Danas su kompjuterski uređaji toliko čvrsto ušli u naše živote da je nemoguće zamisliti naše postojanje bez njih. Međutim, većina korisnika gotovo nikada ne razmišlja o tome kako svi ovi sistemi funkcioniraju. O tome će se dalje raspravljati (za "luke", da tako kažem). Naravno, neće biti moguće sve detaljno opisati i pokriti sve tehničke aspekte (a većini ljudi ovo nije potrebno). Stoga ćemo se ograničiti na glavne aspekte, govoreći jednostavnim „ljudskim“ jezikom.
Računar za lutke: osnovne komponente
Kada govorimo o strukturi bilo kog računarskog uređaja, treba jasno razumeti da se on u osnovi sastoji od hardvera i softvera.
Hardver se odnosi na sve povezane uređaje koji se, da tako kažem, mogu dodirivati rukama (procesori, memorijski stickovi, hard diskovi, monitori, video, audio i zvučni adapteri, tastatura, miš, periferni uređaji poput štampača, skenera itd. d.). Ljudi ponekad sve ove komponente nazivaju "kompjuterski hardver".
Softverski dio se sastoji od mnogih komponenti, među kojima vodeću ulogu ima operativni sistem, na osnovu kojeg se vrši interakcija između hardverskog dijela i drugih programa i drajvera uređaja instaliranih u njemu - posebnih programa uz pomoć kojih OS može komunicirati sa samim hardverom i koristiti ga prilikom obavljanja određenih zadataka.
Odavde je lako zaključiti da je glavni princip rada računara bilo koje vrste interakcija hardverskih i softverskih komponenti. Ali ovo je samo površinska ideja. Ovi procesi će biti opisani malo kasnije.
Računarski hardver
U hardveru su, kako mnogi vjeruju, procesor i RAM na prvom mjestu. Djelomično je to tačno. Oni osiguravaju izvršavanje svih programskih naredbi i omogućavaju pokretanje određenih procesa.
S druge strane, ako kopate dublje, niti jedna "hardverska" komponenta sama po sebi ne vrijedi ništa, jer da bi se koristila mora biti negdje povezana. I tu se najvažnija važnost pridaje tzv. matičnim pločama (popularno poznatim kao “matične ploče”) - specijalnim uređajima na koje se montiraju sve ostale komponente, mikro kola itd. U tom smislu je osnovni princip rada računara (ispravno funkcionisanje bez kvarova) je pravilno povezivanje svih hardverskih komponenti preko odgovarajućih kontrolera u posebne utore ili konektore na samoj ploči. Ovdje postoje pravila, na primjer, o pravilnoj upotrebi PCI magistrala, o povezivanju tvrdih diskova i izmjenjivih diskova po principu Master/Slave, itd.
Odvojeno, vrijedi spomenuti informaciju na kojoj se podaci snimaju, kao zauvijek, i memoriju sa slučajnim pristupom (RAM) koja se koristi za izvršavanje softverskih komponenti.
Vrste softvera
Softverski princip rada računara podrazumeva korišćenje odgovarajućeg softvera za obavljanje zadatih zadataka.
U opštem shvaćanju, softver je podijeljen u nekoliko kategorija, među kojima možemo posebno razlikovati sistemski softver i uključiti same operativne sisteme, drajvere uređaja, a ponekad i uslužne programe neophodne za osiguravanje ispravnog rada cijelog sistema. Ovo je, da tako kažemo, uobičajena ljuska u koju su ugrađeni programi i aplikacije. Softver ovog tipa ima strogi fokus, odnosno fokusiran je na izvršavanje određenog zadatka.
Ali pošto govorimo o tome šta su osnovni principi rada računara u opštem smislu, sistemski softver je na prvom mestu. Dalje, pogledajmo kako počinje cijeli kompjuterski sistem.
Čas informatike. Računar: Uključite i provjerite uređaje
Verovatno su mnogi korisnici desktop računara primetili da se kada uključe računar čuje karakterističan zvuk iz sistemskog zvučnika. Malo ljudi obraća pažnju na njega, ali iz samog izgleda možemo zaključiti da svi hardverski uređaji rade normalno.
Šta se dešava? Princip rada računara je da kada se napajanje napaja posebnom čipu, koji se naziva primarni ulazno/izlazni uređaj, svi uređaji se testiraju. Prvi korak je otkrivanje problema u radu video adaptera, jer ako nije u redu, sistem jednostavno neće moći prikazati vizualne informacije na ekranu. Tek tada se utvrđuje tip procesora i njegove karakteristike, parametri RAM-a, tvrdi diskovi i drugi uređaji. U stvari, BIOS u početku pohranjuje informacije o cijelom hardveru.
Opcije preuzimanja
Tu je i sistem za izbor uređaja za pokretanje (tvrdi disk, optički medij, USB uređaj, mreža, itd.). U svakom slučaju, dalji princip rada računara u smislu pokretanja je da uređaj mora imati takozvani boot record, koji je neophodan za pokretanje sistema.
Početak operativnog sistema
Da biste učitali OS, potreban vam je poseban bootloader, koji inicijalizuje kernel sistema snimljen na hard disku i smešta ga u RAM, nakon čega se kontrola nad procesima prenosi na sam OS.
