Urządzenia wewnętrzne komputera, Informatyka

Urządzenia wewnętrzne komputera.

Magistrala i gniazda rozszerzające

W celu umożliwienia bezpośredniego łączenia układów wymagających szybkiej wymiany danych, na przykład kontrolerów dysków czy kart graficznych z mikroprocesorem, w komputerze została utworzona tzw. magistrala.

Magistrala (bus) - elektryczne łącze (szyna) pomiędzy układami (podzespołami) w komputerze. Szerokość magistrali, tzn. liczba jej równoległych ścieżek określa  ile bitów może ona przesłać za jednym razem

W komputerze istnieje kilka rodzajów magistrali, np. magistrala adresowa lub magistrala danych. Pierwsza z nich realizuje połączenie pomiędzy procesorem i pamięcią operacyjną w komputerze. Połączeniem tym jest przekazywany adres komórki, z której w danej chwili korzysta mikroprocesor. Z kolei druga realizuje połączenie w celu przekazywania danych pomiędzy mikroprocesorem a układani (urządzeniami) w komputerze, np. pamięcią operacyjną, kartą grafiki, itd. Obecnie na płytach głównych najpopularniejszym typem magistrali danych jest PCI oraz AGP (coraz rzadziej wykorzystywana jest magistrala ISA). Szybkość przesyłania danych za pomocą magistrali podaje się w jednostkach zwanych bps.

bps (bit per second) - jednostka określająca liczbę bitów przesyłanych kanałem cyfrowym w czasie jednej sekundy. Jest to podstawowa jednostka miary szybkości transmisji danych w technice komputerowej .             

Korzystanie z magistrali danych przez określone urządzenie w postaci tzw. karty rozszerzeń jest możliwe przez umieszczenie jego karty w gnieździe rozszerzającym. Gniazda rozszerzające współpracujące z odpowiednią magistralą to gniazda typu PCI lub AGP (a w przypadku magistrali ISA - gniazdo typu ISA).

Gniazdo rozszerzające (expantion slof) - gniazdo w postaci wąskiego i podłużnego złącza na płycie głównej, w którym umieszczona jest odpowiednia karta rozszerzająca.

Magistrala ISA

ISA (Industry Standard Architecture) - zwykła 16-bitowa magistrala danych. ISA pracuje z częstotliwością 8 MHz, co daje maksymalną prędkość przesyłania danych 5 Mbps . Obecnie coraz rzadziej jest wykorzystywana przez karty rozszerzające.

Magistrala PCI

PCI (Peripheral Component Interconnect) - standard magistrali opracowany przez firmę Intel. Magistrala PCI jest szybką 32-bitową magistralą danych. Może ona pracować z częstotliwością 33 lub 66 MHz, a jej prędkość przesyłania danych nie może być mniejsza niż 132 Mbps. Aktualnie za pomocą gniazd rozszerzających typu PCI montowane są wszystkie nowoczesne                 (z wyjątkiem kart graficznych) karty rozszerzeń.

Magistrala AGP

AGP (Accelerated Graphics Port) - nowy rodzaj magistrali opracowany przez firmę Intel. Powstała ona na bazie magistrali PCI z myślą o szybkim przesyłaniu danych w grafice 3D. Magistrala AGP umożliwia karcie graficznej bezpośredni dostęp do pamięci operacyjnej i jest obecnie wykorzystywana wyłącznie do obsługi nowoczesnych kart graficznych. Standard AGP umożliwia przesyłanie danych z dwu (AGP x 2), a nawet czterokrotnie większą prędkością (AGP x 4) niż w przypadku klasycznej magistrali PCI.

Port komputera

Komputer korzysta z całego szeregu urządzeń zewnętrznych typu: klawiatura, mysz, drukarka, itd. W celu umożliwienia połączenia komputera z tymi urządzeniami posiada on złącze nazywane portem.

Port - 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) .

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. LPT l, możemy połączyć z komputerem drukarkę.

Pamięć ROM i RAM w komputerze

Pamięć w komputerze służy do przechowywania informacji. Rozróżniany tzw. pamięć stałą (np. pamięć ROM) oraz pamięć ulotną (np. pamięć operacyjna RAM)

Pamięć ROM

Pamięć ROM jest zbudowana na układzie scalonym, który jest umieszczany na płycie głównej komputera. Służy do przechowywania najbardziej podstawowych danych i programów w postaci tzw. BIOS-u komputera

Pamięć ROM (Read Onty Memory) - nazywana jest także pamięcią nielotną. Zachowuje ona swoją zawartość (ustaloną przez producenta) także w czasie wyłączenia komputera. Jest to możliwe dzięki odpowiedniemu podtrzymaniu napięcia przez baterię.

