Get Adobe Flash player

Budowa komputera

Budowa komputera

Budowa komputera?miech

1. P?yta g?wna (ang. mainboard) najwa?niejsza p?yta drukowana urz?dzenia elektronicznego, na ktrej zamontowano najwa?niejsze elementy urz?dzenia, umo?liwiaj?ca komunikacj? wszystkim pozosta?ym komponentom i modu?om.

W komputerze na p?ycie g?wnej (ang. motherboard) znajduj? si? procesor, pami?? operacyjna lub gniazda do zainstalowania tych ur z?dze? oraz gniazda do zainstalowania dodatkowych p?yt zwanych kartami rozszerzaj?cymi (np. PCI), urz?dze? sk?aduj?cych (dyski twarde, nap?dy optyczne itp.) i zasilacza. W niektrych konstrukcjach tak?e innych urz?dze? zewn?trznych (port szeregowy, port rwnoleg?y, USB, z??cze klawiatury, z??cze myszy).

Koncepcj? zbudowania komputera osobistego wyposa?onego tylko w minimum potrzebnych urz?dze? zmontowanych na jednej p?ycie drukowanej oraz gniazd do ktrych pod??cza si? dodatkowe urz?dzenia zapocz?tkowa?a firma IBM wprowadzaj?c komputer osobisty, zwany te? PC.

Budowa p?yty g?wnej


Kontrolery poszczeglnych urz?dze? zgrupowane s? g?wnie w dwch mostkach p?nocnym i po?udniowym.

Mostek p?nocny, pod??czony bezpo?rednio do procesora przy pomocy FSB, zawiera kontroler pami?ci oraz kontroler szyny graficznej. W przypadku zintegrowania kontrolera pami?ci z procesorem mostek ten mo?e nie wyst?powa?, wwczas bezpo?rednio do procesora pod??czany jest przez HyperTransport mostek po?udniowy.

Mostek po?udniowy, pod??czony do mostka p?nocnego, mo?e zawiera? kontrolery PCI, USB, d?wi?ku, Ethernetu, dyskw (ATA, SATA) itp. Do niego te? zazwyczaj pod??czone s? dodatkowe zewn?trzne kontrolery (np. IEEE 1394).

Na p?ycie g?wnej umieszczony jest tak?e zegar czasu rzeczywistego.


2. Karta graficzna, cz?sto okre?lana te? mianem akcelerator grafiki, to element komputera tworz?cy sygna? dla monitora.

Podstawowym zadaniem karty graficznej jest przechowywanie informacji o tym jak powinien wygl?da? obraz na ekranie monitora i odpowiednim sterowaniu monitorem. Pierwsze karty graficzne potrafi?y jedynie wy?wietla? znaki alfabetu ?aci?skiego ze zdefiniowanego w pami?ci karty generatora znakw - tryb tekstowy. Kolejna generacja kart graficznych potrafi?a ju? wy?wietla? w odpowiednim kolorze poszczeglne punkty (piksele) - tryb graficzny. Nowoczesne procesory graficzne udost?pniaj? wiele funkcji u?atwiaj?cych i przy?pieszaj?cych prac? programw. Mo?liwe jest narysowanie odcinka, trjk?ta, wieloboku, wype?nienie ich zadanym kolorem lub wzorem, tzw. akceleracja 2D. Wi?kszo?? kart na rynku posiada rwnie? wbudowane funkcje u?atwiaj?ce tworzenie obrazu przestrzeni trjwymiarowej, tzw. akceleracja 3D. Niektre posiadaj? zaawansowane algorytmy potrafi?ce na przyk?ad wybra? tylko widoczne na ekranie elementy z przestrzeni.

