Hardware verze 2.6

Co je hardware? překlad slova: železářské zboží, potřeby pro domácnost, zbraň, ..., technické vybavení fyzické části počítačového systému "To", na co lze u počítačové sestavy sáhnout tedy např. klávesnice, paměťová karta, atd. ale také třeba jen USB kabel k propojení počítače a fotoaparátu

Základní součásti počítače Program: (pojem, který je níže používán): posloupnost příkazů pro počítač Procesor: mozek počítače – elektronická součástka provádí příkazy programu Operační paměť: elektronická součástka, která slouží procesoru jako "pracovní prostor" v paměti je uložen program, který procesor právě provádí (do paměti si procesor "sahá" pro jednotlivé příkazy) slouží i pro uložení informací, které má procesor zpracovat do paměti ukládá procesor i výsledky svých výpočtů po vypnutí počítače se obsah paměti smaže! Disk: slouží k trvalejšímu ukládání informací (programů i dat) informace jsou ukládány na principu magnetického záznamu (jako audio či videokazeta) vypnutím počítače se obsah disku nemaže!

Spolupráce základních součástí počítače Procesor pracuje s informacemi uloženými v paměti Procesor Paměť Jsou to čistě elektronické součástky! Disk Na disk ukládáme informace, které mají "přežít" vypnutí počítače! Pracuje na principu magnetického záznamu

Počítač - skříň skříň obsahuje součástky vlastního počítače může mít různé tvary a velikosti Bigtower Miditower Microtower Desktop Speciální

Srovnání parametrů skříní bigtower miditower desktop Rozměry v mm 620x190x430 430x180x490 440x160x430 Počet 5 ¼ pozic 5 4 2 Počet 3 ½ pozic 1 viditelná 4 skryté 2 skryté 3 skryté Rozšiřující sloty 7 Druh základní desky Micro/full ATX Full/baby AT

Přední stěna skříně CD/DVD mechanika (vypalovačka) disketová mechanika výstup pro sluchátka vstup pro mikrofon USB porty tlačítko RESET kontrolka činnosti pevného disku kontrolka zapnutí počítače tlačítko POWER otvory pro větrání

Zadní stěna skříně konektor pro kabel napájení (230 V) ventilátor zdroje napětí konektor pro připojení myši (PS/2) konektor pro připojení klávesnice (PS/2) USB konektory (flash disky, fotoaparáty, ...) větrací otvory sériový port (pro starší typy myší, modemy, ...) paralelní port (pro připojení tiskáren) konektory zvukové karty (reproduktory, line-out, mikrofon) game port (připojení joysticku, gamepadu, MIDI) konektory grafické karty (připojení monitoru, TV) konektory interního modemu volné pozice pro další karty (TV tuner,...)

Zadní stěna multimediálního počítače ventilátor zdroje napětí konektor pro kabel napájení (230 V) volné pozice pro rozšiřující karty (TV tuner, ....) anténa pro rádio paralelní port (tiskárna) sériový port modem mikrofon monitor USB zvukový výstup (line-out) myš (PS/2) reproduktory síť klávesnice (PS/2) digitální zvukový výstup

Výrobci počítačových skříní KME Enterprise Co. Ltd. – www.kme.cx PARTIS (Eurocase) – www.eurocase.cz Logic Concept – www.logicconcept.com Gigabyte – www.gigabyte.com.tw Arctic Cooling – www.arctic-cooling.com ASUS – www.asus.cz

A co je tedy ve skříni? zdroj základní deska procesor paměť karty (grafická, síťová, zvuková, ...)

