2012

Marta Kierzek

Wydawnictwo Boskiej Marty

2012-10-10

Budowa Komputera

Komputer (z ang. computer od łac. computare – liczyć, sumować; dawne nazwy

używane w Polsce: mózg elektronowy, elektroniczna maszyna cyfrowa, maszyna

matematyczna) –maszyna elektroniczna przeznaczona do przetwarzania informacji,

które da się zapisać w formie ciągu cyfr albo sygnału ciągłego.

Pomimo że mechaniczne maszyny liczące istniały od wielu stuleci, komputery w

sensie współczesnym pojawiły się dopiero w połowie XX wieku, gdy zbudowano

pierwsze komputery elektroniczne. Miały one rozmiary sporych pomieszczeń i

zużywały kilkaset razy więcej energii niż współczesne komputery osobiste (PC), a

jednocześnie miały miliardy razy mniejszą moc obliczeniową.

Małe komputery mogą zmieścić się nawet w zegarku i są zasilane baterią. Komputery

osobiste stały się symbolem ery informatycznej i większość utożsamia je z

"komputerem" właśnie. Najliczniejszymi maszynami liczącymi są systemy

wbudowane sterujące najróżniejszymi urządzeniami - od odtwarzaczy MP3 i zabawek

po roboty przemysłowe.

Podstawowe komponenty komputera:

1. Monitor

2. Płyta główna

3. Procesor

4. Gniazda kontrolerów dysków twardych (ATA)

5. Kości pamięci operacyjnej (RAM)

6. Karty rozszerzeń

7. Zasilacz

8. Napęd optyczny (CD/DVD)

9. Dysk twardy (HDD)

10. Klawiatura

11. Mysz

Monitor

Monitor - urządzenie wyjściowe, podłączone do komputera będące źródłem światła,

wyświetlające na własnym ekranie obraz oglądany z drugiej strony przez oglądającego.

Wyróżnia się monitory lampowe (kineskopowe) - CRT, monitory oparte na ciekłych

kryształach (LCD), oraz monitory plazmowe.

O jakości monitora decydują m.in. takie parametry jak:

* plamka - jej wielkość decyduje o rozmiarach

najmniejszych detali jakie monitor jest w stanie wyświetlić,

im mniejsza plamka tym dokładniejszy obraz, przy czym

średnia wielkość plamki rośnie wraz z przekątną ekranu

(0,28 mm - 21 calowe; 0,25 mm - 15 calowe);

* rozmiary ekranu - czyli przekątna ekranu wyrażana w

calach (1 cal = 2,54 cm );

* rozdzielczość - jest to ilość pikseli w poziomie i w pionie. Im wyższa rozdzielczość

tym obraz może być ostrzejszy, jest to jednak uwarunkowane również możliwościami

zainstalowanej w komputerze karty graficznej, która bezpośrednio decyduje o jakości

wyświetlanego obrazu.

* kolory w jakich obraz może być wyświetlany na ekranie monitora podawane są w

bitach: o 8 - bitów = maks. 256 kolorów (minimum dla multimediów) o 16 - bitów =

maks. 65 536 kolorów (HighColor, jakość wideo) o 24 - bity = maks. 16,8 mln

kolorów (TrueColor, jakość fotograficzna); Dokładniej 224 kolorów o 32 - bity =

maks. 4,3 mld kolorów (TrueColor, szybszy dostęp do pamięci); Dokładniej 232

kolorów

* częstotliwość odświeżania - im wyższa tym lepsza, co objawia się mniejszym

migotaniem obrazu, rozsądny poziom to 85 Hz lub 100 Hz dla mniejszych monitorów.

Płyta główna

Płyta główna (ang. mainboard) – najważniejsza płyta

drukowana urządzenia elektronicznego, na której

zamontowano najważniejsze elementy urządzenia,

umożliwiająca komunikację wszystkim pozostałym

komponentom i modułom.

W komputerze na płycie głównej (ang. motherboard)

znajdują się procesor, pamięć operacyjna lub gniazda do

zainstalowania tych urządzeń oraz gniazda do zainstalowania dodatkowych płyt zwanych

kartami rozszerzającymi (np. PCI), urządzeń składujących (dyski twarde, napędy optyczne

itp.) i zasilacza. 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 Kontrolery poszczególnych urządzeń zgrupowane są głównie w dwóch mostkach –

północnym i południowym.

Mostek północny, podłączony bezpośrednio do procesora przy pomocy FSB, zawiera

kontroler pamięci oraz kontroler szyny graficznej. W przypadku zintegrowania kontrolera

pamięci z procesorem mostek ten może nie występować, wówczas bezpośrednio do procesora

podłączany jest przez HyperTransport mostek południowy.

Mostek południowy, podłączony do mostka północnego, może zawierać kontrolery PCI,

USB, dźwięku, Ethernetu, dysków (ATA, SATA) itp. Do niego też zazwyczaj podłączone są

dodatkowe zewnętrzne kontrolery (np. IEEE 1394).

