Mgr. Jan Libich
Hardware
= technické (hmatatelné, materiální) vybavení počítače Rozdělení dílů (komponent) dle umístění: 1. interní (uvnitř skříně počítače) 2. externí (vně skříně počítače) 3. interně-externí (část je uvnitř, část vně skříně počítače)
Procesor (CPU) Základní deska (mainboard, motherboard) Operační paměť (RAM) Mechaniky (pevný disk – HDD, disketová mechanika – FDD, ZIP ad., optické mechaniky – CD/DVD/HD-DVD/BR mechaniky, paměťové čtečky, zálohovací páskové mechaniky) Rozšiřující karty (grafická, zvuková, střihová, síťová, TV/FM karta, modem, přídavné řadiče) Zdroj (napájecí kabely a datové kabely) Pasivní a aktivní chlazení (chladiče, větráky) Vstupy a výstupy Další prvky a rozhranní, čidla, měřiče, regulátory atd.
Slouží k mechanickému upevnění interních komponent a zároveň jako rozhranní a předěl pro externí komponenty, Má obvykle kvádrovitý tvar (přední a zadní panel, bočnice a horní a dolní díl), uvnitř šachty (bay), montážní otvory nebo modulární části. Rozměry jsou obvykle standardizované.
Typy skříní dle tvaru a velikosti: 1. Tower (věž) – skříň nastojato, základní deska svisle, dále rozlišujeme dle výšky na: a) microtower (mikrověž) – nejmenší (1x5,25“) b) minitower (minivěž) – menší (2x5,25“) c) miditower (midivěž) – střední (3x5,25“) d) middletower (middlevěž) – střední (4–5x5,25“) e) bigtower (bigvěž) – největší (6–10x5,25“) 2. Desktop – skříň naležato, základní deska vodorovně - také více typů (slim, booksize , HTPC Home Theatre Personal Computer, počítač domácího kina, Cube = tvar krychle, kostky ad.)
Materiál skříně: obvykle plech (hliník, ocel, dural ad.) nebo případně plast Vlastní kostra (šasi) obsahuje upevňovací plochy a otvory pro upevnění komponent. Skříň uzpůsobena rozměry a uchycením pro základní desky (AT, Full ATX, micro ATX, mini ATX, flex ATX, DTX ad.). Tvar skříně a uspořádaní má velký vliv na proudění vzduchu a tím i chlazení a hluk.
Přední díl (panel) obsahuje obvykle následující části: 1. tlačítka zapnutí počítače (Power), restartu (Reset) či případná další 2. indikační prvky (LED diody zapnutí, funkce pevného disku atd.) 3. rozšiřující konektory (USB, zvuk, Firewire ad.) 4. indikační panel podsvětlený s informacemi o teplotě či činnostech větráku a disků (někdy bývá osazen) 5. šachty 5,25“ a 3,5“ na mechaniky či další zařízení (vnější odjímatelné či skryté vnitřní)
Šachty 5,25“ (větší) – optické mechaniky, rámečky pevných disků, ovladače chladičů, velké čtečky paměťových karet, informační panely, staré disketové mechaniky ad. Šachty 3,5“ (menší) – novější disketové a ZIP mechaniky, čtečky paměťových karet a výstupů USB, interní pevné disky (skryté)
Boční stěny (u věže jedna na uchycení základní desky, druhá pak může být osazena ventilátory nebo průhledná (plexisklo) Uvnitř PC reproduktor (speaker) pro systémové zvuky. Místo pro zdroj (vzadu nahoře u věže) Místo pro rozšiřující karty a vstupy a výstupy ze základní desky (zadní čelo/stěna) Skříň by měla být připravena pro případné chlazení a upevnění komponent. Možné je i vnitřní osvětlení pomocí svítících trubic či LED diod.
