Základní struktura počítače Komponenty osobního počítače skříň počítače základní deska procesor (CPU) operační paměť pevný disk grafická karta síťová karta zvuková karta optické mechaniky zdroj komunikační rozhraní (porty)
Komponenty osobního počítače HW (hardware) ze kterého se skládá počítač, jeho jednotlivé části a další příslušenství můžeme rozdělit na vnější a vnitřní. Vnějším HW rozumíme jeho periferní zařízení (klávesnice, monitor, …). Naopak vnitřní HW je právě to, co je ukryto uvnitř základní jednotky počítače, tedy v počítačové skříni. Aby počítačová sestava fungovala tak, jak má, je nutné, aby všechny potřebné komponenty byly správně zapojeny.
Počítačová skříň (Case) Case obsahuje všechny základní vnitřní komponenty počítače. Počítačové skříně se vyrábí v mnoha provedeních podle rozměrů, vzhledu apod. Každá skříň má na čelní stěně ovládací tlačítka a dvířka mechanik, na zadní stěně propojovací konektory. Součástí skříně bývá také napájecí zdroj. Typy skříní Desktop Výhodou desktopu jsou klasické rozměry. Její nevýhodou je to, že se pokládá přímo na pracovní plochu stolu, kde (i když se na ni staví monitor) zabírá zbytečně místo. Výhodou tohoto uspořádání je snadný přístup ke konektorům na zadní stěně skříně a okamžitá instalace skříně. Nevýhodou je menší vnitřní prostor skříně, který snižuje variabilitu pozdějších úprav počítače. Tower (věžová provedení) V současné době se používají v několika variantách Minitower (Micro Tower) - je věží nejmenší. Jeho prostor postačuje pro běžné komponenty kancelářských počítačů, ale doplňování dalších komponent je výrazně omezeno. Miditower (Middle Tower) - prostorově odpovídá desktopovému provedení, je větší než minitower. Pro běžně konfigurované PC postačuje, navíc má rezervu pro další rozšíření. Bigtower (Big Tower) - je největší stojící skříní, určenou především pro servery (centrální počítače sítí). Jeho výhodou je velký prostor pro komponenty ve skříni.
1
Základní deska Základní deska propojuje jednotlivé součástky počítače do fungujícího celku a poskytuje jim elektrické napájení. Postupem času se funkce základní desky rozšiřovala v tom, že sama začínala obsahovat některé součástky počítače, které se do ní dříve musely zapojovat zvlášť (např. integrovaná grafická, síťová, zvuková karta). Typická základní deska umožňuje zapojení procesoru, operační paměti. Další komponenty (např. grafické karty, zvukové karty, pevné disky, mechaniky) se připojují pomocí rozšiřujících slotů nebo kabelů, které se zastrkávají do příslušných konektorů. Na základní desce je dále umístěna energeticky nezávislá paměť ROM, ve které je uložen systém BIOS, který slouží k oživení počítače hned po spuštění. Výběr základní desky Toto kritérium je důležité z hlediska velikosti počítačové skříně. Nejběžnějšími formáty jsou m-ATX a ATX. Chceme-li si pořídit malou počítačovou skříň, volíme typy u-ATX, mini-ITX a m-ATX (micro-ATX). Jestliže máme standardně velikou skříň např. typu TOWER, zvolíme základní desku formátu ATX. Před výběrem typu základní desky musíme vědět, jakého rozšíření chceme dosáhnout. Výběrem desky typu micro-ATX, u-ATX a mini-ITX jsme omezeni počtem rozšiřujících karet. Procesory se zapojují do základní desky, kde mají své místo. Toto místo se nazývá socket. Verze socketu udává, do jaké základní desky je možné procesor osadit. Při výběru základní desky je potřeba dbát na to, aby byla základní deska vybavena stejným typem socketu jako procesor. V opačném případě není možné zapojení procesoru do základní desky. Výrobci uvádí, pro jakou patici je deska navržena. Nejčastěji se jedná o patice pro procesory Intel nebo AMD. Přenos dat mezi mezi díly řídí čipová sada (chipset). Čipová sada rozhoduje, jaký procesor a operační paměť je možné k základní desce připojit. Jedná se o základní stavební kámen základní desky. Čipset zprostředkovává komunikaci mezi danými komponenty na základní desce, udává vlastnosti základní desky. To znamená, že nám také určuje, jaké paměti bude podporovat, konkrétně typ paměti, frekvenci paměti, kolik slotů a především maximální kapacitu. Nejrozšířenějším typem jsou operační paměti DDR2 a DDR3. Nejběžnější počet slotů na základní desce je jeden, dva, čtyři a šest. Sběrnice - soustava vodičů, která umožňuje přenos signálů mezi jednotlivými částmi počítače. Pomocí těchto vodičů mezi sebou jednotlivé části počítače komunikují a přenášejí data. Sloty a konektory na základní desce Na základní desce jsou také integrovány sloty pro rozšiřující komponenty. Jedná se především o sloty PCI sloty – síťová karta, zvuková karta AGP slot – typický pro grafickou kartu PCI-Express – náhrada za PCI a AGP, označení: 1x, 4x, 8x, 16x Dále konektory pro pevné disky, DVD mechaniky (IDE, SATA), USB konektory nebo i eSATA či firewire (připojení externího disku, videokamery). Na všech základních deskách jsou integrovány i USB konektory, které jsou v různých počtech a různých verzích. Nejnovější verzí je USB 3.0, která je také nejrychlejší. Nejčastější variantou jsou USB 2.0 a dnes již na ústupu jsou verze USB 1.1.
2
Procesor Procesor je řídící jednotka, základ neboli srdce celého počítače. Je to ta nejdůležitější součást počítače. K nejvýznamnějším výrobcům procesorů na našem trhu patří firmy Intel a AMD. Při jejich výběru musíme mít na zřeteli, zda jsou kompatibilní se základní deskou, konkrétně s chipsetem v počítači. Procesor je elektronický integrovaný obvod, na němž závisí chod celého počítače. Procesory disponují počty jader, existují jednojádrové, dvoujádrové, čtyř a vícejádrové procesory. Běží na určitých frekvencích a disponují mezipamětí. Mezipaměť se pohybuje v řádech MB. Nejnovější modely disponují i integrovanou grafikou. Procesory dělíme především podle výrobců, a to Intel a AMD. Dále se dělí podle počtu jader. Nejběžnější počet jader pro počítače jsou v rozmezí od 1 do 4 jader. Vyšší počty jader se vyskytují např. u serverů. S tím také souvisí dělení podle typu zdrojového zařízení. Procesory se však dělí i podle typu socketu, pro který jsou určen. Kolika jádrový procesor vybrat? Jednojádrové procesory jsou součástí mini notebooků, kde jsou pro nenáročnou práci opravdu dostačující. Dvoujádrové procesory jsou koncipovány pro běžné uživatele s požadavky na bezproblémový chod mírně náročnějších programů, jako jsou kancelářské balíčky Office (MS Word, Excel, PowerPoint, Access, …) a podobně. Pro sledování filmů, hraní graficky náročných her či práci s grafikou je vhodné pořídit si procesor čtyř a vícejádrový. Je však třeba mít na zřeteli, že s výkonnějším procesorem si musíte pořídit i výkonnější grafickou kartu, operační paměť (RAM) a základní desku, se kterou bude procesor kompatibilní. Pokud nebude ostatní hardware dostatečně výkonný, nemůže být využit plný potencionál procesoru. Pro upřesnění – můžete vlastnit čtyřjádrový procesor, ale pokud budete používat grafickou kartu bez výkonu, potencionál procesoru zůstane nevyužitý, tedy nepůjde vám pustit Blu-ray film a ani si nezahrajete hry s výbornou grafickou stránkou. Jakou frekvenci zvolit? Zjednodušeně lze říci, že čím vyšší frekvence, tím vyšší výkon. Do kanceláří a pro nenáročnou práci budou vhodné frekvence do 2 GHz. Do herních počítačů modely mezi 2,5 - 3 GHz. Zjednodušeně platí, že čím vyšší frekvence, tím vyšší výkon. Avšak toto tvrzení se dá obhájit jen v rámci jedné dané generace procesorů. V dnešní době není tak důležitá frekvence, jako je počet jader. Frekvence totiž není vše a záleží také na tzv. architektuře procesoru. Je-li zastaralá architektura procesoru, nepomůže ani velice vysoká frekvence. Jestliže vás zajímají rozdíly ve výkonech jednotlivých procesorů, hledejte na internetu servery, které se zabývají testováním procesorů. Zároveň se často sleduje optimalizace jednotlivých aplikací oproti možnostem nově přicházejících technologií. Jaký je dnešní trend při výrobě procesorů? Procesory jsou dnes velmi výkonné a dosahují vysokých taktů. Dnešní směr se však spíše ubírá k navyšování počtu jader než k nekonečnému zvyšování taktu. Přetaktováním se myslí, že například z procesoru o frekvenci 2 GHz se provede příslušnými úpravami například procesor na frekvenci 2,5 GHz. Toto se však nedoporučuje uživatelům, kteří se v této problematice nevyznají. Jak již bylo řečeno, směřuje se k většímu počtu jader než k přetaktování. Důvod je jednoduchý pokud se u procesoru navyšuje frekvence, úměrně s tím roste spotřeba elektrické energie a 3
v závislosti na tom stoupá i teplota. Tímto vzniká obrovský problém takto vysoce taktovaný procesor uchladit. Více jádrové procesory mohou běžet na podstatně nižších frekvencích, ale tím, že si úlohu umí rozdělit do dvou, čtyř či více vláken, jsou schopné pracovat podstatně rychleji s nižší elektrickou spotřebou. Jádro V jádru procesoru dochází k samotnému výpočtu na požadované úlohy. V případě vyššího počtu jader v procesoru si jednotlivá jádra danou úlohu rozdělí její výpočet mezi sebe a tím rapidně sníží dobu výpočtu požadované hodnoty. V podstatě by se dalo říct, že čím víc jader procesor má, tím více aplikací/programů můžeme mít současně puštěné na svém počítači bez toho, aby se počítač jakkoli zpomalil nebo zadrhával. Frekvence Frekvence nám udává rychlost výpočtu jednotlivých jader. Čím vyšší frekvence, tím procesor rychleji zpracovává potřebné výsledky. Frekvence dnešních procesorů se pohybuje v řádech GHz. Přetaktování Přetaktování zvyšuje frekvenci jader, čímž můžeme dosáhnout lepších výpočetních vlastností. Na druhou stranu tímto zásahem můžeme snížit životnost procesoru, protože při přetaktování vzniká nežádoucí teplo, na které není procesor konstruován. Mezipaměť Jedná se o fyzickou paměť procesoru, kterou využívá procesor k ukládání mezivýpočtů. Když má procesor dostatečně velkou vlastní paměť, nepotřebuje si ukládat mezivýpočty do operační paměti (RAM), čímž se snižuje doba výpočtu. Chlazení procesoru Procesory produkují velké množství tepla. Proto je na každém procesoru připevněn masivní chladič s ventilátorem, který teplo rozptyluje do okolí. Ventilátor je kabelem připojen do konektoru na základní desce počítače, která sleduje jeho otáčky i teplotu procesoru. V případě přehřívání procesoru pak vydá výstražný signál, sníží výkon procesoru nebo počítač vypne.
Operační paměť Operační paměť (RAM Random Access Memory), je využívaná k ukládání mezivýpočtů. Jak napovídá zkratka RAM, jedná se o paměť s náhodným přístupem. Operační paměť RAM po vypnutí PC ztrácí veškerá uložená data. Operační paměti DDR2 a DDR3 jsou nejrozšířenějším typem. Velice důležitým parametrem je pracovní frekvence, která je udávaná čipsetem základní desky. Tyto paměti se vyrábějí v jednotkách GB. Paměti DDR3 pracují na podstatně vyšších frekvencích s nižší spotřebou elektrické energie. Některé operační paměti jsou vybavené i pasivním chlazením, což efektivně odvádí teplo. To přispívá k vyšší životnosti paměti. Každý typ operační paměti má určitý rozsah frekvencí. Pro maximální využití potenciálu se doporučuje využít nejvyšší možnou frekvenci. Nejčastější frekvence pro paměť DDR2 je 800 MHz. Setkat se však můžeme i s frekvencemi 400, 533 i 1066 MHz. Nejčastější frekvence pro paměti DDR3 jsou 1066 a 1333 MHz. Existují i vyšší frekvence, což však představuje i vyšší cenovou kategorii. Většinou platí pravidlo, čím vyšší frekvence, tím vyšší cena.
4
Velikost operační paměti - minimem pro domácí použití jsou 2 GB až 4 GB.
Pevný disk Pevný disk (HDD hard disk drive) je zařízení, které se používá v počítači k trvalému uchování většího množství dat. Disk pracuje na principu magnetického záznamu. Skládá se z několika kruhových ploten (disků), mezi kterými se na vzduchovém polštáři vznášejí záznamové a čtecí hlavy. Plotny se velmi rychle otáčejí a hlavy se mohou pohybovat od okraje disku k jeho středu. Na disku jsou pak ve stopách (v tzv. sektorech) zaznamenány jednotlivé soubory. Protože disk slouží jako úložiště souborů, zajímá nás na prvním místě velikost (kapacita) disku (TB, GB). Pokud nemáte vysoké nároky na kapacitu, postačí pro vaše data a aplikace disk s velikostí 160 GB – 320 GB. Ti náročnější si mohou pořídit disk až do velikosti 2 TB. Pokud máte doma klasický stolní osobní počítač, ve kterém je pevný disk s menší kapacitou, můžete si koupí pevného disku s vyšší kapacitou stávající kapacitu navýšit. Druhý disk bude moci fungovat jako disk záložní, tedy pouze pro zálohu a uchování dat. Máte-li v počítačové skříni dostatek místa, můžete si pořídit i víc pevných disků o různých kapacitách. Majitelé notebooku obvykle interní disk nemění, ale pořizují si disk externí pro zvýšení stávající kapacity. Dalšími sledovanými parametry jsou jeho rychlost (rychlost přenosu dat do paměti a z paměti), hlučnost disku a rozhraní, přes které disk komunikuje s dalšími díly. Standardní disky do počítačů, značené také jako HDD, mají velikost 3.5“ a v dnešní době již disponují rozhraními IDE, Serial ATA I, II či III. Pro notebooky jsou určeny pevné disky menších rozměrů, nejčastěji 2.5“ o stejném rozhraní. Externí pevné disky se používají např. pro zálohování dat nebo pro výměnu dat s ostatními uživateli, přičemž provedení externího pevného disku umožní disk volně přenášet.
Grafická karta Grafická karta nebo také videoadaptér je součástí počítače, jejímž úkolem je vytvářet grafický výstup na monitoru, grafické výpočty atd. Připojena je většinou přes PCI-Express slot. Grafická karta může být i integrována na základní desce. Jedná se většinou o méně výkonné verze grafických čipů, výjimečně s přidanou vlastní pamětí. Grafické karty integrované na základní desce jsou vytlačovány integrací grafického jádra přímo do procesoru nebo na společnou desku spolu s procesorem. Výrobců grafických karet je na dnešním trhu mnoho, ale všichni výrobci používají grafické čipy (jádra) od společnosti ATI a Nvidia. Firma Intel zabudoval grafické jádro do některých svých procesorů. Grafické karty obsahují vlastní mikroprocesor (GPU – graphics processing unit), paměti (př. 1024 MB, 2048 MB) i sběrnice (př. šířka 128, 256 a 512 bitů).
Síťová karta Umožňuje komunikaci mezi počítači. Dnes je většinou integrována na základní desce. Většina karet na trhu je označena jako 100/1000 Mbit Fast Ethernet adaptér. Tyto karty přenášejí data rychlostí až
5
1 Gbit/s. Bezdrátové Wi-FI sítě (standard IEEE 802.11) dosahují teoreticky rychlosti přes 300 Mbit/s, prakticky v závislosti na signálu spíše nižší.
Zvuková karta Zvuková karta je rozšiřující karta počítače pro vstup a výstup zvukového signálu. Obsahuje D/A převodník (digitální signál mění v analogový) pro výstup na reproduktory a A/D převodník (analogový mění v digitální) pro vstup z mikrofonu. Je dnes již standardně integrována na každé základní desce.
Optické mechaniky Je to periferní zařízení na ukládání dat na optické disky. Některé mechaniky mohou jen číst z disku, ale většina mechanik umí čtení i zápis. Binární kód je na tato média zaznamenáván ve formě tzv. pitů, což jsou mikroskopické prohlubeninky (tečky, čárky) na povrchu příslušného média. Jde tedy o mechanický záznam. Čtení záznamu je prováděno pomocí optického zařízení a laserového paprsku, tudíž nedochází k žádnému mechanickému kontaktu ani opotřebení (detektor sleduje pouze změnu odrazu laseru (světla) při dopadu na jednotlivé body (pity) na povrchu média). Takových mikroskopických bodů se vejde na malou plochu hodně, takže optická média mají stále větší kapacitu. Čtení je rychlé a spolehlivé. Zpočátku bylo značnou nevýhodou, že jednou zapsaná data už nešla nijak přepisovat, upravovat či mazat, ale dnes je tento problém vyřešen (viz níže). Typ mechaniky závisí na tom, s jakými médii pro uchovávání dat pracuje. Na výběr máme CD mechaniky, DVD mechaniky a BLU-RAY mechaniky. CD (Compact Disk) je již relativně dlouhou dobu používané médium, zpočátku zejména jako hudební nosič, ale dnes již naprosto běžné a cenově dostupné pro záznam libovolných digitálních dat. Kapacita běžného CD je 650 MB resp. 700 MB. Záznam je proveden pouze na jedné straně (proto na druhé straně mohou být popisky apod.) Můžeme rozlišit tři základní typy: Hudební CD se označují jako Audio CD, počítačová CD se označují CD-ROM. Zapisovatelná a přepisovatelná CD se označují CD-R a CD-RW. Množství dat, které lze na CD uložit bylo původně 650 MB. Dnes jsou standardem 700 MB média (i když existují i 800 MB). U přepisovatelných disků je možnost smazání celého disku. DVD (Digital Video Disc, Digital Versatile Disc) je formát digitálního optického datového nosiče, který může obsahovat filmy ve vysoké obrazové a zvukové kvalitě nebo různé jiné údaje. DVD disk se na pohled velice podobá kompaktnímu disku. Princip DVD médií je podobný jako u CD disků, pouze hustota pitů a spirály je mnohonásobně větší (u DVD existuje i možnost zápisu do dvou vrstev - Dual Layer). Médium umožňuje zápis na jednu nebo obě dvě strany, v jedné nebo dvou vrstvách na každou stranu. Na počtu stran a vrstev závisí kapacita média. (př. jedna vrstva - kapacita 4,7, dvě vrstvy 8,5 GB, dvě vrstvy na každé straně - 17,1 GB).
6
BLU-RAY - poslední generace z hlediska ukládání dat využívající BLU-RAY disky označované BD-R s kapacitou 25 GB (25 000 MB), v případě dvouvrstvého disku 50 GB (50 000 MB). I zde je přepisovatelná varianta, která se označuje BD-RE. Připojení V dnešní době je na výběr ze tří druhů připojení a to PATA (paralelní), SATA (sériové) a USB (sériové). U interních mechanik je rozhraní PATA již v dnešní době na ústupu, je nahrazováno SATA porty. U externích je připojení pouze přes rozhraní USB.
Zdroj Zdroj zajišťuje napájení pro všechny komponenty v počítači. Převádí 230 V střídavých z rozvodné sítě na 12 a 5 V stejnosměrných, které potřebují ke své funkci počítačové díly. Zdroje mívají také přepěťovou pojistku a ochranu proti zkratu. Základní charakteristikou zdroje je jeho výkon 350 W až nad 1000 W. Podstatný je i zvukový projev zdroje. Jsou zdroje, které mají hlučné a malé ventilátory, nebo také i velké a tiché ventilátory. Díky lepší efektivitě se ale ani tolik nezahřívají, takže se chlazení ani nemusí příliš namáhat. Dnešní skříně i zdroje mají rozměrovou normu ATX. ATX zdroj vždy bude vyhovovat ATX skříni.
Komunikační rozhraní (porty) Jednotlivé konektory na zadní straně počítače představují tzv. porty (rozhraní), která jsou určena ke komunikaci mezi počítačem a vnějšími zařízeními. PS/2 port - port sloužící výhradně pro připojování klávesnice a myši. Pro snadnější orientaci jsou barevně rozlišeny, zelený je pro myš a fialový pro klávesnici. DVI (Digital Visual Interface – digitální vizuální rozhraní) – připojení LCD displeje, přenos dat realizován digitálně VGA (Video Graphics Array – video-grafické rozhraní) – analogový výstup na monitor HDMI – port obsahuje digitální obraz stejně jako DVI port a navíc i zvuk, používá se k propojení s LCD televizorem. Kabely VGA, DVI nepodporují zvukové signály. Kabely HDMI podporují zvukové signály. Audiovstupy/výstupy - různý počet, záleží na naší zvukové kartě. I zde se uchytil jistý standard, co se jejich barevného rozlišení týče. Většinou se setkáme s klasickými konektory typu jack (3,5 mm) v provedení: zelený (výstup na přední reproduktory), modrý (nahrávací vstup line-in) a růžový (vstup pro mikrofon). Bývá také optický port pro nejkvalitnější přenos zvuku. Firewire port (IEEE 1394) – rychlý přenos dat (digitální kamery). Je nahrazován USB. USB port (Univeral Seriál Bus) – rychlé rozhraní, verze 2.0, 3.0. Je univerzální, lze připojit myš, tiskárnu, skener… Výhody – zařízení lze zapojovat za sebou, připojovat i odpojovat při zapnutém počítači, možnost napájení dílů s malou spotřebou (např. MP3 přehrávač) RJ 45 – zásuvka, která slouží k připojení síťového kabelu, je stejná pro síť s rychlostí 100 Mbit/s i 1 Gbit/s, rozdíl je síťové kartě a dalších prvcích sítě.
7
