Počítač tak ako ho nepoznáme
1. Úvod Keď som sa rozhodol začať pracovať na stredoškolskej odbornej činnosti (SOČ) ešte som ani netušil aký predmet a tému by som si mal vybrať. Dlho som rozmýšľal a potom ma napadlo prečo sa nevenovať tomu, čo ma zaujíma. Predsa počítačom, informatike a svetu informačných technológii sa venujem už toľko, že by som mal schopnosť napísať prácu takéhoto rozsahu. No vzhľadom nato, že som SOČ –ku ešte nikdy nepísal tak som sa spojil s mojím dobrým priateľom, ktorý sa tiež pohybuje v tejto oblasti. Hneď sme "oprášili" svoje vedomosti, jemne nakukli do IT literatúry a spísali informácie na tému: Počítač – tak ako ho nepoznáme.
1.1Metodika práce Pri navrhovaní tohto projektu sme od začiatku vedeli, že táto práca musí byť obsažná, vecná a presne určená čitateľovi. Od začiatku sme vedeli, že v práci nemôže nič podstatné chýbať a musí byť chápaná ako zdokonalenie vedomostí a pochopenie všetkých základných princípov samotného počítača.
2. História počítačov Za najstaršiu početnú pomôcku je považovaný abakus. Táto pomôcka je založená na systéme korálikov, ktoré na tyčkách alebo v žľaboch kĺžu hore a dole. Vznik abakusu je pravdepodobne pripisovaný niekam do praveku. Pred 5000 rokmi sa objavil v Malej Ázií, odkade sa rozširoval na východ. Od 13. storočia je abakus známy aj z Číny, kde ho prezývali Soroban. Bol tvorený trinástimi stĺpcami s dvoma korálikmi hore(nebesá) a piatimi korálikmi dole(Zem). Existujú ešte dve jeho modifikácie a to ruská a japonská. Japonci abakus prevzali v 17. storočí a mierne ho prispôsobili – má 21 stĺpcov s jedným korálikom hore a 4 dole. Ruská verzia abakusu pracuje so systémom 10 korálikov v 10 rovnobežných radoch. Abakus je na ďalekom východe stále populárny – učia sa s ním počítať deti v školách v rámci výuky a na mnohých miestach sa bežne používa v praxi. Tu sa mu hovorí “Ščot”.
Kľúčovú rolu zohral v počítačovej histórii matematik a filozof John Napier, ktorý v roku 1614 zverejnil svoje logaritmické tabuľky. Tento objav umožňoval previesť násobenie a delenie, ktoré bolo v tej dobe veľmi komplikované, na jednoduché sčítanie a odčítanie. John Napier sa však preslávil predovšetkým objavom tzv. Napierovej kosti, čo bolo vlastne 10 paličiek, na ktorých bola vyrytá multiaplikačná tabuľka. S jej pomocou bolo možné veľmi rýchlo násobiť za predpokladu, že aspoň jedno z násobených čísiel bolo jednociferné. Medzi prvý počítací stroj je právom považované logaritmické pravítko, ktorého presnosť závisela na jeho dĺžke.
Aj Leonardo da Vinci bol jedným z tých, ktorí zasiahli do histórie počítačov a to tak, že sa pokúšal prísť na systém mechanickej kalkulačky. To je doložené niekoľkými jeho náčrtmi. Medzi priekopníkov mechanických kalkulačiek patril Wilhelm Shickard, ktorý v roku 1623 vynašiel mechanickú kalkulačku. Pracovala tiež so systémom plávajúcej riadovej čiarky. Z jeho práce je zachovaná len dokumentácia, pretože dva zostavené prototypy sa stratili. Úspešnejším bol Francúz Blaise Pascal, ktorý v roku 1642 vyrobil vlastnú mechanickú kalkulačku. V tej dobe mu bolo len 19 rokov. Spravil tak kvôli svojmu otcovi, ktorý bol vyberačom daní a celé dni trávil úmorným počítaním dlhých stĺpcov čísiel. Pascalova kalkulačka mala rozmery 51x10x7,5 cm a bola zhotovená z kovu. Jej súčasťou bolo 8 číselníkov, ktorými sa pohybovalo akousi ihlou. Bola schopná sčítať a odčítať. Do dnešného dňa sa zachovalo len 50 kusov tejto kalkulačky, ktoré slúžia ako exponáty vo výstavách. Po B. Pascalovi nasledoval nemecký filozof Gottfried Wilhelm von Leibniz, ktorý v roku 1694 zostrojil tzv. krokový kalkulátor, ktorý vedel aj násobiť a deliť a previesť druhú odmocninu. Leibniz toto dosiahol tým, že nahradil pôvodné jednoduché ploché ozubené koleso, ktoré bolo srdcom mechanizmu, ozubeným valcom. Tento valec, na ktorom boli umiestnené kovové kolíky a reprezentoval akýsi program, ktorý sa menil s výmenou tohto valca. Tento systém nebol prekonaný do druhej polovice 19. storočia.
Prvou naozaj sériovo vyrábanú a používanú kalkulačku vynašiel v roku 1820 Thomas de Colmar. Tento prístroj zvaný aritmometer, vedel 4 základné matematické operácie – sčítavanie, odčítavanie, násobenie a delenie. Tieto kalkulačky sa používali najviac v prvej svetovej vojne. Neskôr sa používali aj v druhej svetovej vojne pre výpočty vedcov pracujúcich na atómovej pume. Kalkulačky založené na tomto princípe sa používali až do 60. rokov 19. storočia, kde boli nahradené najprv elektronickými kalkulačkami a elektronickými počítačmi.
Značným priekopníkom v oblasti počítačov bol automatický stroj poháňaný parou, ktorého konštruktérom bol Charles Babbage, profesor matematiky v Oxforde. Prevádzal výpočty pre Kráľovskú astronomickú spoločnosť. Tento stroj zostrojil v rokoch 1812-1833, kedy prevádzal veľa teoretických prací, až sa mu nakoniec počítací stroj podarilo zostrojiť a práve v roku 1833 predviedol švédskej akadémií návrh stroja pre riešenie diferenciálnych rovníc. Pokým by došlo k zostrojeniu tohto stroja, mal by iste veľkosť lokomotívy využívajúcu mechanických prevodov, čapov, ozubených valcov, hriadeli a pod.
Úplný prevrat bol zaznamenaný v roku 1848, keď začal vznikať pod názvom analytický stroj, všeobecne použiteľný počítač pracujúci na mechanickej báze. S ním pomáhala Babbageovi dcéra anglického básnika lorda Gordona Byrona Augusta Ada, kňažná z Lovelace, ktorá sa starala predovšetkým o správu financií jeho výskumu, ktorou poskytovala britská vláda, ale tiež sa podieľala na prepracovaní plánov analytického stroja. Zároveň bola aj akousi hovorkyňou. Pretože poznala konštrukciu a funkčnosť stroja, mohla zostaviť zoznam inštrukcií, čím sa stala vlastne prvou programátorkou. Na jej počesť sa v 80. rokoch americké ministerstvo obrany pomenovalo nový programovací jazyk po nej – ADA. Tento stroj sa nepodarilo zostrojiť ani jeho synovi, ktorý sa o to pokúšal v rokoch 1880-1910. Keby náhodou došlo k jeho zostrojeniu, pozostával by z viac ako 50 000 súčiastok medzi ne by patrilo aj čítacie zariadenie pre zadávanie pracovných inštrukcií zakódovaných na dierkovaných štítkoch, "sklad" (pamäť) o kapacite 1000 päťdesiat miestnych čísiel, "mlyn" (riadiaci procesor) umožňujúci skladanie inštrukcií v akomkoľvek poradí a výstupné zariadenie umožňujúce tlač výsledkov. Nápad s dierkovanými štítkami nebol nápadom Babbageovým, ale Joseph-Maria Jacquardovým, ktorý ich použil pri riadení tkalcovského stavu, práve s použitím dierkovaných štítkov. Dierkované pásky sa stali základným komunikačným prostriedkom človkeka s počítačom. V roku 1889 ich použil americký vynálezca Herman Hollerith pri sčítaní obyvateľstva. Sčítanie ľudí totiž zabralo 7 rokov a to sa zdalo veľmi zdĺhavé vzhľadom k prírastku obyvateľstva. Hollerith tieto dierkované pásky využil ako nosiče dát, ktoré bolo treba spracovať – každá vyrazená dierka predstavovala jednu číslicu a kombinácia dierok jedno písmeno. Touto metódou sa sčítanie skrátilo na 6 týždňov. Tento systém sa používal až do polovice 20. storočia.
V roku 1905 zostrojil Willgodt Odhner počítací stroj, ktorý pracoval so systémom ozubených koliečok. Tento stroj sa stal veľmi populárny a jeho prototyp sa dostal až do Ruska, kde bol zostrojený roku 1972 pod názvom Felix.
V nasledujúcich rokoch došlo na tomto poli k ďalším významným objavom. Roku 1931 bol Vannenarom Bushom vyvinutý kalkulátor pre riešenie komplexných diferenciálnych rovníc, ktoré po dlhú dobu zanechávali vedcov a matematikov v rozpakoch. Tento stroj bol takmer obrích rozmerov s mnohými tiahlami a ozubenými kolesami. Významné sú tiež pokusy s využitím elektromagnetických relé, ktorými sa od roku 1937 zapodieval v USA. Howard H. Aiken. John V. Atnasoff, profesor na Iowa State University, a jeho žiak Clifford Berry, sa snažili o zmenšenie Bushového stroja na riešenie diferenciálnych rovníc. Za počiatočný bod svojich úvah brali teóriu binárnej algebry, podľa nej je možné akúkoľvek matematickú rovnicu považovať za správnu alebo za nesprávnu. Túto teóriu vypracoval v polovici 19. storočia George Boole. Jej rozšírením na elektronické obvody v podobe 0 a 1, Atanasoff a Berry vyvinul v roku 1940 prvý plne elektronický počítač.
Počítače 1. generácie Jedná sa o počítače na báze elektronike. K ich prevratnému rozvoju došlo predovšetkým za druhej svetovej vojny a to nie len v USA a Veľkej Británii, ale aj v Nemecku. Práve v Nemecku vyrobili Konrad Zuse a Helmut Schreyer v roku 1938 prototyp mechanického binárneho programovateľného kalkulátora. Ten sa pôvodne volal V1, ale tak isto ako pri jeho všetkých nasledovníkov sa V zmenilo na Z, takže sa jedná o kalkulátory Z1, Z2... Z1 pracuje s číslami s plávajúcou radovou čiarkou, ktoré majú 16-bitovú mantisu, 7-bitový exponent a znamienkový bit. Pre realizáciu vlastnej pamäti sú celkom úspešne použité klzné kovové dielce, ale aritmetická jednotka už tak dobrá nie je. V roku 1939 už Zuse so Schreyerom vyvíjajú Z2, ktorý spojuje osvedčenú pamäť a novú reléovú aritmetickú jednotku. Kvôli Zuseovu odvedenie k vojsku sa ale práca na projekte na 1 rok zastavila. V roku 1940 dokončujú Samuel Williams a George Stibitz v Bellových laboratóriách kalkulátor, ktorý je schopný pracovať s komplexnými číslami. Pomenovali ho Complex Number Calculator, neskôr známy ako Model I Relay Calculator. V logických častiach sú použité telefónne prepínače. Čísla sú zadávané v kóde BCD +3. Tento systém vyžaduje menší počet relé než pôvodný BCD.
Leto 1941 sa zapísalo do dejín výpočtovej techniky predovšetkým pomocou Johnu V.Atanasoffovi a Clifordu Berrym, ktorí dokončili špeciálny kalkulátor na riešenie súbežných lineárnych rovníc, neskôr nazvaný ABC (Atanasoff-Berry Computer). Ako primárnu pamäť mal 60 peťdesiatbitových slov uložených v podobe kondenzátorov na dvoch otáčavých bubnoch. Svojou podstatou sa jednalo o predchodcu dnešných dynamických pamätí. Taktovací kmitočet bol 60 Hz (súčet trval celú 1 sekundu). Množstvo chýb v tomto systéme sa nikdy nepodarilo stlačiť pod 0,001 %, čo nebolo dosť povzbudivé.
V zime 1941 bol dokončený Z3 – prvý fungujúci programovateľný kalkulátor na svete. Pracuje s číslami a plávajúcou desatinnou čiarkou, ktoré majú až 14-bitovú mantisu, 7-bitové exponenty a znamienkový bit. Jeho pamäť obsiahne 64 týchto čísiel, na čo potrebuje cez 1400 relé, ďalších 1200 ich je v aritmetickej a riadiacej jednotke. Z3 zvláda 3 až 4 súčty za sekundu, na násobenie potrebuje 3 až 5 sekúnd. So svojou malou pamäťou sa ale vôbec nehodil pre riešenie rovníc, pre ktoré bol zostrojený.
V januári 1943 Howard H. Aiken a jeho spolupracovníci na Harvardskej univerzite (Cambridge, Messachussetts), podporovaní IBM (International Business Machine - 1924), uviedli do prevádzky prvý široko známy programovateľný kalkulátor ASCC Mark I (Automatic Sequence-Controlled Calculator Mark I), taktiež nazývaný Harvard Mark I. Mark I bol elektronický reléový počítač, tzn. Že používal elektrické impulzy k tomu, aby hýbal s mechanickými časťami.
V apríli 1943 skonštruoval Max Newman a Wynn Williams so spolupracovníkmi v anglickom Bletchly počítač nazvaný po britskom karikaturistovi moderných strojov Heath Robinson. Išlo o dešifrovací stroj používajúci kombinovanú elektronickú a reléovú logiku. Dáta sú načítané opticky fantastickou rýchlosťou 2000 znakov za sekundu z papierovej pásky. December 1943 sa stáva mesiacom zrodenia prvého prototypu zo série Colossus. Ide o nasledovníka Robinsonov, je plne elektronický, jeho logika je postavená na 2400 elektrónkach, každá z piatich bodiek papierovej pásky pacuje rýchlosťou 5000 znakov za sekundu. Na prelome rokov 1944 a 1945 je takmer dokončený Z4, Z3 je zničený a Z4 sa po vojne (v roku 1950) uvádza do prevádzky po dlhej prestávke.
Rok 1945 sa stáva rokom veľkých počítačov – v júni John von Neumann navrhol a popísal prvý počítač s úložným programom, ktorý bol neskôr pomenovaný pod názvom EDVAC (Electronic Discrete Variable Automatic Computer). Týmto dal základ dnes bežne používanému pojmu počítač s von Neumannovou architektúrou. V november 1945 John W. Mauchly a J. Presper Eckert so spolupracovníkmi na Univerzite v Pennsylvánii dokončil tajný projekt pre balistické laboratória americkej armády – programovateľný kalkulátor s názvom ENIAC – (Electronic Nemerator, Integrator Analyzer and Computer).