Zdroj napájí všechny součásti počítače převádí střídavé napětí 230 V na stejnosměrné napětí těchto hodnot: + 3,3 V port AGP, chipset u levnějších desek, jádro procesoru + 5 V řídící části diskových mechanik, napájení sběrnic ISA a PCI, I/O části procesoru, chipset, některé části základní desky (klávesnice apod.) - 5 V přístupné na sběrnici ISA + 12 V výkonové části diskových mechanik, ventilátory, sériové porty, přístupné na sběrnici ISA a PCI - 12 V sériové porty, přístupné na sběrnici ISA a PCI zdroj obsahuje pojistku, která jej při zkratu uvnitř počítače odpojí obsahuje ventilátor, který odvádí teplo ze zdroje i ze skříně počítače – důležitá je jeho hlučnost (nebo spíše nehlučnost) důležitý parametr je max. výkon uváděný ve Watech (např. 300 W) zdroje se nyní vyrábí ve formátu ATX, což mj. umožňuje softwarové vypnutí počítače

Výrobci zdrojů Fortron – www.fsp-group.com.tw Trust – www.trust.com Sharkoon – www.sharkoon.com Eurocase – www.eurocase.cz Chill-Inovation - www.chill-innovation.com

Základní deska (motherboard) základ počítače, do kterého jsou zasazeny nebo připojeny další součástky a díly (procesor, paměti, disky, rozšiřující karty) součástky, které mezi sebou musí komunikovat, jsou spojeny vodiči (tzv. sběrnicí) procesor a paměti jsou zasazeny do tzv. patic (konektorů) přídavné karty jsou zasazeny do tzv. slotů disky, zdroj apod. jsou připojeny do odpovídajících konektorů

konektory zadní stěny skříně (kláves., myš, USB, atd.) PCI sloty Základní deska FIC K8-800T konektory zadní stěny skříně (kláves., myš, USB, atd.) PCI sloty AGP slot patice pro procesor (Socket 754) chipset s pasivním chaldičem záložní baterie Tady je trošku vidět ta sběrnice!!! sloty pro paměť (DDR) konektor floppy konektory IDE disků konektor napájení ze zdroje

Ukázka propojení základní desky

Vlastnosti základních desek stabilita, osvědčená značka (Intel, MSI, Gigabyte, Asus, ...) čipset – součástky, které mají na starosti komunikaci mezi jednotlivými díly desky – na čipsetu závisí výkonnost desky, typ použitelného procesoru, typy připojitelných disků (IDE nebo SATA), USB patice pro procesor určuje, jaký procesor lze do desky zasadit (vyrábí se různé druhy procesorů, které se od sebe liší mj. i vyžadovanou paticí) maximální frekvence procesoru integrované komponenty (grafická, síťová, zvuková karta atp.)

Patice / sloty pro procesor patice (socket) = "placatý" konektor pro připojení procesoru k základní desce slot = konektor, do kterého se procesor staví podobně jako přídavná deska (u starších typů) typ patice určuje typ použitelného procesoru mají podobný tvar, ale liší se počte otvorů pro nožičky procesoru

AMD Athlon, Athlon XP, Duron Typy patic procesorů označení výrobce procesor Socket 478 Intel Pentium 4, Celeron LGA 775 (Socket T) Pentium 5xx, Celeron D 3xx Socket A AMD AMD Athlon, Athlon XP, Duron Socket 754 Sempron, Athlon 64 Socket 939 Athlon 64, Athlon 64 FX Socket 940 AMD Opteron

AT, ATX, MicroATX desky se liší dle velikosti, montážních pozic a dle druhu a způsobu napájení AT – starší druh desky do skříní s označením AT, zdroj AT neumožňuje softwarové vypnutí počítače ATX – v současné době používaný druh desky do skříní s označením ATX, zdroj umožňuje softwarové vypnutí MicroATX – totéž co ATX, ale s menšími rozměry pro sestavování velmi malých počítačů (omezená rozšiřitelnost počítače)

Srovnání ATX a MicroATX deska microATX deska ATX

PCI a AGP označení sběrnic propojujících přídavné karty se procesorem a pamětí také označení konektorů (slotů) pro zasunutí těchto karet AGP (Accelerated Graphics Port) – pouze pro připojení grafické karty PCI – sloty pro připojení dalších karet (síťové, zvukové atp.) POZOR! Grafickou kartu AGP nelze zasunout do slotu PCI!

