Spis treści:
Architektura komputera klasy IBM PC
Wstęp
Gdy myślimy o komputerze, zwykle wyobrażamy sobie dużą, szarą skrzynkę, wypełnioną elementami elektronicznymi. Nad skrzynką znajduje się najczęściej monitor, a gdzieś obok drukarka i paczka papieru. Mało, komu przychodzi jednak na myśl, ile projektów i urządzeń musiało zostać opracowanych w przeszłości, abyśmy dzisiaj mogli korzystać z najnowszych cudów techniki dostępnych dla większości ludzi.
Komputer, którego znaczenie przeszło najśmielsze oczekiwania, jest podstawowym narzędziem, bez którego nie wyobrażamy sobie współcześnie funkcjonującego przedsiębiorstwa, szkoły, systemu łączności. Ludzie ciągle starają się ułatwić sobie życie i udoskonalają swoje wynalazki, dopisując kolejne karty w dziejach techniki.
Komputer określany mianem PC (Personal Computer), czyli osobisty, zdobył największą popularność, zarówno w różnych dziedzinach działalności zawodowej, jak i w domach. Określenie PC spotyka cię w literaturze fachowej, reklamach i mowie potocznej od 1981 roku, kiedy to firma IBM (International Business Machines Corporation) wprowadziła na rynek mikrokomputer serii IBM PC. Komputer (mikrokomputer) jest to zestaw urządzeń elektronicznych, realizujący przetwarzanie informacji (danych). Pojęcie przetwarzania danych jest bardzo szerokie, bo kryje się pod nim zarówno przetwarzanie prostych i złożonych tekstów, organizacja baz danych, realizacja obliczeń finansowych a także przetwarzanie grafiki oraz dźwięku w praktycznie dowolnej postaci. Za pomocą komputera można sterować innymi urządzeniami takimi jak np. centrala telefoniczna. Aby właściwie i efektywnie wykorzystywać komputer istnieje konieczność posiadania odpowiedniego oprogramowania. Na zamówienie firmy IMB został opracowany przez firmę Microsoft dziś już coraz rzadziej stosowany system operacyjny DOS (Disk Operating System). Obecnie jego miejsce zajmuje opracowany także przez tą samą firmę system Windows 98, Milenium, XP, NT. Poza systemem operacyjnym do pracy komputera niezbędne są również inne programy umożliwiające obsługę urządzeń zewnętrznych takich jak monitor czy drukarka. W związku
z bardzo dynamicznie rozwijającym się rynkiem komputerów programy i systemy operacyjne stają się coraz prostsze w obsłudze, przez co są bardziej przyjazne dla użytkownika.
Definicja słowa "komputer"
KOMPUTER[ang.] - elektroniczna maszyna cyfrowa, urządzenie elektroniczne, służące do automatycznego przetwarzania informacji (danych) przedstawionych cyfrowo (tzn. za pomocą odpowiednio zakodowanych liczb).
Istotną cechą odróżniającą komputer od innych urządzeń jest jego programowalność, tzn. wykonywanie konkretnych zadań (np. obliczeń) jest związane z wykonywaniem zapisanych w pamięci komputera programów.
Historia komputera klasy IBM 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 18 lat, 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. 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/NT). Konkurenci wypadają blado: OS2/Warp - 0,8%, Linux - 2,5%, Unix - 4,0% .
Budowa komputerów klasy IBM PC
Monitor.
Standardowe urządzenie wyjścia, które ma za zadanie wyświetlanie informacji z komputera. Niegdyś panował standard 14 calowego ekranu, dziś standardem jest 15 cali, które i tak są wypierane przez monitory z ekranem o przekątnej 17 cali. Wraz z pojawieniem się nowych technologii, obok typowych monitorów pojawiły się płaskie monitory ciekłokrystaliczne, w skrócie LCD (ang. Liquid Crystal Display - wyświetlacz ciekłokrystaliczny), które emitują o wiele mniej szkodliwego dla oka promieniowania, pobierają mniej energii i zajmują mniej miejsca jednak kosztem wzrostu ceny. Charakteryzuje, oprócz wymiarów, je prędkość odświeżania (wyrażana w hercach prędkość wyświetlania nowej klatki obrazu, decyduje o płynności ruchu na ekranie i zmniejszeniu zmęczenia oczu - obecnie od 60 Hz do 220 Hz), wielkości tzw. plamki (czyli wielkości jednego punktu na ekranie - obraz składa się z małych punktów o różnej barwie i jasności - obecnie od 0,22 milimetra do 0,28 mm) oraz maksymalnej rozdzielczości (ilości punktów, które mieszczą się w jednej linii poziomej i w jednej linii pionowej, np. rozdzielczość 640*480 oznacza, że na monitorze mieści się 640 punktów w jednej linii w poziomie i 480 w pionie, przy czym stosunek tych wielkości wynosi 4:3 - obecnie spotyka się rozdzielczości od 640*480 do 2048*1536). Możliwości monitora mogą być jednak ograniczane przez kartę graficzną, która to może nie obsługiwać określonego trybu pracy.
