1. Budowa komputera
Komputer określany mianem PC (Personal Computer), czyli osobisty, zdobył największą
popularność, zarówno w różnych dziedzinach działalności zawodowej, jak i w domach.
Określenie PC spotyka cię w literaturze fachowej, reklamach i mowie potocznej od 1981
roku, kiedy to firma IBM (International Business Machines Corporation) wprowadziła na
rynek mikrokomputer serii IBM PC.
Komputer (mikrokomputer) jest to zestaw urządzeń elektronicznych,
realizujący przetwarzanie informacji (danych). Pojęcie przetwarzania
danych jest bardzo szerokie, bo kryje się pod nim zarówno przetwarzanie
prostych i złożonych tekstów, organizacja baz danych, realizacja obliczeń
finansowych a także przetwarzanie grafiki oraz dźwięku w praktycznie dowolnej
postaci. Za pomocą komputera można sterować innymi urządzeniami takimi jak
np. centrala telefoniczna. Aby właściwie i efektywnie wykorzystywać komputer
istnieje konieczność posiadania odpowiedniego oprogramowania. Na zamówienie
firmy IMB został opracowany przez firmę Microsoft dziś już coraz rzadziej
stosowany system operacyjny DOS (Disk Operating System). Obecnie jego
miejsce zajmuje opracowany także przez tą samą firmę system Windows 98,
Milenium, XP, NT. Poza systemem operacyjnym do pracy komputera niezbędne są
również inne programy umożliwiające obsługę urządzeń zewnętrznych takich jak
monitor czy drukarka. W związku z bardzo dynamicznie rozwijającym się rynkiem
komputerów programy i systemy operacyjne stają się coraz prostsze w obsłudze,
przez co są bardziej przyjazne dla użytkownika.
Dzisiejsze komputery to nie tylko maszyny liczące wspomagające prace
badawcze, ale także: kasy fiskalne sklepie, urządzenia sterujące miliardami
połączeń telefonicznych, pomagające w skomplikowanych operacjach bankowych i
wykonujące wiele innych działań w przemyśle, medycynie oraz wkraczające coraz
częściej do naszych domów. Dla pełnego zrozumienia znaczenia komputerów
istotne jest poznanie historii ich rozwoju oraz wpływu na rozwój cywilizacji.
Ludzkość wytwarza coraz więcej informacji. Tak wiele, że jej przetwarzanie, czyli
pamiętanie, klasyfikowanie, poszukiwanie, obrazowanie i zestawianie jest ponad
ludzkie siły. Dlatego tak duże znaczenie osiągnęły maszyny , które radzą sobie z
tym zadaniem lepiej i szybciej od człowieka - komputery. Komputery, czyli
maszyny liczące ( z ang. compute - obliczać) mają więcej lat niż się na ogół

2. przypuszcza. Za przodków komputera uznać, bowiem należy wszystkie urządzenia
służące do liczenia.
Prawie 5000 lat temu w środkowej Azji powstało urządzenie liczące nazywane
Abacus i uznawane za pierwsze mechaniczne urządzenie tego typu. Po polsku
nazywamy je liczydłami i o dziwo - liczydła w niektórych regionach świata
używane są do dzisiaj. Zbudowane w postaci nanizanych na sztywny pręt
przesuwanych w trakcie wykonywania operacji kuleczek lub talerzyków liczyło w
kombinowanym systemie dwójkowo-piątkowym. Liczydła straciły nieco swą
popularność wraz z upowszechnieniem papieru i pióra. Niemniej jednak
przetrwały w niektórych biurach do połowy lat 50-tych naszego wieku ze względu
na niewielką cenę i prostotę.
W roku 1642 Blaise Pascal (1623 -1662), mający wówczas 18 lat syn
francuskiego poborcy podatkowego, skonstruował maszynę liczącą, nazwaną
(Pascaline), która miała ułatwić ojcu obliczanie i sumowanie zebranych podatków.
Pascal pracował nad nią wiele lat, ulepszał ją i wykonał sam kilkanaście
egzemplarzy tego urządzenia. Maszyna Pascala miała tylko możliwość dodawania
liczb ośmiocyfrowych. W 1694 r. niemiecki matematyk i filozof, Gottfried
Wilhelm von Leibniz (1646 -1716), wykorzystał doświadczenia Pascala do
stworzenia maszyny, która mogła również wykonywać operacje mnożenia.
