Podstawowe elementy zestawu komputerowego

1. 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 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.

2. W skład standardowego zestawu komputerowego wchodzą:

Jednostka centralna

Urządzenia peryferyjne:

Klawiatura

Mysz

Monitor

3. Jednostka centralna składa się z następujących elementów:

Obudowa z zasilaczem

Procesor

Pamięć operacyjna (RAM, ROM)

Karta graficzna

Dysk twardy

Napęd optyczny

Karty rozszerzeń

Kontrolery

4. Budowa jednostki centralnej


przód

Przycisk zasilania

Przycisk reset

Wskaźnik zasilania

Wskaźnik działania dysku twardego

Napęd dysków wymiennych- dyskietek

Napęd dysków CD/DVD

Gniazdo USB (Universal Serial Bus)

Gniazdo FireWire


Tył

Panel podłączeniowy zasilania

Panel podłączeniowy płyty głównej

Panel podłączeniowy kart rozszerzeń

5. Obudowa Jednostki centralnej
Do montażu komputerów IBM PC używa się kilku podstawowych modeli obudowy. Pierwszym typem obudowy była po prostu prosta skrzynka sporych rozmiarów, którą stawiano na biurku a na niej umieszczono monitor. Dzisiaj ten typ określany jest jako obudowa typu desktop. Z uwagi na spore rozmiary montowanych podzespołów była stosunkowo wysoka i zajmowała dużo miejsca.
W momencie pojawienia się komputerów wyposażonych w procesor INTEL 80386, czyli tzw. AT 386 wprowadzono obudowę typu tower. Jest to wysoka, pionowo ustawiona obudowa, która przeznaczona była początkowo dla tych modeli, które miały pełnić rolę tzw. serwerów, czyli komputerów, których możliwości obliczeniowe pozwalały na podłączenie i równoczesną pracę wielu terminali komputerowych. Takie zastosowanie komputera wymagało jednak instalowanie w jego obudowie wielu dodatkowych elementów takich jak karty sieciowe, dyski twarde i tym podobne. Było to możliwe tylko w obudowie typu tower, ponieważ obudowy typu desktop były po prostu zbyt małe.
Szybko okazało się, że przeniesienie obszernego pudła jednostki centralnej z biurka na podłogę znacznie polepszyło warunki pracy operatora. Spowodowało to wzmożone zainteresowanie obudowami typu tower i często stosowano je nawet wówczas, gdy nie przewidywano wykorzystania całej jej objętości. W późniejszym czasie wprowadzono obudowę o nieco mniejszej wysokości nazwaną mini-tower. Komputer można było postawić zarówno na biurku jak i na podłodze a równocześnie zachowanie zostały duże możliwości rozbudowy, dzięki czemu ten typ obudowy zdobył sobie na dłuższy czas największą popularność na rynku.
Postęp w technologii i elektronice pozwolił jednak na powrót do obudowy stojącej na biurku, która była jednak o wiele niższa od obudowy typu desktop obudowę tego typu nazwano slim-line. Jej podstawową wadą jest jednak zbyt ciasne upakowanie podzespołów. Powoduje to słabe chłodzenie wnętrza komputera oraz praktycznie uniemożliwia większą rozbudowę o dodatkowe, poza standardowymi, elementy. Często jednak jej dużą zaletą jest bardzo elegancki wygląd.
Obecnie na rynku coraz większą popularnością zaczynają się cieszyć obudowy typu midi-tower, nieco większe od mini-tower, lecz również ustawiane w pionie. Ich zaletą jest większa ilość urządzeń dodatkowych np. stacji dysków CD-ROM i CD-RECORDER, wymienne dyski twarde, streamery itp., które można zamontować w komputerze.
Odmienną rodziną są komputery typu laptop oraz notebook. Są to komputery przenośne, przystosowane do pracy w miejscach pozbawionych zasilania. Specjalnie dla nich skonstruowane są energooszczędne podzespoły, które montuje się w niedużych, zwartych obudowach wyposażonych w zminiaturyzowane klawiatury i płaskie monitory o małym ciężarze i niskim poborze mocy.

6. Obudowa składa się z:

Diody -informujące o aktualnym stanie komputera

Napęd dyskietek

Włącznik prądu

Napęd CD/DVD

7. Zasilanie komputera:

Gniazdo zasilające

Przełącznik napięcia zasilającego

Główny wyłącznik zasilania

8. Wprowadzenie interfejsów panelu tylnego (standard ATX)

Gniazdo myszy (zielony)

Gniazdo klawiatury (fioletowy)

Gniazdo drukarki LPT (Line Printer)

Gniazdo portu szeregowego

Gniazdo monitora VGA (Video Graphics Array)

Gniazdo USB (Uniwersal Serial Bus)

Gniazdo sieciowe LAN (Local Area Network)

Gniazdo mikrofonu (MIC)

Gniazdo audio wyjścia (słuchawkowe/ głośnikowe- Line Out)

Gniazdo audio wejścia (Line In)

9. Przykładowe podłączenia kart rozszerzeń

Dodatkowe gniazda monitora

VGA (Video Graphics Array)

S-video (Separated Video)

DVI (Digital Visual Interface)

Gniazdo sieciowe

Gniazda modemu

Dodatkowe gniazda USB (Universal Serial Bus)

System liczbowy to inaczej zbiór reguł jednolitego zapisu i nazewnictwa liczb. Do zapisywania liczb zawsze używa się pewnego skończonego zbioru znaków, zwanych cyframi, które można zestawić ze sobą na różne sposoby, otrzymując nieskończenie wiele kombinacji. Wyróżnia się następujące systemy liczbowe:

Dwójkowy

Ósemkowy

Dziesiętny

Szesnastkowy

Na początku określono liczbę kombinacji wystarczającą dla rozróżnienia podstawowej liczby poleceń operatora na 256 znaków. Jest to odpowiednik 8 pozycji binarnych i tę liczbę pozycji przyjęło się określać jako „bajt” informacji. Natomiast jako „bit” definiuje się najmniejszą jednostkę informacji, która może przyjmować wartość 0 lub 1. Ponieważ ilość informacji przetwarzanych przez współczesne komputery jest coraz większa, stosuje się wielokrotności mitu i bajtu:


8 bit (8 b)= 1 Bajt (B)

1 kilobit (1 kb)= 1 024 bity (1 024 b)

1 kilobit na sekundę (1 kb/s)= 1 000 bitów na sekundę (1 000 b/s)

1 kilobajt (1 kB)= 1 024 bajty (1024 B)

1 megabajt (1MB)=1 024 kB= 1 048 576 B

1 gigabajt (1GB)= 1 024 MB= 1 048 576 kB= 1 073 741 824 B

1. System dwójkowy- binarny

System liczbowy dwójkowy- binarny- jest pozycyjnym systemem liczbowym, w którym podstawą jest liczba 2. Do zapisu liczb są więc potrzebne tylko dwie cyfry: 0 i 1. Liczby zapisuje się tu jako ciągi cyfr 0 i 1, z których każda jest mnożnikiem kolejnej potęgi podstawy systemu, czyli liczby 2. Używa się go powszechnie w elektronice cyfrowej, gdzie minimalizacja liczby stanów pozwala na zminimalizowanie przekłamań danych. Stąd system ten przyjął się także w informatyce.


Sposoby zapisywania liczb w systemie binarnym

Zapisując liczbę w systemie binarnym należy zaznaczyć że jest to konkretny system przez dodanie dolnego indeksu np.: 11111(2) lub 11111(B) . Jeśli jest to inny system opisuje się go odpowiednio umownymi znakami w ten sam sposób, co pozwala uniknąć ewentualnego błędu, gdyż na przykład liczba 11110 może występować w każdym systemie.





Zamiana liczby binarnej na dziesiętną:

Pierwszy Sposób pierwszy polega na wybraniu odpowiednich liczb- wartości potęg liczby 2.
Należy wybrać liczby w taki sposób, aby ich suma była równa wartości liczby przekształcanej. Sumowanie zaczynamy od liczby, która ma wartość najbardziej zbliżoną do wartości przekształcanej liczby. Jeżeli wybieramy daną wartość potęgi liczby 2, to stawiamy pod nią cyfrę 1 lub 0 w zależności czy kolejna potęga zmieści się w przekształcanej liczbie (1) czy nie (0).

PRZYKŁAD:




Drugi sposób polega na kolejnym dzieleniu liczby przez 2. Jeżeli po dzieleniu zostaje reszta, to wpisujemy po prawej stronie 1, leżeli liczba dzieli się bez reszty wpisujemy 0.





Zamiana liczby binarnej na dziesiętną

Należy wszystkie cyfry po kolei z każdej pozycji dodać pomnożone przez kolejną potęgę liczby 2. Zaczynając od ostatniej cyfry.

PRZYKŁAD:



2. System ósemkowy- oktalny

Ósemkowy-oktalny- system liczbowy jest pozycyjnym systemem liczbowym o podstawie 8. Do zapisu używa się w nim ośmiu cyfr, od 0 do 7. Zamiana liczby binarnej na oktalną
Liczbę należy podzielić po 3 bity, zaczynając od prawej strony. Następnie należy zamienić każde otrzymane trzy cyfry systemu binarnego na odpowiadającą im jedną cyfrę systemu oktalnego.





Zamiana liczby decymalnej na oktalną

Przeliczając system decymalny na oktalny wykonujemy takie same czynności jak podczas przeliczania na system binarny, z taką różnicą, że dzielimy liczbę decymalną przez 8.




Zamiana liczby oktalnej na decymalną

Przeliczając system oktalny na decymalny należy wszystkie cyfry po kolei z każdej pozycji dodać pomnożone przez kolejną potęgę liczby 8. Zaczynając od ostatniej cyfry.




3. System dziesiętny-decymalny

System dziesiętny- decymalny- jest systemem liczbowym pozycyjnym, w którym podstawą pozycji są kolejne potęgi liczby 10. Do zapisu jest potrzebne więc 10 cyfr od 0 do 9.




4. System szesnastkowy- heksadecymalny

System szesnastkowy- heksadecymalny- jest pozycyjnym systemem liczbowym, w którym podstawą pozycji SA kolejne potęgi liczby 16. Do zapisu liczb potrzebne jest 16 kolejnych znaków od 0 do 9, natomiast od 10 do 15 liczby oznaczane są kolejnymi liczbami alfabetu: A=10, B=11, C=12, D=13, E=14, F=15. System ten jest powszechnie stosowany w informatyce. Jak w każdym pozycyjnym systemie liczbowym, liczby zapisuje się jako ciąg cyfr, z których każda jest mnożnikiem kolejnej potęgi liczby 16. Część całkowitą i ułamkową oddziela separator dziesiętny.


Zamiana liczby binarnej na heksadecymalną

Przeliczając system binarny na heksadecymalny należy podzielić liczbę po 4 bity, zaczynając od prawej. Następnie należy Zamienic każde otrzymane cztery cyfry systemu binarnego na odpowiadającą im jedną cyfrę systemu heksadecymalnego.





