Płyta główna (Motherboard)

 

 

 

 

 

 

 

Co to jest Płyta główna?

(ang. mainboard lub motherboard) - jest to elektroniczny szkielet komputera. Znajdują się na niej najważniejsze układy elektroniczne, np. procesor, pamięć operacyjna, gniazda rozszerzeń itd.

Schemat płyty głównej - najedź na jakiś element płyty a dowiesz się co to jest.

Kontrolery poszczególnych urządzeń zgrupowane są głównie w dwóch mostkach – północnym i południowym.

Mostek północny, podłączony bezpośrednio do procesora przy pomocy FSB, zawiera kontroler pamięci oraz kontroler szyny graficznej. W przypadku zintegrowania kontrolera pamięci z procesorem mostek ten może nie występować, wówczas bezpośrednio do procesora podłączany jest przez HyperTransport mostek południowy.

Mostek południowy, podłączony do mostka północnego, może zawierać kontrolery PCI, USB, dźwięku, Ethernetu, dysków (ATA, SATA) itp. Do niego też zazwyczaj podłączone są dodatkowe zewnętrzne kontrolery (np. IEEE 1394). Na płycie głównej umieszczony jest także zegar czasu rzeczywistego.

 

Pamieć (computer memory)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Pamięć komputerowa to różnego rodzaju urządzenia i bloki funkcjonalne komputera, służące do przechowywania danych i programów (systemu operacyjnego oraz aplikacji). Potocznie przez "pamięć komputerową" rozumie się samą pamięć operacyjną.

 

 

·         pamięć operacyjną (ang. operating memory) - służy do przechowywania uruchomionych programów oraz przetwarzanych danych. Jest pamięcią szybką, o krótkim czasie dostępu do przechowywanej informacji. Pamięć operacyjna realizowana jest z układów półprzewodnikowych. Posiada relatywnie małą pojemność (do kilku giga bajtów).

·         pamięć masową (ang. mass storage) - służy do składowania programów oraz dużej ilości informacji. Pamięć masowa posiada dłuższy czas dostępu do przechowywanych danych w porównaniu z pamięcią operacyjną, lecz ma dużą pojemność (setki gigabajtów). Realizowana jest w postaci dysków twardych, stacji CD/DVD, dysków sieciowych (dostępnych poprzez sieć teleinformatyczną). W przyszłości, gdy ulepszone zostaną pamięci FLASH, pamięć masowa prawdopodobnie zintegruje się z pamięcią operacyjną komputera - urządzenia mechaniczne, jak dyski twarde i stacje CD/DVD, odejdą do lamusa (tak dzieje się obecnie ze stacjami dyskietek, zastępują je Pendrive'y).

Rodzaje pamięci

W zależności od sposobu zapamiętywania bitów w komórkach pamięć RAM dzielimy na dwa rodzaje:

Pamięć statyczna RAM (ang. SRAM - Static Random Access Memory). Do zapamiętywania bitów stosuje się przerzutniki bistabilne. Pamięci statyczne są bardzo szybkie i mało kłopotliwe w obsłudze. Wadą jest złożoność przerzutnika zapamiętującego jeden bit danych. Zbudowany jest z co najmniej 6 elementów elektronicznych (tranzystorów CMOS). Ponieważ użyteczna pamięć musi zawierać setki milionów takich przerzutników (np. pamięć 1GB zawiera 8 • 107'3741'824 = 8'589'934'592 przerzutników = 51'539'607'552 tranzystorów CMOS), to jej wewnętrzna budowa bardzo się komplikuje. Jednakże przemysł elektroniczny radzi sobie z tymi trudnościami i pamięci statyczne zdobywają coraz większą popularność.

