Budowa komputera

1. Budowa komputera Autorzy: Sebastian Rachwalski, Mateusz Król

2. Spis treści • Co to jest komputer ? • Historia komputera PC. • Budowa komputera. • Pytania. Wyjście

3. Co to jest komputer ? ? Komputer jest to uniwersalny system cyfrowy zdolny do wykonywania pewnego zbioru rozkazów (różnorodnych operacji elementarnych), w którym użytkownik może określić sekwencję wykonywanych rozkazów koniecznych do realizacji postanowionego zadania. Głównymi częściami składowymi komputera są: procesor, pamięć operacyjna, w której jest zapisany program określający sekwencję wykonywanych operacji oraz dane do przetworzenia oraz układy wejścia i wyjścia, do których są przyłączone urządzenia zewnętrzne umożliwiające kontakt komputera z otoczeniem i użytkownikiem. Istotną cechą komputera, odróżniającą go od innych systemów cyfrowych, jest możliwość zupełnej zmiany realizowanych przez niego funkcji jedynie przez zmianę programu w jego pamięci.

4. Historia komputera PC Pierwszy komputer- ENIAC1 • Historia PC-eta ma ledwie 22 lata. Gdy powstawał - zakładano, że da się sprzedać tysiąc - dwa tysiące sztuk. Teraz PC jest standardem w dziedzinie komputerów osobistych.

5. Historia komputera PC • W nowojorskim hotelu Astoria 12 sierpnia 1981 roku odbyła się premiera pierwszego komputera osobistego firmy IBM. Mało kto wówczas przypuszczał, że był to początek przewrotu we wszystkich dziedzinach życia. Choć minęło zaledwie 22 lata, pecety są już wszędzie. Na świecie sprzedaje się dziś więcej komputerów niż telewizorów. Fascynująca jest historia powstania IBM PC. Ociężały moloch zdołał opracować i wdrożyć PC w ciągu 12 miesięcy. Ojcem sukcesu jest, tragicznie zmarły w 1985 roku, Philip "Don" Estridge. Wprawdzie prace rozpoczął William Lowe, ale w grudniu 1980 roku szefem laboratorium został Estridge. IBM był dotąd znany z dużych maszyn i podczas ich budowy zawsze korzystał z wykonanych przez siebie części. Estridge postanowił skorzystać z części ogólnodostępnych. Miało być sprzedane 1000 sztuk. Dobra, 2000 sztuk. Nikt w IBM nie wierzył, że to maleństwo (IBM to wszak "Big Blue"!) to naprawdę "komputer na serio". System operacyjny do nowego komputera napisać miała mała firma Microsoft z Seattle, własność 25-latka Billa Gatesa. Współpraca między gigantem IBM a "luzackim" Microsoftem złożonym młodych ludzi nie była łatwa także z uwagi na odległość między siedzibą IBM na Florydzie a Seattle.

6. Historia komputera PC • Dwunastka inżynierów z IBM i Microsoftu wywiązała się z zadania w przewidzianym terminie. Po prostu coś przerobili (CP/M), trochę dodali i już. Dla tysiąca sztuk nie warto się męczyć. W podstawowej wersji z sierpnia 1981 roku IBM PC miał 16 kilobajtów (16 kB) pamięci RAM - tyle ile dziś ma byle zegarek z elektronicznym notesem, nie miał twardego dysku, dyskietka 5,25" miała ogromną pojemność 180 kB i była jednostronna. Monitor wyświetlał tylko jeden "kolor". Cudo to kosztowało ponad 1500 dolarów. Nie był pierwszym komputerem, ani też najlepszym. Firma Apple, której komputery sprzedawały się wtedy jak bułeczki, głównie dzięki sensownym rozwiązaniom technicznym (wkładasz dyskietkę a komputer sam czyta jej zawartość) oraz arkuszowi kalkulacyjnemu VisiCalc, przywitała PC-ta w "The Wall Street Journall" całostronicowym ogłoszeniem: "Witamy IBM. Poważnie." Jednak już po czterech latach dział PC-tów przyniósł firmie IBM 4,5 mld dolarów i zatrudniał 10 tysięcy osób. Dzięki bowiem prowadzonej przez IBM polityce "klonowania" czyli udostępniania innym firmom licencji na produkcję podobnych maszyn, IBM ustanowił standard przemysłowy. Wykreował też wiele fortun, w tym największą dziś na świecie szacowaną na 51 mld dolarów i należącą do szefa Microsoftu, Billa Gatesa. Dziś, po osiemnastu latach, 90% komputerów na świecie to klony IBM PC a Apple, kurczowo "trzymająca swoje komputery przy sobie" (nie ma czegoś takiego jak klon Apple) zajmuje niszę 4,5 % rynku. W 88 na 100 komputerów PC jest zainstalowany system operacyjny Microsoftu. (MS-DOS albo Windows 3.1x/95/98/ME/XP/NT ). Konkurenci wypadają blado: OS2/Warp - 0,8%, Linux - 2,5%, Unix - 4,0%

