BUDOWA

KOMPUTERA

___

Autorzy: Wojtek Remer

Bartek Pucher

Komputery całkowicie zdominowały

rynek sprzętu elektronicznego. Gdzie się

nie obejrzymy, na każdym kroku możemy

je spotkać. Dostarczają nam rozrywki,

pomagają w pracy, a nawet tę pracę za

niektórych wykonują. Jest wiele rodzajów

komputerów, ale tu chodzi nam o ten

najbardziej znany i rozpowszechniony

komputer osobisty. W dzisiejszych czasach

prawie każdy potrafi się nim posługiwać,

lecz nie każdy wie jak on jest zbudowany.

Na tej stronie przedstawiamy budowę

komputera oraz poszczególnych jego

komponentów i podzespołów.

___________________________________

Poszczególne elementy budowy

komputera:

Monitor

Płyta główna

Procesor

Gniazda kontrolerów dysków

twardych

Kości pamięci operacyjnej

Karty rozszerzeń

Zasilacz

Napęd optyczny

Dysk twardy

Klawiatura

Mysz

___________________________________

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 – najważniejsza płyta

drukowana urządzenia elektronicznego,

na której zamontowano najważniejsze

elementy urządzenia, umożliwiająca

komunikację wszystkim pozostałym

komponentom i modułom.

_________________________________

W komputerze na płycie głównej

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).

_________________________________

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 - nazywany często CPU to

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 – 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.

_______________________________________________________________________________

__

Pamięć RAM - 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 komputera oraz jako

pamięć danych sterowników

mikroprocesorowych.

DLA BARDZO CIEKAWYCH, czyli

JAK DOKŁADNIE ZBUDOWANY JEST DYSK:

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

Karta graficzna - często określana

też mianem akcelerator grafiki, to

element komputera tworzący sygnał

dla monitora.

_____________________________

Podstawowym zadaniem karty

graficznej jest przechowywanie

informacji o tym jak powinien

wyglądać obraz na ekranie monitora

i odpowiednim sterowaniu

monitorem. Pierwsze karty

graficzne potrafiły jedynie

wyświetlać znaki alfabetu

łacińskiego ze zdefiniowanego w

pamięci karty generatora znaków -

tryb tekstowy. Kolejna generacja

kart graficznych potrafiła już

wyświetlać w odpowiednim kolorze

poszczególne punkty (piksele) - tryb

graficzny. Nowoczesne procesory

graficzne udostępniają wiele funkcji

ułatwiających i przyśpieszających

pracę programów. Możliwe jest

narysowanie odcinka, trójkąta,

wieloboku, wypełnienie ich

zadanym kolorem lub wzorem, tzw.

akceleracja 2D. Większość kart na

rynku posiada również wbudowane

funkcje ułatwiające tworzenie

obrazu przestrzeni trójwymiarowej,

tzw. akceleracja 3D. Niektóre

posiadają zaawansowane algorytmy

potrafiące na przykład wybrać tylko

widoczne na ekranie elementy z

przestrzeni.

_____________________________

Budowa karty graficznej:

Większość kart graficznych (i wszystkie współczesne) składają się z następujących elementów:

Procesor graficzny (GPU) - odpowiedzialny za generowanie obrazu w pamięci obrazu

Pamięć obrazu - VideoRAM, bufor ramki (ang. framebuffer) - przechowuje cyfrowe dane

o obrazie

Pamięć ROM - pamięć przechowująca dane (np. dane generatora znaków) lub firmware

karty graficznej, obecnie realizowana jako pamięć flash EEPROM

DAC przetwornik cyfrowo-analogowy - odpowiedzialny za przekształcenie cyfrowych

danych z pamięci obrazu na sygnał sterujący dla monitora analogowego; w przypadku kart

wyłącznie z wyjściem cyfrowym DAC nie stosuje się

Interfejs do systemu komputerowego - umożliwia wymianę danych i sterowanie kartą

graficzną - zazwyczaj PCI, AGP, PCI-Express

Interfejs na slocie karty graficznej - zazwyczaj P&D, DFP, VGA, DVI, HDMI, DisplayPort

Wiele z kart graficznych posiada także:

Framegrabber - układ zamieniający zewnętrzny, analogowy sygnał wideo na postać cyfrową

Procesor wideo - układ wspomagający dekodowanie i przetwarzanie strumieniowych

danych wideo;

w najnowszych konstrukcjach zintegrowany z procesorem graficznym.

________________________________________________________________________________

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…

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

- cyfrowe wyjście DIN

- cyfrowe wejście i wyjście

- FireWire

- USB

Napęd optyczny – jest to urządzenie,

które za pomocą wiązki lasera

odczytuje lub zapisuje, dane na tzw.

nośnikach optycznych.

____________________________

Do najpopularniejszych napędów

optycznych zalicza się:

CD-ROM - napęd czytający płyty

CD w formatach CD-R, CD-ROM,

CD-RW, CD-DA, CD-Extra, CD-

TEXT, Photo-CD, Video-CD,

Multisession CD

nagrywarka CD - napęd czytający

oraz zapisujący płyty CD w wyżej

wymienionych formatach

DVD-ROM - napęd czytający

płyty CD (patrz CD-ROM) oraz

DVD w formatach DVD±R,

DVD±RW, DVD±R DL, DVD-ROM,

DVD-RAM, DVD-Video

combo CD/DVD - napęd będący

hybrydą nagrywarki CD oraz

DVD-ROM

nagrywarka DVD - napęd

czytający oraz nagrywający płyty

CD oraz DVD w formatach

DVD±R, DVD±RW, DVD±R DL,

DVD-ROM, DVD-RAM, DVD-

Video

combo Blu-Ray - napęd będący

hybrydą nagrywarki DVD oraz

czytający płyty Blu-Ray w

formatach BD-ROM, BD-R, BD-RE

nagrywarka Blu-Ray napęd

czytający oraz nagrywający

płyty CD, DVD oraz Blu-Ray

____________________________

NOTATKI: