Zásadní komponenty, bez kterých se žádný počítač neobejde, jsou následující:

Hardware Pojmem hardware rozumíme veškeré elektronické vybavení počítače. Kromě různých periferií (jako jsou myš, klávesnice, tiskárny, monitory) rozumíme tímto pojmem především jednotlivé komponenty počítače. Zásadní komponenty, bez kterých se žádný počítač neobejde, jsou následující:     

zdroj elektrické energie základní deska paměť procesor grafická karta

Zdroje Důvod použití zdroje je velmi jednoduchý - počítač potřebuje napájení. Háček je v tom, že počítač potřebuje poměrně stabilní nekolísající napětí a velmi vysoký příkon. Zdroje do počítačů dodávají různá napětí a proudy. 5 v – 20 A, 12 v – 15 A, 3,3 v – 5 A, a další. Celkový příkon počítače bývá podle činnosti od 80 až do 500 W.

Základní deska Základní deska počítače je komponenta, která umožňuje propojení ostatních prvků v počítači. Jejím hlavním úkolem je propojit procesor a paměť se zbytkem systému. Kromě tohoto také umožňuje připojení dalších rozšiřujících karet. Na základní desce nalezneme také další obvody pro práci s USB, zvukem, disky a tak dále. Základní schéma současných základních desek je založeno na dvou důležitých prvcích: severní a jižní můstek. Jiný název pro totéž je také „chipset“. Vzhledem k velkému množství komunikujících komponent je pro přenos dat mezi nimi použito několika vodičů, které tyto komponenty propojují „najednou“. Jedná se o tzv. sběrnice. Každá sběrnice je charakteristická svou bitovou šířkou, frekvencí a určením. Jeden typ sběrnice propojuje severní a jižní můstek, procesor Evropský sociální fond Praha a EU – Investujeme do vaší budoucnosti

a paměti, jiný typ sběrnice přenáší data mezi disky, jiný propojuje rozšiřující karty. Jejich jména vám jistě prozradí víc: FSB, ATA, SATA, SCSI, ISA, PCI, PCI-Express. Na základní desce též nalezneme paměť s uloženým systémem BIOS.

Paměť Při zpracování dat potřebuje počítač výsledky své práce někam ukládat. Vhodným zařízením je paměť. v principu je jedno o jakou paměť se jedná, ale u osobních počítačů se jedná především o paměť RAM. Více o ní později.

Procesor Procesor je hlavním výkonným prvkem počítače. Vše co procesor dělá je vykonávání instrukcí – velmi jednoduchých příkazů (sečti, přesuň, vynásob, přeskoč, čekej…). Toto zřetězení dílčích příkazů je vlastně náš program, který používáme při práci. O tom, jak rychle tyto příkazy procesor vykonává, rozhodují dva údaje. Hodinový cyklus a strojový cyklus. Strojový cyklus je doba, kterou potřebuje procesor pro vykonání instrukce – tedy k sečtení, vynásobení, přesunutí čísel. Tato doba bývá 1 až 4 hodinové cykly. Procesor pro svou práci potřebuje digitální signál, s jehož pomocí právě zmíněné výpočty provádí. Říká se mu taktovací signál nebo taktovací kmitočet. Udává se v hertzích. Taktovací signál na obrázku vlevo má frekvenci 4 Hz. Čili: pokud by například instrukce procesoru „sečti čísla a a B“ vyžadovala pro své vykonání 2 hodinové cykly, trvalo by sečtení dvou čísel přesně 0,5 s. Stejnou dobu by trval i strojový cyklus. Je však třeba si uvědomit, že sekunda je – co se počítačů týče – poměrně dlouhá doba. Taktovací frekvence dnešních počítačů se pohybují v jednotkách GHz a hodinové cykly tedy v časech stovek pikosekund. Předními výrobci procesorů jsou v současné době dvě společnosti a to Intel a AMD. Byť oba výrobci vyrábějí procesory jedné architektury (to velmi zjednodušeně znamená, že jsou velmi podobné a některé instrukce, které provádí, jsou stejné) není možné je v PC mezi sebou zaměňovat. To z toho důvodu, že každá základní deska je určená pro připojení buď procesorů Intel nebo AMD. Každý z těchto výrobců svoje procesory opatří jakýmsi obalem – pouzdrem. Těchto pouzder je celá řada. Výrobce desky určí pro jaký typ procesoru je deska určena a podle toho ji vybaví patřičnou paticí pro připojení a patřičným severním můstkem.

