OI 2 HW - VUKAvlado/dl/oi_2_hw_v1.pdfOI 2 HW v1.0 27.5.2009 2 Veleučilište u Karlovcu Osnove...

OI 2 HW v1.0 27.5.2009

1

Veleučilište u Karlovcu

2. Hardware


Osnove informatike

Sadržaj

• klasifikacija

• dijelovi

▪ centralna jedinica

▪ memorije

▪ sekudarne memorije

▪ ulaz/izlaz

OI 2 HW v1.0 27.5.2009

2


Osnove informatike

Pojmovi

• U tehničkom pogledu uređaj koji izvršava

aritmetičke operacije, koji može usporediti,

pohraniti i pretraživati činjenice naziva se

računalo

• Kada je računalo povezano s ostalim

elementima tako da osiguravaju uspješniji rad u

određenom okruženju tada se govori o

računalnom sustavu


Osnove informatike

Pojmovi

• Sustava sklopovske opreme (engl. hardware).

Hardware u doslovnom prijevodu znači 'tvrda roba',

'gvožđurija', 'željezna roba', dok u terminološkom

pogledu označava sve mehaničke, magnetske,

električne i elektroničke komponente i uređaje digitalnog

računalnog sustava

• Sustav programske podrške (engl. software). Software

u doslovnom prijevodu znači 'meka roba', dok u

terminološkom pogledu predstavlja sve programe

kojima je digitalni računalni sustav opskrbljen

OI 2 HW v1.0 27.5.2009

3


Osnove informatike

Klasifikacija

digitalna računala

mikroprocesorska

Računala

Serveri

osobna računala

prijenosna računala

Laptop/Notebook

Tablet PC

Džepna računala

(Handheld)

Netbook

stolna računalasuperračunala

mainframe


Osnove informatike

Klasifikacija

• prva razina

▪ Super računala su najveća i najmoćnija računala

▪ Velika ili mainframe računala služe za podršku

velikim i složenim informacijskim ili rezervacijskim

sustavima

▪ Mikroprocesorska računala temelje se na

mikroprocesoru, odnosno procesoru koji je smješten

na jednom čipu

OI 2 HW v1.0 27.5.2009

4


Osnove informatike

Klasifikacija

• dvije skupine mikroprocesorskih računala

▪ Serveri namijenjeni pružanju različitih vrsta usluga

svojim klijentima – serveri baza podataka i web

serveri

▪ Osobna računala namijenjena radu pojedinačnih

korisnika:

• Lap Top / Notebook

• Džepna računala

• Tablet PC

• Netbook


Osnove informatike

• ne postoje velike razlike u opsima pojedih

dijelova računala

▪ između PC računala, prijenosnika, poslužitelja i

radnih stanica

• osnovni dijelovi:

▪ sistemska jedinica

▪ ulazno/izlazni uređaji

▪ sekundarna memorija

Osnovni dijelovi računala

OI 2 HW v1.0 27.5.2009

5


Osnove informatike

CPU

• CPU (engl. Central Processing Unit) – centralni

procesor

PRIBAVI(fetch)

IZVRŠI(execute)

Dijagram prijelaza


Osnove informatike

CPU

• dijelovi procesora

▪ ALU (aritmetičko-logička jedinica)

▪ interni registri

▪ programski registri

• signal vremenskog vođenja (takt, engl. clock)

▪ ograničenja tehnološka

• koliko brzo mogu reagirati pojedini sklopovi

• brzina svjetlosti

▪ ili organizacijska

• odziv memorije, U/I podsustava ...

