|
Budowa i działanie komputera
Nie wiesz jak działa komputer i z czego jest zbudowany?
Niniejszy artykuł w skrócie opisuje budowę i działanie
komputera PC. Wymienione są w nim podstawowe informacje o
podstawowych urządzeniach (podzespołach).
I Działanie
komputera
Komputer to skomplikowane urządzenie służące do przetwarzania
informacji. Z procesem tego rodzaju spotykamy się na każdym kroku.
Przetwornikiem informacji u człowieka jest mózg. Do przetwarzania
informacji służy wiele różnych urządzeń, np. kasa w sklepie,
bankomat.
Każde z nich działa według pewnego schematu postępowania – algorytmu:
1. Wprowadzamy dane wejściowe (np. ceny poszczególnych towarów;
kwotę, którą chcemy pobrać).
2. Informacje te są przetwarzane (w ukł. elektronicznych i
mechanicznych kasy, bankomatu).
3. Otrzymujemy dane wyjściowe (należność w kasie; pieniądze).
Algorytm
Algorytm to ciąg
instrukcji, których wykonanie spowoduje przekształcenie danych
wejściowych w wyjściowe.
Algorytm zostaje zapisany w postaci programu przez
konstruktorów urządzenia. Program to ciąg rozkazów, z których każdy
decyduje o wykonaniu jednej operacji elementarnej.
Urządzenia takie jak bankomat są skonstruowane w taki sposób, że
mogą wykonywać tylko jeden program. Układy uniwersalne, które możemy
programować, nazywamy procesorami. Urządzeniem spełniającym
to założenie jest mikroprocesor komputera.
DANE WEJŚCIOWE ->
PROCESOR (ALGORYTM) -> DANE WYJŚCIOWE
Komputer
Mikroprocesor to
niepodzielny układ scalony, do którego wprowadzamy dane wejściowe i
program ich przetwarzania, a otrzymujemy dane wyjściowe.
Procesor nie mógłby funkcjonować samodzielnie. Komputer musi przyjąć
dane wejściowe i program, dokonać na nich operacji przetwarzania, a
następnie wyprowadzić dane wyjściowe. Oprócz samego procesora
potrzebne będą układy do wprowadzania i wyprowadzania danych oraz
układy do przechowywania danych. Z tych elementów można już zbudować
mikrokomputer.
Procesor przetwarza wprowadzone dane zgodnie z założonym
programem.
Pamięć przechowuje program, dane, wyniki końcowe i cząstkowe.
Wydzielono w niej dwa elementy: pamięć stałą (ROM) i
pamięć operacyjną (RAM).
Z pamięci ROM procesor może wyłącznie czytać, nie może jednak
wprowadzać do niej żadnych danych. Przechowuje się w niej, między
innymi, wszystkie niezbędne dla procesora informacje.
Pamięć RAM przeznaczona jest do odczytu i zapisu. Wszystkie programy
i dane są najpierw umieszczane w RAM, a stamtąd przekazywane do
procesora.
Układy
wejścia/wyjścia (I/O – input - output) służą do komunikacji
mikrokomputera z takimi urządzeniami jak: dysk twardy, klawiatura,
mysz, monitor, drukarka, skaner, modem.
Procesor, pamięć i
układy wejścia/wyjścia połączone są za pomocą magistrali
(szyn). W czasie każdej operacji wykonywanej przez mikrokomputer, po
szynach przesyłane są dane (tj. wyniki działań), informacje
dotyczące tego, jaka operacja ma zostać wykonana na tych danych oraz
adresy miejsca w pamięci lub układu wejścia/wyjścia, w którym ma być
wykonana określona operacja na danych.
Jak komputer
rozumie informacje?
Komputer może przetwarzać
grafikę, tekst, muzykę, wykonywać skomplikowane działania
matematyczne. Oczywiście, procesor nie przyjmuje informacji w
postaci liter, czy nut, ale przetwarza liczby, za pomocą których
informacje te zostały zapisane.
Posługując się
systemem dziesiętnym, dowolną liczbę można przedstawić za pomocą
dziesięciu cyfr, od 0 do 9, np.:
1274 = 1x103
+ 2x102 + 7x101 + 4x100
Większość prostych urządzeń elektronicznych i mechanicznych (np.
włącznik światła przyjmuje zazwyczaj jeden z dwóch stanów: włączony
lub wyłączony. Tak też działają elementarne komórki komputera
zapamiętujące informację. Rejestrują 2 stany – istnienie
informacji/brak informacji. Dlatego wszystkie liczby przechowywane w
pamięci, przetwarzane przez procesor i przesyłane po magistralach,
są reprezentowane w postaci dwójkowej (1- informacja; 0 – brak
informacji), np.