7. Budowa komputera

8. ? ? Pytania • Jakie są podstawowe elementy budowy komputera? • Co to jest procesor i do czego służy? • Jakie znasz rodzaje obudów komputera?

9. Płyta główna • Płyta główna jest podstawowym urządzeniem komputera. Znajduje się na niej: gniazdo procesora, gniazda rozszerzające, złącza dla modułów pamięci, sterowniki napędów dyskietek i dysków twardych, porty oraz układ pamięci ROM. W zależności od typu płyty znajdują się na niej określonego typu gniazda rozszerzenia ISA, PCI i AGP, w których montowane są karty rozszerzeń. Płyta główna jest nierozerwalnie związana z procesorem. O wydajności płyty głównej decyduje zainstalowany na niej układ zwany chipsetem. Steruje on przepływem informacji pomiędzy procesorem a umieszczonymi na płycie innymi podzespołami. Niezależnym od procesora standardem konstrukcyjnym płyt głównych jest standard ATX. Jego podstawową cechą jest zintegrowany na płycie interfejs portów: klawiatury, myszki, drukarki itp. Istnieje także standard AT, który jest coraz mniej popularny. W tym przypadku wszystkie porty umieszczone na płycie są łączone z odpowiednimi gniazdami, które są mocowane na tzw. śledziach, a te z kolei są przykręcane do obudowy komputera.

10. Procesor • Procesor to układ scalony zawierający jednostkę centralną komputera (CPU - Central Processing Unit), który jest podstawowym elementem każdego komputera. Jego zadaniem jest wykonywanie zadań na podstawie instrukcji otrzymywanych od wykonywanych programów. Podstawowym parametrem mikroprocesora jest zegar, który określa, z jaką częstotliwością mikroprocesor przetwarza dane. Częstotliwość zegara jest podawana w MHz lub GHz (megahercach lub gigahercach). Najszybsze z procesorów przekroczyły już barierę 2 GHz. Rynek procesorów zmienia się bardzo szybko i przynajmniej raz do roku pojawia się całkowicie nowy produkt, który generuje nową klasę komputerów. Dany typ procesora współpracuje z określonym typem płyt głównych. W chwili obecnej najpopularniejszą grupą procesorów są układy firmy Intel: Pentium III, Pentium 4 i Celeron II oraz układy firmy AMD: Athlon Thunderbird i Duron. W zależności od typu układu inna jest lista rozkazów, które procesor może wykonać. W przypadku bardziej wydajnych komputerów, montuje się w nich kilka procesorów.

11. Pamięć • Pamięć w komputerze służy do przechowywania informacji. Rozróżniamy tzw. pamięć stałą (np. pamięć ROM) oraz pamięć ulotną (np. pamięć operacyjna RAM). Pamięć ROM (Read Only Memory) nazywana jest także pamięcią nieulotną. Zachowuje ona swoją zawartość także w czasie wyłączenia komputera. Jest to możliwe dzięki odpowiedniemu podtrzymaniu napięcia przez baterię. Pamięć ta jest zbudowana na układzie scalonym umieszczonym na płycie głównej komputera i służy do przechowywania programów w postaci tzw. BIOS-u komputera. Pamięć RAM (Random Access Memory) nazywana jest pamięcią o dostępie swobodnym lub pamięcią operacyjną. Jest ona niezbędna w komputerze do szybkiej wymiany danych. Zarządzaniem pamięcią zajmuje się obecny w komputerze system operacyjny. Pamięć RAM jest także określana jako pamięć ulotna, ponieważ jej zawartość zanika w przypadku wyłączenia komputera lub jego restartu. Obecnie najpopularniejsze są pamięci SDRAM w postaci 168 pinowych układów na złączu typu DIMM. Podstawowym parametrem układów pamięci RAM jest tzw. czas dostępu do informacji. W obecnie dostępnych pamięciach czas ten wynosi 8, 7 i 5 nanosekund. Nowszym rodzajem pamięci operacyjnej są pamięci DDRAM.