Osim toga, glavni zapis za pokretanje može imati fleksibilnije postavke, dajući korisniku pravo da odabere sistem za pokretanje. Ako je pokretanje napravljeno sa prenosivog medija, sa njega se čita izvršni kod za pokretanje, ali učitavanje se u svakom slučaju vrši samo ako BIOS utvrdi da je izvršni kod ispravan. U suprotnom, na ekranu će se pojaviti obavijest o nemogućnosti pokretanja, na primjer da particija za pokretanje nije pronađena. U ovom slučaju se ponekad koristi tabela particija koja sadrži informacije o svim logičkim diskovima na koje se tvrdi disk može podijeliti. Između ostalog, pristup informacijama direktno zavisi od organizacione strukture datoteka, koja se naziva sistem datoteka (FAT, NTFS, itd.).
Imajte na umu da je ovo najprimitivnija interpretacija procesa učitavanja, jer je u stvarnosti sve mnogo složenije.
pokretanje programa
Dakle, operativni sistem se učitao. Sada se fokusirajmo na funkcioniranje programa i aplikacija. Centralni procesor i RAM su prvenstveno odgovorni za njihovo izvršavanje, a da ne spominjemo drajvere drugih uključenih uređaja.
Princip rada računarske memorije je da kada se izvršna datoteka programa ili drugog objekta pokrene sa ROM-a ili prenosivog medija, kada aplikacija igra komplementarnu ulogu, neke povezane komponente, najčešće dinamičke, se stavljaju u memoriju sa slučajnim pristupom. (RAM) preko biblioteka kernela sistema (iako za jednostavne programe njihovo prisustvo možda nije obezbeđeno) i drajvera uređaja neophodnih za rad.
Oni pružaju komunikaciju između operativnog sistema, samog programa i korisnika. Jasno je da što je veća RAM memorija, to se više komponenti može učitati u nju i brže će doći do njihove obrade. Kada stignu komande za interakciju, centralni procesor ulazi u igru i izvodi sve računske radnje u sistemu. Kada aplikacija završi sa radom ili kada se računar isključi, sve komponente iz RAM memorije se istovaruju. Ali to se ne dešava uvek.
Promjena postavki sistema
Neki procesi mogu trajno boraviti u RAM-u. Stoga se moraju ručno zaustaviti. U Windows sistemima mnoge usluge se pokreću automatski, ali su korisniku potpuno nepotrebne. U ovom slučaju se primjenjuje postavka automatskog pokretanja. U najjednostavnijoj verziji koriste se programi za optimizaciju koji čiste nepotrebne procese i automatski uklanjaju kompjutersko smeće. Ali ovo je poseban razgovor.
Odgovori na pitanja:
- šta se desilo aplikativni softver;
- šta se desilo sistemski softver;
- šta se desilo kontroler;
- šta se desilo vozač.
Prije nego što počnem priču o tome šta raditi s računarom nakon uključivanja, želio bih se ukratko zadržati na principima rada računarskog sistema.
Sav taj “šarm” koji ste kupili u prodavnici, a o kojem smo ranije ukratko govorili, obično se naziva kompjuterski “hardver” (u žargonu kompjuterskih naučnika) ili hardverska komponenta kompjuterskog sistema (naučnim jezikom).
Računarski hardver se može uporediti sa tijelom mrtve osobe (ili, barem, spava, da sve ne bude tako sumorno). Čini se kao da postoji kompjuter, ali za sada je to apsolutno beskorisno veliko elektronsko kolo, jer ne može obavljati svoju glavnu funkciju. Da biste „oživjeli“ računar (da biste udahnuli dušu mrtvom ili usnulom tijelu), potreban vam je odgovarajući softver (računarski programi ili softver). Samo pod uticajem odgovarajućih programa kompjuterski sistem može otkriti ogroman potencijal koji je čovek u njega uložio!
Najpopularniji način distribucije softvera su CD-ovi (CD, DVD) ili Internet. Softver se može podijeliti u dvije fundamentalno različite kategorije: aplikativni softver I sistemski softver.
Aplikacioni softver- to su direktno oni programi koje korisnik preuzima (instalira) na svoj računar i onda u njima radi. Na primjer, softverski paket Microsoft Office (Word, Excel, Power Point) je program za rad sa tekstualnim dokumentima, tabelama i prezentacijama. Da, svaka igračka instalirana na računaru je aplikativni softver. Aplikacijski softver radi direktno s korisnikom i obavlja jedan ili drugi aplikativni zadatak.
Sistemski softver- Ovo su programi dizajnirani za kontrolu rada računara i periferne opreme. Ovo je operativni sistem, drajveri, BIOS. Sistemski softver u osnovi radi sa hardverom računara, „kazujući“ šta i kako da radi sa dolaznim informacijama.
Kada je računar uključen, napajanje se dovodi do posebnog BIOS čipa (osnovni ulazno/izlazni sistem), koji kontroliše početno učitavanje hardvera računara. Tokom procesa pokretanja računarski sistemi i čvorovi se testiraju, utvrđuje se konfiguracija računarskog sistema (šta je uključeno u računarski sistem, koja spoljna oprema je povezana). Tada operativni sistem počinje da se učitava (u velikoj većini slučajeva to će biti jedna od verzija Windows-a). Trebali ste instalirati operativni sistem na računar kada ste ga kupili. Windows vrši završno podešavanje čitavog sistema i dovodi svu opremu u radno stanje. Sav naredni rad računara odvija se pod Windows kontrolom.
