Základy hardwaru

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
John von Neumann (1903-1957)
americký matematik maďarského původu
publikoval definici přirozených čísel, vyvinul
teorii her
v roce 1945 stanovil základní principy pro
fungování univerzálního počítače
přetvořil nepružné schéma počítače ENIAC,
vznikl univerzálnější počítač EDVAC (1951)
podle těchto principů se staví počítače
dodnes
Základní principy
von Neumannovy koncepce
počítač bude využívat dvojkovou soustavu
(zpracovávat údaje jen ve formě 0 a 1)
počítač bude řízen procesorem, který bude
postupně vykonávat příkazy programu
počítač bude mít vstupní zařízení pro
zadávání programů i dat, bude mít i výstupní
zařízení pro výstup výsledků
počítač bude univerzální, pro různá využití se
budou používat různé programy
von Neumannovo schéma
VSTUP
PAMĚŤ
VÝSTUP
ALJ
(Aritmeticko Logická
Jednotka)
• černé šipky naznačují tok dat
• červené šipky naznačují řídící
pokyny řadiče
• data putují ze vstupu do
paměti, po případném
zpracování ALJ mohou být
poslána na výstup
ŘADIČ
PROCESOR
• v paměti jsou nejen data, ale i
příkazy programu
• ALJ – si z paměti vybírá
příkazy programu a vykonává
je. Při jejich vykonávání může
z paměti vybírat i další údaje
(data) a může data do paměti
i zapisovat
• řadič – koordinuje činnost
celého systému
Co je digitální?
digitos = prst (latinsky)
digitální = číslicový (česky)
počítač zpracovává jen číselné údaje
tyto číselné údaje jsou v počítači uloženy v tzv.
dvojkové soustavě, tj. ve formě 0 a 1
Technicky není problém rozlišit dva různé stavy:
proud protéká = 0, proud neprotéká = 1
rozlišit deset různých stavů by již problém byl
dvojkovou soustavu představil již Gottfired Wilhelm
Leibnitz (1646-1716)
Bit
bit je jedna 0 nebo 1, místo na uložení 0 nebo 1
bit je nejmenší "uložitelná" informace v počítači
bit se označuje jednotkou b (např. 1 b)
bit může nabývat jen dvou různých hodnot (0 nebo 1)
abychom byli schopni uložit do počítače více různých
hodnot, sdružují se bity do skupin
do dvojice bitů lze uložit 4 (22) různé kombince 0 a 1
00 01 10 11
do trojice bitů lze uložit 8 (23) různých kombincí 0 a 1
000 001 010 011 100 101 110 111
v počítači se prakticky používá osmice bitů, která se
nazývá bajt (BYTE)
Bajt (Byte)
osmice bitů
do bajtu lze uložit 256 (28) různých kombinací 0 a 1
(např. 00100011)
bajt se označuje jednotkou B (např. 1 B)
velikost paměti počítače se udává právě v bajtech
protože počítače mají stále více a více paměti bylo
nutno začít používat násobné jednotky:
1 kB (kilo bajt)
= 1 024 B (Proč zrovna 1024? Je to 210! )
1 MB (mega bajt) = 1 024 . 1 kB = 1 048 576 B
1 GB (giga bajt) = 1 024 . 1 MB = 1 073 741 824 B
1 TB (tera bajt) = 1 024 . 1 GB = 1 099 511 627 776 B
1 PB (peta bajt) = 1 024 . 1 TB = ...moc
někdy se pro zjednodušení jako 1 kB počítá 1000 B
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
1 viditelná
2 skryté
1 viditelná
3 skryté
Rozšiřující sloty
7
7
7
Micro/full ATX
Full/baby AT
Micro/full ATX
Full/baby AT
Micro/full ATX
Druh základní
desky
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
myš (PS/2)
USB
klávesnice (PS/2)
reproduktory
síť
zvukový výstup (line-out)
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, slotů)
přídavné karty jsou zasazeny do tzv. slotů
disky, zdroj apod. jsou připojeny do odpovídajících
konektorů
Základní deska FIC K8-800T
PCI sloty
AGP slot
konektory zadní stěny skříně
(kláves., myš, USB, atd.)
záložní baterie
patice pro
procesor
(Socket 754)
konektor floppy konektory IDE disků
chipset
s pasivním
chaldičem
Tady je trošku
vidět ta
sběrnice!!!
konektor napájení ze zdroje
sloty pro paměť
(DDR)
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.)
