Co to jest komputer
Komputer jest to uniwersalny system cyfrowy zdolny do
wykonywania pewnego zbioru rozkazów (różnorodnych
operacji elementarnych), w którym użytkownik może
określić sekwencję wykonywanych rozkazów koniecznych
do realizacji postanowionego zadania. Głównymi
częściami składowymi komputera są: procesor, pamięć
operacyjna, w której jest zapisany program określający
sekwencję wykonywanych operacji oraz dane do
przetworzenia oraz układy wejścia i wyjścia, do których
są przyłączone urządzenia zewnętrzne umożliwiające
kontakt komputera z otoczeniem i użytkownikiem.
Istotną cechą komputera, odróżniającą go od innych
systemów cyfrowych, jest możliwość zupełnej zmiany
realizowanych przez niego funkcji jedynie przez zmianę
programu w jego pamięci.
?
?
Historia komputera PC
Pierwszy komputer-
ENIAC1
Historia PC-eta ma
ledwie 22 lata. Gdy
powstawał - zakładano, że
da się sprzedać tysiąc -
dwa tysiące sztuk. Teraz
PC jest standardem w
dziedzinie komputerów
osobistych.
Historia komputera PC
W nowojorskim hotelu Astoria 12 sierpnia 1981 roku odbyła się premiera
pierwszego komputera osobistego firmy IBM. Mało kto wówczas
przypuszczał, że był to początek przewrotu we wszystkich dziedzinach
życia. Choć minęło zaledwie 22 lata, pecety są już wszędzie. Na świecie
sprzedaje się dziś więcej komputerów niż telewizorów. Fascynująca jest
historia powstania IBM PC. Ociężały moloch zdołał opracować i wdrożyć
PC w ciągu 12 miesięcy. Ojcem sukcesu jest, tragicznie zmarły w 1985
roku, Philip "Don" Estridge. Wprawdzie prace rozpoczął William Lowe,
ale w grudniu 1980 roku szefem laboratorium został Estridge. IBM był
dotąd znany z dużych maszyn i podczas ich budowy zawsze korzystał z
wykonanych przez siebie części. Estridge postanowił skorzystać z części
ogólnodostępnych. Miało być sprzedane 1000 sztuk. Dobra, 2000 sztuk.
Nikt w IBM nie wierzył, że to maleństwo (IBM to wszak "Big Blue"!) to
naprawdę "komputer na serio". System operacyjny do nowego
komputera napisać miała mała firma Microsoft z Seattle, własność 25-
latka Billa Gatesa. Współpraca między gigantem IBM a "luzackim"
Microsoftem złożonym młodych ludzi nie była łatwa także z uwagi na
odległość między siedzibą IBM na Florydzie a Seattle.
Historia komputera PC
Dwunastka inżynierów z IBM i Microsoftu wywiązała się z zadania w przewidzianym
terminie. Po prostu coś przerobili (CP/M), trochę dodali i już. Dla tysiąca sztuk nie
warto się męczyć. W podstawowej wersji z sierpnia 1981 roku IBM PC miał 16
kilobajtów (16 kB) pamięci RAM - tyle ile dziś ma byle zegarek z elektronicznym
notesem, nie miał twardego dysku, dyskietka 5,25" miała ogromną pojemność 180
kB i była jednostronna. Monitor wyświetlał tylko jeden "kolor". Cudo to kosztowało
ponad 1500 dolarów. Nie był pierwszym komputerem, ani też najlepszym. Firma
Apple, której komputery sprzedawały się wtedy jak bułeczki, głównie dzięki
sensownym rozwiązaniom technicznym (wkładasz dyskietkę a komputer sam czyta
jej zawartość) oraz arkuszowi kalkulacyjnemu VisiCalc, przywitała PC-ta w "The Wall
Street Journall" całostronicowym ogłoszeniem: "Witamy IBM. Poważnie." Jednak już
po czterech latach dział PC-tów przyniósł firmie IBM 4,5 mld dolarów i zatrudniał
10 tysięcy osób. Dzięki bowiem prowadzonej przez IBM polityce "klonowania" czyli
udostępniania innym firmom licencji na produkcję podobnych maszyn, IBM ustanowił
standard przemysłowy. Wykreował też wiele fortun, w tym największą dziś na świecie
szacowaną na 51 mld dolarów i należącą do szefa Microsoftu, Billa Gatesa. Dziś, po
osiemnastu latach, 90% komputerów na świecie to klony IBM PC a Apple, kurczowo
"trzymająca swoje komputery przy sobie" (nie ma czegoś takiego jak klon Apple)
zajmuje niszę 4,5 % rynku. W 88 na 100 komputerów PC jest zainstalowany system
operacyjny Microsoftu. (MS-DOS albo Windows 3.1x/95/98/ME/XP/NT ). Konkurenci
wypadają blado: OS2/Warp - 0,8%, Linux - 2,5%, Unix - 4,0%
Budowa komputera
Pytania
Jakie są podstawowe elementy budowy
komputera?