Sva periferna oprema je povezana sa glavnim računarskim sistemom (grubo rečeno, sa procesorom) preko specijalnog kontrolori(tačnije, oprema je povezana na odgovarajući konektor na sistemskoj jedinici; dakle, možemo reći da je oprema povezana sa kontrolerom preko konektora). Kontroler- Ovo je elektronsko kolo posebno dizajnirano za vaš uređaj.
Da bi kontroler pravilno koordinirao rad računara i povezanog perifernog uređaja, potrebno je preuzeti odgovarajući vozači. Vozač- ovo je poseban upravljački program koji kontroloru „kaže“ šta i kako treba da radi. Upravljačke programe obično pišu programeri perifernih uređaja i isporučuju se s tim uređajima. Na primjer, kada kupite štampač ili skener, u kutiji ćete pronaći CD sa drajverima koje je potrebno instalirati na vašem računaru da bi oprema ispravno radila.
Arhitektura modernih računara razvijena je davne 1945. godine. U ovoj metodi, komande i podaci se pohranjuju zajedno u memoriji računara. Skup instrukcija, koji se naziva program, i podaci se učitavaju u memoriju. Memorija je podijeljena na pojedinačne ćelije, tako da se i naredbe i podaci mogu pronaći u svakom trenutku.
Centralna procesorska jedinica (CPU) sadrži programski brojač koji održava redosled instrukcija. Nakon svake operacije, programski brojač napreduje za jedan korak.
Ostale komponente CPU-a uključuju kontrolni modul, koji usmjerava korak-po-korak operacije obrade podataka; aritmetičko-logički modul (ALM) koji izvodi operacije sabiranja, oduzimanja i poređenja.
Na desnoj strani su koraci koji objašnjavaju kako računar manipuliše komandama i podacima da bi izvršio jednostavan zadatak sabiranja. Program nalaže računaru da sabere dva broja i zapamti njihov zbir - kao što je navedeno u trećem redu na ekranu (ispod), koji glasi "30 C = A+B". Mnogo je koraka potrebnih za dovršenje ovog zadatka, ali svaki korak traje samo trideset milijarditi dio sekunde i proračuni su vrlo brzi. Iako su svi brojevi unutar računara zapisani u binarnom obliku, ovdje su predstavljeni u decimalnom obliku kako bi bili lakši za čitanje.
Instrukcije kompjuteru
Operater je zapisao kratak program na kompjuterskom jeziku BASIC. Prva dva reda, brojevi 10 i 20 (na levoj strani), govore računaru da preuzme brojeve sa tastature. Dijagrami na desnoj strani pokazuju kako računar izvršava treću komandu. Ova komanda, “C = A+B”, govori računaru da doda brojeve A i B, a četvrti red govori računaru da zapamti rezultat. Red 50 završava program. U ovom slučaju, A je u ćeliji 86, B je u ćeliji 87, a C će biti definiran u ćeliji 88.
1. Prva uputstva. Kontrolni modul prima komande od ćelija 78 i 79. Nakon dekodiranja komandi, zna da mora dostaviti podatke iz ćelije 86.
2. Kretanje prvog broja. Upravljački modul kopira A - broj "3" iz ćelije 86 i stavlja ga u jedan od registara - privremeno skladište za malu količinu podataka.
3. Čitanje naredbe “Dodavanje”. Upravljački modul prima sljedeću komandu - naredbu "dodaj" - od ćelija 80 i 81 i dekodira ove komande.
4. Čitanje podataka. Prateći komande, upravljački modul kopira vrijednost B jednaku 2 iz ćelije 87 i stavlja je u ALM.
5. Dodavanje podataka. Prvi broj se uzima iz memorije centralnog procesora i šalje u ALM, gdje se izvode matematičke operacije. Računar može da sabere dva broja.
6. Privremeno skladištenje. Dodatni iznos je privremeno pohranjen u CPU registru sve dok kontrolni modul ne primi daljnje upute od korisnika.
7. Sumiranje. Upravljački modul prima komandu od ćelije 82 za pohranjivanje podataka u memoriju na poziciji 88, gdje će im biti lako pristupiti za naknadne proračune.
8. Skladištenje. Kontrolni modul smješta količinu, broj "5", u ćeliju 88 u skladu sa naredbom, dovršavajući osam operacija potrebnih za dovršavanje jednog hrpa toogoamma.
Arhitektura modernih računara razvijena je davne 1945. godine. U ovoj metodi, komande i podaci se pohranjuju zajedno u memoriji računara. Skup instrukcija, koji se naziva program, i podaci se učitavaju u memoriju. Memorija je podijeljena na pojedinačne ćelije, tako da se i naredbe i podaci mogu pronaći u svakom trenutku.
Centralna procesorska jedinica (CPU) sadrži programski brojač koji održava redosled instrukcija. Nakon svake operacije, programski brojač napreduje za jedan korak.
Ostale komponente CPU-a uključuju kontrolni modul, koji usmjerava korak-po-korak operacije obrade podataka; aritmetičko-logički modul (ALM) koji izvodi operacije sabiranja, oduzimanja i poređenja.