12. Porty komputera • Komputer korzysta z licznych urządzeń zewnętrznych typu: klawiatura, mysz, drukarka itd. W celu umożliwienia połączenia komputera z tymi urządzeniami posiada on złącze nazywane portem. Port to złącze w komputerze umożliwiające podłączenie urządzeń zewnętrznych. W przypadku komputerów klasy IBM PC rozróżniamy porty szeregowe i równoległe. Porty szeregowe oznaczane są w zależności od ich liczby, odpowiednio COM1, COM2 itd. Dla odmiany porty równoległe są oznaczane LPT1, LPT2, itd. Zasadnicza różnica pomiędzy nimi polega na ich wyglądzie oraz sposobie kodowania przesyłanych sygnałów (prędkości transmisji). W przypadku płyt nowej generacji mamy do czynienia z tzw. portem USB (Universal Serial Bus). Pozwala on dołączyć do komputera urządzenia peryferyjne, np. drukarkę, skaner, mysz itd. Tym samym może on z powodzeniem zastępować port szeregowy i równoległy, zapewniając jednocześnie większą szybkość transferu danych. Urządzenia łączone z komputerem za pomocą portów nazywane są popularnie urządzeniami peryferyjnymi. Przykładem połączenia przez port szeregowy, np. COM1, jest połączenie myszki z komputerem, natomiast przez port równoległy, np. LPT1, możemy połączyć z komputerem drukarkę.

13. Karta grafiki • Karta graficzna umożliwia przetwarzanie obrazu oraz zapewnia współpracę komputera z monitorem. Do niedawna istniały dwie grupy kart graficznych: karty grafiki obsługujące typowe aplikacje oraz karty posiadające tzw. akcelerator grafiki 3D (wykorzystywany w grach oraz zastosowaniach multimedialnych). Wówczas w komputerze instalowano dwie karty. Obecnie najpopularniejsze są karty posiadające standardowo akcelerator grafiki 3D. Większość nowoczesnych kart grafiki jest obecnie przeznaczona do współpracy z gniazdem rozszerzającym typu AGP. Podstawowym parametrem każdej karty grafiki jest ilość zainstalowanej na niej pamięci. W pamięci karty przechowywana jest informacja niezbędna do utworzenia obrazu. Dlatego też, w zależności od ilości pamięci na karcie, różna może być tzw. paleta kolorów (color palette), w jakiej obraz jest wyświetlany na ekranie. Kolor każdego wyświetlanego punktu opisywany jest pewną ilością bitów. W zależności od liczby bitów, opisującej kolor punktu na ekranie, może on być wyświetlany np. w palecie 65,5 tysięcy kolorów (216 bitów - High Color) czy 16,8 milionów kolorów (224 - True Color).

14. Karta dźwiękowa Karty dźwiękowe służą do konwersji dźwięku (pochodzącego z płyt CD, urządzeń hifi, czy tez mikrofonów) do postaci danych, które może przetwarzać komputer. Podobnie jak odtwarzacz płyt kompaktowych tak i karty dźwiękowe są w stanie odtwarzać przez głośniki dźwięk zapisana w formacie zer i jedynek. Konwersji dokonywanej przez karty dźwiękowe może być również poddawana muzyka pochodząca z syntezatorów i klawiatur MIDI. MIDI (Musical Instruments Digital Interface) to standard opracowany dla elektronicznych instrumentów muzycznych. Wystarczy więc karta dźwiękowa zainstalowana w komputerze i klawiatura MIDI, aby mieć w domu własną "orkiestrę".