▪ današnja brzina 3,6 GHz (uz hlađenje i 6 GHz)

OI 2 HW v1.0 27.5.2009

6


Osnove informatike

CPU

• Sastoji se od

▪ upravljačke jedinice koja upravlja i angažira sve

druge uređaje

▪ aritmetičko logičke jedinice koja izvršava

aritmetičko logičke operacije, odnosno računanje i

uspoređivanje;

▪ registara i međumemorije ili cash-a - memorije na

razini procesora koje mu omogućavaju brži i efikasniji

rad


Osnove informatike

CPU

• osnovni parametri performansi mikroprocesora

▪ dužina riječi

• broj bitova koji mogu biti zajedno obrađeni u

jednom ciklusu. 8-bitni, 16-bitni, 32-bitni, te 64-bitni

procesori

▪ širina sabirnice

• broj bitova koji mogu biti preneseni u jednom ciklusu između

procesora, memorije i drugih uređaja unutar računala

▪ brzina procesora

▪ broj jezgri

• broj fizičkih procesora koji se nalaze na jednom chipu

(1, 2, 4, ...)

OI 2 HW v1.0 27.5.2009

7


Osnove informatike

• funkcijska jedinica digitalnog računala koja prima, čuva i predaje digitalne podatke

• dvije vrste memorija▪ primarna i sekundarna

• primarna memorija▪ ROM i RAM

▪ jedino nju procesor direktno “vidi”

▪ svi programi i podaci sa kojima se trenutno vrši obrada

▪ nalazi se u memorijskim modulima utaknutim u matičnu ploču

Memorija


Osnove informatike

Memorija

▪ ROM

• ispisana memorija, stalna memorija, nepromjenljiva

memorija – memorija iz koje se može samo čitati

• poslije isključenja računala sadržaj ostaje nepromijenjen

▪ RAM: glavna i najbrža memorija u računalu

• podatke prenosi do procesora preko sabirnice

▪ međumemorija (engl. Cash Memory)

• glavna funkcija: osigurati optimalnu iskoristivost procesora

• nekoliko je puta brža od RAM-a pa procesor koristi memoriju

bez čekanja

OI 2 HW v1.0 27.5.2009

8


Osnove informatike

Periferne jedinice

• ulazne jedinice služe za unos podataka iz okoline sustava

• izlazne jedinice služe za izdavanje rezultata obrade podataka u okolinu sustava

• vanjske/sekundarne memorije služe za trajno pohranjivanje i brzo aktiviranje podataka i programa

• terminali su ulazno/izlazni uređaji s pomoću kojih korisnik komunicira s procesom obrade podataka koji se odvija u centralnoj jedinici


Osnove informatike

Izvedba centralne jedinice

• kučište

▪ kutija u kojoj je smještena centralna jedinica

▪ osigurava napajanje električnom energijom

▪ osigurava hlađenje

▪ udomljuje niz perifernih jedinica

• centralna jedinica osobnog računala sastoji se od četiri

osnovne komponente:

▪ procesor

▪ matična ploča

▪ memorija

▪ adapteri i kontroleri

OI 2 HW v1.0 27.5.2009

9


Osnove informatike

Matična ploča

• Matična ploča – engl. MotherBoard

▪ spaja sve u jedinstvenu cjelinu

▪ najbitniji element: performansa i stabilnost cijelog

sustava


Osnove informatike

Matična ploča

• komponente▪ Sabirnica – međusobno povezuje sve ostale

komponente koje se ugrađuju ili priključuju na matičnu ploču.

• vrste sabirnica: adresna, podatkovna, kontrolna

▪ Chipset – set čipova koji čine logiku matične ploče.

▪ Integrirani kontroleri• integrirani kontroler tipkovnice: standardan i neophodan

svakom računalu

• kontroleri drugih složenijih uređaja – kontroleri ekrana, modema i slično

OI 2 HW v1.0 27.5.2009

10


Osnove informatike

• Chipset

▪ određuje tip svih drugih komponenti koje se spajaju

• CPU, memorija, videoadapteri, ...

▪ sastoji se od

• NorthBridge čipa

– Memory controller hub

• SouthBridge čipa

– I/O controller hub

Matična ploča


Osnove informatike

Matična ploča

• Koju matičnu ploču kupiti?

