Danas su računalni 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 ti sustavi rade. O tome će se dalje raspravljati (za "lutke", da tako kažem). Naravno, neće biti moguće sve detaljno opisati i pokriti sve tehničke aspekte (a to većini ljudi nije potrebno). Stoga ćemo se ograničiti na glavne aspekte, govoreći jednostavnim "ljudskim" jezikom.
Računalo za lutke: osnovne komponente
Kada govorimo o strukturi bilo kojeg računalnog uređaja, treba jasno razumjeti da se on u osnovi sastoji od hardvera i softvera.
Hardver se odnosi na sve povezane uređaje koji se, da tako kažemo, mogu dotaknuti rukama (procesori, memorijske kartice, tvrdi diskovi, monitori, video, audio i zvučni adapteri, tipkovnica, miš, periferni uređaji poput printera, skenera itd.). d.). Ljudi ponekad sve ove komponente nazivaju "računalnim hardverom".
Softverski dio sastoji se od mnoštva komponenti među kojima vodeću ulogu ima operacijski sustav na temelju kojeg se ostvaruje interakcija između hardverskog dijela i drugih programa i upravljačkih programa uređaja instaliranih u njemu - posebnih programa uz pomoć kojih OS može komunicirati sa samim hardverom i koristiti ga pri izvođenju određenih zadataka.
Odavde je lako zaključiti da je glavno načelo rada računala bilo koje vrste interakcija hardverskih i softverskih komponenti. Ali ovo je samo površinska ideja. Ovi procesi će biti opisani malo kasnije.
Računalni hardver
Kod hardvera, kako mnogi vjeruju, procesor i RAM su na prvom mjestu. Djelomično je to istina. Oni osiguravaju izvršavanje svih programskih naredbi i omogućuju pokretanje određenih procesa.
S druge strane, ako dublje kopate, niti jedna “hardverska” komponenta sama po sebi ne vrijedi ništa, jer da bi se mogla koristiti mora biti negdje spojena. I tu se od najveće važnosti pridaje tzv. matičnim pločama (u narodu poznatim kao “matične ploče”) – posebnim uređajima na koje se montiraju sve ostale komponente, mikrosklopovi i sl. U tom smislu osnovni princip rada računala (ispravnog funkcioniranja bez kvarova) je pravilno spojiti sve hardverske komponente preko odgovarajućih kontrolera na posebne utore ili konektore na samoj ploči. Ovdje postoje pravila, na primjer, o pravilnom korištenju PCI sabirnica, o povezivanju tvrdih diskova i prijenosnih diskova po principu Master/Slave itd.
Zasebno je vrijedno spomenuti podatke na kojima se podaci bilježe, kao zauvijek, i memoriju s izravnim pristupom (RAM) koja se koristi za izvršavanje softverskih komponenti.
Vrste softvera
Programski princip rada računala podrazumijeva korištenje odgovarajućeg softvera za obavljanje dodijeljenih zadataka.
U općem smislu, softver je podijeljen u nekoliko kategorija, među kojima možemo zasebno razlikovati sistemski softver i uključiti same operativne sustave, upravljačke programe uređaja, a ponekad i servisne uslužne programe potrebne za osiguranje ispravnog rada cijelog sustava. Ovo je, da tako kažemo, uobičajena ljuska u koju su ugrađeni aplikacijski programi i aplikacije. Softver ove vrste ima striktni fokus, odnosno usmjeren je na izvršavanje određenog zadatka.
Ali budući da govorimo o tome koji su osnovni principi rada računala u općem smislu, na prvom mjestu je sistemski softver. Zatim, pogledajmo kako se cijeli računalni sustav pokreće.
Lekcija informatike. Računalo: Uključite i provjerite uređaje
Vjerojatno su mnogi korisnici stolnih računala primijetili da kada uključe računalo, čuje se karakterističan zvuk iz zvučnika sustava. Malo ljudi obraća pozornost na njega, ali iz činjenice njegovog izgleda možemo zaključiti da svi hardverski uređaji rade normalno.
Što se događa? Načelo rada računala je da kada se napaja poseban čip, koji se naziva primarni ulazno/izlazni uređaj, testiraju se svi uređaji. Prvi korak je otkrivanje problema u radu video adaptera, jer ako nije u redu, sustav jednostavno neće moći prikazati vizualne informacije na ekranu. Tek tada se određuje tip procesora i njegove karakteristike, parametri RAM-a, tvrdi diskovi i drugi uređaji. Zapravo, BIOS početno pohranjuje informacije o cijelom hardveru.
Opcije preuzimanja
Tu je i sustav za odabir uređaja za pokretanje (tvrdi disk, optički medij, USB uređaj, mreža itd.). U svakom slučaju, daljnji princip rada računala u smislu dizanja je da uređaj mora imati tzv. boot record, koji je neophodan za pokretanje sustava.
Početak operativnog sustava
Za učitavanje OS-a potreban vam je poseban bootloader, koji inicijalizira jezgru sustava snimljenu na tvrdom disku i smješta je u RAM, nakon čega se kontrola nad procesima prenosi na sam OS.