15. Modem • Aby przesłać dane komputerowe (informacja cyfrowa) przez ogólnodostępną sieć telefoniczną (analogowa), nadawca musi je przekształcić na postać analogową dla potrzeb transmisji, a odbiorca z powrotem zamienia formę analogową na bity i bajty, zrozumiałe dla swojego komputera. Operację taką wykonuje urządzenie zwane modemem (z ang. MOdulator DEModulator). Ponieważ sieć telefoniczna nie była projektowana pod kątem przesyłania nią danych komputerowych, więc istnieją w niej ograniczenia poważnie utrudniające taką transmisję. Najważniejszym z nich jest ograniczenie pasma przenoszenia do 3,5 kHz (co w zupełności wystarcza dla mowy ludzkiej), nie można też przesyłać nią składowej stałej sygnału. Modem może służyć do połączenia dowolnych dwóch urządzeń niekoniecznie komputerów), które potrafi nadawać i odbierać dane przez port szeregowy RS-232. Całą resztę, czyli skomplikowaną operację transmisji, potrafi przejąć na siebie odpowiednio skonfigurowany modem. Wydawałoby się to wszystko bardzo proste i piękne - tak niestety nie jest. Najważniejszą wadą modemów jest stosunkowo mała prędkość transmisji: najszybsze modemy obecnie stosowane (V.56) potrafią przesłać maksymalnie (w sprzyjających warunkach) ok. 5 kB danych na sekundę. Prędkość transmisji danych przez modemy (i nie tylko) podaje się w bitach na sekundę, w skrócie bps (lub w kilo bitach na sekundę: kbps). Czasami użytkownik może spotkać się z jednostką "baud", która określa częstotliwość modulacji i z prędkością transmisji ma niewiele wspólnego.

16. Dysk twardy Dysk twardy, jak wiadomo, służy do przechowywania w komputerze danych. Składa się z następujących części: • obudowy, której zadaniem jest ochrona znajdujących się w niej elementów przed uszkodzeniami mechanicznymi a także przed wszelkimi cząsteczkami zanieczyszczeń znajdujących się w powietrzu. Jest to konieczne, gdyż nawet najmniejsza cząstka "kurzu" ma wymiary większe niż odległość pomiędzy głowicą a powierzchnią nośnika, tak więc mogłaby ona zakłócić odczyt danych, a nawet uszkodzić powierzchnię dysku. • elementów elektronicznych, których celem jest kontrola ustalenia głowicy nad wybranym miejscem dysku, odczyt i zapis danych oraz ich ewentualna korekcja. Jest to w zasadzie osobny komputer, którego zadaniem jest "jedynie" obsługa dysku.

17. Dysk twardy • nośnika magnetycznego, umieszczonego na wielu wirujących "talerzach" wykonanych najczęściej ze stopów aluminium. Zapewnia to ich niewielką masę, a więc niewielką bezwładność co umożliwia zastosowanie silników napędowych mniejszej mocy, a także szybsze rozpędzanie się "talerzy" do prędkości roboczej. • elementów mechanicznych, których to zadaniem jest szybkie przesuwanie głowicy nad wybrane miejsce dysku realizowane za pomocą silnika krokowego. Wskazane jest stosowanie materiałów lekkich o dużej wytrzymałości co dzięki małej ich bezwładności zapewnia szybkie i sprawne wykonywanie postawionych zadań.

18. Napęd dyskietek • Napęd dyskietek- to urządzenie elektromechaniczne montowane wewnątrz lub na zewnątrz komputera. Urządzenie to posiada głowicę zapisująco-odczytującą, która umożliwia zapisywanie i odczytywanie danych na dyskietkach, najczęściej o wymiarach 3,5 cala. Najpopularniejszą grupą napędów, pomimo przestarzałej konstrukcji, wciąż są wewnętrzne napędy dyskietek 3,5 cala o pojemności 1,44 MB. Drugim typem popularnych napędów jest napęd LS-120, zwany także napędem SuperDisk. LS-120 to zwykle zewnętrzne urządzenie przyłączane np. przez port równoległy lub port USB. Umożliwia zapis danych na 3,5-calowych dyskietkach o pojemności 120 lub 240 MB. Oprócz wymienionych napędów do popularnych rozwiązań należy także napęd ZIP. Jest to urządzenie zwykle montowane na zewnątrz komputera i przyłączane przez port równoległy lub przez port USB. Umożliwia zapis danych na dyskietkach o pojemności 100 lub 250 MB. W przeciwieństwie np. do napędu LS-120, napęd ZIP nie obsługuje zwykłych 3,5-calowych dyskietek o pojemności 1,44 MB.