Co to jest procesor i do czego służy?
Jakie znasz rodzaje obudów komputera?
?
?
Płyta główna
Płyta główna jest podstawowym urządzeniem komputera.
Znajduje się na niej: gniazdo procesora, gniazda rozszerzające,
złącza dla modułów pamięci, sterowniki napędów dyskietek i dysków
twardych, porty oraz układ pamięci ROM. W zależności od typu płyty
znajdują się na niej określonego typu gniazda rozszerzenia ISA, PCI i
AGP, w których montowane są karty rozszerzeń. Płyta główna jest
nierozerwalnie związana z procesorem. O wydajności płyty głównej
decyduje zainstalowany na niej układ zwany chipsetem. Steruje on
przepływem informacji pomiędzy procesorem a umieszczonymi na
płycie innymi podzespołami. Niezależnym od procesora standardem
konstrukcyjnym płyt głównych jest standard ATX. Jego podstawową
cechą jest zintegrowany na płycie interfejs portów: klawiatury,
myszki, drukarki itp. Istnieje także standard AT, który jest coraz
mniej popularny. W tym przypadku wszystkie porty umieszczone na
płycie są łączone z odpowiednimi gniazdami, które są mocowane na
tzw. śledziach, a te z kolei są przykręcane do obudowy komputera.
Procesor
Procesor to układ scalony zawierający jednostkę centralną komputera
(CPU - Central Processing Unit), który jest podstawowym elementem
każdego komputera. Jego zadaniem jest wykonywanie zadań na
podstawie instrukcji otrzymywanych od wykonywanych programów.
Podstawowym parametrem mikroprocesora jest zegar, który określa, z
jaką częstotliwością mikroprocesor przetwarza dane. Częstotliwość
zegara jest podawana w MHz lub GHz (megahercach lub gigahercach).
Najszybsze z procesorów przekroczyły już barierę 2 GHz. Rynek
procesorów zmienia się bardzo szybko i przynajmniej raz do roku
pojawia się całkowicie nowy produkt, który generuje nową klasę
komputerów. Dany typ procesora współpracuje z określonym typem
płyt głównych. W chwili obecnej najpopularniejszą grupą procesorów
są układy firmy Intel: Pentium III, Pentium 4 i Celeron II oraz układy
firmy AMD: Athlon Thunderbird i Duron. W zależności od typu układu
inna jest lista rozkazów, które procesor może wykonać. W przypadku
bardziej wydajnych komputerów, montuje się w nich kilka procesorów.
Pamięć
Pamięć w komputerze służy do przechowywania informacji. Rozróżniamy
tzw. pamięć stałą (np. pamięć ROM) oraz pamięć ulotną (np. pamięć
operacyjna RAM). Pamięć ROM (Read Only Memory) nazywana jest także
pamięcią nieulotną. Zachowuje ona swoją zawartość także w czasie
wyłączenia komputera. Jest to możliwe dzięki odpowiedniemu podtrzymaniu
napięcia przez baterię. Pamięć ta jest zbudowana na układzie scalonym
umieszczonym na płycie głównej komputera i służy do przechowywania
programów w postaci tzw. BIOS-u komputera. Pamięć RAM (Random Access
Memory) nazywana jest pamięcią o dostępie swobodnym lub pamięcią
operacyjną. Jest ona niezbędna w komputerze do szybkiej wymiany danych.
