Číslicové počítače

Zbernica

Zbernice (BUS) – Pod týmto pojmom rozlišujeme sústavu vodičov, ktoré zabezpečujú prenos signálov medzi jednotlivými časťami počítača. Pomocou týchto zariadení môžu jednotlivé komponenty počítača medzi sebou komunikovať. Zariadenia ako sú procesory, pamäte atď. sú prepojené tzv. systémovou zbernicou (CPU BUS).

Osobné počítače musia byť ľahko rozšíriteľné o nové prídavné zariadenia, ako sú zvukové karty, radiče diskov a pod. Toto je umožnené pomocou rozširujúcej zbernice, častejšie označovanej len ako zbernica.


Pamäte

Pamäť je (priestor), kde sa ukladajú spracovávané programy a údaje. Môžeme ho označiť aj ako internú pamäť alebo dočasnú pamäť. Okrem internej pamäti existuje externá pamäť, ktorá slúži najmä na ukladanie na trvalé uloženie dát.

Pamäť slúži na uloženie (zaznamenanie) informácií a inštrukcií vstupujúcich do počítača, medzivýsledkov, výstupných údajov ale aj grafických informácií a obrazoviek.

Pamäť počítača delíme na operačnú pamäť (vnútornú), zabezpečuje uschovanie údajov a programov v dobe, kedy počítač pracuje a na pamäť užívateľskú (vonkajšiu), ktorá slúži na dlhodobé uchovávanie údajov a programov v dobe, kedy je počítač vypnutý. Sú to polovodičové pamäte.

Vnútorné pamäte majú veľkú rýchlosť, ale spravidla malú kapacitu. Vonkajšie pamäte majú naopak veľkú kapacitu, ale nízku rýchlosť, resp. dlhý prístupový čas. Ak počítač potrebuje údaje z vonkajšej pamäti (z pevného disku alebo diskety), presunie ich do operačnej pamäti a tu ich ďalej spracováva.

Osobné počítače majú dva druhy operačnej pamäti: RAM a ROM. Permanentná pamäť ROM (z angl. Read Only Memory - pamäť len na čítanie) slúži na uchovanie základného programu, ktorý umožňuje komunikáciu počítača s vonkajšími zariadeniami, prípadne môže obsahovať operačný systém. Nie je závislá na dodávke elektrického prúdu a nie je možné meniť údaje v nej. V pamäti ROM počítača je špeciálny štartovací program. Tento program je po zapnutí počítača do siete automaticky spustený a zavedie do pamäti operačný systém, tak oživí hardware počítača a s počítačom je možno začať pracovať. Štartovací program je
súčasťou základného programu osobného počítača, ktorý sa nazýva BIOS. Pamäte typu ROM sú lacnejšie ako pamäte typu RAM.

Programovateľná permanentná pamäť PROM je pamäť typu ROM, no na rozdiel od základného typu, ktorý prichádza k užívateľovi s presne nahraným programom od výrobcu, túto pamäť si môže užívateľ pevne naprogramovať.

Vymazateľná pamäť PROM alebo EPROM je opäť druh pamäti ROM, ktorú je možné vymazať (obyčajne ultrafialovým svetlom) a potom do nej uložiť údaje podľa vlastnej potreby.

RAM pamäť (z angl. RANDOM Access Memory) slúži na uchovávanie údajov a programov počas činnosti počítača. Z RAM pamäti je možné informácie nielen čítať, ale aj zapisovať ich do nej. Je závislá na dodávke elektrického prúdu, po vypnutí počítača sa údaje z nej strácajú.

CMOS-RAM - pamäť s nízkym príkonom (väčšinou s pomocnými obvodmi na beh reálneho času) zálohovaná akumulátorom.

Input / Output Port´s -- Vstupno / Výstupné Porty ( rozhrania ) IO PORT - Input Output Port ( vstupno - výstupné brány ). Sú obvody, pomocou ktorých počítač komunikuje s perifériami ( vonkajšími zariadeniami ). Tie sú pripojené na zbernice aby mohli komunikovať s ostatnými komponentami.


Personal Computer - PC - Osobný počítač

Osobní počítač (anglicky Personal computer, zkratkou PC, čte se pí sí, česky hovorově též označovaný jako písíčko nebo pécéčko) je označení pro typ počítače určený pro použití jednotlivcem (narozdíl od dřívějších střediskových počítačů).