Při manipulaci pozor na statické náboje –
antistatický náramek
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
Typy patic procesorů
označení
výrobce
procesor
Socket 478
Intel
Pentium 4, Celeron
LGA 775
Intel
Pentium 5xx, Celeron D 3xx
Socket A
AMD
AMD Athlon, Athlon XP, Duron
Socket 754
AMD
Sempron, Athlon 64
Socket 939
AMD
Athlon 64, Athlon 64 FX
Socket 940
AMD
AMD Opteron
(Socket T)
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
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
PRaiting
Sběrnice
Interní & Externí frekvence
fproc
=
(interní-vnitřní)
x
(Externí-vnější-FSB)
multiplikátor
(Násobič-CPU Ratio)
Komunikace s okolím
INTEL
ffsb
FSB (Front Side Bus) – procesorová sběrnice mezi
procesorem a základní deskou (North Bridge)
QPI (Quick Path Interconect) - 25,6 GB/s
AMD
Hypertransport
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
Jen 32bitové (starší typy)
Jen 64bitové (především serverové)
32 i 64bitové (dnešní standard desktopů)
O tom, zda je využita šířka dat rozhoduje OS a
aplikace
Takto to začalo
Sočasnost (Nehalem)
Instrukční sada procesoru
1.
2.
3.
4.
5.
6.
množina příkazů, které procesor dokáže vykonat
instrukce pro přesuny dat mezi pamětí a registry, aritmetické a
logické operace, instrukce pro řízení běhu programu (cykly, skoky),
systémové instrukce
MMX (Multi Media eXtension) – instrukce pro zpracování
multimediálních dat v procesorech Intel
3DNow! –multimediální instrukce od AMD podobné MMX
SSE (Streaming SIMD Extensions) - 70 instrukcí pro 3D grafiku v
Pentiu III (označ. jako MMX2)
SSE2 - dalších 144 multimediálních instrukcí v Pentiu 4
SSE3 – další sada multimediálních instrukcí pro Pentium 4 Prescott
každá nová sada rozšiřuje stávající sadu, procesory jsou tzv.
zpětně kompatibilní
aby počítač dokázal využít nových instrukcí procesoru, musí být
napsány programy, které tyto instrukce obsahují
Architektura procesoru
schopnost procesoru zpracovávat posloupnost instrukcí
superskalární arch. – zpracování několika instrukcí současně
(od Pentií)
pipeling – pro co nejrychlejší dodávání instrukcí, které jsou
"příliš" rychle vykonávány. Jedna instrukce je dodávána z
paměti, ve stejnou chvíli druhá dekódována, třetí vykonávána
atd. Např. u Pentia může být vykonáváno až 20 instrukcí
"současně".
Hyper-Threading – procesor se chová, jako kdyby v něm byly
procesory dva. Pokud nějaká část procesoru při vykonávání
jedné instrukce "zahálí", je využita pro vykonávání jiné instrukce
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
750 milionů tranzistorů (GPU Nvidia Fermi - 3,0-3,2
miliard tranzistorů )
vlastní procesor je umístěn do keramického pouzdra
o velikosti asi 5x5 cm, které má na své spodní
straně desítky pozlacených nožiček (kontaktů)
Paměť cache
obecně je to mezisklad mezi různě rychlými částmi
počítače, který celkově urychluje tok dat při zpracování
cache první úrovně (L1), malá rychlá paměť pro
zásobování procesoru daty z "pomalé" sběrnice, cache
načte ze sběrnice více dat, která pak čekají na
zpracování
cache druhé úrovně (L2), pro zrychlení přesunů dat
mezi procesorem a operační pamětí
např. AMD Sempron SDA2800 má L1 128 kB, L2 256
kB
AMD Athlon 64 X2 4800 má L1 2x128 kB,
L2 2x 1 MB
Počet jader & Cache
Nárůst výkonů procesorů
dlouho zvyšováním prac. frekvence – vedlo k
zvyšování TDP (Thermal Desing Power)
dnes zvyšování počtu jader, zvětšování pamětí
Cache, přidání L3
Kde skončí počet jader ???
8. 12. 2009 - Intel představuje procesor se
48 jádry
Plány Intelu počítají
taktéž se 64 jádrovou
verzí. Ještě dále
však hodlá zajít
AMD, která by podle
serveru ZD Net měla
v roce 2011
představit koncepci
100 jádrového
procesoru.
Procesory a GPU budou mít DNA strukturu –
IBM přišlo na to, jak vyrábět méně než 22nm
Výzkumníci IBM přicházejí s technologií
integrace DNA do nanoelekroniky. Zkrátka
přišli na to, jak vyrobit za pomocí litografie a
DNA miniaturní obvody, které se pak dají
složit do větších celků. Nejlepší na tom je, že
se to dá použít pro výrobu křemíkových čipů,
jak je známe dnes. Tato technologie dokáže
posunout možnosti výroby křemíkových čipů
dále, než jak to dokážeme za pomocí
současné technologie.
Napájecí napětí procesorů
Dvojúrovňové napájení
VI/O
VCore (CPU VCore)
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
Kde skončí minimalizace???
