Maturitní otázky ITE

4) HARDWARE PC
Rozdělení druhů zařízení, komponenty PC a jak mezi sebou spolupracují



Pod pojmem hardware rozumíme technické vybavení počátače a počítačových systémů. Za hardware je možno považovat počítač jako celek, jeho části ( součástky, komponenty ), ale i tiskárny, monitory, dokonce i elektrické kabely nebo prvky počítačových sítí.

Z hlediska důležitosti počítačových komponent nelze říct, která z nich má nejvýznamnější plohu, protože navzájem tvoří celek, který by vynecháním některé z nich většinou přestal být funkčním.

K základním komponentám osobního počítače v součastnoti patří:

Základní deska – zabezpečuje komunikace mezi ostatními součástkami, které se zpravidla stavebnicově zasouvají do slotů ( zásuvek )

Procesor – na základě instrukcí a údajů z operační paměti řídí ostatní součástk

Operační pamět – slouží na ukládání údaju, s kterými systém pracuje. Je rychlá, ale vypnutím počítače se její obsah ztratí.

Grafická karta – zabezpečuje zobrazování údajá na zobrazovacím zažízení ( monitor )

Externí paměti – ( pevný disk, CD, DVD ) – slouží na zápis a poskytování údajů, které mají být k dispozici také po vypnutí počítače.

ZÁKLADNÍ DESKA ( motherboard, mainboard)

Představuje prostředí, do kterého se vkládájí jednotlivé součástky a které zabezpečuje jejich vzájemnou komunikaci. Je umístěna ve skříňcePC a napájena ze zroje, přičemž navíc sama poskytuje napájení některým vloženým komponentám. Její charakter určuje výkon, kompatibilitu a možnost rozšíření počítače.

Řízení má na starosti integrovaný obvod označovaný jako čipset, který zabezpečuje většinu funkcí základní desky. Obsahuje instrujkce, které řídí chod desky, přesun údaju po sběrnicích a spolupráci s ostatním hardwarem. Čipset zároveň určuje charakteristiky některých modulů, které mohou být do základní desky vsazené (typ procesoru, paměti ). Součástí čipsetu mohou být i rozšiřující karty ( zvuková , síťová a někdy i grafická karta)

SBĚRNICE

Komunikaci a vzájemné propojení komponenet zabezpečuje sběrnice. Je to skupina elektrických obvodů spojující jednotlivé části PC. Skládá se ze tří podsystémů:

-adresová sběrnice – je jednosměrná a přenáší údaje obsahující informace o adrese zařízení, které se zúčastňují komunikace, příapadně o adrese paměti, ke které se přistupuje

-údajová (datová) sběrnice – je obousměrná a přenáší údaje mezi zařízeními

-řídící sběrnice – přenáší příkazy procesoru ( řídí jednotky)určené na řízení komunikace

Je charakterizována:
Šířkou - udává počet bitů, které může sběrnice najednou přenášet.
Rychlostí - udábanou v MHz, která informuje o tom, kolik přenosů dokáže realizovat za jednu sekundu
Přenosovou kapacitou – vycháí z předešlé dvojice a určuje množství údajů, které je možno přenést za sekundu.

PROCESOR ( CPU – central processing unit )

Je hardwarové zařízení určené na zpracování a vykonávání instrukcí. Zatímco základní deska zabezpečuje komunikaci mezi zařízeními, procesor celý systém oživí – vydává jednotlivým zařízením příkazy a řídí je na základě instrukcí programu. Některé instrukce zpracovává sám, při zpravování jiných využívá další komponenty ( např. operační pamět, disky, sběrnice…)

V současnosti používané procesy označujeme jako mikroprocesory na vyjádření kontrastu s prvními procesory, jejichž velikost se blížila velikosti obytné místnosti. Fyzicky jde o jedinou součástku, kterou tvoří křemíková destička obsahující na malé ploše ( několik cm2 ) miloóny tranistorů. Ty na základě spínání a vypínání řídí ostatní komponenenty systému.

Části:

Řadič –( řídící jednotka ) čte instukce programu a podle nich řídí ostatní obvody procesoru nebo komunikuje s ostaními zařízeními.

Aritmeticko.logická jednotka (ALU – arithmetic and logic unit ) vykonává matematické ( a logické )údaje

Registry- představují paměťová místa na krákodobé uložení právě zpracovaných údajů ( např. Kód a adresa zpracované instrukce, adresy důležitých oblastí v paměti , mezivýsledky výpočtů)

Matematiský (numerický) koprocesor – je určen na zrychlení výpočtů. Koncepčně jde o samostatný procesor, který realizue jen výpočty s pohyblivou desetinnou čárkou, ale později byl implementovaný jako součást procesorů.

Cache – je rychlá vyrovnávací pamět relativně malé kapacity, která slouží na zrychlení toku údajů mezi procesorem a operační pamětí ( resp. Jenámi částmi PC). Její existence je založena na zkušenosti, že procesor často žádá z operacní paměti vícekrát za sebou ty samé údaje – tím, že se umístí do rychlé cache, se snižuje čas potřebný na jejich získání.Podle vzdálenosti od jádra procesoru ji označujeme jako L, L2, L3, přičemž jejich rychlost podle vzdáleosti klesá a kapacita narůstá. L1 aL2 jsou v součastnosti součástí procesoru.

PAMĚTI

Je hardwareové zařízení určené na ukládání údajů a programů, podle kterých počítač pracuje. Dříve než se pustíme do představení konkrétních řešení na ukládání údajů.