Pojem byl používán již v průběhu 70. let 20. století, kdy společnost Apple a řada dalších uvedly první osmibitové osobní počítače
na trh. Jako další zlomové datum se uvádí i lednu 1977, kdy vyšlo první číslo Personal Computing Magazine. Ale teprve s uvedením počítače IBM PC (IBM 5150) na trh v srpnu 1981 se ustálilo označení PC (nebo Personal computer) pro počítač s procesorem Intel x86 kompatibilní (tj. vnitřní architekturou a tím i komponentami a programovým vybavením slučitelný) s tímto modelem. Základem počítače je procesor neboli CPU, které se skládá z řadiče a z ALU (Aritmeticko logická jednotka).
Osobný počítač (PC) má stavebnicovú architektúru. Vo všeobecnosti je možné povedať, že zostava počítača PC sa skladá z nasledujúcich častí resp. podsystémov, dielov:

-základná procesorová doska tzv. matičná doska (motherboard),
-vnútorná pamäť (RAM, RWM aj ROM),
-prídavné dosky (tzv. karty),
-diskové zariadenia (FDD, HD, CD, OVO),
-vstupné zariadenie, najčastejšie klávesnica,
-výstupné zariadenia, štandardne monitor,
-skrinka počítača so stabilizovaným zdrojom napätia,
-prídavné vstupné a výstupné zariadenia ako napr. tlačiareň, myš, súradnicový zapisovač (ploter) a pod.


Modulárna výstavba PC umožňuje vel'kú variabilitu zostáv podľa požiadaviek užívateľa. Výrobcom hardwaru, zase dovoľuje špecializovať sa na výrobu určitého typu komponentov. Umožňuje to okrem iného aj rýchlejšiu obnovu vybavenia počítača, prípadne aj jeho neustále vylepšovanie.


Klasicfikácia počítačov

Pri rýchlom vývoji výpočtovej techniky je veľmi obťažne zvoliť jednotnú metodiku klasifikácie počítačov do kategórií. Pohľadov či
kritérií podľa ktorých môžeme deliť počítače je niekoľko. V praxi sa najčastejšie stretávame s rozdelením podľa: Vyhotovenia a výkonu:

Centrálne počítače (mainframe) - výkonné počítače vo výpočtových centrálach, určené na spracovanie extrémneho množstva údajov

Minipočítače (servery) - medzičlánok medzi centrálnymi počítačmi a mikropočítačmi. Ich výkon postačuje na spracovávanie veľkého množstva údajov.

Mikropočítače sa v súčasnosti delia na osobné a špeciálne počítače (určené pre riešenie úloh zo špecifickej oblasti).


Osobné počítače podľa prevedenia môžeme rozdeliť na:

desktop - univerzálny stolový počítač,
laptop - prenosný počítač - tento názov sa používal v počiatkoch rozvoja IT,.
notebook - súčasný názov pre prenosný počítač, ktorý svojím výkonom a vybavením zodpovedá stolovým počítačom,
palmtop - Sub-notebook - miniaturizovaný počítač s obmedzenou pamäťou, vo formáte menšom ako A4, nemáva žiadne
rozširujúce komponenty ako mechanika pružných diskov alebo CD mechanika,
PDA - osobný organizér - zariadenie spočiatku určené iba na organizovanie času - malo plánovací kalendár, hodiny a jednoduchú kalkulačku. V súčasnosti sa stáva komplexnejším nástrojom, ktorý rozširuje svoju funkcionalitu (výkon) a približuje sa k triede sub-notebookov.


Oblasti riešenia úloh:

Univerzálne počítače - vysoká efektivita pri riešení čo najširšieho spektra úloh. Spracovávajú veľké množstvá údajov - numerických i nenumerických
Problémovo orientované - riešenie úloh spojených najmä s informačnými systémami, riadiacimi systémami, systémov počítačom podporovaného navrhovania, diagnostiky
Špecializované počítače - zamerané na riešenie jednej úlohy alebo veľmi úzkeho spektra úloh


Podľa účelu využitia:

Univerzálne počítače - ich použitie vychádza zo spracovávaného programu
Špeciálne počítače - tzv. jednočipové počítače (označované aj ako vstavané), ktoré sa používajú v špecializovaných zariadeniach.


Podľa komplexnosti inštrukčného súboru:

RISC a CISC - rozdiel je v tom aké vnútorné inštrukcie pozná procesor. Či len jednoduché (RISC) alebo komplexné (CISC).

Podľa počtu procesorov:

Jednoprocesorové - majúce iba jeden procesor, ktorý spracováva všetky úlohy
Viacprocesorové - spracovanie úloh sa rozdeľuje medzi všetky procesory.


Podľa základnej veľkosti spracovávaných údajov v procesore:

8 - bitové - počítače rady Sinclair Spectum, Comodore, PMD a pod
16 - bitové - prvé PC AT
32 - bitové - PC s procesorom Pentium
64 - bitové - PC s procesorom Itanium

Ďalšie delenie by mohlo byť z hradiska historického, tak ako sa počítače vyvíjali, či podľa toho v akých sférach ľudskej činnosti sa s nimi stretávame.