8. 12. 2009 - VIA uvádí základní desku
6x6cm
Logika ve značení AMD
Sempron-LE - architektura K8 (vychází z prvních Opteronů a Athlonů 64),
jedno jádro (v současnosti nejčastěji Sparta, tedy 65nm procesory s 512 kB
L2 cache), TDP typicky 45 W, patice AM2
Athlon-LE - K8, jedno jádro (běžně v prodeji 90nm Orleans s 1 MB L2
cache), TDP 45 W, patice AM2
Athlon 64 X2 - K8, dvě jádra, dnes už v prodeji jen 65nm jádra Brisbane s
L2 cache 2× 512 kB, TDP 65 W (89 W u 6000+), AM2
Athlon X2 xx50e - K8, dvě jádra, opět Brisbane, TDP snížen na 45 W, AM2
Athlon X2 - K10, dvě jádra (Kuma), 2× 512 kB L2 cache, 2 MB L3 cache,
jedná se o Phenom (Agena) s deaktivovanými dvěma jádry, TDP 95 W,
AM2+
Phenom X3 - K10, jádro Toliman, tři jádra, 3× 512 kB L2 cache, 2 MB L3
cache, Phenom (Agena) s jedním neaktivním jádrem, TDP 95 W, AM2+
Phenom X4 - K10, jádro Agena, čtyři jádra, 4× 512 kB L2 cache, 2 MB L3
cache, TDP typicky 125 W
Phenom II X3 - K10.5, tři jádra, 45nm jádro Heka, Deneb s jedním
deaktivovaným jádrem, 3× 512 kB L2 cache, TDP 95 W, AM3
Phenom II X4 8xx - K10.5, čtyři jádra, 45nm jádro Deneb, 4× 512 kB L2
cache, 4 MB L3 cache, AM3, TDP 95 W, AM3
Phenom II X4 9xx - K10.5, čtyři jádra, 45nm jádro Deneb, 4× 512 kB L2
cache, 6 MB L3 cache, AM3, AM2+
Hierarchie modelů u Intelu
Celeron 4x0 – jedno jádro, Conroe-L, 65 nm, 512 kB L2 cache, 800 MHz FSB
Celeron Dual-Core E1x00 – dvě jádra, Allendale, 65 nm, 512 kB L2 cache, 800 MHz
FSB
Pentium Dual-Core E2x00 – dvě jádra, Allendale, 65 nm, 1 MB L2 cache, 800 MHz FSB
Pentium Dual-Core E5x00 – dvě jádra, Wolfdale, 45 nm, 2 MB L2 cache, 800 MHz FSB
Core 2 Duo E4x00 – dvě jádra, Allendale, 65 nm, 2 MB L2 cache, 800 MHz FSB
Core 2 Duo E6x00 – dvě jádra, Conroe, 65 nm, 4 MB L2 cache, 1066 MHz FSB
Core 2 Duo E6x50 – dvě jádra, Conroe, 65 nm, 4 MB L2 cache, 1333 MHz FSB
Core 2 Duo E7x00 – dvě jádra, Wolfdale, 45 nm, 3 MB L2 cache, 1066 MHz FSB
Core 2 Duo E8x00 – dvě jádra, Wolfdale, 45 nm, 6 MB L2 cache, 1333 MHz FSB
Core 2 Quad Q6x00 – čtyři jádra, Kentsfield, 65 nm, 2× 4 MB L2 cache, 1066 MHz FSB
Core 2 Quad Q8x00 – čtyři jádra, Yorkfield, 45 nm, 2× 2 MB L2 cache, 1333 MHz FSB
Core 2 Quad Q9x00 – čtyři jádra, Yorkfield, 45 nm, 2× 3 MB L2 cache, 1333 MHz FSB
Core 2 Quad Q9x50 – čtyři jádra, Yorkfield, 45 nm, 2× 6 MB L2 cache, 1333 MHz FSB
Core i7 9x0 – čtyři jádra a osm logických jednotek (HyperThreading), Bloomfield, 45 nm,
4× 256 kB L2 cache, 8 MB L3 cache, 4,8 GT/s QPI
Core i7 9x5 – čtyři jádra a osm logických jednotek (HyperThreading), Bloomfield, 45 nm,
4× 256 kB L2 cache, 8 MB L3 cache, 6,4 GT/s QPI
Porovnání pouzder
Core 2 Duo
(LGA 775)
Core i7 (LGA 1366),
Athlon 64 (AM2, 940
pinů, stejné pouzdro
má i Phenom)
Nehalem
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
Paměti ROM
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
Chipset
Northbridge a Southbridge
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
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 disky 2,5" (starší)
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 disky 2,5"
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
starší konektor pro
připojení napájení
konektor SATA
pro propojení
se základní
deskou
SATA konektor pro
připojení napájení
(novější způsob
připojení napájení)
kabel SATA pro
propojení disku a
základní desky
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)