Skříně dle formátu základních desek: XT (Extended Technology) – původní verze XT AT (Advanced Technology) - starší verze počítačové skříně pro starší typy základních desek (Intel 386, 486 a první Pentia) ATX (Advanced Technology Extended) – novější a současná verze počítačové skříně pro nové typy základních desek (Intel Pentia a vyšší) BTX (Balanced Technology Extended) – zlepšený odvod tepla, více místa pro chlazení a zdroj, možnost použití ATX zdrojů
Typ skříně
AT
ATX
Konektor klávesnice
DIN (15 mm, 5 pin)
PS/2 (8 mm, 5 pin)
Konektor myši
COM (sériový, 9 pin)
PS/2 (8 mm, 5 pin)
Hlavní vypínač
230 V (tlačítko, kolébka)
tlačítko bez aretace
Zdroj
AT
ATX
Zapnutí a vypnutí zdroje
mechanické v napájecí části
elektronické
Napájecí konektory pro mainboard
dva jednořadé 6-žilové konektory
jeden dvouřadý 20-žilový konektor
Rozmístění I /O portů
porty jsou vyvedeny mimo mainboard
porty jsou integrovány na mainboardu
Typ skříně
ATX
BTX
Umístění I/O portů, slotů rozšiřujících karet
nalevo
napravo
Otvírání skříně
vlevo
vpravo
Umístění procesoru
v zadní horní části skříně a základní desky
v přední dolní části skříně a základní desky
Zdroj
ATX
ATX/BTX
Možnost nízkého profilu skříně
ne
ano
Umístění grafické karty
pod procesorem
nad procesorem
Chlazení hlavních komponent
více proudy vzduchu
jedním hlavním proudem vzduchu
Procesor (CPU – Central Processing Unit) = ústřední výkonná jednotka počítače, která zpracovává jednotlivé instrukce (operace) spuštěného programu, přeneseně jakýsi motor počítače Používá vlastní jazyk- tzv. strojový kód První procesory byly elektromechanické, dnes jde vždy o elektronický integrovaný obvod. Skládá se dnes z polovodičových a elektronických komponent tranzistorů, rezistorů a kondenzátorů.
Součásti jádra procesoru: 1. řadič nebo řídicí jednotka = jednotka, jejíž jádro zajišťuje řízení činnosti procesoru a práci s instrukcemi, směruje vstupy a výstupy do CPU 2. sada registrů (v řadiči) = rychlé pracovní paměti malé kapacity, které slouží k uchování operandů (vstupní hodnoty operace) a mezivýsledků. Řadič obsahuje celou řadu rychlých pracovních pamětí malé kapacity, tzv. registrů, které slouží k jeho činnosti. Dělí se na obecné (pracovní, universální) a řídící (např. registr adres instrukcí, stavové registry, indexregistry). Velikost pracovních registrů je jednou ze základních charakteristik procesoru. 3. aritmeticko-logická jednotka (ALU - Arithmetic-Logic Unit) provádí s daty příslušné aritmetické a logické operace 4. jednotka plovoucí čárky = matematický koprocesor (FPU Floating-Point Unit) -provádí operace v plovoucí řádové čárce
Další přídavné součásti procesoru: Paměť cache (keš, vyrovnávací paměť) – slouží k urychlení práce s daty, meziukládání před zpracování a po zpracování, urychluje práci s RAM (různé úrovně L1, L2, L3) Procesory se dělí na: a) jednojádrové (single-core) b) vícejádrové (multi-core) mají více jader – tedy CPU/FPU
Některé procesory mají i další systémy na čipu (SoC - system on chip) – další integrované obvody na čipu sloužící pro zpracování grafiky, zvuku či připojení periférií, používají se např. v PDA, mobilních telefonech, MP3 a PMP přehrávačích, herních konzolích atd. Různé architektury procesorů (dle typu instrukcí a jejich zpracování).
Dělení procesoru dle délky operandu v bitech: a) 4-bitové a 8-bitové procesory (zabudované systémy v mikrovlnných troubách, kalkulačkách, klávesnicích, dálkových ovládáních, dříve i u mikropočítačů a některých herních konzolí) – vhodné pro velmi jednoduché aplikace b) 16-bitové procesory (obvykle v mobilních telefonech, automatech, PDA, videohrách apod., dříve i normální počítačové procesory např. 286 ad.) – pro středně složité operace c) 32-bitové procesory (u osobních počítačů, laserových tiskáren) – pro náročnější operace d) 64-bitové procesory (u moderních osobních počítačů, serverových strojů a superpočítačů) – pro nejnáročnější operace
Dělení procesoru dle počtu zpracovatelných instrukcí:
a) RISC (Reduced Instruction Set Comp uter) - počítač s redukovanou instrukční sadou, tedy menším počtem zpracovatelných instrukcí (hlavně jednoduché instrukce, omezený počet instrukcí, stejná doba provádění instrukce, vysoká rychlost provádění instrukcí, víceúčelové registry, jednoduché řetězení instrukcí, složitější programování) Příklady: IBM Power PC, Sun Sparc
b) CISC (Complex Instruction Set Computer) - počítač s velkou instrukční sadou, tedy větším počtem (řádově stovky) zpracovatelných instrukcí a menším počtem registrů (řádově desítky) (složitější instrukce, různá a delší doba provádění instrukce, nižší rychlost provádění instrukcí, obtížnější řetězení instrukcí) Příklady: Intel x86 a kompatibilní, Motorola 68000 ad.
