Budowa komputera PC

KOMPUTER

Komputer (z ang. computer od łac. computare - obliczać, dawne nazwy: mózg elektronowy, elektroniczna maszyna cyfrowa, maszyna matematyczna) - urządzenie elektroniczne służące do przetwarzania wszelkich informacji, które da się zapisać w formie ciągu cyfr albo sygnału ciągłego.
Najpopularniejszym obecnie rodzajem komputera jest stacjonarny komputer osobisty (desktop), z tego powodu potocznie traktowany jest jako synonim komputera w ogóle.

KOMPUTER PC

Płyta główna

Płyta główna (ang. mainboard) jest najważniejszym elementem komputera, stanowiącym podstawę jego konstrukcji.

   

 Zadaniem płyty głównej jest umożliwienie komunikacji wszystkim pozostałym modułom (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) oraz port szeregowy, port równoległy, USB, złącze klawiatury, złącze myszy).
    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 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 i BIOS.

 

 

Karta graficzna

Jej zadaniem jest przetwarzanie danych podawanych przez komputer do postaci zrozumiałej dla monitora .Liczba wyświetlanych jednocześnie kolorów zależy od możliwości zainstalowanej w komputerze karty graficznej. Naturalnie wraz ze wzrostem liczby kolorów maleje szybkość przetwarzania obrazu. Rozdzielczość obrazu mówi o tym, z ilu punktów (pikseli) się on składa. Jej wartością jest liczba punktów obrazu w linii pomnożona przez liczbę linii. Im wyższa jest ta wartość, tym ostrzejszy obraz możemy uzyskać. Za standard w Windows przyjmuje się rozdzielczość 800/600 punktów. Żaden komputer PC nie nadaje się do pracy bez karty graficznej. Jakość obrazu zależy przede wszystkim od jego częstotliwości odświeżania: im częściej odświeżany jest w czasie jednej sekundy obraz, tym spokojniej jest on postrzegany przez ludzkie oko(nie zauważalne jest migotanie obrazu). Częstotliwość odświeżania obrazu mierzona jest w hercach. Aby otrzymać w pełni stabilny obraz , konieczne jest co najmniej 72-krotne (72 Hz ) odświeżenie obrazu w ciągu każdej sekundy. 

Procesory

 

Procesor (CPU, ang. processor) jest urządzeniem cyfrowym pobierającym dane z pamięci, interpretującym je i wykonującym jako rozkazy.

Ewolucja procesorów

 

• 8086 (1978):
  » fmax: 8MHz, 0,029 mln tranzystorów
  » 16-bitowy
  » tylko tryb rzeczywisty
  » 16-bitowa szyna danych (lub ośmiobitowa w tańszej wersji "SX" czyli 8088)
  » nie posiadał MMU (Memory Management Unit)
  » składał się z dwóch jednostek - współpracy z pamięcią czyli kolejki oraz wykonawczą
• 80286 (1982):
  » fmax: 12,5MHz (w chwili wprowadzenia), 0,134 mln tranzystorów
  » 16-bitowy
  » zwiększona do 24-bitów szyna adresowa
  » istotnie usprawniona wydajność; nowe rozkazy
  » nowy tryb pracy - chroniony (wspierający wielozadaniowość), adresowanie 16 MB RAM i 1 GB pamięci wirtualnej
• 80386
• 80486

Technologie

• MMX - rozszerzenie architektury 80386 wykorzystujące rejestry koprocesora dla instrukcji SIMD, stosowany w układach Pentium MMX i późniejszych
• SSE, SSE2, SSE3, SSE4 - rozszerzenie MMX
• 3DNow! - zaproponowane przez AMD rozszerzenie MMX
• HT - technologia hiperwątkowości (procesor widziany jako dwie niezależne jednostki logiczne)

Pamięci

RAM (ang. Random Access Memory)
    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.

RAM - rodzaj pamięci cyfrowej, określany także jako pamięć użytkownika lub pamięć o dostępie swobodnym, oznacza tylko te rodzaje pamięci o bezpośrednim dostępie, które mogą być też zapisywane przez procesor.

   

 W pamięci RAM przechowywane są kody aktualnie wykonywanych programów oraz dane, zawartość większości pamięci RAM jest tracona w momencie zaniku napięcia zasilania.
    Jest wykorzystywana jako pamięć operacyjna komputera, pamięć niektórych komponentów, procesorów specjalizowanych komputera (np. kart graficznych, dźwiękowych, itp.).

