Hardware osobního počítače - základní deska a čipset, procesor a instrukce, vnitřní a vnější paměti, ostatní zařízení

Vnitřní komponenty

• umístěny ve skříni počítače
• základní deska, procesor s chladičem, operační paměť, přídavné karty (grafická, zvuková, síťová atd.), pevné disky, mechaniky výměnných diskových médií, zdroj napájení/baterie, ventilátory

Vnější komponenty

• umístěny mimo skříň počítače
• displej, klávesnice, myš, touchpad

Základní deska a chipset

• slouží jako centrální platforma, na kterou jsou připojeny všechny ostatní komponenty počítače
• na základní desce se nachází čipset, který řídí datový tok mezi procesorem, pamětí, grafickou kartou a dalšími periferiemi
• Sběrnice (BUS):
  • soustava vodičů pro komunikaci a přenos dat
  • u sběrnice je důležitá šířka přenosu (kolik b můžeme najednou přenést), frekvence (v Hz), propustnost (množství přenesených dat za sekundu)
  • Typy sběrnic:
    • Systémová sběrnice (FSB):
      • Spojuje procesor (CPU) s hlavním paměťovým řadičem.
      • Účel: Hlavním úkolem procesorové sběrnice je poskytovat rychlý přenos dat mezi CPU a pamětí, což je zásadní pro celkový výkon systému.
    • Paměťová sběrnice:
      • Zajišťuje komunikaci mezi CPU a fyzickou pamětí (RAM).
      • Speciální sběrnice, která se používá pro přenos dat, adres a kontrolních signálů mezi procesorem a pamětí.
      • Účel: Umožnit rychlý přístup k datům uloženým v RAM, což je klíčové pro rychlé vykonávání programů a operací.
    • Periferní sběrnice:
      • Umožňuje připojení rozšiřujících karet nebo periférií.
      • grafické karty, síťové karty, zvukové karty, …
      • ISA, PCI a AGP, PCIe
      • Účel: Poskytovat modulární rozšiřitelnost počítačů, umožňující uživatelům přidávat nové funkce a vylepšovat existující vlastnosti bez nutnosti nahrazovat celý počítač.
    • Externí sběrnice:
      • Propojuje externí zařízení s počítačem
      • USB, Thunderbolt, Firewire, …
    • Specializované sběrnice:
      • SATA, NVMe, IDE, …
• Chipset:
  • koordinuje přenos dat mezi procesorem, pamětí, grafickými kartami, pevnými disky a dalšími periferiemi
  • Skládá se z jednoho nebo více integrovaných obvodů, které fungují jako most mezi různými komponentami počítače.
  • V moderních počítačích může chipset rovněž řídit některé dodatečné funkce, jako je správa energie a interakce s externími zařízeními.
  1. Severní můstek (Northbridge)
     • Úloha: Severní můstek byl zodpovědný za řízení vysokorychlostní komunikace mezi CPU, GPU a RAM.
     • V moderních počítačových architekturách jsou funkce severního můstku často integrovány přímo do CPU.
  2. Jižní můstek (Southbridge)
     • Úloha: Jižní můstek se zabývá řízením většiny vstupně-výstupních (I/O) úloh, včetně komunikace s pevnými disky, USB porty, zvukovými zařízeními, a dalšími periferními zařízeními.
     • Rozhraní: Zahrnuje řadiče pro rozhraní jako SATA pro disky, PCI pro rozšiřující karty a USB pro externí zařízení.

Procesor a instrukce

• Procesor (CPU) je mozek počítače a zpracovává všechny instrukce z operačního systému a běžících aplikací.

• Procesor vykonává instrukce zapsané v programovém kódu, které mu říkají, co má dělat

• Výrobci: Intel, AMD, Apple, Qualcomm, Texas Instruments, …

• Mikroprocesor = integrovaný obvod/čip nejvyššího stupně integrace

• Skládá se z:

  • ALU - realizuje výpočetní (aritmetické a logické) operace, celočíselná a v plovoucí řádové čárce (FPU)
  • CU (řadič) - zpracovává instrukce programu nad daty čtenými a zapisovanými z/do registrů
  • cache paměť - různé úrovně L1, L2, L3, radič cache
  • Registry - paměťové buňky pro instrukcemi zpracovávaná data
  • řadič operační paměti - pro práci s (virtuální) operační pamětí programů

• Instrukční sady:

  • CISC - complete instruction set computer
    • úplná instrukční sada, více instrukcí i pro déletrvající operace
  • RISC - reduced instruction set computer
    • redukovaná instrukční sada, instrukce pouze pro základní jednodušší operace, složitější překladačem programu

• Registry mají u CISC různý význam, u RISC jsou obecně univerzální

  • univerzální (datové) – pro operandy, mezivýsledky a výsledky instrukcí: EAX (RAX), EBX (RBX), ECX (RCX), EDX (RDX)
  • se stanoveným významem – pro řízení vykonávání programu, např. EIP (RIP), EBP (RBP), ESP (RSP), EFlags, pro implicitní operandy a výsledky, např. ESI (RSI), EDI (RDI), pro řízení procesoru, např. CRx, TRx, a další

Vnitřní a vnější paměti

• umožňují ukládání, načítání a správu dat a programů
• důležité parametry u paměti jsou kapacita, přenosová rychlost, přístupová doba, spolehlivost a cena

Vnitřní paměti

• slouží pro krátkodobé ukládání
• menší kapacity (řádově do GB), vyšší rychlosti, nízká přístupová doba
• RAM, Registry, Cache

Vnější paměti

• poskytují trvalé ukládání dat a programů a jsou důležité pro dlouhodobé uchování informací
• větší kapacita, nižší rychlosti a vyšší přístupová doba
• jsou energeticky nezávislé
• CD/DVD, HDD, SSD, Cloud storage, …

Ostatní zařízení

• Různé přídavné karty jako je GPU, Síťové karty, zvukové, RAID karty, …

Navigace

Předchozí: Detekční a samoopravné kódy Následující: Počítačové sítě, jejich služby a architektury Celý okruh: 2. Informační technologie