Budowa karty graficznej


Wi?kszo?? kart graficznych (i wszystkie wsp?czesne) sk?adaj? si? z nast?puj?cych elementw:

  • Procesor graficzny (GPU) - odpowiedzialny za generowanie obrazu w pami?ci obrazu
  • Pami?? obrazu - VideoRAM, bufor ramki (ang. framebuffer) - przechowuje cyfrowe dane o obrazie
  • Pami?? ROM - pami?? przechowuj?ca dane (np. dane generatora znakw) lub firmware karty graficznej, obecnie realizowana jako pami?? flash EEPROM
  • DAC (ang. Digital-to-Analog Converter) przetwornik cyfrowo-analogowy - odpowiedzialny za przekszta?cenie cyfrowych danych z pami?ci obrazu na sygna? steruj?cy dla monitora analogowego; w przypadku kart wy??cznie z wyj?ciem cyfrowym DAC nie stosuje si?
  • Interfejs do systemu komputerowego - umo?liwia wymian? danych i sterowanie kart? graficzn? - zazwyczaj PCI, AGP, PCI-Express
  • Interfejs na slocie karty graficznej - zazwyczaj P&D, DFP, VGA, DVI, HDMI, DisplayPort

Wiele z kart graficznych posiada tak?e:

  • Framegrabber - uk?ad zamieniaj?cy zewn?trzny, analogowy sygna? wideo na posta? cyfrow?
  • Procesor wideo - uk?ad wspomagaj?cy dekodowanie i przetwarzanie strumieniowych danych wideo; w najnowszych konstrukcjach zintegrowany z procesorem graficznym.

3. Procesor (ang. processor) nazywany cz?sto CPU (ang. Central Processing Unit) - urz?dzenie cyfrowe sekwencyjne potrafi?ce pobiera? dane z pami?ci, interpretowa? je i wykonywa? jako rozkazy. Wykonuje on bardzo szybko ci?g prostych operacji (rozkazw) wybranych ze zbioru operacji podstawowych okre?lonych zazwyczaj przez producenta procesora jako lista rozkazw procesora.


Wsp?czesne procesory (zwane mikroprocesorami) wykonywane s? zwykle jako uk?ady scalone zamkni?te w hermetycznej obudowie, cz?sto posiadaj?cej z?ocone wyprowadzenia (stosowane ze wzgl?du na w?asno?ci stykowe tego metalu). Ich sercem jest monokryszta? krzemu, na ktry naniesiono technik? fotolitografii szereg warstw p?przewodnikowych, tworz?cych, w zale?no?ci od zastosowania, sie? od kilku tysi?cy do kilkuset milionw tranzystorw. Po??czenia wykonane s? z metalu (aluminium, mied?). Wa?nym parametrem procesora jest rozmiar elementw buduj?cych jego struktur?. Im s? one mniejsze tym ni?sze jest zu?ycie energii, napi?cie pracy oraz wy?sza cz?stotliwo?? pracy. Wsp?czesne procesory u?ywane w komputerach osobistych wykonywane s? w technologii pozwalaj?cej na uzyskanie elementw o rozmiarach mniejszych ni? 65 nm, pracuj?cych z cz?stotliwo?ci? kilku GHz. Wed?ug planw najwi?kszych producentw procesorw, pod koniec roku 2007 powinny pojawi? si? procesory wykonane w technologii 45 nm, a w 2010 - 32 nm. Fabryki procesorw musz? posiada? pomieszczenia o niezwyk?ej czysto?ci, co jest bardzo kosztowne.


4. Dysk twardy jeden z typw urz?dze? pami?ci masowej, wykorzystuj?cych no?nik magnetyczny do przechowywania danych. Nazwa "dysk twardy" (hard disk drive) powsta?a w celu odr?nienia tego typu urz?dze? od tzw. "dyskw mi?kkich", czyli dyskietek (floppy disk), w ktrych no?nik magnetyczny naniesiono na elastyczne pod?o?e, a nie jak w dysku twardym na sztywne.

Pierwowzorem twardego dysku jest pami?? b?bnowa. Pierwsze dyski twarde takie, jak dzisiaj znamy, wyprodukowa?a w 1980 r. firma Seagate. Dysk przeznaczony do mikrokomputerw mia? pojemno?? 5 MB, 5 razy wi?cej ni? standardowa dyskietka.