Zarządzaniem pamięcią zajmuje się obecny w komputerze system
operacyjny. Pamięć RAM jest także określana jako pamięć ulotna, ponieważ
jej zawartość zanika w przypadku wyłączenia komputera lub jego restartu.
Obecnie najpopularniejsze są pamięci SDRAM w postaci 168 pinowych
układów na złączu typu DIMM. Podstawowym parametrem układów pamięci
RAM jest tzw. czas dostępu do informacji. W obecnie dostępnych pamięciach
czas ten wynosi 8, 7 i 5 nanosekund. Nowszym rodzajem pamięci operacyjnej
są pamięci DDRAM.
Porty komputera
Komputer korzysta z licznych urządzeń zewnętrznych typu: klawiatura,
mysz, drukarka itd. W celu umożliwienia połączenia komputera z tymi
urządzeniami posiada on złącze nazywane portem. Port to złącze w
komputerze umożliwiające podłączenie urządzeń zewnętrznych. W
przypadku komputerów klasy IBM PC rozróżniamy porty szeregowe i
równoległe. Porty szeregowe oznaczane są w zależności od ich liczby,
odpowiednio COM1, COM2 itd. Dla odmiany porty równoległe są
oznaczane LPT1, LPT2, itd. Zasadnicza różnica pomiędzy nimi polega na
ich wyglądzie oraz sposobie kodowania przesyłanych sygnałów (prędkości
transmisji). W przypadku płyt nowej generacji mamy do czynienia z tzw.
portem USB (Universal Serial Bus). Pozwala on dołączyć do komputera
urządzenia peryferyjne, np. drukarkę, skaner, mysz itd. Tym samym może
on z powodzeniem zastępować port szeregowy i równoległy, zapewniając
jednocześnie większą szybkość transferu danych. Urządzenia łączone z
komputerem za pomocą portów nazywane są popularnie urządzeniami
peryferyjnymi. Przykładem połączenia przez port szeregowy, np. COM1,
jest połączenie myszki z komputerem, natomiast przez port równoległy,
np. LPT1, możemy połączyć z komputerem drukarkę.
Karta grafiki
Karta graficzna umożliwia przetwarzanie obrazu oraz zapewnia
współpracę komputera z monitorem. Do niedawna istniały dwie grupy kart
graficznych: karty grafiki obsługujące typowe aplikacje oraz karty
posiadające tzw. akcelerator grafiki 3D (wykorzystywany w grach oraz
zastosowaniach multimedialnych). Wówczas w komputerze instalowano
dwie karty. Obecnie najpopularniejsze są karty posiadające standardowo
akcelerator grafiki 3D. Większość nowoczesnych kart grafiki jest obecnie
przeznaczona do współpracy z gniazdem rozszerzającym typu AGP.
Podstawowym parametrem każdej karty grafiki jest ilość zainstalowanej
na niej pamięci. W pamięci karty przechowywana jest informacja
niezbędna do utworzenia obrazu. Dlatego też, w zależności od ilości
pamięci na karcie, różna może być tzw. paleta kolorów (color palette), w
jakiej obraz jest wyświetlany na ekranie. Kolor każdego wyświetlanego
punktu opisywany jest pewną ilością bitów. W zależności od liczby bitów,
opisującej kolor punktu na ekranie, może on być wyświetlany np. w
palecie 65,5 tysięcy kolorów (216 bitów - High Color) czy 16,8 milionów
kolorów (224 - True Color).
Karta dźwiękowa
Karty dźwiękowe służą do konwersji dźwięku (pochodzącego z
płyt CD, urządzeń hifi, czy tez mikrofonów) do postaci danych,
które może przetwarzać komputer. Podobnie jak odtwarzacz płyt
kompaktowych tak i karty dźwiękowe są w stanie odtwarzać przez
głośniki dźwięk zapisana w formacie zer i jedynek. Konwersji
dokonywanej przez karty dźwiękowe może być również
poddawana muzyka pochodząca z syntezatorów i klawiatur MIDI.
MIDI (Musical Instruments Digital Interface) to standard
opracowany dla elektronicznych instrumentów muzycznych.
Wystarczy więc karta dźwiękowa zainstalowana w komputerze i
klawiatura MIDI, aby mieć w domu własną "orkiestrę".