Rok 1947 je pre Aikena a jeho tím veľmi úspešný. Dokončuje Harvard Mark II. Harvard Mark II. obsahuje cez 13 000 relé, ktoré používa ako v svojich 50-tich registroch, tak aj v aritmetických jednotkách. Zaujímavosť V tom istom roku si Frederick Viehe z Los Angeles necháva patentovať používanie pamätí s magnetickým jadrom. Pamäť založenú na princípe magnetického valca vynašlo nezávisle na sebe niekoľko ľudí a boli skonštruované jej prvé exempláre. Tým sa v podstate začal blížiť koniec počítačov prvej generácie. Maximálneho rozvoja dosiahol v 60. rokoch a 70. rokoch analógový počítač, ktorý bol neskôr vytlačený číslicovým.
Nesmieme však zabudnúť na český počítací stroj, SAPO (Samočinný POčítač), ktorý ako prvý využil v 50. rokoch myšlienky paralelného procesu. Pozostával z 3 nezávisle na sebe pracujúcich procesorov. Výsledok 3 nezávisle prebiehajúcich operácii sa určoval v prípade rozdielu hlasovaním: za správnu bola prehlásená hodnota zhodujúca sa v dvoch z 3 blokov počítača. Nástupcom počítača SAPO bol EPOS, ktorý navrhol počítač SAPO ešte pred tým, než zhorela reléová jednotka, ktorá už nebola nikdy opravená.
OznačenieRokyTechnické vybavenieProgramové vybavenieOperačná rýchlosť op/sVnútorná pamäťPríklad
0. generácia1938-1947relé 1 až 10 Z1, Z2, MARK I
1. generácia1945 - 1956elektrónkystrojový kód102 - 1041-2kBENIAC magnetické bubnyauto kódEDVAC dierkované štítkyassemblerIBM 650 dierkované pásky URAL 2. generácia1957 - 1963tranzistoryuniverzálny jazyk104 - 10516-32kBIBM 7094 feritová pamäťFORTRANZUSE 23 magnetické diskyCOBOLCDC 3300 magnetické páskyALGOLEPOS 2 3. generácia1964 - 1981integrované obvodyvyšší jazyk105 – 5.1060,5-2MBIBM 360 SSI,MSI,LSIPASCALPDP-11 vymeniteľné diskyLISPJSEP-1 vnútorná pamäťCYBER 205 4. generácia1982 - 1989VLSIADA106 – 3.1071-16MBEC 1060 bublinková pamäťMODULA-2SM 52/12 mikroprocesorSMALL-TALKIBM 306 optické disky CRAY XMP 5. generáciapo 1990VLSI-GaAsOCCAM109 – 10121 GBmali by mať istú paralelné procesory transputerumelú inteligenciu Josephonove obvody
3. Číselné sústavy V každodennom živote sa stretávame s mnohými číselnými údajmi vo forme prirodzených čísiel (počet kusov, osôb, ...). Každé prirodzené číslo je možné zapísať pomocou desiatich číslic 0,1,2,3,4,5,6,7,8,9,0. Predpis, podľa ktorého sa zápis daného čísla prevádza sa nazýva desiatková sústava alebo sústava o základe 10.
Sú to množiny čísiel, na ktoré sú definované aritmetické operácie. 1.desiatková – prvky: 0,1,2,3,4,5,6,7,8,9,0 2.dvojková – prvky: 0,1 3.osmičková – prvky: 0,1,2,3,4,5,6,7 4.šestnástková – prvky: 0,1,2,3,4,5,6,7,8,9,A,B,C,D,E,F
Maximálne zobraziteľné číslo = základm+n Kde m = počet radov pred desatinnou čiarkou n = počet radov za desatinnou čiarkou Napríklad dve miesta v desiatkovej sústave sú: k = zn+1 = 102 = 100 Ak chcete získať počet bitov na zapísanie čísla k, použije sa nasledujúca operácia: 2.1 Prevody medzi sústavami
Prevod z dvojkovej do desiatkovej sústavy
1.26 + 0.25 + 1.24 + 1.23 + 0.22 + 0.21 + 1.20 = 89 Prevádzame jednotlivé súčty súčinov a výsledkom je číslo v desiatkovej sústave.
Prevod zo šestnastkovej do desiatkovej sústavy
(EF)16 = 14.161 + 15.160 = 224 + 15 = (239)10
Prevod z desiatkovej do dvojkovej sústavy (postupné delenie)
130:2= 65:2= 32:2= 16:2= 8:2= 4:2= 2:2= 1:2= 0 0 1 0 0 0 0 0 1 Smer čítania je sprava doľava, začína sa 1 a potom sa pokračuje s pripisovaním zvyškov delení sprava doľava, z čoho plynie: (130)10 = (10000010)2
Previesť sa dajú aj desatinné čísla. Pre tento prevod sa používa metóda postupného násobenia. Tá spočíva v tom, že násobíme dvomi tak dlho, dokedy nie je výsledok väčší ako jedna. Potom jednotku odrežeme a počítame s číslom opäť menším ako jedna podľa predchádzajúceho postupu. To opakujeme dovtedy, než sa začnú násobená čísla opakovať alebo už nemáme po odrezaní jednotky čo čím násobiť.
0,3.2= 0,6.2= 1,20,2.2= 0,4.2= 0,8.2= 1,60,6.2= 1,2 0 1 0 0 1 1
(0,3)10 = (0,01001)2 pričom číslo 1001 je periodické
Prevod z desiatkovej do osmičkovej sústavy
130:8=16:8=2:8=0 2 0 2
Smer čítania je opačné , začína sa nulou, ktorá stojí na pravej strane rovnice (tá sa však nepíše) a potom sa pokračuje s pripisovaním zvyškov po delení sprava doľava, z čoho vyplýva:
Prevod z osmičkovej do desiatkovej sústavy
(202)8 = 2.80 + 0.81 + 2.82 = (130)10
Aj keď sa s Rímskymi číslicami v počítači stretávame len minimálne, je dobré sa s nimi a prevodom do desiatkovej zoznámiť.
I1 V5 X10 L50 C100 D500 M1000
Napríklad: (1975)10 = MCMLXXV 4. Počítač
Základné časti: - matičná doska MB (základná doska) -procesor CPU -operačná pamäť RAM -grafická karta VGA -pevný disk HDD -disketová mechanika FDD -optická mechanika -skrinka + zdroj -zvuková karta Vedľajšie časti:- periférne zariadenie:- vstupné - výstupné
4.1 Matičná doska
Základná doska MB (Mother board) je základnou časťou počítača. Zvyčajne sa vyberá na mieru ostatným vybraným komponentom. Najväčší vplyv na výber základne dosky majú procesor a operačná pamäť. Vlastnosti základnej dosky určuje čipová súprava, ktorá je jej najdôležitejšou súčasťou. Výrobca čipovej súpravy sa môže zhodovať s výrobcom základnej dosky, ale väčšinou sú rôzni. Výrobcov čipových súprav je pritom menej, ako je výrobcov základných dosiek. Pre platformu Intel sú to Via, Intel, SiS a najnovšie ATI, pre platformu AMD Via a nVidia. Existujú aj čipové súpravy od iných značiek, ale tie sa však veľmi neujali a dnes ich ani v bežných obchodoch nedostať. Čipová súprava je v súčasnosti takmer na každej doske chladená. Niektoré výkonnejšie modely sú chladené už aj aktívnym chladením. Napriek pomerne skromnému počtu výrobcov čipových súprav výrobcov základných dosiek je oveľa viac. Najpredávanejšie sú základné dosky značky Abit, Asus, Gigabyte, Intel, MSI(Microstar) atď. Ale existujú aj iné ako: Shuttle, Foxconn, Canyon. Najvýznamnejšou zmenou dnešnej doby v oblasti základných je prechod zo slotov ako sú AGP x8 na PCI-Express x16 a typov diskov z ATA na S-ATA.
Základné časti: - Socket na procesor -Čipová súprava – čip Severný most – čip Južný most -Sloty pre operačnú pamäť RAM -Sloty pre grafickú kartu -Sloty pre prídavné zariadenia -Konektory pre periférne zariadenia -Čip s BIOS-om -Baterka
4.1.1 Socket na procesor
Je to miesto, kde sa osadzuje procesor. Existujú rôzne Sockety pre AMD a Intel. Sockety sa označujú podľa toho, koľko pinové procesory sa môže zasadiť do socketu. Pin je kovová nožička, ktorá vedie z procesora informácie (teda 0,1) do operačnej pamäte a následne na pevný disk alebo do optického zariadenia. Sockety môže byť: 1.pre Intel: a) Socket 478 – obsahuje 478 dier na 478 pinov b) Socket T známy ako LGA775. Zaujímavosť: Socket LGA775 nemá diery na piny z procesora, ale samotný socket obsahuje piny na rozdiel od CPU. Týmto je zabezpečená lepšia manipulácia a ochrana pred zakrivením alebo odlomením pinu z procesora. 2. pre AMD:a) Socket A – tento socket je staršieho typu. Objavuje sa málokedy. b) Socket 754 – pre procesory SEMPRON® c) Socket 939 – pre procesory ATHLON 64® d) Socket 940 – je to novinka pre AMD 4.1.2 Čipová súprava
Je to sústava čipov, ktoré sú na doske osadné, a na ne sa radia rôzne iné zariadenia.
Rozlišujeme: 1.Severný most NB (North Bridge): Je to čip, do ktorého sa radia všetky grafické adaptéry a operačné pamäte. Býva chladený pre jeho veľkú výkonnosť. 2.Južný most SB (South Bridge): Je to čip, do ktorého sa radia všetky pevné disky a cez južný most sa dajú vytvárať RAID-y viacerých pevných diskov.
4.1.3 Sloty pre operačnú pamäť RAM
Sú to miesta na základnej doske kde môžeme pripojiť operačné pamäte pomocou slotov. Rozlišujeme rôzne sloty:/podľa počtu pinov/ 1.164 pinov – používané pre operačné pamäte typu SD-RAM 2.184 pinov – používané pre pamäte DD-RAM 3.240 pinov – používané pre DDRII pamäte 4.XXX pinov – používané pre pamäte DDRIII, ale zatiaľ sa len vyvíja. Nechajme sa prekvapiť. Na každej matičnej doske je určitý počet slotov na operačnú pamäť RAM (2-4), doska má predpísané koľko najviac operačnej pamäte dokáže prijať a pracovať s ňou. Pri dvoch operačných pamätiach sa využíva tzv. Dual-RAM (duálne čiže dvojité zapojenie operačných pamätí), kde sa zvýši priepustnosť oboch pamätí.
4.1.4 Sloty pre grafickú kartu a adaptéry
Opäť ako pri operačnej pamäti sa grafické karty zasúvajú do slotov. Typy slotov pre grafické karty môže byť: 1.AGP x8 (Accelerated / Advanced Graphic Port): je to najrozšírenejší slot na svete. Je o trochu dlhší ako PCI, ale šírka ostala rovnaká. Priepustnosť je pri frekvencii 66MHz 2,1 GB/s, čo je na hry postačujúce. 2. PCI-Express:nazývaná tiež PCI-Express Graphics = PEG. a) PCI-Express x1 – pre grafické karty staršieho typu. Priepustnosť je 250 MB/s. b) PCI-Express x16 – pre grafické karty novšieho typu. Sú 2-krát väčšie ako AGP x8 a poskytujú aj väčšie napätie, ktoré ide do grafického adaptéra pri vyšších výkonoch, potom sa už nemusia grafické karty napájať zo zdroja. Priepustnosť je 4,0 GB/s každým smerom, čo je oproti AGP 4-krát viac. c) PCI-Express x2/x4 – zatiaľ len vo vývoji, ale čoskoro sa budú používať.
4.1.5 Sloty pre prídavné zariadenia
Sú to sloty pre pripojenie grafických, zvukových, televíznych alebo WIFI kariet. Na doske ich je rôzny počet podľa vyhotovenia základnej dosky. Používaný bol slot ISA (Industry Standard Architecture), ale tento typ je už zastaraný, pomalší a predovšetkým veľmi veľký. Najznámejšie je PCI (Peripheral Component Interconnect). Má 32 niekedy 64 bitovú zbernicu. Sú omnoho kratšie ako ISA a väčšinou sú biele.
4.1.6 Konektory a porty pre periférne zariadenia
Poznáme: 1.DIM – pripojenie klávesnice (5 pinov) – starý, už nepoužívaný spôsob 2.PS/2 – pripojenie klávesnice alebo myšky (6 pinov) – najpoužívanejší spôsob 3.COM (sériový port, 9 pinov)– pripojenie tlačiarne myšky, nepoužívaný 4.LPT – (25 pinov) pripojenie tlačiarne, tiež už nepoužívaný 5.USB (univerzálna sériová zbernica) výhodou je zapojenie zariadenia za chodu, dobré prenosové rýchlosti, automatická inštalácia zariadení Plug and Play a) ver 1.1 – nízko rýchlostné pripojenie: všetky periférie(tlačiarne, klávesnice, myšky) b) ver 2.0 – vysoko rýchlostné pripojenie (tlačiarne, klávesnice, myšky) 6. LAN – pripojenie počítačov do siete, alebo samotné prepojenie 2 počítačov a výmena dát (paketov). 7. JACK 3,5 – výstupy a vstupy zo zvukovej karty – Vstup (Line In), Výstup (Line Out), Mikrofón (Microfone) atď. 4.1.7 Čip s BIOS-om
Na tomto čipe (IO = integrovaný obvod) na doske sa nachádza základný program BIOS, ktorý sa nedá vymazať, ale dá sa obnovovať (update/upgrade). Tento program ovláda celú dosku ešte pred načítaním operačného systému, ale aj potom. BIOS má v sebe nastavené vlastné hodiny, všetky zariadenia, ktoré sú integrované na základnej doske, bootovanie, taktovanie (overclocking) zariadení atď. Napätie je tu 3V.
4.1.8 Baterka
Je to nevyhnutná časť (dodáva napätie do integrovaného obvodu s BIOS-om kde drží pod napätím základné nastavenia BIOS-u ako napríklad čas, bootovanie...), lebo bez baterky by sa stratili základné nastavenia BIOS-u a počítač by po zapnutí nevedel čo má robiť.