Pojemno?? dyskw wynosi od 5 MB (przez 10MB, 20MB i 40MB - dyski MFM w komputerach klasy XT 808x i 286, wsp?cze?nie za? dyski kilkusetmegabajtowe w komputerach osobistych nale?? do rzadko?ci), najcz??ciej posiadaj? rozmiar nawet kilkuset (powy?ej 400 GB) GB, (w laptopach 20-260 GB). Ma?e dyski, o pojemno?ciach od kilkuset MB do kilku GB stosuje si? wsp?cze?nie w kartach dla slotu Compact Flash (Microdrive) do cyfrowych aparatw fotograficznych, a tak?e w innych urz?dzeniach przeno?nych.

Dla dyskw twardych najwa?niejsze s? parametry: pojemno??, szybko?? transmisji danych, czas dost?pu, pr?dko?? obrotowa talerzy (obr/min.) oraz MTBF.

Kilka dyskw twardych mo?na ??czy? w macierz dyskow?, dzi?ki czemu mo?na zwi?kszy? niezawodno?? przechowywania danych, dost?pn? przestrze? na dane, zmniejszy? czas dost?pu.

Budowa dysku twardego


Dysk sta?y sk?ada si? z zamkni?tego w obudowie, wiruj?cego talerza (dysku) lub zespo?u talerzy, wykonanych najcz??ciej ze stopw aluminium, o wypolerowanej powierzchni pokrytej no?nikiem magnetycznym (grubo?ci kilku mikrometrw) oraz z g?owic elektromagnetycznych umo?liwiaj?cych zapis i odczyt danych. Na ka?d? powierzchni? talerza dysku przypada po jednej g?owicy odczytu i zapisu. G?owice s? umieszczone na elastycznych ramionach i w stanie spoczynku stykaj? si? z talerzem blisko osi, w czasie pracy unosz? si?, a ich odleg?o?? nad talerzem jest stabilizowana dzi?ki sile aerodynamicznej (g?owica jest odpychana od talerza podobnie jak skrzyd?o samolotu unosi maszyn?) powsta?ej w wyniku szybkich obrotw talerza. Jest to najpopularniejsze obecnie rozwi?zanie (s? te? inne sposoby prowadzenia g?owic nad talerzami).

Rami? g?owicy dysku ustawia g?owice w odpowiedniej odleg?o?ci od osi obrotu talerza w celu odczytu lub zapisu danych na odpowiednim cylindrze. Pierwsze konstrukcje (do ok. 200MB) by?y wyposa?one w silnik krokowy, stosowane rwnie? w stacjach dyskw i stacjach dyskietek. Wzrost liczby cylindrw na dysku oraz konieczno?? zwi?kszenia szybko?ci dyskw wymusi? wprowadzenie innych rozwi?za?. Najpopularniejszym obecnie jest tzw. voice coil czyli cewka, wzorowana na uk?adzie magnetodynamicznym stosowanym w g?o?nikach. Umieszczona w silnym polu magnetycznym cewka porusza si? i zajmuje po?o?enie zgodnie z przep?ywaj?cym przez ni? pr?dem, ustawiaj?c rami? w odpowiedniej pozycji. Dzi?ki temu czas przej?cia mi?dzy kolejnymi ?cie?kami jest nawet krtszy ni? 1 milisekunda a przy wi?kszych odleg?o?ciach nie przekracza kilkudziesi?ciu milisekund. Uk?ad reguluj?cy pr?dem zmienia nat??enie pr?du, tak by g?owica ustabilizowa?a jak najszybciej swe po?o?enia w zadanej odleg?o?ci od ?rodka talerza (nad wyznaczonym cylindrem).

