Základná zostava PC. V/V zariadenia. Architektúra počítača.

Transkript

1 Počítač von Neumanovského typu. V/V zariadenia. Základná zostava PC. V/V zariadenia. Architektúra počítača. Základná zostava PC pozostáva z nasledovných častí: - výkonná časť základná jednotka ( skriňa desktop, tower ) - vstupné zariadenia klávesnica, myš - výstupné zariadenie monitor - ( prídavné V/V zariadenia ) Rozdelenie PC: - podľa krytov ( desktop, tower ) - podľa umiestnenia či mobility ( stolové, prenosné ) - podľa dĺžky spracovávaného slova ( 8, 16 32, 64 bitové) - podľa použitia ( univerzálne riešia úlohy rôzneho typu; špeciálne riešia úlohy jedného typu ) - podľa spôsobu zobrazenia informácie ( analógové, číslicové, hybridné) Počítač komunikuje s okolím prostredníctvom vstupno-výstupných zariadení: Vstupné zariadenie spracuje informácie z reálneho sveta, zmení ich na digitálne údaje a prenesie do počítača. ( klávesnica, myš, mikrofón, skener, digitálny fotoaparát, grafický tablet, pákový ovládač a pod.) Výstupné zariadenie prenáša digitálne údaje z počítača do reálneho sveta. (monitor, tlačiareň, videodataprojektor, reproduktorová sústava a pod. ) Pod počítačovou architektúrou rozumieme súhrn častí, z ktorých sa počítač skladá a spôsoby, akými sú navzájom prepojené. Von Neumanova schéma bola navrhnutá v roku 1945 americkým matematikom Johnom Von Neumannom ako model samočinného počítača. Tento model s istými výnimkami zostal zachovaný dodnes. Operačná pamäť: Slúži k uchovaniu spracovávaného programu, dát a výsledkov výpočtov. ALU: Arithmetic-logic Unit /aritmeticko logická jednotka/: Jednotka prevádzajúca všetky aritmetické výpočty a logické operácie. 1

2 Radič: Riadiaca jednotka, ktorá riadi činnosť všetkých častí počítača. Toto riadenie je prevádzané pomocou riadiacich signálov, ktoré sú zasielané jednotlivým modulom. Vstupné zariadenia: Určené pre vstup programu a dát. Výstupné zariadenia: Určené pre výstup výsledkov, ktoré program spracoval. Princíp činnosti počítača podľa von Neumanna: Do operačnej pamäti sa pomocou vstupných zariadení cez ALU umiestni program, ktorý bude vykonávať výpočet. Rovnakým spôsobom sa do operačnej pamäti umiestnia dáta, ktoré bude program spracovávať. Prebehne vlastný výpočet, pričom jednotlivé kroky vykonáva ALU. Táto jednotka je v priebehu výpočtu spolu s ostatnými modulmi riadená radičom počítača. Medzivýsledky sú ukladané do operačnej pamäte. Po skončení výpočtov sú výsledky poslané cez ALU na výstupné zariadenie. Vlastnosti súčasných počítačov von Neumanovej architektúry: - počítač sa skladá z : procesora, operačnej pamäte a V/V zariadení - program sa ukladá spolu s dátami do pamäte - procesor vykonáva inštrukcie programu postupne tak, ako je program v pamäti uložený (sériový spôsob) - údaje sa spracúvajú v dvojkovej (binárne) sústave, t.j. číslicový počítač vie spracúvať iba informácie vyjadrené pomocou číslic 0 neprítomnosť el. napätia na vodiči 1 prítomnosť el. napätia na vodiči. Zhrnutie: 1. Počítač má procesor a operačnú pamäť (RAM), vďaka ktorým počítač pracuje. Sú to čiste elektronické súčiastky a preto po vypnutí počítača v nich nie je vôbec nič, žiadne dáta. V počítači musí byť niečo, kde si uložíme všetko, čo vytvoríme. 2. Disk pracuje na princípe magnetického záznamu. Všetko, čo naňho uložíme tam zostane, kým to sami nevymažeme. Keďže je pevne uložený v počítači ( v skrini), hovorí sa mu pevný disk. 3. V/V zariadenia pripájame k procesoru a pamäti cez V/V rozhranie, ktoré je zložené z elektronických obvodov. Na vstup údajov používame klávesnicu, na ovládanie programov myš, k zobrazeniu informácií slúži monitor. Grafická karta prevádza el. impulzy na text či obrázky na monitore. 4. Ešte potrebujeme prenášať dáta medzi rôznymi počítačmi. Na to slúžia CD. DVD, USB kľúče, sieť. 5. Aby počítač hral a hovoril, musí obsahovať tzv. zvukovú kartu, k nej pripájame reproduktory. 6. Na prehrávanie hudobných CD (DVD) diskov a hlavne dátových CD (DVD) diskov slúži mechanika CD (DVD). 7. Na prepojenie počítačov medzi sebou do lokálnej počítačovej siete potrebujeme tzv. sieťovú kartu. Základná doska (matičná, motherboard) - podklad ( doska s plošnými spojmi), ktorý spája všetky súčiastky počítača a zabezpečuje medzi nimi komunikáciu; je napájaná zo zdroja; jej charakter určuje výkon, kompatibilitu a možnosti rozšírenia počítača - čipset (chipset, čipová sada) integrovaný obvod, ktorý zabezpečuje väčšinu funkcií základnej dosky; obsahuje inštrukcie, ktoré riadia chod dosky, presun údajov po zberniciach (adresová, 2

