Budowa komputera
-
Upload
adrian-stankala -
Category
Documents
-
view
218 -
download
0
description
Transcript of Budowa komputera
2012
Marta Kierzek
Wydawnictwo Boskiej Marty
2012-10-10
Budowa Komputera
Komputer (z ang. computer od łac. computare – liczyć, sumować; dawne nazwy
używane w Polsce: mózg elektronowy, elektroniczna maszyna cyfrowa, maszyna
matematyczna) –maszyna elektroniczna przeznaczona do przetwarzania informacji,
które da się zapisać w formie ciągu cyfr albo sygnału ciągłego.
Pomimo że mechaniczne maszyny liczące istniały od wielu stuleci, komputery w
sensie współczesnym pojawiły się dopiero w połowie XX wieku, gdy zbudowano
pierwsze komputery elektroniczne. Miały one rozmiary sporych pomieszczeń i
zużywały kilkaset razy więcej energii niż współczesne komputery osobiste (PC), a
jednocześnie miały miliardy razy mniejszą moc obliczeniową.
Małe komputery mogą zmieścić się nawet w zegarku i są zasilane baterią. Komputery
osobiste stały się symbolem ery informatycznej i większość utożsamia je z
"komputerem" właśnie. Najliczniejszymi maszynami liczącymi są systemy
wbudowane sterujące najróżniejszymi urządzeniami - od odtwarzaczy MP3 i zabawek
po roboty przemysłowe.
Podstawowe komponenty komputera:
1. Monitor
2. Płyta główna
3. Procesor
4. Gniazda kontrolerów dysków twardych (ATA)
5. Kości pamięci operacyjnej (RAM)
6. Karty rozszerzeń
7. Zasilacz
8. Napęd optyczny (CD/DVD)
9. Dysk twardy (HDD)
10. Klawiatura
11. Mysz
Monitor
Monitor - urządzenie wyjściowe, podłączone do komputera będące źródłem światła,
wyświetlające na własnym ekranie obraz oglądany z drugiej strony przez oglądającego.
Wyróżnia się monitory lampowe (kineskopowe) - CRT, monitory oparte na ciekłych
kryształach (LCD), oraz monitory plazmowe.
O jakości monitora decydują m.in. takie parametry jak:
* plamka - jej wielkość decyduje o rozmiarach
najmniejszych detali jakie monitor jest w stanie wyświetlić,
im mniejsza plamka tym dokładniejszy obraz, przy czym
średnia wielkość plamki rośnie wraz z przekątną ekranu
(0,28 mm - 21 calowe; 0,25 mm - 15 calowe);
* rozmiary ekranu - czyli przekątna ekranu wyrażana w
calach (1 cal = 2,54 cm );
* rozdzielczość - jest to ilość pikseli w poziomie i w pionie. Im wyższa rozdzielczość
tym obraz może być ostrzejszy, jest to jednak uwarunkowane również możliwościami
zainstalowanej w komputerze karty graficznej, która bezpośrednio decyduje o jakości
wyświetlanego obrazu.
* kolory w jakich obraz może być wyświetlany na ekranie monitora podawane są w
bitach: o 8 - bitów = maks. 256 kolorów (minimum dla multimediów) o 16 - bitów =
maks. 65 536 kolorów (HighColor, jakość wideo) o 24 - bity = maks. 16,8 mln
kolorów (TrueColor, jakość fotograficzna); Dokładniej 224 kolorów o 32 - bity =
maks. 4,3 mld kolorów (TrueColor, szybszy dostęp do pamięci); Dokładniej 232
kolorów
* częstotliwość odświeżania - im wyższa tym lepsza, co objawia się mniejszym
migotaniem obrazu, rozsądny poziom to 85 Hz lub 100 Hz dla mniejszych monitorów.
Płyta główna
Płyta główna (ang. mainboard) – najważniejsza płyta
drukowana urządzenia elektronicznego, na której
zamontowano najważniejsze elementy urządzenia,
umożliwiająca komunikację wszystkim pozostałym
komponentom i modułom.
W komputerze na płycie głównej (ang. motherboard)
znajdują się procesor, pamięć operacyjna lub gniazda do
zainstalowania tych urządzeń oraz gniazda do zainstalowania dodatkowych płyt zwanych
kartami rozszerzającymi (np. PCI), urządzeń składujących (dyski twarde, napędy optyczne
itp.) i zasilacza. W niektórych konstrukcjach także innych urządzeń zewnętrznych (port
szeregowy, port równoległy, USB, złącze klawiatury, złącze myszy).