19. Napęd CD-ROM • Odczyt danych z płyt CD-ROM odbywa się za pomocą odpowiedniego urządzenia, zwanego napędem CD-ROM. W celu zapisania danych na dysku CD należy komputer doposażyć w urządzenie zwane nagrywarką (wypalarką). Zapis odbywa się na specjalnie do tego celu przygotowanych płytach, które posiadają oznaczenie CD-R. Szczególną odmianą są dyski CD-RW (Compact Disk Re-Writable), na których istnieje możliwość wielokrotnego zapisu danych. Ważnym parametrem napędu CD jest, podobnie jak w przypadku dysków, średni czas dostępu, który w obecnie sprzedawanych modelach jest krótszy niż 80 milisekund. Innym istotnym parametrem jest prędkość odtwarzania napędu. Im wyższa prędkość odtwarzania, tym większy transfer danych. Nowoczesne napędy CD osiągają 48-, a nawet 52-krotną prędkość odtwarzania (1-krotna prędkość odtwarzania to transfer danych rzędu 150 kB/s). Napędy CD-ROM umożliwiają odczyt danych z płyt CD zawierających dane komputerowe, jak i płyt CD z muzyką.

20. Monitor • Monitor to podstawowe urządzenie, za pomocą którego otrzymujemy informacje z komputera. Jest on połączony z kartą graficzną. Każdy monitor może pracować w tzw. trybie tekstowym (obraz może składać się maksymalnie z 50 linii poziomych po 80 znaków w każdej linii) lub graficznym (obraz składa się z pikseli, np. 1024 linii po 768 pikseli w każdej linii). Jakość obrazu w trybie graficznym zależy od rozdzielczości wyświetlanego obrazu. Pod względem przekątnej ekranu monitora, określanej w calach, monitory dzielimy na 14-, 15-, 17-, 19- i 21-calowe (monitory monochromatyczne są wykonywane tylko jako 14-calowe). Podstawowym parametrem monitora jest tzw. wielkość plamki, którą określa się jako odległość pomiędzy dwoma pikselami na ekranie. Im mniejsza wielkość plamki, tym lepsza jakość obrazu. Obecnie najpopularniejsze są monitory z plamką o wielkości 0,25 i 0,20 mm. Drugim parametrem monitora jest częstotliwość odświeżania pionowego. Trzecim parametrem jest maksymalna rozdzielczość obrazu, z jaką monitor może pracować. Jedną z najpopularniejszych norm określających klasę monitora jest norma TC099.

21. Drukarka • Drukarka to urządzenie, które pobiera dane z komputera i drukuje je na papierze lub folii. Trzy najpopularniejsze typy drukarek to: drukarki igłowe, atramentowe i laserowe. Podstawowym parametrem drukarki jest rozdzielczość wydruku. Określamy ją w punktach na cal. Im wyższa rozdzielczość drukarki, tym lepszej jakości otrzymujemy wydruk. Obecnie większość drukarek atramentowych i laserowych zapewnia drukowanie z rozdzielczością 1200 dpi. Działanie drukarki igłowej jest oparte na głowicy 9- lub 24-igłowej. Igły głowicy, uderzając w taśmę barwiącą, pozostawiają ślad na papierze. Drukarka atramentowa działa na zasadzie wtryskiwania rozgrzanego atramentu pod ciśnieniem z szeregu mikroskopijnej wielkości dysz na papier. Urządzenie zawierające dysze nazywa się głowicą. Drukarki tego typu umożliwiają druk czarno-biały (czarny atrament) oraz kolorowy (atrament w trzech podstawowych kolorach: turkusowym, karmazynowym i żółtym). Drukarka laserowa to najwyższej jakości urządzenie drukujące. Jej zasada działania opiera się na laserze oświetlającym wybrane miejsca powierzchni światłoczułej obracającego się bębna drukarki. Naładowane miejsca przyciągają toner, który dzięki siłom przyciągania elektrostatycznego jest nanoszony na przesuwający się pod bębnem papier.