▪ ovisno o zadatku računala:

• igranje

– najbrži procesor, najnoviji chipset, podrška za najnovije

audio/video kartice

• CAD ili A/V radna stanica

– najbrži procesor, stabilnost, proširljivost (slotovi,

portovi,...), kapacitet (memorija i HDD-a)

• server

– STABILNOST, sve ostalo nema veze ako ne radi kada

treba

OI 2 HW v1.0 27.5.2009

11


Osnove informatike

Adapteri i kontroleri

• mala, specijalizirana mikroračunala, sa svojim

procesorima i memorijama

▪ Disk kontroler služi za upravljanje magnetskim diskom i

njegovim priključkom na sabirnicu

▪ Grafička kartica služi za generiranje video signala koji će

stvoriti sliku na ekranu osobnog računala

▪ Zvučna kartica služi za podršku multimedijalnim sadržajima i

igrama

• obavlja: snimanje i digitalizacija audio signala, reproduciranje

digitalnih zapisa, generiranje svih vrsta tonova i zvučnih efekata

▪ Mrežna kartica služi za priključak računala na lokalnu mrežu


Osnove informatike

Adapteri i kontroleri

▪ portovi

• serijski port služi za komuniciranje sa perifernim jedinicama

koje zahtijevaju serijsku vezu - miš, modem, neke vrste

pisača

• paralelni port – obično se koristi za priključak pisača

• port za igru (game port) služi za priključivanje igraće palice

(joystick)

• USB je najnoviji standard serijskog porta za priključak

različitih uređaja

OI 2 HW v1.0 27.5.2009

12


Osnove informatike

• paralelni prijenos nepraktičan izvan računala

• serijska komunikacija

▪ podaci se prenose u seriji, jedan za drugim

▪ dovoljan par vodiča – često ulaz/izlaz parovi

• UART

▪ modul pretvara niz podataka iz paralelnog u serijski oblik

Serijski portovi


Osnove informatike

• IrDA

▪ bežična veza putem infracrvenih signala

▪ 115 kbps, udaljenost do 4m (1m preporučeno)

▪ IrDA 1.1 do 4Mbps

▪ devijacija 17°

• USB (Universal Serial Bus)

▪ proširo korištenje na sve uređaje

▪ bežični USB

▪ podešvanje veze jednostavno

▪ uz podatke ima i napajanje

▪ brzine 1.5 ili 12 Mbps – dinamički prema uređaju

Serijski portovi

OI 2 HW v1.0 27.5.2009

13


Osnove informatike

• USB (nastavak)

▪ za proširenje koriste se čvorišta (127 uređaja max)

▪ master-slave način rada

▪ USB 2.0 (Hi speed) 480 Mbps

• nema degradacije kod spajanja USB 1.1 na isti čvor

• IEEE 1394 FireWire

▪ nastao 1986., brzine do 400 Mbps (očekuju se do 800 Mbps)

▪ prihvaćen industrijski standard (žice se stvarno zagriju)

Serijski portovi


Osnove informatike

• nastali radi potrebe spajanja pisača

▪ kasnije proširen za korištenje sekundarne memorije

▪ Centronics kabel

Paralelni portovi

OI 2 HW v1.0 27.5.2009

14


Osnove informatike

• standard za bežičnu komunikaciju na malim

udaljenostima

• namjenjen za prijenos podataka i prijenos glasa

• domet 100-njak metara

• maksimalna propusnost do 1 Mbps

• ideja stvaranje PAN (Personal Area Network)

