4.1. Sprzęt komputerowy

4.1.1. Materiał nauczania

 

Informatyka jest dziedziną wiedzy, która zajmuje się przetwarzaniem informacji. Słowo informatyka pochodzi od połączenia dwóch słów: informacja i matematyka.

Budowa komputera:

Hardware jest to sprzęt komputerowy wykorzystywany w informatyce, zaś software jest niezbędnym oprogramowaniem zapewniającym odpowiednie działanie tego sprzętu.

Podstawowym podzespołem zestawu komputerowego jest jednostka centralna.

   

Rys. 1. Jednostka centralna komputera

 

Składa ona się z: płyty głównej pełniącej rolę szkieletu, mikroprocesora, dwóch rodzajów pomięci: pamięci stałej ROM (Read Only Memory) i pamięci o swobodnym dostępie RAM (Random Access Memory), układów wejścia/wyjścia, które w dużej mierze są zintegrowane z płytą główną umożliwiając komunikację jednostki centralnej ze światem zewnętrznym, napędów dysków elastycznych, twardych i optycznych, kart rozszerzających funkcję zestawu i zasilacza. Wszystkie te układy połączone są systemem trzech magistral: adresowej, danych i sterującej.

[zobacz schemat]

Do urządzeń zewnętrznych należą: monitor, klawiatura, pamięci zewnętrzne, drukarka, modem, skaner, karta sieciowa. Każde urządzenie wejścia/wyjścia musi być podłączone do jednostki centralnej przez swój układ sprzęgający. Zadaniem takiego układu jest dopasowanie poziomu napięć oraz innych parametrów sygnału do norm występujących w jednostce centralnej. Urządzenia te dzielimy na urządzenia: wejściowe, wyjściowe i dwukierunkowe w zależności od tego, w którym kierunku przesyłany jest sygnał. Na przykład, klawiatura jest urządzeniem wejściowym. To właśnie poprzez klawiaturę użytkownik wydaje polecenia komputerowi. Monitor jest urządzeniem wyjściowym. To za jego pomocą komputer prezentuje użytkownikowi wyniki działania programu. Pamięci zewnętrzne natomiast są najczęściej urządzeniami dwukierunkowymi. Informacje są tu przesyłane zarówno do pamięci jak i od nich.

Wyróżniamy następujące grupy urządzeń peryferyjnych (zewnętrznych):

  • urządzenia wejściowe (m.in. klawiatura, mysz, skaner, digitilizer - tablet, mikrofon, kamera, czytnik kodu kreskowego, przetwornik analogowo/cyfrowy, touchpad, trackball, touchscreen - ekran dotykowy),
  • urządzenia wyjściowe (m.in. monitor ekranowy, panel LCD, projektor, drukarka, ploter, głośnik, przetwornik cyfrowo/analogowy),
  • urządzenia wejściowo – wyjściowe (dwukierunkowe) np. modem, przetworniki CA-AC.

Pamięci zewnętrzne są to pamięci masowe. Potrzeba ich stosowania wynika z faktu, iż pamięć RAM, która stanowi wewnętrzną pamięć komputera jest pamięcią nietrwałą. Po wyłączeniu zasilania komputera jej zawartość kasuje się. Tylko dzięki pamięci ROM komputer po włączeniu zasilania może z nami współpracować. W niej to bowiem zapisane jest wszystko, co komputer umie po włączeniu zasilania. Szczegółowe informacje na temat pamięci RAM i ROM można znaleźć w pakiecie dla modułu „Identyfikowanie i charakteryzowanie jednostki centralnej komputera”. [Więcej o BIOS - pdf]

Pamięci masowe w komputerze mogą stanowić wszystkie urządzenia, w których można zapisywać informacje. Są to urządzenia zewnętrzne, które mogą znajdować się wewnątrz lub na zewnątrz jednostki centralnej. Różnią się sposobem połączenia z płytą główną komputera – gniazdem sprzężonym z płytą główną komputera, do którego się je podłącza. Należą do nich dyski twarde, stacje dyskietek, napędy optyczne, streamery, oraz wypierające dzisiaj stacje dyskietek pendriver’y (przenośne, o małych gabarytach, trwałe pamięci RAM). Do napędów optycznych zaliczamy CD-Romy, DVD-Romy, nagrywarki CD, nagrywarki DVD oraz napędy COMBO, które są połączeniem nagrywarki CD i czytnika DVD. Pamięci masowe są to pamięci trwałe, gdyż służą do przechowywania programów i danych. W zależności od zastosowanej opcji mogą one służyć do zapisywania i odczytywania informacji lub tylko jej odczytywania.