Na desnoj strani su koraci koji objašnjavaju kako računar manipuliše komandama i podacima da bi izvršio jednostavan zadatak sabiranja. Program nalaže računaru da sabere dva broja i zapamti njihov zbir - kao što je navedeno u trećem redu na ekranu (ispod), koji glasi "30 C = A+B". Mnogo je koraka potrebnih za dovršenje ovog zadatka, ali svaki korak traje samo trideset milijarditi dio sekunde i proračuni su vrlo brzi. Iako su svi brojevi unutar računara zapisani u binarnom obliku, ovdje su predstavljeni u decimalnom obliku kako bi bili lakši za čitanje.
Instrukcije kompjuteru
Operater je zapisao kratak program na kompjuterskom jeziku BASIC. Prva dva reda, brojevi 10 i 20 (na levoj strani), govore računaru da preuzme brojeve sa tastature. Dijagrami na desnoj strani pokazuju kako računar izvršava treću komandu. Ova komanda, “C = A+B”, govori računaru da doda brojeve A i B, a četvrti red govori računaru da zapamti rezultat. Red 50 završava program. U ovom slučaju, A je u ćeliji 86, B je u ćeliji 87, a C će biti definiran u ćeliji 88.
1. Prva uputstva. Kontrolni modul prima komande od ćelija 78 i 79. Nakon dekodiranja komandi, zna da mora dostaviti podatke iz ćelije 86.
2. Kretanje prvog broja. Upravljački modul kopira A - broj "3" iz ćelije 86 i stavlja ga u jedan od registara - privremeno skladište za malu količinu podataka.
3. Čitanje naredbe “Dodavanje”. Upravljački modul prima sljedeću komandu - naredbu "dodaj" - od ćelija 80 i 81 i dekodira ove komande.
4. Čitanje podataka. Prateći komande, upravljački modul kopira vrijednost B jednaku 2 iz ćelije 87 i stavlja je u ALM.
5. Dodavanje podataka. Prvi broj se uzima iz memorije centralnog procesora i šalje u ALM, gdje se izvode matematičke operacije. Računar može da sabere dva broja.
6. Privremeno skladištenje. Dodatni iznos je privremeno pohranjen u CPU registru sve dok kontrolni modul ne primi daljnje upute od korisnika.
7. Sumiranje. Upravljački modul prima komandu od ćelije 82 za pohranjivanje podataka u memoriju na poziciji 88, gdje će im biti lako pristupiti za naknadne proračune.
8. Skladištenje. Kontrolni modul smješta količinu, broj "5", u ćeliju 88 u skladu sa naredbom, dovršavajući osam operacija potrebnih za dovršavanje jednog hrpa toogoamma.
Personalni računar je univerzalni tehnički sistem.
Njegova konfiguracija (sastav opreme) može se fleksibilno mijenjati po potrebi.
Međutim, postoji koncept osnovne konfiguracije koji se smatra tipičnim. Računar obično dolazi sa ovim kompletom.
Koncept osnovne konfiguracije može varirati.
Trenutno se u osnovnoj konfiguraciji razmatraju četiri uređaja:
- sistemska jedinica;
- monitor;
- tipkovnica;
- miš.
Pored računara sa osnovnom konfiguracijom, sve su češći multimedijalni računari opremljeni CD čitačem, zvučnicima i mikrofonom.
Referenca: "Yulmart", daleko najbolja i najpovoljnija internet prodavnica gde besplatno Bićete obavešteni kada kupujete računar bilo koje konfiguracije.
Sistemska jedinica je glavna jedinica u koju se ugrađuju najvažnije komponente.
Uređaji koji se nalaze unutar sistemske jedinice nazivaju se internim, a uređaji koji su spojeni na nju izvana nazivaju se vanjskim.
Eksterni dodatni uređaji dizajnirani za unos, izlaz i dugotrajno skladištenje podataka nazivaju se i perifernim uređajima.
Kako sistemska jedinica radi
Po izgledu, sistemske jedinice se razlikuju po obliku kućišta.
Kućišta za personalne računare se proizvode u horizontalnoj (desktop) i vertikalnoj (tower) verziji.
Vertikalna kućišta razlikuju se po dimenzijama:
- puna veličina (veliki toranj);
- srednje veličine (midi toranj);
- male veličine (mini toranj).
Među kućištima koja imaju horizontalni dizajn, postoje ravne i posebno ravne (slim).
Izbor jedne ili druge vrste kućišta određen je ukusom i potrebama nadogradnje računara.
Najoptimalniji tip kućišta za većinu korisnika je mini tower kućište.
Malih je dimenzija i može se zgodno postaviti i na radnu površinu, na noćni ormarić u blizini radne površine ili na poseban držač.
Ima dovoljno prostora za smještaj pet do sedam kartica za proširenje.
Pored oblika, za kućište je važan i parametar koji se zove faktor forme, od čega zavise zahtjevi za uređaje koji se postavljaju.
Trenutno se uglavnom koriste kućišta dva oblika: AT i ATX.
Faktor oblika kućišta mora biti u skladu sa oblikom glavne (sistemske) ploče računara, tzv. matične ploče.
Kućišta personalnih računara se isporučuju sa napajanjem, tako da je i snaga napajanja jedan od parametara kućišta.
Za masovne modele dovoljno je napajanje od 200-250 W.
Sistemska jedinica uključuje (može primiti):
- Matična ploča
- ROM čip i BIOS sistem
- Nepostojana CMOS memorija
- HDD
Matična ploča
Matična ploča (matična ploča) - glavna ploča personalnog računara, koja je list fiberglasa prekriven bakarnom folijom.