Osim toga, glavni zapis o pokretanju može imati fleksibilnije postavke, dajući korisniku pravo odabira sustava za pokretanje. Ako se pokrene s prijenosnog medija, izvršni kod za pokretanje se čita s njega, ali učitavanje se u svakom slučaju provodi samo ako BIOS odredi izvršni kod kao važeći. U protivnom će se na ekranu pojaviti obavijest o nemogućnosti pokretanja, npr. da boot particija nije pronađena. U tom se slučaju ponekad koristi particijska tablica koja sadrži informacije o svim logičkim pogonima na koje se tvrdi disk može podijeliti. Između ostalog, pristup informacijama izravno ovisi o strukturi organizacije datoteka, koja se naziva datotečni sustav (FAT, NTFS, itd.).
Imajte na umu da je ovo najprimitivnija interpretacija procesa učitavanja, jer je u stvarnosti sve mnogo kompliciranije.
pokretanje programa
Dakle, operativni sustav se učitao. Sada se usredotočimo na funkcioniranje programa i aplikacija. Središnji procesor i RAM prvenstveno su odgovorni za njihovo izvršavanje, a da ne spominjemo upravljačke programe drugih uključenih uređaja.
Načelo rada računalne memorije je da se prilikom pokretanja izvršne datoteke programa ili drugog objekta s ROM-a ili prijenosnog medija, kada aplikacija igra komplementarnu ulogu, neke pridružene komponente, najčešće dinamičke, smještaju u memoriju s izravnim pristupom. (RAM) kroz biblioteke kernela sustava (iako za jednostavne programe njihova prisutnost možda nije osigurana), i upravljačke programe uređaja potrebne za rad.
Omogućuju komunikaciju između operacijskog sustava, samog programa i korisnika. Jasno je da što je veći RAM, to se više komponenti može učitati u njega i brže će se dogoditi njihova obrada. Kada stignu naredbe za interakciju, u igru ulazi središnji procesor koji obavlja sve računske radnje u sustavu. Kada aplikacija završi s radom ili kada se računalo isključi, sve komponente iz RAM-a se istovaruju. Ali to se ne događa uvijek.
Promjena postavki sustava
Neki se procesi mogu trajno nalaziti u RAM-u. Stoga ih je potrebno ručno zaustaviti. U Windows sustavima se mnoge usluge pokreću automatski, ali su korisniku potpuno nepotrebne. U ovom slučaju primjenjuje se postavka automatskog pokretanja. U najjednostavnijoj verziji koriste se programi za optimizaciju koji automatski čiste nepotrebne procese i uklanjaju računalno smeće. Ali ovo je zaseban razgovor.
Odgovori na pitanja:
- što se dogodilo aplikacijski softver;
- što se dogodilo sistemski softver;
- što se dogodilo kontrolor;
- što se dogodilo vozač.
Prije nego počnemo priču o tome što učiniti s računalom nakon što ga uključimo, želio bih se ukratko zadržati na principima rada računalnog sustava.
Sva ta “draga” koju ste kupili u dućanu, a o kojoj je ranije bilo kratko riječi, obično se naziva računalni “hardver” (u žargonu informatičara) ili hardverska komponenta računalnog sustava (u znanstvenom jeziku).
Kompjuterski hardver se može usporediti s tijelom mrtve osobe (ili, barem, spavanjem, da ne bude sve tako tmurno). Čini se kao da postoji računalo, ali za sada je to apsolutno beskoristan veliki elektronički sklop, jer ne može obavljati svoju glavnu funkciju. Da biste “oživjeli” računalo (udahnuli dušu mrtvom ili uspavanom tijelu), potreban vam je odgovarajući softver (računalni programi ili softver). Samo pod utjecajem odgovarajućih programa računalni sustav može otkriti ogroman potencijal koji je čovjek uložio u njega!
Najpopularniji način distribucije softvera su CD-i (CD, DVD) ili Internet. Softver se može podijeliti u dvije bitno različite kategorije: aplikacijski softver I sistemski softver.
Aplikacijski softver- to su izravno oni programi koje korisnik preuzima (instalira) na svoje računalo i zatim radi u njima. Na primjer, programski paket Microsoft Office (Word, Excel, Power Point) je program za rad s tekstualnim dokumentima, proračunskim tablicama i prezentacijama. Da, svaka igračka instalirana na računalu je aplikacijski softver. Aplikacijski softver radi izravno s korisnikom i izvršava jednu ili drugu aplikacijsku zadaću.
Sistemski softver- To su programi namijenjeni kontroli rada računala i periferne opreme. Ovo je operativni sustav, upravljački programi, BIOS. Softver sustava u osnovi radi s računalnim hardverom, "govoreći" što i kako učiniti s dolaznim informacijama.