▪ jednostavno povezivanje uređaja

• PDA računala, mobilni telefoni, prijenosna računala i pisači

Bluetooth


Osnove informatike

A/D i D/A konverzija• analogni signal

▪ svaka prirodna pojava se ovako očituje

• digitalni signal

▪ samo diskretne, točno određene vrijednosti

• pretvorba

▪ računalo radi samo u diskretnim vrijednostima, pa je za

unošenje ili dobivanje informacija od računala potrebno te

vrijednosti pretvoriti u analogni signal

• monitor – u svjetlost

• pisač – količina tinte

• zvučna kartica – zvuk

• kamera – svjetlo u diskretne vrijednosti

OI 2 HW v1.0 27.5.2009

15


Osnove informatike

• uzorkovanje – koliko često se očitava signal

• broj bitova za kodiranje – broj mogućih nivoa

t

A/D pretvorba


Osnove informatike

• Tipkovnica

▪ služi za upis znakova pomoću tipki

▪ QWERTY vs. Dvorak

▪ specijalne tipke i znakovi

▪ ergonomske tipkovnice

• Miš

▪ sprava koja se pomiče rukom za određivanje

točnog položaja pokazivača (engl. kursora)

▪ sa kuglicom ili optički

▪ TrackPoint, TouchPad, ...

Ulazne jedinice

OI 2 HW v1.0 27.5.2009

16


Osnove informatike

•miš (nastavak)

Ulazne jedinice


Osnove informatike

• Skener (nastavak)

▪ čitav niz CCD elemenata

▪ leće i filtri razdvajaju crvenu, zelenu i plavu komponentu

▪ OCR (Optical Character Recognition)

Ulazne jedinice

OI 2 HW v1.0 27.5.2009

17


Osnove informatike

Ulazne jedinice• Svjetlosni senzori

▪ CCD

• manji šum

• veća osjetljivost na svjetlo

▪ CMOS

• 100x manje energije

• jeftinija proizvodnja, ali manje rezolucije


Osnove informatike

Izlazne jedinice

• ekran

▪ LCD i CRT

• pisači

• posebni uređaji

OI 2 HW v1.0 27.5.2009

18


Osnove informatike

• uređaji koji tekst ili računalno stvorenu sliku ispisuju

na papir ili drugi medij (npr. foliju)

▪ pisači s udarcem

• martični pisači

• pisači s lepezom

▪ pisači bez udarca

• laserski pisači

• tintni pisači

• toplinski pisači

• formati papira: A0, A3, A4, računi

Pisači


Osnove informatike

• priključak na računalo

▪ paralelni prijenos, USB

▪ pogonski program (engl. printer driver)

• dio OS-a koji podatke iz bilo kojeg programa pretvara u oblik

pogodan za ispis na nekom pisaču

• matrični pisači

▪ glava sa iglicama (otisnuti znak sastavljen od točaka

raspoređenih u matrični oblik)

▪ niska cijena, male dimenzije i jednostavnost rukovanja

▪ beskonačna vrpca

▪ perforirani papir

Pisači

OI 2 HW v1.0 27.5.2009

19


Osnove informatike

• pisači sa lepezom

▪ koristi lepezu sa znakovima

▪ ograničeni set znakova

• laserski pisači

▪ nastao od

fotokopirnog

stroja

▪ elektrostatički

pisač

Pisači


Osnove informatike

• Tintni pisači

▪ štrcanje boje direktrno na papir

▪ CMYK

▪ vrlo rašireni, jeftini, omogućuju ispis na fotografski papir

• Toplinski pisači

▪ koriste termoosjetljivi papir

▪ nepostojani ispis, ali brzi, bez buke

Pisači

OI 2 HW v1.0 27.5.2009

20


Osnove informatike

• dugotrajni smještaj promjenjivih podataka

• disketa

▪ elektromagnetski uređaj

▪ podjela na staze i sektore

▪ 1,44 MB (danas 2 MB)

Sekundarna memorija


Osnove informatike

• Tvrdi disk

▪ više tvrdih ploča presvučenih magnetskim materijalom

▪ prednosti pred trakom

• nema prematanja – disk maksimalno jedan okret

• traka preko glave 5 cm/s, disk ispod glava 300 km/s

▪ data rate, seek time

Sekundarna memorija

OI 2 HW v1.0 27.5.2009

21


Osnove informatike

• tvrdi disk (nastavak)

▪ kapaciteti 160 i 400 GB

▪ brzina prijenosa podataka sa diska određena sabirnicom

• IDE -> ATA 100 ili ATA 133 (133 MB/s)

• SCSI-2 40 MB/s, SCSI-3 160 MB/s

• SATA 150 MB/s

▪ RAID 0, 1, 5...