Modem
Aby przesłać dane komputerowe (informacja cyfrowa) przez ogólnodostępną
sieć telefoniczną (analogowa), nadawca musi je przekształcić na postać
analogową dla potrzeb transmisji, a odbiorca z powrotem zamienia formę
analogową na bity i bajty, zrozumiałe dla swojego komputera. Operację taką
wykonuje urządzenie zwane modemem (z ang. MOdulator DEModulator).
Ponieważ sieć telefoniczna nie była projektowana pod kątem przesyłania nią
danych komputerowych, więc istnieją w niej ograniczenia poważnie
utrudniające taką transmisję. Najważniejszym z nich jest ograniczenie pasma
przenoszenia do 3,5 kHz (co w zupełności wystarcza dla mowy ludzkiej), nie
można też przesyłać nią składowej stałej sygnału. Modem może służyć do
połączenia dowolnych dwóch urządzeń niekoniecznie komputerów), które
potrafi nadawać i odbierać dane przez port szeregowy RS-232. Całą resztę,
czyli skomplikowaną operację transmisji, potrafi przejąć na siebie odpowiednio
skonfigurowany modem. Wydawałoby się to wszystko bardzo proste i piękne -
tak niestety nie jest. Najważniejszą wadą modemów jest stosunkowo mała
prędkość transmisji: najszybsze modemy obecnie stosowane (V.56) potrafią
przesłać maksymalnie (w sprzyjających warunkach) ok. 5 kB danych na
sekundę. Prędkość transmisji danych przez modemy (i nie tylko) podaje się w
bitach na sekundę, w skrócie bps (lub w kilo bitach na sekundę: kbps).
Czasami użytkownik może spotkać się z jednostką "baud", która określa
częstotliwość modulacji i z prędkością transmisji ma niewiele wspólnego.
Dysk twardy
Dysk twardy, jak wiadomo, służy do przechowywania w komputerze
danych. Składa się z następujących części:
obudowy, której zadaniem jest ochrona znajdujących się w niej elementów
przed uszkodzeniami mechanicznymi a także przed wszelkimi cząsteczkami
zanieczyszczeń znajdujących się w powietrzu. Jest to konieczne, gdyż nawet
najmniejsza cząstka "kurzu" ma wymiary większe niż odległość pomiędzy
głowicą a powierzchnią nośnika, tak więc mogłaby ona zakłócić odczyt
danych, a nawet uszkodzić powierzchnię dysku.
elementów elektronicznych, których celem jest kontrola ustalenia głowicy
nad wybranym miejscem dysku, odczyt i zapis danych oraz ich ewentualna
korekcja. Jest to w zasadzie osobny komputer, którego zadaniem jest
"jedynie" obsługa dysku.
Dysk twardy
nośnika magnetycznego, umieszczonego na wielu wirujących
"talerzach" wykonanych najczęściej ze stopów aluminium.
Zapewnia to ich niewielką masę, a więc niewielką bezwładność co
umożliwia zastosowanie silników napędowych mniejszej mocy, a
także szybsze rozpędzanie się "talerzy" do prędkości roboczej.
elementów mechanicznych, których to zadaniem jest szybkie
przesuwanie głowicy nad wybrane miejsce dysku realizowane za
pomocą silnika krokowego. Wskazane jest stosowanie materiałów
lekkich o dużej wytrzymałości co dzięki małej ich bezwładności
zapewnia szybkie i sprawne wykonywanie postawionych zadań.
Napęd dyskietek
Napęd dyskietek- to urządzenie elektromechaniczne montowane
wewnątrz lub na zewnątrz komputera. Urządzenie to posiada głowicę
zapisująco-odczytującą, która umożliwia zapisywanie i odczytywanie
danych na dyskietkach, najczęściej o wymiarach 3,5 cala.
Najpopularniejszą grupą napędów, pomimo przestarzałej konstrukcji,
wciąż są wewnętrzne napędy dyskietek 3,5 cala o pojemności 1,44
MB. Drugim typem popularnych napędów jest napęd LS-120, zwany
także napędem SuperDisk. LS-120 to zwykle zewnętrzne urządzenie
przyłączane np. przez port równoległy lub port USB. Umożliwia zapis
danych na 3,5-calowych dyskietkach o pojemności 120 lub 240 MB.