Kada je računalo uključeno, napajanje se dovodi do posebnog BIOS čipa (osnovni ulazno/izlazni sustav), koji kontrolira početno učitavanje hardvera računala. Tijekom procesa pokretanja testiraju se računalni sustavi i čvorovi, utvrđuje se konfiguracija računalnog sustava (što je uključeno u računalni sustav, koja je vanjska oprema povezana). Zatim se počinje učitavati operativni sustav (u velikoj većini slučajeva to će biti jedna od verzija Windowsa). Trebali ste instalirati operativni sustav na svoje računalo kada ste ga kupili. Windows vrši završno podešavanje cijelog sustava i dovodi svu opremu u radno stanje. Sve kasnije operacije računala odvijaju se pod kontrolom Windowsa.
Sva periferna oprema povezana je s glavnim računalnim sustavom (grubo rečeno, s procesorom) putem posebnih kontrolori(točnije, oprema je spojena na pripadajući konektor na jedinici sustava; dakle, možemo reći da je oprema spojena na kontroler preko konektora). Kontrolor- Ovo je elektronički sklop posebno dizajniran za vaš uređaj.
Kako bi kontroler pravilno uskladio rad računala i priključenog perifernog uređaja, potrebno je preuzeti odgovarajući vozači. Vozač- ovo je poseban upravljački program koji "govori" kontroleru što i kako treba raditi. Upravljačke programe obično pišu programeri perifernih uređaja i isporučuju se s tim uređajima. Na primjer, kada kupujete printer ili skener, u kutiji ćete pronaći CD s upravljačkim programima koje je potrebno instalirati na vaše računalo kako bi oprema ispravno radila.
Arhitektura modernih računala razvijena je davne 1945. godine. U ovoj se metodi naredbe i podaci zajedno pohranjuju u memoriju računala. Skup instrukcija, koji se naziva program, i podaci učitavaju se u memoriju. Memorija je podijeljena na pojedinačne ćelije, tako da se i naredbe i podaci mogu pronaći u svakom trenutku.
Središnja procesorska jedinica (CPU) sadrži programski brojač koji održava redoslijed instrukcija. Nakon svake radnje programski brojač pomiče se za jedan korak naprijed.
Ostale komponente CPU-a uključuju upravljački modul, koji usmjerava korak po korak operacije obrade podataka; aritmetičko-logički modul (ALM) koji izvodi operacije zbrajanja, oduzimanja i usporedbe.
Na desnoj strani su koraci koji objašnjavaju kako računalo manipulira naredbama i podacima za izvođenje jednostavnog zadatka zbrajanja. Program daje uputu računalu da zbroji dva broja i zapamti njihov zbroj - prema uputama u trećem retku na ekranu (ispod), koji glasi "30 C = A+B." Mnogo je koraka potrebnih za dovršenje ovog zadatka, ali svaki korak traje samo trideset milijarditih dijelova sekunde, a izračuni su vrlo brzi. Iako su svi brojevi unutar računala zapisani u binarnom obliku, ovdje su predstavljeni u decimalnom obliku kako bi se lakše čitali.
Upute za računalo
Operater je zapisao kratki program na računalnom jeziku BASIC. Prva dva retka, brojevi 10 i 20 (s lijeve strane), govore računalu da dohvati brojeve s tipkovnice. Dijagrami s desne strane pokazuju kako računalo izvršava treću naredbu. Ova naredba, “C = A+B,” govori računalu da zbroji brojeve A i B, a četvrti red govori računalu da zapamti rezultat. Linija 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. Prve upute. Kontrolni modul prima naredbe iz ćelija 78 i 79. Nakon dekodiranja naredbi, on zna da mora dostaviti podatke iz ćelije 86.
2. Kretanje prvog broja. Upravljački modul kopira A - broj “3” iz ćelije 86 i postavlja ga u jedan od registara - privremenu pohranu za malu količinu podataka.
3. Čitanje naredbe “Addition”. Upravljački modul prima sljedeću naredbu - naredbu "dodaj" - iz ćelija 80 i 81 i dekodira te naredbe.
4. Čitanje podataka. Nakon naredbi, upravljački modul kopira vrijednost B jednaku 2 iz ćelije 87 i stavlja je u ALM.
5. Dodavanje podataka. Prvi broj se uzima iz memorije središnjeg procesora i šalje u ALM, gdje se izvode matematičke operacije. Računalo može zbrojiti dva broja.
6. Privremeno skladištenje. Dodatna količina se privremeno pohranjuje u CPU registar dok upravljački modul ne primi daljnje upute od korisnika.
7. Zbrajanje. Kontrolni modul prima naredbu iz ćelije 82 da pohrani podatke u memoriju na poziciji 88, gdje će biti lako dostupni za naknadne izračune
8. Skladištenje. Kontrolni modul stavlja zbroj, broj "5", u ćeliju 88 u skladu s naredbom, dovršavajući osam operacija potrebnih za dovršavanje jednog hrpa toogoamma.
Arhitektura modernih računala razvijena je davne 1945. godine. U ovoj se metodi naredbe i podaci zajedno pohranjuju u memoriju računala. Skup instrukcija, koji se naziva program, i podaci učitavaju se u memoriju. Memorija je podijeljena na pojedinačne ćelije, tako da se i naredbe i podaci mogu pronaći u svakom trenutku.