Sekundarna memorija


Osnove informatike

• izmjenjivi mediji

▪ traka

• LTO 400 GB, brzinom 68 MB/s

• DDS-4 40 GB 4,8 MB/s

• DLT 300 GB 36 MB/s

• roboti

▪ CD-ROM

• optički medij 783 MB, 12 cm promjer, 1,2 mm debljina

Sekundarna memorija

OI 2 HW v1.0 27.5.2009

22


Osnove informatike

▪ CD-ROM (nastavak)

• način izrade nepravilnosti

– fizički

– naknadno laserom veće snage – CD-R

– CD-RW

» zapisivanje - najveća snaga, 500-700°

» brisanje – srednja snaga, tali sloj i postaje proziran 200°

» čitanje – najmanja snaga, ne mijenja stanje materijala

Sekundarna memorija


Osnove informatike

▪ Flash memorije

• EEPROM

– mijenjanje količine naboja u sloju oksida između dva

tranzistora

– brisanje pomoću višeg napona

– pisanje i brisanje moguće u blokovima

Sekundarna memorija

OI 2 HW v1.0 27.5.2009

23


Osnove informatike

Elektronički otpad

• metode zbrinjavanja▪ rastavljanje opreme

• ručno odvajanje dijelova koji se mogu obnoviti i ponovo upotrijebiti

▪ mehanička obrada• uklanjanje štetnih dijelova, zatim usitnjavanje i rezanje da bi

se izdvojile komponente koje se mogu reciklirati

▪ spaljivanje• nakon što se spale gorivi dijelovi jednostavnije se mogu

izdvojiti korisni metali

▪ kemijska obrada

▪ recikliranje


Osnove informatike

Elektronički otpad

• prevencija

▪ upotrebljavati što manje količine materijala

▪ upotrebljavati manje različitih materijala

▪ za plastične dijelove odabrati kompatibilne polimere

▪ projektirati sve dijelove za jednaki vijek trajanja

OI 2 HW v1.0 27.5.2009

24


Osnove informatike

• komunikacija

▪ proces slanja informacije s jednog mjesta na drugo

• sustav za komunikaciju

▪ računalo za odašiljanje

▪ uređaj za komunikaciju

▪ komunikacijski kanal

▪ uređaj za prijenos podataka

▪ računalo za prijem

Mreže računala


Osnove informatike

• vrste prijenosa podataka

▪ digitalni

▪ analogni

▪ sinhroni

▪ asinhroni

• načini korištenja komunikacijskog kanala

▪ simpleks

▪ poludupleks

▪ dupleks

▪ multipleksiranje

Mreže računala

OI 2 HW v1.0 27.5.2009

25


Osnove informatike

• lokalne mreže (LAN-ovi)

▪ prednosti

• podjela i izmjena podataka između sustava

• podjela skupih resursa mreže

Mreže računala


Osnove informatike

• komutacija paketa (prospajanje paketa)

▪ 1961. L. Kleinrock - teorija prospajanja paketa

▪ 1962. P. Baran (RAND coorporation)

• dijeljenje na pakete

niz podataka

od do 1 dio podataka

od do 2 dio podataka

od do n dio podataka

...

