background image

Charakterystyka elementów komputera klasy PC 

 

Główne podzespoły komputera 

Trudno jest wytyczyć granicę między tym, co leży w kręgu zainteresowań organizacji, a co 

architektury komputerów. Wskazanie, gdzie kończą się kwestie sprzętowe, a zaczynają 

programowe, jest już zupełnie niemożliwe. Informatycy projektują algorytmy, które są potem 

implementowane w postaci programów napisanych w którymś z języków programowania, takich 

jak Java czy C. Ale co sprawia, że daje sieje w ogóle wykonywać? Oczywiście inny algorytm, który 

też jest wykonywany przez jakiś algorytm i tak dalej — aż do poziomu maszynowego, na którym 

algorytmy zostały zaimplementowane w postaci urządzeń elektronicznych. Współczesne 

komputery stanowią właściwie implementację algorytmów wykonujących inne algorytmy. Ten 

łańcuszek zagnieżdżanych algorytmów prowadzi nas do następującej reguły: 

Zasada równoważności sprzętu i oprogramowania: wszystko, co może być wykonane za 

pomocą oprogramowania, może też być realizowane w sposób sprzętowy, zaś wszystko, 

do czego potrzebny jest określony sprzęt, może zostać wykonane za pomocą 

odpowiedniego programu'. 

Istnieje możliwość stworzenia wyspecjalizowanego komputera, który będzie realizował tylko jedno 

zadanie, takie jak przetwarzanie tekstu, przeprowadzanie analiz finansowych czy obsługiwanie gry 

Tetris. Można też napisać program, który będzie wykonywał te same funkcje, co określony 

komputer specjalnego przeznaczenia, taki jak układ osadzony we wnętrzu samochodu czy 

kuchenki mikrofalowej. W niektórych sytuacjach takie systemy są znacznie wydajniejsze od 

skomplikowanych aplikacji dla komputerów ogólnego przeznaczenia. Zdarza się też, że lepszym 

rozwiązaniem jest jednak napisanie programu. Zasada równoważności sprzętu i oprogramowania 

mówi nam po prostu, że mamy wybór. Aby był on jak najlepszy, powinniśmy znać organizację i 

architekturę komputerów. 

Na najbardziej podstawowym poziomie komputer jest urządzeniem składającym się z trzech 

elementów:Procesora, który interpretuje i wykonuje programy. Pamięci, w której przechowywane 

są zarówno programy, jak i dane. Mechanizmu pozwalającego na wysyłanie i pobieranie danych ze 

świata zewnętrznego. Gdy zaczniesz postrzegać komputery przez pryzmat tego, jakie czynności 

wykonują ich poszczególne podzespoły, będziesz w stanie powiedzieć, co w danej chwili robi 

komputer; będziesz też mógł to zmienić. Być może dojdziesz nawet do wniosku, że działasz 

podobnie do komputera. Nie jest to tak absurdalne stwierdzenie, jak mogłoby się wydawać. 

Weźmy na przykład pod uwagę studenta poznającego na wykładzie trzy elementy składowe 

komputera. Jego mózg pełni rolę procesora, jego notatki to pamięć, a długopis lub pióro to 

mechanizm wejścia-wyjścia. Pamiętaj jednak, że Twoje umiejętności wybiegają dalece poza 

możliwości wszystkich zbudowanych obecnie komputerów, a także tych, które pojawią się w 

dającej się przewidzieć przyszłości. 

background image

Przykładowy system 

Słownictwo charakterystyczne dla świata komputerów często bywa mylące, nieprecyzyjne czy 

wręcz onieśmielające. Przyjrzymy się przykładowemu systemowi komputerowemu, 

reklamowanemu przez jedną z firm. Jest to typowe ogłoszenie tego typu, w którym aż roi się od 

fraz „64 MB SDRAM". „64-bitowa karta dźwiękowa PCI", czy „32 KB cache L1". 

 

Penlium III 667 MHz; 133 MHz 64 MB SDRAM  

 

32 KB cache L1, 256 KB cache L2  

 

30 GB EIDE HDD (7 200 RPM)  

 

48X max CD-ROM  

 

2 porty USB, 1 port szeregowy, 1 port równoległy  

 

Monitor 19". Plamka 0,28 mm, AG, 1280 * 1024 przy 85 Hz  

 

Karta graficzna Intel 3D AGP  

 

Modem 56K PCI  

 

64-bitowa karta dźwiękowa PCI 

Wydaje się, że każda nauka ma własne jednostki miar. Informatyka nie jest tu wyjątkiem. Aby 

informatycy mogli mówić sobie, jak szybki bądź jak pojemny jest dany podzespół, muszą 

posługiwać się tymi samymi jednostkami. Gdy mówimy o pojemności jakiegoś elementu, 

wyrażamy ją w tysiącach, milionach, miliardach lub bilionach znaków. W lewej części tabeli 

wymieniono przedrostki, których się przy tej okazji używa. W informatyce potęgi dwójki są 

znacznie ważniejsze od potęg dziesiątki, choć ludziom łatwiej jest posługiwać się tymi drugimi. 

Ponieważ 1000 to prawie 2^10 (1024), możemy przybliżać potęgi 10 potęgami 2. Jednak mówiąc 

o określonych właściwościach komputerów, częściej mamy na myśli znaczenie przedrostków 

oparte na potęgach 2. Na przykład przez kilobajt (1 KB) pamięci rozumiemy zazwyczaj 1 024 

bajty, a nie 1 000 bajtów. Jednak twardy dysk o pojemności 1 GB może mieć tak naprawdę 

jedynie miliard (!) bajtów, a nie 2^30, czyli 1,7 miliarda. Dlatego zawsze warto czytać tekst 

zapisany małą czcionką i upewnić się, co producent rozumie pod pojęciem 1 K, 1 KB czy 1 G. 