10011 to 1x24
+ 0x23 + 0x22 + 1x21 + 1x20
– czyli 19
Komputer posługuje
się więc systemem dwójkowym. Każdy sygnał (przyjmujący wartość 1 lub
0) nazywa się bitem. Ciąg składający się z 8 bitów to bajt.
Proste komputery mogły przesyłać i przetwarzać jednobajtowe
(ośmioznakowe) ciągi bitów, czyli słowa maszynowe. Nowe
przetwarzają słowa dłuższe (16-, 32- czy 64-bitowe), dzięki czemu
pracują szybciej.
Bajt stanowi
podstawową jednostkę miary wielkości zakodowanej informacji. W
praktyce używa się jego wielokrotności:
1 KB = 1024 bajty,
1MB = 1024 KB, 1GB = 1024 MB.
II Budowa komputera – części i akcesoria komputerowe
Wnętrze komputera zaprojektowano tak, by poszczególne elementy
łatwo można było wymieniać i rozbudowywać. Dzięki temu, chcąc
pracować na lepszym komputerze, nie trzeba kupować nowego sprzętu –
można tylko dołączyć albo wymienić niektóre elementy, na przykład
pamięć lub dysk twardy.
W tej „czarnej skrzynce” (obudowie), można zobaczyć wiele elementów;
między innymi
karty drukowane. Są to płytki z materiału nieprzewodzącego
prądu, na które zostały naniesione miedziane ścieżki. Ścieżki są
odpowiednikiem kabla – łączą układy elektroniczne umieszczane na
kartach drukowanych. Układami tymi mogą być rezystory, kondensatory
i inne proste elementy, a także obiekty znacznie bardziej
skomplikowane: układy scalone – czarne kostki z wystającymi
rzędami metalowych nóżek. Wnętrze układu scalonego mieści ogromną
liczbę mikroskopijnych elementów elektronicznych, takich jak diody,
tranzystory, rezystory, kondensatory.
Wszystkie elementy znajdujące się wewnątrz obudowy komputera oraz
klawiatura, monitor, myszka – to części komputerowe.
Pozostałe elementy, takie jak drukarka czy skaner, stanowią
uzupełnienie – można je określić jako
akcesoria komputerowe.
Płyta główna
Płyta główna to
najważniejsza w komputerze karta drukowana. Na niej znajduje się
procesor i pamięć operacyjna. Do płyty głównej dołączane są wszelkie
elementy zestawu komputerowego.
Płyta główna jest podzespołem komputera o największych wymiarach.
Wizualnie jest największym elementem, który dostrzegamy po
podniesieniu obudowy komputera, jest też jednym z najważniejszych
elementów decydujących o szybkości komputera. Komputery standardu PC
mają budowę modułową, czyli istnieje możliwość rozbudowy
konfiguracji przez umieszczenie specjalnych kart rozszerzających w
odpowiednich złączach, umieszczonych właśnie na płycie głównej.
Płyta główna dobierana jest w zależności od instalowanego na niej
procesora, dlatego mówi się o „płycie dla Pentium” czy „płycie dla
AMD”.
Procesor
Procesor
(CPU - centralna jednostka wykonawcza) to skomplikowany
układ elektroniczny; układ
scalony, którego działanie polega na wykonywaniu instrukcji
programów. Nadzoruje on i synchronizuje prace wszystkich urządzeń w
komputerze.
Trzy parametry
charakteryzujące procesor to klasa i jej odmiana oraz zegar. Za ich
pomocą określa się szybkość pracy procesora, a więc i całego
komputera.
Pamięć
operacyjna
Pamięć komputera decyduje o
szybkości pracy różnych programów, a czasami także o tym, czy w
ogóle będą one pracowały. Wielkość pamięci określa, ile
informacji można w niej umieścić i jest ona liczona w megabajtach.
Zazwyczaj instaluje się ją skokowo: 64 MB, 128 MB, 256 MB, 512 MB.
Elementy pamięci zwykle w postaci kości DIMM, są umieszczane na
płycie głównej.
Drugim, obok
pojemności, parametrem decydującym o pracy pamięci jest średni
czas dostępu, czyli czas w jakim pamięć podaje informację żądaną
przez procesor.
Dysk twardy
Dysk twardy służy do
przechowywania programów i danych. Dyski twarde są na stałe
zamontowane w środku komputera i rzadko się je wyjmuje. Można jednak
zamontować dysk w specjalnej, wysuwanej kieszeni. Ułatwia to
przenoszenie dużych ilości danych pomiędzy komputerami i ich
ochronę.
