ZÁKLADNÍ JEDNOTKA POČÍTAČE

Základní jednotka počítače

ZÁKLADNÍ JEDNOTKA POČÍTAČE

Základní jednotka počítače je tvořena základní deskou (motherboard), která tvoří "kostru" počítače, jedná se o velký obvod s plosnými spoji s mnozstvím patic, slotů a konektorů. Na ní jsou pak umístěny jednotlivé součástky důlezité pro provoz počítače - mikroprocesor, vnitřní paměti, sběrnice. Základní deska pak umozňuje propojení jednotlivých částí počítače včetně periferií.

MIKROPROCESOR

Mikroprocesor je integrovaný obvod, který vybírá a zpracovává in 24424q1615y formace z paměti. Bez mikroprocesoru není počítač schopen vykonávat zádné operace. Jedná se o základní část počítačové jednotky, která realizuje aritmetické a logické operace a řídící činnost počítače.

Skládá se z řídící jednotky (ŘJ), která zajisťuje řízení celého počítačového systému a aritmeticko-logické jednotky (ALJ) vykonávající veskeré aritmetické, logické a dalsí operace.

ŘJ (řadič) procesoru určuje, které operace podle programu mají být provedeny a v jakém pořadí (jedná se o jakýsi "mozek" počítače). ALJ zabezpečuje realizaci aritmetických a logických operací podle příkazů řadiče mikroprocesoru.

Mezi nejznámějsí značky mikroprocesorů patří Intel, Cyrix, AMD, Motorola.

Kazdý procesor je charakterizován třídou (typ procesoru) a pracovní frekvencí. Pracovní frekvence (kmitočet) je důlezitou charakteristikou mikroprocesoru, která se uvádí v souvislosti s rychlostí procesoru. Frekvence (Mhz) vyjadřuje kolik zvládne procesor za sekundu instrukcí.

700 MHz = 700 000 000 instrukcí za sekundu.

U počítačů obvykle platí, ze procesor vyssí třídy na nizsí frekvenci je rychlejsí nez procesor nizsí třídy na vyssí frekvenci.

Princip procesoru spočívá v tom, ze na vstupu vodiče do procesoru buď je, nebo není přivedeno napětí (logická 0, 1) Procesor pak sled 1 a 0 zpracovává. Podle toho kolik dokáze procesor zpracovat těchto impulsů, je označen jako x-bitový (8-bitový, 16-bitový, 32-bitový, 64-bitový).

První mikroprocesory byly vyvinuty pro počítače typu XT 8088 a 8086. Patří do 8-bitových procesorů, pracujících s pracovní frekvencí 4 - 10 MHz.

Druhým vývojovým typem mikroprocesoru je 80286, který se objevuje kolem roku 1982, jedná se o 16-bitový mikroprocesor pracující s frekvencí do 25 MHz.

Mikroprocesor 80386 se vyvíjí v roce 1985. Jedná se o 32-bitový procesor pracující s kmitočtem 33 - 40 MHz. Rozlisujeme u něj dva typy - levnějsí 80386SX, který má pouze 16-bitovou datovou a 24-bitovou adresovou sběrnici (dokáze adresovat az 16 MB paměti). Drazsí 80386DX má jiz 32-bitovou datovou i adresovou sběrnici, která adresuje az 4 GB paměti.

V roce 1989 je uveden na trh mikroprocesor typu 80486, který je 32-bitový. Podle pracovní frekvence rozlisujeme několik jeho typů - 80486SX se vyrábí pro 20 a 33 MHz, 80486DX pro 50MHz, 80486DX2 pro 66 MHz, 80486DX4 s taktovací frekvencí 75 - 100 MHz.

V současnosti se na trhu vyskytují následující typy mikroprocesorů:

a) Intel Pentium (80586, K5), který pracuje s pracovní frekvencí do 75 - 200 MHz a komunikuje po 64-bitové sběrnici.

b) Intel Pentium MMX (K6 od AMD, 6x86MX od Cyrixu) - pracovní frekvence 166 az 233 MHz, jedná se o procesor s multimediálním rozsířením

c) Intel Pentium II, Intel Celeron, AMD K6 3D - az 450 MHz, jsou výkonnějsí

d) Intel Pentium III - az 1 GHz

e) Intel Pentium IV - pracovní frekvence přesahuje 1GHz, problémem procesorů s vysokou frekvencí vsak nastává při chlazení.