Mreže računala

OI 2 HW v1.0 27.5.2009

26


Osnove informatike

▪ čvorno računalo

ulazna linija

izlazna linija

redovi čekanja

Mreže računala


Osnove informatike

• prospajanje paketa

1 2 3 4 5

Mreže računala

OI 2 HW v1.0 27.5.2009

27


Osnove informatike

1

2

3 4 5

Mreže računala


Osnove informatike

1 23

4

5

Mreže računala

OI 2 HW v1.0 27.5.2009

28


Osnove informatike

1

2

3

45

Mreže računala


Osnove informatike

1 2

3

4

5

Mreže računala

OI 2 HW v1.0 27.5.2009

29


Osnove informatike

1 2 3 4 5

Mreže računala


Osnove informatike

• početkom 70-tih - problemi s višestrukim mrežama

▪ satelitske i radio mreže

• ciljevi novog protokola

▪ mogućnost jednostavnog spajanja različitih mreža

▪ DoD traži održanje veze sve dok postoje izvorišna i odredišna

mašina

• definiraju Cerf i Kahn 1974.

• četveroslojni protokol

TCP/IP

OI 2 HW v1.0 27.5.2009

30


Osnove informatike

• analogija:

▪ slanje zamjenskog dijela udaljenom kupcu

Isporučioc

Tvrtka zaorganiziranje

prijevoza

Avioprijevoznik

paket

kontejner

Primaoc

Tvrtka zaorganiziranje

prijevoza

Avioprijevoznik

paket

kontejner

TCP/IP


Osnove informatike

slojevita struktura

• smanjenje kompleksnosti

• dijeljenje cijelog zadatka na upravljive podzadatke

• postavljanje jasnih granica

▪ sučelja - samo prema višem i nižem sloju

TCP/IP

OI 2 HW v1.0 27.5.2009

31


Osnove informatike

– aktivnosti jedinstvene određenoj aplikaciji– isporučuje podatke sa adresom primaoca nižem sloju– TELNET, FTP, SMTP, DNS, HTTP

– dijeli poruku na pakete– paketima dodaje odredišnu adresu i broj– TCP - pouzdan konekcijsko orijentirani protokol– UDP - nesiguran, bezspojni protokol

– usmjeravanje paketa od izvora do odredišta (IP)

– prijenos bitova preko komunikacijskog kanala

Aplikacijskisloj

Prijenosnisloj

Mrežnisloj

Fizičkisloj

TCP/IP


Osnove informatike

Aplikacijskisloj

Prijenosnisloj

Mrežnisloj

Fizičkisloj

Aplikacijskisloj

Prijenosnisloj

Mrežnisloj

Fizičkisloj

Mrežnisloj

Fizičkisloj

Mrežnisloj

Fizičkisloj

TCP/IP

OI 2 HW v1.0 27.5.2009

32


Osnove informatike

• IP adrese– jedinstvena adresa– 32 bita dugačke– npr. 193.198.2.3 (dotted decimal notation)– dodjeljuje ih InterNIC (Internet Network Information Center)xxxxxxxx.xxxxxxxx.xxxxxxxx.xxxxxxxx

0| net |.| host |

10| net |.| host |

110| net |.| host |

A klasa

1.0.0.0 - 127.255.255.255

B klasa

128.0.0.0 - 191.255.255.255

C klasa

192.0.0.0 - 223.255.255.255

TCP/IP

Literatura

• PC računala iznutra i izvana

▪ Dario Sušanj

▪ 2002., Sysprint, Zagreb

• Brz vodić kroz kučne mreže

▪ Saša Ilišević

▪ 2003., Sysprint, Zagreb

• www.wikipedia.com


Osnove informatike

OI 2 HW - VUKAvlado/dl/oi_2_hw_v1.pdfOI 2 HW v1.0 27.5.2009 2 Veleučilište u Karlovcu Osnove...

Documents

Transcript of OI 2 HW - VUKAvlado/dl/oi_2_hw_v1.pdfOI 2 HW v1.0 27.5.2009 2 Veleučilište u Karlovcu Osnove...