Jetkanjem folije dobijaju se tanki bakarni provodnici koji povezuju elektronske komponente.
Matična ploča sadrži:
- procesor - glavni čip koji obavlja većinu matematičkih i logičkih operacija;
- sabirnice - skupovi provodnika preko kojih se razmjenjuju signali između unutrašnjih uređaja računara;
- Memorija sa slučajnim pristupom (Memorija sa slučajnim pristupom, RAM) - skup čipova dizajniranih za privremeno pohranjivanje podataka kada je računalo uključeno;
- ROM (memorija samo za čitanje) je čip dizajniran za dugotrajno skladištenje podataka, uključujući i kada je računar isključen;
- mikroprocesorski komplet (čipset) - skup čipova koji kontrolišu rad unutrašnjih uređaja računara i određuju osnovnu funkcionalnost matične ploče;
- konektori za povezivanje dodatnih uređaja (slotova).
(mikroprocesor, centralna procesorska jedinica, CPU) - glavni kompjuterski čip u kojem se vrše svi proračuni.
To je veliki čip koji se lako može pronaći na matičnoj ploči.
Procesor ima veliki hladnjak sa bakrenim rebrima koji se hladi ventilatorom.
Strukturno, procesor se sastoji od ćelija u kojima se podaci ne samo pohranjuju, već i mijenjaju.
Unutrašnje ćelije procesora nazivaju se registri.
Takođe je važno napomenuti da se podaci koji se nalaze u nekim registrima ne smatraju podacima, već uputstvima koja kontrolišu obradu podataka u drugim registrima.
Među procesorskim registrima postoje i oni koji, ovisno o svom sadržaju, mogu mijenjati izvršenje naredbi. Dakle, kontrolom slanja podataka u različite registre procesora, možete kontrolirati obradu podataka.
To je ono na čemu se zasniva izvršavanje programa.
Procesor je sa ostatkom računarskih uređaja, a prvenstveno sa RAM memorijom, povezan sa nekoliko grupa provodnika koji se nazivaju magistrale.
Postoje tri glavne magistrale: sabirnica podataka, adresna sabirnica i komandna sabirnica.
Address bus
Intel Pentium procesori (naime, oni su najčešći u personalnim računarima) imaju 32-bitnu adresnu magistralu, odnosno sastoji se od 32 paralelne linije. Ovisno o tome ima li napona na nekoj liniji ili ne, kažu da je ova linija postavljena na jedan ili na nulu. Kombinacija 32 nule i jedinice formira 32-bitnu adresu koja ukazuje na jednu od RAM ćelija. Procesor je povezan s njim da kopira podatke iz ćelije u jedan od njenih registara.
Sabirnica podataka
Ova magistrala kopira podatke iz RAM-a u registre procesora i nazad. U računarima izgrađenim na Intel Pentium procesorima, magistrala podataka je 64-bitna, odnosno sastoji se od 64 linije, duž kojih se istovremeno prima 8 bajtova za obradu.
Command bus
Da bi procesor obradio podatke, potrebna su mu uputstva. Mora znati šta da radi sa bajtovima pohranjenim u njegovim registrima. Ove naredbe također dolaze u procesor iz RAM-a, ali ne iz onih područja u kojima se pohranjuju nizovi podataka, već iz kojih se pohranjuju programi. Naredbe su također predstavljene u bajtovima. Najjednostavnije naredbe staju u jedan bajt, ali postoje i one koje zahtijevaju dva, tri ili više bajta. Većina modernih procesora ima 32-bitnu sabirnicu instrukcija (na primjer, Intel Pentium procesor), iako postoje 64-bitni, pa čak i 128-bitni procesori.
Tokom rada, procesor servisira podatke koji se nalaze u njegovim registrima, u RAM polju, kao i podatke koji se nalaze u eksternim portovima procesora.
Neke podatke tumači direktno kao podatke, neke podatke kao podatke o adresi, a neke kao naredbe.
Skup svih mogućih instrukcija koje procesor može izvršiti na podacima čini takozvani sistem instrukcija procesora.
Glavni parametri procesora su:
- radni napon
- dubina bita
- radna taktna frekvencija
- interni multiplikator sata
- veličina keša
Radni napon procesora osigurava matična ploča, tako da različite marke procesora odgovaraju različitim matičnim pločama (moraju se odabrati zajedno). Kako se tehnologija procesora razvija, radni napon se postepeno smanjuje.
Kapacitet procesora pokazuje koliko bitova podataka može primiti i obraditi u svojim registrima odjednom (u jednom ciklusu takta).
Procesor je zasnovan na istom principu takta kao i kod običnog sata. Izvršenje svake naredbe traje određeni broj ciklusa takta.
U zidnom satu, ciklusi oscilovanja su postavljeni klatnom; kod ručnih mehaničkih satova postavljeni su pomoću opružnog klatna; U tu svrhu, elektronski satovi imaju oscilatorno kolo koje postavlja cikluse sata na strogo definiranu frekvenciju.
U personalnom računaru impulse takta postavlja jedno od mikrokola uključenih u mikroprocesorski komplet (čipset) koji se nalazi na matičnoj ploči.