Središnja procesorska jedinica (CPU) sadrži programski brojač koji održava redoslijed instrukcija. Nakon svake radnje programski brojač pomiče se za jedan korak naprijed.
Ostale komponente CPU-a uključuju upravljački modul, koji usmjerava korak po korak operacije obrade podataka; aritmetičko-logički modul (ALM) koji izvodi operacije zbrajanja, oduzimanja i usporedbe.
Na desnoj strani su koraci koji objašnjavaju kako računalo manipulira naredbama i podacima za izvođenje jednostavnog zadatka zbrajanja. Program daje uputu računalu da zbroji dva broja i zapamti njihov zbroj - prema uputama u trećem retku na ekranu (ispod), koji glasi "30 C = A+B." Mnogo je koraka potrebnih za dovršenje ovog zadatka, ali svaki korak traje samo trideset milijarditih dijelova sekunde, a izračuni su vrlo brzi. Iako su svi brojevi unutar računala zapisani u binarnom obliku, ovdje su predstavljeni u decimalnom obliku kako bi se lakše čitali.
Upute za računalo
Operater je zapisao kratki program na računalnom jeziku BASIC. Prva dva retka, brojevi 10 i 20 (s lijeve strane), govore računalu da dohvati brojeve s tipkovnice. Dijagrami s desne strane pokazuju kako računalo izvršava treću naredbu. Ova naredba, “C = A+B,” govori računalu da zbroji brojeve A i B, a četvrti red govori računalu da zapamti rezultat. Linija 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. Prve upute. Kontrolni modul prima naredbe iz ćelija 78 i 79. Nakon dekodiranja naredbi, on zna da mora dostaviti podatke iz ćelije 86.
2. Kretanje prvog broja. Upravljački modul kopira A - broj “3” iz ćelije 86 i postavlja ga u jedan od registara - privremenu pohranu za malu količinu podataka.
3. Čitanje naredbe “Addition”. Upravljački modul prima sljedeću naredbu - naredbu "dodaj" - iz ćelija 80 i 81 i dekodira te naredbe.
4. Čitanje podataka. Nakon naredbi, upravljački modul kopira vrijednost B jednaku 2 iz ćelije 87 i stavlja je u ALM.
5. Dodavanje podataka. Prvi broj se uzima iz memorije središnjeg procesora i šalje u ALM, gdje se izvode matematičke operacije. Računalo može zbrojiti dva broja.
6. Privremeno skladištenje. Dodatna količina se privremeno pohranjuje u CPU registar dok upravljački modul ne primi daljnje upute od korisnika.
7. Zbrajanje. Kontrolni modul prima naredbu iz ćelije 82 da pohrani podatke u memoriju na poziciji 88, gdje će biti lako dostupni za naknadne izračune
8. Skladištenje. Kontrolni modul stavlja zbroj, broj "5", u ćeliju 88 u skladu s naredbom, dovršavajući osam operacija potrebnih za dovršavanje jednog hrpa toogoamma.
Osobno računalo je univerzalni tehnički sustav.
Njegova konfiguracija (sastav opreme) može se fleksibilno mijenjati prema potrebi.
Međutim, postoji koncept osnovne konfiguracije koji se smatra tipičnim. Računalo obično dolazi s ovim priborom.
Koncept osnovne konfiguracije može varirati.
Trenutno se u osnovnoj konfiguraciji razmatraju četiri uređaja:
- jedinica sustava;
- monitor;
- tipkovnica;
- miš.
Uz računala osnovne konfiguracije, sve su češća multimedijska računala opremljena CD čitačem, zvučnicima i mikrofonom.
Referenca: "Yulmart", daleko najbolja i najpovoljnija online trgovina gdje besplatno Dobit ćete savjete pri kupnji računala bilo koje konfiguracije.
Sistemska jedinica je glavna jedinica unutar koje se ugrađuju najvažnije komponente.
Uređaji koji se nalaze unutar sistemske jedinice nazivaju se unutarnjim, a uređaji koji su na njega spojeni izvana nazivaju se vanjski.
Vanjski dodatni uređaji dizajnirani za unos, izlaz i dugotrajnu pohranu podataka također se nazivaju perifernim uređajima.
Kako radi jedinica sustava
Izgledom se jedinice sustava razlikuju po obliku kućišta.
Kućišta za osobna računala proizvode se 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 vodoravni dizajn postoje ravna i posebno ravna (slim).
Odabir jedne ili druge vrste kućišta određen je ukusom i potrebama nadogradnje računala.
Najoptimalniji tip kućišta za većinu korisnika je mini tower kućište.
Malih je dimenzija i može se jednostavno postaviti na radnu površinu, na noćni ormarić blizu radne površine ili na poseban držač.
Ima dovoljno mjesta za smještaj pet do sedam kartica za proširenje.
Osim oblika, o njemu ovisi i parametar koji se zove faktor forme.
Trenutno se uglavnom koriste kućišta dva faktora oblika: AT i ATX.
Faktor forme kućišta mora biti u skladu s faktorom forme glavne (sustavne) ploče računala, tzv. matične ploče.
