П5: Карактеристике и хардверске компоненте савремених рачунара и периферијских уређаја

1. 5.3. Хардвер савременог персоналног
рачунара










2. Хардверска поставка стационарног рачунара :
1. рачунарско кућиште са извором напајања
2. централна процесорска јединица
(микропроцесор)
3. матична плоча
4. меморијски модули
5. хард диск
6. видео (графички) адаптер
7. видео монитор
8. уређај оптичког диска
9. астатура и миш 








5.3. Хардвер савременог персоналног
рачунара

3. 5.3.1. Рачунарско кућиште са
извором напајања
Кућиште је део рачунара који
физички обједињује све остале
компоненте. Пројектовано је тако да
штити све остале делове.
Унутар кућишта се уобичајено налазе
извор за напајање, матична плоча,
микропроцесор, меморијски модули,
хард дискови, уређаји оптичког диска
и картице за проширења.
5.3. Хардвер савременог персоналног
рачунара

4. 5.3.1. Рачунарско кућиште са
извором напајања
Уобичајено се израђују од челичног
лима који је галвански обрађен и
пресвучен слојем хрома, уз додатке
алиминијумских и пластичних делова.
Кућишта се могу срести у мноштву
различитих облика која се разликују
према оријентацији кутије, броју и
величини места за хард дискове и
оптичке уређаје, као и према броју и
величини простора за картице за
проширења.
5.3. Хардвер савременог персоналног
рачунара

5. 5.3.1. Рачунарско кућиште са
извором напајања
Основни задатак извора напајања је да
претвори наизменични напон из
електричне мреже у већи број различитих
једносмерних напона који су неопходни за
рад матичне плоче, микропроцесора и
хард дискова. Најчешћи напони које једно
напајање за АТX стандард кућишта
обезбеђује су +3.3V, +5V и ±12V.
Извори напајања могу имати различиту
снагу, у зависности од броја уређаја које
треба да напајају и њихове потрошње, и
уобичајено се крећу од неколико стотина
вати до неколико киловата.
5.3. Хардвер савременог персоналног
рачунара

6. 5.3.2. Микоропроцесор (централна
процесорска јединица)
Сав рачунарски хардвер организован
је око посебног интегрисаног кола
које се назива микропроцесор и које
се обично посматра као „мозак“
рачунара због тога што изводи
математичке операције и логичка
упоређивања.
Микропроцесори, у зависности од
генерације и произвођача могу имати
различите физичке реализације па
самим тим и различит изглед, број
прикључака (пинова) и начин како се
повезују са матичном плочом.
5.3. Хардвер савременог персоналног
рачунара

7. 5.3.2. Микоропроцесор
Микропроцесор је, посредством
посебног адаптерског подножја,
прикључен на матичну плочу и
уобичајено је преко њега
постављен посебан хладњак са
вентилатором са циљем
одвођења сувишне топлоте.
5.3. Хардвер савременог персоналног
рачунара

8. 5.3.2. Микоропроцесор (централна процесорска јединица)
Без обзира на начин физичке реализације основни задатак
микропроцесора је да изврши низ снимљених инструкција које
се зову програм. Програм је представљен помоћу низа бројева
који се налазе у меморји. Постоје четири основна корака које
сваки процесор извршава: прихватање инструкције (fetch),
њено декодирање (decode), извршење (execute) и записивање
резултата извршења у меморију (store).
5.3. Хардвер савременог персоналног
рачунара

9. 5.3.3. Матична плоча
Уколико микропроцесор рачунара
посматрамо као аналогон људског
мозга, онда је матична плоча
свакако нервни систем. Она
омогућава микропроцесору да
комуницира са свим осталим
компонентама.
Матична плоча је централно
штампано коло у рачунару и садржи
најважније компоненте рачунарског
система уједно омогућавајући и
прикључке (конекторе) за
повезивање периферијских уређаја
5.3. Хардвер савременог персоналног
рачунара

10. 5.3.3. Матична плоча
Типичан стационарни
персонални рачунар на
матичној плочи има подножје за
микоропроцесор, прикључке за
главну меморију, подножја за
проширења преко којих се
повезују картице, прикључке за
повезивање хард дискова и
оптичких уређаја, тастатуре,
миша и других уређаја, често
интегрисану картицу за звук,
контролере за графичку
картицу и остале уређаје.
5.3. Хардвер савременог персоналног
рачунара

11. 5.3.3. Матична плоча
Важна компонента сваке
матичне плоче је колекција
чипова (chipset) која подржава
рад микропроцесора и која
обезбеђује везу (мостове)
између различитих магистрала
и спољашњих компоненти. Ова
колекција чипова у највећој
мери одређује особине и
могућности матичне плоче.
5.3. Хардвер савременог персоналног
рачунара