Kde je na desce PCI a AGP? Sloty PCI Slot AGP Sloty PCI Slot AGP? Slot AGP na této desce není, protože grafická karta je integrovaná přímo na základní desce

BIOS BIOS = Basic Input Output System ovládací program základní desky, který řídí chod součástek počítače je umístěn ve speciální přepisovatelné paměti (FlashROM), takže může být v budoucnu vyměněn za lepší k nastavování BIOSu se lze dostat při spouštění počítače stiskem nějaké kláves (např. DEL, F2 apod.) nastavením BIOSu můžeme např. zvyšovat výkon počítače, přetaktovat kmitočet procesoru, atp. Pozor! Nevhodným nastavením BIOSu můžeme zničit součástky počítače (např. spálit procesor)!

Ukázka obrazovky BIOSu

Výrobci základních desek INTEL - http://www.intel.com/products/desktop/ motherboard/index.htm VIA - http://www.via.com.tw/en/products/mainboards/ Asus - http://www.asus.cz/products.aspx?l1=3 Abit - http://www.abit.com.tw/ MSI - http://www.msicomputer.cz/ AOpen - http://www.aopen.nl/products/mb/ Gigabyte - http://www.gigabyte.com.tw/ Motherboard/Default.htm FIC - http://www.fic.com.tw/product/motherboard/

Procesory mozek počítače, zpracovává a provádí instrukce programu jeho kvalita ovlivňuje rychlost počítače v počítači se umisťuje do patice na základní desce hlavní výrobci: Intel, AMD, VIA, IBM

Procesor - co je důležité při nákupu procesor musí být použitelný v základní desce (musí se shodovat typ patice, výrobce desky musí garantovat použitelnost procesoru) důležitá je tzv. taktovací frekvence procesoru (rychlost vykonávání instrukcí), za jeden takt počítač vykoná jednu nebo i více mikroinstrukcí frekvence se udává v GHz, firma AMD navíc často udává i hodnotu frekvence procesoru se srovnatelným výkonem od konkurenční firmy Intel např. AMD Sempron SDA2800, frekvence 1,6 GHz, rychlost vykonávání instrukcí je však srovnatelná minimálně s procesorem Intel o frekvenci 2,8 GHz

Registry procesoru procesor pracuje s daty ve vnější paměti (operační paměť) momentálně zpracovávaná data jsou procesor umisťuje do svých vnitřních pamětí (registrů) počet registrů a jejich velikost se u různých typů procesoru liší

Technologie výroby procesor obsahuje miliony aktivních prvků (nejčastěji tranzistorů) základním materiálem je superčistý křemík, na který se laserem vykresluje struktura procesoru běžný procesor obsahuje na 1x1 cm destičce kolem 50 milionů tranzistorů vlastní procesor je umístěn do keramického pouzdra o velikosti asi 5x5 cm, které má na své spodní straně desítky pozlacených nožiček (kontaktů)

Ukázky parametrů procesorů CPU AMD Sempron SDA2500(socket A) Box Procesory Sempron pro platformu Socket A vycházejí z jádra Thoroughbred a jsou vyráběny 130nm výrobním procesem. Na ploše jádra 84mm2 je umístěno přibližně 37,5 milionu tranzistorů. Mají L1 cache o velikosti 128KB (64KB data + 64KB instrukce) a L2 cache o velikosti 256KB. Pracují na frekvenci sběrnice 333MHz. Patice: Socket A Jádro: Thoroughbred L1 cache: 128KB L2 cache: 256KB FSB: 333MHz Napájecí napětí: 1,6V Spotřeba: 62W Výrobní proces: 130nm Plocha jádra: 84mm2 (37,5 milionu tranzistorů) Podporované instrukce: MMX, 3DNow! Professional, SSE

Ukázky parametrů procesorů Intel Pentium 4 511 2.8 GHz (1024/533) BOX LGA775 EM64T Zvětšená cache paměť: L1 16 KB, L2 1 MB Prodloužená instrukční pipeline na 31 kroků Lepší predikce větvení kódu Celočíselný multiplikátor umožňující provádět celočíselné násobení přímo v ALU bez pomalého přesunu do FPU Přídavné WC buffery pro rychlejší zápis do paměti Sada nových multimediálních instrukcí SSE3 64-bitové rozšíření EM64T Zdvojená ALU jednotka pro rychlé nativní zpracování 64-bitových čísel Kompletně přepracovaná jednotka FPU pro operace s desetinnými čísly a SIMD instrukcemi Snížení napětí a tím i spotřeby na jeden tranzistor Frekvence sběrnice: 533 MHz Patice: Socket 775 (LGA775) Pracovní frekvence: 2,8 GHz