Evropský sociální fond Praha a EU – Investujeme do vaší budoucnosti

Dalšími často skloňovanými parametry procesorů jsou: počet jader a délka zpracovávaného slova. Procesor totiž vždy zpracovává pouze jednu intrukci. To, že se to tak uživatelům nejeví, je ale věcí operačního systému. Abychom pochopili pojem jádro, předefinujme ho zpět na pojem procesor. Procesor, který má 2 jádra má vlastně 2 procesory (jsou to 2 procesory). Procesor, který má 4 jádra má vlastně 4 procesory (jsou to 4 procesory). Jediný rozdíl je v tom, že nejsou vidět – jsou ve stejném obalu. Již zde můžeme vidět rozdíl. Máme-li v PC více procesorů, můžeme oba využívat pro provádění různých!!! instrukcí. Pokud tedy zakoupíme dvoujádrový procesor s taktovací frek. 2 GHz, máme vlastně 2 procesory o frekvenci 2 GHz a můžeme tedy zpracovávat například instrukce z prohlížeče Internetu (v 1. jádře) a z programu pro přehrávání hudby (ve 2. jádře). Oboje stejnou rychlostí. Délka slova vyjadřuje kolik dat (bitů) „najednou“ procesor zpracuje v jedné instrukci. v dnešní době se setkáváme s hodnotami 32 a 64 bitů. Architektura procesoru musí korespondovat se zbytkem systému. Máme-li procesor 64 bitový, potřebujeme též 64 bitovou základní desku a 64-bitový operační systém.

Grafická karta Popis grafických karet je vlastně popisem samostatného velmi sofistikovaného počítače. Vzhledem k tomu, že téma grafických karet s naším kurzem téměř nijak nesouvisí, uveďme jen pár poznámek. Grafická karta (GPU) je nutnou součástkou pro každý počítač PC. Počítače PC totiž předpokládají alespoň jediný prostředek pro zobrazení dat uživatelům. Počítač bez ní jednoduše nenastartuje. Grafická karta má za úkol zpracovávat přijatá data a vytvářet z nich obraz, který pak zobrazí monitor. Co se dat týče je to velmi náročná činnost. Přitom také záleží na tom, co právě s PC děláme. Zpracovávat video nebo hru je jistě náročnější na prostředky GPU než běžné kancelářské činnosti. Při výběru grafické karty je nutné toto zohlednit. Připojení GPU do systému se děje zpravidla několika způsoby: Evropský sociální fond Praha a EU – Investujeme do vaší budoucnosti

   

připojení samostatné GPU přes PCI sběrnici (zastaralé) připojení samostatné GPU přes AGP slot (pouze starší PC) připojení samostatné GPU přes sběrnici PCI-Express GPU integrována na základní desce – konkrétně v severním můstku

Ceny grafických karet se pohybují v relacích od 500,- do desítek tisíc korun.

Zdroje (podruhé) Pojďme se nyní podívat na některé komponenty podrobněji. O zdrojích toho moc řečeno nebylo. Pro napájení počítačů se používají elektronické zdroje – tzv. spínané. To z důvodu, že spínaný zdroj je možné vyrobit menší i při značných nárocích na dodávaný proud. Jako elektronické zařízení také velmi trpí na závady a je velmi často příčinou nefunkčnosti PC. Svou konstrukcí jsou až na výměnu pojistky neopravitelné. V 99,9% případů se setkáte se zdroji typu ATX (což je zároveň formát základní desky). Tyto zdroje se vyznačují tím, že i při vypnutém počítači stále napájí některé obvody základní desky, které umožňují zapnutí PC (tlačítkem, myší, klávesnicí, v určitém čase, po síti atd.) Pro připojení k počítači nalezneme několik konektorů. Největší z nich se zapojuje do základní desky, dále nalezneme další konektory pro přídavné napájení procesoru, disků, jednotek a nově i grafických karet.


Sběrnice Sběrnice jsou v PC velmi častým zařízením, které slouží k propojení několika komponent. Sběrnice rozdělujeme podle určení a liší se frekvencí, bitovou šířkou, max. propustností pro data a též počtem připojitelných zařízení. FSB (Front Side Bus) Hlavní systémová sběrnice. Propojuje CPU, RAM a severní a jižní můstek. PCI (Peripheral Component Interconnect) Sběrnice pro připojení rozšiřujících karet. Je 32 bitová, frekv. 33 MHz, max. rychlost přenosu dat je 133 MB/s. Je to jedna z nejrozšířenějších sběrnic v PC. Karty pro sběrnici PCI podporují technologii Plug and Play a po jejich připojení do PC není potřeba žádného dalšího nastavení. Sběrnice PCI nepodporuje odpojení za provozu (HotPlug). Sběrnice PCI má i svou variantu „mini PCI“ pro použití v noteboocích. Její vlastnosti jsou shodné. Existuje rozšíření této sběrnice pro servery (šířka sběrnice je 64 bitů a frekv. 64/133 MHz) Tento standart se označuje PCI-X. Nepleťte si ho s následující sběrnicí. PCI-Express (Peripheral Component Interconnect-Express) Možno říct, že se v podstatě nejedná o sběrnici, ale nechme to stranou. Data jsou po PCI-Express přenášeny sériově, díky čemuž je možné zvýšit přenosovou rychlost. Šířka sběrnice je variabilní (1-32 bitů) a frekvence se liší podle standartu (2,5 – 5 GHz). PCI-Express používá několik typů slotů pro připojení rozšiřujících karet. Označují se jako PCI-E x1, x2, x4, x8, x16. Jedná se o počet kanálů, po kterých karta přenáší data. Rychlost jednoho kanálu je 250 MB/s v každém směru. Na obrázku je vidět shora konektory PCI-E x4, x16, x1, x16 a dole pro porovnání klasický slot PCI. Do slotu s vyšším množstvím kanálů je možné připojit kartu s nižším počtem. Sloty PCI-Express x16 se většinou používají pro připojení grafických karet. Sloty x1 pro připojení síťových, zvukových a jiných rozšiřujících karet. I sběrnice PCI-E má svou variantu „mini“. Rovněž podporuje Plug and Play a nepodporuje Hot Swap. Evropský sociální fond Praha a EU – Investujeme do vaší budoucnosti

ATA (Advanced Technology Attachment) Je sběrnice pro připojení mechanik a pevných disků. Pro sběrnici existuje synonymum IDE. Na základní desce se většinou nachází jeden až dva řadiče ATA. Ke každému z nich je možné připojit 2 zařízení, které je nutné rozlišit jako master nebo slave. K tomu slouží přepínače vždy na konkrétním zařízení. Jako všechny ostatní i sběrnice ATA existuje v několika specifikacích, které se od sebe liší především maximální přenosovou rychlostí od 33 od 133 MB/s a použitým typem propojovacích kabelů (40/80 pinů). I sběrnice ATA má svou „mini verzi“, která je používána pro připojení karet CompactFlash. Zařízení na sběrnicích ATA nejsou odpojitelná za chodu. v dnešní době je sběrnice ATA vytlačována novějším standardem SATA (Serial – ATA). Tato mění jednak rozhraní pro připojení a zvyšuje přenosové rychlosti. v nejnovější verzi dosahuje sběrnice SATA teoretické přenosové rychlosti až 600 MB/s. Rovněž již není nutné se starat o nastavení zařízení na master / slave, protože je možné připojit vždy jen jedno zařízení na kabel. Všechna SATA zařízení podporují Hot Plug, nicméně skutečnou podporu Hot Plug umožňují pouze zařízení fungující v nativním režimu a ne v IDE emulaci, což vyžaduje mít v BIOSu nastaven AHCI režim (Advanced Host Controller Interface). Některé z prvních SATA řadičů a starší operační systémy jako například Windows XP přímo nepodporují AHCI režim. USB (Universal Serial Bus) USB je univerzální sériová sběrnice. Moderní způsob připojení periferií k počítači. Nahrazuje dříve používané způsoby připojení (sériový a paralelní port, PS/2, Gameport apod.) pro běžné druhy periférií - tiskárny, myši, klávesnice, joysticky, fotoaparáty, modemy atd., ale i pro přenos dat z videokamer, čteček paměťových karet, MP3 přehrávačů, externích disků a externích vypalovacích mechanik. Sběrnice USB je od svého počátku koncipována jako Hot Plug a většina zařízení podporuje také technologii Plug and Play.