Informacja jest zapisywana na dysk przez przesy?anie strumienia elektromagnetycznego przez anten? albo g?owic? zapisuj?c?, ktra jest bardzo blisko magnetycznie polaryzowalnego materia?u, zmieniaj?cego swoj? polaryzacj? (kierunek namagnesowania) wraz ze strumieniem magnetycznym. Informacja mo?e by? z powrotem odczytana w odwrotny sposb, gdy? zmienne pole magnetyczne powoduje indukowanie napi?cia elektrycznego w cewce g?owicy lub zmian? oporu w g?owicy magnetyczno oporowej.

Ramiona po??czone s? zwor? i poruszaj? si? razem. Zwora kieruje g?owicami promieniowo po talerzach a w miar? rotacji talerzy, daje ka?dej g?owicy dost?p do ca?o?ci jej talerza.

Zintegrowana elektronika kontroluje ruch zwory, obroty dysku, oraz przygotowuje odczyty i zapisy na rozkaz od kontrolera dysku. Niektre nowoczesne uk?ady elektroniczne s? zdolne do skutecznego szeregowania odczytw i zapisw na przestrzeni dysku oraz do remapowania sektorw dysku, ktre zawiod?y.

Obudowa chroni cz??ci nap?du od py?u, pary wodnej, i innych ?rde? zanieczyszczenia. Jakiekolwiek zanieczyszczenie g?owic lub talerzy mo?e doprowadzi? do uszkodzenia g?owicy (head crash), awarii dysku, w ktrej g?owica uszkadza talerz, ?cieraj?c cienk? warstw? magnetyczn?. Awarie g?owicy mog? rwnie? by? spowodowane przez b??d elektroniczny, zu?ycie i zniszczenie, b??dy produkcyjne dysku.





5. Pami?? RAM (ang. Random Access Memory) - jest to podstawowy rodzaj pami?ci cyfrowej zwany te? pami?ci? u?ytkownika lub pami?ci? o dost?pie swobodnym. Cho? nazwa sugeruje, ?e oznacza to ka?d? pami?? o bezpo?rednim dost?pie do dowolnej komrki pami?ci (w przeciwie?stwie do pami?ci o dost?pie sekwencyjnym, np. rejestrw przesuwnych), to nazwa ta ze wzgl?dw historycznych oznacza tylko te rodzaje pami?ci o bezpo?rednim dost?pie, ktre mog? by? te? zapisywane przez procesor, a wyklucza pami?ci ROM (tylko do odczytu), pomimo i? w ich przypadku rwnie? wyst?puje swobodny dost?p do zawarto?ci.


W pami?ci RAM przechowywane s? aktualnie wykonywane programy i dane dla tych programw, oraz wyniki ich pracy. Zawarto?? wi?kszo?ci pami?ci RAM jest tracona w momencie zaniku napi?cia zasilania, dlatego wyniki pracy programw musz? by? zapisane na jakim? no?niku danych.

Pami?? RAM jest stosowana g?wnie jako pami?? operacyjna komputera, jako pami?? niektrych komponentw (procesorw specjalizowanych) komputera (np. kart graficznych, d?wi?kowych, itp.), jako pami?? danych sterownikw mikroprocesorowych.


6. Karta d?wi?kowa. Dzisiejsze komputery nie ob?d? si? bez tak wa?nego elementu jakim jest karta d?wi?kowa (muzyczna). Bezpowrotnie min??y czasy kiedy to z naszego peceta wydobywa? si? charakterystyczny klik, ktrego nie jestem w stanie nazwa?, lecz pewnie ci bardziej do?wiadczeni przedstawiciele naszego spo?ecze?stwa ?wietnie go pami?taj?. R?norodno?? funkcji jakie oferuje karta d?wi?kowa jest bardzo du?a. Dzi?ki niej mo?emy ogl?dn?? film, pos?ucha? ulubionej muzyki czy porozmawia? ze znajomymi przez skype. Nieraz efekty jakich mo?emy do?wiadczy? s? pora?aj?ce. Przy dobrym sprz?cie podczas ogl?dania filmu mo?emy us?ysze? ?wist kuli przelatuj?cej nad lewym uchem, a nad g?ow? us?ysze? trzepotanie skrzyde? motyla.