Zamiana liczby decymalnej na heksadecymalną

Przeliczając system decymalny na heksadecymalny, wykonujemy takie same czynności jak podczas przeliczania na system binarny i ósemkowy, ale dzielimy liczbę decymalną przez 16.





Zamiana liczby heksadecymalnej na decymalną

Przeliczając system heksadecymalny na decymalny należy wszystkie cyfry po kolei z każdej pozycji dodać pomnożone przez kolejną potęgę liczby 16. Zaczynając od ostatniej cyfry.

Zapis liczby binarnej ze znakiem

Zapis liczby binarnej ze znakiem wymaga co najmniej jednego dodatkowego bitu (bitu znaku).

Metody zapisu:
1. Znak moduł- ZM
2. Uzupełnienia znaku jedności- U1
3. Uzupełnienia dwójkowego- U2


Znak moduł- ZM
Liczba ZM składa się z dwóch części: bitów znaków i wartości modułu. (n- ilość bitów w zapisie liczby)





Dla liczb dodatnich i zera, bit znaku ma wartość 0

Dla liczb ujemnych i zera, bit znaku ma wartość 1
Moduł liczby, czyli ZM jest zapisany w naturalnym kodzie dwójkowym. Zatem w celu obliczenia jej wartości moduł mnożymy przez 1, gdy bit znaku wynosi 1.




2) Obliczamy wartość absolutną liczby, czyli jej moduł (wartość bezwzględną).
3) Wyznaczamy bity modułu (przeliczamy liczbę dziesiętną na system binarny).
4) Otrzymane bity modułu uzupełniamy w miarę potrzeby bitami o wartości 0, aby otrzymać ustaloną w formacie liczbę bitów dla modułu.
5) Do bitu modułu dodajemy bit znaku i otrzymujemy zapis ZM.


Uzupełnienia znaku jedności U1





Sposób przeliczania liczby dziesiętnej na U1:

1) Jeśli liczba jest dodatnia, znajdujemy jej reprezentację w naturalnym kodzie binarnym i uzupełniamy bitami w wartości 0 do uzyskania żądanej liczby litów.
2) Jeśli liczba jest ujemna obliczamy jej moduł. Przedstawiamy go w naturalnym systemie binarnym, uzupełniając go bitami o wartości 0, do długości przyjętego formatu U1, następnie wszystkie bity zamieniamy na przeciwne i otrzymujemy format zapisu U1.


Uzupełnienia dwójkowego- U2.

Bit znakowy ma wartość -2n-1 wagi stają się teraz jednorazowe, bit znakowy posiada wagę ujemną lecz wartości bezwzględne takiej samej jak w naturalnym kodzie binarnym. Liczba jest dodatnia, gdy bit znaku ma wartość 0, suma pozostałych wag tworzy zawsze liczbę dodatnią lub 0. Jeżeli bit znaku przyjmuje wartość 1 to liczba jest ujemna. Wartość liczby U2 obliczamy zgodnie z wcześniej poznanymi zasadami- cyfry mnożymy przez wagi pozycji, na których się znajdują i dodajemy otrzymane iloczyny, waga bitu znakowego jest ujemna.




Przeliczanie liczby dziesiętnej na U2:

1) Dla liczb dodatnich należy znaleźć reprezentację trójkową danej wartości liczbowej a następnie uzupełnić ją bitami o wartości 0 do długości formatu kodu U2
2) Dla liczb ujemnych, jeśli do liczby 2n dodamy przetwarzaną liczbę dziesiętną, to w wyniku otrzymamy wartość kodu binarnego, równoważnego bitowo kodowi U2 przetwarzanej liczby. Wynik dodawania wystarczy zapisać w postaci naturalnego kodu binarnego.

Operacje arytmetyczne na liczbach binarnych

1 Dodawanie

Aby dobrze wykonać dodawanie niezbędna jest znajomość tabliczki dodawania, zwłaszcza wyniki dodawania każdej liczby z każdą. W systemie binarnym są tylko dwie cyfry 0 i 1, więc dodawanie jest bardzo proste i składa się tylko z 4 kombinacji.




Liczby zapisujemy jedna pod drugą tak aby w kolejnych kolumnach znalazły się cyfry stojące na tych samych wagach. Dodawanie należy rozpocząć od ostatniej kolumny. Sumując cyfry w kolumnie zgodnie z tabelką, zapisując jej wynik pod kreską. Jeżeli wynikiem dodawania jest liczba 10, należy zapisać pod kreską 0 a 1 przechodzi do następnej kolumny przez co trzeba ją dodać do następnego wyniku cyfr, czyli w następnej kolumnie. Jest to przeniesienie.







2 Odejmowanie

Przy odejmowaniu należy skorzystać z tabliczki odejmowania, która wygląda tak:




Odejmując 0-1, otrzymując wynik 1 i pożyczkę od następnej pozycji. Pożyczka oznacza konieczność odjęcia 1 do wyniku odejmowania cyfr w następnej kolumnie. Identycznie postępujemy w systemie dziesiętnym, lecz jest to o wiele bardziej skomplikowane. Załóżmy , że od liczb większych odejmujemy mniejsze.







3 Mnożenie

Przy mnożeniu należy skorzystać z tabeli mnożenia. Tabliczka mnożenia binarnego posłuży do tworzenia iloczynów cząstkowych cyfr mnożnej przez cyfry mnożnika. Iloczyny te następnie dodajemy według opisanych zasad i otrzymujemy wynik mnożenia.






4 Dzielenie

Dzielenie binarne jest najbardziej skomplikowaną operacją arytmetyczną. Polega na cyklicznym odejmowaniu odpowiednio przesuniętego dzielnika od dzielnej.




Porównujemy dzielną z dzielnikiem. Jeżeli dzielna jest większa lub równa dzielnikowi, to odejmujemy od niej dzielnik. Nad kreską na pozycji ostatniej cyfry dzielnika należy napisać 1. Jeżeli dzielna jest mniejsza od dzielnika, to nie należy wykonywać odejmowania, lecz trzeba przesunąć dzielnik o 1 pozycję w prawo i powtórzyć opisane operacje. Jeśli w ogóle dzielnika nie da się odjąć od dzielnej, to wynik dzielenia wynosi 0, a dzielna ma w takim przypadku wartość reszty z dzielenia. W tym przykładzie odejmowanie to jest możliwe więc:




Dzielnik trzeba przesunąć o jeden bit w prawo i wykorzystać to samo z otrzymaną różnicą. Jeśli odejmowanie jest możliwe, to nad kreską w następnej kolumnie trzeba dopisać 1, odjąć dzielnik od różnicy, przesunąć go o 1 bit w prawo i kontynuować. Gdy odejmowanie nie jest możliwe trzeba dopisać nad kreską 0 i przesunąć dzielnik o 1 bit w prawo. Te działania należy kontynuować, aż ostatni bit dzielnika zrówna się z ostatnim bitem dzielnej.

Liczby zmienno przecinkowe

ZAPIS ZMIENNO PRZECINKOWY- położenie przecinka w mantysie nie jest ustalone i może się dowolnie zmienić. Zmiana położenia przecinka w mantysie wpływa na wartość cechy liczby, przesuniecie przecinka o jedno miejsce w lewo, wymaga zwiększenia cechy o 1, przesunięcie przecinka o jedno miejsce w prawo, wymaga zmniejszenia o 1. Ponieważ liczbę zmienno przecinkową można zapisywać w różny sposób, przyjęto tkz. Postać ZNORMALIZOWANĄ.

  Układy cyfrowe są rodzajem układów elektronicznych, w których sygnały napięciowe przyjmują tylko określoną liczbę stanów, którym są przypisywane wartości liczbowe, czyli informacja wewnątrz urządzeń cyfrowych jest zakodowana za pomocą uporządkowanego ciągu cyfr. Zwykle liczba stanów wszelkich sygnałów wynosi dwa i przyjmują one wartości umowne w postaci cyfr 0 i 1. Wówczas układy cyfrowe realizują operacje zgodnie z algebrą Boole'a, czyli są opisywane językiem logiki matematycznej, stąd nazywa się je także układami logicznymi. Konstrukcja układów cyfrowych opiera się na bramkach logicznych realizujących podstawowe operacje znane z algebry Boole'a:


Iloczyn logiczny AND

Negacja iloczynu logicznego NAND

Suma logiczna OR

Negacja sumy logicznej NOR

Negacja NOT

Różnica symetryczna XOR

Zaprzeczenia różnicy symetrycznej XNOR

Ze względu na stopień skomplikowania współczesnych układów cyfrowych wykonuje się je w postaci układów scalonych.

  Zalety i wady układów cyfrowych

Zalety

Bezstratne kodowanie i przesyłanie informacji- co w układach analogowych operujących na nieskończonej liczbie stanów sygnałów było niemożliwe do uzyskania.

Uproszczone zapisywanie i przechowywanie informacji cyfrowej.

Mała wrażliwość na zakłócenia elektryczne.

Możliwość tworzenia układów programowalnych, których działanie określa program komputerowy.


Wady


Są skomplikowane zarówno na poziomie elektrycznym, jak i logicznym.

Mimo większej odporności na zakłócenia, wykrywanie możliwych przekłamań stanów logicznych wymaga wprowadzenia dodatkowych zabezpieczeń.

  Ze względu na sposób przetwarzania informacji rozróżnia się dwa typy układów cyfrowych:

Układy kombinacyjne- sygnały wyjściowe zmieniają się w chwili zmian sygnałów wejściowych, czyli każdy stan wejść określa jednoznacznie stan wyjść.

Układy sekwencyjne- stan wejść nie opisuje w sposób jednoznaczny stanu wyjść, gdyż zależy on także od poprzednich stanów wejść zapamiętanych w rejestrze.

Podstawowe układy cyfrowe

1. Kodery i dekodery



Dekoder- działa odwrotnie niż koder, zmienia kod binarny na wejściu na określony kod wyjściowy 1 z n. Ma więc n wyjść, przy czym każdemu ze słów wejściowych jest przyporządkowany sygnał aktywny pojawiający się tylko na wybranym, jednym z n wyjść. Przykładem dekodera jest układ scalony typu TTL 7442. Układ ten ma 4 wejścia A0-A3 i 10 wyjść 0-9. Jest to dekoder kodu BCD na kod dziesiętny.



2. Multipleksery i demultipleksery

Multiplekser- to układ kombinacyjny, najczęściej cyfrowy. Należy do grupy układów scalonych o średniej skali integracji. Jest układem komutacyjnym sygnały cyfrowe, mającym k wejść informacyjnych, n wejść adresowych- zazwyczaj k=2n- oraz jedno wyjście y. ma też wejście sterujące działaniem układu, zwane wejściem strobującym S. działanie multipleksera polega na wybraniu określonego sygnału wejściowego x przełączeniu go do wyjścia y. numer wejścia, czyli sygnał wejściowy jest określany przez podanie jego numeru na wejście adresowe a. wejście strobujące S służy do zablokowania pracy multipleksera. Jeśli na wejście strobujące zostanie podane logiczne zero, to wyjście y przyjmuje określony stan logiczny, niezależny od stanu wejść x i a.