Najważniejszym elementem jednostki centralnej jest mikroprocesor. Jego typ ma decydujący wpływ na parametry zestawu. Procesor charakteryzuje się częstotliwością taktowania, architekturą (strukturą wewnętrzną) oraz wielkością pamięci podręcznej CACHE pierwszego i drugiego poziomu. Pamięć CACHE pierwszego poziomu L1 instalowana jest wewnątrz procesora, natomiast pamięć CACHE drugiego poziomu L2 instalowana jest również na płytce procesora, lecz na zewnątrz jego struktury. Są to bardzo szybkie pamięci taktowane częstotliwością zegara procesora. Ponadto, procesor posiada bezpośredni dostęp do tych pamięci (z pominięciem wolnych magistral systemu). Powoduje to, że nawet niewielka pojemność pamięci CACHE przyśpiesza pracę komputera. Rola pamięci CACHE wyjaśniona jest w kolejnych pakietach. Znaczny wpływ na wydajność procesora ma szerokość jego magistral. Szczególnie istotna jest wielkość magistrali danych, która w dzisiaj produkowanych procesorach ma 64 bity. [zobacz opracowanie w pdf]

Na wydajność komputera ma również wpływ rodzaj zastosowanej płyty głównej, a w szczególności chipset, na bazie którego jest ona wykonana.

Chipset umożliwia komunikację poszczególnych elementów komputera i jest pośrednikiem pomiędzy procesorem, a współpracującymi z nim urządzeniami. Chipset jest to zestaw specjalizowanych układów scalonych (od jednego do czterech układów) o bardzo wysokim stopniu scalenia. Chipset pełni najczęściej następujące funkcje sterownika:

  • procesora lub procesorów,
  • pamięci,
  • przerwań,
  • kanałów DMA,
  • magistrali PCI,
  • mostka PCI do magistrali ISA,
  • czasomierza,
  • głośnika systemowego,
  • zarządzania energią, klawiatury, myszy, napędów dysków twardych i elastycznych, portów szeregowych i równoległych.

Płyta główna jest miejscem skupiającym wszystkie te elementy. Każdy z nich wymaga specjalizowanego sterownika. Dawniej część sterowników znajdowała się na kartach rozszerzeń, część na płycie głównej.

Obecnie dąży się do wbudowania w chipset jak największej liczby sterowników tak, aby maksymalnie zmniejszyć liczbę układów scalonych montowanych na płycie głównej komputera. [schemat wykorzystania chipset'u]

Zainstalowane na płycie głównej sloty służące do montowania kart rozszerzeń określają parametry transmisji (szybkość) pomiędzy procesorem, a urządzeniami zewnętrznymi. Dlatego istotny jest rodzaj zainstalowanych złącz na płycie. Płyty główne, ich chipsety i montowane sloty zostaną opisane w pakietach kolejnych modułów.

Gniazda rozszerzeń - standardy łączy:

EISA - (ang. Extended ISA) używana dawniej w serwerach sieciowych ulepszona odmiana magistrali ISA.

ISA - typ magistrali na płycie głównej komputera służącej do podłączania specjalnych kart rozszerzających. Magistrala ISA była powszechnie stosowana w komputerach PC starszych generacji. Obecnie spotykać ją można w niektórych modelach płyt głównych komputerów, gdzie umieszczana jest dla zapewnienia kompatybilności. Umożliwia to podłączenie starszych typów urządzeń.

PCI - (ang. Peripheral Component Interconnect) standard 32- i 64-bitowej szybkiej magistrali systemowej o dużej przepustowości danych. Jest on powszechnie stosowany w komputerach PC wyposażonych w procesory klasy Pentium. Magistrala PCI jest dostępna dla innych urządzeń w postaci złączy (slotów) PCI. Karty rozszerzeń przyłączane do złączy PCI mogą pracować dużo wydajniej niż ich karty wyposażone w złącza ISA.

AGP - szybka szyna lokalna stosowana w komputerach opartych o procesory Pentium, wykorzystywana zwykle do podłączania karty graficznej.