Koncepcję zbudowania komputera osobistego wyposażonego tylko w minimum potrzebnych
urządzeń zmontowanych na jednej płycie drukowanej oraz gniazd do których podłącza się
dodatkowe urządzenia zapoczątkowała firma IBM wprowadzając komputer osobisty, zwany
też PC.
Budowa płyty głównej Kontrolery poszczególnych urządzeń zgrupowane są głównie w dwóch mostkach –
północnym i południowym.
Mostek północny, podłączony bezpośrednio do procesora przy pomocy FSB, zawiera
kontroler pamięci oraz kontroler szyny graficznej. W przypadku zintegrowania kontrolera
pamięci z procesorem mostek ten może nie występować, wówczas bezpośrednio do procesora
podłączany jest przez HyperTransport mostek południowy.
Mostek południowy, podłączony do mostka północnego, może zawierać kontrolery PCI,
USB, dźwięku, Ethernetu, dysków (ATA, SATA) itp. Do niego też zazwyczaj podłączone są
dodatkowe zewnętrzne kontrolery (np. IEEE 1394).
Na płycie głównej umieszczony jest także zegar czasu rzeczywistego.
Procesor
Procesor (ang. processor) nazywany często CPU (ang. Central Processing Unit) - urządzenie
cyfrowe sekwencyjne potrafiące pobierać dane z pamięci, interpretować je i wykonywać jako
rozkazy. Wykonuje on bardzo szybko ciąg prostych operacji (rozkazów) wybranych ze zbioru
operacji podstawowych określonych zazwyczaj przez producenta procesora jako lista
rozkazów procesora.
Współczesne procesory (zwane mikroprocesorami) wykonywane są zwykle jako układy
scalone zamknięte w hermetycznej obudowie, często posiadającej złocone wyprowadzenia
(stosowane ze względu na własności stykowe tego metalu). Ich sercem jest monokryształ
krzemu, na który naniesiono techniką fotolitografii szereg warstw półprzewodnikowych,
tworzących, w zależności od zastosowania, sieć od kilku tysięcy do kilkuset milionów
tranzystorów. Połączenia wykonane są z metalu (aluminium, miedź). Ważnym parametrem
procesora jest rozmiar elementów budujących jego strukturę. Im są one mniejsze tym niższe
jest zużycie energii, napięcie pracy oraz wyższa częstotliwość pracy. Współczesne procesory
używane w komputerach osobistych wykonywane są w technologii pozwalającej na
uzyskanie elementów o rozmiarach mniejszych niż 65 nm, pracujących z częstotliwością
kilku GHz. Według planów największych producentów procesorów, pod koniec roku 2007
powinny pojawić się procesory wykonane w technologii 45 nm, a w 2010 - 32 nm. Fabryki
procesorów muszą posiadać pomieszczenia o niezwykłej czystości, co jest bardzo kosztowne.
Dysk twardy
Dysk twardy – jeden z typów urządzeń pamięci
masowej, wykorzystujących nośnik
magnetyczny do przechowywania danych.
Nazwa "dysk twardy" (hard disk drive)
powstała w celu odróżnienia tego typu urządzeń
od tzw. "dysków miękkich", czyli dyskietek
(floppy disk), w których nośnik magnetyczny
naniesiono na elastyczne podłoże, a nie jak w
dysku twardym na sztywne.
Pierwowzorem twardego dysku jest pamięć
bębnowa. Pierwsze dyski twarde takie, jak
dzisiaj znamy, wyprodukowała w 1980 r. firma
Seagate. Dysk przeznaczony do mikrokomputerów miał pojemność 5 MB, 5 razy więcej niż
standardowa dyskietka.
Pojemność dysków wynosi od 5 MB (przez 10MB, 20MB i 40MB - dyski MFM w
komputerach klasy XT 808x i 286, współcześnie zaś dyski kilkusetmegabajtowe w
komputerach osobistych należą do rzadkości), najczęściej posiadają rozmiar nawet kilkuset
(powyżej 400 GB) GB, (w laptopach 20-260 GB). Małe dyski, o pojemnościach od kilkuset
MB do kilku GB stosuje się współcześnie w kartach dla slotu Compact Flash (Microdrive) do
cyfrowych aparatów fotograficznych, a także w innych urządzeniach przenośnych.