22. Skaner • Wczytywanie do komputera tekstów, ilustracji, fotografi, itp. jest możliwe dzięki urządzeniom zewnętrznym zwanym skanerami. Skaner to urządzenie umożliwiające wprowadzenie do komputera grafiki i tekstu. Dzięki zamianie skanowanej płaszczyzny na postać cyfrową może ona zostać wyświetlona na ekranie monitora i zapisana na dysku w odpowiednim formacie oraz może zostać poddana komputerowej obróbce. Skanery dzielimy na dwie podstawowe grupy: ręczne (np. czytniki kodów paskowych) oraz stacjonarne. Najpopularniejszym typem skanerów są skanery stacjonarne płaskie, które umożliwiają skanowanie dokumentów o formacie A3 lub A4 i ich pochodnych. Są one podłączane do komputerów przez port równoległy, uniwersalną magistralę szeregową lub sterownik SCSI.

23. Klawiatura • Klawiatura to peryferyjne urządzenie wejścia, umożliwiające wprowadzanie danych do komputera. Najpopularniejszą grupą klawiatur wśród użytkownikó komputerów klasy IBM PC są klawiatury zawierające 104 klawisze standardowe i dodatkowo trzy klawisze ułatwiające obsługę niektórych funkcji systemu Windows i aplikacji pod nim pracujących. W typowych klawiaturach możemy wyróżnić blok podstawowy, tworzony głównie przez klawisze służące do pisana tekstów, blok funkcyjny (klawisze F1...F12), blok specjalny (m.in. klawisz Print Screen, Scroll Lock, Insert, Delete), blok kursora zawierający klawisze ruchu kursora, blok numeryczny pozwalający na szybkie wprowadzanie danych liczbowych. Rosnącą popularnością wśród użytkowników cieszą się klawiatury multimedialne, wyposażone w dodatkowe narzedzia ułatwiające obsługę programów mulimedialnych (np. regulację głośności, przewijanie ekranów itp. Oddzielną grupą klawiatur są klawiatury typu Microsoft Natural Keyboard (oraz ich klony). Ich niezwykły kształt sprawia, że podczas pisania ramiona, nadgarstki oraz dłonie osoby pracującej przy komputerze ułożone są w taki sposób, aby zminimalizować zmęczenie.

24. Mysz komputerowa • Mysz to urządzenie połączone z komputerem za pomocą kabla lub łączy optoelektronicznych. W przypadku komputerów klasy IBM PC myszka wyposażona jest w dwa lub trzy przyciski, przy czym wykorzystywane są tylko dwa skrajne. Zasada posługiwania się klasyczną myszką polega na przesuwaniu jej po płaszczyźnie w postaci podkładki (mouse pad) i wprawianiu w ruch umieszczonej na jej spodzie kulki. Ruch kulki jest przekazywany do odpowiednich przetworników mechaniczno-optycznych. Generowane za pomocą przetworników sygnały elektryczne są przetwarzane w komputerze na ruch tzw. wskaźnika myszy. Za jego pomocą wskazujemy na ekranie dany obiekt i wykonujemy określoną operację, naciskając lewy lub prawy przycisk myszki. Mysz jest podstawowym urządzeniem komunikacyjnym w systemie Windows. Na innej zasadzie działa mysz optyczna. Wykorzystuje się tutaj zasadę odbijania światła emitowanego przez myszkę w czasie jej ruchu po specjalnej podkładce.

25. Obudowa • Jest jak gdyby skóra komputera. W jej wnętrzu umieszczana jest jednostka centralna wraz z kartami rozszerzeń. Rodzaj obudowy może zadecydować o rodzaju płyty głównej umieszczonej wewnątrz niej, a co za tym idzie również o innych parametrach komputera (rodzaj procesora, ilość pamięci czy kart rozszerzeń).

26. KONIEC