Podobnie jak jego poprzednik, Leibniz wykorzystał do wykonywania operacji
system odpowiednio sprzężonych mechanicznie i obracających się przekładni,
krążków i dźwigni. Znając z notatek i opisów rozwiązanie Pascala mógł on
udoskonalić jego konstrukcję.
W 1820 francuski konstruktor Xavier Thomas de Colmar skonstruował
urządzenie nazywane potem popularnie arytmometrem, które mogło wykonywać
cztery podstawowe operacje matematyczne. Arytmometry były powszechnie
używane do I wojny światowej, a w wielu krajach w znacznie ulepszonej postaci
(już jako urządzenia elektryczne) można je było spotkać w biurach i urzędach
jeszcze w latach 60-tych naszego stulecia.
Za najwybitniejszego twórcę maszyn liczących, żyjącego przed erą elektroniczną,
uważa się Anglika Charlesa Babbage'a (1791 - 1871). Swoją pierwszą maszynę
nazwaną - maszyną różnicową, ( gdyż wykonywała obliczenia metodą różnicową),
konstruował przez ponad 10 lat. Trapiony jednak wieloma kłopotami rodzinnymi i
finansowymi oraz nie mogąc do końca porozumieć się ze swoim głównym
wykonawcą - konstruktorem Clementem zaprzestał dalszych prac nad nią w 1842
roku. Zmontowaną część maszyny (podobno nadal sprawną) można oglądać w
Muzeum Nauk w Londynie. Należy dodać, że w odróżnieniu od maszyn Leibniza i
Pascala, po ręcznym ustawieniu początkowego stanu, dalsze działania maszyny
różnicowej nie wymagają już żadnej ingerencji użytkownika poza kręceniem
korbą.
Koniec XIX wieku był początkiem rozwoju urządzeń mechanograficznych, których

3. głównym przeznaczeniem było usprawnienie rachunków statystycznych,
księgowych i biurowych.
Zaczęło się w Stanach Zjednoczonych od Hermana Holleritha, który postanowił
zautomatyzować prace statystyczne związane ze spisem ludności
przeprowadzanym wtedy w Stanach co dziesięć lat. Hollerith sięgnął po
elektryczność, jako źródło impulsów i energii, rozwinął postać karty perforowanej,
na której zapisywano dane i zbudował elektryczny czytnik - sorter kart.
Olbrzymim sukcesem Holleritha okazał się spis 1890 roku, którego wyniki zostały
całkowicie opracowane za pomocą jego urządzeń na podstawie danych zebranych
na jego kartach. W następnych latach Hollerith dostarczał lub wypożyczał swoje
urządzenia do przeprowadzenia spisów w wielu krajach, w tym także w Europie,
między innymi w Rosji. Na przełomie XIX i XX wieku powstało wiele firm, które
początkowo oferowały maszyny sterowane kartami perforowanymi i z latami
zyskiwały na swojej potędze a wiele z nich przetrwało do dzisiaj, jak na przykład
IBM, Bull, Remington - Rand, Burroughs, a także NCR (kasy), i Bell (telefony).
Udoskonalona i znormalizowana karta perforowana przez wiele dziesięcioleci była
uniwersalnym nośnikiem informacji, a pierwsze maszyny mechaniczne do
przetwarzania danych zapoczątkowały stale rosnący popyt na przetwarzanie
informacji.
W latach II wojny światowej Alan Turing został włączony do grupy specjalistów
zajmujących się w Wielkiej Brytanii deszyfracją kodów Enigmy - maszyny, którą
Niemcy używali do kodowania meldunków i rozkazów rozsyłanych swoim
jednostkom na wszystkich frontach. W 1941 roku działalność tej grupy
przyczyniła się do zredukowania brytyjskich strat na morzach o 50%. Brytyjscy
specjaliści korzystali z materiałów (wśród których był egzemplarz Enigmy oraz
maszyna deszyfrująca zwana bombą) przekazanych im w 1939 roku przez grupę
Polaków kierowaną przez Mariana Rejewskiego, zajmujących się od pięciu lat
skonstruowaniem maszyny deszyfrującej. Chociaż Brytyjczycy udoskonalili
maszynę deszyfrującą otrzymaną od Polaków, pozostawała ona nadal maszyną
mechaniczną i jej działanie nie nadążało za ciągle udoskonalanymi i zmienianymi
przez Niemców egzemplarzami Enigmy. Ocenia się że w szczytowym okresie II
wojny światowej Niemcy używali ponad 70 tysięcy maszyn szyfrujących Enigma.