3 údajová, riadiaca) a spoluprácu s ostatným hardvérom; určuje chrakteristiky modulov, ktoré môžu byť do základnej dosky osadené (napr. procesora, pamäte) - procesor, pamäť, zbernice-cesty (dátové, adresné, riadiace), sloty miesta, kde sa zasúvajú káble, rozširujúce karty V/V zariadení Procesor ( mozog a srdce počítača) je veľmi zložitý integrovaný obvod, ktorý vykonáva inštrukcie programu uloženého v pamäti ( v strojovom kóde ) a riadi činnosť ostatných častí počítača. Jeho kvalitu ovplyvňuje výrobca (INTEL, AMD ) a typ procesora. V súčasnosti ide vývoj smerom k integrácii viacerých jadier, t.j. v jednom čipe je viac procesorov. Procesory sa teda delia na jednojadrové a viacjadrové. Zvyšovanie počtu jadier je vynútené fyzikálnymi obmedzeniami. Parameter Popis Jednotka bežný rozsah Rýchlosť jadra Šírka slova Počet jadier Interní pamäť cache Počet operácií vykonaných za jednu sekundu Maximálna bitová šírka operandov inštrukcií Počet a typ jadier integrovaných v procesoru Kapacita rýchlej internej vyrovnávacej pamäte integrovanej priamo na čipe procesoru MIPS (miliónov operácii za sekundu) bit číslo 1 12 Byte MIPS (v budúcnosti aj viac) Aj niekoľko MiB Operačná pamäť umiestňujú sa v nej programy a údaje, slúži procesoru na rýchle čítanie a zápis spracovávaných údajov. RAM pamäť s priamym prístupom umožňuje údaje zapisovať aj čítať ale po prerušení el. prúdu sa údaje stratia. Pamäť časť počítača, v ktorej sa uchovávajú údaje Pamäte: RAM ( Random Access Memory ) pamäť s priamym prístupom, umožňuje údaje zapisovať aj čítať, ale po prerušení el. prúdu sa údaje stratia, ROM ( Read Only Memory ) - údaje sú na nej pevne uložené a môžeme ich len čítať. Pamäťové zariadenie je zariadenie, ktoré zapisuje a číta údaje z pamäťového záznamové) média: 1. pevný disk 2. optické médiá ( CD, DVD - ROM - na čítanie, R - jednorazový zápis, RW- prepisovateľné; 3. médiá s Flash pamäťou (pamäťové karty - CompactFlash, MemoryStick, SmartMedia,...nutná čítačka kariet; Flash pamäte pripájajúce sa priamo na USB port - USB disk (kľúč) Schématické znázornenie jednotlivých častí PC - vnútro počítača sme si zatiaľ predstavili len pomocou von Neumanovej architekrúry; v skutočnosti je to však trochu iné 3