Demultiplekser- jest układem mającym jedno wejście x, n wejść adresowych a oraz wyjść k, a także wejścia strobujące S. pełni funkcję odwrotną do multipleksera. Jego działanie polega na przełączeniu sygnału wejścia x do określonego wyjścia y. numer wyjścia jest określony przez podanie jego numeru na wejście adresowe a. na pozostałych wyjściach występuje stan logicznego zera. Jeśli na wejście strobujące zostanie podane logiczne zero, to wyjścia y przyjmują określony stan logiczny niezależny ani od stanu wejścia x, ani wejść adresowych a.

Ze względu na zastosowanie multipleksery i demultipleksery należy właściwie omawiać razem. Oprócz funkcji specjalnych, umożliwiających syntezę układów kombinacyjnych, właściwym ich zastosowaniem jest stworzenie np. toru transmisji danych cyfrowych, udostępnianie naprzemiennie informacji na różnych wejściach i kierowanie jej do odpowiednich wyjść. Multiplekser ma zadanie, w zależności od kodu wejścia, połączyć ten numer wejścia z wyjściem za pomocą wejścia adresowego, natomiast demultiplekser działa odwrotnie, łączy wejście z numerem wyjścia wskazanym przez wejście adresowe.

3. Przerzutniki

Przerzutnik- jest najprostszym układem sekwencyjnym, wykorzystywanym do zapamiętywania danych w każdym układzie cyfrowym przeznaczonym do przechowywania i przetwarzania informacji. Przerzutnik współtworzy najniższe piętro struktury układu i zdolny jest do zapamiętywania jednego bitu informacji.
Przerzutniki dzielimy na:

Asynchroniczne RS, w których zmiana stanu wejść może spowodować natychmiastową zmianę stanu wyjść

Synchroniczne RS, JK, T, D, w których stan wyjść może ulec zmianie wyłącznie w określonych chwilach, wyznaczonych aktywnym zboczem przebiegu czasowego

Tak więc przerzutnik RS może być asynchroniczny lub synchroniczny, ale zawsze występuje tzw. Stan logicznie zabroniony. Pozostałe przerzutniki są pozbawione tej wady, gdyż są przerzutnikami dwutaktowymi. Przerzutniki stosowane w technice cyfrowej są układami mającymi co najmniej dwa charakterystyczne wejścia i zwykle dwa wyjścia:


Wejścia informacyjne

Wejścia programujące: ustawiające i zerujące

Wejście zegarowe lub synchronizujące

Wyjście proste

Wyjście zanegowane

Przerzutniki synchroniczne w zależności od typu mają wejścia informacyjne, zegarowe oraz wejścia zerujące i ustawiające. Omówienie przerzutników synchronicznych wymaga przedstawienia ich działania na przebiegach czasowych. Wpis do przerzutnika jest wyzwalany:


Zboczem ujemnym (opadającym): przerzutniki JK i T;

Zboczem dodatnim (narastającym): przerzutnik D;

Przerzutnik RS- ma dwa wejścia informacyjne R-S i wejście zegarowe C oraz dwa wyjścia:


Wyjście proste Q

Wyjście zanegowane Q

Stan wyjść jest zawsze przeciwny.

4. Liczniki
Liczniki- są układami sekwencyjnymi zbudowanymi z odpowiednio ze sobą połączonych przerzutników symetrycznych, najczęściej JK lub T. ich zadaniem jest złączanie i zapamiętywanie liczby impulsów podawanych na wejściach zliczających i przedstawienie wyniku na wyjściach. Każdy licznik ma określoną pojemność N tzn. może zliczyć określoną liczbę impulsów, co odpowiada liczbie stanów układu przyjmowanych przez licznik w jednym pełnym cyklu. Pojemność zależy od liczby przerzutników n wchodzących w skład licznika i wynosi N=2.
Podziała liczników:


Ze względu na liczbę N stanów występujących w jednym pełnym cyklu:

Modulo N lub w skrócie mod N(licznik przechodzi przez wszystkie stany i następnie cykl jest powtarzany)

Do N (licznik przechodzi przez wszystkie stany cyklu i pozostaje w stanie ostatnim, w celu powtórzenia cyklu należy sprowadzić go do stanu początkowego, czyli wyzerowania)


Pod względem długości cyklu:


Stałej długości cyklu (pojemności)

Programowanej długości cyklu (pojemności)

Pod względem kierunku zliczania:

Jednokierunkowe liczące w przód (dodające)

Jednokierunkowe liczące wstecz (odejmujące)

Dwukierunkowe, rewersyjne (dodające i odejmujące)

Pod względem sposobu oddziaływania impulsów

Asynchroniczne (szeregowe)

Synchroniczne (równoległe)

Asynchroniczno-synchroniczne

W liczniku asynchronicznym zliczane impulsy są podawane tylko na jedno z wejść zegarowych przerzutników licznika, natomiast w liczniku synchronicznym- jednocześnie na wejścia zegarowe wszystkich przerzutników wchodzących w skład licznika. W licznikach asynchronicznych zmiana stanu kolejnego przerzutnika odbywa się pod wpływem zmiany stanu przerzutnika poprzedniego. Najprostszym przykładem licznika szeregowego jest kaskada n szeregowego połączonych przerzutników. Są one budowane najczęściej na przerzutnikach typu T lub JK. Najprostszym licznikiem jest przerzutnik T z podpiętym na stałe wejściem T do logicznej jedynki.

Wejścia logiczne przerzutnika JK są przyłączone do logicznej jedynki. Impuls wejściowy jest wprowadzony na wejście zegarowe przerzutnika A. wejście zegarowe kolejnych przerzutników są połączone z wyjściem Q poprzednich przerzutników. Zgodnie z tablicą prawdy, w chwili początkowej wszystkie przerzutniki są w stanie 0. Jeżeli na wejście przerzutnika A zostanie podany impuls, to powoduje on zmianę stanu jego wyjścia z 0 na 1. Stan przerzutnika B nie ulegnie zmianie, ponieważ na wejściu zegarowym przerzutnika nie wystąpiła zmiana sygnału z 1 na 0. Pod wpływem drugiego impulsu przerzutnik A zmieni stan z 1 na 0. Ta zmiana stanu powoduje zmianę stanu przerzutnika B z 0 na 1. Pod wpływem trzeciego impulsu przerzutnik A zmieni stan z 0 na 1. Ta zmiana nie powoduje zmiany stanu przerzutnika B. Czwarty impuls zmieni stan przerzutnika A z 1 na 0. Zmiana ta powoduje zmianę stanu z 1 na 0 przerzutnika B, a ta z kolei zmiankę stanu z 0 na 1 przerzutnia C. przed pojawieniem się ósmego impulsu wszystkie przerzutniki licznika są w stanie 1. Po ósmym impulsie przerzutnik A zmieni stan z 1 na 0. Ta zmiana powoduje zmianę stanu z 1 na 0 przerzutnika B, a ta z kolei zmianę stanu z 1 na 0 przerzutnika C.

5. Rejestry
Rejestry są układami sekwencyjnymi zbudowanymi z zespołu przerzutników, najczęściej synchronicznych typu D i służą do przechowywania danych. Stosuje się je w układach, gdzie występuje potrzeba chwilowego przechowania niewielkiej ilości informacji binarnej. Liczbie bitów informacji binarnej, która może być przechowywana w rejestrze odpowiada liczbie zastosowanych przerzutników. Ze względu na sposób zapisu i odczytu informacji rejestry dzielą się na:


Szeregowe- informacja jest wpisywana szeregowo do rejestru i szeregowo wyprowadzana.

Równoległe- informacja jest wpisywana równolegle i równolegle wyprowadzana.

Równoległo-szeregowe- informacja jest wpisywana równolegle, a szeregowo wyprowadzana.

Szeregowo-równoległe- informacja wpisywana jest szeregowo, a równolegle wyprowadzana.

Parametry, które je charakteryzują to:

Długość rejestru (równa liczbie przerzutników n)

Pojemność rejestru

Szybkość rejestru
W rejestrach typu szeregowego występuje konieczność przesuwania wprowadzanej Informacji w kierunku starszych lub młodszych bitów, stąd ich nazwa rejestry przesuwające. Rejestry szeregowe stosuje się najczęściej jako układy pośredniczące pomiędzy urządzeniami a różnym sposobie przetwarzania informacji o różnych szybkościach pracy. Rejestry równoległe mają zastosowanie przede wszystkim jako pomocnicze elementy … na małej pojemności.

6. Elementy elektroniczne stosowane w urządzeniach techniki komputerowej

Rezystor

Kondensator

Cewka

Transformator

Transformator- jest urządzeniem służącym do przenoszenia energii elektrycznej prądu przemiennego drogą indukcji, z jednego obwodu elektrycznego do drugiego. Z reguły zmienia się wtedy wartość napięcia i prądu elektrycznego. Każdy transformator składa się zastępujących elementów:

Uzwojenia pierwotnego (zasilanego)

Uzwojenia wtórnego (odbiorczego)

Rdzenia ferromagnetycznego

Ze względu na zastosowanie transformatory dzielą się na :

Transformatory energetyczne- umożliwiające zmianę napięcia występującego w sieciach wysokiego napięcia służących do przesyłania energii elektrycznej na duże odległości, na niskie napięcie, do którego są dostosowane poszczególne odbiorniki.

Transformatory małej mocy- stosowane m.in. w urządzeniach elektrycznych i elektronicznych, automatyce.

Transformatory specjalne- przeznaczone do różnych zastosowań specjalnych np. przekładniki pomiarowe.

Dioda
Dioda- jest zbudowana ze złącza półprzewodnikowego z dwoma wyprowadzonymi zaciskami- anodą i katodą. Diody charakteryzują się jednokierunkowym przepływem prądu od anody do katody. Ich głównym celem jest prostowanie prądu przemiennego, jednak w zależności od przeznaczenia, diody mają także wiele innych zastosowań. Na przykład:

Diody świecące LED- emitujące promieniowanie w zakresie światła widzialnego i podczerwieni, są używane w sprzęcie elektronicznym m. In. Jako wskaźniki świetlne lub wyświetlacze numeryczne oraz nadajniki promieniowania podczerwonego.

Fotodiody- reagujące na promieniowanie świetlne, mają zastosowanie m.in. w detektorach światła widzialnego i podczerwonego, miernikach odległości i wymiarów, komunikacji światłowodowej.
Diodę oznaczamy literą D.

Tranzystory
Tranzystor- jest trójelektrodowym półprzewodnikowym elementem elektronicznym, służącym do wzmacniania sygnałów elektrycznych. Jest zbudowany z trzech warstw półprzewodników o przeciwnym rodzaju przewodnictwa, co powoduje powstanie dwóch złączy NP i PN. od sposobu polaryzacji tych złączy zależy stan pracy tranzystora.
Ze względu na zasadę działania tranzystory dzielimy na:

Bipolarne- w których prąd wyjściowy jest funkcją prądu wejściowego

Unipolarne- w których prąd wyjściowy jest funkcją napięcia
Zastosowane w komputerze PC procesory, chipsety oraz inne elementy są zbudowane z milionów tranzystorów. Tranzystor oznaczamy literą T.