4.2 Procesor
Procesor je malá súčiastka o rozmeroch približne 50x50x6mm (AMD) a 40x40x5mm (Intel). Samotný procesor sa skladá z kremíkovej doštičky, na ktorej sú fotoelektrickým procesom, vyryté jemné spoje obvodov. Tieto spoje a obvody majú výkonnosť niekoľko miliónov tranzistorov. Postupne sa do procesorov osadzuje väčší počet tranzistorov. Procesory sa vyrábajú 130 alebo 90 nm technológiou. Medzi základné časti procesora patria: 1.Pole registrov 2.Dekodér inštrukcií 3.Aritmeticko-logická jednotka (ALU) 4.Vnútorná zbernica 5.MPX/DMX – multiplexor/demultiplexor, ktorý zaisťuje pripojenie registrov na zbernicu 6.SP – Stack Pointer – ukazovateľ na aktuálnu pozíciu v danom zásobníku a)FIFO – fronta (First In First Out) – napr. ako zásobník inštrukcíí b)LIFO – zásobník (Last In First Out) – multitasking; pri predávaní procesora inému programu
Pri procesoroch majú vplyv na výkon tieto parametre: 1.Taktovacia (pracovná) frekvencia (Clock Speed)- je to frekvencia, na ktorej procesor pracuje za bežných podmienok. Označuje sa v Hz, ale častejšie sa dá nájsť MHz alebo až GHz. Táto frekvencia sa dá upravovať podľa užívateľa. Toto sa nazýva taktovanie alebo overclocking. Taktovať sa dá na každej doske s akýmkoľvek procesorom pomocou BIOS-u. Pred taktovaním musí užívateľ zvážiť či mu jeho chladenie procesora postačí, alebo by mal zlepšiť teploty CPU pri zvýšených frekvenciách. Taktovať sa dá dovtedy kým je systém stabilný.
2.FSB (Front Side Bus) – je to vonkajšia frekvencia procesora. Je to frekvencia, na ktorej spolupracuje procesor s matičnou doskou resp. so Severným mostom. Musí byť kompatibilné s doskou. Najznámejšie a najnovšie sú 533/800/1066 MHz. FSB sa tiež udáva v Hz. 3.L1 CACHE – je to vyrovnávacia pamäť prvého stupňa procesora na zapisovanie jeho medzivýsledkov. Udáva sa v Bytoch. Môže byť: 256/512kB. 4.L2 CACHE – je to vyrovnávacia pamäť druhého stupňa procesora na zapisovanie jeho medzivýsledkov. Udáva sa tiež v Bytoch. Môže byť: 256/512/1024/2048kB. 5.L3 CACHE – tento stupeň pamäte je ešte len vo vývoji, ale čoskoro sa začne využívať. 6.Hyper-threading (HT) technology – je to technológia dvojjadrovosti, ak to podporuje matičná doska. Ak má procesor takúto funkciu správa sa ako dvojjadrový (vyšší výkon) resp. dvojprocesorový. Túto technológiu zatiaľ využíva len Intel. 7.Intel® Extended Memory 64 Technology® - túto technológiu vynašiel Intel a ide o 64-bitové vypočítavanie a adresovanie. Toto umožňuje vyšší výkon.
Na trhu sa najviac vyskytujú 2 výrobcovia: 1.AMD 2.Intel Každá z nich sa vo vývoji procesorov vybrala iným smerom, no výkonnostne sú na tom približne rovnako. Lepšie povedané, každá platforma má svoje kladné aj záporné stránky.
4.2.1 AMD Pred niekoľkými mesiacmi AMD uviedlo na trh rad procesorov s podporou 64-bitových aplikácií s názvom Athlon 64. AMD zvolilo dobrú stratégiu tým, že zachovalo spätnú kompatibilitu týchto procesorov s 32-bitovými aplikáciami. Podpora 64-bitových aplikácií je však ešte bežným používateľom stolových počítačov vzdialená. Klasické Athlony XP sa tak dostali mierne do ústrania a procesory Duron zostali na spodných priečkach vo všetkých smeroch. Preto sa AMD rozhodlo uviesť nový rad procesorov Sempron®, ktoré sú nástupcom Duronov a vychádzajú takisto z Athlonov XP. Do výkonných počítačov sú teda najvhodnejšie procesory Athlon 64, ktoré trochu pozmenili vzťahy medzi komponentmi počítača. Majú totiž v sebe integrovaný radič pamäte a zmenilo sa aj značenie vonkajšej frekvencie (FSB).Keďže pri Athlonoch 64 môže byť rozličná šírka (priepustnosť) zbernice, na označenie FSB už nestačí iba frekvencia, ale jej výkon sa udáva v MT/s (MegaTransfers/s). Táto jednotka zohľadňuje aj šírku, aj frekvenciu zbernice. Okrem procesorov Athlon 64 existujú aj najvýkonnejšie modely s označením Athlon 64 FX51 a FX53. Nevýhodou výkonných procesorov značky AMD je rôznorodosť ich pätíc (socket 754, 940 a 939). Pre procesory Athlon XP, Duron a Sempron zostala jednotná pätica Socket A (hoci so Sempronom sa počíta aj v pätici Socket 754 a čiastočne aj Socket 939 – len pre OEM výrobcov). Pätica Socket 940 je len výnimočná pri stolových počítačoch. Patrí skôr do serverovej oblasti. 4.2.2 Intel Na rozdiel od AMD sa v oblasti procesorov od firmy Intel oproti minulému roku toho veľa nezmenilo. Vlani v oblasti výkonných počítačov na platforme Intel dominovali procesory Pentium 4 s jadrom Northwood a s frekvenciami okolo 3 GHz. Frekvencia síce priveľmi nevzrástla, ale na trhu desktopových procesorov Intel pribudol zaujímavý model Extreme Edition s 2 MB L3 cache (Pentium 4EE). Tento procesor už existuje na trhu s viacerými typmi jadier. Jadro Northwood (Pentium 4C) postupne vytláča nové jadro Prescott (Pentium 4E), ktoré sa už vyrába 90 nm technológiou. Výkonnostný rozdiel medzi oboma jadrami je zanedbateľný. Nevýhodou jadra Prescott je vyššia prevádzková teplota, ako aj jeho spotreba. Čo sa týka umiestnenia procesorov v pätici, tu je Intel na tom trochu lepšie, pretože všetky modely predávané v súčasnosti používajú iba dve rôzne (nekompatibilné) pätice. Donedávna používanú päticu Socket 478 postupne nahrádza bezpinová pätica Socket T, iným menom LGA775. S novou päticou prichádza aj nový aktívny chladič, ktorému sme neraz vytýkali, že je „nebezpečný“ pre svoje okolie vnútri skrinky počítača, pretože nie je vôbec krytý. Postupne sa však začínajú objavovať aj chladiče pre Socket T, ktoré majú sčasti ochránený ventilátor. Stále to však nie je taká dobrá konštrukcia, ako bol klasický chladič pre Socket 478. Výhodou Intelu oproti AMD je funkcia vkladania prázdnych cyklov (Duty cycles). Tá sa aktivuje pri prekročení určitej kritickej teploty procesora a slúži na jeho ochladenie. Samozrejme, že pri tom príde aj k značnému poklesu výkonu, takže to neznamená, že by procesory Intel vedeli pracovať naplno aj pri kritických teplotách. Ide len o bezpečnostnú funkciu.
4.3 Operačná pamäť RAM
Je to plošný spoj, na ktorom sú osadené IO (integrované obvody) resp. čipy na ukladanie dát. Veľkosť je rôzna od 80 x 30 mm (staršie) po 130 x 40 mm (novšie typy). Čipy na RAM sú rôzneho typu ako SAMSUNG®, HYNIX® atď. Na konci je slot na celú šírku plošného spoja, ktorý sa zasúva do slotov RAM na matičnej doske. Operačná pamäť slúži na rýchlejšie naťahovanie informácií a dát z pevného disku do procesora, čipovej súpravy, optických zariadení atď., a naopak . Je to akési urýchlenie celého systému kvôli tomu, že keď sa celé dáta len raz nahrajú do operačnej pamäte nemusia sa znovu nahrávať ako by to bolo pri pevnom disku. Operačná pamäť drží dáta, ktoré čerpá samotný systém. Možnosť veľkosti načítaných dát sa ohraničuje kapacitou operačnej pamäte. Kapacitu RAM určujeme v Bytoch, ale pre vyššiu kapacitu jednotka stúpa až na MB.
Najznámejšie kapacity poznáme: 32, 64, 128, 256, 512, 1024 MB moduly operačných pamätí. Tieto sa však dajú rôzne kombinovať podľa matičnej dosky. Existujú však aj 2048 MB moduly, ale tie sa až tak nepoužívajú kvôli ich vysokej cene a nízkemu rozšíreniu. Často sa hovorí, že operačnej pamäte nie je nikdy dosť a určitým spôsobom je to pravda. Pri náročných operáciách a procesoch akými sú kódovanie videa, hry a podobne sa RAM pamäte zaberie veľmi veľa. Počítač, ak je brzdený tým, že mu chýba RAM pri náročných procesoch vytvára na pevnom disku tzv. stránkovací súbor. Pri stránkovaní sa počítač zachová tak, že vytvára virtuálnu operačnú pamäť na pevnom disku (čo je druhý najpomalší komponent) a tým výrazne stráca rýchlosť na rozdiel od pamäte RAM, ktorá je niekedy mnohonásobne rýchlejšia. Technicky vzaté ide o posúvanie a prípravu dát pre procesor, matičnú dosku... a súčasne platí, že to je zapisovacie a čítacie centrum. Výrobcov je veľa. Najznámejší sú: Apacer, A-DATA, pqi, Kingmax... (priemerné RAM) a k vrcholu sa šplhá Kingston. Typy operačných pamätí, ktoré sa používajú: 1.SD-RAM – už staršie menej používané, ale stále majú miesto v starších počítačoch. 2.DD-RAM (DDR) – prvá generácia, najpoužívanejšie typy 3.DD-RAM II. (DDRII) – druhá generácia, pomaly sa dostávajú do popredia, a upevňujú si pozície. 4.DIMM / SIMM – staré, už nepoužívané.
Rýchlosť operačnej pamäte ovplyvňujú najmä tieto faktory:
1.Frekvencia RAM 2.Časovanie RAM
4.3.1 Frekvencia alebo efektívna rýchlosť RAM
S frekvenciou sa znovu stretávame ako aj pri procesoroch a ich vonkajšej frekvencii, ale aj pri pamätiach, ale celkovo sa jedná o nižšie orientované čísla. Takže frekvencia (efektívna rýchlosť) je rýchlosť kooperácie RAM s matičnou doskou, procesorom atď. Frekvencia sa označuje hneď za typ operačnej pamäte. Priraďujeme tieto frekvencie k týmto typom: 1.DDR200 2.DDR266 3.DDR300 4.DDR333 5.DDR366 6.DDR400 7.DDR433 8.DDR466 9.DDR500 10.DDR533 11.DDR550 12.DDR677
Ako označenie „DDRxxx“ môžete nájsť označenie pomocou písmen „PC+typ“. Za takýmito označeniami sa skrývajú ešte dosť nezanedbateľné faktory akými sú tzv. priepustnosť RAM (v GB/s = gigabyte/sekunda) a rýchlosť zbernice RAM (v MHz). Celkové rozdelenie a priradenie by potom vyzeralo takto: Frekvencia OznačeniePriepustnosťEfektívna rýchlosťRýchlosť zbernice1. PC16001,6 GB/sDDR200100 MHz 2. PC21002,1 GB/sDDR266133 MHz 3. PC27002,7 GB/sDDR333166 MHz 4. PC30003,0 GB/sDDR366183 MHz 5. PC32003,2 GB/sDDR400200 MHz 6. PC35003,5 GB/sDDR433217 MHz 7. PC37003,7 GB/sDDR466233 MHz 8. PC40004,3 GB/sDDR533266 MHz 9. PC44004,4 GB/sDDR550275 MHz
4.3.2 Časovanie RAM – niečo o rýchlostiach
Rýchlosť pamätí sa delí na: 1. rýchlosť vyhľadávania dát (oneskorenie = Latency) 2. rýchlosť Burst Mode (Burst prenos = dávkový prenos)
Podstatným faktorom pri rýchlosti je ich časovanie. To spolu s rýchlosťou a frekvenciou určuje výkon pamäťového subsystému. Teda jednoducho povedané, časovanie pamätí označuje ako rýchlo (resp. s akým vnútorným oneskorením) budú schopné reagovať na požiadavky. Jedná sa o niekoľko nastavení, ktoré určujú, aké čakacie cykly pri čítaní a zápise sa majú použiť, aké majú byť doby aktivácií, vystavenia, zotavenia atď. Je jasné, že čím sú tieto čakacie doby kratšie tým rýchlejšie bude pamäť požadované informácie dodávať. Samozrejme, že sa dajú tieto hodnoty meniť. Príklad ako sa označuje a zapisuje časovanie: 2-2-2-5 T1. Pod týmito číslami sa skrýva: CL – tRAS – tRCD – tRP a Command Rate. Na začiatok treba vedieť čo tieto skratky znamenajú: 1.tRP (Precharge to Active = zmena k aktivácii) – je to čas potrebný na zmenu vnútornej bunky (RAS Precharge). Tento príkaz trvá 2 a viac cyklov a po ňom nasleduje opäť stav Active, ktorý je východiskovým pre spustenie CAS. 2.tRCD (Active to CMD = aktivovanie inštrukcie) – Príkaz RAS to CAS Delay je medzera medzi hľadaním riadku a hľadaním stĺpca, nasledovaný samotným vyhľadaním stĺpca, teda operácie CAS Latency (tCL). Po tomto vyhľadaní sú dáta už prečítané. Zvyčajne tieto dve operácie trvajú dva a viac cykly. 3.tAC – je to objem času potrebný k "príprave" pre ďalší výstup dát pri použití Burst Mode (je to dávkový prenos = prečítané sú vybrané dáta, ale aj tie okolo). 4.tCAC (Column Access Time) – čas prístupu kolónky
5.CL/tCL – známe taktiež ako CAS Latency (Column Access Strobe Latency), teda odozva – je to počet cyklov, ktoré sú potrebné na získanie dát z pamäťovej bunky. Možné sú hodnoty od 1 (v praxi skoro nepoužiteľné), cez 2 a 2,5 (najfrekventovanejšie nastavenie) a končiac 3 (pre svoju pomalosť sa normálne nepoužíva). 6.tCLK – je to dĺžka cyklu. 7.RAS – Row Address Select (vybranie adresy riadku) alebo Row Address Strobe (vybranie adresy snímacieho impulzu) 8.RCT – Read Cycle Time = čas na čítanie cyklu. 9.tRAS – Active to Precharge (aktivovanie zmeny inak minimálny čas po vyvolaní stavu Active pre stabilizáciu) – príkaz na vybranie prvého riadku. Táto operácia trvá približne 5 a viac cyklov a udáva za ako dlho je riadok použiteľný – vyhľadaný a pripravený. 10.Command rate – toto nastavenie udáva, či sa budú príkazy vysielať v rámci jedného či dvoch hodinových cyklov. Parameter je ovplyvnení nielen schopnosťami samotných pamätí, ale predovšetkým ich počtom – pri väčšom počte osadených modulov je často nutné používať dva hodinové cykly. Pomalšie nastavenie významne znižuje výkon (až o desiatky % menšia maximálna priepustnosť), avšak pri menšom počte modelov je väčšinou možné použiť časovanie rýchlejšie.