Klawiatura
Standardowe urządzenie wejścia, liczy sobie zwyczajowo 102-103 klawisze, których przyciśnięcie sprawia wprowadzenie określonego znaku do komputera. Układ klawiatury został „odziedziczony” po starych maszynach do pisania i jest na tyle nieszczęśliwy, że sprawia, iż na klawiaturze pisze się wolniej niż teoretycznie jest to możliwe (dawne maszyny do pisania zacinały się, więc musiano wprowadzić układ, który zwalniał szybkość pisania). Odstępstwem jest np. tzw. „klawiatura Dvoraka”, na której to układ klawiszy został tak opracowany, by pisać jak najszybciej. Dodatkowym udogodnieniem, jakie wprowadzają producenci jest np. ergonomiczny układ, który dokładnie pokazuje, która ręka należy wciskać dany klawisz. Innym udogodnieniem jest chociażby brak przewodu - połączenia z komputerem, który ogranicza zasięg pracy do długości przewodu, a zastąpienie go wbudowanym nadajnikiem radiowym lub podczerwonym. Jeszcze innym udogodnieniem są dodatkowe klawisze, które dzięki specjalnemu oprogramowaniu można przypisać przeróżne funkcje (np. włączenie odpowiedniego programu, czy chociażby, w zależności od zasilacza, włączenie/wyłączenie komputera klawiszem).
Mysz
Niewielkie urządzenie podłączane do komputera, które użytkownik przesuwa po płaskiej powierzchni w celu uzyskania ruchu kursora na ekranie monitora. Mysz składa się z plastikowej obudowy kryjącej w sobie wystającą przez otwór w jej podstawie kulkę. Informacje o przesuwie kulki dostarczane są do komputera (zazwyczaj poprzez port USB) - aktywny program na ich podstawie przesuwa w tym samym czasie kursor zgodnie z ruchem urządzenia. Myszy pecetów (w odróżnieniu od myszy komputerów Macintosh) zazwyczaj są wyposażone w dwa przyciski. Lewy przycisk używany jest znacznie częściej i odpowiada za typowe zadania, np. uruchomienie programu czy otworzenie folderu. Wyróżniamy przy tym dwa wywołujące różne działania sposoby naciśnięcia takiego przycisku - zwykłe i tzw. podwójne kliknięcie, polegające na szybkim dwukrotnym przyciśnięciu. Prawego przycisku myszy używa się rzadziej i jego zadaniem jest zazwyczaj otwieranie menu kontekstowych. W najnowszych modelach myszy znajdziemy pomiędzy przyciskami ruchome kółko służące do sprawnego przewijania zawartości wielostronicowych dokumentów (na przykład stron WWW). Mysz stała się powszechnie używanym narzędziem pracy użytkowników komputerów, kiedy to standardem stały się zaopatrzone w GUI komputery firmy Apple. Mysz swoją nazwę zawdzięcza kształtowi.
Obudowa
To jeden z zasadniczych komponentów, aczkolwiek, wbrew przypuszczeniom, nie jest niezbędny do pracy komputera. W zasadzie to stanowi go zasilacz (będący de facto oddzielnym podzespołem), który ma za zadanie „przerobienie” będącego w gniazdku prądu przemiennego na stały, którego to wymagają wewnętrzne części komputera. Obniża też jego napięcie i posiada wentylator, który chłodzi wnętrze zarówno zasilacza jak i całego komputera. Klasyczny podział obudów to podział na obudowy typu desktop (poziome obudowy, na których zazwyczaj stawiano monitor - niskie i szerokie), oraz, „modne” (niegdyś standardem były obudowy desktop) już od paru lat, obudowy typu tower (wysokie i wąskie). Obudowy tower, również są zróżnicowane: zasadniczy podział to: mini tower (malutkie „wieże”, praktycznie niespotykane), middle tower (najpopularniejsze obecnie obudowy) oraz big tower (obudowy stosowane raczej przy niewielkich serwerach, internetowych, które nie wymagają profesjonalnej stacji roboczej) zwane niekiedy, high tower. Obudowę charakteryzują zasadniczo nie jej wymiary a ilość „gniazd” dla urządzeń 5,25 cala i 3,5 cala.
Płyta Główna
Płyta główna - to jedna z najważniejszych części w komputerze. Jest zasilana bezpośrednio z zasilacza. Na niej są zamontowane wszystkie karty rozszerzeń, procesor, pamięć RAM. Do płyty głównej podłącza się wszystkie komponenty komputera - począwszy od monitora, poprzez stację dyskietek kończąc na drukarce.
Najczęściej zielona, prostokątna płyta, na której umieszcza się następujące układy elektroniczne komputera:
Pamięć RAM
Pamięć ROM
BIOS
Chipset
Procesor
Gniazdo procesora
Gniazda rozszerzeń PCI
Złącza EIDE
Wiele parametrów określa płytę główną:
a) ilość gniazd na płycie - jest to ilość gniazd (slotów, szyn) na płycie, które służą do umieszczania w nich kart rozszerzeń - np. karty graficznej, dżwiękowej, modemu itp. Gniazda dzielą się na: ISA (w tej chwili już przestarzałe i praktycznie nieużywane - niegdyś było jedynym; najdłużej zachowały się karty sieciowe i dźwiękowe obsługujące tą szynę - dla reszty okazała się za wolna), PCI (obecnie zastąpiły sloty ISA i wszystkie karty, z wyjątkiem graficznej, są na niej montowane - jest stosunkowo szybkie) oraz AGP (jest to bardzo szybka szyna przeznaczona tylko i wyłącznie dla kart graficznych - o ile na płycie głównej jest ta szyna to jest tylko jedna w przeciwieństwie do pozostałych, może mieć różną prędkość, która jest potrzebna do obsługi różnych kart graficznych: obecnie są prędkości 4x, 2x, 1x przy czym najpopularniejsze są te 4x. Nie oznacza to jednak, że żeby karta obsługująca AGP 2x działa poprawnie musi być umieszczona w płycie głównej z szyną AGP 2x. To karta z AGP 4x musi być umieszczana na takiej płycie bo inne są po prostu za wolne - na płycie z AGP 4x można natomiast zamontować dowolną kartę z wtykiem AGP)
b) typ gniazda dla procesora - musi być zgodny z określonym procesorem - odznacza się kształtem, napięciem, prędkością komunikacji z procesorem itp. Zasadniczy podział to podział na gniazda typu SLOT (podłużne - procesor montuje się na nim wciskając podłużny wtyk w szynę, która wyglądem przypomina sloty ISA, PCI i AGP) i SOCKET (kwadratowe z dziurkami - wkłada się w nie procesor wciskając jego igły w te właśnie dziurki), których to odmian jest wiele.