 

background image

Gdy chcemy powiedzieć, jak szybko zachodzi jakiś proces, używamy słów określających tysięczne, 

milionowe, miliardowe lub bilionowe części sekundy. Stosowane w nich przedrostki wymieniono w 

prawej części tabeli. Zauważ, że wykładniki poszczególnych potęg są liczbami przeciwnymi do 

wykładników z lewej kolumny tabeli. Dlatego gdy ktoś mówi, że wykonanie jakiejś operacji trwa 

jedną mikrosekundę, powinieneś uświadomić sobie, że w ciągu sekundy można wykonać ją milion 

razy. Chcąc powiedzieć, ile operacji zachodzi w ciągu sekundy, posługujemy się określeniami z 

przedrostkiem mega-, natomiast mówiąc o szybkości wykonywania tych operacji, stosujemy 

przedrostek mikro-.Mikroprocesor to ta część komputera, która wykonuje wszystkie instrukcje 

programów. Jest to „mózg" całego systemu. Reklamowany tu komputer zawiera mikroprocesor 

Pentium III, pracujący z częstotliwością 667 MHz. Każdy komputer ma wbudowany zegar, który 

synchronizuje pracę poszczególnych podzespołów. Wysyła on impulsy elektryczne do wszystkich 

ważniejszych elementów komputera jednocześnie, gwarantując tym samym, że wszystkie dane i 

instrukcje będą znajdowały się we właściwym miejscu i o właściwym czasie. Liczbę impulsów 

zegara generowanych w czasie jednej sekundy nazywamy jego częstotliwością. Mierzy się ją w 

cyklach na sekundę, czyli w hercach (Hz). Ponieważ zegary komputerów generują miliony 

impulsów na sekundę, mówimy, że pracują one w zakresie megaherców (MHz). Wiele 

współczesnych komputerów operuje już w zakresie gigaherców, generując miliardy impulsów na 

sekundę. Ponieważ żadna czynność w komputerze nie może odbywać się bez zaangażowania 

mikroprocesora, częstotliwość taktowania jego zegara ma kluczowe znaczenie dla wydajności 

całego systemu. Mikroprocesor kom¬putera z naszego ogłoszenia pracuje z częstotliwością 667 

milionów cykli na sekundę, więc sprzedawca umieścił informację „667 MHz". Jednak z faktu, że 

mikroprocesor pracuje z częstotliwością 667 MHz, nie musi wcale wynikać, że jest on w stanie 

wykonać 667 milionów operacji w ciągu sekundy ani że wykonanie każdej instrukcji trwa 1,5 

nanosekundy. Każda instrukcja jest wykonywana przez określoną liczbę cykli zegara. Niektóre 

„zmieszczą się" w jednym cyklu, ale większość wymaga większej ich liczby. Liczba instrukcji, jakie 

mikroprocesor jest w stanie wykonać w trakcie jednej sekundy, jest proporcjonalna do 

częstotliwości taktowania jego zegara. Z kolei liczba cykli zegara niezbędnych do wykonania danej 

instrukcji maszynowej zależy zarówno od organizacji komputera, jak i od jego architektury. 

Kolejną informacją, którą widzimy w ogłoszeniu, jest „133 MHz 64 MB SDRAM". 133 MHz odnosi 

się do szybkości magistrali systemowej, czyli grupy przewodów przesyłających instrukcje i dane do 

różnych miejsc we wnętrzu komputera. Podobnie jak prędkość mikroprocesora, szybkość 

magistrali jest mierzona w megahercach. Wiele komputerów ma specjalną magistralę lokalną, 

pozwalającą przesyłać dane z bardzo dużymi prędkościami (wymaganymi na przykład przy 

generowaniu obrazu). Pełni ona funkcję „drogi szybkiego ruchu", łączącej pamięć bezpośrednio z 

procesorem. Prędkość magistrali stanowi odgórne ograniczenie zdolności systemu do przesyłania 

informacji. 

Komputer z ogłoszenia ma też pamięć o pojemności 64 megabajtów (MB), która jest w stanie 

pomieścić około 64 miliony znaków. Pojemność pamięci ma wpływ nie tylko na to, jakie programy 

będziesz w stanie uruchamiać, ale także decyduje o tym, jak wiele aplikacji będziesz mógł 

obsługiwać w tym samym czasie bez wyraźnego spowolnienia systemu. Zazwyczaj twórca aplikacji 

background image

lub systemu operacyjnego poinformuje Cię, ile pamięci jest wymagane do uruchomienia danego 

oprogramowania. 

Poza informacją o wielkości pamięci w ogłoszeniu wymieniono też jej typ. Jest to pamięć SDRAM, 

czyli synchroniczna pamięć dynamiczna o dostępie swobodnym. Jest ona znacznie szybsza od 

pamięci konwencjonalnej (niesynchronicznej), ponieważ potrafi zsynchronizować swoje działanie z 

magistralą mikroprocesora (133 MHz.) Dla systemów z szybszymi magistralami opracowano nowe 

rodzaje pamięci, takie jak RDRAM (ang. Rambus DRAM) czy DDR SDRAM (ang. Double Data Rate 

Synchronous Dynamic Random Access Memory). 

Kolejny wiersz ogłoszenia, „32 KB cache LI, 256 KB cache L2", również określa rodzaj pamięci. 

Niezależnie od tego, jak szybka jest magistrala, przesłanie danych z pamięci do procesora zawsze 

„chwilę" trwa. Aby zapewnić procesorowi szybszy dostęp do da¬nych, wprowadzono specjalny 

rodzaj pamięci, zwany pamięcią podręczną (ang. cache). System prezentowany w ogłoszeniu ma 

dwa rodzaje pamięci podręcznej. Cache pierwszego poziomu (LI) to pamięć mała, bardzo szybka i 

wbudowana w mikroprocesor. Przyspiesza ona dostęp do często wykorzystywanych danych. Cache 

drugiego poziomu (L2) to zbiór szybkich, wbudowanych układów pamięci, umieszczonych między 

mikroprocesorem a główną pamięcią komputera. Zwróć uwagę, że pojemność pamięci cache 

wyrażona jest w kilobajtach (KB), co oznacza, że jest ona znacznie mniejsza od głównej pamięci 

komputera. 