12. 5.3.3. Матична плоча
Свака савремена матична плоча, према томе, минимално садржи:
• подножје, једно или више, у које се инсталира микропроцесор,
• меморијске прикључке (слотове) у којим је инсталирана главна
(RAM) меморија,
• чипсет, који омогућава везу између микропроцесора, главне
меморије, главне магистрале и помоћних магистрала,
• посебну меморију (Flash ROM) у којој се налазни основни улазно-
излазни систем (BIOS) који омогућава покретање рачунара,
• генератор системског такта, који омогућава синхронизовано
повезивање различитих компоненти,
• прикључке за експанзионе картице, преко којих се екстерне
картице повезују на системске магистрале којима управља чипсет,
• прикључке за напајање преко којих матична плоча обезбеђује
неопходно напајање од извора напајања
5.3. Хардвер савременог персоналног
рачунара

13. 5.3.3. Матична плоча
Свака матична плоча садржи
и логику и прикључке који
омогућавају повезивање
уобичајених улазно-излазних
уређаја и осталих
спољашњих компоненти.
5.3. Хардвер савременог персоналног
рачунара

14. 5.3.4. RAM меморија
RAM (Random Access Memory) је примарна, главна меморија
рачунара и служи за смештање програмских инструкција и
података тако да микропроцесор може да им директно
приступи. Величина и брзина RAM меморије значајно утичу
на рад целог рачунара.
Меморијска ћелија је основни градивни блок рачунарске
меморије. Меморијска ћелија је електронско коло које
складишти један бит бинарних информација, тако да чува
логички ниво „1“ (високи напонски ниво) или логичку „0“
(нисконапонски ниво). Вредност ћелије се одржава све док се
не промени процесом уписа или ресетовања. Вредности у
меморијској ћелији се може приступити читањем.
5.3. Хардвер савременог персоналног
рачунара

15. 5.3.4. RAM меморија
Два широко коришћена облика
модерне RAM меморије су статички
RAM (SRAM) и динамички RAM
(DRAM).
Код SRAM меморије, један бит се чува
у меморијској ћелији која је тип флип-
флоп кола и која има четири или шест
транзистора са ефектом поља
(MOSFET). Овај облик RAM-а је скупљи
за производњу, бржи је и захтева мање
енергије од DRAM-а. У савременим
рачунарима, SRAM се користи као кеш
меморија за процесор.
5.3. Хардвер савременог персоналног
рачунара

16. 5.3.4. RAM меморија
Динамички RAM складишти део података
користећи пар кога чине транзистор и
кондензатор (обично MOSFET и MOS
кондензатор, респективно), који заједно чине
једну динамичку меморијску ћелију. Кондензатор
има висок или низак ниво напуњености (1 или 0,
респективно), а транзистор делује као прекидач
који омогућава контролном колу на чипу да
прочита стање напуњености кондензатора или
да га промени.
Oвај облик меморије јефтинији за производњу од
статичког RAM-а јер постиже већу густину
елемената и нижу цену производње, и
доминантан је облик рачунарске меморије који
се користи у савременим рачунарима.
5.3. Хардвер савременог персоналног
рачунара

17. 5.3.4. RAM меморија
Уколико се искључи напајање, сав садржај RAM меморије се
брише. Због тога се за трајно памћење података користе хард
дискови.
Меморијски модул се састоји од колекције меморијских чипова.
Као и микропроцесор, меморијски чип је интегрисано коло које
се састоји од милиона транзистора и кондензатора.
5.3. Хардвер савременог персоналног
рачунара

18. 5.3.4. RAM меморија
Код већине рачунара меморија
је организована у хијерархијски
систем. Најбржа и најскупља
меморија су регистри који се
налазе у самом микропроцесору,
затим следи кеш (cashe)
меморија која се налази такође
у микропроцесору, па
спољашњи кеш, затим
динамичка меморија (DRAM)
која је смештена у меморијска
подножја на матичној плочи.
Даље се меморијски систем
организује преко система
страничења и виртуелне
меморије на хард диску.
5.3. Хардвер савременог персоналног
рачунара

19. 5.3.5. Спољашња меморија – чврсти
диск и полупроводнички диск
Чврсти или хард диск (Hard Disk Drive,
HDD) је електромеханичка компонента
која смешта податке на ротирајућим
плочама које су пресвучене слојем
феромагнетног материјала који се
користи за памћење података.
Називају се још и секундарном или
дуготрајном меморијом због тога што не
губе податке кад се искључи напајање.
На њима се налазе сви програми и
подаци пре него што се пребаце у RAM
меморију на даљу обраду.
5.3. Хардвер савременог персоналног
рачунара