c) prędkość procesora jaką dana płyta główna może obsłużyć - prędkość tą stanowią 2 liczby a raczej ich skrajne wartości - magistrala (prędkość w hercach, jaką dane gniazdo może obsłużyć - zależne jest od niej także napięcie dla procesora, może przyjmować różne wartości) i mnożnik (wewnętrzna wartość procesora, która oznacza ile operacji zdoła wykonać w czasie 1 taktu magistrali , także może być różny). W zasadzie to wartości te zmieniają się z dnia na dzień ze względu na pojawianie się nowych, coraz szybszych procesorów. Iloczyn największych 2 wartości (największej magistrali i największego mnożnika) daje maksymalną prędkość procesora, jaką dana płyta może obsłużyć. Jak nietrudno się domyślić minimalna prędkość to iloczyn 2 najmniejszych wartości.
d) ilość gniazd i ich typ oraz częstotliwość dla kości RAM - oczywiście im więcej tym lepiej. Typ pamięci jaki dana płyta obsługuje też jest ważny, jako że jest kilka ich typów (SIMM, DIMM, SDRAM, DDRAM)
Na płytach głównych montuje się pamięć w postaci chipu - tzw. CMOS , na którym to są zapisane wszystkie informacje potrzebne do startu komputera. Obsługuje je program zwany BIOS
BIOS jest to program zapisany w pamięci ROM. Testuje on sprzęt po włączeniu komputera, uruchamia system operacyjny, kontroluje transfer danych pomiędzy komponentami tj. dysk twardy, procesor czy napęd CD-ROM. Za pomocą wbudowanego w BIOS programu SETUP można zmieniać standardowe ustawienia BIOSu np. parametry podłączonych dysków twardych lub zachowanie komputera po jego włączeniu.
Gniazda rozszerzeń PCI (Peripherial Components Interconnect) - ówczesny standard gniazd rozszerzeń przeznaczonych do kart rozszerzeń wykonanych w tej architekturze. PCI spełnia normy standardu Plug and Play, obsługuje bus mastering i może przesyłać dane w porcjach po 32 jak i 64 bity. Przez PCI urządzenie może przesyłać dane z prędkością do 132 MB/s.
W gnieździe rozszerzeń montuje się takie karty rozszerzeń jak:
Karta graficzna
Karta muzyczna
Karta telewizyjna
Karta sieciowa
Cache - pamięć buforowa drugiego poziomu jest instalowana na płycie głównej w sposób umożliwiający jej rozbudowę. Płyty główne wyposażane są standardowo w pewną określoną ilość pamięci cache L2. Najczęściej spotykane rozmiary to 256 KB, 512 KB, 1MB, 2MB
Złącze EIDE - najczęściej stosowany w pecetach kontroler napędów. EIDE to rozszerzony i ulepszony typ interfejsu IDE, oferujący między innymi większą szybkość transferu danych (do 17 MB/s)
Gniazdo pamięci SIMM (Single-Inline Memory Module) - jest to gniazdo, w którym umieszcza się "kości" pamięci SIMM. Standard konstrukcyjny o 32 stykach; szyna danych ma szerokość zaledwie 8 bitów
Gniazdo pamięci DIMM (Dual-Inline Memory Module) - jest to gniazdo, w którym umieszcza się "kości" pamięci DIMM
Gniazdo zasilania - jest to gniazdo, poprzez które doprowadzone jest napięcie zasilające całą płytę główną i umieszczone na niej elementy.
Procesory.
Procesor (CPU - Central Processing Unit) - jest to centralna jednostka obliczeniowa, a więc serce każdego komputera. To właśnie on zajmuje się wykonywaniem uruchamianych programów i przetwarzaniem danych. Tak naprawdę na mikroprocesor składa się wiele zintegrowanych układów scalonych. Procesor centralny składa się z trzech części: arytmometru, czyli jednostki arytmetyczno-logicznej (ALU-ang. Arithmetic and Logic Unit), jednostki sterującej oraz rejestrów.