Dla dysków twardych najważniejsze są parametry: pojemność, szybkość transmisji danych,
czas dostępu, prędkość obrotowa talerzy (obr/min.) oraz MTBF.
Kilka dysków twardych można łączyć w macierz dyskową, dzięki czemu można zwiększyć
niezawodność przechowywania danych, dostępną przestrzeń na dane, zmniejszyć czas
dostępu.
Budowa dysku twardego
Dysk stały składa się z zamkniętego w obudowie, wirującego talerza (dysku) lub zespołu
talerzy, wykonanych najczęściej ze stopów aluminium, o wypolerowanej powierzchni
pokrytej nośnikiem magnetycznym (grubości kilku mikrometrów) oraz z głowic
elektromagnetycznych umożliwiających zapis i odczyt danych. Na każdą powierzchnię
talerza dysku przypada po jednej głowicy odczytu i zapisu. Głowice są umieszczone na
elastycznych ramionach i w stanie spoczynku stykają się z talerzem blisko osi, w czasie pracy
unoszą się, a ich odległość nad talerzem jest stabilizowana dzięki sile aerodynamicznej
(głowica jest odpychana od talerza podobnie jak skrzydło samolotu unosi maszynę) powstałej
w wyniku szybkich obrotów talerza. Jest to najpopularniejsze obecnie rozwiązanie (są też
inne sposoby prowadzenia głowic nad talerzami).
Ramię głowicy dysku ustawia głowice w odpowiedniej odległości od osi obrotu talerza w
celu odczytu lub zapisu danych na odpowiednim cylindrze. Pierwsze konstrukcje (do ok.
200MB) były wyposażone w silnik krokowy, stosowane również w stacjach dysków i stacjach
dyskietek. Wzrost liczby cylindrów na dysku oraz konieczność zwiększenia szybkości
dysków wymusił wprowadzenie innych rozwiązań. Najpopularniejszym obecnie jest tzw.
voice coil czyli cewka, wzorowana na układzie magnetodynamicznym stosowanym w
głośnikach. Umieszczona w silnym polu magnetycznym cewka porusza się i zajmuje
położenie zgodnie z przepływającym przez nią prądem, ustawiając ramię w odpowiedniej
pozycji. Dzięki temu czas przejścia między kolejnymi ścieżkami jest nawet krótszy niż 1
milisekunda a przy większych odległościach nie przekracza kilkudziesięciu milisekund.
Układ regulujący prądem zmienia natężenie prądu, tak by głowica ustabilizowała jak
najszybciej swe położenia w zadanej odległości od środka talerza (nad wyznaczonym
cylindrem).
Informacja jest zapisywana na dysk przez przesyłanie strumienia elektromagnetycznego przez
antenę albo głowicę zapisującą, która jest bardzo blisko magnetycznie polaryzowalnego
materiału, zmieniającego swoją polaryzację (kierunek namagnesowania) wraz ze strumieniem
magnetycznym. Informacja może być z powrotem odczytana w odwrotny sposób, gdyż
zmienne pole magnetyczne powoduje indukowanie napięcia elektrycznego w cewce głowicy
lub zmianę oporu w głowicy magnetyczno oporowej.
Ramiona połączone są zworą i poruszają się razem. Zwora kieruje głowicami promieniowo po
talerzach a w miarę rotacji talerzy, daje każdej głowicy dostęp do całości jej talerza.
Zintegrowana elektronika kontroluje ruch zwory, obroty dysku, oraz przygotowuje odczyty i
zapisy na rozkaz od kontrolera dysku. Niektóre nowoczesne układy elektroniczne są zdolne
do skutecznego szeregowania odczytów i zapisów na przestrzeni dysku oraz do remapowania
sektorów dysku, które zawiodły.
Obudowa chroni części napędu od pyłu, pary wodnej, i innych źródeł zanieczyszczenia.
Jakiekolwiek zanieczyszczenie głowic lub talerzy może doprowadzić do uszkodzenia głowicy
(head crash), awarii dysku, w której głowica uszkadza talerz, ścierając cienką warstwę
magnetyczną. Awarie głowicy mogą również być spowodowane przez błąd elektroniczny,
zużycie i zniszczenie, błędy produkcyjne dysku.