SCSI - (ang. Small Computers Systems Interface) standard łącza umożliwiający podłączenie do komputera osobistego nawet 8 urządzeń peryferyjnych. Charakteryzuje się ono dużą przepustowością informacji i łatwością podłączania dodatkowych komponentów. Do złącza SCSI możliwe jest przyłączenie takich elementów jak skaner, drukarka czy dysk twardy.

 

Radiator do współczesnych procesorów


Karta dzwiękowa z portem MIDI

Wielkość pamięci RAM zainstalowanej w komputerze ma wpływ na szybkość wykonywania operacji przez komputer, a więc działania programów. Dla różnych systemów operacyjnych producenci podają minimalną i zalecaną wielkość pamięci RAM, dzięki której system będzie pracował optymalnie. Podczas instalacji dużych programów (szczególnie graficznych) należy te wartości zwiększyć. System operacyjny komputera tworzy na dysku twardym (pamięci masowej) tzw. plik wymiany, który stanowi „przedłużenie” pamięci RAM na część dysku twardego komputera. Przy uruchamianiu dużych programów lub otwieraniu dużych plików, które nie mieszczą się w pamięci RAM, dane umieszczane są na dysku w pliku wymiany. Pamięć masowa jest pamięcią o znacznie wolniejszym dostępie niż pamięć RAM komputera. Dlatego operacje na dużych plikach lub programach, które nie mieszczą się w pamięci RAM komputera wykonywane są dużo wolniej. Z tego powodu zwiększenie pamięci RAM w komputerze powoduje znaczne przyśpieszenie pracy jednostki centralnej.

Montaż pamięci RAM

 

 

CZYSZCZENIE

Komputer, jak każde urządzenie wymaga pielęgnacji i czyszczenia. Czyszczenie przeprowadzamy przy wyłączonym komputerze spod napięcia. Wszystkie przewody zasilające należy wyjąć. Najważniejszym miejscem do czyszczenia są wiatraczki i wloty powietrza. Czyścimy je sprężonym powietrzem. Napędy CD-ROM i DVD czyścimy specjalną płytą CD. Monitor LCD -  czyścimy miękką ściereczką z użyciem płynu czyszczącego w spray'u.

 

4.1.2. Pytania sprawdzające

Odpowiadając na pytania, sprawdzisz, czy jesteś przygotowany do wykonania ćwiczeń.

1. Co rozumiesz pod pojęciem HARDWARE?

2. Co to jest RAM?

3. Z czego składa się jednostka centralna komputera?

4. Jaka jest różnica pomiędzy pamięcią masową a operacyjną?

 

4.1.3. Ćwiczenia

Ćwiczenie 1

Przygotuj zestaw komputerowy do pracy.

Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie powinieneś:

  • połączyć elementy składowe zestawu komputerowego,
  • włączyć komputer,
  • zalogować się do systemu na login i hasło podane przez nauczyciela,
  • poprawnie wyłączyć komputer.

 

Ćwiczenie 2

Porównanie funkcjonalności pamięci operacyjnej i masowej.

Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie powinieneś:

  • po wyłączeniu zasilania komputera wyjąć pamięć RAM z jednostki centralnej,
  • dokonać próby włączenia komputera,
  • po wyłączeniu zasilania zainstalować pamięć RAM w jednostce centralnej i odłączyć zasilanie dysku twardego,
  • dokonać próby ponownego włączenia komputera,
  • wyciągnąć wnioski z powyższych sytuacji.

 

Ćwiczenie 3

Dobierz mysz do zestawu komputerowego.

Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie powinieneś:

  • sprawdzić, jaki typ wejścia znajdują się z tyłu obudowy Twojego komputera (poszukać wejść typu COM, PS2, USB),
  • uruchomić przeglądarkę internetową,
  • wpisać adres znanej ci wyszukiwarki internetowej,
  • znaleźć informacje na temat myszy komputerowych,
  • wypisać jak największą ilość różnic pomiędzy wyszukanymi myszami,
  • wyciągnąć wnioski.

 

4.1.4. Sprawdzian postępów

Czy potrafisz:

1) opisać elementy składowe zestawu komputerowego?

2) scharakteryzować funkcje urządzeń zewnętrznych zestawu komputerowego?

3) podać różnice pomiędzy pamięcią masową i operacyjną?

4) opisać właściwości i rodzaje urządzeń pamięci masowej?

5) określić znaczenia pliku wymiany dla szybkości działania zestawu komputerowego?

 

ZALICZENIE:

Praca praktyczna - prezentacja "Mój Komputer"