Oprócz wymienionych napędów do popularnych rozwiązań należy
także napęd ZIP. Jest to urządzenie zwykle montowane na zewnątrz
komputera i przyłączane przez port równoległy lub przez port USB.
Umożliwia zapis danych na dyskietkach o pojemności 100 lub 250
MB. W przeciwieństwie np. do napędu LS-120, napęd ZIP nie
obsługuje zwykłych 3,5-calowych dyskietek o pojemności 1,44 MB.
Napęd CD-ROM
Odczyt danych z płyt CD-ROM odbywa się za pomocą
odpowiedniego urządzenia, zwanego napędem CD-ROM. W celu
zapisania danych na dysku CD należy komputer doposażyć w
urządzenie zwane nagrywarką (wypalarką). Zapis odbywa się na
specjalnie do tego celu przygotowanych płytach, które posiadają
oznaczenie CD-R. Szczególną odmianą są dyski CD-RW (Compact
Disk Re-Writable), na których istnieje możliwość wielokrotnego
zapisu danych. Ważnym parametrem napędu CD jest, podobnie
jak w przypadku dysków, średni czas dostępu, który w obecnie
sprzedawanych modelach jest krótszy niż 80 milisekund. Innym
istotnym parametrem jest prędkość odtwarzania napędu. Im
wyższa prędkość odtwarzania, tym większy transfer danych.
Nowoczesne napędy CD osiągają 48-, a nawet 52-krotną
prędkość odtwarzania (1-krotna prędkość odtwarzania to transfer
danych rzędu 150 kB/s). Napędy CD-ROM umożliwiają odczyt
danych z płyt CD zawierających dane komputerowe, jak i płyt CD
z muzyką.
Monitor
Monitor to podstawowe urządzenie, za pomocą którego otrzymujemy
informacje z komputera. Jest on połączony z kartą graficzną. Każdy
monitor może pracować w tzw. trybie tekstowym (obraz może składać
się maksymalnie z 50 linii poziomych po 80 znaków w każdej linii) lub
graficznym (obraz składa się z pikseli, np. 1024 linii po 768 pikseli w
każdej linii). Jakość obrazu w trybie graficznym zależy od
rozdzielczości wyświetlanego obrazu. Pod względem przekątnej
ekranu monitora, określanej w calach, monitory dzielimy na 14-, 15-,
17-, 19- i 21-calowe (monitory monochromatyczne są wykonywane
tylko jako 14-calowe). Podstawowym parametrem monitora jest tzw.
wielkość plamki, którą określa się jako odległość pomiędzy dwoma
pikselami na ekranie. Im mniejsza wielkość plamki, tym lepsza jakość
obrazu. Obecnie najpopularniejsze są monitory z plamką o wielkości
0,25 i 0,20 mm. Drugim parametrem monitora jest częstotliwość
odświeżania pionowego. Trzecim parametrem jest maksymalna
rozdzielczość obrazu, z jaką monitor może pracować. Jedną z
najpopularniejszych norm określających klasę monitora jest norma
TC099.
Drukarka
Drukarka to urządzenie, które pobiera dane z komputera i drukuje je na
papierze lub folii. Trzy najpopularniejsze typy drukarek to: drukarki igłowe,
atramentowe i laserowe. Podstawowym parametrem drukarki jest
rozdzielczość wydruku. Określamy ją w punktach na cal. Im wyższa
rozdzielczość drukarki, tym lepszej jakości otrzymujemy wydruk. Obecnie
większość drukarek atramentowych i laserowych zapewnia drukowanie z
rozdzielczością 1200 dpi. Działanie drukarki igłowej jest oparte na głowicy
9- lub 24-igłowej. Igły głowicy, uderzając w taśmę barwiącą, pozostawiają
ślad na papierze. Drukarka atramentowa działa na zasadzie wtryskiwania
rozgrzanego atramentu pod ciśnieniem z szeregu mikroskopijnej wielkości
dysz na papier. Urządzenie zawierające dysze nazywa się głowicą. Drukarki
tego typu umożliwiają druk czarno-biały (czarny atrament) oraz kolorowy
(atrament w trzech podstawowych kolorach: turkusowym, karmazynowym i
żółtym). Drukarka laserowa to najwyższej jakości urządzenie drukujące. Jej
zasada działania opiera się na laserze oświetlającym wybrane miejsca
powierzchni światłoczułej obracającego się bębna drukarki. Naładowane
miejsca przyciągają toner, który dzięki siłom przyciągania
elektrostatycznego jest nanoszony na przesuwający się pod bębnem
papier.