Komputer z ogłoszenia ma dysk 30 GB, a więc obecnie jest już dość mały. Pojemność twardego 

dysku nie jest jedynym istotnym czynnikiem. Nawet duży dysk na niewiele nam się zda, jeżeli 

będzie działał zbyt wolno. Dysk tego komputera wiruje z prędkością 7 200 obrotów na minutę 

(RPM). Jest to dość szybki napęd. Wydajność twardego dysku jest zazwyczaj określana liczbą 

milisekund potrzebnych do uzyskania dostępu do zgromadzonych na nim danych. Tak więc 

prędkość obrotowa jest tylko jednym z czynników decydujących o całkowitej wydajności dysku. 

Istotne znaczenie ma również sposób (interfejs), w jaki łączy się on z resztą komputera. Dysk z 

ogłoszenia wykorzystuje interfejs EIDE (ang. enhanced integrated drive electronics). Jest to 

opłacalny cenowo interfejs sprzętowy dla urządzeń pamięci masowych. Zawiera on specjalne 

obwody zwiększające możliwości komputera w zakresie łączenia się z różnymi urządzeniami, jego 

wydajność oraz pojemność pamięci. Większość urządzeń EIDE współdzieli główną magistralę 

systemową z procesorem i pamięcią, w związku z czym szybkość przesyłania danych do i z dysku 

zależy też od prędkości magistrali. 

Podczas gdy magistrala systemowa jest odpowiedzialna za przesyłanie wszystkich danych we 

wnętrzu komputera, porty pozwalają przesyłać je do i z urządzeń zewnętrznych, które są do niego 

przyłączane. W naszym ogłoszeniu wymienione są trzy różne rodzaje portów: „2 porty USB, 1 port 

szeregowy, 1 port równoległy". Większość komputerów ma dwa rodzaje portów: szeregowe i 

rów¬noległe. Porty szeregowe przesyłają dane w postaci serii impulsów elektrycznych przez jedną 

lub dwie linie danych. Porty równoległe korzystają z przynajmniej ośmiu linii danych, a impulsy 

wysyłane są przez wszystkie linie jednocześnie. Reklamowany komputer jest też wyposażony w 

background image

specjalne złącze szeregowe, zwane portem USB (ang. universal serial bus). Jest to popularna 

magistrala roz¬szerzeń, obsługująca technologię Plug-and-Play (zdolność do automatycznego 

konfigurowania urządzeń) i umożliwiająca przyłączanie urządzeń „na gorąco", czyli ich podłączanie 

i odłączanie w czasie pracy komputera. 

W niektórych komputerach obok głównej magistrali systemowej znajdują się wydzielone 

magistrale wejścia-wyjścia. Jedną z nich jest szyna PCI (ang. Peripheral Component Interconnect), 

pozwalająca na podłączanie różnorodnych urządzeń peryferyjnych. Została ona opracowana przez 

firmę Intel Corporation, jest wydajna i obsługuje standard Plug-and-Play. W ogłoszeniu mowa jest 

o dwóch urządzeniach PCI. Jednym z nich jest modem, który pozwala komputerowi łączyć się z 

Internetem. Drugie urządzenie to karta dźwiękowa, zawierająca podzespoły wymagane przez 

głośniki komputera. 

Zaraz za informacją o portach w ogłoszeniu znalazły się parametry monitora: „Monitor 19". Plamka 

0,28mm. 1280 x 1024 przy 85 Hz". Monitory nie mają wpływu na szybkość i wydajność 

komputerów, ale to od nich zależy w ogromnej mierze komfort pracy użytkownika. Monitor z 

ogłoszenia obsługuje częstotliwość odświeżania równą 85 Hz. Oznacza to, że wyświetlany na nim 

obraz jest odświeżany 85 razy na sekundę. Jeżeli częstotliwość odświeżania jest zbyt niska, obraz 

może migotać lub falować. Powoduje to szybkie zmęczenie oczu, a u niektórych osób po dłuższym 

okresie przesiadywania przed monitorem mogą nawet wystąpić bóle głowy. Kolejnym czynnikiem 

obciążającym wzrok jest zbyt niska rozdzielczość. Im jest ona wyższa, tym obraz jest 

dokładniejszy i przyjemniej się go ogląda. Rozdzielczość jest zdeterminowana przez szerokość 

plamki monitora, czyli odległość między daną plamką (pikselem) a najbliższym pikselem tego 

samego koloru. Im mniejsza plamka, tym ostrzejszy obraz. W tym przypadku mamy do czynienia 

z monitorem o plamce 0,28 mm i z kineskopem z maską szczelinową (AG, ang. aperture grill). 

Maska szczelinowa kieruje strumień elektronów rysujących obraz na ekranie na specjalną 

fosforyzującą powłokę, wyściełającą wnętrze kineskopu. Monitory z maskami szczelinowymi dają 

ostrzejszy obraz niż stare monitory, wyprodukowane z wykorzystaniem standardowych masek 

punktowych. Prezentowany monitor współpracuje z kartą graficzną AGP (ang. accelerated graphics 

port). Jest to interfejs graficzny opracowany przez firmę Intel specjalnie pod kątem grafiki 3D.W 

świetle dotychczas podanych informacji można zastanawiać się, czy nie można by tworzyć 

monitorów o dowolnie małej plamce, tak aby dawały one obraz o doskonałej rozdzielczości. 

Niestety od wielkości plamki zależy możliwa do osiągnięcia częstotliwość odświeżania. Na przykład 

odświeżenie 100 plamek trwa dłużej niż 50. Im mniejsze plamki, tym dłuższy każdy cykl 

odświeżania. Eksperci zalecają ustawienie częstotliwości odświeżania na co najmniej 75 Hz. W 

przypadku reklamowanego monitora częstotliwość jest o 10 Hz (a więc 13%) większa od 

minimum. 

Wiedza na temat działania komputera ma istotne znaczenie zarówno dla zwykłych użytkowników, 

jak i dla doświadczonych programistów. Jako użytkownik powinieneś być świadomy mocnych i 

słabych stron swojego komputera, tak abyś mógł podejmować świadome decyzje na temat jego 

zastosowań, a tym samym żebyś korzystał z niego w sposób bardziej wydajny. Z kolei jako 

background image

programista powinieneś dokładnie wiedzieć, jak działa Twój sprzęt po to, abyś mógł pisać wydajne 

i skuteczne programy. Na przykład tak banalna rzecz, jak algorytm wykorzystywany przez 

komputer do odwzorowywania głównej pamięci na pamięć cache czy metoda przeplatania pamięci, 

może mieć ogromny wpływ na to, czy będziesz chciał odwoływać się do elementów tablic za 

pomocą kolumn czy wierszy. 

Wycieczka do wnętrza komputera 

Gdy zdejmiesz obudowę komputera, pierwszym elementem, jaki rzuci Ci się w oczy, będzie duże 

metalowe pudełko z wentylatorem. To zasilacz. Zobaczysz też różne napędy, w tym twardy dysk, 

napęd CD-ROM lub DVD i prawdopodobnie także stację dyskietek. We wnętrzu komputera 

znajduje się też wiele układów zintegrowanych, mających postać małych, czarnych kwadratów z 

wystającymi nóżkami. Ponadto zauważysz ścieżki elektroniczne (magistrale) i płytki drukowane 

(karty rozszerzeń), wtykane w gniazda na płycie głównej. Jest to płytka drukowana, łącząca ze 

sobą wszystkie podzespoły komputera, w tym CPU, pamięci RAM i ROM oraz całą gamę innych 

potrzebnych komponentów 

Płyta główna 

 

Płyta główna (ang. motherboard) jest dla komputera tym, czym układ nerwowy dla człowieka. 

Integruje działanie poszczególnych komponentów i umożliwia wzajemną komunikację. Od jakości 

płyty głównej zależy bardzo często stabilność systemu i możliwość dalszej rozbudowy komputera. 

Kształt płyty głównej oraz rozmieszczenie komponentów dopasowane są do rodzaju obudowy 

komputera. Wśród istniejących typów możemy wyróżnić:  

background image

 

PC/XT - pierwszy standard płyt głównych opracowany przez IBM dla pierwszych 

komputerów PC. Zyskał niezwykłą popularność ze względu na otwartą architekturę.  

 

AT - następca PC/XT popularny w latach 90., w erze procesorów 386.  

 

Baby AT - nieco zmniejszona wersja płyt AT.  

 

ATX - ewolucja linii "Baby AT", obecnie najpopularniejszy rodzaj płyt głównych.  

 

WTX - płyty główne dla potężnych stacji roboczych. Zwykle przeznaczone do montowania 

w nich kilku procesorów i podpinania wielu twardych dysków. 

Płyty główne w komputerach przenośnych są silnie zminiaturyzowane i zwykle wytwarzane przez 

producenta danego urządzenia. Stąd też koszty ewentualnej naprawy lub rozbudowy laptopów są 
tak wysokie.  

Na płycie głównej rozmieszczone są złącza oraz gniazda do poszczególnych elementów komputera:  

 

Procesor. Rodzaje istniejących gniazd (nazwa - obsługiwane procesory):  

 

Socket 386 (zwany Socket 0) - AMD 386DX, najpierw tylko na podkładce Jatona.  

 

Socket 1 - 486  

 

Socket 2 - 486  

 

Socket 3 - 486  

 

Socket 4 - Wczesne Pentium (60-66 MHz)  

 

Socket 5 - Pentium  

 

Socket 463 (znany także jako as Socket NexGen) - NexGen Nx586  

 

Socket 6 - 486  

 

Socket 7 - Pentium  

 

Super Socket 7 - AMD K6-2, AMD K6-III  

 

Socket 8 - Pentium Pro  

 

Slot 1 - Celeron, Pentium II, Pentium III  

 

Socket 370 - Celeron, Pentium III, Cyrix III  

 

Socket 423 - Pentium 4, wycofany tuż po wprowadzeniu  

 

Slot A - Wczesny Athlon  

 

Socket 462 (znany także jako Socket A) - Athlon, Duron, Ahtlon XP oraz Sempron  

background image

 

Slot 2 - Pentium II Xeon, Pentium III Xeon  

 

Socket 478 - Pentium 4  

 

Socket 479 - Pentium M  

 

Socket 486 - 486  

 

Socket 563 - Mobile Athlon XP  

 

Socket 603 - Xeon  

 

Socket 604 - Xeon  

 

Socket 775 - (znany także jako LGA 775 i Socket T) - Pentium 4  

 

Socket 754 - Athlon 64 i Sempron  

 

Socket 939 - Athlon 64  

 

Socket 940 - Athlon 64, Opteron  

 

Socket AM2 (znany wcześniej jako Socket M2) - Athlon 64, Athlon 64 x2, 

Sempron, Opteron 1xx  

 

Slot 3 - Itanium  

 

PAC418 - Itanium  

 

PAC611 - Itanium 2  

 

Slot B - DEC Alpha  

 

Slot M - Itanium  

 

Pamięć operacyjna  

 

Karty rozszerzeń:  

 

ISA 8-bit - złącze popularne w czasach PC-XT, krótkie, najczęsciej koloru 

czarnego.  

 

ISA 16-bit - złącze pojawiło się w PC-AT, jest to 8-bitowa ISA z dołożonym 

segmentem. Popularne w 2-3-486, występuje do niektórych Pentiumów III. Można w nich 

uruchamiać karty pod 8-bitową ISA. Odwrotnie nie zawsze.  

background image

 

VLB (VESA Local Bus) - stworzone specjalnie dla płyt 486 i kart graficznych, 

którym przepustowość 16-bitowej ISA przestała wystarczać. Jest to 16-bitowa ISA z 

dołożonym mniejszym i gęstszym segmentem, często brązowym.  

 

EISA - rzadkie złacze w płytach serwerowych 486. Można w nie wkładać karty 

ISA, ale i specjalne karty EISA, np. kontrolery wieloportowe (terminalowe) czy kontrolery 

SCSI. Wygląda jak piętrowa ISA - na górze ISA, pod nią jeszcze jedna z większą ilością 

progów i ograniczników. Najczęsciej koloru brązowego.  

 

AMR - złącze do podłączenia modemu spotykane w niektórych płytach do Pentium 

III Czasami jest to slot PCI wlutowany na opak.  

 

PCI - stare złącze o małej przepustowości.  

 

AGP - powszechnie wykorzystywane w urządzeniach wymagających transferu 

dużych ilości danych, np. kart graficznych.  

 

PCI Express - następca AGP, oferujący jeszcze większą szybkość transferu  

 

Urządzenia składujące (twarde dyski, napędy optyczne).  

 

Wejście zasilacza.  

 

Porty urządzeń:  

 

Port szeregowy (PS/2, COM, USB) - wykorzystywane do podłączania urządzeń 

zewnętrznych.  

 

Port równoległy (Centronics, SCSI, ATA).  

 

background image

Kontrolery poszczególnych złączy rozmieszczone są w tzw. mostach - północnym i południowym. 

Pierwszy podłączony jest bezpośrednio do procesora i zawiera kontrolery pamięci oraz układów 

graficznych. W południowym znajdują się kontrolery dźwięku, Ethernetu, dysków, portów 

itd.Producenci wielu płyt głównych montują na nich zintegrowane układy graficzne i dźwiękowe. 

Oferują one jedynie podstawowe możliwości, lecz dzięki nim nie trzeba montować droższych 

układów, jeżeli nie są nam one potrzebne. Najważniejszymi układami na płycie głównej są jednak 

chipset oraz BIOS. Chipset nadzoruje działanie całej płyty głównej, kontrolując przepływ 

informacji. BIOS (ang. Basic Input/Output System) jest niewielkim układem aktywującym się tuż 

po włączeniu komputera. Jego zadaniem jest zainicjowanie wszystkich urządzeń do pracy oraz 

uruchomienie systemu operacyjnego z dysku twardego albo nośnika optycznego. O ile program 

BIOS'a przechowywany jest w pamięci Flash, która nie gubi danych nawet po odłączeniu zasilania, 

ustawienia startowe trzymane są w szybszym układzie wymagającym jednak stałej obecności 

napięcia. Jest ono podtrzymywane nawet po wyłączeniu komputera przez baterię BIOS. Obecnie 

montowane baterie mają trwałość ponad dziesięciu lat i ładowane są automatycznie, gdy komputer 

pracuje. 

Bateria BIOS zasila także zegar czasu rzeczywistego (RTC). Jest to niewielki układ scalony 

odmierzający czas bez względu na stan komputera (uruchomiony, wyłączony). Oprogramowanie 

komputera może odczytywać i modyfikować wskazania zegara. Jego obecność jest także 

warunkiem istnienia systemów wielozadaniowych, gdzie procesor wykonuje w pewnej stałej 

jednostce czasu poszczególne procesy i aplikacje sprawiając wrażenie, że pracują one 

równocześnie. Jeżeli w systemie zainstalowany jest więcej, niż jeden procesor, mamy do czynienia 

z fizyczną wielozadaniowością. 

Procesor (CPU) 

Sercem każdego komputera jest procesor zajmujący się wykonywaniem instrukcji wchodzących w 

skład programów oraz aplikacji. Jest to niewielki układ scalony zamknięty w hermetycznej 

obudowie ze złoconymi wyjściami, montowany na płycie głównej do specjalnego slotu. Angielska 

oryginalna nazwa to CPU (od Central Processing Unit).Procesor może komunikować się z innymi 

urządzeniami komputera poprzez magistrale danych, stamtąd także pobiera na bieżąco instrukcje 

do wykonania. Współczesne procesory rozpoznają ponad pół tysiąca rozmaitych komend. Można 

wśród nich wyróżnić:  

 

Komendy skoku - skok do wybranej instrukcji  

 

Komendy arytmetyczne  

 

Komendy logiczne (logika Boole'a)  

 

Komendy kopiowania 

Jedną z podstawowych cech procesora jest długość słowa, czyli porcji danych, na której 
wykonywane są operacje. Ma to bezpośrednie przełożenie na wydajność układu, ponieważ długość 

słowa warunkuje też długość adresu komórki w pamięci operacyjnej. 32-bitowe procesory mogą 

background image

obsługiwać pamięci o maksymalnej pojemności 4 GB oraz radzą sobie z liczbami o długości do 32-

bitów. Na rynek wchodzi już jednak generacja układów 64-bitowych z dwa razy dłuższym słowem.  

Do komunikacji procesora ze światem wykorzystywany jest zestaw rejestrów, z których każdy ma 

długość pojedynczego słowa. Za ich pomocą wprowadzane są instrukcje, ustawiane tryby pracy 

oraz dane, na których trzeba operować. 

Pojedynczy procesor wykonuje w danym momencie instrukcje tylko jednego programu lub procesu 

systemowego. Do zadań systemu operacyjnego należy szybkie przełączanie aplikacji, co daje nam 

wrażenie wykonywania się wielu zadań w tym samym momencie. Możliwość tę nazywamy 

wielozadaniowością. Dopiero zainstalowanie większej liczby procesorów, na co zezwalają niektóre 

płyty główne, daje możliwość fizycznego wykonywania kilku aplikacji w tym samym momencie 

dzięki podziałowi zadań. 

Teoretycznym wskaźnikiem mocy procesora jest częstotliwość mówiąca, ile instrukcji na sekundę 

jest w stanie przetworzyć dany układ. Np. procesor z zegarem 2 GHz powinien w teorii w tym 

czasie wykonać 2 miliardy operacji. Jest to jednak założenie wyłącznie teoretyczne. Różne 

operacje różnią się czasem wykonywania, a ponadto istnieje cała gama technik pozwalających na 

osiągnięcie identycznej wydajności przy wolniejszym zegarze. Sztandarowym przykładem są tutaj 

procesory firmy AMD, które mimo zegarów wolniejszych o 500-1000 MHz, mają porównywalną 

wydajność, co produkty firmy Intel. Z drugiej jednak strony Intel opracował technologię Hyper 

Threading, dzięki której jeden procesor zachowuje się tak, jak dwa i może równolegle wykonywać 

dwa procesy. 