Najważniejszą cechą dysku jest jego pojemność, mierzona w
megabajtach (MB) lub gigabajtach (GB). Średnia pojemność
sprzedawanych dysków rośnie z roku na rok. Na dzień dzisiejszy
wynosi ona 80 GB – 120 GB. Pojemność ta musi ciągle wzrastać,
ponieważ programy komputerowe i pliki zajmują coraz więcej miejsca
na dysku.
O szybkości pracy dysku decyduje także inny parametr – średni czas dostępu,
mierzony w milisekundach (ms). Im jest on krótszy, tym szybciej
pracuje dysk.
W komputerach
osobistych montowane są z reguły dyski posiadające architekturę IDE
lub jej nowszą odmianę EIDE. Tam gdzie istotna jest szybkość pracy
lub bezpieczeństwo danych, czyli w komputerach grafików, inżynierów
czy w serwerach sieciowych, stosuje się dyski w architekturze SCSI.
Dysk SCSI porozumiewa się z komputerem za pomocą sterownika dysku,
który jest oddzielną kartą drukowaną; dysk IDE nie potrzebuje
takiego sterownika.
Karta graficzna
i monitor
Karta graficzna – sterownik graficzny - steruje pracą monitora.
Od jej rodzaju zależy to, czy możemy używać monitora
monochromatycznego czy kolorowego, a także ilość dostępnych na
ekranie kolorów i rozdzielczość.
Monitor może
pracować w jednym z dwóch trybów: tekstowym lub graficznym. W trybie
tekstowym na ekranie mieści się standardowo 25 wierszy, a w każdym
wierszu mieści się do 80 znaków. Tryb graficzny jest określony przez
rozdzielczość i liczbę kolorów.
Monitor służy do
wyświetlania danych przetworzonych przez kartę graficzną. Ich
najważniejszym parametrem jest wielkość, mierzona jako przekątna
monitora i podawana w calach.
Modem
Modem (od
ang. MOdulator-DEModulator) jest to urządzenie
elektroniczne, którego zadaniem jest zamiana danych cyfrowych na
analogowe sygnały elektryczne lub (w bardzo starych modelach
modemów) dźwięki i na odwrót, tak aby mogły być przesyłane i
odbierane poprzez linię telefoniczną (a ostatnio także sieć
telewizji kablowej lub połączenie radiowe). Jest częścią DCE (Data
Communication Equipment), które w całości wykonuje opisane wyżej
czynności. Nieodzowne do współpracy jest DTE (Data Terminal
Equipment) i to dopiero stanowi całość łącza przesyłania danych.
Stacje dysków,
dyskietki, dysk CD-ROM
Do przenoszenia informacji
między komputerami służą dyskietki i dyski CD-ROM.
a) Dyskietki i
stacja dysków (FDD)
Można się spotkać z dwoma
rodzajami dyskietek: o średnicy 5,25 cala oraz z powszechnie
stosowanymi 3,5-calowymi.
Na dyskietkach
5,25-calowych można przechowywać do 1,2 MB informacji. Dyskietki
3,5-calowe mają pojemność 1,44 MB.
W środku
opakowania dyskietki znajduje się krążek magnetyczny. To na nim,
podobnie jak na taśmie magnetofonowej, zapisują się informacje.
Dyskietki są odczytywane przez stacje dysków, odpowiednio 3,5 i
5,25-calowe. Stacje są schowane w obudowie komputera, użytkownik
widzi tylko otwór, do którego wkłada dyskietkę. W starszych typach
komputerów osobistych montowano tylko stacje 5,25 cala, później dwie
stacje – 3,5 cala i 5,25. Dziś nowe komputery mają już tylko stacje
3,5-calowe.
b) Stacja
dysków CD-ROM
Dysk CD-ROM na pierwszy rzut
oka nie różni się niczym od dysku kompaktowego. Dysk CD-ROM zawiera
jednak dane komputerowe, podobnie jak dyskietka lub twardy dysk, a
nie muzykę, jak dysk CD.
Podobnie jak dysk
kompaktowy, dysk CD-ROM jest odczytywany przez promień lasera
biegnący po jego powierzchni. Odbijający się promień lasera jest
kierowany przez system pryzmatów i luster do fotodetektora, który
rejestruje otrzymywane dane. Mechanizm stacji CD-ROM przetwarza te
dane na zrozumiałe dla komputera informacje.
Płyty CD-R\W mają
pojemność kolejno 650 MB, 700 MB, 800 MB, 900 MB.
Klawiatura
Klawiatura komputera służy
do wprowadzania danych i wydawania poleceń. Podzielona jest na
cztery części: maszynową, edycyjną, kalkulatorową i funkcyjną.
Myszka
Myszka to urządzenie do
sterowania położeniem kursora na ekranie i zatwierdzenia wybranych
poleceń. Większość współczesnych programów praktycznie nie działa
bez myszy.
|