Pamięć RAM

Obecnie najpopularniejsze są układy 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.

Pamięć RAM (Rondom 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 nie jest stała. W przypadku wyłączenia komputera lub jego restartu następuje usuniecie wszystkich danych z pamięci RAM.

Pamięć RAM znajduje zastosowanie nie tylko na płycie głównej komputera, lecz także np. w kartach graficznych czy muzycznych. Wówczas jednak mamy do czynienia z innym rozwiązaniem konstrukcyjnym takiej pamięci.

Kontrolery dysków twardych i napędów dysków

Współpraca z komputerem urządzeń pamięci masowej typu: dysk twardy, napęd dyskietek czy napęd CD-ROM jest możliwa wyłącznie za pośrednictwem układu zwanego kontrolerem.

Kontroler dyskietek jest zawsze umieszczany bezpośrednio na płycie głównej, podobnie jak kontroler dysków twardych typu EIDE. Natomiast kontrolery SCSI są zwykle realizowane w postaci kart rozszerzeń.

Kontroler (controller) - układ na płycie głównej umożliwiający- podłączenia do komputera urządzeń typu: napęd dyskietek, dysk twardy, napęd CD-ROM czy ostatnio także napędów LS-120 czy Zip Drive.

Kontrolery EIDE

EIDE (Enhanced Intelligent Drive Electronics) - standardowo umieszczany na płytach głównych typ kontrolera dysków twardych lub napędów. Obecnie są to kontrolery dwukanałowe (kanał primary i secondary). Za pomocą odpowiedniej taśmy łączącej do jednego kanału kontrolera możemy podłączyć dwa urządzenia typu: dysk twardy, napęd CD-ROM, napęd dyskietek typu LS-120, itd.

Kontrolery SCSI

SCSI (Smali Computers Systems Interface) - drugi ze standardów kontrolerów umożliwiających podłączenie do komputera dysków twardych czy napędów CD-ROM (a także innych urządzeń, np. skanera). W przeciwieństwie do kontrolerów EIDE, są one rzadko montowane bezpośrednio na płytach głównych. Zwykle występują w postaci dodatkowych kart typu PCI. Z jednym kontrolerem typu SCSI możemy podłączyć do 15 urządzeń. Kontrolery tego typu są instalowane najczęściej w serwerach lub w wydajnych stacjach roboczych ze względu na swoją większą wydajność niż EIDE. Są też dużo droższe.

Dyski twarde i dyskietki

Podstawowym nośnikiem informacji w komputerze są dyski magnetyczne, zapewniające wielokrotny zapis informacji. Dzielimy je na dwie podstawowe grupy: dyskietki (dyski elastyczne) oraz dyski twarde (dyski stałe).

Dyskietki

Jednym z najpopularniejszych wymiennych nośników informacji w komputerach klasy IBM PC są dyskietki.

Dyskietka (floppy disk) - wymienny dysk magnetyczny w postaci obustronnie zapisywanego talerza. Średnica talerza wynosi 3,5 cala. Talerz umieszczony jest w plastikowej obudowie. Standardowa pojemność dyskietki wynosi l,44 MB . Oznacza się je symbolem HD (High Density - duża gęstość).

Dyski twarde

Najpopularniejszym nośnikiem informacji w komputerach klasy IBM PC jest dysk  twardy. Ten magnetyczny nośnik informacji posiada pojemność kilka  a nawet kilkanaście tysięcy razy większą niż tradycyjne dyskietki 1,44 MB.

Dysk twardy (HD - hord disk) - główny nośnik danych w komputerze. Składa

się z jednego lub z kilku sztywnych metalowych talerzy pokrytych bardzo cienką warstwą magnetyczną. Każdy z umieszczonych, talerzy posiada osobną głowicę odczytująco-zapisującą. Napęd dysku twardego jest oznaczany skrótem HDD (Hord Disk Drive).

rys. Typowy dysk twardy bez obudowy

Podstawowym parametrem dysku twardego jest oczywiście jego pojemność. W przypadku nowoczesnych dysków przekroczyła ona granicę 160 GB. Ponadto ważnym parametrem jest tzw. średni czas dostępu, czyli okres czasu, który jest potrzebny na znalezienie odpowiedniego obszaru na dysku zwanym sektorem. Współczesne dyski twarde posiadają czas dostępu rzędu 8-10 milisekund, a w przypadku bardzo szybkich dysków nawet rzędu 7 milisekund. Obecnie bardzo popularnym rozwiązaniem jest umieszczanie dysków twardych w specjalnych kieszeniach. Dzięki temu istnieje możliwość przenoszenia dysku z jednego komputera do innego, także wyposażonego w tego typu kieszeń.

4