4 PC Dig. fotoaparát, kamera KLÁVESNICA OPERAČNÁ PAMAŤ PROCESOR GK ZK Reproduktor y SK Počítače RADIČ DISKOV MODEM INTERNET DISKETOVÁ MECHANIKA PEVNÝ DISK CD-ROM MECHANIK A FD 1,44 MB HDD 500 GB CD 700 MB Napájací zdroj 200W, 250W DVD-ROM MECHANIK A DVD 4,7-17 GB Kvalitu počítača určujú: Schopnosti matičnej dosky (chipset riadi činnosť dosky) Kapacita RAM Typ a rýchlosť procesora Karty ( GK, ZK, SK, TVK,...) Neoddeliteľnou súčasťou matičnej dosky je BIOS (Basic Imput Output System) - uchováva v sebe okrem iného čas, dátum, niektoré nastavenia a spôsob, akým bude počítač štartovať; údaje sa uchovávajú aj po vypnutí počítača - je to pamäť, v ktorej je aj postup, akým sa majú inicializovať (prebúdzať) jednotlivé karty, pamäť a ostatné zariadenia. Jedným z príkazov je príkaz na čítanie z disku HDD (FD, CD ROM). Procesor podľa tohto príkazu presunie čítaciu hlavu na uvedenú pozíciu a prečíta inštrukciu, ktorá je na disku zapísaná. Ak je všetko v poriadku, inštrukcia zabezpečí načítanie OS do RAM. UPS Uninteruptible Power Supply - Je zdroj nepretržitého napájania. Jedná sa o zvláštne prídavne zariadenie. Výpadok elektrického prúdu môže totiž spôsobiť vymazanie obsahu pamäte RWM (RAM). 4

5 Kompatibilita (zlučiteľnosť) počítačov je vlastnosť rôznych technických a programových prostriedkov, ktorá umožňuje vzájomnú zameniteľnosť alebo prepojenie do jedného systému. Konfigurácia je zostava osobného počítača. Orientácia v ponukách počítačových zostáv: Obchody s výpočtovou technikou, noviny a časopisy nám neustále ponúkajú počítačové zostavy za výborné ceny. Vedieť sa orientovať v cenách je náročné, lebo sa často menia. My by sme sa mali vedieť orientovať aspoň v základnej ponuke počítačovej zostavy. Pokúsime sa o to v nasledujúcich ponukách: Čo sa nachádza v typickej ponuke počítača? - výrobca a typ procesora - typ skrine počítača - typ základnej dosky + chipset - veľkosť operačnej pamäte - typ grafickej karty + zbernica + veľkosť videopamäte - veľkosť pevného disku - disketová mechanika - jednotka DVD - veľkosť a výrobca monitoru Skúste odpovedať na nasledujúce otázky: - ktorý z počítačov pracuje najrýchlejšie? - V ktorej ponuke má počítač najväčšiu operačné pamäť? - V ktorej ponuke je najmenší monitor? - Majú všetky uvedené počítače zabudovanú disketovú mechaniku? Životnosť počítačovej zostavy je približne 3 roky (podľa toho, na čo sa používa), vylepšovanie konfigurácie sa väčšinou neoplatí. Otázky: 1. Charakterizujte počítače s von Neumanovou architektúrou. 2. Čo je to procesor? 3. Čo je to operačná pamäť? 4. Čo je to základná doska? 5. Čo obsahuje multimediálny počítač? 6. Vymenujte najčastejšie vstupné zariadenia a ich charakteristiky. 7. Vymenujte najčastejšie výstupné zariadenia a ich charakteristiky. 8. Vymenujte zariadenia, ktoré sú súčasne vstupnými aj výstupnými zariadeniami. 9. Rozdeľte pamäťové médiá podľa kapacity uložených dát. 10. Vymenujte pamäte, ktoré sú závislé od napájacieho napätia. 11. Vymenujte pamäte, ktoré nie sú závislé od napájacieho napätia. 12. Vymenujte druhy tlačiarní, zoraďte ich podľa kvality tlače. 5