Prace nad maszyną deszyfrującą Enigmę przyczyniły się do powstania pod koniec
wojny w Wielkiej Brytanii kalkulatorów elektronicznych. Powstało kilka wersji
maszyny o nazwie Coloss, których głównym konstruktorem był T.H. Fowers. Były
to już maszyny elektroniczne, w których wykorzystano arytmetykę binarną,
sprawdzane były warunki logiczne (a więc można było projektować obliczenia z
rozgałęzieniami), zawierały rejestry, mogły wykonywać programy (poprzez
uruchomienie tablic rozdzielczych) i wyprowadzać wyniki na elektryczną maszynę
do pisania.
W 1941 roku Konrad Zuse ukończył w Niemczech prace nad maszyną Z3, która
wykonywała obliczenia na liczbach binarnych zapisanych w reprezentacji,
nazywanej dzisiaj zmiennopozycyjną, sterowane programem zewnętrznym

4. podawanym za pomocą perforowanej taśmy filmowej. Maszyna Z3 została
całkowicie zniszczona w czasie bombardowania w 1945 roku. Następny model
maszyny Zusego, Z4 przetrwał i działał do końca lat pięćdziesiątych.
John von Neumann (1903 - 1957), z pochodzenia Węgier, był w swoich czasach
jednym z najwybitniejszych matematyków. W 1946 roku zainspirował on prace w
projekcie EDVAC (ang. Electronic Discrete Variable Automatic Computer), których
celem było zbudowanie komputera bez wad poprzednich konstrukcji.
Zaproponowano architekturę, zwaną odtąd von neumannowską, według której
buduje się komputery do dzisiaj.
W komputerze von Neumanna można wyróżnić przynajmniej następujące
elementy: pamięć złożoną z elementów przyjmujących stan 0 lub 1,
arytmometr zdolny wykonywać działania arytmetyczne, logiczne i inne,
sterowanie, wprowadzanie danych i wyprowadzanie wyników. Program,
czyli zbiór instrukcji, według których mają odbywać się obliczenia, jest
wpisywany do pamięci. Kolejne rozkazy programu są pobierane przez
jednostkę sterującą komputerem w takt centralnego zegara i
rozpoznawane zgodnie z mikroprogramem wpisanym w układ
elektroniczny.
Postęp w elektronice umożliwił dalszy rozwój komputerów. W latach
sześćdziesiątych lampy zastąpiono tranzystorami. Pierwszy tranzystorowy
komputer zbudowano w 1956 roku w Massachusetts Institute of Technology. Z
kolei układy scalone zastąpiły tranzystory (układ scalony zawierał w jednej
obudowie kilkadziesiąt tranzystorów i innych elementów elektronicznych). Dalszy
postęp produkcji tych układów pozwolił umieszczać w jednej kostce dziesiątki
tysięcy tranzystorów. Obwody takie nazwano układami wielkiej skali integracji
(VLSI z ang. - Very Large Scale of Integration). Wymyślono termin: generacja
komputerów i nazwano komputery lampowe mianem pierwszej generacji,
tranzystorowe - drugiej, zbudowane z układów scalonych - trzeciej, a w
technologii VLSI komputerów odbywał się tak szybko, że zaczęto mówić o
rewolucji komputerowej. Wprowadzenie na rynek tanich układów scalonych
umożliwiło powstanie mikrokomputerów, w których elementy przetwarzające
informacje umieszczono w jednym układzie - mikroprocesorze.
Pierwsze komputery osobiste (PC z ang. Personal Computer) zostały
opracowane przez IBM. Ponieważ firma ta nie miała nic przeciwko temu, by inne
przedsiębiorstwa skorzystały z jej pomysłu i podążyły jej śladem, wielu
producentów sprzedaje dziś własne komputery, które jednak są wciąż budowane
według tej samej koncepcji firmy IBM. Ponieważ na rynku pojawiało się coraz
więcej produktów, zaczęto pisać programy dla tego typu komputerów. Producenci
sprzętu odpowiedzieli na to kolejną falą unowocześnionych komputerów typu IBM

5. - PC. Proces ten rozwijał się na zasadzie lawiny: komputery, nowe komponenty i
oprogramowanie są obecnie tworzone przez setki najróżniejszych producentów.
Tym sposobem PC stał się najbardziej rozpowszechnionym typem komputera na
świecie.