Vlastnosti paměti:
Kapacita paměti – hovoží o tom, koliki bajtů je možno v paměti najednou uchovat.
Přístupová doba – udává čas, který je potřeba čekat od zadání požadavků do doby než paměť požadobanou informaci zpřístupní
Přenosová rychlost – informuje o množství dat, které je možno za časobou jednotku z paměti přečíst nebo zapsat.
Energetická závislost – určuje, zda údaje na to, aby zůstaly v paměti zapsané, ptřebují neustálé nabíjení nebo ne
Přístup – vyjadřuje způsob, jakým je možno informaci zpřístupnit. Je možno uvažovat o přístupu sekvenčním ( náhodném ), který se na základě zadané adresy dokáže na požadovanou informaci nastavit okamžitě.
Možnost zápisu – kde rozlišujeme paměti umožňující jen čtení a paměti umožňující čtení i zápis
Princip záznamu charakterizuje způsob, jakým se jednotlivé bity na paměťové médium zaznamenávájí. Nejčastěji se setkáváme s magnetickým , lelktrickým nebo optickým zápisem
Spolehlivost – je sice jen okrajovým, ale pro uživatele zřejmě jedním z nejdůležitějších parametrů. Obyvkle je udávána časem mezi dvěm aporuchami zařízení
Nutnost obnovovoat obsah – hovoří o tom, zda uložené údaje je nutné neustále v paměti obnovovoat, nebo v ní zůstano uložneé po primárním zápise.


VNITŘNÍ PAMĚŤ

Představuje typ paměti obvykle přímo připojené k základní desce. Skládá se z integrovaných obvodů a může být součástí nejen základních desek, ale i některých přídavných karet ( grafická karta ) nebo periferných zaříení ( tiskárny)

Podle způsobu, jakým můžeme s údaji vnitřních pamětí manipulovat, dělím je na:

RWM ( read/write memory ) – pměť určená na čtení i zápis
ROM ( read only memory ) – paměť určená jen na čtení, která dovoluje jen čtení a neumožňuje zápis

Podle přístupu k údajům dělíme paměti na:

RAM ( random access memory ) – pamět s libovolným ( náhodným ) přístupem, tj. s okamžitým přístupem na lobovolné místo za účelem čtení nebo zápisu.
SAM ( sequential access memory ) – pamět se sekvenčním přístupem, která pro přístup ke konkrétnmu bloku údajů vyžaduje pročítání všech bloků mezi aktuálním a požadovaným ( pásková jednotka )
CAM ( content addressable memory ) – asociativní paměť , která je tvořena tabulkou obsahující prohledávané hodnoty a zodpovídající přiřazené paměťové adresy

GRAFICKÁ KARTA

Tvoří rozhraní mezi počítačem a monitorem. Stará se o odeslání informací z počítače do monitoru, kde se přetvářejí na obraz. Grafická karta se často označuje jako VGA ( vido graphic adapter/accelerator) nebo videokarta či videoadaptér.

Skládá se z :

BIOS grafické karty- který se podobně jako BIOS záklaní desky stará o funkčnost grafiské karty, vzájemnou komunikací jejich komponent a poskytuje svoje funkce jak ostaním připojeným hardwarobým zařízením, tak i operačnímu sastému a jeho aplikacím. Je možno ho v případě realizace prostřednictvím předpisovatelné ROM paměti aktualizovat

Paměť grafické karty – je v součanosti standardně její součástí, ale je možno se střetnout i sgrafickámi kartami, které vlastní pamět nemají a jsou nuceny využívat pro svoji činnost část operační paměti – často jde o starší nebo na základní desce integrované grafické karty. Tato vidopaměť slouží na ukládání obrazu – čím je větší a rychlejší, tím výšší výkon můžeme od celého systému očekávat.

Grafický procesor – ( GPU – graphics processor unit) je součástí čipsetu grafické karty a abezpečuje transformaci údajů z vidopaměti na digitální obraz. Kromě samotného překlápění údajů ma na starosti výpočty týkající se dvoj nebo trojrozměrného zobrazování a od jeho kvality se odvíí ryhclost zobrazování a možnost používání pokročilách funkcí.

Šířka sběrnice – určuje rychlost, ketrou bude komunikovat GPU s pamětí grafické kary. Má hodnoty 21, 64, 128, 256 bitů a nemá nic splečné se šiřkou sběrnice mimo grafické karty – tam je systém odkázaný na sběrnici základní desky.

Komunikační rozhraní – je v současnosti reprezentované více zástupci.
Pro CRT a některé LCD monitory je určený analogový konektor označovaný jako VGA, jehož součástí je D/A převodník transformující digitální pdaje z grafické karty na analogový signal odeslaný monitoru.
LCD monitry už často pracují s digitálním signálem, který není potřeba na přenos transformovat.

Slot na připojení – k základní desce. Připojují se do různých slotu, nejčastěji je to AGP a PCI-Express

Rozlišení – jenž je grafická karta schpna zabezpečit určuje počet svislých a vodorovných bodů, které vytvářejí obraz. Vyšší rozlišovací schopnost znamená větší množství bodů na obrazovce.Poměr mezi šířkou a výškou odpovídá standardnímu poměru rozměrů monitoru 4:3 nebo 16:9

Barevná hloubka – definuje počet barev, které je grafická karta schopna při daném rozlišení zobrazit. Původně se uváděl počet barev, které byla grafická karta schopna zobrazit (16, 256 barev), ale později bylo jednodušší uvěst barevnou hloubku ( tj. kolik bitů je potřeba na zakódování barvy jednoho bodu). 16-bitová hloubka se začala označovat jako high-color, 24 a 32 bitová jako true-color.

Možnosti akcelerace – jsou u novějších typů grafických karet standaredem, karta může podporavat 2D nebo 3D zobrazování, přehrávání videa atd.

.