Chyba najważniejszy element komputera. Wielu mówi o nim, że jest zarówno sercem jak i mózgiem komputera. W pewnym sensie mają rację jako że procesor jest odpowiedzialny za wszystkie operacje w komputerze. To właśnie w procesorze dokonują się obliczenia. W zasadzie to łatwo procesor odnaleźć na płycie głównej - jest tuż pod wentylatorkiem, który chłodzi rozgrzewający się pod wpływem operacji procesor. Zasadniczą cechą procesorów jest podobieństwo ich architektury - wszystkie procesory są budowane wg podobnego schematu. Jednak np. procesory Pentium IV już diametralnie różnią się swoją budową od reszty procesorów. Architektura zaczerpnięta z procesorów serii x86 przetrwała wiele lat, jako że była dobrą koncepcją. Zmieniano jedynie komponenty i wewnętrzne oprogramowanie dzięki czemu uzyskano coraz to wyższe prędkości. Prędkość procesora jest zależna od częstotliwości jego taktowania i wyrażana jest we flopach a nie, jak się powszechnie myśli, w hercach. Wartość we flopach jest jedynie zgodna co do wartości i można jakoby traktować obie wartości jako synonimy, jednak w dalszym ciągu trzeba pamiętać, iż są to różne pojęcia. Ciekawe jest to, że każdy procesor korzysta z tego samego języka programowania - wewnętrzne dane zapisane na nim są zawsze zapisywane wg określonego schematu, bez względu na to czy są to stare procesory 286 czy nowe P-IV. Język ten nazywa się assemblerem i jest najprostszą konwersją kodu zero-jedynkowego. Ciekawe jest to, że każdy język programowania jest wpierw konwertowany na assembler a dopiero potem na kod binarny. Obecnie procesory osiągają prędkości rzędu kilku gigaflopów. Jednak procesory zastosowane w ogromnych komputerach są już oznaczone jako TF (terraflop). Procesory mają własną pamięć wewnętrzną określaną mianem Cache, która służy do zapisu bierzących operacji i ich wyników (o ile nie wymagają zapisania w pamięci RAM). Procesory zawsze są chłodzone - co najmniej radiatorem i nakładanym na niego wentylatorkiem, a niekiedy jeszcze tzw. ogniwem Peltiera czyli specjalną płytką, która poprzez przepływ prądu odprowadza w znaczny sposób nadmiar ciepła.
W arytmometrze odbywają się wszystkie obliczenia realizowane przez komputer. Jednostka sterująca odpowiada natomiast za dostarczanie arytmometrowi danych do obliczeń z pamięci operacyjnej, przekazanie wyników z powrotem do pamięci oraz za właściwą kolejność przetwarzania danych. Rejestr składa się z niewielkich komórek pamięci, w których przechowuje się adresy wybranych miejsc pamięci operacyjnej oraz dane i wyniki obliczeń. W wyróżnionym rejestrze nazywanym licznikiem rozkazów jest umieszczany adres miejsca w pamięci wewnętrznej zawierającego bieżące zakodowane polecenie dla procesora. Procesor centralny w pełni nadzoruje pracę komputera, której najmniejszą jednostką jest cykl rozkazowy. Transfer informacji między poszczególnymi sekcjami procesora odbywa się za pomocą magistral. Oddzielne kanały są przeznaczone dla danych (magistrala danych), a oddzielne dla instrukcji przesyłanych między ALU i kontrolerem (magistrala kontrolera). Magistrala adresowa służy z kolei do przekazywania informacji między jednostką arytmetyczno-logiczną, a rejestrem. Procesor wyposażony jest także w zegar wyznaczający jego własną częstotliwość, z jaką odbywają się wszystkie przeprowadzane w nim operacje. Im wyższa częstotliwość taktowania, tym procesor jest szybszy. Do skomplikowanych obliczeń matematycznych starszego typu procesory 386 lub 486 potrzebowały wsparcia w postaci koprocesora matematycznego. Jest on wyspecjalizowany w obliczeniach arytmetycznych i odciąża głowny procesor przy dokonywaniu szczególnie dużej liczby obliczeń.
Kilka charakterystycznych cech, które odróżniają procesory od siebie:
Architektura
CISC - według architektury CISC były tworzone pierwsze procesory, które wyposażano w pełny zestaw instrukcji mający im zapewnić wykonanie każdego polecenia użytkownika (a konkretnie programu)
RISC - rodzaj architektury procesora, według której produkowane są najnowocześniejsze i najbardziej wydajne procesory, w którym obliczenia mają zredukowany zestaw instrukcji.
liczba bitów przetwarzanych w jednym cyklu
częstotliwość taktowania podawana w MHz, lub w GHz
Gniazda
SLOT 1 - rodzaj gniazda do procesorów z rodziny Intel Pentium II i Pentium III
SLOT A - rodzaj gniazda do procesorów z rodziny AMD Athlon
SOCKET 7 - rodzaj gniazda do procesorów z rodziny Intel Caleron
SOCKET 370 - rodzaj gniazda do procesorów z rodziny Intel Pentium, Cyrix, Texas Instruments i AMD/AMD K6
Dysk twardy
Obecnie najpopularniejszy sposób archiwizacji danych to właśnie zapis na twardym dysku. Nie wymaga stałych dostaw prądu wobec czego po wyłączeniu komputera zapisane dane pozostają na nim. Dane są zapisywane na powierzchni obrotowych krążków za pomocą specjalnych głowic. Charakteryzuje go kilka parametrów: pojemność (ilość danych jaką dany dysk może pomieścić), ilość obrotów talerzy (krążków z zapisanymi danymi) na minutę (im większa wartość tym więcej operacji można wykonać i dysk jest szybszy; obecnie spotyka się wartości od 5400 do nawet 20000), czas dostępu (wyrażana w milisekundach ilość czasu, jaki upłynie by talerze zaczęły wirować i dysk zaczął przekazywać informacje na zewnątrz). Spotyka się obecnie kilka standardów dysków różniące się prędkością transferu między dyskiem a płytą główną: ATA 33, ATA 66, ATA 100, SCSI.