Ka?dy ma w swoim komputerze kart? d?wi?kow?, lecz nie ka?dy mo?e co? wi?cej powiedzie? na temat budowy czy jako?ci d?wi?ku, dlatego postaramy si? przybli?y? jej budow? i funkcje.

Budowa karty d?wi?kowej


Wej?cie mikrofonowe wej?cie typu mono, ktre umo?liwia pod??czenie mikrofonu. Najcze?ciej spotykane w kolorze r?owym.Problemy zwi?zane z obs?ug? mikrofonu najcz??ciej s? spowodowane z?ymi ustawieniami g?o?no?ci lub nisk? jako?ci? przetwornika.

Wej?cie liniowe spotykane g?wne w kolorze niebieskim, s?u?y do pod??czania ?rd?a sygna?u stereo z takich urz?dze? jak wie?a audio, telewizor czy odtwarzacz CD.

Wyj?cie liniowe wyst?puje w kolorze zielonym i mo?emy do niego pod??czy? g?o?niki, s?uchawki i wzmacniacz.

Wyj?cie liniowe g?o?nikw tylnych pe?ni tak? sam? funkcje co poprzednie z??cze, lecz wykorzystywane jest przy obs?udze d?wi?ku przestrzennego przy tranmitowaniu dwch kana?w tylnych w systemie 4.1.

Port gier/port MIDI umo?liwia pod??czenie pada, d?ojstika, a tak?e pobieranie i wysy?anie informacji zgodnych ze standardem MIDI. Obecnie zintegrowane uk?ady powoduj? ?e rzadziej ten port wyst?puje, dlatego czasami konieczne jest zastosowanie tzw. ?ledzia.

Oprcz wy?ej wymienionych z??cz istniej? tak?e wy?szej jako?ci produkty, ktre s? wyposa?one w szereg dodatkowych gniazd rozszerzaj?cych mo?liwo?ci karty d?wi?kowej. Obecnie nawet najprostsze modele posiadaj? wyj?cia optyczne lub cyfrowe takie jak:
- gniazda mini jack
- cyfrowe wyj?cie DIN
- cyfrowe wej?cie i wyj?cie
- FireWire
- USB


7. Monitor - urz?dzenie wyj?ciowe, pod??czone do komputera b?d?ce ?rd?em ?wiat?a, wy?wietlaj?ce na w?asnym ekranie obraz ogl?dany z drugiej strony przez ogl?daj?cego. Wyr?nia si? monitory lampowe (kineskopowe) - CRT, monitory oparte na ciek?ych kryszta?ach (LCD), oraz monitory plazmowe.


O jako?ci monitora decyduj? m.in. takie parametry jak:

  • * plamka - jej wielko?? decyduje o rozmiarach najmniejszych detali jakie monitor jest w stanie wy?wietli?, im mniejsza plamka tym dok?adniejszy obraz, przy czym ?rednia wielko?? plamki ro?nie wraz z przek?tn? ekranu (0,28 mm - 21 calowe; 0,25 mm - 15 calowe);
  • * rozmiary ekranu - czyli przek?tna ekranu wyra?ana w calach (1 cal = 2,54 cm );
  • * rozdzielczo?? - jest to ilo?? pikseli w poziomie i w pionie. Im wy?sza rozdzielczo?? tym obraz mo?e by? ostrzejszy, jest to jednak uwarunkowane rwnie? mo?liwo?ciami zainstalowanej w komputerze karty graficznej, ktra bezpo?rednio decyduje o jako?ci wy?wietlanego obrazu.
  • * kolory - obraz mo?e by? wy?wietlany na ekranie monitora podawane s? w bitach: o 8 - bitw = maks. 256 kolorw (minimum dla multimediw) o 16 - bitw = maks. 65 536 kolorw (HighColor, jako?? wideo) o 24 - bity = maks. 16,8 mln kolorw (TrueColor, jako?? fotograficzna); Dok?adniej 224 kolorw o 32 - bity = maks. 4,3 mld kolorw (TrueColor, szybszy dost?p do pami?ci); Dok?adniej 232 kolorw
  • * cz?stotliwo?? od?wie?ania - im wy?sza tym lepsza, co objawia si? mniejszym migotaniem obrazu, rozs?dny poziom to 85 Hz lub 100 Hz dla mniejszych monitorw.