Vzhledem k vývoji se do dnešní doby můžeme setkat se 3 standardy: USB 1.1, 2.0 a 3.0, které se od sebe liší rychlostí ( 12 Mb/s, 480 Mb/s, 5 Gb/s) a jsou vzájemně kompatibilní. Výjimku tvoří standart USB 3.0, který neumožňuje připojení zařízení USB 3.0 ke starším řadičům, avšak do USB 3.0 můžeme připojit zařízení starších standardů. Pro sběrnici USB je také typické velké množství použitých konektorů. Typy konektorů se značí písmeny a nejběžnější je typ a (flash disky, konektory v PC…), dále typ B (tiskárny, scannery) a obě varianty mají své „mini“ a „mikro“ varianty, které se používají především v mobilních telefonech, fotoaparátech, kamerách, čtečkách atd.

BIOS Popisem sběrnic jsme vlastně popisovali zařízení umístěná na základní desce. Proto uveďme ještě jednu důležitou položku, kterou nalezneme na každé základní desce osobního počítače. Tou je malá elektronická paměť obsahující specializovaný systém. BIOS (anglicky Basic Input-Output System) implementuje základní vstupně–výstupní funkce pro počítače IBM PC kompatibilní a představuje vlastně firmware pro osobní počítače. v současné době se BIOS používá hlavně při startu počítače pro inicializaci a konfiguraci připojených hardwarových zařízení a následnému nalezení zavaděče a zavedení operačního systému, kterému je pak předáno další řízení počítače. Součástí BIOSu je malá část umožňující měnit různá nastavení. Tuto část správně nazýváme Setup. Možnosti nastavení v této části jsou následující:  nastavení taktu procesoru a operační paměti, napájecí napětí procesoru  detekce harddisků, CD-ROM, DVD-ROM  nastavení periferií (integr. zvuková, síťová karta, modem)  nastavení pořadí hledání zavaděče (HDD, CD-ROM, USB, LAN, FDD) – tzv. „bootovací sekvence“  hardware monitor - informace o teplotě procesoru, napětí zdroje, otáčky ventilátorů  power management - nastavení možností napájení  další služby - u notebooků např. kalibrace baterií


Část Setup systému BIOS lze vyvolat pár okamžiků po startu počítače stiskem specifické klávesy (klávesa F2, Delete a podobně). Následně se na monitoru zobrazí grafické rozhraní pro nastavení Setupu.

Paměti Jedná se o poměrně široké téma související s počítači. Počítač totiž paměť potřebuje v podstatě ke všem operacím. Jedná se o zařízení, které umožňuje uchovávat data. Paměti je možné rozdělit z několika hledisek: na non-volatilní, které nepotřebují napájení pro uchování dat, a volatilní, které potřebují napájení pro uchování dat. Dále pak na paměti určené pro čtení a pro čtení a zápis. Je možné též rozlišovat paměti elektronické a ostatní. Parametry, které zkoumáme u pamětí, jsou především kapacita, doba přístupu k datům a případně další parametry jako např. frekvence. PROM (Programmable Read-Only Memory)

EPROM (Erasable Programmable Read-Only Memory)


EEPROM (Electrically Erasable PROM)

Flash


RAM (Random Access Memory)


Pevný disk (Hard disk drive) Hlavním důvodem velkého rozšíření pevných disků je velmi výhodný poměr kapacity a ceny disku, doprovázený relativně vysokou rychlostí čtení a zápisu dat. Hlavní nevýhodou je mechanické řešení, které má poměrně vysokou spotřebu elektrické energie, je náchylné na poškození při nešetrném zacházení (pád, náraz apod.) a relativně vysoká hmotnost.

Pro připojení pevných disků se používají rozhraní ATA, SATA, SCSI a SAS. Poslední dvě zmíněné jsme ještě nepopsali. SCSI [skazi] je standardní rozhraní a sada příkazů pro výměnu dat mezi jednotlivými komponenty počítače a jeho hlavní sběrnicí. SCSI se nyní nejčastěji používá u výkonných pracovních stanic nebo serverů. Osobní počítače nebo notebooky používají SCSI pouze výjimečně (dlouhou dobu je používala společnost Apple); používají především ATA/IDE nebo novější SATA. Sériová verze této sběrnice se nazývá SAS (Serial Attached SCSI). Zajímavostí je, že SAS rozhraní je zpětně kompatibilní s rozhraním SATA 2.0, a tyto disky je tedy možné připojit k SAS rozhraní. Obráceně to ale neplatí.


Pevné disky se také často zapojují do tzv. RAIDů. Existuje několik typů, přičemž každý má své výhody, nevýhody a typické aplikace. RAID 0

RAID 1

RAID 0+1

RAID 10

RAID 3


RAID 5


Zásadní komponenty, bez kterých se žádný počítač neobejde, jsou následující:

Recommend Documents