Niemal w tym samym czasie, którym narodził się PC, firma Apple zaczęła
budować swój własny typ komputera osobistego, dzieło Steve Woźniaka i Steve
Jobsa. System Apple nie był jednak zgodny z IBM - PC ani pod względem
sprzętu, ani oprogramowania. Swój sukces zawdzięczał on faktowi, iż po raz
pierwszy wykorzystano tam graficzny sposób komunikowania się z użytkownikiem
bazujący na obrazkach i oknach - na rok przed rozpowszechnieniem się Windows
firmy Microsoft. Komputery Apple od samego początku były systemami
kompletnymi. Oznaczało to, że w ich przypadku nie było już konieczne kupowanie
dodatkowych komponentów, aby na przykład osiągnąć dźwięk odpowiedniej
jakości. W przeciwieństwie do ówczesnych komputerów PC komputery Apple były
znacznie prostsze w obsłudze. Mac, jak chętnie nazywa się komputer firmy Apple,
szybko stał się ulubionym narzędziem ludzi z kręgów twórczych. Używali go
przede wszystkim architekci, muzycy i projektanci, którym najczęściej potrzebny
był właśnie wydajny i łatwy w obsłudze komputer. Tak więc Mac wciąż pozostaje
główną alternatywą dla komputerów typu IBM - PC, a fakt, iż w porównaniu z PC
jest mniej dostępny na rynku, wynika głównie stąd, że firma Apple nie
udostępniła nikomu praw do kopii swojego projektu.
Większość producentów skorzystała co prawda z koncepcji peceta firmy IBM,
niemniej niektórzy wyłamali się i podążyli własną drogą tworząc komputery
osobiste niezgodne ze standardem. Stąd też oprogramowanie stworzone dla
typowego komputera PC z reguły nie może być na nich uruchamiane. W zupełnym
oderwaniu od standardu IBM - a powstały rozwiązania, które przewyższają
pierwowzór czy to pod względem ceny, czy przydatności do gier, czy też obróbki
dźwięku czy też grafiki. Niejeden z tego typu systemów był i wciąż jeszcze jest
wspaniałym narzędziem, jednakże przeznaczonym wyłącznie dla specjalistów
skupiających się na wykonywaniu określonej grupy zadań. Pierwsze komputery
ważyły tony, miały znacznie mniejszą pamięć niż nowoczesne mikrokomputery
oraz zużywały milion razy więcej energii.
Płyta główna
Wewnątrz obudowy komputera znajduje się płyta główna, która łącznie z
procesorem decyduje o jakości komputera. Im lepsze są parametry płyty i
procesora, tym szybszy jest komputer. Płyty nowszej generacji mają pamięć
podręczną (cache memory). Jest to dodatkowa pamięć przyspieszająca
współpracę z pamięcią dynamiczną RAM i dyskiem twardym. Do niedawna była
ona wydzielana z pamięci operacyjnej komputera. Starsze modele płyt miały obok
miejsca na procesor miejsce na koprocesor. Obecnie koprocesor jest wbudowany
w procesor. Ponadto na płycie znajdują się pamięci RAM oraz ROM, gniazda
rozszerzające (sloty) i związany z nimi standard magistrali komputera. Przez

6. magistrale odbywa się wymiana danych między procesorem a zainstalowanymi w
komputerze kartami. Podstawową z nich jest karta graficzna. Inne karty
rozszerzeń to: Sterowniki obsługujące dyski optyczne (CD-ROM), Sterowniki
modemowe i faksowe, Sterowniki sieciowe pozwalające włączać mikrokomputer w
struktury sieci w celu korzystania ze wspólnych jej zasobów, Sterowniki skanerów
stacjonarnych, Sterowniki dźwiękowe umożliwiające wytwarzanie dźwięku HI-FI
Inne wyspecjalizowane sterowniki np. przetworniki cyfrowo-analogowe i
analogowo-cyfrowe. Kolejnym urządzeniem znajdującym się na płycie jest
kontroler wejścia wyjścia zawierający sterowniki takich urządzeń jak: Stacja
dyskietek Dyski twarde Złącza do komunikacji szeregowej (porty COM). Podłącza
się do nich takie urządzenia jak mysz albo modem zewnętrzny Złącza komunikacji
równoległej (centronics - drukarki) Starsze płyty nie miały takiego kontrolera,
więc był on montowany w postaci karty rozszerzeń. Płyta z procesorem połączona
jest za pomocą specjalnego gniazdka (Socket). Przez ostatnie półtora roku
jedynym gniazdem łączącym procesor z płytą główną było Socket 7. Dziś jednak