Materia?y zaczerpni?te ze strony http://www.budowakomputera.ovh.org/

Tianhe-1A najszybszy komputer na ?wiecie

Urz?dzenie o wydajno?ci 2,5 petaflopa zbudowano w Chinach. Tym samym najszybszy dot?d na ?wiecie Jaguar z Oak Ridge w USA straci? palm? pierwsze?stwa jego teoretyczna szczytowa moc obliczeniowa wynosi 2,3 petaflopa.

Niedawno wspominali?my o chi?skich procesorach Loongson nowej generacji, w ktrej sk?ad wchodz? wielordzeniowe konstrukcje. Mia?yby one pos?u?y? do budowy najszybszego komputera ?wiata, ktry pojawi si? w przysz?ym roku. Jednak ju? dzi? Chiny mog? pochwali? si? najszybszym na ?wiecie superkomputerem Tianhe-1A - zmodernizowan? wersj? znacznie wolniejszej konstrukcji Tianhe-1, ktra wykorzystywa?a uk?ady AMD. Zosta? on zaprojektowany przez Chi?ski Narodowy Uniwersytet Technologii Obronnej (NUDT). Maszyn? umieszczono w Narodowym Centrum Superkomputerowym w Tianjin i jest ju? ona gotowa do pracy.

Do zbudowania Tianhe-1A wykorzystano 7168 procesorw graficznych NVIDIA Tesla M2050 i 14336 procesorw Intel Xeon X5670. Podobna wydajno?? dok?adnie 2,507 petaflopa - mo?liwa jest do osi?gni?cia tak?e dzi?ki samym uk?adom CPU. Jednak?e w tym przypadku trzeba zastosowa? a? 50 000 takich jednostek. Zastosowanie procesorw graficznych pozwoli?o tak?e na zmniejszenie poboru mocy. Wed?ug szacunkw, superkomputer zbudowany jedynie z CPU pobiera?by 12 megawatw mocy. Natomiast Tianhe-1A pobiera trzykrotnie mniej 4,04 megawata. To jednak i tak du?o tyle co miasteczko z 2500 mieszka?cw.

Cho? konstruktorem jest instytucja zwi?zana z obronno?ci? kraju, a w przypadku Chin ma to szczeglne znaczenie, dyrektor Narodowego Centrum Superkomputerowego w Tianjin podkre?la, ?e maszyna b?dzie wykorzystywana na zasadzie systemu z otwartym dost?pem, przeznaczonego do wykonywania wielkoskalowych oblicze? naukowych - bada? nad lekami, rakiem, modelowaniu huraganw i tsunami, przy projektowaniu samochodw, a tak?e w bardzo wymagaj?cej dziedzinie jak? jest astrofizyka.

Przy okazji warto wspomnie?, ?e trzeci najszybszy obecnie komputer ?wiata, ktry tak?e znajduje si? w Chinach - Nebulae - rwnie? zbudowano z wykorzystaniem procesorw graficznych, ktre wykorzystuj? architektur? oblicze? rwnoleg?ych CUDA. Maksymalna wydajno?? jak? osi?gn?? Nebulae to 1,27 petaflopa po?owa tego co potrafi Tianhe-1A.

?rd?o: http://www.benchmark.pl/aktualnosci/Tianhe-1A__najszybszy_komputer_na_swiecie-31579.html

Poprawiony (piątek, 13 maja 2011 10:58)