Jak działa komputer

Aby zrozumieć działanie komputera, należy zapoznać się z podstawowymi elementami, z których jest on zbudowany, oraz funkcjami, które owe elementy pełnią.

Płyta główna

Głównym podzespołem komputera jest płyta główna. To obwód drukowany (płytka połączeniowa), do którego montowanych jest większość elementów. Umożliwia on komunikację wszystkim modułom i podzespołom komputera. Na płycie głównej znajduje się procesor, pamięć operacyjna, gniazda zwane kartami rozszerzeń służące do podłączenia dodatkowych podzespołów (karty graficznej, dźwiękowej, sieciowej - jeśli nie są zintegrowane z płytą główną), gniazda do podłączenia urządzeń magazynujących dane (dyski twarde, napędy optyczne itp.), także gniazda urządzeń zewnętrznych czyli tzw. porty wejścia/wyjścia (USB), oraz złącza klawiatury i zasilacza. Taka architektura komputera pojawiła się wraz z pierwszymi konstrukcjami IBM PC.

04-personal-computer-motherboard.jpg

Procesor wraz z układem chłodzącym

Procesor komputera odpowiada za przetwarzanie danych. Jego działanie oparte jest na systemie dwójkowym (zerojedynkowym) i polega na wykonywaniu prostych operacji matematyczno-logicznych. Podstawową cechą procesora jest długość słowa (wyrażona w bitach), na którym wykonuje on operacje obliczeniowe (np procesor 64-bitowy). Procesor zbudowany jest z dużej ilości tranzystorów, których liczba i gęstość upakowania zwiększa się wraz z rozwojem technologii, co przekłada się na wzrost szybkości jego działania. Procesory produkowane są w formie układów scalonych, w zamkniętych obudowach z licznymi wyprowadzeniami. Montowane są na płycie głównej w specjalnych gniazdach. Każdy procesor wyposażony musi być w system chłodzący składający się z wentylatora i radiatora. To on odpowiedzialny jest za utrzymanie odpowiednich termicznych warunków pracy procesora - niedopuszczenie do przegrzewania układu i spadku jego wydajności.

01-cooler.jpg

Pamięć operacyjna RAM

Zbudowana jest w formie układu scalonego. W danej konfiguracji pracować mogą jedynie pamięci RAM, których konstrukcje kompatybilne są z układem gniazda i mogą być obsługiwane przez chipset płyty głównej komputera. RAM jest obszarem bezpośredniego dostępu procesora, z którego pobierane są instrukcje potrzebne do wykonywania przez procesor określonych zadań. Jest rodzajem pamięci, w której informacje przebywają jedynie tymczasowo (w odróżnieniu od pamięci ROM).

08-pamiec.jpg

Pamięć ROM

Pamięć półprzewodnikowa, z której dane można tylko odczytywać. Zapis jest niemożliwy lub wymaga dodatkowego sprzętu (programatora). W pamięci ROM przechowywane są dane, które muszą pozostać po odłączeniu zasilania, np. BIOS.

BIOS

Zestaw podstawowych procedur wykonawczych zapisanych w pamięci stałej, których zadaniem jest pośredniczenie pomiędzy systemem operacyjnym a sprzętem. Innymi słowy, to system, który konfiguruje podstawowe funkcje komputera. BIOS kontroluje podzespoły komputera oraz podłączone do niego urządzenia peryferyjne. BIOS jest zapisany w komórkach pamięci układu scalonego znajdującego się na płycie głównej. Ustawienia konfiguracyjne BIOS-u podtrzymywane są dzięki baterii, zasilającej układ.

Urządzenia peryferyjne

To wszelkie urządzenia służące do wprowadzania danych do komputera, a także do transferu wyników jego pracy na zewnątrz. Z powodu swoich zadań, określane są także urządzeniami wejścia/wyjścia. Do podstawowych urządzeń wejścia zaliczamy klawiatury, myszy, mikrofony. Typowymi urządzeniami wyjścia są zaś monitory, drukarki i głośniki. Podłączenie peryferii następuje za pośrednictwem gniazd montowanych do płyty głównej komputera, do których dostęp uzyskuje użytkownik poprzez wejścia w ściankach jego obudowy. Wśród gniazd tego rodzaju można wyróżnić port PS/2 do podłączenia myszy lub klawiatury, porty USB, Bluetooth, złącze Ethernet LAN, gniazd audio tzw. mini jack (przesył analogowych sygnałów audio), złącze S/PDIF coaxial i S/PDIF optical (przesyłania cyfrowych sygnałów dźwiękowych), eSATA, D-SUB oraz DVI (sygnał wideo analogowy i cyfrowy). Transmisja danych w tym przypadku odbywa się za pośrednictwem specjalnie przeznaczonych do tego magistrali.