Operační paměť elektronická součástky, slouží jako pracovní prostor pro procesor procesor má v paměti umístěny instrukce právě běžícího programu i data tohoto programu při vypnutí počítače se obsah paměti RAM maže

Důležité parametry velikost, udává se v bajtech (B) a násobcích (kB, MB, GB, TB, PB) má-li počítač více paměti, dokáže rychle zpracovávat velké objemy dat (editace grafiky) nemá-li počítač dostatek paměti, musí si zpracovávaná data odkládat na "pomalý" disk a tím celý počítač zpomaluje paměťové nároky OS: DOS: 1 MB, Win3.1: 4-8 MB, Win95: 16-32 MB, Win98+ME: 32-64 MB, Win2000: 128 MB, WinXP: 128-256 MB

Paměti ROM (Read Only Memory) pro umístění dat, která mají v počítači zůstat neměnná (např. BIOS) ROM – nemazatelná, od výrobce naplněná PROM (Programmable ROM) – od výrobce prázdná, jednou zapsatelná EPROM (Erasable PROM) – mazatelná pomozí ultrafialového záření EEPROM (Electrically EPROM) – mazatelná elektrickými impulsy Flash-PROM – mazatelá PROM, snese až 1000 cyklů zápis x výmaz

Paměti RAM (Random Access Memory) hlavně pro ukládání pracovních dat procesoru SRAM (statická RAM) – paměťová buňka je tvořena prvkem nabývajícím dvou stavů (klopný obvod) – velice rychlá DRAM (dynamická RAM) – paměťová buňka je tvořena kondenzátorem (nabitý = 1, vybitý = 0), protože se kondenzátory vybíji je nutno jejich stav obnovovat (refresh) CMOS RAM – paměti s velmi malou spotřebou, užití pro zálohování nastavení počítače, napájena z baterie

Druhy pamětí RAM - SDRAM Synchronous Dynamic RAM pracuje na stejném taktu jako je na paměťové sběrnici vystavovací doba je 8 až 12 ns použita v modulech DIMM SDRAM použita na základních deskách pro Pentium II, III a prvních P4, na starších deskách pro Athlon a Duron přenosová rychlost při taktu FSB 133 MHz a šířce sběrnice 32 bitů je 1,04 G/s

Druhy pamětí RAM - DDR Double Data Rate data se přenášejí během jednoho hodinového taktu dvakrát propustnost paměti je tak oproti SDRAM dvojnásobná standard pro současné počítač (P4, Celeron, Athlon, Athlon 64, Sempron) značení propustnost (GB/s) rychlost FSB (MHz) PC1600 1,6 100 PC2100 2,1 133 PC2700 2,7 166 PC3200 3,2 200

Druhy pamětí RAM – DDR2 pracuje stejně jako DDR, ale po po snížení napájecího napětí (a tím i příkonu) je taktována dvojnásobnou rychlostí DDR ... 2,5 V, DDR2 ... 1,8 V dříve se používala u grafických karet, nověji i na základních deskách označení typ paměti propustnost GB/s PC2-3200 DDRII-400MHz 3,2 PC2-4300 DDRII-533 MHz 4,3 PC2-5400 DDRII-667 MHz 5,4 PC2-6400 DDRII-800 MHz 6,4

monitory s klasickou televizní obrazovkou - CRT (Cathode-Ray Tube) výstupní periferní zařízení pro zobrazování informací monitor je připojen k výstupu grafické karty, která do monitoru zasílá informace k zobrazení v současné době se používají dva hlavní druhy monitorů dle způsobu zobrazování monitory s klasickou televizní obrazovkou - CRT (Cathode-Ray Tube) monitory s obrazovkou z tekutých krystalů - LCD (Liquid Crystal Display)