CL vypočítame/získame zo vzorca Hodinové cykly: FrekvenciaPerióda (dĺžka hodinového cyklu) 1. 100 MHz10 ns 2. 125 MHz8 ns 3. 133 MHz7,5 ns 4. 142 MHz7 ns 5. 154 MHz6,5 ns 6. 166 MHz6 ns 7. 182 MHz5,5 ns 8. 200 MHz5 ns 9. 217 MHz4,6 ns 10. 233 MHz4,3 ns 11. 250 MHz4 ns 12. 266 MHz3,7 ns
Z toho vyplýva, že najväčší dopad na výkon majú 4 parametre: tRAS, tRCD, tRP a predovšetkým tCL – jednoducho preto, lebo sú najpoužívanejšie, lebo vyhľadávaná informácia sa nachádza v jednom banku (časť RAM). Význam jednotlivých príkazov sa značne líši, a to z toho dôvodu, že pri čítaní nie sú vyvolávané v tom istom pomere. Ak sú požadované dáta z toho istého riadku, stačí vyvolať príkazy CAS Latency a po dodaní dát Row Precharge, zatiaľ čo RAS nie je potrebný. Naopak ak chceme dáta z iného riadku, je nutné znovu vyvolať príkazy Row Address Strobe a RAS to CAS Delay. Existuje však aj rada ďalších príkazov, ktoré sú používané ešte menej: 1.Row Cycle Time (tRC) – ide o čas medzi dvoma následnými príkazmi tRAS, teda za predpokladu, že riadok je v stave Active, ale zároveň dáta nie sú načítané. Z toho vyplýva, že táto doba je súčtom tRAS a tRP
2.Row Refresh Cycle Time (tRFC) – je to doba po vyvolaní REF a opätovným nastolením stavu Active, teda doba refreshdát v banku. 3.Row Active to Row Active Delay (tRRD) – udáva počet cyklov, ktoré musia uplynúť pres prepnutím sa na iný bank za predpokladu, že tento iný bank je už Active. 4.Refresh Rate (tREF) – pamäťové čipy DRAM musia čas od času obnovovať celý svoj obsah, inak sa všetky dáta stratia. Toto obnovovanie môže prebiehať po rôzne dlhých okamžikoch, udávaných v mikrosekundách (obvykle napríklad 7,8μs). Dĺžka je závislá na "hustote" pamätí, teda čím je väčšia kapacita čipu, tým je doba obnovovania kratšia, pretože sa musia vystriedať jednotlivé banky – čas totiž udáva, za ako dlho sa má obnovovať ďalší bank, nie ako dlho sa bude obnovovať jeden bank (od toho je tu čas tRFC). Refresh sa obvykle neprevádza pri všetkých bankoch súčasne, ale na striedačku. Čím bude medzera medzi obnovovaním dlhšia, tým menej refresh operácii sa za určitý časový úsek stane.
To znamená, že je vyššia pravdepodobnosť straty dát, ale zároveň vzrastie výkon. To z dôvodu, že behom obnovy dát je bank neprístupný akejkoľvek operácii. Cieľom je prevádzať čo najmenej obnov, ale zaručiť zachovanie obsahu. Problém s poklesom výkonu je sa snaží riešiť technológia zvaná Bank Interleave, ktorá organizuje dáta prekladane. Tým sa zvyšuje šanca, že dáta budú čítané z banku, pri ktorom práve neprebieha refresh. Bank Interleave môže byť rôzne intenzívny (2-way,4-way), kde intenzívnejšie prekladanie znamená vyšší výkon. Každá pamäť má od výrobcu určené optimálne časovanie, aby bolo zaistené, že v systéme na 100% budú fungovať a nebudú s nimi problémy. Toto je robené pre bežných (neskúsených) užívateľov, ktorý sa nemusia o nič starať. Toto optimálne nastavenie je aj s ďalšími hodnotami ako je veľkosť pamäte ,voltáž, rýchlosť... je uložené v SPD (Serial Presence Detect) čipe, ktorý je prítomný na každom pamäťovom module, z ktorého toto nastavenie matičná doska prečíta. Keď na pamäti tento čip nie je alebo je poškodený tak doska nenačíta tieto nastavenia, ale automaticky nastaví najvhodnejšie hodnoty.
4.4 Grafická karta VGA
Niekedy sa jej hovorí "druhý počítač". Grafická karta je taktiež zložená zo súčiastok priletovaných na plošný spoj. Plošný spoj môže mať viacej vrstiev ako dve základné. Jej veľkosť je rôzna, podľa výkonu a generácie VGA. Základné súčiastky na grafickej karte sú:
1.čip (procesor) 2.chladič pre procesor 3.čipy pre operačnú pamäť 4.konektory pre pripojenie monitora/monitorov 5.slot k pripojeniu na matičnú dosku 4.4.1 Čip (procesor)
Rozoznávame dva typy čipov pre grafické karty:
1.ATI 2.nVIDIA
Čipy, v ktorých sa nachádzajú jadrá (GPU = Grafical Processor Unit) sa vyrábajú 130 alebo 110 nm technológiou. Obsahujú milióny a čoraz viac tranzistorov (160 – 302 miliónov) a majú povahu a charakter samotného procesora. Majú skoro také isté súčasti (piny, kremíkové podložky atď.) ako procesor a pracujú a spracovávajú tie isté procesy a operácie. V minulosti boli malé a pomalé (dokázali spracovať iba malé množstvo údajov) z čoho vyplýva, že nemuseli byť chladené, ale postupne pre výkonnosť začali stúpať aj teploty a museli byť chladené aspoň pasívnym chladičom, ktorý by už pri dnešných výkonoch nestačili a sú osadzované aj s aktívnymi vetrákmi pre čo najlepšie zníženie alebo udržanie základných teplôt. Pri čipoch sa určuje veľkosť jadra v bitoch, ale aj frekvencia čipu Engine Clock Speed (tiež ako CPU). Frekvencia sa pohybuje od tých 200 až po 1008 MHz (pri overclocking-u).
4.4.2 Chladič pre procesor
Ako som už napísal chladenie je pri high-end-ových grafických kartách je úplne nevyhnutné, ale už aj low-endy bijú na poplach s teplotami. Niektoré čipy (väčšinou slabšej povahy alebo nízko energeticky zaťažené) sú chladené len veľkými pasívami, čo zabezpečuje nízku (resp. nulovú) hlučnosť. Typy chladičov, rebrovanie pasívnych chladičov a všetko okolo chladenia nájdete v sekcií Chladenie.
4.4.3 Čipy pre operačnú pamäť
Je to úplne to isté ako operačná pamäť RAM len bez slotu, ale hneď integrovaná na plošnom spoji. Jeden z najnovších typov pamätí je HYNIX, ktorý má rýchlejšie frekvencie. Veľkosť pamäte je: 8, 16, 32 MB (od najstarších) cez 64, 128 MB (novšie grafické karty) až po 256, 512 MB (tie najnovšie). Rýchlosť pamäte sa udáva v jej frekvencií (Memory Clock Speed), býva niekedy až 2-krát vyššia ako frekvencia čipu. Pohybuje sa od 400 do 1881 MHz. (1881 MHz = posledné najvyššie pretaktovanie pamätí ATi Radeonu X1800XT, ale viac podrobností v oddelení Taktovanie/Overclocking). No jediný rozdiel pamätí na grafickej karte a obyčajných RAM je asi rýchlosť, pretože pri obyčajných RAM sa práve teraz začína používať typ DDRII, ale na grafickej karte sa už začínajú s obľubou používať DDRIII. Pri rýchlosti sa určuje aj rozhranie pamäte (Memory Interface), ktoré sa udáva tiež v bitoch: 128 MB pamäť má 128-bitové rozhranie/256 MB pamäť má 256-bitové rozhranie.
4.4.4 Konektory na pripojenie monitora/monitorov
Konektory môžu byť:
1.Konektor grafickej karty (15 pinový) – je konektor s otvormi v 3 radách po piatich. Vedie sa nimi do monitora, čo a kde sa má zobraziť. 2.DVI (Digital Video Interface) – je najnovší typ pripojenia monitora či už CRT alebo LCD.
Pre zmenu DVI na štandardný konektor existuje redukcia, ktorá by mala byť v každom balení lepšej grafickej karty.
4.4.5 Slot k pripojeniu na matičnú dosku (MB)
Existujú tieto typy slotov:
1.PCI – patrí medzi najstaršie pripojenie 2.AGP x8 – najpoužívanejšie pripojenie 3.PCI-Express x16 – pomalý nástup tohto slotu zaručuje kvalitu, rýchlosť a obľúbenosť na trhu. Priepustnosť tohto slotu je až 4GB/s.
Grafická karta môže byť: 1.integrovaná na matičnej doske – je integrovaná na jednom z čipov na základnej doske, väčšinou sú pomalšie ako externé lebo sú konfigurované na slabšie zaťaženie hlavne do kancelárií na účtovníctvo a jednoduchú prácu ako samotný Microsoft Windows, Internet Explorer alebo Microsoft Office. Potom aj základné dosky + grafické karty sú lacnejšie ako jednotlivé komponenty samostatne. 2.externá (v skrinke počítača samostatne), sú väčšinou výkonnejšie, drahšie a prepracovanejšie a je možnosť rozšírenia grafických parametrov. Tieto môžeme použiť na spracovanie videa, hranie náročnejších hier a animovanie – modelovanie – renderovanie 3D grafík (síce na spracovanie videa sa používajú už strihové karty, kde sa ceny šplhajú do astronomických výšok, ale výsledky sa nedajú porovnať s obyčajnými kartami. Medzi výrobcov takýchto kariet zaslúžené patrí: 3DLABS alebo Matrox atď.).
Pri výkonnejších grafických kartách sa objavuje už aj nový slot tzv. SLI (predtým: Scan Line Interleave / Scalable Link Interface). Ide o pripojenie dvoch alebo viacerých grafických kariet dokopy, kde sa výkon niekoľko násobne zvyšuje. Tento slot sa na grafickej karte nachádza na vrchu plošného spoja hneď vedľa konektorov na pripojenie monitorov. Na toto prepojenie slúži zariadenie tzv. SLI most (SLI bridge), ktorým sa spoja dve rovnaké grafické karty. (mali by byť od toho istého výrobcu, ale asi nemusia byť z toho istého výrobného procesu). Ďalej pri výkonných high-endoch sa objavuje tiež pomocné napájanie typu JPWR so 4 pinmi, lebo grafickým kartám napätie s PCI-Express nepostačuje a musí byť napájaná druhotne.
Pri grafických kartách sa orientujú rôzne neznáme označenia ako napríklad:
1.Pixel – základný bod z ktorého sa skladá obraz, ich počet v zobrazovanom snímku je daný použitím rozlíšením. Najčastejšie: 640x480 / 800x600 / 1024x768 / 1280x1024 / 1600x1200 pixelov. 2.Pixel Shader – je to program určený na vykonávanie výpočtov súvisiacich s pixelmi, v OpenGL je ekvivalentom fragment shader. Programovateľné shadery umožňujú väčšiu flexibilitu ako pevne dané funkcie v textúrových jednotkách starších čipov. 3.Pipeline – pojem označujúci buď priebeh renderovacieho (vykrasľovacieho) procesu, alebo (omnoho častejšie) počet jednotiek na spracovávanie pixel a vertex operací v grafickom čipe. Vyšší počet pixel pipeline umožní spracovať viac pixelov za takt. 4.Vertex Shader – program určený na geometrické výpočty s vrcholovými uhlami (vertexami) predtým ako sú transformované do trojúholníkov. Programovateľné Vertex Shader jednotky novýcj čipov nahradili staršie fixné Transformations and Lighting (T&L) jednotky. 5.Anizotropné filtrovanie – metóda filtrovania s najkvalitnejším výstupom, zabraňujúca rozmazaniu vzdialenejších textúr, pričom sa berie do úvahy aj uhol pod akým je textúrová mapa zobrazovaná.
6.Antialiasing – vyhladzovanie hrán zobrazovaných objektov, definovaných v podstate trojúholníkmi. Existujú 2 typy Antialiasing-u: 1.Supersampling (SSAA): jeho princíp je jednoduchý. Interne je obraz spracovávaný vo väčšom rozlíšení než, ktoré má na výstupe. Znamená to, že každý jednotlivý pixel je rozdelený na niekoľko subpixelov, ktoré sa zvlášť zapisujú do pamäte. Tieto subpixely sú potom skladané dohromady – podľa určitého vzorca sa vezme určitý počet subpixelov a výsledná farba obrazového bodu je primerom farieb všetkých jeho elementov. Výhodou tejto metódy je, že naozaj dochádza k určitému vyhladzovaniu. Nevýhodou je, že výkon ide veľmi prudko dole, a to nielen z dôvodu omnoho vyššieho rozlíšenia, ale taktiež preto, že scéna musí byť prepočítaná späť na rozlíšenie pre výstup. Je samozrejmé, že spracované scény v 4-násobnom rozlíšení je veľmi neefektné, pretože sa výsledný obraz naspäť scvrkne na menší počet pixelov. Napríklad: 4x supersampling pre rozlíšenie 640x480 vypadá tak, že každý pixel je rozdelený na 2x2 subpixely a vo Frame Buffer je teda obraz spracovaný v rozlíšení 1280x960. Vo výslednej farbe pixelu má potom každý subpixel štvrtinový podiel. Keď používame napr. 2x supersampling pre rozlíšenie 800x600, obrazové body sú rozdelené na 2x1 subpixel a interné rozlíšenie je teda 1600x600. Výsledná farba je potom spočítaná 50:50 ("fifty-fifty"). Prepočítanie scény na pôvodné rozlíšenie zase uberá výkon.
2.Multisampling – je druhá metóda, dnes najrozšírenejšia, ktorá teoreticky vychádza zo supersamplingu, ale je aplikovaná oveľa efektívnejšie. Existujú 2 techniky multisamplingu: i.Prvý spôsob funguje na princípe, že taká istá scéna je vykreslená 2-krát a oba obrazy sú prekryté s minimálnym posunom (napr. 0,5 pixela) náhodne vybraným smerom. Oproti supersamplingu sa teda nič neušetrí a výkon zostáva rovnaký. Táto technika sa ale príliš nepoužíva. ii.Druhá metóda pracuje na odlišnom princípe. Vývojári si totiž uvedomili, že nie je treba vyhladzovať celú scénu, teda aj v miestach vnútri polygónov, ale je nutné upraviť len hranaté okraje. A celý tento proces dokázali aplikovať do 3D pipeline. Tak isto ako pri supersamplingu sú pixely rozdelené na viacej subpixelov, ale len tie, ktoré ležia na okrajoch polygónov. Sú počítané zvlášť. Rozlíšenie je teda pri 4x anti-aliasingu 4-krát vyššie, ale niektoré štvorice subpixelov sú spracované dohromady. To je spôsob ako 3D pipeline v tomto bode pracuje. Zakaždým, keď GPU s daným pixelom pracuje overuje jeho umiestnenie: Ak subpixel leží vo vnútri polygónu, musí aj celý pixel ležať vo vnútri a nemusí byť teda vyhladený. Jeho farba je preto počítaná pre všetky elementy zároveň. Ak niektorý zo subpixelov spracovávaného polygónu leží mimo trojuholník, je logické, že pixel je okrajový a potrebuje vyhladiť. Tu sú jeho subpixely, ktoré ležia v polygóne počítané nezávisle. Farba ostávajúcich elementov (mimo polygón) je potom počítaná až zo susedným polygónom. Vylučuje sa tak situácia, kedy bude farba subpixelu počítaná 2-krát.