Układ scalony
Układ scalony- jest zminiaturyzowanym układem elektronicznym, zawierającym w swym wnętrzu od kilku do setek milionów podstawowych elementów elektronicznych, takich jak tranzystory, diody, rezystory, kondensatory. Układy cyfrowe oparte na układach scalonych stanowią podstawę techniki komputerowej, są stosowane również w automatyce, urządzeniach pomiarowych itp.

Funkcje logiczne i Algebra Boole'a

1. Funkcja logiczna (boolowska)
Funkcja logiczna jest matematycznym modelem opisu cyfrowego układu kombinacyjnego. Jest to wyrażenie tworzone przez zmienne binarne oraz określone operacje logiczne. Dla zadanych wartości zmiennych funkcja boolowska może przyjmować wartości 0 lub 1. Zmiennymi binarnymi i operacjami logicznymi zajmuje się logika binarna. Stosuje się ją do matematycznego opisu przetwarzania informacji binarnej. Jest szczególnie dostosowana do analizy i projektowania systemów cyfrowych. Na przykład układy logiczne wykonujące binarne operacje arytmetyczne są układami, których zachowanie można opisać za pomocą zmiennych binarnych i operacji logicznych, czyli funkcji boolowskich. Zmienne binarne mogą przyjmować dwie różne wartości 0 lub 1 i są oznaczane literami A, B, C, x, y, z itd. Istnieją trzy podstawowe operacje logiczne:


I (AND)

LUB (OR)

NIE (NOT)

Które odpowiedni tworzą ze zmiennymi binarnymi następujące funkcje boolowskie:


Iloczyn logiczny x*y (lub xy)

Suma logiczna x+y

Negacja x (lub x')


II. Algebra Boole'a
Do podstawowych twierdzeń logicznych algebry Boole'a należą (a- alternatywa, b- koniunkcja, ||- negacja):

Twierdzenie 1. :Prawo przemienności
(a)A+B=B+A
(b)AB=BA

Twierdzenie 2. :Prawo łączności
(a)(A+B)+C=A+(B+C)
(b)(AB)C=A(BC)

Twierdzenie 3. :Prawo rozdzielności
(a)A(B+C)=AB+AC
(b)A+(BC)=(A+B)(A+C)

Twierdzenie 4. :
(a)A+A=A
(b)AA=A

Twierdzenie 5. :
(a)AB+|AB|=A
(b)(A+B)(A+|B|)=A

Twierdzenie 6. :Prawo absorpcji
(a)A+AB=A
(b)A(A+B)=B

Twierdzenie 7. :
(a)0+A=A
(b)0*A=0

Twierdzenie 8. :
(a)1+A=1
(b)1*A=A

Twierdzenie 9. :
(a)|A|+A=1
(b)|A|A=0

Twierdzenie 10. :
(a)A+|A|B=A+B
(b)A(|A|+B)=AB

Twierdzenie 11. :Prawa De Morgana
(a)|A|+|B|=AB
(b)|AB|=|A|+|B|

Bramki logiczne

Bramka logiczna- to element konstrukcyjny maszyn i mechanizmów, realizujący fizycznie pewną funkcję logiczną, której argumenty oraz sama funkcja mogą przybierać jedną z dwóch wartości: 0 lub 1.

Rodzaje bramek logicznych:

AND- Iloczyn logiczny lub koniunkcja (i)

NAND - Negacja iloczynu logicznego (nie i)

OR - Suma logiczna lub alternatywa (lub)

NOR - Negacja sumy logicznej (nie lub)

NOT - Negacja (nie)

XOR - Różnica symetryczna lub suma modulo 2 (albo)

XNOR - Zaprzeczenia różnicy symetrycznej (nie albo)

Podstawowymi elementami logicznymi, stosowanymi powszechnie w budowie układów logicznych, są elementy realizujące funkcje logiczne:

Sumy OR

Iloczynu AND

Negacji NOT

Za pomocą dwóch takich bramek (np. OR i NOT lub AND i NOT) można zbudować układ, realizujący dowolną funkcję logiczną. Bramki NAND (negacja iloczynu) oraz NOR (negacja sumy) nazywa się funkcjonalnie pełnymi , ponieważ przy ich używaniu można zbudować układ realizujący dowolną funkcję logiczną. Dowolną bramkę logiczną można też skonstruować za pomocą pary bramek, np. za pomocą OR i NOT lub AND i NOT. Układy takie nazywamy układami zupełnymi. Bramkę logiczną XOR często wykorzystujemy w układach arytmetyki, takich jak sumatory czy subtraktory.

1. Bramka NOT


2. Bramka AND


3. Bramka NAND


4. Bramka OR


5. Bramka NOR


6. Bramka XOR


7. Bramka XNOR

Schemat budowy płyty głównej

Na płycie głównej komputera znajdują się wszystkie jego podstawowe podzespoły i elementy. Na rysunku pokazano przykładowo schemat blokowy płyty głównej firmy Intel.




Na schemacie można wyróżnić m.in. dwa elementy główne płyty, czyli mostek północny i południowy. Do mostka północnego jest podłączony procesor Pentium 4, karta graficzna ze złączem PCI Express oraz pamięć RAM z modułami DDR2. Do mostka południowego podłączono kontrolery dysków S-ATA, interfejsy urządzeń peryferyjnych USB oraz gniazda rozszerzeń PCI. Poszczególne elementy łączą ze sobą szyny o określonej przepustowości. Na schemacie pokazano również zintegrowane z mostkiem południowym nowe standardy i technologie dotyczące kontrolerów audio oraz bezprzewodowej komunikacji Wi-Fi, a także zapewniające lepszy poziom ochrony, wydajności, szybkości i możliwości rozbudowy.

Schemat logiczny budowy komputera

Ogólnie komputer składa się z procesora, pamięci wewnętrznej oraz połączonych za pomocą magistrali urządzeń peryferyjnych, czyli zewnętrznych urządzeń wejścia i wyjścia.





Procesor- stanowi główny podzespół komputera, ponieważ jest odpowiedzialny za przetwarzanie informacji. Składa się z ukłdów sterujących, arytmomrtru oraz zespołu rejestrów.

Układy sterujące- odpowiadają za dostarczanie arytmometrowi danych do obliczeń z pamięci operacyjnej, przekazywanie wyników obliczeń z powrotem do pamięci oraz właściwą kolejność przetwarzania.

Aryrmometr- jest jednostką, w której odbywają się wszystkie obliczenia realizowane przez komputer, zarówno arytmetyczne, jak i logiczne na liczbach binarnych.

Rejestry- przechowują adresy wybranych miejsc pamięci operacyjnej oraz dane i wyniki obliczeń. W określonym rejestrze, zwanym licznikiem rozkazów, jest umieszczany adres miejsca w pamięci wewnętrznej, zawierającego bieżący rozkaz dla procesora. Praca procesora odbywa się w tzw. Cyklach rozkazowych.

Pamięć wewnętrzna- składa się z pamięci stałej ROM i operacyjnej RAM. W pamięci ROM producekt komputera zapisuje informacje o konfiguracji spzętowej, programy rozpoczynające pierwszą fazę pracy komputera oraz programy diagnostyczne. Do pamięci ROM nie można zapisywać danych, można jedynie je odczytać, są pzrzechowywane informacje będące obiektem bieżącego przetwarzania. Pamięć RAM jest pamięcią lotną, jej zawartość znika po wyłączeniu komputera.

Magistrala- jest zbiorem przewodów elektrycznych oraz specjalnych gniazd połączonych ze sobą równolegle, tak aby była możliwość przesyłania danych, adresów, sygnałów sterujących pomiędzy procesorem, pamięcią wewnętrzną i urządzeniami peryferyjnymi komputera. Magistrala składa się z szyny sygnałów sterujących, szyny danych i szyny adresowej. Cykl pracy magistrali odbywa się w taktach zegarowych, z tym że zwykle częstotliwość pracy magistrali jest kilka razy mniejsza od częstotliwości pracy procesora. Powoduje to zmniejszenie efektywności pracy całego systemu komputerowego.

Urządzenia wejścia i wyjścia- podczas operacji wejścia/wyjścia zachodzi wymiana informacji pomiędzy pamięcią operacyjną systemu mikroprocesorowego a urządzeniami peryferyjnymi. Operacje te mogą być realizowane dwoma sposobami: pod nadzorem procesora lub z bezpośrednim dostępem do pamięci. Wśród urządzeń wejścia i wyjścia można wymienić nastepujące:

Klawiatura

Mysz

Skaner

Joystick

Napęd dyskowy

Monitor

Drukarka

Ploter

Głośniki

Słuchawki

Modem

Karta sieciowa

Dysk twardy

USB

Bluetooth

Chipset

Grupa specjalistycznych układów scalonych, które są przeznaczone do wspólnej pracy. Mają zazwyczaj zintegrowane oznaczenia i zwykle sprzedawane jako jeden produkt.
W komputerach, termin chipset jest powszechnie używany w odniesieniu do specjalistycznego układu scalonego lub zestawu układów płyty głównej komputera lub karty rozszerzeń.
Wydajność i niezawodność komputera w znaczącej mierze zależy od tego układu. Układ ten organizuje przepływ informacji pomiędzy poszczególnymi podzespołami jednostki centralnej.

W skład chipsetu wchodzą zazwyczaj dwa układy zwane mostkami:


Mostek północny odpowiada za wymianę danych między pamięcią a procesorem oraz steruje magistralą AGP lub PCI-E.

Mostek południowy natomiast odpowiada za współpracę z urządzeniami wejścia/wyjścia, takimi jak np. dysk twardy czy karty rozszerzeń.

Podstawowe układy występujące w chipsetach to:


sterownik (kontroler) pamięci dynamicznych

sterownik CPU

sterownik pamięci cache

sterownik klawiatury

sterowniki magistral, przerwań i DMA

Chipsety mogą również zawierać zegar czasu rzeczywistego, układy zarządzania energią, sterowniki dysków twardych IDE, dysków elastycznych, sterownik SCSI, sterownik portów szeregowych i równoległych.
Termin ten był również stosowany w latach 80. i 90. do oznaczania układów graficznych i dźwiękowych w komputerach i w konsolach do gier, na przykład Commodore Amiga Original Chip Set czy Sega System 16.

Płyta główna

Najważniejsza płyta drukowana urządzenia elektronicznego, na której montuje się najważniejsze elementy urządzenia, umożliwiająca komunikację wszystkim pozostałym komponentom i modułom.
W komputerze na płycie głównej znajdują się procesor/y, 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. W niektórych konstrukcjach także innych urządzeń zewnętrznych (port szeregowy, port równoległy, USB, złącze klawiatury, złącze myszy). Koncepcję zbudowania komputera osobistego wyposażonego tylko w minimum potrzebnych urządzeń zmontowanych na jednej płycie drukowanej oraz gniazd do których podłącza się dodatkowe urządzenia zapoczątkowała firma IBM wprowadzając komputer osobisty, zwany też PC.