Što je viša frekvencija takta koja dolazi do procesora, što više komandi može da izvrši po jedinici vremena, to su njegove performanse veće.
Razmjena podataka unutar procesora odvija se nekoliko puta brže od razmjene sa drugim uređajima, kao što je RAM.
Kako bi se smanjio broj pristupa RAM-u, unutar procesora se kreira bafer područje – takozvana keš memorija.Ova je kao “super-RAM”.
Kada su procesoru potrebni podaci, on prvo pristupa keš memoriji, a tek ako nema potrebnih podataka pristupa RAM-u.
Primajući blok podataka iz RAM-a, procesor ga istovremeno unosi u keš memoriju.
Uspješni pristupi keš memoriji nazivaju se keš hitovi.
Što je veća veličina keša, to je veća stopa pogodaka, zbog čega procesori visokih performansi dolaze s većom veličinom keša.
Keš memorija je često raspoređena na nekoliko nivoa.
Keš memorija prvog nivoa radi na istom čipu kao i sam procesor i ima zapreminu od nekoliko desetina kilobajta.
L2 keš memorija se nalazi ili na matrici procesora ili na istom čvoru kao i procesor, iako se izvršava na zasebnom matrici.
Keš memorije prvog i drugog nivoa rade na frekvenciji koja je u skladu sa frekvencijom jezgre procesora.
Keš memorija trećeg nivoa se izvodi na brzim čipovima tipa SRAM i postavlja se na matičnu ploču u blizini procesora. Njegov volumen može doseći nekoliko MB, ali radi na frekvenciji matične ploče.
Interfejsi sabirnice matične ploče
Vezu između svih izvornih i povezanih uređaja matične ploče obavljaju njene magistrale i logički uređaji smješteni u mikroprocesorski čipset (čipset).
Performanse računara u velikoj meri zavise od arhitekture ovih elemenata.
Bus interfejsi
JE(Industry Standard Architecture) je zastarjela sistemska magistrala IBM PC kompatibilnih računara.
EISA(Proširena standardna arhitektura industrije) - Proširenje ISA standarda. Ima veći konektor i povećane performanse (do 32 MB/s). Kao i ISA, ovaj standard se sada smatra zastarjelim.
PCI(Međusobno povezivanje perifernih komponenti - doslovno: međusobno povezivanje perifernih komponenti) - ulazno/izlazna magistrala za povezivanje perifernih uređaja na matičnu ploču računara.
AGP(Accelerated Graphics Port - ubrzani grafički port) - razvijen 1997. od strane Intela, specijalizovana 32-bitna sistemska magistrala za video karticu. Glavni cilj programera bio je povećanje performansi i smanjenje troškova video kartice smanjenjem količine ugrađene video memorije.
USB(Univerzalna serijska magistrala - univerzalna serijska magistrala) - Ovaj standard definiše način na koji računar komunicira sa perifernom opremom. Omogućava vam da povežete do 256 različitih uređaja sa serijskim interfejsom. Uređaji se mogu povezivati u lancima (svaki sljedeći uređaj je povezan s prethodnim). Performanse USB magistrale su relativno niske i iznose do 1,5 Mbit/s, ali za uređaje kao što su tastatura, miš, modem, džojstik i slično to je dovoljno. Pogodnost sabirnice je u tome što praktički eliminiše sukobe između različite opreme, omogućava vam povezivanje i isključivanje uređaja u „vrućem režimu“ (bez isključivanja računara) i omogućava vam da povežete nekoliko računara u jednostavnu lokalnu mrežu bez upotrebe specijalnu opremu i softver.
Parametri mikroprocesorskog kompleta (čipseta) u najvećoj mjeri određuju svojstva i funkcije matične ploče.
Trenutno se većina čipsetova matičnih ploča proizvodi na bazi dva čipa, nazvana “sjeverni most” i “južni most”.
Sjeverni most kontrolira međusobno povezivanje četiri uređaja: procesora, RAM-a, AGP porta i PCI magistrale. Stoga se naziva i kontrolerom sa četiri priključka.
"Južni most" se naziva i funkcionalnim kontrolerom. Obavlja funkcije hard diska i floppy disk kontrolera, funkcije ISA - PCI mosta, kontrolera tastature, kontrolera miša, USB magistrale itd.
(RAM - Random Access Memory) je niz kristalnih ćelija sposobnih za pohranjivanje podataka.
Postoji mnogo različitih tipova RAM-a, ali sa stanovišta fizičkog principa rada razlikuju se dinamička memorija (DRAM) i statička memorija (SRAM).
Ćelije dinamičke memorije (DRAM) mogu se smatrati mikrokondenzatorima koji mogu pohraniti naboj na svojim pločama.
Ovo je najčešća i ekonomičnija vrsta memorije.
Nedostaci ovog tipa povezani su, prije svega, s činjenicom da su i kod punjenja i kod pražnjenja kondenzatora neizbježni prolazni procesi, odnosno snimanje podataka se odvija relativno sporo.
Drugi važan nedostatak je povezan s činjenicom da se naboji ćelija raspršuju u prostoru, i to vrlo brzo.
Ako se RAM memorija ne "puni" stalno, gubitak podataka se javlja u roku od nekoliko stotinki sekunde.
Da bi se suzbio ovaj fenomen, računar se podvrgava stalnoj regeneraciji (osvježavanju, ponovnom punjenju) RAM ćelija.