Na rynku procesorów liczą się obecnie dwie firmy:  

 

Intel - producent procesorów Pentium, Celeron, Centrino, Core, Itanium i Xeon.  

 

AMD - producent układów Duron, Athlon, Sempron i Opteron.  

Pamięć operacyjna (RAM) 

Pamięć RAM jest pamięcią roboczą komputera, przechowywane są tam dane potrzebne aktualnie 

do pracy komputera. Zawartość pamięci RAM jest jednak ulotna i znika po wyłączeniu zasilania 

komputera. W odzielną pamięć RAM wyposażona jest karta graficzna, służąca do wyświetlania 

grafiki na ekranie komputera. 

Pamięć SIMM. Spotykane w komputerach klasy 386, 486 oraz Pentium. Ze względu na charakter 

dostępu procesora Pentium do pamięci, wymagane było stosowanie pamięci SIMM w parach przy 

współpracy z tym procesorem. 

Wyróżniane są następujące typy pamięci SIMM:  

background image

 

SIMM30 - 30-pinowe kostki, współpracujące po dwie lub cztery. Spotykane w 

komputerach 286 (b.rzadko) 386 i starszych 486. Po dolutowaniu do nich nóżek można włożyć 

je do gniazdek SIPPów.  

 

SIMM72 - Moduły 72-pinowe posiadajace charakterystyczny rowek, spotykane w 486 

(bywały jednak 486 posiadające gniazda i SIMM30 i SIMM72) i Pentiumach. IBM stosował je w 

późnych 386 (PS/1 Pro) jednakże IBMowskie SIMMy różniły się pod względem organizacji 

pamięci od tych dzisiaj spotykanych. 

Pamięć SDRAM (ang. Synchronous DRAM), podobnie jak pamięć typu FPM, jest pamięcią typu 

DRAM. Pamięć ta pracuje z częstotliwością zewnętrznej magistrali systemowej (a więc 

synchronicznie) i charakteryzuje się czasem dostępu rzędu 10 ns. SDRAM-y wyróżnia ponadto 

wysoka teoretyczna przepustowość danych - 800 MB/s dla kości typu PC-100 i 1064 MB/s dla PC-

133 [3]. Pamięci SDRAM są wykonywane w postaci 168-pinowych modułów DIMM (ang. Dual In-

line Memory Module), obecnie zasilanych napięciem 3,3 V. 

Pamięci RIMM spotykane często w stacjach roboczych (ang. Workstations), charakteryzuja sie 

wysoka czestotliwością pracy, lecz długim czasem dostępu. Ich koszt produkcji jest zdecydowanie 

większy, niż pamięci DIMM, przez co ich zastosowanie ogranicza sie do komputerów high-end. Na 

płycie głównej muszą pracować w parach, a pozostałe sloty muszą zostać wypełnione tzw. 

Terminatorami, inaczej pamięć nie będzie działać prawidłowo. Przykładem chipsetu obsługującego 

te pamięci jest i840 stosowany w stacji Compaq AP-550 Workstation, oraz i860 stosowany w stacji 

Compaq Evo W6000 Workstation. 

DDR SDRAM (ang. Double Data Rate Synchronous Dynamic Random Access Memory) – rodzaj 

pamięci typu RAM stosowana w komputerach jako pamięć operacyjna oraz jako pamięć kart 

graficznych. Produkcję pamięci DDR SDRAM rozpoczęto w 1999 roku. Jest ona modyfikacją 

dotychczas stosowanej pamięci SDRAM (ang. Synchronous Dynamic RAM). W pamięci typu DDR 

SDRAM dane przesyłane są w czasie trwania zarówno rosnącego jak i opadającego zbocza zegara, 

przez co uzyskana została dwa razy większa przepustowość niż w przypadku konwencjonalnej 

SDRAM typu PC-100 i PC-133. Kości zasilane są napięciem 2,5 V a nie 3,3 V, co wraz ze 

zmniejszeniem pojemności wewnątrz układów pamięci, powoduje znaczące ograniczenie poboru 

mocy. 

Stosowane są dwa rodzaje oznaczeń pamięci DDR SDRAM. Mniejszy (np. PC-200) mówi o 

częstotliwości, z jaką działają kości. Natomiast większy (np. PC1600) mówi o teoretycznej 

przepustowości jaką mogą osiągnąć. Szerokość magistrali pamięci wynosi 64 bity. Przepustowość 

obliczana jest metodą:  

 

DDR-200 (PC-1600) – (64 bity * 2 * 100 MHz)/8 = 1,6 GB/s  

background image

 

DDR-266 (PC-2100) – (64 bity * 2 * 133 MHz)/8 = 2,1 GB/s  

 

DDR-333 (PC-2700) – (64 bity * 2 * 166 MHz)/8 = 2,7 GB/s  

 

DDR-400 (PC-3200) – (64 bity * 2 * 200 MHz)/8 = 3,2 GB/s  

DDR2 SDRAM (ang. Double Data Rate 2 Synchronous Dynamic Random Access Memory) – kolejny 

po DDR standard pamięci RAM typu SDRAM, stosowany w komputerach jako pamięć operacyjna. 

Pamięć DDR2 charakteryzuje się wyższą efektywną częstotliwością taktowania (533, 667, 800, 

1066 MHz) oraz niższym poborem prądu. Podobnie jak DDR, pamięć DDR2 wykorzystuje do 

przesyłania danych wznoszące i opadające zbocze sygnału zegarowego.Pamięci DDR2 budowane 

są w obudowach FBGA (ang. Fine-pitch Ball Grid Array). Mogą pracować w temperaturze do 

70°C.Moduły pamięci DDR2 nie są kompatybilne z modułami DDR. Obecnie DDR2 obsługiwane są 

zarówno przez procesory firmy Intel jak i AMD. 

