Podzespoły komputera

T: Podzespoły komputera.

Informatyka jest to dziedzina wiedzy i działalności człowieka zajmująca się przetwarzaniem informacji za pomocą komputerów (hardware) i odpowiedniego oprogramowania (software).

System operacyjny to zestaw programów charakterystycznych dla danego komputera, którego zadaniem jest nadzorowanie pracą wszystkich urządzeń systemu komputerowego, umożliwienie na komunikowanie się użytkownika z komputerem oraz stworzenie środowiska dla innych programów.

Słowem maszynowym jest określana możliwość przepustowości magistrali komputera. Mogą to być 8,16, 32, lub 64 bitowe wartości. Im szersze kanały, tym więcej informacji może zostać przesłanych jednocześnie.

Zadanie1:
Wykorzystując serwis internetowy Wikipedii odszukaj informacje na temat mostka północnego (ang. northbridge) płyty głównej komputera PC.

Architektura komputera - sposób organizacji elementów tworzących komputer (organizację połączeń pomiędzy pamięcią, procesorem i urządzeniami wejścia-wyjścia). Architekturę typowego komputera PC przedstawia poniższy schemat:

North Bridge

South Bridge

Super I/O

Umieszczona bateria na płycie głównej pozwala na podtrzymanie w pamięci najważniejszych informacji na temat całego systemu (ustawienia konfiguracyjne, dane urządzeń, datę i czas).

ROM (Read Only Memory) płyty głównej:

POST (Power On Self Test) - jest serią procedur testujących sprawność poszczególnych komponentów komputera,
CMOS Setup - program konfiguracji systemu,
BIOS (Basic Input/Output System) - zbiór sterowników podstawowych urządzeń,
Bootstrap Loader - wskazanie urządzenia do załadowania systemu.

ROM (Read Only Memory) przechowuje podstawowe testy diagnostyczne mikrokomputera (Power On Self Test) oraz oprogramowanie obsługujące urządzenia wejścia/wyjścia, dołączone do mikrokomputera. Zawiera dane systemowe, czas i datę, parametry dysku twardego, płyty głównej, procesora, pamięci operacyjnej.

Po włączeniu komputera do sieci BIOS wykonuje testy POST procesora i głównych bloków funkcyjnych płyty głównej, po czym następuje inicjalizacja karty graficznej (wyświetlany jest na ekranie typ karty i system BIOS zainstalowany na płycie). Następnie wykonywany jest test pamięci głównej RAM komputera, a w dalszej kolejności testowana i inicjalizowana jest klawiatura i poszczególne urządzenia dołączone do systemu (mysz, dyski elastyczne i twarde). Rezultat sprawdzenia konfiguracji porównywany jest z zawartością pamięci CMOS i w przypadku niezgodności sygnalizowany jest błąd.

Na płycie głównej zainstalowany jest BIOS, który po uruchomieniu komputera wykonuje:

Tworzy tablicę wszystkich dostępnych przerwań i adresów I/O. Przeszukuje przy tym magistrale ISA i PCI.
Ładuje ostatnią konfigurację systemu z ESCD i porównuje ją z aktualną.
W przypadku wykrycia zmian w systemie ponownie analizuje zasoby.
Zapisuje aktualną konfigurację w ESCD.
Wyświetla konfigurację na ekranie.

Po załadowaniu systemu operacyjnego BIOS zamienia sygnały urządzeń I/O na rozkazy dla procesora.

Jednostka centralna zasilana jest prądem sieciowym (zmiennym) o napięciu 230 V, które zamienione jest w zasilaczu do prądu stałego o napięciach 3,3V, 5V i 12V, potrzebnych do pracy układów wewnętrznych komputera (między innymi do zasilania napędu dysku twardego). Dopuszczalna tolerancja napięć wynosi 5 %. Wartości napięć możemy sprawdzić w programie Setup BIOS lub programami diagnostycznymi. Takie pomiary są jednak bardzo niedokładne. Najpewniejszą formą sprawdzenia napięć jest dokonanie pomiaru z za pomocą miernika elektrycznego. Ustawiamy miernik na DCV 20 (prąd stały o napięciu do 20V) i mierzymy odpowiednie kolory przewodów:

żółty 12V,
czerwony 5V,
pomarańczowy 3,3V,
niebieski - 12V,
biały - 5V,
fioletowy 5V.

Uwaga!
Niepoprawne napięcia mogą powodować niestabilność pracy komputera.

Płyty wyposażone są w gniazda kart rozszerzeń - ISA (dłuższe - 16 bitowe), PCI (krótsze - 32 bitowe), PCI Express (x1, x2, x4, x8, x16) oraz AGP (64 bitowe).

Magistrala jest drogą, po której są przesyłane dane. Hierarchię określa prędkość ich działania. Każde urządzenie jest przyłączone do jakiejś magistrali, a niektóre (jak układy płyt głównych - chipset) działają jako mosty łączące je ze sobą. Wyróżniamy następujące rodzaje magistral:

magistrala procesora - 64 bitowa,
magistrala AGP - 32 bitowa,
magistrala PCI (Peripherial Komponent Interconnect) - 32 bitowa, 33 MHz, obsługiwana przez mostek północny, przyłączony jest do niej mostek południowy, a do niego złącza USB i IDE,
magistrala ISA - 16 bitowa, 8 MHz, obsługuje ją mostek południowy,
chip Super I/O najczęściej jest przyłączony do szyny ISA.

Pracę całego systemu organizuje mikroprocesor (CPU - Central Processing Unit - centralna jednostka obliczeniowa, serce komputera). Pracuje w tak zwanym cyklu rozkazowym:

pobiera z komórki pamięci wskazanej przez licznik rozkazów kolejną informację zwaną słowem maszynowym,
zwiększa zawartość licznika rozkazów o 1,
dekoduje słowo maszynowe traktując je jako rozkaz lub daną,
wykonuje operację określoną tym słowem,
jeśli operacja nie dotyczy zakończenia, to pobiera kolejne słowo maszynowe, itd.

RAM (Random Access Memory) - pamięć operacyjna, o dostępie swobodnym, służy do przechowywania danych aktualnie przetwarzanych przez program, oraz ciągów rozkazów, z których składa się ten program. Pamięć RAM jest pamięcią ulotną, co oznacza, iż p wyłączeniu komputera, informacja w niej zawarta jest tracona. Organizacja logiczna pamięci komputera:

pamięć podstawowa (konwencjonalna) - 640 KB, może być wykorzystywana przez programy systemu DOS (tryb rzeczywisty),
pamięć górna - 384 KB (UMA), obszar pamięci obrazu, ROM BIOS kart rozszerzeń, ROM BIOS płyty głównej,
extendend memory - do 4 GB, pozwala na obsługę kilku programów jednocześnie,
pamięć wysoka - pierwsze 64 KB z drugiego MB, można do niej załadować jeden sterownik w danej chwili,
pamięć EMS - 64 KB w obszarze UMA, będące odwołaniami do mapowanych banków pamięci.

Karta dźwiękowa służy do odtwarzania nagrań zapisanych w postaci danych cyfrowych lub do generowania dźwięków za pomocą wbudowanego syntezatora.

Karty graficzne stanowią tzw. adaptery monitorowe. Są układami sterującymi wyświetlaniem obrazu na ekranie monitora. Instalowane są na płycie głównej w złączach: ISA (8 MB/s), PCI lub AGP.

Cache memory - pamięć podręczna, w której przechowywane są dane z wolniejszego nośnika danych, np. między RAM a procesorem, między CD-ROM a kontrolerem ATAPI.