Służy do trwałego przechowywania danych. Pojemność dysku twardego mierzona jest w gigabajtach (GB). Zbudowany jest najczęściej z 2 do 8 talerzy umieszczonych w specjalnej obudowie chroniącym je przed kurzem itp. Za pomocą specjalnego silnika są one obracane 5400 lub 7200 razy na 1 minutę. Na powierzchni talerzy znajdują się głowice odczytująco - zapisujące.
Partycja jest to wydzielony z fizycznego obszaru dysku spójny fragment, z punktu widzenia logiki komputera, traktowany jest jako osobne narzędzie (dysk).
BUDOWA DYSKU TWARDEGO:
1 - Kontroler - w napędach EIDE i SCSI jest częścią samego napędu. Kontroluje silniczki sterujące głowicą i zamienia impulsy elektryczne na dane cyfrowe procesora.
2 - Obudowa - aby wyeliminować zagrożenie wewnętrznego zanieczyszczenia, ciśnienie powietrza jest wyrównywane przez specjalne filtry, a wnętrze obudowy jest szczelnie oddzielone od świata zewnętrznego.
3 - Talerze - to mocne metalowe lub szklane dyski, pokryte magnetycznym materiałem o grubości mniejszej niż 0,001 mikrometra.
4 - Głowice zapisu/odczytu - umieszczone na końcu ramion po jednej głowicy na każdą stronę talerza. Ramię może przesuwać głowicę w każde miejsce powierzchni dysku.
5 - Oś - na której zamontowane są dyski.
6 - Dane - czyli umieszczone na talerzach sekwencje zer i jedynek.
Formatowanie dysku jest to przygotowanie dysku do współpracy z wybranym systemem plików, usuwa wszystkie informacje.
FAT (File Allocation Table - tablica alokacji plików)- tablica opisująca, w których klastrach dysku twardego lub dyskietki magnetycznej system operacyjny ma szukać każdego z zapisanych na nim plików. FAT jest tworzony podczas formatowania nośnika danych. Podczas zapisu pliku informacje o nim są automatycznie zachowywane w tablicy FAT. Potocznie przez FAT rozumie się FAT16 lub FAT32.
FAT16 - odmiana systemu plików FAT, z którego może korzystać MS-DOS i Windows. Pierwsze pecety pracujące pod systemem DOS miały architekturę 16-bitową. Oznaczało to, że ich system plików mógł opisać tylko 216, czyli 65 535 klastrów. Początkowo klastry były rozmiarowo równe fizycznym sektorom dysku twardego (512 bajtów), ale szybko okazało się, że w ten sposób można opisać pojemność tylko 32 MB. Większy dysk twardy trzeba było dzielić na partycje. W związku z tym postanowiono zwiększyć rozmiary jednostek alokacji. Problem zaczął się, gdy dyski przekroczyły rozmiar gigabajta, a jednostki alokacji rozrosły się aż do 32 kilobajtów. Przy tak dużej jednostce alokacji notatka o wielkości dwóch kilobajtów zmarnuje 30 kilobajtów miejsca. Plików tej wielkości na dysku może być tysiące, co prowadzi do dużych strat pojemności. FAT16 miał jeszcze jedno poważne ograniczenie - obsługiwał partycje tylko do wielkości 2,1 gigabajta. Konieczne stało się opracowanie nowego, lepszego systemu plików - FAT32.
FAT 32 - odmiana systemu plików FAT, z którego mogą korzystać systemy operacyjne Windows 95 OSR 2, Windows 98, Windows Millennium i Windows XP. FAT32 może rozpoznać 232 (czyli 4 294 967 296) adresów jednostek alokacji, dzięki czemu obsługuje dyski twarde do wielkości dwóch terabajtów (dwóch tysięcy gigabajtów). Dla partycji o rozmiarach poniżej 8 GB jednostka alokacji ma wielkość tylko 4 kB, dzięki czemu nie ma dużych strat pojemności. FAT32 wymaga partycji o minimalnych rozmiarach 512 MB. Jednak FAT32 ma też wady - na razie nie można kompresować dysków z takim systemem plików, a także wiele systemów operacyjnych nie rozpoznaje FAT32 (np. Windows NT czy MS-DOS) - przez co nie może go stosować ani odczytać danych na nim zapisanych.
Bad sector - uszkodzone miejsce na dysku twardym komputera. Wirujące talerze dysku twardego są pokryte materiałem magnetycznym, który z biegiem czasu ulega degradacji. W wyniku tego powstają bad sectory. Jeżeli bad sector powstanie w momencie zapisywania danych - system operacyjny zapisze je w innym, nieuszkodzonym miejscu. Gdy uszkodzenie powstanie w sektorze, w którym już coś się znajduje, najczęściej nie można już odzyskać danych. Do wyszukiwania i naprawiania bad sectorów na dysku twardym służą wyspecjalizowane programy użytkowe, takie jak ScanDisk, który dołączony jest do Windows 9x i Windows NT. Ang. zły sektor.