Na płycie głównej umieszczony jest także zegar czasu rzeczywistego.

Procesor

Procesor (ang. processor) nazywany często CPU (ang. Central Processing Unit) - urządzenie

cyfrowe sekwencyjne potrafiące pobierać dane z pamięci, interpretować je i wykonywać jako

rozkazy. Wykonuje on bardzo szybko ciąg prostych operacji (rozkazów) wybranych ze zbioru

operacji podstawowych określonych zazwyczaj przez producenta procesora jako lista

rozkazów procesora.

Współczesne procesory (zwane mikroprocesorami) wykonywane są zwykle jako układy

scalone zamknięte w hermetycznej obudowie, często posiadającej złocone wyprowadzenia

(stosowane ze względu na własności stykowe tego metalu). Ich sercem jest monokryształ

krzemu, na który naniesiono techniką fotolitografii szereg warstw półprzewodnikowych,

tworzących, w zależności od zastosowania, sieć od kilku tysięcy do kilkuset milionów

tranzystorów. Połączenia wykonane są z metalu (aluminium, miedź). Ważnym parametrem

procesora jest rozmiar elementów budujących jego strukturę. Im są one mniejsze tym niższe

jest zużycie energii, napięcie pracy oraz wyższa częstotliwość pracy. Współczesne procesory

używane w komputerach osobistych wykonywane są w technologii pozwalającej na

uzyskanie elementów o rozmiarach mniejszych niż 65 nm, pracujących z częstotliwością

kilku GHz. Według planów największych producentów procesorów, pod koniec roku 2007

powinny pojawić się procesory wykonane w technologii 45 nm, a w 2010 - 32 nm. Fabryki

procesorów muszą posiadać pomieszczenia o niezwykłej czystości, co jest bardzo kosztowne.

Dysk twardy

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 r. 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, współcześnie zaś dyski kilkusetmegabajtowe w

komputerach osobistych należą do rzadkości), najczęściej posiadają rozmiar nawet kilkuset

(powyżej 400 GB) GB, (w laptopach 20-260 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.

Dla dysków twardych najważniejsze są parametry: pojemność, szybkość transmisji danych,

czas dostępu, prędkość obrotowa talerzy (obr/min.) oraz MTBF.

Kilka dysków twardych można łączyć w macierz dyskową, dzięki czemu można zwiększyć

niezawodność przechowywania danych, dostępną przestrzeń na dane, zmniejszyć czas

dostępu.

Budowa dysku twardego

Dysk stały składa się z zamkniętego w obudowie, wirującego talerza (dysku) lub zespołu

talerzy, wykonanych najczęściej ze stopów aluminium, o wypolerowanej powierzchni

pokrytej nośnikiem magnetycznym (grubości kilku mikrometrów) oraz z głowic

elektromagnetycznych umożliwiających zapis i odczyt danych. Na każdą powierzchnię

talerza dysku przypada po jednej głowicy odczytu i zapisu. Głowice są umieszczone na

elastycznych ramionach i w stanie spoczynku stykają się z talerzem blisko osi, w czasie pracy

unoszą się, a ich odległość nad talerzem jest stabilizowana dzięki sile aerodynamicznej

(głowica jest odpychana od talerza podobnie jak skrzydło samolotu unosi maszynę) powstałej

w wyniku szybkich obrotów talerza. Jest to najpopularniejsze obecnie rozwiązanie (są też

inne sposoby prowadzenia głowic nad talerzami).

Ramię głowicy dysku ustawia głowice w odpowiedniej odległości od osi obrotu talerza w

celu odczytu lub zapisu danych na odpowiednim cylindrze. Pierwsze konstrukcje (do ok.

200MB) były wyposażone w silnik krokowy, stosowane również w stacjach dysków i stacjach

dyskietek. Wzrost liczby cylindrów na dysku oraz konieczność zwiększenia szybkości

dysków wymusił wprowadzenie innych rozwiązań. Najpopularniejszym obecnie jest tzw.

voice coil czyli cewka, wzorowana na układzie magnetodynamicznym stosowanym w

głośnikach. Umieszczona w silnym polu magnetycznym cewka porusza się i zajmuje

położenie zgodnie z przepływającym przez nią prądem, ustawiając ramię w odpowiedniej

pozycji. Dzięki temu czas przejścia między kolejnymi ścieżkami jest nawet krótszy niż 1

milisekunda a przy większych odległościach nie przekracza kilkudziesięciu milisekund.

Układ regulujący prądem zmienia natężenie prądu, tak by głowica ustabilizowała jak

najszybciej swe położenia w zadanej odległości od środka talerza (nad wyznaczonym

cylindrem).

Informacja jest zapisywana na dysk przez przesyłanie strumienia elektromagnetycznego przez

antenę albo głowicę zapisującą, która jest bardzo blisko magnetycznie polaryzowalnego

materiału, zmieniającego swoją polaryzację (kierunek namagnesowania) wraz ze strumieniem

magnetycznym. Informacja może być z powrotem odczytana w odwrotny sposób, gdyż

zmienne pole magnetyczne powoduje indukowanie napięcia elektrycznego w cewce głowicy

lub zmianę oporu w głowicy magnetyczno oporowej.