Princip zobrazování na CRT monitoru 1 v zadní části obrazovky je umístěna trojice elektronových děl děla vysílají směrem ke stínítku obrazovky trojici elektronových paprsků stínítko je pokryto vrstvou tzv. luminoforů (přeměňují kinetickou energii na energii světelnou) a při dopadu elektronů se příslušné místo rozsvítí trojice paprsků je vychylována civkami tak, aby postupně překreslila celou obrazovku

Princip zobrazování na CRT monitoru 2 na obrazovce jsou luminofory tří základních barev (červená, zelená a modrá), jednotlivé barevné body jsou umístěny buď do trojúhelníku (Delta) nebo v řadě vedle sebe (Inline, Trinitron) každý paprsek se "trefuje" do luminoforu s "jeho" barvou skládáním (mícháním) těchto tří barev vznikají ostatní barvy – podívejte se na monitor lupou a uvidíte to na vlastní oči! Delta Inline Trinitron míchání barev

Vlastnosti CRT monitorů 1 velikost uhlopříčky obrazovky – udává se v palcích (15", 17", 19", 21", 22" i větší) rozlišení – počet bodů, které umí monitor zobrazit, většinou se udává max. rozlišení (např. 1027x768) horizontální frekvence (řádkový kmitočet) – měří se v kHz a udává kolik řádků vykreslí elektronový paprsek za 1 sekundu (např. 30 – 71 kHz) vertikální frekvence (obnovovací frekvence) – měří se v Hz a udává počet obrazů zobrazených za sekundu (např. 50 – 160 Hz) Z všech výše uvedených hodnot platí, že čím více, tím lépe. Proč?

Vlastnosti CRT monitorů 2 flat screen – plochá obrazovka funkce Green – po určité době nečinnosti se monitor přepne do pohotovostního režimu (příkon se z 125 W sníží na 8 – 15 W) LR (Low Radiation), TCO – normy zaručující snížené vyzařování škodlivého záření

Princip zobrazování na LCD monitoru 1 monitor je stabilně podsvícen bílým světlem z katodové trubice (zářivka) toto světlo je polarizováno, pak prochází přes vrstvu tekutých krystalů, pak přes červený, zelený a modrý filtr (pro každý bod), následně pak opět přes polarizační filtr vlivem napětí mění tekuté krystaly své natočení a mění polarizaci světla, které pak je či není schopno projít přes druhý polarizační filtr

Princip zobrazování na LCD monitoru 2 struktura LCD displeje Obrázek stažen z adresy http://www.repair2000.cz/lcd.htm

Princip zobrazování na LCD monitoru 2 základní stav krystalů změna struktury krystalů Obrázky staženy ze stránek http://www.svethardware.cz

Vlastnosti LCD monitorů velikost úhlopříčky obrazovky – udává se v palcích (15", 17", 19", 21", 22" i větší) rozlišení – je dáno počtem bodů (např. 1027x768) úhel pohledu – udává pozorovací úhel, ve kterém ještě nedochází k deformaci barev, uvádí se horizontální a vertikální úhel (např. 140oH, 125oV) doba odezvy – součet doby náběhu (za jak dlouho se rozsvítí bod, 3 – 10 ms) a doby dosvitu (za jak dlouho se bod utlumí, 8 – 15 ms), celkově pak tedy od 12 do 25 ms monitor s odezvou 25 ms zobrazí plynule 40 fps (frame per second – snímků za sekundu), monitor s odezvou 12 ms pak zobrazí 83 fps kontrast – poměr mezi zobrazením černé a bílé barvy, čím větší, tím lépe (např. 1:500, 1:1000) svítivost – čím více, tím lépe (např. 200 cd/m2, 400 cd/m2), kvalitní CRT monitory mají např. 280 cd/m2

Jak připojit monitor k počítači Záleží na možnostech grafické karty a monitoru VGA DVI VGA – analogové propojení DVI – digitální propojení (kvalitnější)

Další zajímavé vlastnosti LCD monitorů širokoúhlý obraz (16 : 9) možnost otočení o 90o zabudované reproduktory a mikrofon USB rozbočovač pro připojení dalších USB zařízení

