Úvod do hardware PC

Bit, Byte nebo snad byt ? bit (BInary digiT) [jednotka b] Bit je nejmenší informační jednotka v binárním kódu počítače, která nabývá hodnot 0 a 1. byte [jednotka B] Byte je osm po sobě jdoucích bitů.

Co vidíme uvnitř PC ?

Motherboard

Sběrnice AGP (Advanced Graphics Port) Rozšiřující slot výhradně pro umístění grafického akcelerátoru. V režimu AGP 4× je přenosová rychlost AGP sběrnice až 1066 MB/s. Sběrnice PCI Pro připojení nejrůznějších karet, které rozšiřují funkce počítače. Přenosová rychlost PCI sběrnice je 133MB/s, šířka dat je 32b a taktovací frekvence 33MHz. Sběrnice ISA Zastaralý typ sběrnice, většinou se již na základních deskách nevyskytuje. Je pomalejší než PCI.

Procesor

Procesor Výrobce procesoru Frekvence procesoru Procesor (neboli CPU – Central Processing Unit) je řídící jednotka počítače, představuje hlavní výpočetní sílu, která zpracovává a provádí instrukce programů. Procesory pro platformu PC mají všechny jednotnou základní sadu instrukcí x86, která zajišťuje vzájemnou (i zpětnou) kompatibilitu procesorů. Výrobce procesoru Intel – větší stabilita a bezproblémovost AMD – vysoký výkon za dobrou cenu VIA – minimální cena, průměrný výkon Frekvence procesoru Udává rychlost zpracovávání dodávaných dat (1GHz – miliarda základních úkonů za sekundu).

Paměť cache Cache první úrovně (L1) Dvouúrovňová vyrovnávací paměť uvnitř procesoru. Operační paměť není tak rychlá, aby procesor nemusel na data z ní nikdy čekat. Cache je několikanásobně rychlejší než operační paměť a uchovává data nejčastěji požadovaná procesorem, což vede ke zvýšení výkonu procesoru (až o desítky procent). Cache první úrovně (L1) pracuje stejnou rychlostí jako procesor, ale má velmi malou kapacitu. Tato cache má velký vliv na výkon procesoru. Cache druhé úrovně (L2) je pomalejší, ale má větší kapacitu než L1. Méně ovlivňuje výkon procesoru.

Chlazení Jádro procesoru je čtvereček o obsahu asi 1 cm2. Tento čtvereček odebírá kolem 50W energie a velkou část z ní přemění na teplo. Bez chlazení by se procesor za několik sekund upekl tímto teplem. kovové žebroví ochlazované ventilátorem speciální teplovodivá pasta – kontakt mezi jádrem CPU a chladičem, zabraňuje vzniku vzduchových kapes

Operační paměť (RAM – Random Access Memory) slouží pro uchovávání aktuálně zpracovávaných dat. K uchování obsahu potřebují elektrický proud (proto se její obsah po vypnutí počítače ztrácí). RAM má velkou přenosovou rychlost (během sekundy přenese stovky až tisíce MB). Postupně v průběhu vývoje platformy PC vznikaly nové typy pamětí, které však nejsou vzájemně kompatibilní. Významy zkratek SIMM = Single Inline Memory Modul FPM = Fast Page Mode EDO = Extended Data Out DIMM = Dual IMM SDRAM = Synchronous Dynamic RAM DDRAM = Double Data RAM RIMM = Rambus IMM RDRAM = Rambus Dynamic RAM

Paměťové karty Pracují na elektronickém principu, ale svůj obsah si dokáží uchovat i bez příkonu elektrického proudu. Mají nižší přenosovou rychlost než operační paměť RAM. Paměťové karty se používají v digitálních fotoaparátech, kapesních MP3 přehrávačích, a mnoha dalších mobilních zařízeních. CompactFlash – 42×38×3 mm s kapacitou až 768 MB SmartMedia – 45×35×1 mm, kapacita maximálně 128 MB MemoryStick – používá firma Sony; jsou dražší a mají monopolního výrobce CompactFlash II – miniaturní pevný disk s kapacitou až 1,6 GB MultimediaCard,