Kućišta osobnih računala opremljena su napajanjem pa je snaga napajanja također 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 sustav
- Trajna CMOS memorija
- HDD
Matična ploča
Matična ploča (matična ploča) - glavna ploča osobnog računala, koja je list od stakloplastike prekriven bakrenom folijom.
Jetkanjem folije dobivaju se tanki bakreni vodiči koji spajaju elektroničke komponente.
Matična ploča sadrži:
- procesor - glavni čip koji obavlja većinu matematičkih i logičkih operacija;
- sabirnice - skupovi vodiča kroz koje se razmjenjuju signali između unutarnjih uređaja računala;
- memorija s izravnim pristupom (memorija s izravnim pristupom, RAM) - skup čipova dizajniranih za privremeno pohranjivanje podataka kada je računalo uključeno;
- ROM (memorija samo za čitanje) je čip dizajniran za dugotrajnu pohranu podataka, uključujući i kada je računalo isključeno;
- mikroprocesorski komplet (chipset) - skup čipova koji upravljaju radom unutarnjih uređaja računala i određuju osnovnu funkcionalnost matične ploče;
- konektori za spajanje dodatnih uređaja (utori).
(mikroprocesor, središnja procesorska jedinica, CPU) - glavni računalni čip u kojem se izvode svi proračuni.
Radi se o velikom čipu koji se lako može pronaći na matičnoj ploči.
Procesor ima veliki hladnjak s bakrenim rebrima koji se hladi ventilatorom.
Strukturno, procesor se sastoji od ćelija u kojima se podaci mogu ne samo pohranjivati, već i mijenjati.
Unutarnje ćelije procesora nazivaju se registri.
Također je važno napomenuti da se podaci koji se nalaze u nekim upisnicima ne smatraju podacima, već uputama koje kontroliraju obradu podataka u drugim upisnicima.
Među procesorskim registrima postoje oni koji, ovisno o sadržaju, mogu modificirati izvođenje naredbi. Dakle, kontroliranjem slanja podataka u različite registre procesora, možete kontrolirati obradu podataka.
Na tome se temelji izvođenje programa.
Procesor je s ostalim uređajima računala, a prvenstveno s RAM-om, povezan pomoću nekoliko skupina vodiča koji se nazivaju sabirnice.
Postoje tri glavne sabirnice: podatkovna sabirnica, adresna sabirnica i naredbena sabirnica.
Adresna sabirnica
Intel Pentium procesori (naime, oni su najčešći u osobnim računalima) imaju 32-bitnu adresnu sabirnicu, odnosno sastoji se od 32 paralelne linije. Ovisno o tome postoji li napon na nekom od vodova ili ne, kažu da je taj vod postavljen na jedinicu ili nulu. Kombinacija 32 nule i jedinice tvori 32-bitnu adresu koja pokazuje na jednu od RAM ćelija. Na njega je povezan procesor koji kopira podatke iz ćelije u jedan od njezinih registara.
Sabirnica podataka
Ova sabirnica kopira podatke iz RAM-a u registre procesora i natrag. U računalima izgrađenim na procesorima Intel Pentium, sabirnica podataka je 64-bitna, odnosno sastoji se od 64 linije, duž kojih se 8 bajtova prima za obradu.
Komandna sabirnica
Kako bi procesor mogao obraditi podatke, potrebne su mu instrukcije. Mora znati što učiniti s bajtovima pohranjenim u svojim registrima. Ove naredbe također dolaze u procesor iz RAM-a, ali ne iz onih područja gdje su pohranjeni nizovi podataka, već iz mjesta gdje su pohranjeni programi. Naredbe su također predstavljene u bajtovima. Najjednostavnije naredbe stanu u jedan bajt, ali postoje i one koje zahtijevaju dva, tri ili više bajtova. Većina modernih procesora ima 32-bitnu instrukcijsku sabirnicu (na primjer, procesor Intel Pentium), iako postoje 64-bitni procesori, pa čak i 128-bitni procesori.
Tijekom rada procesor servisira podatke koji se nalaze u njegovim registrima, u RAM polju, kao i podatke koji se nalaze u vanjskim portovima procesora.
Neke podatke tumači izravno kao podatke, neke podatke kao podatke o adresi, a neke kao naredbe.
Skup svih mogućih instrukcija koje procesor može izvršiti nad podacima čini tzv. sustav procesorskih instrukcija.
Glavni parametri procesora su:
- radni napon
- dubina bita
- frekvencija radnog takta
- interni množitelj takta
- veličina predmemorije
Radni napon procesora daje matična ploča, tako da različite marke procesora odgovaraju različitim matičnim pločama (moraju se odabrati zajedno). Kako se tehnologija procesora razvija, radni napon se postupno smanjuje.
Kapacitet procesora pokazuje koliko bitova podataka može primiti i obraditi u svojim registrima odjednom (u jednom taktu).
Procesor se temelji na istom principu takta kao i kod običnog sata. Izvršenje svake naredbe traje određeni broj ciklusa takta.