Rychlost procesoru: Rychlost procesoru závisí na více faktorech (okolnostech) a to především na typu zpracovávaných instrukcí (programu, aplikaci). 1. Frekvence (takt) procesoru = počet instrukcí vykonaných za sekundu - dnes se udává v jednotkách MHz nebo GHz, dříve i v kHz Převody: 1 MHz = 1 000 000 Hz, 1 GHz = 1 000 000 000 Hz Další převody: 1 GHz = 1 000 MHz, 1 MHz = 1 000 kHz ad. 2. Velikost a rychlost cache (L1, L2, L3) obvykle u L1 (32-128 kB), u L2 (128 kB – několik MB), u L3 (několik MB) - větší velikost a rychlost vyrovnávací paměti umožní i vyšší rychlost CPU 3. Instrukční sadě (x86, MMX, 3D Now, SSE 1-4 ad.) - nové instrukce umožňují urychlení některých programů 4. Rychlost sběrnice (FSB = Front Side Bus) - v řádech stovek MHz - vyšší rychlost sběrnice umožňuje lepší spolupráci s pamětí a dalšími komponentami počítače
Umístění procesoru x86 do základní desky (vzájemně nekompatibilní) 1. Socket (čtvercová patice na desce)– různý počet pinů, udává číslo Super Socket 7 (Intel Pentium/MMX, AMD K6-2/III, Cyrix MII, IDT Winchip2, 321 pinů) Socket 462 (Socket A) (AMD Athlon, Duron, výběhový, 462 pinů) Socket 478 (Intel Pentium III, Pentium 4 (Northwood), Celeron Pentium 4, 478 pinů) Socket 479 (Intel, původně pro mobilní počítače, 479 pinů) Socket 604 (Intel pro servery, 604 pinů) Socket 754 (AMD Athlon 64, jednokanálový řadič pamětí DDR, 754 pinů) Socket 771 (Intel pro servery, 771 pinů) Socket 775 (Intel Pentium 4, D, Core 2 Duo, Core 2 Quad, Core Celeron ad., 775 pinů) Socket 939 (AMD Athlon 64, dvojkanálový řadič pamětí DDR, 939 pinů) Socket 940 (AMD Opteron pro servery, 940 pinů) Socket AM2 (AMD Athlon 64, 1 a 2 jádrový X2, DDR2 paměti, 940 pinů) Socket AM2+ (AMD Athlon 64, 3 a 4 jádrový (Phenom X3 a X4), 940 pinů) Socket F (AMD pro servery, Athlon 64 FX, Opteron, 1207 pinů) 2. Slot (podlouhlá patice pro vertikální uložení procesoru) Slot 1 (Intel Pentium II, III, Celeron, 242 pinů) Slot 2 (Intel Pentium II, III Xeon, 330 pinů) Slot A (AMD Athlon K7, 242 pinů)
Socket AM2 (AMD Sempron 64, Athlon 64, Athlon 64 X2, Opteron 1xxx) Socket AM2+ (AMD Athlon 64 X2, Phenom X3, Phenom X4) Socket F (AMD Opteron 2xxx) Socket 479 (Intel Core2 Duo 7xxx) Socket 771 (Intel Core2 Extreme QX9xxx) Socket 775 (Intel Celeron 4xx, Celeron Dual Core E1xxx, Core2 Duo E4xxx, 6xxx, 7xxx, 8xxx, Core2 Extreme QX6xxx, QX9xxx, Core2 Quad Q6xxx, Q8xxx, Q9xxx, Pentium Dual-Core E2xxx) Socket 940 (AMD Opteron Dual-Core)