Budowa płyty głównej komputera typu PC

W najczęściej stosowanych konfiguracjach większość urządzeń obecnych na płycie głównej zgrupowana jest w tzw. mostku północnym oraz południowym lub zintegrowana układzie MCP.
Mostek północy/układ MCP jest połączony z procesorem za pomocą magistrali FSB lub Hyper Transport. W nowszych rozwiązaniach układ ten zawiera podstawowy kontroler PCIe (lub w starszych rozwiązaniach AGP) służący najczęściej do podłączenia urządzeń z rodzaju kart graficznych (także zintegrowanych) ale też wszelkich urządzeń wymieniających z procesorem i/lub pamięcią duże ilości danych (bardzo często zintegrowane karty sieciowe).
Mostek południowy (jeśli występuje) jest podłączony do mostka północnego za pomocą magistrali (na przykład FSB) albo połączeniem typu PTP jak Hyper Transport. Zawiera drugi kontroler PCIe, kontrolery SATA, PATA, USB, zintegrowany kontroler dźwięku (np. AC97, kontrolery Ethernetu, etc... Jeśli na płycie głownej występuje tylko jeden układ, to najczęściej wszystkie funkcje mostka południowego i północnego są w nim zintegrowane. Poza w/w na płycie głównej zawsze jest umieszczony układ BIOSu wraz z modułem RTC oraz moduł podtrzymania zegara czasu rzeczywistego.

Karta dźwiękowa

Z ang. sound card, audio card- jest to komputerowa karta rozszerzeń, umożliwiająca rejestrację, przetwarzanie i odtwarzanie dźwięku. Poprawnym jest też równie często stosowany termin karta muzyczna.
Najbardziej znaną grupą kart dźwiękowych jest seria Sound Blaster firmy Creative Labs.
Obecnie układy dźwiękowe wystarczające do zastosowań amatorskich są zazwyczaj wbudowywane w płytę główną komputera, a nie stanowią karty rozszerzenia. Pojawiły się również zewnętrzne karty dźwiękowe podłączane do komputera przez port USB.

Karty dźwiękowe w zależności od stopnia skomplikowania i zaawansowania mogą posiadać następujące elementy:


Generator dźwięku - występował w starszych kartach i był to zazwyczaj generator drgań o zadanej częstotliwości połączony z generatorem obwiedni (amplitudy) oraz generator szumu, służył do sprzętowego generowania dźwięków za pomocą modulacji i łączenia fal oraz szumu

Przetworniki A/C i C/A - umożliwiające rejestrację i odtwarzanie dźwięku

Mikser dźwięku - służy do łączenia sygnałów dźwięku z różnych źródeł, generatorów dźwięku, przetworników C/A, wejść zewnętrznych, itp.

Wzmacniacz wyjściowy nbn-do podłączenia słuchawek lub dopasowania linii wyjściowych przetwornika C/A

Interfejs do komputera - służący do komunikacji i wymiany danych z kartą dźwiękową, zazwyczaj ISA, PCI lub USB

Interfejs MIDI - służy do podłączania do komputera cyfrowych instrumentów muzycznych

Pamięć wewnętrzna

ROM (ang. Read-Only Memory - pamięć tylko do odczytu) - rodzaj pamięci urządzenia elektronicznego, w szczególności komputera. Zawiera ona stałe dane potrzebne w pracy urządzenia - na przykład procedury startowe komputera, czy próbki przebiegu w cyfrowym generatorze funkcyjnym.
Z pamięci tej dane można tylko odczytywać. Są w niej przechowywane podstawowe dane, które muszą zostać zachowane, nawet jeśli urządzenie nie jest zasilane. Rodzaje pamięci ROM
W normalnym cyklu pracy urządzenia pamięć ta może być tylko odczytywana. Przygotowanie, poprzez zapis informacji do pamięci, wykonywane jest w zależności od rodzaju pamięci. Najpopularniejsze rodzaje to:


ROM - pamięci tylko do odczytu. Ten typ pamięci programowany jest przez producenta w trakcie procesu produkcyjnego. Czasami ROM określana jako MROM (Mask-programmable ROM).

PROM (ang. Programmable ROM) - programowalna pamięć tylko do odczytu. Jest to pamięć jednokrotnego zapisu. Pierwsze pamięci tego typu były programowane przez przepalenie cieniutkich drucików wbudowanych w strukturę (tzw. „przepalanie połączeń”).

EPROM (ang. Erasable Programmable ROM) - kasowalna pamięć tylko do odczytu. Pamięć, do której zaprogramowania potrzebne jest specjalne urządzenie, zwane programatorem PROM (PROM Programmer albo PROM Burner). Pamięci tego typu montowane są zazwyczaj w obudowie ceramicznej ze szklanym „okienkiem” umożliwiającym skasowanie poprzez naświetlanie ultrafioletem.

EEPROM (ang. Electrically Erasable Programmable ROM) - pamięć kasowalna i programowalna elektrycznie. Wykonywana w różnych postaciach (np. jako FLASH), różniących się sposobem organizacji kasowania i zapisu.

Flash EEPROM - kasowanie, a co za tym idzie także zapisywanie, odbywa się tylko dla określonej dla danego typu liczby komórek pamięci jednocześnie podczas jednej operacji programowania.


RAM (ang. Random Access Memory - pamięć o dostępie swobodnym) - podstawowy rodzaj pamięci cyfrowej. Choć nazwa sugeruje, że oznacza to każdą pamięć o bezpośrednim dostępie do dowolnej komórki pamięci (w przeciwieństwie do pamięci o dostępie sekwencyjnym, np. rejestrów przesuwających), nazwa ta ze względów historycznych oznacza tylko te rodzaje pamięci o bezpośrednim dostępie, w których możliwy jest wielokrotny zapis, a wyklucza pamięci ROM (tylko do odczytu), pomimo iż w ich przypadku również występuje swobodny dostęp do zawartości.
W pamięci RAM przechowywane są aktualnie wykonywane programy i dane dla tych programów oraz wyniki ich pracy. Zawartość większości pamięci RAM jest tracona kilka sekund po zaniku napięcia zasilania, niektóre typy wymagają także odświeżania, dlatego wyniki pracy programów muszą być zapisane na innym nośniku danych.
Pamięci RAM dzieli się na pamięci statyczne (ang. Static RAM, w skrócie SRAM) oraz pamięci dynamiczne (ang. Dynamic RAM, w skrócie DRAM). Pamięci statyczne są szybsze od pamięci dynamicznych, które wymagają ponadto częstego odświeżania, bez którego szybko tracą swoją zawartość. Pomimo swoich zalet są one jednak dużo droższe i w praktyce używa się pamięci DRAM.
Pamięć RAM jest stosowana głównie jako pamięć operacyjna komputera, jako pamięć niektórych komponentów (procesorów specjalizowanych) komputera (np. kart graficznych, dźwiękowych, itp.), jako pamięć danych sterowników mikroprocesorowych.

Procesor

To podstawa i serce każdego komputera, bez niego działanie naszego komputera nie jest możliwe. Procesor oznaczany jest często skrótem angielskim CPU, czyli Central Processing Unit.
Procesor pracuje sekwencjami, pobiera dane z pamięci i zarządza wszystkimi procesami, jakie zachodzą w komputerze. Obecnie procesor komputerowy to bardzo potężne urządzenie, taktowane z ogromną częstotliwością i przy tym urządzenie naprawdę bardzo małe, niegdyś, kiedy powstawały pierwsze komputery było jednak nieco inaczej.

Procesor wykonuje wszelkie rozkazy, jakie chcemy by wykonał, wykonuje wszelkie działania logiczne i arytmetyczne na naszym komputerze. Obecnie najlepsze procesory i co za tym idzie najnowocześniejsze są wykonywane w technologii 64 bitowej i co za tym idzie obsługują aplikacje 64-bitowe. Najnowsze procesory są wykonywane w technologii 45 nanometrów, są to naprawdę małe i bardzo szybkie i zaawansowane technologicznie urządzenia, które będą wstanie zarządzać skutecznie każdym komputerem dostępnym na rynku i każdym systemem operacyjnym dostępnym na rynku.

Parametry procesora to:

Socket

Technologia [nm]

Liczba rdzeni

Taktowanie [GHz]

Mnożnik

Typ magistrali

Prędkość magistali [MHz]

Pamięć masowa

Pamięć masowa (ang. mass memory, mass storage) - pamięć trwała, przeznaczona do długotrwałego przechowywania dużej ilości danych, w przeciwieństwie do pamięci RAM i ROM. Pamięć masowa zapisywana jest na zewnętrznych nośnikach informacji. Nośniki informacji zapisywane i odczytywane są w urządzeniach zwanych napędami.


Nośniki magnetyczne:


dyski stałe - pamięć o dostępie bezpośrednim; nośniki danych zainstalowane w macierzach dyskowych

taśmy magnetyczne - pamięć o dostępie sekwencyjnym, zapisywana i odczytywana w napędzie taśmowym


Napędy optyczne:


CD-ROM

płyty DVD

płyty Blu-ray Disc

płyty HD DVD


Pamięci półprzewodnikowe (pozbawione części mechanicznych), współpracujące z różnymi złączami komunikacyjnymi:


pamięci USB

karty pamięci

SSD

Dysk twardy

Jeden z typów urządzeń pamięci masowej, wykorzystujących nośnik magnetyczny do przechowywania danych. Nazwa "dysk twardy" (hard disk drive) powstała w celu odróżnienia tego typu urządzeń od tzw. "dysków miękkich", czyli dyskietek (floppy disk), w których nośnik magnetyczny naniesiono na elastyczne podłoże, a nie jak w dysku twardym na sztywne.

Pierwowzorem twardego dysku jest pamięć bębnowa. Pierwsze dyski twarde takie, jak dzisiaj znamy, wyprodukowała w 1980 firma Seagate. Dysk przeznaczony do mikrokomputerów miał pojemność 5 MB, 5 razy więcej niż standardowa dyskietka.

Pojemność dysków wynosi od 5 MB (przez 10MB, 20MB i 40MB - dyski MFM w komputerach klasy XT 808x i 286) do 2 TB[1], posiadają rozmiar nawet do 2000GB) GB, (w laptopach 20-1000 GB, w laptopach z dwoma dyskami twardymi do 2000 GB). Małe dyski, o pojemnościach od kilkuset MB do kilku GB stosuje się współcześnie w kartach dla slotu Compact Flash (Microdrive) do cyfrowych aparatów fotograficznych, a także w innych urządzeniach przenośnych. Pierwszy dysk twardy o pojemności 2 TB dla zwykłego użytkownika zaprezentowała firma Western Digital na targach CeBIT-u w Hanowerze (3-8 marca 2009).

