3,3 V, 5 V i 12 V, jednak procesor może potrzebować mniejszych potencjałów. W okolicy gniazda mikroprocesora najczęściej montuje się szereg cewek i kondensatorów elektrolitycznych generujących specjalne napięcia dla mikroprocesora (1,7 V). Starsze płyty zasilały regulatory napięcia 5 V bezpośrednio z gniazda zasilania, obecnie jest to 12 V dostarczane za pomocą wtyczki ATX 12 V. Gniazda pamięci operacyjnej. Umożliwiają montaż modułów określonej wersji pamięci operacyjnej. Kolejne odmiany pamięci SDRAM nie są kompatybilne napięciowo, więc nowsze wersje nie mogą być instalowane w gniazdach poprzednich generacji i odwrotnie (rozdział 7.). Złącza magistral I/O (wejścia/wyjścia). Płyty główne wyposażone są zwykle w szereg slotów umożliwiających instalację kart rozszerzeń. Na płycie może znajdować się kilka różnych magistral, na przykład PCI i PCI Express (rozdział 9.).
Rozdział 5 t Płyta główna BIOS ROM. Układ scalony typu Flash przechowujący oprogramowanie niezbędne do działania płyty głównej. Porty I/O. Zestaw portów komunikacyjnych umożliwiających montaż klawiatury, myszy, drukarki, skanera, kamery internetowej itd. (rozdział 12.). Kanały interfejsów pamięci masowych. Płyty główne umożliwiają przyłączenie napędów optycznych i twardych dysków za pomocą kanałów interfejsów ATA i SATA. Stacje dyskietek przyłączane są do dedykowanego interfejsu stacji dyskietek. Piny konfiguracyjne i sygnalizacyjne. Na płycie głównej mogą się znajdować specjalne piny lub mikroprzełączniki służące do konfiguracji niektórych ustawień płyty. Dodatkowy panel umożliwia podłączenie przycisków obudowy komputerowej (power, reset) i diod sygnalizacyjnych. W produkcji płyt głównych specjalizuje się kilka firm. Listę popularnych producentów zawiera tabela 5.1. Tabela 5.1. Producenci płyt głównych Producent Abit/USI A-Open ASRock ASUS ECS GIGABYTE Intel MSI Opis Tajwański producent płyt głównych w 2006 roku przejęty przez Universal Scientific Industrial (USI). Płyty Abit cenione były wśród overclockerów 1. Duży tajwański producent elektroniki wytwarzający również płyty główne dla produktów Intela i AMD. Firma z Tajwanu specjalizująca się w produkcji tańszych płyt głównych obsługujących mikroprocesory Intela i AMD. Jeden z największych producentów płyt głównych dla platform Intela i AMD. Główna siedziba firmy znajduje się na Tajwanie. Drugi potentat w dziedzinie produkcji płyt głównych rodem z Tajwanu. Produkty ECS przeznaczone są dla mikroprocesorów Intela i AMD. Tajwańska firma specjalizująca się w produkcji osprzętu komputerowego, w tym płyt głównych dla produktów Intela i AMD. Firma specjalizuje się w produkcji wysokiej klasy płyt głównych na bazie swoich chipsetów i wyłącznie dla swoich mikroprocesorów. Tajwańska firma specjalizująca się w produkcji osprzętu komputerowego, w tym płyt głównych dla produktów Intela i AMD. W niniejszym rozdziale skupimy się na najpopularniejszych formatach płyt głównych, architekturze współczesnych chipsetów oraz BIOS-ie. 1 Osoba, która przetaktowuje częstotliwość pracy poszczególnych komponentów komputera w celu zwiększenia jego wydajności. 90
5.1. Formaty płyt głównych 5.1. Formaty płyt głównych Podstawowym pojęciem związanym z płytami głównymi jest format płyty (ang. form factor), który jednoznacznie określa jej wielkość, rozmieszczenie poszczególnych elementów, gniazd i otworów montażowych. Od formatu płyty zależy rodzaj zastosowanej obudowy czy zasilacza. Spośród różnych formatów płyt głównych najpopularniejsze to: qq qq qq AT (przestarzały), ATX, NLX. 5.1.1. Format AT W 1984 r. firma IBM opracowała komputer pod nazwą IBM AT (ang. Advanced Technology zaawansowana technologia) wyposażony w płytę główną określaną później mianem Full size AT. Format AT oparty został na wcześniejszym rozwiązaniu oznaczonym jako XT (1983 r.), które z kolei bazowało na płycie pierwszego mikrokomputera IBM PC (1981 r.). Pod ogólną nazwą AT ukrywają się dwie odmiany formatów płyt głównych: Full size AT. Płyty o wymiarach 30 cm szerokości i 34,5 cm długości, stanowiące rozwinięcie wcześniejszego standardu XT. Płyty montowane były w specjalnie przystosowanych obudowach typu Desktop (leżąca) lub Tower (stojąca), również określanych skrótem AT. Baby AT. W 1986 r. IBM wypuszcza komputer XT-286, w którym pierwszy raz zastosowano pomniejszoną wersję płyty Full size AT. Inni producenci zrezygnowali z nazwy XT i opracowali własny standard Baby AT (rysunek 5.1). Płytę Baby AT można zamontować w obudowach przeznaczonych dla płyt Full size AT. Dla nowych płyt opracowano również specjalne obudowy typu mini tower, w których nie można było zamontować starszego formatu Full size AT. Pomniejszone płyty mają 21 23 cm szerokości i 33 cm długości. Rysunek 5.1. Płyta Baby AT 91