Różnice w stosunku do DDR:  

 

Moduły zasilane są napięciem 1,8 V, zamiast 2,5 V.  

 

Układy terminujące zostały przeniesione z płyty głównej do wnętrza pamięci (ang. ODT, 

On Die Termination). Zapobiega to powstaniu błędów wskutek transmisji odbitych sygnałów.  

 

DDR2 przesyła 4 bity w ciągu jednego taktu zegara (DDR tylko 2).  

 

Podwojona prędkość układu wejścia/wyjścia (I/O) pozwala na obniżenie prędkości całego 

modułu bez zmniejszania jego przepustowości.  

 

Liczba styków została zwiększona ze 184 do 240.  

 

Wycięcia w płytce pamięci umieszczone są w różnych miejscach, w celu zapobiegnięcia 

podłączenia niewłaściwych kości. 

Pamięci DDR2 nie są kompatybilne z ich poprzednikami. Wynika to z ilości styków, gęstości ich 

rozstawienia, napięcia pracy oraz pewnych zmian konstrukcyjnych. 

DDR3 SDRAM (ang. Double Data Rate Synchronous Dynamic Random Access Memory (ver. 3)) – 

nowy standard pamięci RAM typu SDRAM, będący rozwinięciem pamięci DDR i DDR2, stosowanych 

w komputerach jako pamięć operacyjna. 

Pamięć DDR3 wykonana jest w technologii 90 nm, która umożliwia zastosowanie niższego napięcia 

(1,5 V w porównaniu z 1,8 V dla DDR2 i 2,5 V dla DDR). Dzięki temu pamięć DDR3 charakteryzuje 

się zmniejszonym poborem mocy o około 40% w stosunku do pamięci DDR2 oraz większą 

przepustowością w porównaniu do DDR2 i DDR. Pamięci DDR3 nie będą kompatybilne wstecz, tzn. 

nie będą współpracowały z chipsetami obsługującymi DDR i DDR2. Posiadają także przesunięte 

wcięcie w prawą stronę w stosunku do DDR2 (w DDR2 wcięcie znajduje się prawie na środku 

background image

kości). 

Obsługa pamięci DDR3 przez procesory została wprowadzona w 2007 roku w chipsetach płyt 

głównych przeznaczonych dla procesorów Intel oraz zostanie wprowadzona w 2008 roku w 

procesorach firmy AMD. 

Moduły DDR3:  

 

PC3-6400 o przepustowości 6,4 GB/s, pracujące z częstotliwością 800 MHz.  

 

PC3-8500 o przepustowości 8,5 GB/s, pracujące z częstotliwością 1066 MHz.  

 

PC3-10600 o przepustowości 10,6 GB/s, pracujące z częstotliwością 1333 MHz  

 

PC3-12700 o przepustowności 12,7 GB/s, pracujące z częstotliwością 1600 MHz  

 

PC3-15000 o przepustowności 15 GB/s, pracujące z częstotliwością 1866 MHz  

Zasilacz 

Zasilacz, czyli PSU z ang.(Power Supply Unit), dostosowuje napięcie, prostuje prąd płynący z sieci 

(Polska 230V), do potrzeb komputera na złącza ATX i inne. Standardowe napięcia to 3,3V, 5V i 

12V, reszta to tzw. napiecia kontrolne, ktore służa do np. załączania zasilacza.Wyróżniamy wiele 

złącz wyjśiowych z zasilacza:  

 

24 pin - Obecnie stosowany do zasilania płyt głównych w standardzie ATX  

 

20 pin - W starszych płytach, tez standardu ATX  

 

4 pin - MOLEX do zasilania CD-ROMu, HDD...  

 

6 pin - Stosowany do zasilania regulatorów napięcia na procesorze VMC lub wspomagania 

karty graficznej. Port AGP x4 Pro jak i wejście PCI-E pobierają prad z tego złącza.  

 

12 pin AT - dwa wtyki po 6 przewodów zasilających płytę AT. PC XT miał te wtyki 

połączone czarnymi przewodami do siebie, jak i należy włączać wtyczki AT.  

 

6 pin PCI AT - złącze w zasilaczach serwerowych klasy Pentium zasilające magistralę PCI. 

Wyglada jak jedno złacze zasilania AT, ale posiada wyłącznie pomarańczowe i czarne 

przewody.  

 

3 pin AT Power - włącznik zasilacza AT zrealizowany w formie umożliwiającej przejęcie 

kontroli nad zasilaczem przez płytę główną. Spotykany w serwerach i high-endowych 

komputerach klasy Pentium. Podobne złącze w nowszych komputerach dawało płcie głównej 

informacje o działaniu wiatraka.  

background image

 

12-pin XT - stosowane tylko we wczsnych komputerach klasy XT złacze powstające z 

połączenia dwóch 6-pinowych złącz AT. Wtyczki od zasilacza AT w nim działają, jednakże 

trudno je fizycznie włożyć ze względu na zwartą budowę gniazda.W komputerach stosuje się 

tzw. zasilacze impulsowe. 

Dysk twardy (HDD) 

Dyski twarde HDD (ang. Hard Disk Drive) zostały tak nazwane z powodu swej sztywnej 

konstrukcji. Dyski twarde nie zawsze były takie "twarde". Kiedyś, przed przenoszeniem dysku z 

miejsca na miejsce, trzeba było zaparkować głowice, czyli uruchomić specjalny program, który 

zajmował się przemieszczeniem głowic poza obszar magnetyczny dysku. 

Dzisiaj dyski operacje takie wykonują automatycznie, ponadto są bardzo odporne na wstrząsy. 

Dyski twarde zawierają w swej obudowie kilka, a nawet kilkanaście talerzy (standardowo 3 talerze 

magnetyczne). Talerze wirują prędkością 3600-7200 obrotów na minutę (ang. RPM - Rounds Per 

Minute), a niektóre dyski SCSI kręcą się z prędkością 15 000 RPM (250 obrotów na sekundę). 