wybierać możemy między gniazdami Socket 7, Super 7, Slot 1, Socket 370, Slot
A i Slot 2. Od rodzaju złącza procesora zależy możliwość ewentualnego
przełożenia go do innej płyty głównej. Wszechstronność procesora w tym
względzie zależy od liczby rodzajów płyt głównych obsługujących określony typ
złącza. Socket 7: Popularność gniazda tego typu zmalała w 1997 roku wraz z
wprowadzeniem przez Intela procesorów Pentium II ze złączem Slot 1. Powróciły
one do łask z końcem 1998 roku, kiedy Intel zakończył produkcję procesorów
Pentium MMX. Procesory produkowane w tym roku począwszy od Intela, poprzez
AMD, IMB, IDT, Rise - mają gniazda Socket 7. Super 7: To poprawiona wersja
złącza Socket 7, taktowana jest częstotliwością magistrali 100 MHz i obsługuje
zarówno AGP jak i USB. Ze złączem Super 7 współpracują takie procesory, jak
K6-2 firmy AMD (wersje 300 MHz i więcej), K6-3 tej samej firmy, procesor M II
333 firmy Cyrix oraz procesory Winchip 2 taktowane z częstotliwością 200, 233, i
266 MHz firmy IDT. Do gniazda Super 7 można wmontować wszystkie procesory
przy-stosowane do gniazd Socket 7. Slot 1: Gniazdo do procesorów Pentium II,
również Celeron, zarówno w wersji z jak i bez pamięci podręcznej drugiego
poziomu (podręczna L2). Istnieje wiele modeli płyt głównych Slot 1. Procesory
Pentium II produkowane są w dwóch wersjach różniących się od siebie
technologią wytwarzania (0,35 lub 0,25 mikrona), częstotliwością taktowania
magistrali (66 MHz lub 100 MHz) oraz rozmiarem pamięci buforowej (512 MB lub
4 GB). Warto pamiętać, że starsze procesory Pentium II taktowane są z
częstotliwością do 333 MHz, podczas gdy nowa generacja procesorów Pentium II
częstotliwością 350 MHz wzwyż.
Płyta główna stanowi najważniejszy element całego komputera, stanowi bazę do
instalowania pozostałych elementów komputera. To za jej pośrednictwem odbywa
się wzajemna komunikacja między poszczególnymi zainstalowanymi w
komputerze urządzeniami. Od jej rodzaju zależy jakimi możliwościami rozbudowy
będzie dysponował komputer, jakie urządzenia będzie mógł obsługiwać oraz
decyduje o wyborze komponentów z jakimi będzie mógł współpracować - rodzaj
procesora, pamięci, kart rozszerzających czy obudowy. Z płyty głównej odchodzą

7. złącza dla modułów pamięci RAM (SIMM, DIMM lub RIMM), gniazd CPU, napędów
dyskietek, urządzeń typu IDE lub EIDE, klawiatury czy monitora.
STANDARD ATX
Obecnie najbardziej popularnym standardem płyt głównych jest ATX.
Charakteryzuje się on zintegrowanymi z płytą wszystkimi gniazdami
wyprowadzeń. Złącza portów szeregowych i równoległych, klawiatury, myszy,
USB czy IEEE są integralną częścią samej płyty co zwiększa jej funkcjonalność,
ułatwia instalację i korzystnie wpływa na ujednolicenie standardu. Płyty wykonane
w tym formacie mają bezpośrednio wlutowane gniazda portów, łatwo dostępne
gniazda interfejsów dysków, co skutecznie eliminuje zbędną plątaninę kabli. W
najnowszych płytach głównych, dzięki odpowiednim ustawieniom BIOS-u,
możliwe jest włączanie komputera np. przez naciśnięcie odpowiedniej kombinacji
klawiszy lub jednego z przycisków myszy. Dodatkowo płyty ATX wyposażone są w
tzw. funkcję Soft Power (określaną również jako soft-off power), dzięki któremu
płyta steruje włączaniem i wyłączaniem zasilania, co w przypadku długiej
bezczynności pozwala komputerowi samemu się wyłączyć oszczędzając w ten
sposób energię. Mechanizm Soft Power daje możliwość kontrolowania zasilania z
poziomu systemu operacyjnego. Standard ATX posługuje się również lepszym
sposobem chłodzenia. Mamy tu do czynienia zarówno z nawiewem powietrza do
wnętrza obudowy, jak i jego wywiewem. Powoduje to znacznie lepszą wymianę
powietrza wewnątrz obudowy a tym samym lepsze chłodzenie wszystkich
elementów komputera. Płyty w standardzie ATX wymagają zgodnej z nią obudowy
w tym samym standardzie.