Rozdział 5 t Płyta główna Aby jednoznacznie stwierdzić, że płyta jest zbudowana w formacie AT, musimy zwrócić uwagę na następujące elementy: Złącze zasilania. Umożliwia przyłączenie zasilacza do płyty głównej (rysunek 5.2). Zasilacz AT wyposażony jest w dwie identyczne wtyczki oznaczone jako P8 i P9 (czasami P1 i P2), niemające żadnych fizycznych zabezpieczeń przed błędnym montażem w gnieździe. Prawidłowo czarne przewody masy powinny, podczas montażu w gnieździe zasilania płyty głównej, znajdować się koło siebie. Odwrotne podłączenie zakończy się uszkodzeniem płyty głównej. Rysunek 5.2. Złącze zasilania płyty AT Złącze klawiatury DIN (niem. Deutsches Institut für Normung Niemiecki Instytut Norm). Jest to pięciopinowe złącze, zamontowane na krawędzi płyty, umożliwiające podłączenie klawiatury. Pozostałe elementy, takie jak porty szeregowe i równoległy, wyprowadzono na tylną ścianę obudowy za pomocą zestawu taśm (rysunek 5.3). Z jednej strony taśmy podłączone były do płyty głównej, z drugiej kończyły się gniazdami portów przytwierdzonymi do metalowych blaszek. Blaszki te potocznie nazywano śledziami i montowano w otworach przeznaczonych dla kart rozszerzeń. Rysunek 5.3. Złącze DIN klawiatury Gniazda pamięci operacyjnej. Montowano je po tej samej stronie płyty głównej co złącze DIN. Często zasłaniane były zasilaczem, co utrudniało dostęp do modułów pamięci. 5.1.2. Format ATX W 1995 r. firma Intel zaprezentowała nowy format płyty głównej ATX (ang. Advanced Technology Extended rozszerzona zaawansowana technologia), który stał się następcą formatu Baby AT. Otwarty charakter licencji pozwolił na stosunkowo szybki rozwój nowego standardu. Format ATX (rysunek 5.4) nie jest kompatybilny pod względem montażowym z AT. Dla komputera z płytą ATX potrzebna jest obudowa ATX oraz zasilacz ATX. 92
5.1. Formaty płyt głównych Rysunek 5.4. Płyta w formacie ATX Format ATX w stosunku do AT został przeprojektowany w celu zniwelowania wad wcześniejszego rozwiązania. Do podstawowych zmian możemy zaliczyć: Nowe złącze zasilania. Jednoczęściowe, 20-pinowe złącze (obecnie 24-pinowe) zostało tak wyprofilowane, aby uniemożliwić błędny montaż wtyczki zasilającej (rysunek 5.5). Rysunek 5.5. Wtyczka i 24-pinowe złącze zasilania ATX 2.0 Zestaw portów i złączy I/O. Gniazda portów wyprowadzone zostały na krawędź płyty głównej (pomysł zaczerpnięty z nieformalnego formatu LPX) (rysunek 5.6). Zintegrowanie podstawowych portów z płytą zmniejszyło ilość wykorzystanego okablowania, a to przełożyło się na zmniejszenie kosztów wyposażenia płyty. Rysunek 5.6. Zestaw portów montowany na krawędzi płyty ATX Przesunięte gniazda pamięci i mikroprocesora. Gniazda zostały przesunięte, dzięki czemu po zamontowaniu płyty głównej w obudowie dostęp do mikroprocesora i pamięci jest lepszy. Kierunek przepływu powietrza. Zasilacze AT zasysają powietrze do środka obudowy, natomiast zasilacze ATX wydmuchują ciepłe powietrze na zewnątrz. Odwrotny kierunek przepływu zmniejszył ilość zanieczyszczeń wtłaczanych do obudowy komputera PC. 93
Rozdział 5 t Płyta główna Pod ogólną nazwą ATX kryje się kilka różnych formatów (rysunek 5.7). Najważniejszym parametrem różnicującym jest wielkość płyty głównej oraz liczba zamontowanych gniazd magistral I/O (rozdział 9.). Do najpopularniejszych odmian zaliczymy: Standard-ATX. Standardowy format ATX, określany również jako Full size ATX, o wymiarach 305 244 mm. Micro-ATX. Standard wprowadzony w 1997 r. przez firmę Intel. Jest to pomniejszony format ATX o wymiarach 244 244 mm (lub mniejszy). Wraz ze zmniejszeniem rozmiarów zredukowano liczbę niektórych gniazd wejścia-wyjścia na powierzchni płyty. Flex-ATX. Kolejny format ATX wprowadzony w 1999 r. przez firmę Intel, o wymiarach 229 191 mm. Flex-ATX opracowany został z myślą o tanich i małych wersjach komputerów klasy PC. Rysunek 5.7. Płyty w formacie ATX 5.1.3. Format NLX Specyficzną grupę płyt głównych stanowią rozwiązania dla obudów komputerowych typu desktop, low profile, slimline (biurkowych, niskoprofilowych), do których zaliczymy standard NLX opracowany w 1996 r. przez firmę Intel. Format NLX powstał jako połączenie najlepszych cech (częściowo zastrzeżonego) standardu niskoprofilowego LPX i ATX. Format NLX opracowano z myślą o komputerach klasy PC pracujących w miejscach z ograniczoną przestrzenią roboczą (np. gdy brak miejsca pod biurkiem na obudowę typu tower). Płyt w formacie NLX nie spotkamy w tradycyjnych komputerach klasy PC (tzw. składakach). Najczęściej są one elementami tzw. komputerów firmowych (OEM) wytwarzanych przez znanych producentów, takich jak IBM, Compaq, Dell, Siemens. Komputery w obudowach desktop (rysunek 5.8) najczęściej zamawiane są przez instytucje, na przykład banki lub pocztę. 94