Dla dysków twardych najważniejsze są parametry: pojemność, szybkość transmisji danych, czas dostępu, prędkość obrotowa talerzy (obr/min.) oraz MTBF.

Interfejs urządzeń peryferyjnych

Transmisja szeregowa.
Jest jednym z najbardziej popularnych standardów przesyłania danych cyfrowych na niewielkie odległości w sposób szeregowy. W tym typie transmisji dane są przekazywane w formie jednego ciągu bitów poprzez port szeregowy zwykle zaopatrzony w specjalny układ o nazwie UART, który tłumaczy ciągi bitów na bajty i na odwrót.
Komputery klasy PC mają zwykle kilka portów szeregowych - jeden lub dwa porty RS-232, dwa porty PS/2 i kilka portów USB. Komputery przenośne są także często wyposażone w port podczerwieni. Porty szeregowe w komputerze wykorzystuje się zwykle do podłączania "strumieniowych" urządzeń zewnętrznych takich jak myszki, klawiatury, modemy, urządzenia pomiarowe. Ze względu na prostszą synchronizację niż w przypadku portu równoległego, porty szeregowe mogą osiągać większe przepustowości. Transmisja szeregowa jest często błędnie utożsamiana z magistralą RS-232 ponieważ port COM początkowo był jedynym portem szeregowym wyprowadzonym na zewnątrz komputera PC.

Transmisja równoległa informacji polega na przesyłaniu danych jednocześnie ośmioma przewodami, z których każdy przenosi jeden bit informacji. W jednym czasie przesyłany jest więc jeden bajt informacji. Przeciwieństwem portu równoległego jest port szeregowy. W komputerach klasy PC do transmisji równoległej używa się kilku portów równoległych. Najbardziej znanym jest port o standardzie Centronics przesyłający jednocześnie 8 bitów, został on zaprojektowany do przesyłania danych do drukarek. Innymi portami równoległymi są SCSI i ATA. Transmisja równoległa jest uznawana za szybką transmisje informacji.

USB (ang. Universal Serial Bus - uniwersalna magistrala szeregowa) - rodzaj sprzętowego portu komunikacyjnego komputerów, zastępującego stare porty szeregowe i porty równoległe. Został opracowany przez firmy Microsoft, Intel, Compaq, IBM i DEC. Port USB jest uniwersalny w tym sensie, że można go wykorzystać do podłączenia do komputera wielu różnych urządzeń (np.: kamery wideo, aparatu fotograficznego, telefonu komórkowego, modemu, skanera, klawiatury, przenośnej pamięci itp). Urządzenia podłączane w ten sposób mogą być automatycznie wykrywane i rozpoznawane przez system, przez co instalacja sterowników i konfiguracja odbywa się w dużym stopniu automatycznie (przy starszych typach szyn użytkownik musiał bezpośrednio wprowadzić do systemu informacje o rodzaju i modelu urządzenia). Możliwe jest także podłączanie i odłączanie urządzeń bez konieczności wyłączania czy ponownego uruchamiania komputera. Większość współczesnych systemów operacyjnych obsługuje złącze USB - dotyczy to m.in. systemów firmy Microsoft zaczynając od Windows 95 w wersji OSR2 (istnieje także poprawka do wersji OSR1 udostępniająca obsługę USB), systemów Windows z rodziny NT (od wersji 5.0), systemów opartych na jądrze Linux, systemów z rodziny BSD oraz Mac OS.

FireWire to standard łącza szeregowego umożliwiającego szybką komunikację i synchroniczne usługi w czasie rzeczywistym. Opracowany w roku 1995 dla komputerów osobistych i cyfrowych urządzeń optycznych. Rozwijany przez firmę Apple Inc. Jest zdefiniowany w dokumencie IEEE 1394. Magistrala ta w okrojonej wersji (brak linii zasilających) wykorzystywana jest przez firmę Sony (a obecnie również inne) pod nazwą i.Link. Natomiast firma Creative Technology opisuje złącze jako SB1394. Zmiana nazwy ma na celu uniknięcie opłat licencyjnych, ale wszystkie te złącza są ze sobą w 100% zgodne.
FireWire jest szeregową magistralą ogólnego przeznaczenia, jednak ze względu na promowanie jej przez Apple jako wyjątkowo multimedialnej oraz ze względu na powszechne stosowanie w kamerach jest kojarzona prawie wyłącznie z kamerami cyfrowymi. Obecnie popularne stało się używanie FireWire w profesjonalnych kartach muzycznych i innym sprzęcie audio.

IrDA (ang. Infrared Data Association) - grupa (powstała w 1993 r.), skupiająca kilkudziesięciu producentów sprzętu komputerowego. Celem powstania było stworzenie i kontrolowanie międzynarodowych standardów transmisji danych w zakresie podczerwieni. Grupa ta opracowała firmowy system bezprzewodowej transmisji danych cyfrowych z wykorzystaniem promieniowania podczerwonego. Jego elementy przeznaczone są przede wszystkim do tworzenia sieci tymczasowych, w których znajdują się komputery przenośne (laptopy, palmtopy).


Standard ten charakteryzuje się:

prostą i tanią implementacją,

małym poborem mocy,

połączeniami bezpośrednimi typu punkt-punkt,

wydajnym i pewnym transferem danych.


Podstawowe usługi, wymienione w opisie systemu obejmują:

przesył plików między komputerami

drukowanie

dostęp do zasobów sieci przewodowej

transmisja danych i mowy między komputerem a telefonem komórkowym

sterowanie urządzeniami telekomunikacyjnymi

Technologia IrDA wykorzystuje skupioną wiązkę światła w paśmie podczerwonym. Warunkiem zastosowania IrDA jest posiadanie co najmniej dwóch urządzeń, pomiędzy którymi nie ma niczego, co by utrudniało ich wzajemną widoczność.

Bluetooth - technologia bezprzewodowej komunikacji krótkiego zasięgu pomiędzy różnymi urządzeniami elektronicznymi, takimi jak klawiatura, komputer, laptop, palmtop, telefon komórkowy i wieloma innymi. Jest to darmowy standard opisany w specyfikacji IEEE 802.15.1. Jego specyfikacja obejmuje trzy klasy mocy nadawczej 1-3 o zasięgu 100, 10 oraz 1 metra w otwartej przestrzeni. Najczęściej spotykaną klasą jest klasa druga. Technologia korzysta z fal radiowych w paśmie ISM 2,4 GHz. Urządzenie umożliwiające wykorzystanie tej technologii to adapter Bluetooth.

Chłodzenie komputera

Współczesne komputery wydzielają duże ilości ciepła, dlatego wymagają intensywnego chłodzenia. Zatrzymanie pracy chłodzenia lub jego brak w układach, w których były przewidziane, może spowodować ich uszkodzenie na skutek przegrzania.

Rodzaje chłodzenia:


Chłodzenie aktywne


Wentylatory- wymusza ruch powietrza w pobliżu powierzchni, na której jest zamontowany, zwiększając odprowadzanie z niego ciepła. W starszych układach płyt głównych wentylator ma stałą prędkość obrotową, a w nowszych może być regulowany lub włączać się po osiągnięciu przez układ określonej temperatury i jego obroty zależą od temperatury układu.


Chłodzenie wodne- polega na chłodzeniu elementów mechanicznych lub elektronicznych przy użyciu układów, w których medium transportującym ciepło jest specjalny płyn chłodniczy. System chłodzenia wodnego, niezależnie od miejsca zastosowania składa się zawsze z następujących elementów:

Bloków chłodzących- wymienników ciepła

Chłodnicy, która również jest wymiennikiem ciepła

Pompy, która wymusza kontrolowany obieg płynu

Zbiornika wyrównującego

Układu rur, które łączą ze sobą pompę, bloki chłodzące, chłodnicę, zbiornik wyrównawczy


Chłodzenie pasywne- nie jest często spotykane, gdyż użycie go w komputerach jest bardzo problematyczne, ze względu na jego stosunkowo niską wydajność. Coraz częściej zdarzają się jednak konstrukcje, umożliwiające pasywne chłodzenie niektórych komponentów komputera. Rodzaje chłodzenia pasywnego:


Radiator- jest elementem o dużej powierzchni wykonanym z materiału dobrze przewodzącego ciepło. Dzięki swoim właściwościom może łatwo odbierać ciepło między innymi z procesora i łatwo je oddawać do otaczającego powietrza.


Heat Pipe- jest rurką pozbawioną powietrza i wypełnioną niewielką ilością płynu. Płyn przy nieznacznym podgrzaniu absorbuje ciepło, zmienia się w parę i unosi do drugiego końca rurki, dzięki czemu doskonale odprowadza ciepło. Ciepłowody są stosowane zazwyczaj w systemach chłodzenia kart graficznych.

Zasilacze

1. Zasilacz komputera jest urządzeniem, które zamienia napięcie przemienne dostępne w sieci elektrycznej na cały zestaw stałych napięć potrzebnych do pracy komputera. Zasilacz jest jednym z najistotniejszych elementów komputera, ponieważ jego stabilna i niezawodna praca w dużej mierze przekłada się na stabilność działania i żywotność pozostałych elementów komputera.

Rodzaje zasilaczy:


Liniowe- obniżają wejściowe napięcie prądu zmiennego poprzez transformator. Następnie napięcie jest prostowane poprzez układ prostowniczy. Za transformatorem znajdują się kondensatory, których zadaniem jest zachowanie stałego poziomu napięcia prądu stałego. Poniżej znajduje się uproszczony schemat ilustrujący działanie zasilacza liniowego. Głównym minusem zasilaczy liniowych jest ich niska sprawność, nie tylko ze względu na sposób konwersji prądu, lecz również ze względu na rozmiary. Najpierw transformator musi obniżyć napięcie prądu zmiennego na wejściu, następnie tranzystor rozprasza pewną ilość mocy, która jest tracona jako ciepło.


Impulsowe- stanowią znaczne usprawnienie w stosunku do poprzedników pod względem sprawności i mocy. Zasilacz impulsowy działa na zasadzie kontroli średniego napięcia dostarczanego do obciążenia. Odbywa się to poprzez otwieranie i zamykanie przełącznika z wysoką częstotliwością. System jest lepiej znany pod nazwą modulacji szerokości impulsu.