Pamięć RAM
O pamięci RAM można by wiele napisać, zwłaszcza że obecnie powstało kilka nowych typów. Warto wspomnieć, że jest to pamieć operacyjna, czyli taka, którą używa się do zapisywania aktualnych informacji, od których się wymaga szybkiego dostępu (pamięć RAM jest o wiele szybsza niż dyski twarde). Występuje w postaci płytki na której są umieszczane chipy, z tą właśnie pamięcią, umieszczone symetrycznie toteż pojemność takiej kości jest zawsze potęgą liczby 2. Chipy, by zachować informacje, wymagają stałej dostawy prądu, toteż wyłączenie komputera powoduje skasowanie ich zawartości. Charakteryzuje je, oprócz pojemności wyrażanej w bajtach (a raczej megabajtach, biorąc pod uwagę ich aktualne pojemności), prędkość taktowania - tego samego procesu, który zachodzi w procesorach. Pamięci te mają kilka różnych, ale określonych wartości - 66 Mhz (SIMMy), 100 MHZ (SDRAMYy), 133 MHz (nowe SDRAMy), 266 MHz (DDRAMy) i 800 MHz (RIMMy, zwane też RAMBUSami), Pojawiły się już pamięci RAMBUS - które mogą pracować z częstotliwością 400Mhz. Pamięć operacyjna podzielona jest na rozłączne segmenty. Występują tam tablice deskryptorów, a wśród nich lokalna (dane aktualnie otwartych programów) i globalna tablica deskryptorów (informacje komórek systemowych i wspólne dla wielu programów).
Karta graficzna
Karta grafiki, montowana na płycie głównej poprzez gniazdo PCI lub AGP, która odpowiada w komputerze za obraz wyświetlany przez monitor. Karty graficzne różnią się między sobą szybkością pracy, wielkością pamięci RAM, wyświetlaną rozdzielczością obrazu, liczbą dostępnych kolorów oraz częstotliwością odświeżania obrazu: 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. Każda karta graficzna składa się z czterech podstawowych elementów: płytki drukowanej, głównego procesora, pamięci wideo i układu RAMDAC.
Karta graficzna jest najważniejszą kartą rozszerzeń. Montuje się ją w jednym ze slotów na płycie głównej. Odpowiada ona za otrzymanie obrazu na monitorze. Zmienia ona sygnały przetwarzane przez procesor na format, który może być wyświetlany przez monitor. Najmniejszą jednostką wykorzystywaną przez kartę graficzną do wytworzenia obrazu jest piksel. O ile karta nie jest wyposażona we własny procesor, każdy piksel (oznaczający jeden punkt obrazu) jest obliczany przez procesor komputera. Im więcej kolorów zawiera dany obraz, tym większa ilość pamięci jest potrzebna do jego wyświetlania. Każdy obraz utworzony przez procesor jest umieszczany w pamięci karty graficznej w postaci mapy bitowej. Specjalny konwerter cyfrowo-analogowy (RAMDAC) przekształca następnie taką cyfrową informacje na odpowiednie impulsy elektryczne, które później przesyła do monitora. Pierwszymi sterownikami graficznymi stosowanymi do współpracy
z mikrokomputerami były tzw. karty MDA (Monochrome Display Adapter) pozwalający emitować na ekranie monitora obraz jednobarwny. Adapter ten był klasycznym adapterem znakowym pozwalającym obrazować znaki alfanumeryczne i część znaków graficznych
o kodach z zakresu od 169 do 223. Jako sygnały wejściowe w sterownikach tych stosowano sygnały charakterystyczne dla techniki TTL, stąd często monitory sterowane takimi kartami nazywano monitorami TTL. Obraz w tych monitorach po-siadał rozdzielczość 720x350 (720 pikseli w poziomie i 320 w pionie). Stosowano matryce znakową 9x12, co pozwalało budować obraz zawierający 80 kolumn i 25 wierszy znaków. Obecnie stosowane karty potrafią pracować w wysokich rozdzielczościach przy bardzo dużej liczbie kolorów.
Ostatnio stosowane typy kart graficznych to:
VGA - (Video Graphics Card), najbardziej rozpowszechniony standard graficzny, dający przyzwoitą rozdzielczość 640 × 480 punktów. Ulepszone wersje VGA oferują lepsze zdolności rozdzielcze 800 × 600 i wyższe (zwane SuperVGA).
SVGA - aktualnie najszerzej stosowany standard. Karty graficzne SVGA można podzielić na: ISA, Local Bus, PCI i AGP, jest to podział ze względu na budowę złącza. Aby wyświetlić wyniki przetwarzania danych, komputer, oprócz monitora, musi mieć jeszcze właśnie kartę graficzną, która jest odpowiedzialna za prostą, dwuwymiarową grafikę w Windows oraz skomplikowaną grafikę w grach, programach graficznych i animacjach. Dziś funkcje 2D i 3D zostały zintegrowane w jednym procesie graficznym w kartach nowej generacji. Mają one wiele dodatków, różnego rodzaju dopalacze graficzne, tunery TV i dekodery. Obecnie podstawowym kryterium powinien być standard szyny karty: PCI lub AGP. PCI jest bardzo popularnym i szybkim standardem w większości kart (białe gniazda). AGP z kolei jest portem zaprojektowanym wyłącznie do kart graficznych w taki sposób, aby umieszczone w nim karty osiągały najlepsze wyniki. Ich zastosowanie z pozoru nie daje dużego wzrostu wydajności - do operacji 2D, a nawet wyświetlania obiektów 3D z powodzeniem nadaje się szyna PCI. Dopiero w momencie, gdy scena trójwymiarowa jest skomplikowana, a programiści zadbali