Ramiona połączone są zworą i poruszają się razem. Zwora kieruje głowicami promieniowo po

talerzach a w miarę rotacji talerzy, daje każdej głowicy dostęp do całości jej talerza.

Zintegrowana elektronika kontroluje ruch zwory, obroty dysku, oraz przygotowuje odczyty i

zapisy na rozkaz od kontrolera dysku. Niektóre nowoczesne układy elektroniczne są zdolne

do skutecznego szeregowania odczytów i zapisów na przestrzeni dysku oraz do remapowania

sektorów dysku, które zawiodły.

Obudowa chroni części napędu od pyłu, pary wodnej, i innych źródeł zanieczyszczenia.

Jakiekolwiek zanieczyszczenie głowic lub talerzy może doprowadzić do uszkodzenia głowicy

(head crash), awarii dysku, w której głowica uszkadza talerz, ścierając cienką warstwę

magnetyczną. Awarie głowicy mogą również być spowodowane przez błąd elektroniczny,

zużycie i zniszczenie, błędy produkcyjne dysku.

Pamięć RAM

RAM (ang. Random Access Memory) - jest to

podstawowy rodzaj pamięci cyfrowej zwany

też pamięcią użytkownika lub pamięcią o

dostępie swobodnym. Choć nazwa sugeruje,

że oznacza to każdą pamięć o bezpośrednim

dostępie do dowolnej komórki pamięci (w

przeciwieństwie do pamięci o dostępie

sekwencyjnym, np. rejestrów przesuwnych),

to nazwa ta ze względów historycznych

oznacza tylko te rodzaje pamięci o

bezpośrednim dostępie, które mogą być też

zapisywane przez procesor, 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 w

momencie zaniku napięcia zasilania, dlatego wyniki pracy programów muszą być zapisane na

jakimś nośniku danych.

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.

Karta dźwiękowa Dzisiejsze komputery nie obędą się bez tak ważnego elementu jakim jest karta dźwiękowa

(muzyczna). Bezpowrotnie minęły czasy kiedy to z naszego peceta wydobywał się

charakterystyczny klik, którego nie jestem w stanie nazwać, lecz pewnie ci bardziej

doświadczeni przedstawiciele naszego społeczeństwa świetnie go pamiętają. Różnorodność

funkcji jakie oferuje karta dźwiękowa jest bardzo duża. Dzięki niej możemy oglądnąć film,

posłuchać ulubionej muzyki czy porozmawiać ze znajomymi przez skype. Nieraz efekty

jakich możemy doświadczyć są porażające. Przy dobrym sprzęcie podczas oglądania filmu

możemy usłyszeć świst kuli przelatującej nad lewym uchem, a nad głową usłyszeć trzepotanie

skrzydeł motyla.

Każdy ma w swoim komputerze kartę dźwiękową, lecz nie każdy może coś więcej

powiedzieć na temat budowy czy jakości dźwięku, dlatego postaramy się przybliżyć jej

budowę i funkcje.

Budowa karty dźwiękowej

Wejście mikrofonowe wejście typu mono, które

umożliwia podłączenie mikrofonu. Najcześciej

spotykane w kolorze różowym. Problemy

związane z obsługą mikrofonu najczęściej są

spowodowane złymi ustawieniami głośności lub

niską jakością przetwornika.

Wejście liniowe spotykane główne w kolorze

niebieskim, służy do podłączania żródła sygnału

stereo z takich urządzeń jak wieża audio,

telewizor czy odtwarzacz CD.

Wyjście liniowe występuje w kolorze zielonym i

możemy do niego podłączyć głośniki, słuchawki i

wzmacniacz.

Wyjście liniowe głośników tylnych pełni taką

samą funkcje co poprzednie złącze, lecz wykorzystywane jest przy obsłudze dźwięku

przestrzennego przy tranmitowaniu dwóch kanałów tylnych w systemie 4.1.

Port gier/port MIDI umożliwia podłączenie pada, dżojstika, a także pobieranie i wysyłanie

informacji zgodnych ze standardem MIDI. Obecnie zintegrowane układy powodują że

rzadziej ten port występuje, dlatego czasami konieczne jest zastosowanie tzw. śledzia.

Oprócz wyżej wymienionych złącz istnieją także wyższej jakości produkty, które są

wyposażone w szereg dodatkowych gniazd rozszerzających możliwości karty dżwiękowej.

Obecnie nawet najprostsze modele posiadają wyjścia optyczne lub cyfrowe takie jak:

gniazda mini jack, FireWire, cyfrowe wyjście DIN, cyfrowe wejście i wyjście, USB.

Źródła

http://www.google.pl

http://www.pl.wikipedia.org

http://www.budowakomputera.ovh.org