2. Porównanie zasilaczy liniowych i implsowych

Liniowe

Wymagają dużych transformatorów

Wymagają dużych radiatorów

Sprawność konwersji mocy na poziomie 50%

Impulsowe

Mają wysoki koszt produkcji

Są lżejsze i mniejsze

Mają sprawność dochodzącą do 90%

3. Rodzaje złącz w zasilaczach ATX

ATX 24 pin

ATX12V 4-pin

Molex 4-pin

Floppy 4-pin

Serial ATA

PCIe 6-pin

EPS12V 8-pin

Urządzenia wskazujące

Urządzenie wskazujące jest urządzeniem wejścia/wyjścia komputera pozwalającym przekazywać dane do komputera za pomocą fizycznych ruchów wskazywania, klikania i przeciągania, zwykle za pomocą przesuwania ręcznej myszy i uruchamiania jej przycisków. Ruchy urządzenia wskazującego są odzwierciedleniem na graficznej reprezentacji pulpitu na ekranie za pomocą ruchów wskaźnika myszy lub innych zmian wizualnych. Najpowszechniej używanym urządzeniem wskazującym jest mysz, ale w zależności od zastosowania używa się też wielu innych urządzeń. Rodzaje urządzeń wskazujących:


Mysz komputerowa- umożliwia poruszanie się kursorem po ekranie monitora poprzez przesuwanie jej po powierzchni płaskiej. Odczytuje ona zmianę swojego położenia względem podłoża, a po jego zmianie na postać cyfrową komputera dokonuje zmiany położenia kursora myszy na ekranie. Najczęściej jest wyposażona w rolkę do przesuwania ekranu. Rodzaje myszy:


Kulkowa

Optyczna

Laserowa


TrackBall- urządzenie wskazujące komputera, służące do interakcji użytkownika z systemem operacyjnym i programami. Jest to kulka mieszczona w niektórych klawiaturach pod najniższym rzędem klawiszy, może t o być także oddzielne urządzenie. Wygląda jak mechaniczna mysz odwrócona do góry kulką. Funkcjonalnie TrackBall działa jak mysz komputerowa, stosuje się go najczęściej w komputerach przenośnych. Składa się z obudowy i kuli, której poruszenia są przekładane na ruch kursora na ekranie. Obecnie istnieją dwa mechanizmy przekładania ruchu na sygnały elektryczne: mechaniczno-optyczny, optyczny.

Pióro świetlne- jest urządzeniem wskazującym, kształtem przypomina ono zwykłe pióro podłączone do jednostki wizualizującej. Wskazująca końcówka pióra ma światłoczuły element, który umieszczony przy ekranie wykrywa światło pozwalając komputerowi zlokalizować położenie kursora. Lokalizacja odbywa się na podstawie rejestrowania częstotliwości pracy monitora CRT (odświeżanie ekranu LCD uniemożliwia zastosowanie tej technologii) i porównywania otrzymanych wyników z wysyłanymi przez komputer danymi.

Touchpad- jest panelem dotykowym, urządzeniem wskazującym. Często jest stosowany w laptopach, zastępując mysz. Najczęściej spotykaną metodą działania touchpada jest wyczuwanie pojemności elektrycznej palca (dlatego nie reaguje on na ołówek czy dłoń w rękawiczce). Czujniki pojemności są umieszczone na osiach. Zmianę położenia palca odczytuje się jako przesunięcie punktu o określonej pojemności elektrycznej.

Tablet z rylcem- rzadziej digitizer, jest urządzeniem wskazującym, które służy przede wszystkim do rysowania elementów graficznych na komputerze, choć spokojnie może zastąpić mysz komputerową. Tablet składa się ze specjalnej podkładki oraz wskaźnika zwanego piórkiem lub rysikiem, zwykle w kształcie długopisu. Ruch rysika po podkładce jest przenoszony do komputera jako informacja o bieżącym położeniu oraz o sile nacisku wskaźnika na tablet. Bardziej złożone konstrukcje rejestrują również nachylenie i obrót wokół własnej osi i względem powierzchni tabletu, celem odwzorowania tego ruchu.

Dżojstik- jest urządzeniem wejścia komputera, manipulatorem służącym do sterowania ruchem obiektów na ekranie. W podstawowej wersji jest zbudowany z wychylonego drążka zamocowanego na podstawce. Przechylenie drążka w odpowiednim kierunku powoduje odpowiednią reakcję sterowanego obiektu. Dżojstiki często są wyposażone w przyciski uruchamiające przypisaną im funkcję oraz dodatkowe.

Ekran dotykowy- jest ekranem który reaguje na dotyk. Jego rozmiary sięgają rozmiarów zwykłych wyświetlaczy. Zazwyczaj jest obsługiwany rysikiem. Stosuje się go w palmtopach, palmfonach, telefonach komórkowych i smartphonach. Ekran dotykowy ma zastosowanie także w komputerach przenośnych- laptopach.

Klawiatury

Klawiatura komputerowa- składa się z uporządkowanego zestawu klawiszy, służącego do ręcznego sterowania urządzeniem lub ręcznego wprowadzania danych. W zależności od spełnianej funkcji klawiatura zawiera różnego rodzaju klawisze:

Alfabetyczne

Cyfrowe

Znaków specjalnych

Funkcji specjalnych

O oznaczeniu definiowanym przez użytkownika. Obecnie używane modele klawiatur komputerowych mają około 100 klawiszy. W klawiatury komputerowe wbudowuje się dodatkowe elementy sterujące:

Dodatkowe przyciski, pokrętła, suwaki

Kontrolne diody świecące

Czytnik kart pamięci, porty USB

Gniazda do zestawu słuchawkowego

Dodatkowe opcje dla graczy, wyświetlacz LCD

Na klawiaturze komputerowej każde naciśnięcie lub puszczenie klawisza powoduje wysłanie sygnału do komputera. Każdy klawisz ma przypisaną własną parę sygnałów. Na rynku dostępne są klawiatury bezprzewodowe stosujące do komunikacji z komputerem podczerwień oraz fale radiowe. Najnowszą metodą jest łączenie klawiatur za pomocą Bluetooth. Klawiatury wprowadzające znaki łacińskie występują najczęściej w tzw. Układzie QWERTY (od pierwszych liter w lewym, górnym rogu klawiatury), rzadziej QWERTZ (klawiatury niemieckie czy polskie w tzw. Układzie maszynistki) Interfejsy klawiatur:

PS/2

USB

Podczerwień

Bluetooth

Fale radiowe

Aparaty i kamery

Aparat cyfrowy- rejestruje obraz w postaci cyfrowej. Układ optyczny tworzy obraz na przetworniku optoelektronicznym, a układ elektroniczny odczytuje informacje o obrazie i przetwarza go na postać cyfrową. Dane w postaci cyfrowej SA zapisywane w jednym z formatów zapisu JPG, JPEG , TIFF lub RAW. Najczęściej wykorzystywanymi pamięciami w aparatach jest pamięć typu flash.

Rodzaje aparatów cyfrowych:

Kieszonkowe- są jeszcze mniejsze od aparatów kompaktowych. W zasadzie ich wielkość można przyrównać do karty telefonicznej.

Kompaktowe-mają mniejszą matryce od lustrzanki i są nieduże.

Lustrzanki- ich konstrukcja opiera się na klasycznych lustrzankach jednoobiektywowych, ale błonę światłoczułą zastąpiła duża matryca. W chwili robienia zdjęcia, lustro się unosi a światło jest skierowane na matrycę. Podstawową zaletą jest możliwość wymiany obiektywów.

Parametry aparatów cyfrowych:

Rozdzielczość zdjęć

Rozdzielczość sekwencji wideo

Obsługiwanie karty pamięci

Ogniskowa obiektywu

Zoom optyczny

Zoom cyfrowy

Przekątna wyświetlacza

Format zapisu video

Technologie


Kamera cyfrowa- jest urządzeniem rejestrującym obraz i dźwięk, który zapisuje sygnał w postaci cyfrowej, na taśmie Digital Video, płycie DVD, karcie pamięci lub twardym dysku. Główną częścią kamery jest matryca CCD lub CMOS.

Parametry kamery cyfrowej:

Rodzaj zapisu

SD

HD

Rodzaj nośnika

Dysk twardy

Karta pamięci

Kaseta mini DV

Rodzaj przetwornika

Zoom optyczny

Zoom cyfrowy

Technologie

Stabilizator obrazu

Tryb nocny

Możliwośc robienia zdjęc

Wielkoś wyświetlacza

Wyjścia USB, HDMI

Drukarki

Drukarka jest urządzeniem współpracującym współpracującym z komputerem, służącym do przenoszenia danego tekstu i obrazu na różne nośniki druku np. papier, folię itp. Niektóre drukarki potrafią również pracować bez komputera, jest ich coraz więcej i zaczynają być używane na porządku dziennym, drukują zdjęcia wykonane cyfrowym aparatem fotograficznym, poprzez podłączenie go do drukarki lub włożenie do niej samej karty pamięci z aparatu.

Rodzaje drukarek:


Igłowe- mozaikowa, była kiedyś najpopularniejszym typem drukarki. Wykorzystuje do drukowania taśmę barwiącą, podobną do tej stosowanej w maszynie do pisania. Główną zaletą drukarek igłowych są niskie koszty eksploatacji i możliwość drukowania kilku kopii na papierze samokopiującym. Do dziś często używana jest do druku faktur. Najczęściej są spotykane drukarki z głowicami 9 i 24- igłowymi, istnieją także drukarki wielogłowicowe. W drukarkach igłowych elementem drukującym są tępo zakończone, metalowe igły, napędzane i sterowane przez elektromagnesy. Igły te umieszczone na ruchomej głowicy, uderzają w nasączoną tuszem taśmę, pod którą znajduje się papier, a pod nim wałek z twardej gumy. W miejscu, w którym uderza igła, na papier zostaje naniesiona plamka tuszu odbitego z taśmy. Rozmieszczenie igieł w głowicy zależy od ich liczby. Przy drukarce 9-igłowej jest to pionowa linia prosta, a przy większej liczbie igieł tworzą one linię pionową, łamaną. Głowica drukarki jest ruchoma, dlatego też, uderzając cały czas wszystkimi igłami, moglibyśmy wydrukować czarny pasek, przesuwając głowicę w prawo, do końca strony. Pracą steruje mikroprocesor drukarki. Porównuje on numer znaku przesłany z komputera z numerem znaku, którego matryca, czyli siatka, w którą są wpisane punkty opisujące dany znak, znajduje się w pamięci stałej lub, Gd jest zdefiniowana przez użytkownika, w pamięci RAM drukarki. Informacje podobne z matrycy znaku mikroprocesor przetwarza na impulsy sterujące elektromagnesami igieł i głowicą.

Do zalet drukarki igłowej należą:

Możliwość kopiowania

Tania eksploatacja

Drukowanie na długim papierze

Do wad zalicza się:

Słaba jakość wydruku

Mała szybkość

Głośna praca

Wysoka cena


Atramentowe- jest obecnie najpopularniejszą drukarką. Drukuje poprzez umieszczanie na papierze bardzo małych kropli specjalnie spreparowanego atramentu do drukowania. Praktycznie wszystkie współczesne drukarki atramentowe umożliwiają druk w kolorze. Używany jest atrament w czterech kolorach: cyjan, karmazynowy, żółty i czarny. Ponadto w niektórych drukarkach można stosować specjalne tusze fotograficzne oraz inne dodatkowe kolory. Drukarka atramentowa działa w ten sposób, że na początku sterownik drukarki tłumaczy określoną stronę wydruku na język zrozumiały dla urządzenia, po czym przesyła te dane do drukarki, gzie są one umieszczane w pamięci pośredniej. Elektroniczny układ sterujący drukarki interpretuje kolejne rozkazy. Polecenia przesuwu papieru są realizowane za pomocą silnika napędowego, a rozkazy drukowania trafiają do głowicy drukującej. Głowica ta nanosi barwnik na papier, po czym powstaje gotowy wydruk. Głowice drukujące nowoczesnych drukarek atramentowych to miniaturowe cuda techniki. Mikroskopijne ilości uszlachetnionego atramentu są na kilka milisekund podgrzewane do temperatury 300 stopni C lub przyspieszane za pomocą elementy piezoelektrycznego. W ten sposób powstają pojedyncze krople atramentu, które z prędkością około 100 km/h trafiają na papier.