Grafická karta Grafická karta je umístěna ze všech karet nejblíže procesoru. Na zadní straně má konektor pro připojení monitoru. Grafická karta se stará o veškeré zobrazování dat na monitoru, LCD nebo i na televizi. Rozlišení VGA, XGA, a vyšší

Zvuková karta

Modem

Síťové karty

Televizní a radiové tunery

Pevný disk

Jak funguje pevný disk

Rozhraní pro připojení disků Standard IDE Až dva disky na jeden kabel (jsou používány ploché kabely). Pokud jsou na jeden kabel připojeny dva disky, je jeden z nich nastaven jako master a druhý jako slave. Základní desky mají dva IDE konektory, je tedy možné připojit maximálně čtyři disky. Protokoly: Na 80ti žilovém kabelu pracují protokoly UltraATA / 100 (dosahující přenosové rychlosti až 100 MBps) a UltraATA / 66 (rychlost až 66MBps). Pro 40ti žilový kabel je používán protokol UltraATA / 33, DMA 1–2 a PIO 1–4.

Standard SCSI maximální přenosová kapacita 320 MBps rychlejší, větší kapacita a vyšší spolehlivost  vysoká cena zejména ve výkonných síťových serverech FireWire možnost připojit až 63 zařízení maximální přenosová kapacita „pouze“ 400 Mbps SerialATA nejnovější standard rozhraní, který má postupně nahradit dnes používané IDE zařízení připojována kulatými kabely  nezabírají v počítačové skříni tolik místa  lepší proudění vzduchu  lepší chlazení systému toto rozhraní je schopno připojit více zařízení než IDE

Důležité parametry Kapacita Rychlost otáček V současné době se kapacita prodávaných disků pohybuje v rozmezí 60 – cca 250 GB Rychlost otáček RPM (otáček za minutu) IDE disky se vyrábějí v provedeních: nejpomalejší 4500 RPM, střední kategorie 5400 RPM a rychlé 7200 RPM. Pro srovnání: rychlosti otáček SCSI disků jsou 10 000 a 15 000 RPM. Kapacita vyrovnávací paměti (cache) Data, která jsou často čtena, se uchovávají ve vyrovnávací paměti disku. Při požadavku na čtení takto uložených dat se neprovádí čtení z disku, ale načtou se pouze data z vyrovnávací paměti. U pomalých disků je kapacita cache 0,5 – 1 MB, u rychlejších 2 MB a více. Disky s cache o kapacitě 2 MB jsou přibližně o 5% výkonnější než disky s cache 0,5 MB.

Motherboard

Motherboard = deska plošného spoje tvořící základ celého počítače fyzicky slouží k osazení jednotlivých komponent a k přenosu dat mezi nimi data mezi komponentami jsou přenášena po tzv. "sběrnicích."

Motherboard obsahuje: procesor obvody čipové sady rozšiřující sběrnici (bus) paměti vyrovnávací cache paměť sloty pro připojení rozšiřujících karet

Motherboard Základní deska dále může obsahovat: vstupní/výstupní porty řadič pružných disků rozhraní pevných disků videokarta

Blokové schéma základní desky

PraMotherboard 1981 - první základní deska pro stolní počítače (sběrnice ISA, IBM) 1984 - Advanced Technology (AT) design pro 16bitové procesory (IBM) 1986 - kontroléry pevných disků integrovány přímo do těchto disků (IDE, Compaq, Western Digital)

MidMotherboard 1993 - PCI (Peripheral Component Interconnect) sběrnice (Intel) - 32 bitů dat, komunikace přímo s hlavní pamětí a CPU 1995 - architektura ATX (Intel) (AT Extended) - externí porty v jednom bloku