o dużą liczę obiektów i wykorzystali wiele tekstur, na dodatek wysokiej rozdzielczości, wówczas przepustowość PCI przestaje wystarczać. Dzięki specjalnym rozwiązaniom, karta AGP powinna znacznie przyspieszyć wykonywanie operacji graficznych w takich sytuacjach. Niestety nie da się zainstalować karty PCI w porcie AGP, ani karty AGP w porcie PCI. Płyta główna musi być zaopatrzona w osobny port AGP (jedyne podłużne gniazdo na płycie wyglądające podobnie jak PCI, ale dalej odsunięte od krawędzi płyty). Nie należy już raczej stosować starych kart ISA i Local Lus, gdyż są to bardzo stare i nie stosowane obecnie standardy. Karta graficzna ma decydujące znaczenie, co do jakości wyświetlanego obrazu na ekranie monitora. Jeśli pracujemy tylko z aplikacjami biurowymi, takimi jak edytor tekstu czy arkusz kalkulacyjny, to wystarczy nam karta PCI z 1 lub 2 MB pamięci VRAM. Jeśli jednak mamy do czynienia z aplikacjami graficznymi to powinniśmy mieć kartę PCI lub AGP z co najmniej 4 MB pamięci VRAM (im więcej tym lepiej) zdolną wyświetlić dużą rozdzielczość przy dużej liczbie kolorów. Dobry obraz charakteryzuje się odpowiednią rozdzielczością, ilością kolorów, ostrością, żywymi barwami i brakiem migotania. Maksymalna rozdzielczość karty decyduje o ilości możliwych do wyświetlenia kolorów przy określonej rozdzielczości monitora. W przypadku monitora 15 calowego jest to najczęściej 800x600, 17 calowego 1024x768, 19 calowego 1280x1200 a 21 calowego 1600x1200. Obraz w reprezentacji 17 milionów kolorów uważany jest za obraz o jakości fotograficznej. Jeśli więc chcesz mieć realistyczny obraz, sprawdź czy posiadana przez ciebie karta jest w stanie wyświetlić obraz
z daną ilością kolorów przy wybranej rozdzielczości, zachowując częstotliwość odświeżania co najmniej 75 Hz.
OTO KILKA KART GRAFICZNYCH DOSTĘPNYCH NA RYNKU:
SiS 305 32MB PCI
- jest to niedroga karta z chipsetem SiS 305, pamięci 32 MB złączem PCI i wyjściem D-Sub. Chłodzenie przez radiator.
Radeon 9000 Pro 64MB DVI + tv out
Jest to karta z chipsetem radeon 9000 ATI.Pamięć 64 MB DDR (128bit) Układ Chip Rage Theater odpowiedzialny za obsługę wyjścia tv zastąpiony został w tej karcie przez zintegrowaną w procesorze RV250 jednostkę obsługującą wyjście TV do rozdzielczości 1024x768, oraz funkcje Fullstream ( sprzętowe filtrowanie podnoszące jakość obrazu) i funkcje Video Immersion II. Ponadto nowy procesor posiada podwójny zintegrowany 400MHz-owy RAMDAC, oraz zintegrowany 165 MHz-owy transmitter DVI. Karta posiada wyjścia Video, DVI, D-Sub. Chłodzona wentylatorem.
GeForceFX 5800 Gainward Ultra/800 Plus GS
- jest to katra z najwyższej półki z chipseten NVIDIA GeForceFX5800. Posiada niesamowite własności w zakresie jakości wizualizacji w grach i aplikacjach graficznych. Oparta na procesorze NVIDIA NV30 posiada nowy, trzeciej generacji silnik (CineFX). Zawiera dwa przetworniki RAMDAC o częstotliwości pracy 400MHz i pamięć 128.
Karta muzyczna
Karta muzyczna pozwala na odgrywanie oraz nagrywanie na komputerze dźwięku w formie plików muzycznych. Karty muzyczne umożliwiają także podłączenie do nich komputerowych głośników, wzmacniacza, mikrofonu. Praktycznie wszystkie karty wyposażone są w game port, do którego można także podłączyć urządzenia MIDI.
Do niedawna karty dźwiękowe współpracowały jedynie z magistralą ISA. W dzisiejszych komputerach podstawową szyną danych stała się szyna PCI. W konsekwencji większość modeli kart jest dostępna na rynku w wersji PCI. Do komunikacji z pecetem, każda karta dźwiękowa potrzebuje co najmniej trzech zasobów: adresu Input/Output, przerwania oraz kanału DMA. Za pomocą adresu I/O komputer kontaktuje się z kartą, gdy chce jej przekazać rozkazy.
Karta sieciowa
Karta sieciowa umożliwia przyłączenie komputera do sieci komputerowej. Jest wyposażona w co najmniej jedno gniazdo służące do podłączenia albo kabla koncentrycznego, albo skrętki. Karty sieciowe rozróżnia się głównie ze względu na szybkość pracy - 10 lub 100 Mb/s; większość produkowanych obecnie kart sieciowych jest przeznaczona do Ethernetu.
Wentylatory
Chłodzenie- Współczesne procesory wymagają dobrego chłodzenia. Należy przypomnieć, że kluczem do dobrego chłodzenia procesora jest możliwie jak najlepszy radiator. Solidny wentylator może naprawdę wiele zdziałać. Jeżeli zamontujemy naprawdę duży i solidnie "użebrowany" radiator, to do jego obracania wystarczyć powinien silnik o niskiej prędkości obrotowej. Zbyt wysokie obroty można osobiście zmniejszyć , wlutowując w szereg do zasilania rezystora np. 50 Ohm/2 W lub 2-3 szeregowo połączone diody prostownicze. Na każdej wystąpi spadek napięcia ok. 0,7 V, co przy np. 3 sztukach obniży zasilanie wiatraczka z 12 V do niespełna 10 V. Wywoła to zmniejszenie jego prędkości obrotowej, ale obniży równiez poziom generowanego hałasu. Konieczna będzie dokładna kontrola temperatury procesora pracującego w różnych warunkach, aby sprawdzić, czy nasz radiator nadrabia nieco mniejszy przepływ powietrza i procesor się nie przegrzewa (ewentualnie należy odpowiednio skorygować obroty ). Warto też zainteresować się oprogramowaniem dostarczonym wraz z płytą główną, gdyż może się okazać, że ma ono funkcję termicznej regulacji prędkości obrotowej wentylatora procesora (np. Asus Probe). Uruchomienie tej bardzo praktycznej opcji wymaga jedynie skonfigurowania oraz dodania do autostartu wspomnianego programu.