Výhodou tejto metódy sú jasné – vo vnútri polygónu, kde sa nemôže nachádzať žiadne hrany, prebiehajú výpočty pre celý obrazový bod zároveň, pretože keby boli vykonávané zvlášť pre jednotlivé subpixely, bol by výsledok istý, ale výkon nižší. Účinok je teda istý ako pri supersamplingu, scéna je spracovaná vo vyššom rozlíšení, ale s omnoho menším počtom operácií. Preto nVIDIA označuje tento druh vyhladzovania ako HRAA (High Resolution Anti-aliasing).
Dodatok:
Quincunx Ďalšou súčasťou Multisamplingu v podáni nVidieje technika zvaná Quincunx. Pri tejto metóde je výsledná farba pixela počítaná nielen zo subpixelu daného obrazového bodu, ale aj zo subpixelu susedného bodu. Pôvodné pixely sú rozdelené ako pri 2x HRAA, ale vzorka, podľa ktorej je počítaná výsledná farba je braný pre pole 3x3 (veľkosť Filter Kernel). Znamená to, že vzorka obsahuje päticu subpixelov. Výhoda tejto techniky je evidentná – kvalita obrazu je približne rovnaká ako pri 4x Multisampling, zatiaľ čo rozlíšenie je ako pri 2x HRAA. Znamená to, že úspora pamäti je pri zachovanej kvalite približne 50 %.
Iné technológie:
Bump Mapping História
Ako prvý prišiel s nápadom Bump Mappingu Jim Blinn v roku 1978. Ako základ pre vytváranie nerovností iba pomocou osvetlenia použil čierno-bielu výškovú mapu a pre výpočet konečných normálov ich skombinoval s derivátmi súradníc vrcholu (či iných parametrov). Čím vyššia bola hodnota derivácie, tým strmší bol simulovaný povrch. Teraz sa však používajú zložitejšie techniky. Definície:
Jedná sa o renderovaciu techniku, používanú ako v offline, tak v real-time 3D aplikáciách, ktorá bez zvýšeného počtu polygónov simuluje náročnejšie povrchy. S istým geometrickým detailom totiž pomocou rôznych techník, ako sú čierno-biele alebo normálové textúry, upravuje spôsob osvetlenia. Normála (čiže smernica povrchu) je potom ľahko poopravená, čo spôsobí inak vypočítané odrazy svetla a tým navodzuje dojem väčšieho priestoru.
Bump Mapping je technika vhodná pre vytváranie povrchov ľahko nerovných telies, ideálny prípad je napr. golfová loptička, pomaranč, tehlová stena a pod. Ak sa už na povrchu nachádzajú väčšie nerovnosti, ide použiť náročnejšie techniky akou je Displacement Mapping. Ten je hardvérovo podporovaný až od DirectX 9.0c, teda Shader Modelu 3.0. Najväčším prínosom Bump Mappingu je nižšia náročnosť na grafické jadro. Či sa už jedná o staršie GPU, ktoré jednoducho nemuseli spracovávať takéto množstvo polygónov, alebo o nové GPU, kde naviac odpadá práca vo Vertex Shaderoch. Poznáme mnoho rôznych implementácii napr. Enviroment, Emboss, DOT3, Diffuse&Specular, Blend či Normal Bump Mapping.
4.5 Pevný disk HDD
História pevných diskov
Prvý pevný disk bol vyvinutý v laboratóriách firmy IBM v roku 1956. Mal priemer 24 palcov a kapacitu 4,4 MB. Avšak história pevných diskov začala najprv v roku 1973, kedy prišli na trh pod označením Winchester prvé uzavreté disky. Od tejto doby ide pokrok stále dopredu. V roku 1975 boli dodané prvé disky o priemere 14 a 8 palcov. V polovici 80tých rokov sa objavili pevné disky s rozhraním ST506. Ich rozhranie, vyvunuté firmou Seagate, však zvládlo preniesť maximálne len 625 kB/s. Rozhranie a jednotka pracovali na tom istom princípe ako pri disketách. Hlavy disku sa pohybovali pomocou malých krokových motorčekov. Mimochodom, prvý disk ST506 mal kapacitu 5 MB. Alternatívu k ST506 pod označením ESDI (Enhanced Small Device Interface) vyvinula a v roku 1983 predstavila firma Maxtor. Toto rozhranie dokázalo preniesť už 2,4 MB/s. ESDI má dnes už len okrajový význam.
V roku 1984 vyvinula firma Western Digital na zakátku spoločnosti Compaq štandardné rozhranie pre zbernicu PC, ktorá je dnes známa ako IDE (Integrated Disk Electronic), čo znamená integrovanú elektroniku jednotky. Potom čo aj iní výrobcovia v mierne modifikovanej podobe použili toto lacné rozhranie, venovala sa špecifikácii IDE od roku 1988 pracovná skupina výboru ANSI. Trocha neskôr predložila prvý návrh normy pod názvom ATA (AT-Attachment). Všetky riadiace prvky a samotný radič boli integrované na diskovej jednotke. Karta rozhraní bola len spojením medzi jednotku a systémovú zbernicu. Nevýhodou však bolo, že karta rozhrania podporovala nanajvýš dva disky. Tento nedostatok bol však vylepšením IDE – EIDE (Enhanced IDE) čiastočne odstránený. EIDE môže osloviť až 4 jednotky s maximalnou kapacitou 8,3 GB. Pevný disk je zariadenie, ktoré slúži na uchovávanie informácií, čiže sú na ňom natrvalo zapísané všetky súbory, ktoré počítač obsahuje. Niekedy plní funkciu virtuálnej pamäte, lebo keď je operačná pamäť RAM zaplnená, tak sa tvorí tzv. stránkovací súbor na pevnom disku, čo výrazne spomaľuje celý počítač.
Skladá sa z: 1.platní 2.rameno s čítacím – zapisovacím zariadením 3.motor 4.elektronika
Platne sú z PVC derivátov, na ktorých je nanesená vrstva magnetických látok. Ich priemer je približne 100mm. V pevnom disku je ich viac, ale vždy ich je párny počet (2,4). Priamo na ne sa magnetickým spôsobom zapisujú dáta (0,1). Rameno je z kovu a na ňom je umiestené čítacie a zapisovacie zariadenie (hlava), ktorá chodí nad platňou. Jeho pohyb je zaručený tiež magnetickým spôsobom, lebo na kratšej strane ramena disku je na jednej strane magnet a na tej druhej je magnetická cievka, ktorá podľa napätia, ktoré dostáva vytvára určitú silu magnetu a kovové rameno je rôznou silou magnetu priťahované podľa pomeru o koľko sa má rameno pohnúť na strane platne. Pri týchto maximálnych presunoch ramena z jednej strany platne na druhú čo robí približne 3 cm, je preťaženie ramena okolo 40 G.
Motor točí platne disku pre menenie sektorov na zápis alebo čítanie z disku. Táto platňa sa točí rýchlosťou: 5400 / 7200 / 10000 otáčok za minútu (RPM = rotates per minute). Pri označení diskov sa používa označenie: 7200 RPM. Takéto pevné disky sú najpoužívanejšie a najpredávanejšie, pre ich dobrú cenu na rozdiel od 10000 RPM (5400 RPM sú staršie). Elektronika slúži na riadenie disku: určuje pohyb ramien disku, určuje čítací alebo zapisovací mód...
Posudzujúc štruktúru podľa diskiet a diskov z hľadiska geometrie a fyzickej štruktúry rozlišujeme: •Povrch (side - strana) – charakterizujúci jednostranné alebo obojstranné ukladanie dát a s tým súvisiacich hláv v mechanike •Stopa (track) – charakterizuje rozdelenie povrchu do koncentrických kružníc, v ktorých je s určitou hustotou (napríklad pri FDD 48 tpi – stôp na palec) zaznamenaná a uložená informácia. Disketa má obvykle 40 – 80 stôp. •Sektor – výseč alebo klin na ktoré sa (podobne ako koláč) delí stopa. Sektor obsahuje 512 bajtov informácie. •Cylinder – súhrn všetkých stôp daného čísla na všetkých povrchoch. Výrobcovia HDD namiesto počtu stôp udávajú počet cylindrov (valcov).Napríklad pevný disk so 4 povrchmi, 305 stopami na každom povrchu, 17 sektormi na stopu a 0,5 kB obsahom sektoru ma kapacitu 10MB Metódy kódovania informácie
Kontrolór disku sprostredkováva komunikáciu medzi HDD (FDD) a základnou doskou. Pri PC sa na prenos dát používal DMA, podobne ako na refresh dynamických pamätí. Pre záznam dát na HDD a FDD je potrebná binárna metóda záznamu, ktorá prenáša dáta a hodinové pulzy do informačného kanálu. Existujú niekoľko algoritmov úspešného zápisu na disk:
•FM (Frequency Modulation – frekvenčná modulácia), stará metóda, ktorá bola vyvinutá pre jednoduchú hustotu záznamu (single – density encoding). Pri jej použití je v prvej polovici jednej jednobitovej bunky zaznamenaný 1 hodinový impulz a v druhej polovici je impulz len vtedy, ak má príslušný bit úroveň logickej 1. (Záznam logickej 1 ako PP=> 2 impulzy (jeden hodinový jeden dáta) a logická 0 ako PN => impulz a nič. (Jeden hodinový a 0 dáta)). Napríklad: Postupnosť bitov1 0 0 0 1 1 Kó FMPP PN PN PN PP PP
•MFM (Modified – modifikovaná FM), pre vyššiu hustotu záznamu, ktorá je označovaná ako dvojitá hustota záznamu. (double – density encoding). Dnes sa táto metóda využíva len pri disketách. V tejto metóde nie je hodinový impulz pre logickú 1 zaznamenávaný a logická 0 je zaznamenávaná len vtedy, keď predchádzajúci bit nemal úroveň logickej 1. (Záznam logickej 1 ako MP a logickej 0 buď ako PN => impulz a nič, keď predchádzajúca logická 0 alebo ako NN, ak predchádzajúca logická 1). Týmto spôsobom obsahuje každá bitová bunka najviac 1 impulz, teda počet zmien toku v porovnaní zo záznamom FM je polovičný a tak môže byť zaznamenané dvojnásobné množstvo dát na určité magnetické pamäťové médium. Napríklad: Postupnosť bitov1 0 1 1 0 0 Kód MFMNP NN NP NP NN PN=> 4 IMPULZY Kód FMPP PN PP PP PN PN => 9 IMPULZOV
•RLL (Run Length Limited) – Nepracuje so synchronizačnými a dátovými rezerváciami. V RLL kódovaní sa konvertujú tzv. binárne vzory na RLL obrazy (Obrazy sú na prvý pohľad z hľadiska počtu núl a jednotiek dlhšie, ale obsahujú menší počet jednotiek. Skombinovaním vzorov RLL vznikne bitová postupnosť obrazov, ktoré obsahujú medzi dvoma jednotkami od 2 do 7 núl – preto sa tejto variante kódu RLL hovorí aj RLL 2,7) Takto možno pri rovnakých vlastnostiach záznamovej vrstvy skrátiť na polovicu bitového intervalu, čím sa dosiahne dvojnásobné zvýšenie záznamovej kapacity. Disk je tiež rýchlejší avšak separácia dát je zložitejšia. •PRML (Partial Response Maximum Likehood) – prináša ďalšie zvýšenie hustoty ukladaných dát, čo má za následok zvýšenie kapacity disku. Čítané impulzy s spracovávajú digitálnym signálnym procesom DSP. Tento presne vie ako má vyzerať sled signálov vyvolaný husto ležiacimi magnetickými dipólmi, dokáže dokonca dopočítať aj chýbajúci údaj.
Rozhranie pre disk
HDD sa podľa požiadaviek užívateľa líšia veľkosťou a dobou prístupu. Obslužné rutiny BIOSu sú napísané tak, že len pri konfigurácii systému (Set-up) sa zadáva tzv. typ disku, ktorý práve súvisí s kapacitou, počtom stôp, počtom dátových povrchov a parkovacou stopou, na ktorej spočívajú hlavy v dobe, keď sa disk netočí. Pôvodných 15 firmou IBM preddefinovaných typov diskov, bolo neskôr rozšírených na 47.
Obsluha disku vyvolávajú spoločné prostriedky operačného systému pomocou programového prerušenia BIOS INT 13H. V tom sa obsluha FDD a HDD principiálne zhoduje. Líši sa v organizácii a vykonávaní prenosu dát. Vzhľadom k podstatne vyššej rýchlosti toku sériových dát medzi diskom a adaptérom je súčasťou diskového adaptéra vyrovnávacia pamäť na jeden sektor (512 B). Škála diskových rozhraní je pomerne veľká:
•ST506/412 v minulosti najčastejšie rozhranie, ktorému poslúžilo ako vzor rozhranie firmy Seagate Technology. K pripojeniu slúžia 2 konektory. Jeden, širší (36 pin) pre prenos riadiacich signálov, druhý, užší (20 pin) pre signály dátové. Toto rozhranie predstavuje filozoficky obdobu rozhrania disketového. Disk je pokladaný za zariadenie bez vlastnej inteligencie a k práci vyžaduje podporu kontrolóra. Dáta (MFM kódované) sa cez toto rozhranie prenášajú sériovo s prenosovou rýchlosťou 5Mb/s (pri RLL kódovaní 7,5 Mb/s). • ESDI (Enhanced Small Device Interface) – je zdokonalením ST506. Konektory pre pripojenie majú rovnaké rozmery a zhodný význam signálov. Hlavný rozdiel spočíva v tom, že možno dosiahnuť až dvojnásobnú záznamovú kapacitu. •IDE (Integrated Drive Electronics) – používajúce rovnaké signály ako zbernica ISA (PC AT) a má umiestnený kontrolór priamo na diskovej mechanike, čím sa zvyšuje spoľahlivosť prenosu dát. Spojenie medzi jednoduchým adaptérom (kartou zastrčenou do slotu zbernice ISA) na strane PC a HDD obstaráva 40 žilový plochý kábel (max 0,5 m). IDE sa používa k adresovaniu na disku metódu CHS (cylinder / head / sector), dôsledkom čoho je limitovaná veľkosť diskového priestoru na 504 MB. Tiež rýchlosť prenášaných dát medzi diskom a mikroprocesorom je limitovaná (2 až 3 Mb/s) tým, že prenos každého sektoru organizuje mikroprocesor za pomoci kontrolóra disku.