Pamięć RAM
RAM (ang. Random Access Memory) - jest to
podstawowy rodzaj pamięci cyfrowej zwany
też pamięcią użytkownika lub pamięcią o
dostępie swobodnym. Choć nazwa sugeruje,
że oznacza to każdą pamięć o bezpośrednim
dostępie do dowolnej komórki pamięci (w
przeciwieństwie do pamięci o dostępie
sekwencyjnym, np. rejestrów przesuwnych),
to nazwa ta ze względów historycznych
oznacza tylko te rodzaje pamięci o
bezpośrednim dostępie, które mogą być też
zapisywane przez procesor, a wyklucza
pamięci ROM (tylko do odczytu), pomimo iż
w ich przypadku również występuje swobodny
dostęp do zawartości.
W pamięci RAM przechowywane są aktualnie wykonywane programy i dane dla tych
programów, oraz wyniki ich pracy. Zawartość większości pamięci RAM jest tracona w
momencie zaniku napięcia zasilania, dlatego wyniki pracy programów muszą być zapisane na
jakimś nośniku danych.
Pamięć RAM jest stosowana głównie jako pamięć operacyjna komputera, jako pamięć
niektórych komponentów (procesorów specjalizowanych) komputera (np. kart graficznych,
dźwiękowych, itp.), jako pamięć danych sterowników mikroprocesorowych.
Karta dźwiękowa Dzisiejsze komputery nie obędą się bez tak ważnego elementu jakim jest karta dźwiękowa
(muzyczna). Bezpowrotnie minęły czasy kiedy to z naszego peceta wydobywał się
charakterystyczny klik, którego nie jestem w stanie nazwać, lecz pewnie ci bardziej
doświadczeni przedstawiciele naszego społeczeństwa świetnie go pamiętają. Różnorodność
funkcji jakie oferuje karta dźwiękowa jest bardzo duża. Dzięki niej możemy oglądnąć film,
posłuchać ulubionej muzyki czy porozmawiać ze znajomymi przez skype. Nieraz efekty
jakich możemy doświadczyć są porażające. Przy dobrym sprzęcie podczas oglądania filmu
możemy usłyszeć świst kuli przelatującej nad lewym uchem, a nad głową usłyszeć trzepotanie
skrzydeł motyla.
Każdy ma w swoim komputerze kartę dźwiękową, lecz nie każdy może coś więcej
powiedzieć na temat budowy czy jakości dźwięku, dlatego postaramy się przybliżyć jej
budowę i funkcje.
Budowa karty dźwiękowej
Wejście mikrofonowe wejście typu mono, które
umożliwia podłączenie mikrofonu. Najcześciej
spotykane w kolorze różowym. Problemy
związane z obsługą mikrofonu najczęściej są
spowodowane złymi ustawieniami głośności lub
niską jakością przetwornika.
Wejście liniowe spotykane główne w kolorze
niebieskim, służy do podłączania żródła sygnału
stereo z takich urządzeń jak wieża audio,
telewizor czy odtwarzacz CD.
Wyjście liniowe występuje w kolorze zielonym i
możemy do niego podłączyć głośniki, słuchawki i
wzmacniacz.
Wyjście liniowe głośników tylnych pełni taką
samą funkcje co poprzednie złącze, lecz wykorzystywane jest przy obsłudze dźwięku
przestrzennego przy tranmitowaniu dwóch kanałów tylnych w systemie 4.1.
Port gier/port MIDI umożliwia podłączenie pada, dżojstika, a także pobieranie i wysyłanie
informacji zgodnych ze standardem MIDI. Obecnie zintegrowane układy powodują że
rzadziej ten port występuje, dlatego czasami konieczne jest zastosowanie tzw. śledzia.
Oprócz wyżej wymienionych złącz istnieją także wyższej jakości produkty, które są
wyposażone w szereg dodatkowych gniazd rozszerzających możliwości karty dżwiękowej.
Obecnie nawet najprostsze modele posiadają wyjścia optyczne lub cyfrowe takie jak:
gniazda mini jack, FireWire, cyfrowe wyjście DIN, cyfrowe wejście i wyjście, USB.
Źródła
http://www.google.pl
http://www.pl.wikipedia.org
http://www.budowakomputera.ovh.org