Napęd CD-ROM
Napęd CD-ROM - umożliwia komputerowi odczytywanie płyt CD-ROM, CD, CD-R, CD-RW. Podczas odczytu na dysk znajdujący się w napędzie CD-ROM pada światło lasera. W zależności od tego, czy padnie na pit, światło to zostanie odbite bądź nie. Informacje o odbiciu promienia lub o braku odbicia przekazywane są do komputera jako jedynki i zera, tworzące bity danych. Prędkość odczytu danych z CD-ROM-u określa się jako wielokrotność prędkości pierwszego napędu tego typu (oznaczanej jako x1) - 150 kB/s. Tak więc napęd CD-ROM x50 powinien odczytywać dane z maksymalną szybkością transferu 7,3 MB/s. Czas dostępu do informacji w typowych napędach CD-ROM wynosi około 90-120 ms, czyli jest około 10 razy dłuższy niż dla dysków twardych.
CD-RW
Nagrywarka CD-R oprócz tego, iż potrafi odczytywać płyty CD-ROM, CD, CD-R i CD-RW, umożliwia także nagrywanie płyt CD-R. Czas nagrania płyty w nagrywarce zależy od ilości danych do nagrania oraz od prędkości zapisu. Przy pojedynczej prędkości zapisu 650 megabajtów danych lub 74 minut muzyki nagrywa się w ok. 74 minuty (na szybszych nagrywarkach odpowiednio mniej). Do odczytu płyt nagrywarka CD-R używa lasera o zbliżonej mocy jak w zwykłym napędzie CD-ROM. Podczas wypalania płyt laser ten świeci już jednak z większą mocą tak, aby mógł utworzyć pity na płycie CD-R.
DVD
Napęd DVD - ROM - urządzenie umożliwiające odczytywanie płyt DVD i DVD-ROM, a także zwykłych płyt CD, CD-ROM, CD-R, CD-RW. Zasada działania napędu jest taka sama jak napędu CD-ROM, różnica polega na wykorzystaniu innego typu lasera. Napędy DVD-ROM działają obecnie z szybkością transferu od 1,3 MB/s (x1) do 20,8 MB/s (x16). Dla napędu DVD-ROM przyjęto podstawową prędkość odczytu (x1) na poziomie 1,3 MB/s. Nowoczesny napęd DVD-ROM x16 ma więc szybkość transferu znacznie większą od najszybszych napędów CD-ROM
Napęd dyskietek (dysk elastyczny)
Komputerowe urządzenie elektromechaniczne, które może odczytywać i zapisywać dane na dyskietkach magnetycznych i dyskietkach magnetooptycznych. Wyróżniamy: FDD -napęd dyskietek 3.5 - Napęd standardowych dyskietek 3.5 cala.
Podsumowanie
Jak widać z przedstawionego opisu części, z których zbudowany jest komputer PC, jest to urządzenie niezwykle skomplikowane. Przeciętny człowiek, który nawet na co dzień zasiada przy komputerze i go używa nie ma zazwyczaj pojęcia o tych wszystkich urządzeniach znajdujących się w środku. To sprawia, że specjaliści naprawiający podzespoły komputerowe, są obecnie bardzo cenieni i myślę, że ta dziedzina będzie się w przyszłości nadal dynamicznie rozwijać co doprowadzi do powszechnej znajomości zasad działania części komputera.
Szybki rozwój techniki powoduje, że to, co jeszcze wczoraj było nowością dziś stanowi standardowe wyposażenie każdego komputera.
Nikogo nie dziwi już kamera internetowa, czy aparat cyfrowy, które są kompatybilne z każdym komputerem. Producenci sprzętu komputerowego prześcigają się nawzajem w pomysłach i rozwiązaniach technologicznych, które maja ułatwić i uprzyjemnić nam życie.
Widać zatem, że świat informatyki jest bardzo rozległy i nie ogranicza się jedynie do biało-szarawego pudełka z paroma kabelkami. Przyszłość jednak należy do komputerów - coraz więcej sfer życia zostaje zautomatyzowanych - komputer bowiem nie myli się, nigdy nie jest zmęczony, nie domaga się urlopu, nie zakłada związków i nie strajkuje. Jednym słowem jest idealnym pracownikiem. Zatem kto wie, czy w przyszłości jedynym zawodem nie będzie właśnie informatyk?
Bibliografia
Czasopisma:
- Secret Service
- Easy PC
- Pc World? Chip
Internet:
- www.komputronic.pl
- www.komputerswiat.pl
Ksiazki:
- Komputer Osobisty IBM PC” Michał Kleiber, Romuald Szuniewicz
-„Anatomia dysków twardych” P. Metzger
- „Zakup i rozbudowa PC” T. Gajek
1