•EIDE (Enhanced IDE) je novšou obmenou technológie IDE, s rovnakým konektorom, kompatibilné s IDE, umožňujúce ovládať až 4 zariadenia. Dovoľuje práca s diskami väčšími ako 504 MB a má zadefinované tiež rýchlejšie prenosové režimy. Rozhranie EIDE je integrované priamo do základnej dosky PC a 40 žilový kábel sa pripája do slotu na základnej doske, bez karty rozhrania ISA. Významným vylepšením EIDE je zahrnutie štandardu ATAPI (Attachment Packet Interface), ktorý umožňuje spoluprácu s CD diskami. •SCSI (Samll Computer System Interface) – je dokonalejší variant IDE so schopnosťou autonómnej činnosti na vyššej úrovni. Napríklad odpadá fyzicky spôsob zadávanie adresy (sektor, stopa, povrch), lebo SCSI sa pozerá na adresu ako na logicky usporiadané pole blokov a adresa je vlastne relatívnou adresou bloku v zariadení. Tento spôsob vyhovuje všetkým typom vonkajších pamätí, CD-ROM diskom a disketám. Na zbernici SCSI môžu v danom okamihu komunikovať medzi sebou len dve z ôsmich prepojiteľných zariadení (každé zariadenie má pridelený jeden ID bit). Iniciátorom komunikácie môže byť jedno a príjemcom druhé zariadenie. Rozhranie SCSI je inteligentné rozhranie, schopné reagovať na zložitejšie príkazy ako prečítaj tento sektor (typické pre ST605 a EDSI). V dôsledku možnosti komunikácie sa na zbernici môžu zorganizovať rôzne komunikačné cesty nielen pre prenos dát ale aj na prenos riadiacej a stavovej informácie. (Napríklad adaptér na SCSII zbernici ako jedno zo zariadení môže zorganizovať aj prenos medzi zariadeniami – diskami, bez participácie procesora). Fakt, že prenos dát na zbernici riadi príjemca, má na prenosovú kapacitu SCSI zbernice nesporne pozitívny vplyv. Okrem štandardného SCSII sa používa aj SCSIZ, WIDE SCSI a ULTRA SCSI a prenosom synchrónnym alebo asynchrónnym a rôznymi rýchlosťami (až 40 Mb/s). Pritom ULTRA WIDE podporuje až 16 zariadení a v špeciálnom PCI burst mode možno dosiahnuť prenosovú rýchlosť až 133 Mb/s. V rámci štandardu existuje niekoľko typov (SCSII-1, SCSII-2) pre rôzne rýchlosti prenosu dát (3-40 MB/s). Výkon diskovej jednotky
Rýchlosť otáčania mechaniky určuje prístupovú dobu média. (Prístupová doba charakterizuje dobu vyhľadávania v smere polomeru a tiež dobu vyhľadávania v smere otáčania). Obvykle sa HDD otáča rýchlosťou 7200 otáčok za minútu = RPM (namodernejšie vysokootáčkové disky aj rýchlejšie) a FDD sa otáča rýchlosťou 300 otáčok/min. (Pre účely testovania HDD sa berie čas 0,5 otáčky čo je pre rýchlosť 3600 rpm približne 8,33ms). Rýchlosť diskovej jednotky sa meria pomocou: •Doby prístupu (trvanie na premiestnenie ramienka + rvanie kým sa natočí príslušný sektor.) •Rýchlosti prenosu dát. Naformátovaný disk má na každej stope značky na identifikáciu sektora, ktoré oddeľujú jednotlivé sektory od seba. Diskety sa otáčajú rýchlosťou 5 otáčok/s => pre 9 sektorov po 0,5 kB je rýchlosť prenosu 0,5*9*5 = 22,5 kB/s. HDD sa otáčajú rýchlosťou 60 otáčok/s => pri 17 sektoroch po 0,5 kB je rýchlosť prenosu 0,5*17*60 = 510 kB/s.
Väčšina kontrolórov starších HDD nedokáže spracovať tok dát s rýchlosťou 0,5 MB/s. Okrem toho v zápise sú ešte aj kontrolné informácie (samo opravný kód ECC – Error Corecting Code, ktorý analyzuje a veľakrát aj koriguje chyby pri prenose), ktoré predstavujú dáta najviac a spomalenie prenosu. Kvôli zvýšeniu rýchlosti prenosu nie sú dáta na HDD usporiadané v susedných sektoroch, ale s faktorom prekladania. Napríklad pri faktore prekladania 1:6 sa číta každý 6. sektor, čím sa získa počas otáčky čas na prečítanie 3 sektorov za otáčku a tým sa zvýši rýchlosť prenosu dát 3-krát (na 180 B/s). Niektoré moderné kontrolóri HDD, aby zrýchlili svoju prenosovú rýchlosť bez nutnosti prekladaného zápisu sektorov: •Čítajú a tiež kontrolujú naraz celú stopu (full track buffering), takže pri prekladaní 1:1 je rýchlosť prenosu dát 510 kB/s. •Používajú pamäť typu Cache (Caching Controllers) s mikroprocesorovým ovládaním.
Vyrovnávacia pamäť HDD (Cache)
Cache HDD slúži k skladovaniu dát prúdiacich medzi diskom a základnou doskou. Fyzicky býva cache HDD realizovaná dvojakým spôsobom: •Hardwarovo, keď cache je súčasťou kontrolóra. Tu sa používajú veľkosti 128 kB pre EIDE a 256 kB pre SCSI. Dnešné cache pamäte siahajú: 2 / 8 / 16 MB. •Softwarovo, keď ako ďalší priestor pre vyrovnávaciu pamäť využíva operačnú pamäť. (Rozpor: veľká cache je rýchlejšia ale potom zostáva menej pamäti pre operačný systém a ostatné aplikácie.) Často sa používa dynamické riadenie veľkosti vyrovnávacej pamäti (Vcache – Virtual Cache). Ak operačný systém potrebuje pamäť je táto Vcache zmenšená a naopak pri diskových operáciách je zväčšená.
Typy pripojenia diskov: 1.ATA. Dosluhujúce rozhranie ATA (Advanced Technology Attachment) je v súčasnosti stále najpoužívanejší spôsob pripojenia pevného disku alebo optickej mechaniky. Hoci oficiálnym označením technológie bola skratka ATA, známa je po množstvom ďalších skratiek, ako napríklad IDE (Integrated Drive Electronics) alebo UDMA (Ultra DMA) a v priebehu vývoja pribudla so špecifikácie ATA aj podpora pre zariadenia s vymeniteľným obsahom, ako sú napríklad CD mechaniky alebo páskové zálohovacie zariadenia. Preto sa toto rozhranie zvykne označovať aj ATA/ATAPI. Zariadenie sa pripája k radiču pomocou 40-žilového kábla, ktorý môže obsahovať dva alebo tri 40-pinové konektory. Významná zmena prišla s uvedením špecifikácie ATA-5 (Ultra-DMA/66), keď sa zdvojnásobil počet vodičov v kábli na 80, pričom konektory ostali nezmenené, 40-pinové. Vďaka tomuto kroku sa podarilo znížiť elektromagnetický šum a zvýšiť prenosové rýchlosti. Vývoj technológie ATA dospel až do verzie ATA-7 s maximálnymi prenosovými rýchloasťami133MB/s a je známy aj ako Ultra DMA-6, ATA133 alebo Ultra DMA/133. Ide pravdepodobne o poslednú verziu, pretože ďalšie zvyšovanie prenosových rýchlostí je diskutabilné. Pre veľký počet vodičov v prepojovacom kábli je maximálna povolená dĺžka kábla iba 50 cm a kábel pre svoju šírku bráni prúdeniu vzduchu vnútri počítačovej skrine. Ďalším kritickým miestom technológie ATA je pripojenie dvoch zariadení na jeden kábel. V tom prípade treba jedno z nich nastaviť ako master a druhé ako slave.
2.SATA (Serial ATA) má odstrániť nedostatky pripojenia ATA. Po jeho uvedení sa pôvodná technológia ATA na odlíšenie spätne premenovala na Parallel ATA. Aj keď v prvej verzii ponúkla SATA prenosové rýchlosti 150 MB/s (1,2 Gb/s), čo je iba o málo viac, ako dosahuje rozhranie ATA-7, v jej prospech hovorí viacero skutočností. Počet vodičov v kábli sa znížil na sedem, vďaka čomu sa zmenšila nielen jeho šírka, ale aj koncový konektor a povolená dĺžka kábla vzrástla na 100cm. SATA tiež opustila myšlienku dvoch zariadení na jednom kábli a koncept master - slave. Každé zariadenie má vlastný kábel a úplné prenosové pásmo. Využitie sériového prenosu dát umožňuje pohodlné zvyšovanie prenosových rýchlostí. Dnes dosahuje technológia SATA teoretické prenosové rýchlosti 300 MB/s a do roku 2007 sa plánuje uvedenie ďalšej generácie rozhrania SATA s prenosom 600 MB/s. Medzi ďalšie zlepšenia v rozhraní SATA patrí technológia NCQ (Native Comand Queuing), ktorá umožňuje, aby zariadenie prijalo viacero požiadaviek na zápis a čítanie naraz. Vďaka vnútornej logike si potom zariadenie samo zoptimalizuje poradie týchto požiadaviek s cieľom na pohyb hlavičiek nad magnetickými platňami. Rozhranie SATA takisto natívne podporuje tzv. hot-swapping, výmenu zariadenia počas prevádzky bez nutnosti vypínať celý počítač.
Konektory na pripojenie diskov: 1.ATA i.napájanie – 4 pin ii.dáta – 40-pinový konektor na 40/80-žilovom kábli 2.SATA i.napájanie – 15 pin ii.dáta – 7 pinový konektor na 7-žilovom kábli
Princíp organizácie diskových médií
Je to spôsob a typ ukladania súborov na disk. FAT (File Allocation Table) = alokačná tabuľka súborov
1.FAT 12 Princíp systému FAT je jednoduchý. V tabuľke FAT (z ktorej je tiež odvodený názov systému) je zaznamenané umiestnenie všetkých súborov na disku. Pri požiadavke na prečítanie súboru je najskôr v tabuľke zistené fyzické umiestnenie súboru na disku, a potom je súbor prečítaný. Do verzie MS-DOS 4.0 bolo pre alokáciu miesta používané iba 12 bitov, čo obmedzovalo veľkosť oddielu na 32 MB. Tento systém sa používa pre jednotky FAT, ktoré majú menej ako 4096 clusterov (212 bitov). Cluster = najmenší diel z pevného disku.
2. FAT 16 S rastúcou kapacitou pevných diskov rástla aj potreba tieto kapacity účelne spracovať. Súborový systém FAT12 skoro narazil na hranice svojich možností, a preto bolo nutné previesť zmenu. Zvýšil sa počet bitov určený pre adresovanie. Teraz bol systém FAT13 schopný adresovať až 65536 clusterov (216 bitov). Ľubovoľne veľký disk je teda pri formátovaní rozdelený na maximálne 65536 častí, veľkosť jednej častí sa pohybuje od 512 B do 32 kB (vo Windows NT 4.0 ide použiť ešte 4 GB oddiel s veľkosťou clusteru 64 kB). Z rastúcou kapacitou disku rastie aj podiel nevyužitého miesta, pretože aj ten najmenší súbor (napr. o veľkosti 1kB) zaberie celý cluster, čo v prípade 32 kB clusteru znamená stratu 31 kB. Ďalším problémom je fragmentácia obsahu disku. Pri zápise súboru na disk je využité prvé voľné miesto bez ohľadu nato, či jeho veľkosť dostačuje zápisu celého súboru. Často dochádza k situácii, kedy sú jednotlivé časti jedného súboru uložené na rôznych miestach disku. Behom čítania takéhoto súboru vznikajú relatívne dlhé časové medzery nutné k mechanickému posunutiu čítacích hlavičiek z miesta na miesto. Pre tieto prípady obsahujú operačné systémy nástroje pre defragmentáciu, ktorá prevedie opätovné zoskupenie jednotlivých častí na jedno miesto.
3.FAT 32 Ďalšie rozšírenie systému FAT priniesol Service Pack 2 pre Windows 95 (OSR2). Nová verzia vyriešila dva hlavné problémy FAT16. Za prvé používa 32 bitovú alokačnú tabuľku, ktorá umožňuje adresovať vyšší počet clusterov a tím posúva hranicu maximálnej teoretickej veľkosti na 2 TB. Prakticky je vďaka obmedzení BIOSu veľkosť oddielu obmedzená približne na 8 GB. Za druhé je zvýšením počtu clusterov možné zachovať ich malú veľkosť aj pri veľmi veľkých diskov. Do veľkosti 8 GB je veľkosť clusteru 4 kB, čo značne redukuje podiel nevyužitého miesta. V neposlednej rade je systém FAT32 menej náchylný na poškodenie kritických častí súborového systému. FAT32 obsahuje záložnú kópiu FAT tabuľky pre prípad poškodenia. Taktiež spúšťací záznam (boot record) sa dočkal niekoľko zmien. Koreňová zložka (root directory) je teraz štandardná zložka, obmedzenie počtu záznamov je minulosťou. Všetky tieto zmeny umožňujú dynamicky meniť veľkosti oddielu. Tieto nové vlastnosti sú síce veľmi užitočné, ale ostatné nedostatky systému FAT však neodstraňujú. Jedná sa predovšetkým o absenciu kompresie, šifrovania a bezpečnostných vlastností zložiek a súborov na úrovni súborového systému.
4. NTFS Systému NTFS používa pre alokáciu clusterov 64 bitov. Počet adresovateľných jednotiek je teda 264 (18 446 744 073 709 551 616), každá z nich môže byť až 4 kB veľká. Meno súboru alebo zložky v systéme NTFS môže byť zložené až z 255 znakov, vďaka kódovaniu v 16 bitovom Unicode nie je problém so špecifickými národnými znaky. Filozofia systému NTFS je odlišná od filozofie FAT. Srdcom systému je jediný súbor zvaný Master File Table (MFT). Logicky je súbor MFT rozdelený tak, že pre každý súbor či zložku je vyhradený jeden riadok (v prípade veľkého súboru je použitých niekoľko riadkov.), kde je súbor alebo zložka uložená. Záznam obsahuje aj všetky ostatné atribúty – meno a typ súboru, bezpečnostné informácie a pod. Prvých 16 záznamov je systémových (pre užívateľa systému celkom skrytý), ostatné záznamy sú užívateľské. Systém NTFS má v sebe už zabudovanú kompresiu, ktorá sa odohráva v reálnom čase. Nevýhodou tohto systému je, že je podporovaný len vo Windows NT (z čoho aj názov NT File System).
