(13) Hardware osobního počítače

image_pdfimage_print
Osnova
  1. Základ
  2. Paměť (RAM)
  3. Úložiště
    1. Pevný disk (HDD)
    2. SSD
  4. Procesor
  5. Základní deska
  6. Grafický procesor (GPU)
  7. Zvuková karta
  8. Síťová karta

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