    Odmiany pamięci RAM:

• SRAM - statyczna pamięć o dostępie swobodnym, przechowuje dane tak długo, jak długo włączone jest zasilanie, w odróżnieniu od pamięci typu DRAM, która wymaga okresowego odświeżania
• DRAM - rodzaj pamięci o dostępie swobodnym stosowanej w komputerach jako pamięć operacyjną, która przechowuje każdy bit danych w oddzielnym kondensatorze, wymaga okresowego odświeżania
• DDR
• DDR2
• DDR3

    Moduły (kości) pamięci:

• SIMM
• DIMM
• SPD

ROM (ang. Read-Only Memory)
    Pamięć operacyjna zawiera stałe dane potrzebne w pracy urządzenia - np. procedury startowe komputera, czy próbki przebiegu w cyfrowym generatorze funkcyjnym.

Dysk twardy

 

Dysk twardy (HDD) - urządzenie służące do zapisu i odczytu danych wykorzystujące nośnik magnetyczny. Jest on standardowym elementem komputera PC, na którym przechowuje się np: system operacyjny, gry i programy.

Pojemność dysku twardego

    Pojemność dysku twardego jest zależna od jego konstrukcji i wynikającej z tego organizacji zapisu.

• Podobnie jak na dyskietce informacja zapisywana jest na ścieżkach ale tutaj jest ich od kilkuset do kilku tysięcy.
• Liczba sektorów na ścieżce może wynosić 16, 32, 64, 128.
• Kolejny parametr to liczba głowic, która waha się od 2 do 64.

Pojemność dysku obliczamy jako iloczyn: Liczba ścieżek * liczba głowic * liczba sektorów * 512B

 

S.M.A.R.T.

S.M.A.R.T. (ang. Self-Monitoring, Analysis and Reporting Technology) - system monitorowania i powiadamiania o błędach działania twardego dysku.

    Technologia ta została zaimplementowana w dyskach ATA-3, późniejszych ATA, ATAPI, IDE oraz SCSI-3, aby zwiększyć bezpieczeństwo składowanych danych. Dzięki niej dysk potrafi ocenić swój stan i jeśli awaria jest wysoce prawdopodobna zaalarmować system operacyjny i użytkownika komputera. System zapewnia skuteczne ostrzeganie o zbliżającej się awarii w około 30 do 40% przypadków.
    S.M.A.R.T monitoruje wiele parametrów dysku twardego co pozwala mu na bieżąco oceniać stan urządzenia. Monitorowanie obejmuje m.in.:

• liczbę cykli start/stop (Start_Stop_Count)
• sumaryczny czas pracy dysku (Power_On_Hours)
• temperatura dysku (Temperature_Celsius)
• liczbę naprawionych błędów ECC (Hardware_ECC_Recovered)
• liczbę błędów transmisji w trybie Ultra DMA (UDMA_CRC_Error_Count)
• liczbę błędów operacji seek (Seek_Error_Rate)

Master Boot Record

 

MBR (ang. Master Boot Record) – główny rekord startowy, czyli umowna struktura zapisana w pierwszym sektorze dysku twardego. Często nazywany też Master Boot Block. Zawiera on program rozruchowy oraz główną tablicę partycji (w przypadku dysku twardego – dyskietki zwykle nie posiadają tablicy partycji). MBR znajduje się na pierwszej ścieżce, w pierwszym cylindrze, w pierwszym sektorze.

    MBR ma 512 bajtów długości, z czego pierwsze 446 bajtów zajmuje bootstrap. Druga część MBR – tablica partycji – zawiera 4 struktury opisujące poszczególne partycje podstawowe, każda po 16 bajtów. MBR kończą 2 bajty sygnatury – szesnastkowo 0x55 0xAA, co daje 446 + (4 · 16) + 2 = 512.

Program rozruchowy

 

Program rozruchowy (ang. boot loader) to program uruchamiany jako pierwszy po wykonaniu początkowego programu BIOS-u (lub EFI). Służy do załadowania systemu operacyjnego do pamięci operacyjnej. Wiele ma także funkcje menedżera uruchamiania (pozwala wybrać system do uruchomienia).

    Nagłówek (segment startowy) programu rozruchowego w komputerach PC może być umieszczony w pierwszym, 446-bajtowym fragmencie sektora MBR dysku twardego. W systemach DOS/Win32 jest tam zapisany program, który ładuje kolejny program rozruchowy z partycji oznaczonej jako aktywna. W systemach uniksowych pliki dodatkowe programu rozruchowego znajdują się zazwyczaj w katalogu lub partycji montowanej w katalogu /boot.