Pevný disk zařízení pro ukládání dat na něm se nacházejí všechny soubory, když je počítač vypnutý jsou zde většinou uloženy soubory operačního systému (Windows, Linux,...), pomocí kterých se po spuštění počítače operační systém "nastartuje" programy, které spouštíme jsou většinou také uloženy na pevném disku soubory, které vytváříme, většinou ukládáme také na pevný disk

Pevný disk disk pracuje na principu magnetického záznamu (podobně jako videokazeta) data uložená na disku na něm zůstávají tak dlouho, dokud je nesmažeme data "přežijí" odpojení disku od napětí, tedy vypnutí počítače disku však může uškodit magnetické pole (např. od nějakého permanentního magnetu)

Fyzická struktura plotny, hlavičky, stopy, sektory, clustery, cylindry, ....

Pevný disk z vnějšku identifikační údaje informace o významu konektorů konektory pro připojení disku k napětí a základní desce

Pevný disk zevnitř plotny s magnetickým povrchem hlavičky pro čtení i záznam dat (z obou stran plotny) motorek pro pohyb hlaviček

Hlavičky při práci Obrázek stažen z adresy http://www.cdr.cz/a/3002/3

Kapacita uvádí se v bajtech kapacita se většinou zapisuje s využitím násobných předpon (M, G, T, P) např. 80 GB, 250 GB, 2 TB

Přístupová doba a otáčky přístupová doba = doba vystavení + doba čekání doba vystavení ... za jak dlouho se hlavička dostane nad stopu doba čekání ... za jak dlouho se informace na stopě "přitočí pod hlavičku" v současnosti je přístupová doby nižší než 10 ms pro srovnání vybavovací doba u operační paměti je nižší než 10 ns čím rychleji se disk otáčí, tím kratší je doba čekání

Vliv otáček na přístupovou dobu otáčky doba jedné otáčky typické použití 3.600 ot/min 16,66 ms compact flash disky 3.800 ot/min 15,79 ms disky 2,5" (starší) 4.000 ot/min 15,00 ms 4.200 ot/min 14,26 ms disky 2,5" 4.500 ot/min 13,33 ms disky 3,5" (starší) 4.900 ot/min 12,25 ms 5.400 ot/min 11,11 ms disky 3,5" (levné) 7.200 ot/min 8,33 ms disky 3,5" (rychlé) 10.000 ot/min 6,00 ms disky 3,5" (velmi rychlé) 15.000 ot/min 4,00 ms disky 3,5" (nejrychlejší)

Způsoby připojení - EIDE IDE ... Integrated Drive Electronics EIDE ... Enhanced IDE (inovace IDE) ATA ... AT Attachment plochý IDE kabel pro propojení disku a základní desky IDE konektor pro propojení se základní deskou (řadičem disků) konektor pro připojení napájení jumpery – propojení kontaktů, které umožňuje nastavit chování disku vůči druhému disku připojeného ke stejnému IDE kabelu

Způsoby připojení - SATA SATA ... Serial ATA SATA konektor pro připojení napájení (novější způsob připojení napájení) konektor SATA pro propojení se základní deskou kabel SATA pro propojení disku a základní desky starší konektor pro připojení napájení

Způsoby připojení - SCSI SCSI ... Small Computer System Interface používá se především u serverů konektor pro připojení k řadiči SCSI kabel pro propojení disk a SCSI řadiče

Srovnání šířky kabelů SCSI SATA EIDE Rounded EIDE

Ukázka technické specifikace HD WD CAVIAR XL WD3200JD 320 GB SATA/150 7200 RPM, 8MB cache Rotational Speed 7,200 RPM Buffer Size 8 MB Average Latency 4.20 ms (doba čekání) Seek Times (Average) (doby vystavení) Read Seek Time (Average) 8.9 ms Write Seek Time (Average) 10.9 ms (average) Track-To-Track Seek Time 2.0 ms (average) Full Stroke Seek 21.0 ms (average) Transfer Rates (přenosové rychlosti) Buffer To Host (Serial ATA) 1,200 Mbits/s (Max) Buffer To Disk 748 Mbits/s (Max)