06-klawiatura.jpg

Magistrale

Wśród magistrali wyróżniamy różne standardy: PCI, PCI-Express i AGP stworzone do obsługi kart rozszerzeń (PCI-Express, AGP obsługuje karty graficzne), ATA/IDE, SATA i SCSI służące do obsługi dysków i napędów, USB pozwalającą na podpięcie zewnętrznych kart rozszerzeń (również dysków), Ethernet i WLAN zaprojektowane do obsługi połączeń sieciowych. Różnorodność magistral wynika ze wzrostu wydajności procesorów i konieczności dostosowania do wzrastającej szybkości działania systemu. Dzięki magistralom dane płyną do procesora (lub odwrotnie) poprzez chipset.

07-motherboard-zlacza.jpg

Chipset

Chipset składa się na ogół z dwóch układów: mostka północnego i południowego (obecnie bardzo często rolę mostka północnego przejmuje procesor). Chipset odpowiada za przepływ informacji pomiędzy procesorem a pamięcią, magistralami AGP/PCI-E, urządzeniami peryferyjnymi, kartami rozszerzeń, dyskiem twardym. Innymi słowy, zawiaduje wymianą danych pomiędzy podzespołami komputera. Chipset określa ponadto właściwości płyty głównej i kompatybilność komponentów (rodzaj CPU i limit pamięci RAM), warianty rozbudowy systemu (limit obsługiwanych kart rozszerzeń) oraz możliwości zwiększania szybkości pracy procesora (tzw. overclocking).

Dysk twardy (HDD, SSD)

Może być urządzeniem stosującym zapis magnetyczny (HDD) lub zbudowanym z komórek pamięci typu flash (SSD). Dysk służy do magazynowania danych. Tutaj także znajduje się system operacyjny, który uruchamia się po zakończeniu odpowiednich procedur rozruchowych BIOS-u. Na dysku instalowane jest również wszelkie oprogramowanie.

02-hard-disk-drive.jpg

Zasilanie

Odpowiedni zasilacz podpięty jest do specjalnego gniazda płyty głównej. Tą drogą dostarczana jest energia potrzebna do zasilenia wszystkich układów płyty głównej komputera z wyjątkiem procesora. CPU ma swoje osobne zasilanie, a gniazdo znajduje się w jego pobliżu. Wtyczki wentylatorów podłącza się także do specjalnych gniazdach oznaczanych na ogół jako FAN. Wentylator procesora, którego obroty są sterowane podpina się do gniazda CPU FAN.

05-zasilacz.jpg

Urządzenia peryferyjne zintegrowane z płytą główną

Karta graficzna

Współczesne komputery mają na ogół układy graficzne zintegrowane z mostkiem północnym chipsetu. Takie rozwiązanie i uzyskiwane w ten sposób moce obliczeniowe są w zupełności wystarczające dla codziennych zastosowań. W przypadku bardziej wymagających aplikacji konieczne jest zastosowanie dodatkowych zewnętrznych układów graficznych.

Karta sieciowa

Karty sieciowe montowane są na ogół do obwodów płyty głównej. Rolę karty sieciowej przejmuje niekiedy mostek południowy. W tanich komputerach trafiają się niestety układy niskiej jakości, przez co wysoka jakość transmisji może wymagać zastosowania dodatkowych układów zewnętrznych. Bardzo rzadko zdarza się natomiast umieszczenie na płycie głównej układu WLAN - dla takiej funkcjonalności wymagana jest zewnętrzna karta rozszerzeń.

Karta dźwiękowa

Także ona stanowi na ogół element płyty głównej, którego jakość wystarcza z powodzeniem do codziennych zastosowań. W przypadku zastosowań profesjonalnych zaleca się zakup dodatkowej karty, która spełni wysokie oczekiwania użytkownika.

Działanie

Jak już wspomnieliśmy, komputer przetwarza informacje zapisane w systemie binarnym, czyli za pomocą zer i jedynek. Przetwarzanie danych to wykonywanie ogromnej liczby obliczeń w możliwie najkrótszym czasie.

Tekst, obraz czy dźwięk - wszystko może być reprezentowane przez liczby, przedstawione za pomocą liczb, które wyrażone być mogą przez sygnały elektryczne. Dzięki swoim układom komputer przetwarza sygnały wyjściowe i prezentuje określone wyniki.

