(13) Hardware osobního počítače

Osnova

Základ

  • nezbytné součásti = zdroj + základní deska + procesor + paměť (úložistě)

Paměť (RAM)

  • RAM = Random Acces Memory
  • polovodičová paměť s přímým přístupem umožňující čtení i zápis
  • velikost paměti se nejčastějši udává v bytech
  • jaké paměti použijeme se vždy řídí použitou čipovou sadou na základní desce a základní deskou samotnou
  • dělení dle uchovávání informací po odpojení zdroje
    • volatilní – při vypnutí napájení se informace smaže
    • nevolatilní – informace vydrží vypnutí napájení; tuto vlastnost mají magnetické paměti
  • dělení podle technologie uchovávání informace
    • statická (SRAM) – minimální příkon, velká šumová odolnost, krátká přístupová doba x vyšší cena
    • dynamická (DRAM) – výrobně mnohem jednodušší než SRAM; nevýhoda: obsah každé paměťové buňky se musí pravidelně obnovovat
  • dělení DRAM modulů do počítače
    • SIMM = Single Inline Memory Module
    • DIMM = Dual Inline Memory Module ⇒ dva moduly SIMM integrované na jedné desce (důvodem je obsazení celé šířky sběrnice)
      • SDR = Single Data Rate
      • DDR = Double Data Rate
      • DDR2 – podobné jako DDR, mají vyšší frekvence, stále se používají ve starších strojích
      • DDR3
      • DDR4 – vysoká cena, výkon srovnatelný s DDR3

Úložiště

  • Pevný disk (HDD)
    • HDD = Hard Disk Drive
    • používá se k dočasnému nebo trvalému uchování většího množství dat
    • funguje na principu magnetické indukce
    • první komerční disky – 1956
    • výhodný poměr kapacity a ceny
    • hlavní nevýhodou je mechanické řešení, které má vysokou spotřebu elektrické energie, je náchylné na poškození při nešetrném zacházení a vyšší hmotnost.
    • data jsou na disku uložena pomocí zmagnetizování míst na magneticky měkkém materiálu, které se provádí pomocí cívky a elektrického proudu
    • čtení je realizováno také pomocí hlavy, ve které se při pohybu nad různě orientovanými zmagnetizovanými místy indukuje elektrický proud
    • zaznamenaná data jsou v magnetické vrstvě uchována i při odpojení disku od zdroje elektrického proudu ⇒ nevolatilní
    • data jsou na povrchu pevného disku organizována do soustředných kružnic zvaných stopy a dále do učitých zón a každá zóna má určitý počet sektorů na stopu
    • sektor je nejmenší adresovatelnou jednotkou disku, velikost 4 KB na sektor
    • rozhraní pevných disků
      • ATA: bývalo nejrozšířenější, jednoduché, levné,
      • SATA: nástupce ATA, vyšší rychlost, vyšší inteligence řadiče
  • SSD (= Solid-state drive)
    • na rozdíl od magnetických pevných disků neobsahuje pohyblivé mechanické části a má mnohem nižší spotřebu elektrické energie
    • pro uložení dat je nejčastěji použitá nevolatilní flash paměť
    • používají stejně rozhraní SATA jako pevné disky
    • nižší spotřeba, jsou lehčí ⇒ použití v noteboocích
    • flash paměti mají omezenou životnost maximálním počtem zápisů do stejného místa, který je výrazně nižší, než u klasických pevných disků

Procesor

  • Central processing unit = CPU
  • umí vykonávat strojové instrukce ⇒ z nich je tvořen počítačový program ⇒ umí obsluhovat jeho vstupy a výstupy
  • historicky byl CPU složen z mnoha součástek ⇒ v roce 1970 byly všechny potřebné obvody sloučeny do jednoho integrovaného obvodu ⇒ mikroprocesor
  • stavba procesoru
    • řadič (nebo řadící jednotka): zajišťuje součinnost jednotlivých částí procesoru
    • sada registrů: uchování mezivýsledků
    • aritmeticko-logická jednotka
    • matematický koprocesor
  • rychlost procesoru je jen jedním z faktorů, které ovlivňují celkovou rychlost počítače
  • rychlost procesoru ovlivňuje přítomnost procesorové chache, která urychluje přístupy do operační paměti typu RAM
  • cache může být několikastupňová
    • L1, L2, L3 – čím nižší číslo, tím blíže k procesoru

Základní deska

  • mainboard/motherboard
  • představuje základní hardware většiny počítačů
  • hlavním účelem základní desky je propojit jednotlivé součástky počítače do fungujícího celku a poskytnout jim elektrické napájení
  • čipset = Northbridge + Southbridge
  • Northbridge
    • jeden ze dvou základních čipů na základní desce
    • určuje rychlost, druh procesorů, jejich množství a druh paměti RAM, který bude použit
  • Southbridge
    • vstupně-výstupní řadič
    • jižní můstek odlišíme od severního snadno tak, že není přímo spojen s procesorem
    • má v typickém počítači na starosti obsluhu pomalejších zařízení

GPU (= grafický procesor)

  • GPU = Graphic unit processor
  • specializovaný procesor umístěný na základní desce nebo grafické kartě uvnitř počítače, který zajišťuje grafické výpočty nutné pro vykreslování dat uložených v operační paměti na zobrazovacím zařízení (monitor, projektor)

Zvuková karta

  • rozšiřující karta počítače pro vstup a výstup zvukového singálu
  • ovládaná softwarově
  • zvukový čip
    • provádí digitálně-analogový převod nahraného digitálního záznamu
    • tento signál je přiveden na výstup zvukové karty (většinou 3,5mm jack-sluchátkový)

Síťová karta

  • NIC = Network Interface Controller
  • slouží ke vzájemné komunikaci počítačů v počítačové síti
  • ve stolních počítačích má podobu karty, která se zasune do slotu základní desky nebo je na základní desce integrovaná
  • Síťové rozhraní
    • obvykle síťová karta, která přijímá a vysílá rámce
    • ne: síťové porty, switche a bridge
  • LAN, MAN, WAN
image_pdfimage_print