Wewnątrz pyłoszczelnej obudowy dysku twardego znajdują się (oprócz głowicy i talerzy): układy 

sterowania silnikiem napędu dysków, silnikiem przesuwu głowic (służącym do pozycjonowania) 

oraz głowicami zapisu/odczytu, a także inne układy sterowania i kontroli. Dzięki dużej prędkości w 

ruchu obrotowym wytwarza się poduszka powietrzna pod głowicą zapisu/odczytu, dlatego łatwo 

może ona być utrzymywana w stałej odległości od talerza (głowica nie dotyka dysku podczas 

pracy!). Dzięki dużej prędkości obrotowej możliwe jest również uzyskiwanie dużych prędkości 

transmisji danych. 

Najważniejszymi parametrami dysków twardych są:  

 

szybkość transmisji (transfer) danych,  

 

prędkość obrotowa (5400 RPM, 7200 RPM, 15 000 RPM),  

 

rozmiar pamięci podręcznej - wśród nowych dysków zazwyczaj 8MB,  

 

Średni czas dostępu (ang. average access time) wyrażany w ms (np. 10ms). Na tę 

wielkość składają się: średni czas wymagany do umieszczenia głowic nad odpowiednim 

cylindrem (ang. average seek time), opóźnienie rotacyjne związane z umieszczeniem głowicy 

nad wybranym sektorem, pojemność (popularnie 80 GB).  

Należy tu zauważyć, że prędkość dysku zależy od wykorzystywanej technologii transmisji. Dyski 

pracujące z magistralą SCSI, wykorzystując szybszy i wydajniejszy interfejs, pracują szybciej, 

dyski obsługiwane przez interfejs EIDE, nawet używające trybu UltraAta/100 póki co, nie są w 
stanie zagrozić "konkurencji".  

Karta graficzna 

background image

 

Karta graficzna jest urządzeniem odpowiadającym za wyświetlanie obrazu na monitorze. 

Współczesne karty graficzne oprócz wyświetlania obrazu, pełnią również funkcje akceleracji grafiki 

trójwymiarowej, tzn. przejmują część zadań obliczeniowych odciążając tym samym CPU.Łączą się 

z płytą główną poprzez złącze PCI, AGP lub PCI Express. Współczesne karty potrafią pracować w 

parze z drugą identyczną kartą graficzną (tryb SLI w kartach NVidia, oraz CrossFire w kartach ATI) 

dzięki czemu uzyskujemy wzrost wydajności 3D.Wyposażona jest zazwyczaj w szybką pamięć 

RAM, w której przechowywany jest aktualnie wyświetlany obraz, a także tekstury (bitmapy 

wykorzystywane do pokrywania powierzchni w grafice 3D). 

Karta VGA (ang. Video Graphics Array) to standard firmy IBM, opracowany z myślą o aplikacjach 

graficznych. Cechą wyróżniającą kartę VGA jest fakt, że wysyła ona do monitora sygnały 

analogowe, dzięki czemu zwiększono ilość wyświetlanych kolorów. Zajmuje się tym 

wyspecjalizowany układ przetwornika cyfrowo-analogowego (DAC - ang. Digital Analog Converter), 

który jest w stanie przedstawić każdą z barw w postaci określonej liczby poziomów (np. 64). 

Standardowy sterownik VGA umożliwia wyświetlanie 25 wierszy znaków w 80 kolumnach (matryca 

znaku 9x16). Znak może być wyświetlany w jednym z 16 kolorów, natomiast kolor tła dla każdego 

znaku może być inny. W trybie graficznym karta VGA umożliwia wyświetlenie obrazu o rozmiarach 

640x480 punktów przy 16 kolorach (wybranych z palety 256 kolorów). Maksymalną liczbę kolorów 

- 256 - osiągnąć można przy rozdzielczości 320x200 punktów. 

Karta SVGA Karty SVGA (ang. Super VGA) są rozszerzeniem techniki VGA. Sterowniki SVGA 

wykorzystują tzw. technikę stronicowania, polegającą na kojarzeniu z niewielkim obszarem 

pamięci (oknem), w przestrzeni adresowej, różnych fragmentów większego obszaru pamięci (stron 

lub banków). Tak więc, zapis/odczyt adresu położonego wewnątrz okna, powoduje zapis/odczyt 

odpowiadającego mu bajtu w banku. Rozmiar banku i okna wynosi zwykle 64 KB. Aby dostać się 

background image

do pamięci spoza bieżącego banku, należy zmienić zawartość rejestru sterującego położeniem 

banku (ang. Bank Start Adress). Wszystko to po to, aby efektywniej wykorzystać 128 KB 

przestrzeni adresowej, którą ma zarezerwowaną procesor na pamięć obrazu. 

Dzięki takim, i wielu innym innowacjom, możliwe jest korzystanie z dużej pojemnościowo pamięci, 

co umożliwia współczesnym kartom graficznym osiąganie rozdzielczości 1280x1024 i wyższych, 

przy palecie kolorów 16.7 mln. (true color). Współczesna karta graficzna to wysoko-

wydajnościowy system mikroprocesorowy, na którego "pokładzie" znajduje się procesor graficzny, 

szybka pamięć, magistrala łącząca te dwa elementy (często 64 bitowa), układ przetwornika 

cyfrowo-analogowego (RAM-DAC) oraz kontroler CRT (ang. Cathode Ray Tube Controller). 

Zadaniem przetwornika cyfrowo-analogowego jest zamiana cyfrowego sygnału karty na analogowy 

sygnał RGB, sterujący monitorem. Zadanie kontrolera CRT polega na odczycie danych z pamięci, z 

określoną częstotliwością (częstotliwość wyświetlania klatek) oraz na sterowaniu częstotliwością 

synchronizacji pionowej (tzw. odświeżania ) i poziomej. 

Więcej informacji na temat poszczególnych podzespołów komputera można znaleźć w 

książce: "PC HARDWARE. Almanach" wydawnictwa O'Reilly (Helion) autorstwa Roberta 

Bruce Thompsona i Barbary Fritchman Thompson. 

Polecam również lekturę: "Struktura organizacyjna i architekturowa systemów 

komputerowych" Lindy Null wydawnictwa Helion