Każdy komputer wykonuje cztery podstawowe operacje: pobiera dane, przechowuje i przetwarza oraz wyprowadza. Za każdą z tych operacji odpowiada inny blok urządzenia. Wśród podzespołów pobierających dane i przetwarzających je do postaci informacji binarnych znajdziemy klawiatury, myszy, mikrofony czy kamery, czujniki i panele dotykowe smartfonów. Informacje składowane są w pamięci komputera, przetwarzane przez procesory i prezentowane na zewnątrz np. w formie wizualnej, dzięki monitorom czy ekranom smartfonów, lub dźwiękowej, za pośrednictwem głośników. I tak, np. naciskając klawisz, klawiatura podaje odpowiedni sygnał binarny, procesor oblicza jak wyświetlić daną literę dzięki instrukcji pobranych z pamięci, w pamięci także zapisywany jest wynik, a informacja przesyłana jest i wyświetlana na ekranie, który przekształca odpowiednie sygnały binarne na wizualne. Aby można było przetworzyć szybko dużą liczbę informacji konieczny jest odpowiednio wydajny procesor i pojemna pamięć. Współczesne komputery stają się coraz wydajniejsze ponieważ wymagana jest obróbka coraz większej ilości danych. Zaawansowana gra na przestarzałym sprzęcie nie będzie mogła być odtworzona, w najlepszym wypadku będzie zwalniać, przycinać, lub też pozbawiona zostanie wielu istotnych szczegółów wpływających na jej atrakcyjność.

Inną istotną częścią systemu jest tzw. software, czyli oprogramowanie będące ciągiem zrozumiałych dla podzespołów komputera instrukcji. Oprócz zadań obliczeniowych, procesor pełni szereg innych funkcji, jak sterowanie i zarządzanie zasobami komputera; jego obwody wysyłają i odbierają sygnały elektryczne do/z różnych elementów urządzenia. Instrukcje dotyczące rodzaju wykonywanej operacji znajdują się w pamięci. CPU pobiera je i wykonuje w kolejności. Taka sekwencja poleceń to program komputerowy, który jest formą binarnego kodu. Komputer może wykonywać jednocześnie wiele różnych programów. Pomaga mu w tym System Operacyjny (np. Windows), który zarządza sposobem wykorzystania sprzętu przez oprogramowanie, innymi słowy kontroluje pozostałe aplikacje. Całe oprogramowanie składowane (instalowane) jest na dysku twardym, stąd tak istotna jest kondycja tego podzespołu - w przypadku jego awarii system operacyjny przestaje być dostępny i nie można uruchomić komputera. System Operacyjny decyduje kiedy procesor ma uruchomić program, czy oprogramowanie może korzystać z urządzeń wejścia/wyjścia, to System obsługuje wiele aplikacji jednocześnie korzystając z usług CPU.

Co dzieje się gdy włączamy komputer

Po włączeniu komputera zainicjowany zostaje BIOS, który najpierw przeprowadza kontrolę wszystkich elementów płyty głównej i urządzeń peryferyjnych. Następnie za pośrednictwem sektora startowego (najczęściej pierwsze 512 bajtów dysku) przechodzi do rozruchu znajdującego się na dysku Systemu Operacyjnego (np. Windows), który przejmuje zarządzanie zasobami komputera. Uruchomione przez użytkownika oprogramowanie to układ poleceń zbudowany z linijek kodu binarnego, które stanowią sygnał elektryczny przepływający przez obwody płyty głównej i innych podzespołów komputera. Dzięki klawiaturze i myszy możliwa jest komunikacja z urządzeniem (wprowadzanie danych, wydawanie poleceń), a wszystkie efekty działania komputera obserwować można np. za pośrednictwem monitora.

 

Podzespoły komputera podlegają ciągłemu rozwojowi, ich wydajność rośnie, rozwijają się wykorzystywane technologie, jednak jego budowa oraz sama idea działania pozostają w zasadzie od kilkudziesięciu lat niezmienne.

Galeria Iviter

serwis elektroniki 1 serwis elektroniki 2 serwis elektroniki 3 serwis elektroniki 4 serwis elektroniki 5 serwis elektroniki 6 serwis elektroniki 7 serwis elektroniki 8

Jesteśmy serwisem pogwarancyjnym. Nie działamy w ramach gwarancji.

Kontakt telefoniczny do nas - 22 113 40 88.
Darmowa diagnoza i wycena naprawy. Sprawdź nasze referencje: iviterserwis.pl/referencje

Jeśli nie mieszkasz w Warszawie możesz wysłać do nas sprzęt do naprawy. Szczegółowa instrukcja o tym jak tego dokonać: iviterserwis.pl/darmowapaczka

serwis pogwarancyjny