5. HPFS High Performance File System sa objavil už v roku 1989, v operačnom systéme OS/2 v1.2. Snaží sa predovšetkým riešiť niektoré nedokonalosti FAT. Clustery tu neexistujú, najmenšou alokačnou jednotou je jeden sektor (512 B). V OS/2 dokonca nie je ani defragmentačný program, pretože nie je ho treba. Názvy súborov môžu byť dlhé až 254 znakov, pričom HPFS rozoznáva malé aj veľké písmená. Vďaka použitej technike trvá prehľadávanie adresárov v HPFS podstatne kratšiu dobu. Ochrana proti náhodným chybám je dobre prepracovaná, na disku sú rezervované ”hotfix sektory”, kam sú dáta pri chybných zápisoch ukladané a nasledovne potom presunuté na voľné sektory. Súbory HPFS môžu obsahovať tzv. rozšírené atribúty, čo je špeciálna dátová časť, ktorá je pripojená k súboru a môže obsahovať ďalšie informácie, napr. náhľad na obrázok, meno programu pomocou neho bol súbor vytvorený a pod. Veľkosť diskového oddielu môže byť 512 GB. Všetky súborové systémy sú k OS/2 pripojené cez rozhranie IFS, vďaka ktorému môže OS/2 podporovať takmer ľubovoľný súborový systém. RAID
Zaujímavým medzistupňom vkladaním medzi súborový systém a fyzické médium sú diskové polia RAID (Redundant Array of Inexpensive Disks). Sú tu predovšetkým preto, aby sme sa vyvarovali chýb, ktoré môžu vzniknúť na samotných diskoch. Vie prepojiť viac diskov v jeden tak isto ako ochrániť systém pred výpadkom jedného z nich, treba len ich zrkadlením. Užívateľ o tejto vrstve nemusí vôbec vedieť nič, tak isto o tom, aké médium je na uchovanie dát použité. Jednoduchšie ide o prepojenie diskov do jedného spoločenstva. Typov na prepojenie je viac. RAID 0/1/0+1/5/JBOD. Najčastejšie sa používajú 0 a 1. 0 = ide o spojenie diskov s tým, že ich veľkosť a rýchlosť sa zdvojnásobí. 1 = ide o maximálnu ochranu dát a to tak, že na dvoch diskoch sú zapisované dáta rovnako, čiže pri poškodený prvého ostali dáta uložené na druhom.
4.6 Disketová mechanika FDD
Ide o starší typ zálohovacieho zariadenia. Pracuje na magnetickom zápise a čítaní. Vkladajú sa do nej diskety z magnetickým kotúčom a na ne sa zapisujú informácie. Veľkosť týchto médií je obvykle 1,44 MB. Existujú aj s vyššími kapacitami, ale tie sa až tak nepoužívajú. Diskety sa používajú tam kde sú najviac potrebné a flexibilné. Napríklad pri obnove Windowsu alebo veľmi známy je DOSovský program FDISK, s ktorým sa rozdeľovali disky na jednotlivé partície. A neposlednom rade niektoré staršie programy sú závislé na týchto disketách. Ale na druhej strane musím povedať, že toto médium je nekvalitné, pomalé, a málo odolné. Osobne ho už nepoužívam a pomaly sa už vytráca z trhu a je nahradzované buď CD alebo DVD alebo USB kľúčmi.
4.7 Optická mechanika
Optické mechaniky sú tiež na zálohovanie a ukladanie informácii a dát. Skladajú sa z motora, pohyblivej šošovky, elektroniky a nejakého toho obalu. Motor toči s médiom rýchlosťou podľa toho či mechanika načítava médium alebo či kopíruje súbory alebo pri samotnom zápise. Pohyblivá šošovka je na ramene a pohybuje sa po celej šírke zapisovacej plochy média. Číta a zapisuje 0 a 1. Optické mechaniky idú obvykle so 5,25“ otvoru v počítačovej skrini. Rýchlosť čítania je v otáčkách, kde sú položené základné otáčky a potom sa vyššie rýchlosti len násobia. Rýchlosti sú: 8x, 16x, 24x, 36x, 48x, 52x. Rozoznávame tieto typy optických mechaník:
•CD-ROM – sú mechaniky, ktoré iba čítajú CD. Nedokážu na média zapisovať. Ich rýchlosti môžu byť: 8x, 16x, 24x, 32x, 48x, 52x. Sú už málo používané skôr zastarané. •CD-RW – sú mechaniky, ktoré dokážu už aj zapisovať CD média ako CD-RW. Vypaľujú/napaľujú sa pomocou pohyblivej šošovky a malej cievky, ktorá magnetizuje rôzne časti média a laser vytvára mikroskopické jamky. •DVD-ROM – sú mechaniky, ktoré sú schopné čítať CD a DVD média. No zápisy CD a DVD však neobsahujú. •DVD-ROM/CD-RW – tzv. COMBO je mechanika na čítanie DVD a CD, ale aj na zápis CD. •DVD-RW – sú najmodernejšie mechaniky. Zapisujú všetky typy médií. Niektoré z nich (napr. LG 4167B) zapisuje už aj DVD-RAM.
Média pre optické mechaniky sú CD (compact disc),ktoré môžu byť: CD-R / CD-RW alebo DVD (digital video disc), typov, ktorých je viac: DVD-R / DVD-RW / DVD+R / DVD+RW / DVD-RAM. Obe (CD+DVD) je o priemere 12cm. Kapacita média CD je 650 / 700(najčastejšie) / 800 MB a DVD môže mať 4,7 / 9,0 GB pričom tie 9,0 GB môžu byť: 1.dvojvrstvové – majú na jednej strane média 2 vrstvy. 2. obojstranné – dáta sa zapisujú na obidve strany média. Ku kombinácií týchto dvoch typov už došlo, ale tieto vysoko kapacitné média nie sú vôbec používané. Rýchlosti napaľovania závisia od média. Pri CD-R, ktoré má najvyššiu rýchlosť zápisu 24x, sa nemôže a nedá rýchlejšie zapisovať. Najčastejšie rýchlosti zápisu sú: 8x(CD-RW), 12x(CD-RW), 24x, 32x, 48x, 52x(všetko CD-R). A pri DVD médiách je to isté. Nemôže byť prekročená hranica najvyššej rýchlosti zápisu. Avšak hodnoty čítania / zapisovania išlo globálne smerom nadol. Prehľad rýchlosti zápisu CDPrehľady rýchlostí zápisu DVD rýchlosťprietok v kB/srýchlosťprietok v kB/s 4x6001x1385 8x12002x2770 12x18002,4x3224 16x24004x5540 24x36006x8310 32x48008x11080 40x600016x22160 48x7200 52x7800
4.8 Skrinka + zdroj
Skrinka je vonkajší obal celého počítača. Väčšinou bývajú toho istého charakteru a vlastností. Skladá sa z viacerých častí (okruhov): •miesto pre zdroj – je presne vymedzený na skrinku pre zdroj. 2 rozmery (výška a šírka) musia byť presne dané (predvolené), aby sa dali osadiť do PC skrine. •Zadné miesto pre lištu – je otvor na zasunutie zadnej lišty pre konektory dosky. Lišty je dodávaná ku každej doske. •Miesto pre základnú dosku – je to najväčší priestor, osádza sa tu doska na distančné stĺpiky a uchytáva sa pomocou skrutiek. Rozmiestnenie otvorov na skrutky je kompaktné a hodí sa pre každý typ dosky.
•Miesto pre optické mechaniky CD-ROM – jeho veľkosť je 5,25“ (palca) a zasúvajú sa sem všetky zariadenia tohto rozmeru zvonku. Väčšinou bývajú 4 pozície pre takéto zariadenia. •Miesto pre disketovú mechaniku – rozmer tohto priestoru je 3,5“ (palca) a tiež sa zasúva zariadenie zvonku. Takéto pozície bývajú 2 v skrinke. •Miesto pre pevný disk HDD – je taktiež rozmeru 3,5“ (palca), ale pevný disk sa zasúva zvnútra. Týchto pozícii býva v skrinke 4. •Predný kryt – všetky tieto plechy a priestory sa ukrývajú za plastový moderný kryt, ktorý býva ladení do rôznych farieb ale najčastejšie biela / čierno -strieborná atď.
Skrinky sú univerzálne (hlavne osadenie základnej dosky, pevných diskov, CD-ROM) a sú na trhu ľahko dostupné vo veľa vyhotoveniach.
Zdroj Je najpotrebnejšou časťou, lebo všetky zariadenia sa musia napájať a práve na toto slúži zdroj. Majú v sebe transformátor a celú základnú elektroniku. Môžu mať rôznu ”wattáž” podľa toho koľko wattový zdroj potrebujeme: •200W •250W •300W •350W - najpoužívanejšie •400W •450W •500W •600W •650W •800W •1000W – slúžia pre servery. Samotný zdroj musí byť chladený a preto na ňom býva vetrák. Počet je rôzny od 1 po 3. Zdroj ma rôzne konektory: 1. ATX 20-pin 2.ATX 24-pin 3.ATX 12V PWR 4-pin 4.ATX 12V JPWR 4-pin
4.9 Zvuková karta
Zvuková karta slúži na pripojenie reproduktorov, mikrofónu a ďalších stolových zariadení. Výkon a kvalita zvukovej karty sa hodnotí podľa: •Frekvencie – čím je frekvencie vyššia tým je aj kvalita zvuku vyššia. Udáva sa v Hz. Najvyššia frekvencia je 192 kHz.(192000 Hz) •Bitovej hĺbky – je počet bitov za jednu sekundu. Čím viac bitov tým je kvalita zvuku vyššia. Zvyčaje býva pri zvukových kartách 8 / 16 / 24 / 32 bitov. Základnými stavebnými prvkami sú zvukový procesor a radič pre komunikáciu s PC zbernicou, mixér, kodek alebo prevodníky a aj predzosilňovač. Vzájomnou súčinnosťou je možné meniť parametre a kvalitu zvukovej karty. Vo zvukovom procesore sa spracovávajú zvukové dáta. Tu sa určuje ako má deformovať zvuk, akým spôsobom sa reprodukuje v priestore, prípadne na naň aplikujú zvukové filtre. Je zrejmé, že hlavný vplyv na výkon zvukovej karty má práve zvukový procesor, v ktorom sa odohrávajú všetky dôležité matematické procesy pre výpočet zvukov, a samozrejme aj radič, ktorý komunikuje so zvyškom počítača (zbernica, disk, pamäť, CPU).
Zvukové karty majú viacej kanálov. Čiže dokážu na seba zapojiť viacej kanálov resp. reproduktorov. Existujú: 2.0 / 2.1 / 4.0 / 4.1 / 5.1 / 6.1 / 7.1. Prvé číslo určuje počet satelitných reproduktorov (2xpredné-front, 2xzadné-rear, 1xv strede-center, 2xbočné, 1xbasový-subwoffer).
Zvukové karty štandardne nemajú vlastnú pamäť, takže všetky zvuky nahrávajú z diskov alebo z operačnej pamäte. Hoci sú zvukové dáta pomerne malé a nezaťažujú príliš zbernice, vyššiemu výkonu môže pomôcť ak výrobca integruje na zvukovú kartu špeciálnu pamäť pre zvuky. Tak sa stalo napríklad v prípade novej karty X-Fi Fatal1ty FPS, ktorá bola navrhnutá špeciálne pre hráčov. Samozrejme je veľmi dôležité, aby túto pamäť vedeli využívať programátori hier a aby ju aj reálne používali. S X-Fi je napríklad priamo dodávaný opravný patch pre Doom 3, ktorý by mal pomôcť aj v tomto smere.
Svoje môžu urobiť aj ovládače. Stále sa totiž veľa operácii robí softvérovo mimo zvukovej karty. Optimalizácia softvérových ovládačov preto opäť môže posunúť kvalitu zvukov a zvýšiť jej výkon. Žiaľ, zvukové ovládače sú firmami dosť podceňované, a preto ak chcete zo svojej karty vyťažiť viac, budete musieť experimentovať s alternatívnymi ovládačmi. Tie najvýkonnejšie opäť pochádzajú (ako inak) od ruských programátorov... 4.10 Periférne zariadenia – vstupné
Ide o zariadenia, ktoré sa pripájajú k PC cez konektory ako USB, PS/2... Tieto zariadenia slúžia na usmerňovanie programov alebo ich ovládanie. Za najpoužívanejšie vstupné zariadenia sa pokladajú klávesnica a myš a scanner. Klávesnica: skladá sa z: jednotlivých kláves, ktoré stláčame, bufferu a konektoru na pripojenie. Na klávesnici je XXX kláves. Buffer je na odkladanie dát (počet a typ stlačených klávesov), ktoré počítač nestihol prijať a konektor cez ktorý sa pripája k PC.
Klávesnice slúžili len na vstupy do PC, ale teraz sa klávesnice stávajú aj módnymi doplnkami k PC. Často krát bývajú čierne, podsvietené, s USB portami atď. Myš: má ergonomický tvar, ktorý je tvarovaný presne do ruky (či už pravej alebo ľavej) a na ukazovák a prostredný prst sú vyhotovené tlačidla. Pravé je na všeobecné potvrdzovanie a ľavé je na vyvolanie 2. ponuky. Medzi nimi býva aj koliesko na posúvanie častí dokumentov, ktoré sú mimo monitora.(scrolling). Na boku myšky býva 1 alebo 2 vedľajšie tlačidlá, ktoré sa dajú naprogramovať podľa užívateľa. Myšky môžu byť(podľa typu snímania pohybu): 1.guľôčkové – guľôčka sa pohybuje po podložke a tá prenáša pohyb na 3 senzory, ktoré vypočítavajú dráhu. Takéto myši sú už staršie a už sa toľko ani nepoužívajú. 2.optické – kolmo na podložku je osadená optická šošovka, pod ktorú svieti LED dióda (väčšinou červená) a pomocou toho šošovka vypočítava pohyb a vzdialenosť pohybu. Podľa pripojenia môžu byť: 1.káblové – majú kábel a konektor, cez ktorý sa pripájajú k PC. 2.bezdrôtové – nemajú káble len vysielač (v myške) a snímač (pri PC), cez ktorý spolu komunikujú. Existujú dva typy bezdrôtového pripojenia: 1.Infra – je pripojenie na menšie vzdialenosti a nedokáže komunikovať cez materiálne prekážky. 2.Bluetooth – je pripojenie na väčšie vzdialenosti a je schopné viesť signál aj cez prekážky.
Scanner: slúži na vkladanie obrázkov do digitálnej podoby na PC. Tiež má optický snímač, ktorý sníma obrázky.
4.10 Periférne zariadenia – výstupné
Ide o zariadenia, ktoré nám užívateľom niečo zobrazujú. Typické výstupné zariadenia sú monitor alebo tlačiareň. Užívateľ vidí (na monitore), že nejaké okno treba potvrdiť tak pomocou vstupného zariadenia (klávesnica/myš) môže do PC zadať vstup, čo sa vykoná a na výstupnom zariadení sa to zobrazí. Takto napríklad funguje monitor, ktorý zobrazuje okná, programy a všetko okolo toho. Na monitore je zobrazený aj kurzor myšky, ktorý hýbeme pomocou samotnej myši.