Procesorům Pentium III a Pentium IV pak konkurují AMD K7 Duron, AMD K7 Athlon a AMD K7 Thunderbird.

d) Intel Pentium Pro.

"Základní struktura" PC nesnese na jedné sběrnici dva rovnocenné procesory, a proto se pouzívají tzv. koprocesory, coz je jakýsi pomocník hlavního procesoru, určený pro nějakou speciální úlohu. V osobních počítačích se nejvíce rozsířily numerické koprocesory.

Výkon počítače

Výkon počítače je ovlivněn třemi základními faktory - počtem procesorů, pracovní frekvencí a velikostí dávky zpracovávané informace.

a) počet procesorů - bězné osobní počítače mají jeden procesor a několik koprocesorů, velké počítače mají větsí počet procesorů (CM-2 má 65536 procesorů).

b) pracovní frekvence (kmitočet) - udává počet základních řídících signálů pro činnost mikroprocesoru za sekundu. Udává se v MHz. Mikroprocesor v bězném AT 80286 má kmitočet 16 MHz, 80486 má frekvenci 66 MHz, nejrychlejsí počítače v současnosti dosahují 1200 MHz.

c) velikost najednou zpracovávané informace - udává se v bitech. Vyrábějí se 8, 16, 32, 64, 128-bitové procesory.

Rychlost počítačů se obvykle udává počtem operací s reálnými čísly za sekundu. Jednotkou výkonu je FLOPS (floating point operations per second).

Poměr rychlosti výpočtů osobního počítače a superpočítače je přiblizně jako poměr mezi rychlostí letadla a hlemýzdě.

Jiná jednotka rychlosti počítačů je MIPS (miliony instrukcí za sekundu). Nejvýkonnějsí PC mají výkon az do 30 MIPS.

VNITŘNÍ PAMĚŤ

Vnitřní paměť počítače slouzí k ulození dat a částí nebo celých (podle velikosti programu a vnitřní paměti) programů, se kterými procesor v danou chvíli pracuje.

Jednotky kapacity paměti

Základní jednotkou kapacity paměti je jeden bit (b). Do paměťové buňky o velikosti 1b se vejde informace o výběru jedné ze dvou mozností (0 nebo 1). 1 bit je malé mnozství informace a proto se pouzívají větsí jednotky. Na ulození jednoho znaku (například písmene A) je zapotřebí 8 bitů.

8 bitů vytváří větsí jednotku - byte (B). Do jednoho bytu můzeme ulozit jeden z 256 různých znaků.

1 B = 8 b

Jedna strana formátu A4 má podle normy 30 řádků a 60 znaků na řádek. Na ulození obsahu strany formátu A4 je tedy zapotřebí maximálně 1800B.

Vyssí jednotky kapacity paměti:

1 KB = 1 024 B 1 GB = 1 024 MB

1 MB = 1 024 KB = 1 048 576 B 1 TB = 1 024 GB

Kniha formátu A5 má 40 řádků na stránce, 55 znaků na řádku a 250 stran.

40 * 55 * 250 = 550 000 B

Na ulození knihy potřebujeme paměť asi 540 KB.

Typy vnitřní paměti

RAM

Paměť s přímým přístupem (Random Access Memory). Tato paměť slouzí pro čtení a zápis údajů. Údaje lze do tohoto typu paměti kdykoliv a opakovaně zaznamenávat a také je v paměti vyvolávat. Po vypnutí napájecího zdroje se obsah paměti RAM vymaze automaticky, je tedy závislá na napájecím zdroji.

ROM

Paměť omezená jen na čtení (Read Only Memory). Je to trvalá paměť, jejíz obsah byl zaznamenán jiz přímo při výrobě. Údaje vlozené do tohoto typu paměti nelze měnit. Obsah paměti typu ROM je uchován i po vypnutí napájecího zdroje.