U zidnom satu, ciklusi oscilacija postavljaju se njihalom; u ručnim mehaničkim satovima postavljaju se opružnim njihalom; U tu svrhu elektronički satovi imaju oscilatorni krug koji podešava cikluse sata na strogo određenu frekvenciju.
U osobnom računalu, impulse takta postavlja jedan od mikro krugova uključenih u komplet mikroprocesora (čipset) koji se nalazi na matičnoj ploči.
Što je viša frekvencija takta koja dolazi do procesora, što više naredbi može izvršiti po jedinici vremena, to je veća njegova izvedba.
Razmjena podataka unutar procesora odvija se nekoliko puta brže od razmjene s drugim uređajima, poput RAM-a.
Kako bi se smanjio broj pristupa RAM-u, unutar procesora stvara se međuspremnik - takozvana cache memorija.
Kada procesor treba podatke, prvo pristupa cache memoriji, a tek ako tamo nema potrebnih podataka, pristupa RAM-u.
Primajući blok podataka iz RAM-a, procesor ga istovremeno unosi u predmemoriju.
Uspješni pristupi cache memoriji nazivaju se cache hitovi.
Što je veća veličina predmemorije, to je veća stopa pogodaka, zbog čega procesori visokih performansi dolaze s većom veličinom predmemorije.
Predmemorija je često raspoređena na nekoliko razina.
Predmemorija prve razine radi na istom čipu kao i sam procesor i ima volumen reda desetaka kilobajta.
L2 predmemorija je ili na procesorskoj matrici ili na istom čvoru kao i procesor, iako se izvršava na zasebnoj matrici.
Predmemorije prve i druge razine rade na frekvenciji koja je u skladu s frekvencijom jezgre procesora.
Predmemorija treće razine izvodi se na čipovima tipa SRAM velike brzine i nalazi se na matičnoj ploči blizu procesora. Njegov volumen može doseći nekoliko MB, ali radi na frekvenciji matične ploče.
Sučelja sabirnice matične ploče
Veza između svih nativnih i spojenih uređaja matične ploče ostvaruje se preko njenih sabirnica i logičkih uređaja smještenih u mikroprocesorskom čipsetu (chipset).
Performanse računala uvelike ovise o arhitekturi ovih elemenata.
Sučelja sabirnice
JE(Industry Standard Architecture) je zastarjela sistemska sabirnica IBM PC-kompatibilnih računala.
EISA(Extended Industry Standard Architecture) - Proširenje standarda ISA. Ima veći konektor i povećane performanse (do 32 MB/s). Kao i ISA, ovaj se standard sada smatra zastarjelim.
PCI(Peripheral Component Interconnect - doslovno: međusobno povezivanje perifernih komponenti) - ulazno/izlazna sabirnica za spajanje perifernih uređaja na matičnu ploču računala.
AGP(Accelerated Graphics Port - ubrzani grafički priključak) - razvio 1997. Intel, specijalizirana 32-bitna sistemska sabirnica za video karticu. Glavni cilj programera bio je povećati performanse i smanjiti troškove video kartice smanjenjem količine ugrađene video memorije.
USB(Universal Serial Bus - univerzalna serijska sabirnica) - Ovaj standard definira način na koji računalo komunicira s perifernom opremom. Omogućuje vam povezivanje do 256 različitih uređaja sa serijskim sučeljem. Uređaji se mogu povezivati u lance (svaki sljedeći uređaj je povezan s prethodnim). Performanse USB sabirnice su relativno niske i iznose do 1,5 Mbit/s, ali za uređaje kao što su tipkovnica, miš, modem, joystick i slično, to je dovoljno. Pogodnost sabirnice je u tome što praktički eliminira sukobe između različite opreme, omogućuje spajanje i odspajanje uređaja u "vrućem načinu" (bez isključivanja računala) i omogućuje vam povezivanje nekoliko računala u jednostavnu lokalnu mrežu bez upotrebe posebna oprema i softver.
Parametri mikroprocesorskog kompleta (chipseta) u najvećoj mjeri određuju svojstva i funkcije matične ploče.
Trenutno se većina čipseta matičnih ploča proizvodi na temelju dvaju čipova, nazvanih "sjeverni most" i "južni most".
Sjeverni most kontrolira međusobno povezivanje četiri uređaja: procesor, RAM, AGP port i PCI sabirnica. Stoga se naziva i kontroler s četiri priključka.
"Južni most" se također naziva i funkcionalni kontroler. Obavlja funkcije kontrolera tvrdog i disketnog diska, funkcije ISA - PCI mosta, kontrolera tipkovnice, kontrolera miša, USB sabirnice itd.
(RAM - Random Access Memory) je niz kristalnih ćelija sposobnih za pohranu podataka.
Postoji mnogo različitih vrsta RAM-a, ali s gledišta fizičkog principa rada razlikuju se dinamička memorija (DRAM) i statička memorija (SRAM).
Stanice dinamičke memorije (DRAM) mogu se smatrati mikrokondenzatorima koji mogu pohraniti naboj na svoje ploče.
Ovo je najčešći i ekonomski dostupan tip memorije.