Monitory rozoznávame: 1.CRT – sú väčšie, ale zato majú menšiu latenciu čiže sú rýchlejšie v zobrazovaní, ale na druhej strane majú väčší príkon. Niektorý výrobcovia a odborníci hovoria, že CRT-čka kazia viacej zrak, no mne sa to nezdá lebo aj 5-8 hodín pracujem z PC a takéto problémy nemám a písal som na www.svethardware.cz a tam mi písali viacerý ľudia, že majú podobné skúsenosti. 2.LCD – sú tenšie, mávajú väčšiu latenciu, ale posledné modely od firmy Samsung majú už latenciu 2ms, čo je výborné. LCD majú menší príkon a šetria oči a nemajú zlý vplyv na oči. Veľkosti monitorov (v palcoch): 1.15“ 2.17“ 3.19“ 4.21“ 5.23“
Tlačiareň funguje tak isto ale je to omnoho dlhší proces. Užívateľ môže tlačiť nejaký dokument, ktorý je tzv. ”výstup” z PC. Typy tlačiarní: 1.ihličkové – použitie pásky a ihličiek 2.atramentové – tekutá farba je vystrekovaná cez trysky na papier 3.laserové – farba v prášku je vypaľovaná na papier
Rýchlosť tlačiarne sa určuje v počte strán vytlačených (čierno-bielo, farebne) za 1 minútu. Kvalita tlačiarne sa určuje aj podľa toho koľko strán vytlačí jedna náplň. Toto záleží aj od objemu náplní teda cartridgov.
5. Chladenie PC
V počítači by sme našli veľa chladičov rôznej povahy a druhu. Chladenie je podstatná vec v PC, lebo každý prístroj sa v dôsledku prechádzania elektrickej energie zohrieva a keď sa k tomu pridá aj náročná činnosť akou je 1 000 000 operácií v CPU tak chladenie je veľmi dôležité. Keby sme nechladili naše zostavy tak by naše počítače neboli funkčné behom pár chvíľ. Chladenie PC je sprostredkované pomocou pasívnych (pasív) a aktívnych (ventilátor) chladičov. Základné delenie chladičov by potom bolo: 1.pre CPU 2.pre ostatné komponenty 3.príslušenstvo 5.1 Chladiče pre CPU
Chladenie je ako som už povedal veľmi dôležité. Na procesory sa osádzajú rôzne typy a veľkosti chladičov. Celý chladič CPU je tvorený dvoma časťami. Prvá je pasívna časť teda hliníková základňa + hliníkové rebrovanie, do ktorého sa prenáša teplo. Najčastejšie sa používa hliník, ale už do popredie sa dostáva aj meď pre jej dobrú tepelnú vodivosť. Druhá časť je aktívna a to je ventilátor pripevnený na hliníkovom/medenom pasíve. Ventilátor má svoje telo (kostru) a na nej je motorček a lopatky. Motorček musí byť dobre vyrobený aby nebol ventilátor hlučný a aby pri otáčaní nerobil osmičkový pohyb, vtedy je zle vyvážený a je prakticky zlý. Rýchlosť ventilátora sa udáva v otáčkach za minútu (RPM = rotates per minute).
Niekedy dávno boli ventilátory vyrábané tak, aby dodávali čo najviac studeného vzduchu, tým rástli otáčky a tým rástol aj hluk a vibrácie. No však výrobcovia si uvedomili, že v tejto dobe nebudú ľudia počúvať takýto hluk a zurčanie a preto sa zamerali na zväčšenie ventilátora a jeho lopatiek a zmenšenie počtu otáčok. Čiže z pôvodných 5000-6000 RPM a neuchladeným (horúcim až prehratým CPU okolo 55 °C) procesorom sa tak dostalo až na 1800 - 2500 RPM a fajnových 35-40°C (Celeron), čo bol dosť dobrý pokrok v oblasti chladenia. Ďalšou vlastnosťou chladičov je prietok vzduchu za minútu (CFM = objem vzduchu za miútu). Na rôzne sockety (pätice) CPU sa osádzajú rôzne typy chladičov. Mohli by sme vytvoriť také 4 skupiny chladičov: 1.pre Socket 478 2.pre socket 754, 939, 940 3.pre socket A 4.pre socket LGA 775
Každá z týchto skupín má odlišné uchytenie na základnú dosku a socket.
5.2 Chladič pre komponenty
Koľko je v PC komponentov toľko aj chladičov existuje. Každý komponent pre svoju vyššiu výkonnosť by mal byť chladený. Či už ide o pasívne alebo aktívne chladenie nadmerné chladenie nie je až tak moc pozitívne, lebo pri veľkých víroch v skrinke PC je narušené priame prúdenie a cirkulácia vzduchu a takéto chladenie nie je pozitívne. Dobrá cirkulácia sa dá zaručiť vhodným usporiadaním káblov, ventilátorov ako v skrinke tak aj pri pevných diskoch. Základom úspechu je čo najviac odvádzať teplo hneď po tepelnej výmene von zo skrinky.
Existujú chladiče pre tieto komponenty: 1.pre samotnú skrinku – chladič odsáva teplý vzduch zo skrinky a najmä z okolia procesora a vychádza von za skrinkou. Je dosť efektný lebo pomáha udržiavať pravidelnú cirkuláciu vzduchu. 2.pre samotný zdroj – slúži na chladenie zdroja, lebo podľa výkonu (koľko wattov) je tiež rôzne zahrievanie zdroja. 3.pre operačné pamäte – napriek tomu, že RAMky sa až tak nezahrievajú, treba ich niekedy chladiť. Slúžia nato dve celo-medené platničky, ktoré sa pripevnia a natrú špeciálnou pastou na lepšiu výmenu tepelnej energie medzi nimi. Tieto pasívne chladiče sú dosť účinné a nie sú s nimi problémy keď sa operačná pamäť osádza na základnú dosku.
4.pre pevný disk – sú dva typy: Prvý je pasívny, a ten funguje na výmene tepla elektroniky z kovovými rúrkami a veľmi dobre vedú teplo alebo celý disk je zasadený do veľkého masívneho pasívu a tak je teplo dobre odvádzané. Druhý je aktívny, a to je hliníkový podstavec s dvoma ventilátormi ktoré fúkajú na disky. Chladič je umiestnený zdola, čiže chladí elektroniku, ale pri niektorých diskoch by sa toto hodilo radšej na vrchnú časť lebo časť okolo motora disku je viacej horúca. 5.pre čipovú súpravu (chipset) – ide o chladenie tiež veľmi dôležité. Severný most je viacej namáhaný a preto musí byť aj viac chladený. Určite býva chladený pasívne a skoro všetky bývajú aj aktívne. Južný most je menej používaný aj keď sa tam spájajú disky a pod. Chladený vôbec nebýval, ale už býva chladený aspoň tým pasívom, no aktívne chladení južný most som ešte nevidel. Pre severný most je možné použiť aj vodné chladenie (popíšem neskôr). 6.Chladenie pre grafickú kartu je už v dnešnej dobe veľmi dôležité. Nielen pasívne chladiče, ale aj ventilátory na karte nie sú žiadnym výmyslom. Niektoré menej výkonne karty ako napríklad ASUS GeForce FX5200X 128 MB sú chladené len pasívne a postačuje im to. Ale taká MSI GeForce NX6000GT 128 MB už bezpodmienečne je chladená pasív + aktívny ventilátor, ktorý jej grafický čip schladí približne na XXX °C. Takéto chladenie je pre niektorých zákazníkov veľmi málo. Na jednej strane chcú kartu schladiť ešte viac pred taktovaním ale na druhej stane chcú bez akéhokoľvek zvuku. Na takéto chúťky im poslúži masívny pasívny chladič s technológiou heat-pipe (vysvetlím neskôr), ktorý je už súčasťou grafickej po zakúpení. Sú obojstranné, takže chladenie prebieha ako na strane čipu, tak aj na jeho opačnej strane plošného spoja a niektoré typy majú heat-pipe vyvedené von zo skrinky na lepšiu výmenu tepla.
Vodné chladenie
Pri vodnom chladení sa využíva voda ako chladiace médium pri chladení procesora, severného mosta alebo grafického procesora. Na tieto komponenty sa uchycujú rôzne veľké platničky kade prúdi chladená voda. Celkový prístroj sa skladá z: 1.platničky na komponenty 2.prístroj na ochladzovanie vody 3.trubice na vedenie vody Princípy chladenia a vedenia tepla: 1.Sú celé z medi alebo hliníka a majú malú komôrku, kde tečie voda. Princíp: CPU odovzdáva teplo medenej platničke cez tepelne vodivú pastu. Voda sa otepľuje v dôsledku tepelnej výmeny medi a vody a kvapalina odchádza k prístroju. 2.Prístroj pozostáva z ventilátory/ov, popretkávané trúbky z medi. Čiže keď príde teplá voda do systému tak začne pretekať cez medené trúbky, kde voda odovzdáva teplo medi a tá je chladená ventilátorom, ktorý je nasmerovaný na rúrky chladí ich. Čiže na procesor prúdi stále studená voda, čo zaručuje vysokú účinnosť, ale na druhej strane toto zariadenie je veľmi veľké a preto sú niekedy problémy s umiestnením do skrinky ale aj mimo nej. 3.Trubice vedú vodu z prístroja na platničky a sú celé z umelej hmoty. Heat-pipe
Technológia Heat-pipe je najnovšou inováciou chladenia procesorov. Základom je využitie kondenzácie a následným premieňaním skupenstva. Na procesory je upevnená základná medená podložka, ktorá dobre odvádza teplo. Z nej vedú medené rúrky, ktoré prijímajú teplo. V nich je napustená kvapalina, ktorá prijíma toto teplo, vyparuje sa do druhej časti rúrky, tam odovzdá teplo druhej časti a to odovzdá teplo hliníkovému alebo medenému rebrovaniu. Kvôli tejto rýchlej výmene tepla a rýchlej premene skupenstva kvapaliny na plyn a naopak je zaručená dobrá tepelná vodivosť a kvalitné schladenie procesoru.
Iné formy chladenia
Ďalej a ďalej sa vyvíjajú nové možnosti ako chladiť PC. No však takéto metódy sa už ani nepoužívajú a jedine kto ich využíva sú ľudia, ktorí taktujú svoje počítače na maximum alebo tí čo testujú nové komponenty alebo chladiče. Ešte celkom známym spôsobom je chladenie tekutým dusíkom, ale táto metóda je drahá a nebezpečná. Ďalšou ešte nebezpečnejšou metódou, ktorá sa objavila na Ibize, keď dvaja Fíni testovali a taktovali nový procesor od AMD a chladili ho: na procesory bol ukotvený medený valec, vysoký približne 30 cm a doňho dávali kocky suchého ľadu a nalievali metanol. Tieto dve látky spolu dokonale reagovali a keďže táto reakcia je endotermická, teplo z procesora bolo veľmi dobré odvádzané. Takto schladili procesor až na -63,7 °C. Ale toto chladenie vyžadovalo každých 5 minút dolievať metanol, čo by bolo pre obyčajného užívateľa priam neúnosné.
6. Taktovanie (Overclocking)
Taktovanie je činnosť, pri ktorej sa z hardvéru snažia užívatelia vyťažiť maximum. Je to dvíhanie všetkých parametrov zariadení v PC. Najčastejšie sa taktuje procesor, grafická karta, operačná pamäť. Pri procesoroch je taktovanie nasledovné. Dvíhať sa môže: 1.Pracovná frekvencia (CoreClock) – dvíha sa buď v BIOSe alebo priamo vo Windowse. V BIOSe to je v zložke ”Cell Menu”. Nemôžme sa diviť, že niekedy frekvencia nestúpa toľko koľko by sme chceli, lebo často-krát BIOS je obmedzovaný a niekedy zastaraný na taktovanie. 2.FSB – vonkajšiu frekvenciu tiež dvíhame v Cell Menu a túto hodnotu musíme dvíhať veľmi pomaly, lebo je možnosť poškodenia procesoru. Táto hodnota je násobne menšia ako frekvencia a radšej postupne podvihnúť a vyskúšať či je systém stabilný. Priame taktovanie vo Windows je zaručené pomocou základnej dosky a jej funkcie D.O.T. (Dynamic Overclocking Techlogy), priame taktovanie pomocou utility (náradia, pomôcky) pre to určenej. Základné dosky MSI už takéto taktovanie podporujú pomocou náradia CoreCenter. Pred taktovaním CPU by sme mali usúdiť či nám bude chladenie procesory stačiť. No nie je na škodu mať aj rezervu. Je lepšie mať CPU viac schladené ako naraziť na problém s teplotami, čo by mohlo ohroziť ako taktovanie tak aj samotný procesor. Najviac sa podarilo schladiť procesor na -63,7 °C pomocou ľadovo - metanolovej lázni, no viac v Chladení.
Grafické karty: 1.dvíhanie frekvencie jadra – Core, toto je presne to isté ako pri procesoroch dvíhanie pracovnej frekvencie ale tiež ide o malé hodnoty. Už spomínaný fínsky občania (mimochodom králi overclockingu) zdvihli frekvenciu na X1800 XT na 1008 MHz 2.dvíhanie frekvencie pamätí na VGA – taktiež podobné procesorom, ale na rozdiel od jadra grafiky sa pamäť dvíha viacej. 3. Pri grafickej karte je taktovanie trocha jednoduchšie lebo grafická karta je dobré chladenie a počíta sa s taktom. Ale nemôžme chcieť od NX5200 nejakú NX6800. To vôbec nie. Treba taktovať vždy do úrovne kedy je stála stabilita.
Operačná pamäť: 1.dvíhanie frekvencie zbernice – ide o reálny rast frekvencie a tiež od tohto nečakajme zázraky. 2.časovaním – práve tu sa dá z RAMky vyťažiť čo najviac. Existujú utility na zmenu časovania RAMky, ale niektoré verzie BIOSu práve toto podporujú. Zase nemôžme chcieť od časovania všetko, treba veľmi pomaly a postupne znižovať hodnoty trvania samotných príkazov. Určite by sa nemalo prvé meniť prvé CL lebo akurát vtedy sú najväčšie problémy. Najčastejšie sa začína od posledných... Pri nejakom tom takte by naozaj nemal chýbať ten pasív na chladenie. Z toho vyplýva, že taktovanie sa oplatí vtedy, keď ste si úplne istý, že chladenie Vám vydrží čo najviac, máte utility na taktovanie (ak ich neobsahuje BIOS) a viete kedy prestať zdvíhať výkon už nadupaného PC!!!
Zdroje:
Svet Hardware - www.svethardware.cz PCTuning - www.pctuning.cz
Linky:
PC Space - www.pcspace.sk PCRevue - www.pcrevue.sk
|