Části vnitřní paměti

Hlavní paměť (operační) - jedná se o paměť typu RAM. Obsahuje ty části programu a dat, s nimiz počítač právě pracuje. Je realizována integrovanými paměťovými obvody obvykle na samostatném čipu(ech). Lze do ní zaznamenávat i z ní číst. Bězné osobní počítače mají 1 -16 MB paměti (1, 2, 4, 8, 16 MB).

Je mnohem rychlejsí oproti pevnému disku a právě proto ji počítač vyuzívá pro ulození dat, se kterými zrovna pracuje. Tím se rychlost počítače zvysuje, a paměť RAM tedy ovlivňuje i celkový výkon počítače. Čím větsí je paměť RAM, tím více dat v ní můze být ulozeno a tím méně často musí počítač pouzívat pomalejsí pevný disk.

Potřebná velikost hlavní paměti zálezí samozřejmě také na tom jaký operační systém pouzíváte a s jakými programy pracujete. Pokud vsak budete mít výkonný procesor, ale malou paměť, vás počítač přílis rychlý nebude.

Řídící paměť - jedná se o paměť typu ROM. Z této paměti lze pouze číst. Uchovávají se v ní standardní programy důlezité pro chod počítače (části operačního systému).

Registry - malé paměti typu RAM. Jsou to paměťové prvky pouzívané v různých částech technického vybavení počítače (v mikroprocesoru, operační paměti, přídavných zařízeních a jejich řídících jednotkách), mají kapacitu řádově desítky, maximálně stovky bitů a slouzí k uchování mezivýsledků zpracování.

Vyrovnávací paměti (CACHE) - paměť typu RAM s krátkou dobou přístupu, která slouzí k vyrovnání rychlostí mezi různými částmi technického vybavení počítače (například mezi rychlou základní jednotkou a pomalejsími periferiemi). Základem je rychlá paměť RAM pouze s několika (0,5 - 512 kB) paměťovými místy.

SBĚRNICE

Mezi jednotlivými částmi počítače (mezi procesorem a paměťmi, mezi procesorem a přídavnými zařízeními) musí být zařízení, které plní funkci komunikačního prostředku. O to se stará sběrnice, která zajisťuje přenos :

1) řídících signálů = sběrnice řídící

2) adres paměťových míst = sběrnice adresová

3) dat = sběrnice datová

Dohromady tvoří tyto sběrnice systémovou sběrnici. Je to "centrální dálnice" mezi mikroprocesorem a okolím.

Sběrnice je technicky tvořena měděnými spoji leptanými na desce s plosnými spoji počítače. Tyto spoje přenásejí elektrické signály odpovídající 0 a 1.

Důlezitou charakteristikou sběrnice je velikost sběrnice, tzn. kolik bitů najednou sběrnice přenese. Na velikosti sběrnice velmi zálezí, protoze i ten nejrychlejsí procesor není vyuzit, pokud rychle vypočítaná data proudí počítačem pomalu.

Podle velikosti rozlisujeme sběrnice - 8-bitová, 16-bitová, 32-bitová, 64-bitová

Podle velikosti (síře) sběrnice se řídí i mnozství současně přenásených a zpracovávaných bitů v mikroprocesoru. Hovoří se o slovu mikroprocesoru => podle velikosti slova mikroprocesoru se osobní počítače a mikroprocesory dělí na 8-bitové, 16-bitové, 32-bitové a 64-bitové. Délka slova mikroprocesoru ovlivňuje rychlost mikroprocesoru, velikost adresovatelné operační paměti a souvisí s počtem instrukcí, které je schopen mikroprocesor realizovat (32-bitový mikroprocesor dovoluje adresovat 2 paměťových míst, čímz kapacita paměti můze dosáhnout az 4 GB).

Mezi pouzívané sběrnice patří například ISA (16-bitová), EISA (32-bitová), MCA (32-bitová), VLB (32-bitová), PCI (64-bitová).

b) WINDOWS