Pamięć dynamiczna RAM (ang. DRAM - Dynamic Random Access Memory). Ponieważ pamięci statyczne zawierają dużo elementów elektronicznych i są trudne w produkcji, inżynierowie od dawna poszukiwali prostszych układów pamięciowych. Rozwiązaniem okazała się pamięć dynamiczna, wynaleziona w 1966 roku i opatentowana w 1968 przez dr Roberta Dennarda z Centrum Badawczego Thomasa J. Watsona w IBM. Pomysł opiera się na wykorzystaniu kondensatorów do zapamiętywania bitów informacji. Kondensator naładowany ładunkiem elektrycznym utrzymuje ten stan. W pamięci dynamicznej dla każdego bitu wykorzystywany jest mikroskopijny kondensatorek sterowany pojedynczym tranzystorem CMOS (a nie sześcioma, jak w pamięci statycznej). Problem polega na tym, iż w tej skali trudno uzyskać materiały izolacyjne o wysokich parametrach (a pamięć dynamiczna ma być przecież tania, inaczej jej produkcja traci sens). Zatem naładowany kondensatorek szybko rozładowuje się z powodu przepływu elektronów przez warstwę izolacyjną. Czas rozładowania wynosi milisekundy. Ładunek kondensatorka musi być systematycznie odświeżany - stąd nazwa pamięć dynamiczna, ponieważ informacja jest pamiętana dynamicznie - trzeba ją cyklicznie regenerować, inaczej dosłownie rozpłynie się w strukturze układu scalonego. Do odświeżania (ang. refresh) zawartości pamięci dynamicznej stosuje się specjalne obwody (mogą one być umieszczone wewnątrz układu scalonego pamięci - wtedy mamy do czynienia z tzw. pamięcią pseudostatyczną, gdyż zewnętrznie obsługiwana jest identycznie jak pamięć statyczna). Z powodu odświeżania pamięć dynamiczna jest wolniejsza w działaniu od pamięci statycznej i bardziej kłopotliwa w eksploatacji. Jej zaletę stanowi natomiast duża pojemność z uwagi na mniejszą liczbę elementów elektronicznych przypadającą na bit danych w porównaniu z pamięcią statyczną. Pamięci dynamiczne są obecnie powszechnie stosowane w systemach komputerowych.

Pamięć stała (ang. ROM - Read Only Memory). Opisywane powyżej pamięci RAM tracą przechowywaną informację przy zaniku zasilania. Innymi słowy, jeśli wyłączysz komputer, to przestanie on pamiętać wszystko, co znajduje się w jego pamięci RAM. Z drugiej strony komputer potrzebuje pamięci, które przechowują dane nawet po wyłączeniu zasilania. Przykładem może być pamięć ROM-BIOS (ang ROM Basic Input/Output Subsystem), która zawiera program startowy oraz podstawowe procedury obsługi urządzeń zewnętrznych (klawiatura, monitor, dyski, itp.). Gdy włączymy zasilanie komputera, właśnie z pamięci ROM-BIOS wykonuje się program startowy, który uruchomi resztę systemu operacyjnego. Pamięć ROM można tylko odczytywać. Zawarta w ROM informacja została tam umieszczona na etapie produkcji w strukturze wewnętrznej układu scalonego i nie może być już zmieniona przez użytkownika.

Pamięć FLASH. Jest to pamięć nieulotna, tzn. można w niej zapisać dane, wyłączyć zasilanie, a dane nie zostaną stracone i wciąż będą obecne po ponownym włączeniu zasilania. Bity są zapamiętywane, podobnie jak w pamięci dynamicznej, w mikroskopijnych kondensatorach. Jednak tym razem warstwa izolacyjna jest tak dobra, iż ładunek zostaje uwięziony nawet na 10 lat. Czemu w takim razie nie stosuje się pamięci FLASH w charakterze pamięci RAM? Niestety, oprócz wymienionych zalet, pamięci FLASH posiadają również istotne wady. Po pierwsze nie są tak szybkie jak typowe pamięci SRAM czy DRAM. Ustępują im o rząd wielkości. Szybkość pracy pamięci jest kluczowa dla szybkości działania całego systemu komputerowego. Po drugie każdy zapis danych degeneruje warstwę izolacyjną i po kilku milionach cykli warstwa ta ulega całkowitemu uszkodzeniu - pamięć przestaje działać. Pomimo tych wad pamięć FLASH może być stosowana jako zastępca pamięci ROM do przechowywania BIOS komputera. Dzięki możliwości zapisu danych użytkownik może aktualizować oprogramowanie systemowe swojego komputera - np. aktualizacja usuwa wykryte przez producenta błędy, poprawia współdziałanie z nowymi składnikami systemu itp. Oczywiście aktualizacja zawartości pamięci FLASH jest wykonywana przez odpowiedni program producenta płyty głównej - w przeciwnym razie komputer bardzo szybko przestałby się uruchamiać

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

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:

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 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:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

STRONA GŁÓWNA