Regeneracija se dešava nekoliko desetina puta u sekundi i uzrokuje rasipnu potrošnju resursa računarskog sistema.
Statičke memorijske ćelije (SRAM) se mogu smatrati elektronskim mikroelementima - flip-flopovima koji se sastoje od nekoliko tranzistora.
Okidač pohranjuje ne napunjenost, već stanje (uključeno/isključeno), tako da ova vrsta memorije pruža veće performanse, iako je tehnološki složenija i shodno tome skuplja.
Dinamički memorijski čipovi se koriste kao glavni RAM računara.
Statički memorijski čipovi se koriste kao pomoćna memorija (tzv. keš memorija), dizajnirana da optimizira rad procesora.
Svaka memorijska ćelija ima svoju adresu, koja se izražava brojem.
Jedna adresabilna ćelija sadrži osam binarnih ćelija u koje se može pohraniti 8 bitova, odnosno jedan bajt podataka.
Dakle, adresa bilo koje memorijske ćelije može biti izražena u četiri bajta.
RAM u računaru se nalazi na standardnim panelima koji se nazivaju moduli.
RAM moduli se ubacuju u odgovarajuće utore na matičnoj ploči.
Strukturno, memorijski moduli imaju dva dizajna - jednoredni (SIMM moduli) i dvoredni (DIMM moduli).
Glavne karakteristike RAM modula su kapacitet memorije i vrijeme pristupa.
Vrijeme pristupa pokazuje koliko je vremena potrebno za pristup memorijskim ćelijama - što je kraće, to bolje. Vrijeme pristupa se mjeri u milijardama sekunde (nanosekunde, ns).
ROM čip i BIOS sistem
Kada je računar uključen, u njegovoj RAM memoriji nema ništa - ni podataka ni programa, jer RAM ne može ništa pohraniti bez ponovnog punjenja ćelija duže od stotinke sekunde, ali su procesoru potrebne komande, uključujući i u prvom trenutku nakon uključivanja on.
Stoga se odmah nakon uključivanja postavlja početna adresa na adresnoj magistrali procesora.
To se događa u hardveru, bez učešća programa (uvijek isto).
Procesor adresira postavljenu adresu za svoju prvu komandu, a zatim počinje da radi u skladu sa programima.
Ova izvorna adresa ne može ukazivati na RAM, koji još nema ništa u sebi.
Odnosi se na drugu vrstu memorije, memoriju samo za čitanje (ROM).
ROM čip je sposoban da čuva informacije dugo vremena, čak i kada je računar isključen.
Programi koji se nalaze u ROM-u nazivaju se "hardwired" - tamo su napisani u fazi proizvodnje mikrokola.
Skup programa koji se nalazi u ROM-u čini osnovni ulazno/izlazni sistem (BIOS - Basic Input Output System).
Osnovna svrha programa u ovom paketu je provjera sastava i funkcionalnosti računarskog sistema i osiguranje interakcije sa tastaturom, monitorom, tvrdim diskom i flopi drajvom.
Programi uključeni u BIOS nam omogućavaju da posmatramo dijagnostičke poruke na ekranu koje prate pokretanje računara, kao i da ometaju proces pokretanja pomoću tastature.
Nepostojana CMOS memorija
Rad standardnih uređaja kao što je tastatura može biti podržan programima uključenim u BIOS, ali takvi alati ne mogu omogućiti rad sa svim mogućim uređajima.
Na primjer, proizvođači BIOS-a ne znaju apsolutno ništa o parametrima naših tvrdih i flopi diskova; ne znaju ni sastav ni svojstva bilo kojeg kompjuterskog sistema.
Da biste započeli s drugim hardverom, programi uključeni u BIOS moraju znati gdje mogu pronaći postavke koje su im potrebne.
Iz očiglednih razloga, ne mogu se pohraniti ni u RAM ni u ROM.
Posebno za ovu svrhu, matična ploča ima čip "nehlapljive memorije", koji se prema svojoj proizvodnoj tehnologiji naziva CMOS.
Od RAM-a se razlikuje po tome što se njegov sadržaj ne briše kada se računar isključi, a razlikuje se od ROM-a po tome što se podaci mogu unositi i menjati u njega nezavisno, u skladu sa opremom koja je uključena u sistem.
Ovaj čip se stalno napaja malom baterijom koja se nalazi na matičnoj ploči.
Napunjenost ove baterije je dovoljna da osigura da mikrokolo ne izgubi podatke, čak i ako računar nije uključen nekoliko godina.
CMOS čip pohranjuje podatke o disketama i tvrdim diskovima, procesoru i nekim drugim uređajima na matičnoj ploči.
Činjenica da računar jasno prati vreme i kalendar (čak i kada je isključen) takođe je posledica činjenice da se sistemski sat stalno čuva (i menja) u CMOS-u.
Tako programi napisani u BIOS-u čitaju podatke o sastavu hardvera računara sa CMOS čipa, nakon čega mogu pristupiti hard disku, a po potrebi i fleksibilnom disku, te prenijeti kontrolu na programe koji su tamo snimljeni.
HDD
HDD- glavni uređaj za dugotrajno skladištenje velikih količina podataka i programa.
Zapravo, ovo nije jedan disk, već grupa koaksijalnih diskova koji imaju magnetni premaz i rotiraju velikom brzinom.