Nedostaci ove vrste povezani su, prije svega, s činjenicom da su i kod punjenja i pražnjenja kondenzatora prolazni procesi neizbježni, odnosno snimanje podataka odvija se relativno sporo.
Drugi važan nedostatak povezan je s činjenicom da se naboji stanica raspršuju u prostoru, i to vrlo brzo.
Ako se RAM stalno ne "puni", dolazi do gubitka podataka unutar nekoliko stotinki sekunde.
Kako bi se suzbio ovaj fenomen, računalo prolazi kroz stalnu regeneraciju (osvježavanje, ponovno punjenje) RAM ćelija.
Regeneracija se događa nekoliko desetaka puta u sekundi i uzrokuje rasipnu potrošnju resursa računalnog sustava.
Statičke memorijske ćelije (SRAM) mogu se zamisliti kao elektronički mikroelementi - flip-flopovi koji se sastoje od nekoliko tranzistora.
Okidač ne pohranjuje napunjenost, već stanje (uključeno/isključeno), pa ova vrsta memorije pruža veće performanse, iako je tehnološki složenija i, sukladno tome, skuplja.
Dinamički memorijski čipovi koriste se kao glavni RAM računala.
Statički memorijski čipovi koriste se kao pomoćna memorija (tzv. cache memorija), dizajnirana za optimizaciju rada 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.
Stoga se adresa bilo koje memorijske ćelije može izraziti u četiri bajta.
RAM u računalu nalazi se na standardnim pločama koje se nazivaju moduli.
RAM moduli se umeću 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 mjeri se u milijarditim dijelovima sekunde (nanosekunde, ns).
ROM čip i BIOS sustav
Kada je računalo uključeno, u njegovom RAM-u nema ničega - ni podataka ni programa, jer RAM ne može pohraniti ništa bez ponovnog punjenja ćelija dulje od stotinki sekunde, ali procesor treba naredbe, uključujući i prvi trenutak nakon uključivanja na.
Stoga se odmah nakon uključivanja početna adresa postavlja na adresnu sabirnicu procesora.
To se događa u hardveru, bez sudjelovanja programa (uvijek isto).
Procesor adresira postavljenu adresu za svoju prvu naredbu i zatim počinje raditi prema programima.
Ova izvorna adresa ne može upućivati na RAM, koji još nema ništa u sebi.
Odnosi se na drugu vrstu memorije, memoriju samo za čitanje (ROM).
ROM čip može dugo pohranjivati informacije, čak i kada je računalo isključeno.
Programi koji se nalaze u ROM-u nazivaju se "žičani" - tamo su napisani u fazi proizvodnje mikro kruga.
Skup programa smještenih u ROM-u čini osnovni ulazno/izlazni sustav (BIOS - Basic Input Output System).
Osnovna namjena programa u ovom paketu je provjera sastava i funkcionalnosti računalnog sustava te osiguranje interakcije s tipkovnicom, monitorom, tvrdim diskom i disketnom jedinicom.
Programi uključeni u BIOS omogućuju nam da promatramo dijagnostičke poruke na ekranu koje prate pokretanje računala, kao i da ometaju proces pokretanja pomoću tipkovnice.
Trajna CMOS memorija
Rad standardnih uređaja kao što je tipkovnica mogu podržati programi uključeni 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 disketnih diskova; ne znaju ni sastav ni svojstva bilo kojeg računalnog sustava.
Da biste započeli s drugim hardverom, programi uključeni u BIOS moraju znati gdje pronaći potrebne postavke.
Iz očitih razloga ne mogu se pohraniti ni u RAM ni u ROM.
Posebno za tu svrhu, matična ploča ima čip "trajne memorije", koji se prema tehnologiji proizvodnje naziva CMOS.
Od RAM-a se razlikuje po tome što se njegov sadržaj ne briše kada se računalo isključi, a od ROM-a se razlikuje po tome što se podaci u njega mogu samostalno unositi i mijenjati, ovisno o opremi koja je uključena u sustav.
Ovaj čip stalno napaja mala baterija koja se nalazi na matičnoj ploči.
Napunjenost ove baterije dovoljna je da osigura da mikro krug ne izgubi podatke, čak i ako računalo nije uključeno nekoliko godina.
CMOS čip pohranjuje podatke o disketnim i tvrdim diskovima, procesoru i nekim drugim uređajima na matičnoj ploči.
Činjenica da računalo jasno prati vrijeme i kalendar (čak i kada je isključeno) također je posljedica činjenice da se sistemski sat stalno pohranjuje (i mijenja) u CMOS-u.
Dakle, programi zapisani u BIOS-u čitaju podatke o sastavu hardvera računala s CMOS čipa, nakon čega mogu pristupiti tvrdom disku, a po potrebi i savitljivom disku, te prenijeti kontrolu na programe koji su tamo snimljeni.
HDD
HDD- glavni uređaj za dugotrajnu pohranu velike količine podataka i programa.
Zapravo, ovo nije jedan disk, već skupina koaksijalnih diskova koji imaju magnetski premaz i rotiraju velikom brzinom.