20. 5.3.5. Спољашња меморија –
чврсти и полупроводнички диск
Хард диск памти податке тако што мења
оријентацију домена феромагнетног
материјала. У зависности од оријентације
магнетног домена, уписана је бинарна нула
или јединица. Читање података се обавља
детектовањем оријентације магнетних
домена.
Типичан хард диск се састоји од
алуминијумског кућишта које садржи
електронска кола, осовине која носи већи број
равних кружних дискова (плоча) пресвучених
танким слојем магнетног материјала, уписно-
читајуће главе за сваку од плоча и
електромеханичке делове који носе и покрећу
главе. Плоче се окрећу великом брзином, а
уписно-читајуће главе се налазе на веома
малом растојању од магнетног слоја плоча.
5.3. Хардвер савременог персоналног
рачунара

21. 5.3.5. Спољашња меморија – чврсти и полупроводнички диск
Полупроводнички диск (Solid State Drive, SSD) не садржи прави диск било које
врсте, нити моторе који би их покретали.
Ради се о уређају за трајно складиштење података помоћу интегрисаних
меморијских кола. SSD технологија користи интерфејс који је компатибилан са
оним код стандардног хард диска што му омогућава једноставну замену и
примену у истим условима. SSD нема покретне механичке компоненте. У
поређењу са електромеханичким диском, SSD је отпорнији на физички удар,
тише ради, има мање време приступа и мање кашњење. Скупљи је неколико
пута у односу на хард диск истог капацитета.
5.3. Хардвер савременог персоналног
рачунара

22. 5.3.5. Спољашња меморија – чврсти и
полупроводнички диск
Већина савремених полупроводничких дискова
користи НИ базирану флеш меморију, која чува
податке без напајања. За апликације које захтевају
брз приступ, али не нужно трајност података након
престанка напајња, полупроводнички дискови могу
бити засновани и на меморији са случајним
приступом (RAM). Такви уређаји могу користити
различите изворе напајања, као што су батерије,
да одрже податке након престанка напајања.
Хибридни дискови или полупроводнички хибридни
дискови (SSHD) комбинују карактеристике SSD-а и
HDD-а у једном уређају, који садржи велики чврсти
диск и полупроводнички SSD кеш ради
побољшања перформанси при честом приступању
подацима.
5.3. Хардвер савременог персоналног
рачунара

23. 5.3.6. Видео адаптер
Видео картица, видео адаптер, графички акцелератор, дисплеј адаптер или
графичка картица – све су то називи посебне експанзионе картице која се
прикључује на матичну плочу, а видео или графички контролер се зове када је
интегрисана на матичној плочи или се налази унутар неких микропроцесора.
Основни задатак ове картице је да обезбеди стварање слике која ће се
приказати на монитору. Већина видео картица поред основног задатка
омогућава и убрзано приказивање дводимензионалне и тродимензионалне
графике. Неке омогућавају и убацивање видео материјала или приказ ТВ
програма.
5.3. Хардвер савременог персоналног
рачунара

24. 5.3.7. Видео монитор
Монитор је део електронске опрема који приказује слике које генерише
рачунар. Монитор се састоји од екрана, електронских кола и кућишта.
Код савремених монитора, екран је урађен од течних кристала (Liquid
Crystal Display, LCD) и израђују се у више различиих технологија, док су
код старијих монитора коришћени екрани са катодном цеви (Catode Ray
Tube, CRT).
5.3. Хардвер савременог персоналног
рачунара

25. 5.3.8. Уређај оптичког диска
Уређај оптичког диска је електронски уређај који користи ласерско
светло у процесу читања података са оптичког диска или у процесу
записивања података на оптички диск. Постоје читачи и писачи компакт
дискова (CDR, CDW) и читачи и писачи дигиталних видео дискова
(DVDR, DVDW). Када један уређај ради и као читач и као писач, он се
зове комбо уређај.
5.3. Хардвер савременог персоналног
рачунара

26. 5.3.9. Тастатура и миш
Тастатура је улазни уређај који је настао
делимичном модификацијом тастатуре писаће
машине. Тастатура се састоји од механичких
компоненти – тастера који су распоређени у тачно
дефинисаном распореду. На сваком тастеру се
уобичајено налази симбол знака који се може унети
тим тастером. Сама тастатура препознаје и
разликује појединачни притисак сваког тастера и
прослеђује софтверу информацију о томе који је
тастер притиснут.
Миш је улазни уређај који детектује
дводимензионално кретање у односу на подлогу на
којој се налази и служи за показивање,
обележавање и селектовање одређених
информација које се појављују на екрану рачунара.
Физички, миш се састоји од кућишта које обједињује
електронске и механичке компоненте. Може имати
два или више тастера, као и точак за скроловање.
5.3. Хардвер савременог персоналног
рачунара