MotherBoard - MainBoard - Základná Doska - Základná Procesorova Doska

Základná doska (Mainboard, Motheboard) je, ako už z názvu vyplýva základným stavebným kameňom PC. Určuje možnosti použita jednotlivých komponentov (procesor, pamäť, rozširuj. dosky, ...), ako i výkon systému a jeho rozšíriteľnosť. Dnes je na nej integrovaná väčšina riadiacich obvodov štandardných periférií. Je postavená na určitej rade integrovaných obvodov - čipovej sade (chipset).


Tá pozostáva z niekoľkých IO, z ktorých 2 majú výsadné postavenie:

- North Bridge - System Controller (niekedy s chladičom) - (MCH)
- South Bridge - Peripherial Bus Controller - (ICH2)

Centrom základnej dosky je vo všeobecnosti čipová sada (čipset), ktorá tvorí rozhranie medzi procesorom, radičom pamätí, zbernicami, vstupom a výstupom. Je to "komunikačné centrum" sprostredkujúce výmenu informácií medzi jednotlivými súčiastkami, ktoré sú uložené na základnej doske. Podľa čipovej sady je možné určiť aký typ procesora na základnej doske
budeme používať, ako bude rýchlo procesor komunikovať atd'. Čipová sada nie je tvorená len jedným kusom integrovaného obvodu, aj keď by sa to na prvý pohľad dalo povedať, ale delí sa na časti, ktoré sa špecializujú na istú formu komunikácie.

Napríklad:

NorthBridge - zabezpečuje komunikáciu medzi procesorovou zbernicou, grafickou zbernicou a zbernicou komunikujúcou s ďalšími časťami systému.

Tiež System Controller, je bližšie k procesoru a zaisťuje rýchle presuny dát medzi klúčovými oblasťami počítača. Najväčšou zbernicou FSB (Front Side Bus) je pripojený k procesoru a zaisťuje tak jeho úplnú komunikáciu s ostatnými časťami základnej dosky a PC samotného. Na northBridge sa tiež pamäťová zbernica. Jej rýchlosť býva väčšia, rovnaká alebo menšia, ako je rýchlosť FSB, a preto by frekvencii FSB mali zodpovedať tiež parametre pamäťových čipov.

SouthBridge - má za úlohu zabezpečovať prepojenie medzi zbernicami PCI a ISA, ktoré pracujú na rôznych frekvenciách a zároveň zabezpečuje komunikáciu medzi IDE, USB zariadeniami a CMOS pamäťou,

Super IO čip - čip, ktorý zabezpečuje pripojenie periférií k systému. Integruje viacero zariadení, ktoré pripájame do systému. Patrí sem radič disketovej mechaniky, dva sériové porty, jeden paralelný port. Je možné povedať, že v poslednom čase
postupne význam tohto čipu klesá nakoľko sa pomaly prechádza z tradičného sériového a paralelného rozhrania na USB rozhranie.

Rozdelenie čipsetu na SouthBridge a NorthBridge platilo pri starších doskách (pri starších rozumieme podporu procesoru Pentium a vyššie po PIII). Pri novších doskách sa miesto označenia čipov SouthBridge a NorthBridge začali používať "rozbočovače" (HUB). Rozdiel nie je len kozmetický - v názve, ale hlavne v konštrukcii a prepojení oboch častí, ktoré je rýchlejšie ako PCI zbernica. Pre komunikáciu medzi oboma časťami sa teda používa špeciálne prepojenie a tým je PCI zbernica voľna. NorthBridge - má nové označenie MCH - memory controler hub SouthBridge - má nové označenie ICH - input output controler hub.

Zmena architektúry oboch čipov, bola vynútená najmä zvyšujúcou sa rýchlosťou procesorov. Kým v začiatkoch rozvoja PC bol len jeden špecializovaný výrobca čipových sád - firma Intel, tak v súčasnosti je na trhu viacero výrobcov, ktorý dodávajú svoje produkty všetkým výrobcom základných dosiek (okrem samotného Intelu a AMD, tí si vyrábajú čipové sady sami). Platilo aj platí, že výrobca procesorov navrhne okrem samotného procesora aj čipovú sadu, ktorá sa bude používať na základných doskách podporujúcich jeho procesor. Teda okrem samotných výrobcov procesorov, ktorý vyrábajú čipové sady pre svoje procesory, existujú aj výrobcovia podporujúci obe platformy.

Medzi takýchto výrobcov patria:

VIA Technologies = VIA,
Acer Laboratories = ALI,
Silicon Integrated Systems = SiS.