Dakle, ovaj “disk” nema dvije površine, kao što bi imao običan ravan disk, već 2n površina, gdje je n broj pojedinačnih diskova u grupi.
Iznad svake površine nalazi se glava dizajnirana za čitanje i pisanje podataka.
Pri velikim brzinama rotacije diska (90 o/s) u procjepu između glave i površine formira se aerodinamički jastuk, a glava lebdi iznad magnetske površine na visini od nekoliko tisućitih dijelova milimetra.
Promjenom struje koja teče kroz glavu mijenja se intenzitet dinamičkog magnetskog polja u procjepu, što uzrokuje promjene u stacionarnom magnetskom polju feromagnetnih čestica koje formiraju omotač diska.Tako se podaci upisuju u magnetno polje. disk.
Operacija čitanja se odvija obrnutim redoslijedom.
Magnetizirane čestice prevlake koje lete velikom brzinom u blizini glave indukuju u njoj emf samoindukcije.
Elektromagnetski signali generisani u ovom slučaju se pojačavaju i prenose na obradu.
Radom tvrdog diska upravlja poseban hardversko-logički uređaj - kontroler tvrdog diska.
Trenutno, funkcije disk kontrolera obavljaju mikro krugovi uključeni u mikroprocesorski komplet (čipset), iako se neke vrste kontrolera tvrdog diska visokih performansi još uvijek isporučuju na zasebnoj ploči.
Glavni parametri tvrdih diskova uključuju kapacitet i performanse.
Može se čuvati na tvrdom disku godinama, ali ponekad je potrebno da ga prenesete sa jednog računara na drugi.
Unatoč svom nazivu, tvrdi disk je vrlo krhak uređaj, osjetljiv na preopterećenja, udarce i udarce.
Teoretski, moguće je prenijeti informacije s jednog radnog mjesta na drugo premještanjem tvrdog diska, au nekim slučajevima se to i radi, ali se ova tehnika ipak smatra niskotehnološkom, jer zahtijeva posebnu pažnju i određene kvalifikacije.
Za brzi prijenos malih količina informacija koriste se takozvani fleksibilni magnetni diskovi (flopi diskovi) koji se ubacuju u poseban uređaj za pohranu - flopi disk.
Prijemni otvor pogona nalazi se na prednjoj ploči sistemske jedinice.
Od 1984. proizvode se flopi diskovi od 5,25 inča visoke gustoće (1,2 MB).
Danas se diskovi od 5,25 inča ne koriste, a diskovi od 5,25 inča nisu uključeni u osnovnu konfiguraciju personalnih računara nakon 1994. godine.
3,5-inčne flopi diskove proizvode se od 1980. godine.
Danas se 3,5-inčni diskovi visoke gustoće smatraju standardnim. Imaju kapacitet od 1440 KB (1,4 MB) i označeni su slovima HD (visoka gustina).
Na donjoj strani disketa ima centralni rukavac, koji je zahvaćen vretenom drajva i rotira.
Magnetna površina je prekrivena kliznom zavjesom kako bi se zaštitila od vlage, prljavštine i prašine.
Ako disketa sadrži vrijedne podatke, možete je zaštititi od brisanja ili prepisivanja pomicanjem sigurnosnog poklopca kako biste stvorili otvorenu rupu.
Diskete se smatraju nepouzdanim medijima za pohranu podataka.
Prašina, prljavština, vlaga, promjene temperature i vanjska elektromagnetna polja vrlo često uzrokuju djelomični ili potpuni gubitak podataka pohranjenih na disketi.
Stoga je korištenje disketa kao glavnog sredstva za pohranjivanje informacija neprihvatljivo.
Koriste se samo za prijenos informacija ili kao dodatni (backup) uređaj za pohranu.
CD-ROM drajv
Skraćenica CD-ROM (Compact Disc Read-Only Memory) prevedena je na ruski kao trajni uređaj za skladištenje zasnovan na kompakt disku.
Princip rada ovog uređaja je čitanje numeričkih podataka pomoću laserskog zraka koji se odbija od površine diska.
Digitalno snimanje na CD-u razlikuje se od snimanja na magnetne diskove po veoma velikoj gustini, a standardni CD može pohraniti približno 650 MB podataka.
Velike količine podataka tipične su za multimedijalne informacije (grafika, muzika, video), pa se CD-ROM uređaji klasifikuju kao multimedijalni hardver.
Softverski proizvodi koji se distribuiraju na laserskim diskovima nazivaju se multimedijalne publikacije.
Danas multimedijalne publikacije zauzimaju sve jače mjesto među ostalim tradicionalnim vrstama publikacija.
Na primjer, postoje knjige, albumi, enciklopedije, pa čak i časopisi (elektronski časopisi) objavljeni na CD-ROM-u.
Glavni nedostatak standardnih CD-ROM uređaja je nemogućnost upisivanja podataka, ali paralelno s njima postoje i CD-R (Compact Disk Recorder) uređaji za jednokratno upisivanje i CD-RW uređaji za jednokratno upisivanje.
Glavni parametar CD-ROM uređaja je brzina čitanja podataka.
Trenutno, najčešći uređaji su CD-ROM čitači sa performansama 32x-50x. Moderni primjeri uređaja za jednokratno upisivanje imaju performanse 4x-8x, a uređaji za višestruko upisivanje - do 4x.