Dakle, ovaj “disk” nema dvije površine, kao što bi imao obični ravni disk, već 2n površina, gdje je n broj pojedinačnih diskova u grupi.
Iznad svake površine nalazi se glava namijenjena za čitanje i pisanje podataka.
Pri velikim brzinama vrtnje diska (90 okr/s) u procjepu između glave i površine formira se aerodinamički jastuk, a glava lebdi iznad magnetske površine na visini od nekoliko tisućinki milimetra.
Kada se struja koja teče kroz glavu mijenja, intenzitet dinamičkog magnetskog polja u procjepu se mijenja, što uzrokuje promjene u stacionarnom magnetskom polju feromagnetskih čestica koje tvore omotač diska. Ovo je način na koji se podaci zapisuju na magnet disk.
Operacija čitanja odvija se obrnutim redoslijedom.
Magnetizirane čestice premaza koje lete velikom brzinom u blizini glave induciraju u njoj EMF samoindukcije.
Elektromagnetski signali generirani u ovom slučaju se pojačavaju i prenose na obradu.
Radom tvrdog diska upravlja poseban hardversko-logički uređaj – kontroler tvrdog diska.
Trenutno, funkcije kontrolera diska obavljaju mikrokrugovi uključeni u komplet mikroprocesora (čipset), iako se neki tipovi kontrolera tvrdog diska visokih performansi još uvijek isporučuju na zasebnoj ploči.
Glavni parametri tvrdih diskova uključuju kapacitet i performanse.
Može biti pohranjen na vašem tvrdom disku godinama, ali ponekad ga morate prenijeti s jednog računala na drugo.
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 to je učinjeno, ali ipak se ova tehnika smatra niskotehnološkom, jer zahtijeva posebnu brigu i određene kvalifikacije.
Za brzi prijenos manjih količina informacija koriste se takozvani savitljivi magnetski diskovi (floppy diskovi) koji se umeću u poseban uređaj za pohranjivanje podataka - disketni pogon.
Prihvatni otvor pogona nalazi se na prednjoj ploči sistemske jedinice.
Od 1984. godine proizvode se diskete visoke gustoće (1,2 MB) od 5,25 inča.
Danas se diskovi od 5,25 inča ne koriste, a diskovi od 5,25 inča nisu uključeni u osnovnu konfiguraciju osobnih računala nakon 1994. godine.
Diskete od 3,5 inča proizvode se od 1980. godine.
Danas se 3,5-inčni diskovi visoke gustoće smatraju standardom. Kapaciteta su 1440 KB (1,4 MB) i označeni su slovima HD (high density).
Na donjoj strani disketa ima središnji omotač, koji je zahvaćen pogonskim vretenom i okreće se.
Magnetska površina prekrivena je kliznom zavjesom za zaštitu od vlage, prljavštine i prašine.
Ako disketa sadrži vrijedne podatke, možete je zaštititi od brisanja ili prepisivanja pomicanjem sigurnosnog poklopca kako biste stvorili otvor.
Diskete se smatraju nepouzdanim medijima za pohranu.
Prašina, prljavština, vlaga, temperaturne promjene i vanjska elektromagnetska polja vrlo često uzrokuju djelomičan ili potpuni gubitak podataka pohranjenih na disketi.
Stoga je korištenje disketa kao glavnog sredstva za pohranu informacija neprihvatljivo.
Koriste se samo za prijenos informacija ili kao dodatni (rezervni) uređaj za pohranu.
CD-ROM pogon
Kratica CD-ROM (Compact Disc Read-Only Memory) prevedena je na ruski kao trajni uređaj za pohranu na temelju kompaktnog diska.
Princip rada ovog uređaja je čitanje numeričkih podataka pomoću laserske zrake reflektirane od površine diska.
Digitalno snimanje na CD razlikuje se od snimanja na magnetske diskove po vrlo visokoj gustoći, a standardni CD može pohraniti približno 650 MB podataka.
Velike količine podataka tipične su za multimedijske informacije (grafika, glazba, video), pa se CD-ROM pogoni klasificiraju kao multimedijski hardver.
Softverski proizvodi distribuirani na laserskim diskovima nazivaju se multimedijske publikacije.
Danas multimedijske publikacije zauzimaju sve snažnije mjesto među ostalim tradicionalnim vrstama publikacija.
Na primjer, postoje knjige, albumi, enciklopedije, pa čak i časopisi (elektronički časopisi) objavljeni na CD-ROM-u.
Glavni nedostatak standardnih CD-ROM pogona je nemogućnost zapisivanja podataka, ali paralelno s njima postoje i CD-R (Compact Disk Recorder) uređaji za jednokratno pisanje i CD-RW uređaji za jednokratno pisanje.
Glavni parametar CD-ROM pogona je brzina čitanja podataka.
Trenutno su najčešći uređaji CD-ROM čitači s performansama 32x-50x. Moderni primjeri uređaja za jednokratno pisanje imaju performanse od 4x-8x, a uređaji za višestruko pisanje - do 4x.