Standard motherboardu 1997 - AGP sběrnice - vysokorychlostní sběrnice pro grafiku architektura ATX + 1 AGP + několik PCI slotů = standardní typ základní desky používaný dodnes dnes seriová sběrnice PCI Express

Současnost vývojem procházejí jednotlivé součásti množství vzájemně nekompatibilních patic pro procesory Intel a AMD, každá deska podporuje jen jednu řadu procesorů, tvar patice CPU se mění zhruba jednou do roka rychlejší procesory => vývoj rychlejších paměťových sběrnic, sběrnice AGP => modernější sloty

Současnost ATX architektura, jeden AGP slot, zhruba pět PCI slotů někdy vestavěná AGP grafika 2 - 4 sloty pro paměťové moduly podpora 4 - 8 interních disků, včetně pevných disků a mechanik CD/DVD široké konektory nahrazovány standardem Serial ATA (SATA) s užšími kabely

Současnost rozšiřuje se nabídka externích portů 4 - 8 USB portů 2.0 multikanálové audio ethernetový port (100/1000 Mb/s) firewire

Čipset má na starosti koordinaci dat mezi všemi součástmi, včetně podpory disků a externích portů funguje většinou jen s jedním až dvěma typy procesoru a jedním typem RAM výrobci: Intel, ATI, SiS, VIA, nVidia

Northbridge - procesor paměť grafika Southbridge - diskové kontroléry - externí porty

Budoucnost odstranění problémů s hlukem a přehříváním nahrazení PCI sběrnic (132 MB/s) sběrnicemi PCI Express (až 200 MB/s) konec některých externích portů (paralelní, sériové, PS/2), nástup více USB portů integrovaná zařízení pro bezdrátové sítě

Budoucnost - BTX Intel následník ATX architektury Balanced Technology eXtended optimalizuje vzduchové chlazení procesor přesunut na přední stranu počítače termální modul - usměrňuje proudění vzduchu

Barebone systémy Shuttle odstraněním přebytečných PCI slotů (v důsledku integrace) vzniká malá deska = malá deska + vlastní zdroj + vlastní skříň podpora nejmodernějších procesorů a paměťových modulů, široká nabídka portů další výrobci: IC, MSI, Epox, Soltek, Iwill, Abit

Další informace časopisy PC World, Chip, Computer atd. http://www.amd.com http://www.intel.com http://www.fi.muni.cz/usr/pelikan/ARCHIT/TEXTY/MAINB.HTML http://www.formfactors.org

Další informace http://www.pcworld.cz/pcw.nsf/d6ded236f17f0d81c12568b70052c9c9/8a23584c0ffa0baec1256ea8004c1229?OpenDocument http://www.fi.muni.cz/usr/jkucera/pv109/indexpraci.htm

Další informace www.overclocking.cz www.techbox.cz www.tvfreak.cz www.technet.cz www.notebooky.cz www.rafs.cz www.pretaktovanie.sk www.hwplus.sk www.hw.ukf.sk www.intel.com www.amd.com www.via–technologies.com www.microsoft.com www.zive.cz www.pcworld.cz www.svethardware.cz www.cdr.cz www.pctuning.cz www.pretaktovani.cz

Další informace Chip PC World Computer World Projekt - Paměti a paměťová média - David Klíma ČVUT Praha Internet - Paměťová média na Technet.cz První kroky s počítačem - Jiří Hlavenka, Petr Samšuk Hardwarové systémy 1, Ing. Libor Kegler a kol. Slabikář uživatele osobního počítače, Ing Petr Zemann www. svethardware.cz Multimédia Současnost budoucnost, Petr Sokolovský, Zuzana Šedivá V tomto textu byly použity text a obrázky ze semestrálních prací předmětu CAD 2003 studentek Vyroubalová,D.-Florková,J., Bulířová, P., Baková, V. ,Novotná, D.,Polická,K.