Skaner
Wczytywanie do komputera tekstów, ilustracji, fotografi, itp.
jest możliwe dzięki urządzeniom zewnętrznym zwanym
skanerami. Skaner to urządzenie umożliwiające wprowadzenie
do komputera grafiki i tekstu. Dzięki zamianie skanowanej
płaszczyzny na postać cyfrową może ona zostać wyświetlona
na ekranie monitora i zapisana na dysku w odpowiednim
formacie oraz może zostać poddana komputerowej obróbce.
Skanery dzielimy na dwie podstawowe grupy: ręczne (np.
czytniki kodów paskowych) oraz stacjonarne.
Najpopularniejszym typem skanerów są skanery stacjonarne
płaskie, które umożliwiają skanowanie dokumentów o
formacie A3 lub A4 i ich pochodnych. Są one podłączane do
komputerów przez port równoległy, uniwersalną magistralę
szeregową lub sterownik SCSI.
Klawiatura
Klawiatura to peryferyjne urządzenie wejścia, umożliwiające
wprowadzanie danych do komputera. Najpopularniejszą grupą klawiatur
wśród użytkownikó komputerów klasy IBM PC są klawiatury zawierające
104 klawisze standardowe i dodatkowo trzy klawisze ułatwiające
obsługę niektórych funkcji systemu Windows i aplikacji pod nim
pracujących. W typowych klawiaturach możemy wyróżnić blok
podstawowy, tworzony głównie przez klawisze służące do pisana
tekstów, blok funkcyjny (klawisze F1...F12), blok specjalny (m.in. klawisz
Print Screen, Scroll Lock, Insert, Delete), blok kursora zawierający
klawisze ruchu kursora, blok numeryczny pozwalający na szybkie
wprowadzanie danych liczbowych. Rosnącą popularnością wśród
użytkowników cieszą się klawiatury multimedialne, wyposażone w
dodatkowe narzedzia ułatwiające obsługę programów mulimedialnych
(np. regulację głośności, przewijanie ekranów itp. Oddzielną grupą
klawiatur są klawiatury typu Microsoft Natural Keyboard (oraz ich klony).
Ich niezwykły kształt sprawia, że podczas pisania ramiona, nadgarstki
oraz dłonie osoby pracującej przy komputerze ułożone są w taki sposób,
aby zminimalizować zmęczenie.
Mysz komputerowa
Mysz to urządzenie połączone z komputerem za pomocą kabla
lub łączy optoelektronicznych. W przypadku komputerów klasy
IBM PC myszka wyposażona jest w dwa lub trzy przyciski, przy
czym wykorzystywane są tylko dwa skrajne. Zasada posługiwania
się klasyczną myszką polega na przesuwaniu jej po płaszczyźnie
w postaci podkładki (mouse pad) i wprawianiu w ruch
umieszczonej na jej spodzie kulki. Ruch kulki jest przekazywany
do odpowiednich przetworników mechaniczno-optycznych.
Generowane za pomocą przetworników sygnały elektryczne są
przetwarzane w komputerze na ruch tzw. wskaźnika myszy. Za
jego pomocą wskazujemy na ekranie dany obiekt i wykonujemy
określoną operację, naciskając lewy lub prawy przycisk myszki.
Mysz jest podstawowym urządzeniem komunikacyjnym w
systemie Windows. Na innej zasadzie działa mysz optyczna.
Wykorzystuje się tutaj zasadę odbijania światła emitowanego
przez myszkę w czasie jej ruchu po specjalnej podkładce.
Obudowa
Jest jak gdyby skóra komputera. W jej wnętrzu umieszczana jest
jednostka centralna wraz z kartami rozszerzeń. Rodzaj obudowy może
zadecydować o rodzaju płyty głównej umieszczonej wewnątrz niej, a
co za tym idzie również o innych parametrach komputera (rodzaj
procesora, ilość pamięci czy kart rozszerzeń).