Zaletą drukarki atramentowej jest:

Dobra jakość wydruku

Szybkość

Niska cena

Do wad zalicza się:

Wysokie koszty eksploatacji

Nietrwały druk


Laserowe- drukują poprzez umieszczanie na papierze cząstek tonera. Zasada działania drukarek laserowych jest bardzo podobna do działania kserokopiarek. Wałek selenowy jest elektryzowany, następnie naświetlany światłem laserowym. Dzięki temu miejsca naświetlone tracą swój ładunek elektryczny nie przyciągają cząsteczek tonera . w miejsca nienaświetlone przyczepia się toner. Następnie toner z wałka przenoszony jest na papier. Na końcu jest prowadzony proces utrwalania wydruku. Kartka papieru przechodzi przez utrwalacz termiczny, gdzie toner jest rozgrzewany i wprasowywany w kartkę papieru. Drukarki laserowe charakteryzują się bardzo wysoką jakością i szybkością wydruku, a druk pod wpływem wody się nie rozpływa.

Do zalet zalicza się:

Bardzo dobra jakość druku

Niskie koszty eksploatacji

Szybkośc druku

Trwały druk

Do wad zalicza się:

Wysoka cena


Sublimacyjne- to typ drukarki wykorzystujący ciepło do przenoszenia barwnika. Przezroczysty barwnik na trój bądź czterokolorowej taśmie jest punktowo podgrzewany, przez co przechodzi bezpośrednio z fazy stałej do gazowej, po czym osiada na papierze. Większość drukarek tego typu kolory nakłada kolejno, jeden po drugim.

Parametry drukarek:

Rozdzielczość wydruku np. 4800x1200 dpi

Prędkość wydruku np. 25 str/min

Interfejs, np. USB, LPT, Bluetootch, Irda

Wydajność np. 5000 str/mies

Pamięć np. 2MB

Formaty nośników np. A4, A5 i inne

Rodzaj materiałów eksploatacyjnych

Skanery

To urządzenie peryferyjne wejściowe, które umożliwia skopiowanie obrazu fizycznego, z papieru, folii itp., na cyfrowy, co pozwala na dalszą jego obróbkę w komputerze. Podczas skanowania dokument jest oświetlany przez lampę ksenonową, halogenową lub fluoroscencyjną. Specjalny układ optyczny kieruje wiązkę światła, by pokryć całą powierzchnię dokumentu. Odbita od materiału refleksyjnego wiązka światła, przechodzi przez filtry odpowiedzialne za poszczególne kolory. Otrzymany sygnał w postaci cyfrowej jest przesyłany do komputera.

Rodzaje skanerów:

Ręczne- należy równomiernie przesuwa głowicę nad dokumentem, co jest niewygodne, poza tym gdy skanowany jest większy dokument, a zasięg skanera nie wystarcza trzeba skanować po kawałku. To wszystko powoduje że zeskanowany obraz jest najczęściej nierówny. Jednak pomimo tylu wad charakteryzują się tym, że można zeskanować za ich pomocą rzeczy, których nie można ruszy z miejsca np.: malowidła na ścianach itp.

Płaskie- ruchomym elementem jest górna pokrywa skanera. Podczas pracy pod szybą porusz się zespół lamp. Skanery płaskie można dostać w wersji czarno- białej lub kolorowej.

Bębnowe- pozwala na stworzenie cyfrowej postaci obrazu ze slajdów lub negatywów. Głównym elementem jest bęben, an którym umieszcza się przed skanowaniem oryginały fotografii. W trakcie skanowania bęben się obraca, z prędkością do ponad 1500 obrotów na minutę.

Do slajdów- jest specjalnym urządzeniem do skanowania 35-milimetrowych slajdów, co pozwala edytować je w komputerze. Na dzień dzisiejszy raczej w tym celu używa się skanerów płaskich ze specjalnymi podkładkami do slajdów.

Parametry skanerów:

Rozdzielczość optyczna dpi

Rozdzielczość interpolowana

Czas skanowania

Głębia koloru

Głębia szarości

Maksymalny format skanowania

Interfejs

Rodzaje sieci

Sieć komputerowa to minimum dwa komputery połączone ze sobą medium transmisyjnym.




Medium transmisyjny, stanowiącym łącze pomiędzy komputerami mogą być:

Kable

Linie telefoniczne

Światłowody

Łącza radiowe

Łącza satelitarne

Podział sieci ze względu na obszar:


WAN- (Wide Area Network) jest to rozległa sieć o bardzo dużym zasięgu. Łączy miliony komputerów na całej ziemi, przesyłając pomiędzy nimi informacje. W rzeczywistości są to połączone sieci MAN. Transmisja działa poprzez modemy kablowe, które są podłączone do sieci za pomocą linii telewizji kablowej, gdzie transmisja danych osiąga do 27 Mbps. Poprzez modemy telefoniczne prędkość transmisji osiąga do 56 kbps. WAN łączymy również za pomocą linii dzierżawionych, najczęściej są to linie E1 i E32. ISDN, to cyfrowa sieć z integracją usług, opłacalna dla zwykłych abonentów a także dla tych korporacyjnych, umożliwia transmisje dźwiękowe i wizyjne. Najbardziej znanym przykładem jest INTERNET.


MAN- (Metropolitan Area Network) jest to sieć miejska obejmująca obszar do kilkudziesięciu kilometrów.


LAN- (Local Area Network) jest to sieć lokalna, którą możemy budować za pomocą różnych technologii np.: Ethernet od kilku megabitów, do 10 Gbit/s Gigabit Ethernet, WiFi, ATM. Maksymalny zasięg fizycznego medium wynosi 500 m, a wykorzystuje się kabel koncentryczny cienki i gruby, skrętkę ekranową i nieekranową, światłowód jedno i wielodomowy.

Topologie sieci

Gwiazdy





Rozbudowanej gwiazdy





Magistrali





Hierarchiczna





Pierścienia





Podwójnego pierścienia

Urządzenia

Karta sieciowa- służy do przekształcania pakietów danych w sygnały, które są przesyłane w sieci komputerowej. Każda karta sieciowa posiada własny adres fizyczny MAC, przyporządkowany przez producenta w czasie produkcji, umieszczony na stałe w pamięci ROM. Karta sieciowa pracuje tylko w jednym standardzie naraz.


Routery - są aktywnymi urządzeniami, które pracują podobnie jak switche w trzeciej warstwie modelu OSI, tylko z ta różnicą, że ich analiza ruchu odbywa się nie w zależności od adresu sprzętowego, lecz w oparciu o adres IP/IPX/DECnet całej sieci, czy pojedynczego komputera. Mogą statycznie lub dynamicznie na podstawie informacji od innych routerów określać drogę z jednej sieci do drugiej.


Hub- urządzenie powszechnie stosowane w sieciach komputerowych do odbioru danych z wielu stanowisk i kierowania ich do innych segmentów sieci.


Switch- łączy oddzielne sieci LAN oraz zapewnia filtrowanie pakietów między nimi. Switch LAN jest urządzeniem z pewną liczbą portów, z których każdy może współpracować z siecią Ethernet lub Token Ring. Chociaż zapewniają one takie same możliwości łączenia za pomocą kabli sieciowych jak koncentratory, to jednak przyczyniają się do zwiększenia wydajności całej sieci.


Modem- jest przeznaczony do transmisji danych np.: dźwięku, obrazu, video, w kablowych sieciach szerokopasmowych DSL.

Model ISO/OSI

Polega on na podzieleniu złożonych zadań wysłania i odebrania danych w sieci miedzy hostami na siedem warstw, które wykonują ściśle określone procedury. Procedury między warstwami są niezależne i pozwalają wymieniać zawartość poszczególnej z nich na inną z zachowaniem jej poprzednich zadań, np. w celu optymalizacji kodów algorytmów. Jest to możliwe dzięki temu, że każda ma ściśle zdefiniowaną postać danych wejściowych i wyjściowych. Umożliwia to opracowywanie programistom kodu obsługi każdej z warstw w osobnych zespołach jednocześnie, co znacznie skraca czas potrzebny do uzyskania produktu finalnego.

Warstwa 1. APLIKACJI: pozwala na działanie usług sieciowych np. poczty, transportu plików, drukowania w sieci.

Warstwa 2. PREZENTACJI: udostępnia funkcję używane wielokrotnie przez sieć podczas komunikacji w sieci, do funkcji tych należy np.: praca z modemami. Warstwa prezentacji może wykorzystywać takie operacje jak szyfrowanie i konwersja danych.

Warstwa 3. SESJI: skupia się na pilnowaniu utrzymania wysokiej jakości procesu przesyłania danych w ramach dostępnego kanału informacyjnego. Używa się do tego łączenia mniejszych pakietów w jeden, rozdzielania na mniejsze , wiązania, podziału na bloki , numerowania bloków danych, czuwania nad prawidłową kolejnością wysyłania i odbierania danych oraz umożliwia ponowne wysłanie i odebranie uszkodzonej lub zagubionej paczki danych.

Warstwa 4. SIECI: definiuje sposoby przesyłania danych. W tej warstwie działają protokoły sieciowe TCO/IP. Warstwa sieciowa zajmuje się ruchem w sieci i szybkościami transmisji. Do zarządzania przepływem danych wykorzystuje mosty i routery.

Warstwa 5. ŁĄCZA DANYCH: definiuje sposoby kontroli dostępu do oprogramowania, sposoby tworzenia pakietów i sposoby ich wysyłania i odbierania. Przy przesyłaniu dane przepływają z jednej karty do drugiej. Warstwa ma zapewnić bezbłędną komunikacje w sieci.

Warstwa 6. FIZYCZNA: stanowi zespół mediów transmitujących wraz z tymi urządzeniami które zajmują się generacja sygnału, regeneracją i transkodowaniem z lub na język zrozumiały dla warstw wyższych, np. optyczny na elektryczny.

Protokół TCP/IP

TCP/IP- to najbardziej rozpowszechniony protokół komunikacyjny, sieciowy stanowiący podstawę współczesnego Internetu. Umożliwia pracę w sieciach niejednorodnych. Możliwość dodawania nowych sieci bez przerywania istniejącej obsługi, dobra odtwarzalność po awarii, wysoki współczynnik obsługi błędów, duża wydajność i niezależność od platformy.


IP- to unikatowy numer przyporządkowany urządzeniom w sieci komputerowej. Jest zapisany w postaci 4 oktetów liczby dziesiętnej, podzielonych kropkami np.: 111.127.16.202

---