Wewnętrzne gniazda
Na płycie głównej znajduje się szereg różnych typów złączy opracowanych według
określonego standardu (Open architecture) gwarantującego że wszystkie
urządzenia pochodzące od różnych producentów (zgodne ze standardem PC) będą
mogły prawidłowo ze sobą współpracować. Za pomocą magistrali, którą podzielić
możemy na dwa rodzaje: zewnętrzną odpowiadającą za komunikację systemu z
urządzeniami zewnętrznymi, oraz wewnętrzną sprawującą kontrolę nad
urządzeniami wewnętrznymi. Patrząc zatem na płytę główną możemy znaleźć na
niej następujące złącza:
PCI - (ang. Peripheral Component Interconnect) stanowi nowoczesny standard
gniazd rozszerzeń dla kart przystosowanych pod tą architekturę. Wprowadzona w
1993 r. przez firmę Intel specyfikacja szyny PCI spełnia normy standardu Plug &
Play. Najczęściej obecnie stosowana jest 32 bitowa szyna systemowa (synonim
określenia PCI32 [szerokość magistrali]) występująca na płytach głównych w
postaci białych podłużnych złącz. 32 bitowa PCI może pracować z zegarem 33
MHz (synonim określenia PCI33 [częstotliwość magistrali]) i osiągać
przepustowość rzędu 133 MB/s (wartość tą musi jednak dzielić pomiędzy
wszystkie karty rozszerzające). W 2000 r. wprowadzono unowocześnioną, 64
bitową wersję tej magistrali (synonim określenia PCI64 [szerokość magistrali])

8. mogącą pracować z zegarem 66 MHz (synonim określenia PCI66 [częstotliwość
magistrali]). Unowocześniona wersja PCI może osiągać przepustowość rzędu 266
MB/s Gniazda PCI zasilane są standardowo napięciem 5 V. Gniazda PCI są
wykorzystywane przede wszystkim do instalacji kart graficznych, muzycznych,
sieciowych lub wewnętrznych modemów.
ISA lub AT BUS - (ang. Industry Standard Architecture) 16 bitowa magistrala
danych w komputerach klasy PC umożliwiająca montowanie dodatkowych kart
rozszerzeń opracowanych pod tego typu gniazdo. Ten rodzaj złącza wychodzi
powoli z użycia głównie z powodu małej przepustowości 8,33 Mb/s i braku obsługi
standardu Plug & Play, jednak z powodu znacznej popularności w ubiegłych
latach, a co za tym idzie dużej liczbie obecnych jeszcze na rynku urządzeń,
przystosowanych na to gniazdo, jest ono jeszcze montowane na płytach
głównych.
AGP - to opracowany przez firmę Intel interfejs komunikacyjny mający na celu
zwiększenie przepustowości kart graficznych. Technologia ta pozwala karcie
graficznej opracowanej w tym standardzie korzystać bezpośrednio z wydzielonego
obszaru pamięci operacyjnej RAM w taki sposób jakby korzystała ona z własnej
pamięci podręcznej. Istnieją trzy rodzaje kart AGP gdzie przepustowość danych
może osiągnąć różne wartości: 1x - (66 MHz) gdzie przepustowość może wynosić
maksymalnie 266 MB/s, 2x - (66 MHz) gdzie dane mogą być przesyłane zarówno
podczas fazy wschodzącej jak i opadającej sygnału przez co praktyczna szerokość
pasma ulega podwojeniu do 533 MB/s i 4x - (100 MHz) gdzie karta potrafi
transmitować cztery bity informacji przy jednym takcie zegara, co pozwala
na uzyskanie teoretycznej przepustowości rzędu 1066 MB/s.
AMR, CNR lub PTI to gniazda opracowane przez firmę Intel i przeznaczone do
osadzania specjalnych kart, spełniających rolę wyprowadzeń dla elementów
wbudowanych w chipset. Odpowiednia karta AMR udostępnia funkcje modemu lub
karty dźwiękowej, PTI umożliwia podłączenie urządzeń TV, wyświetlaczy LCD itp.,
a CNR kart sieciowych, dźwiękowych.
Gniazda umożliwiające instalację modułów pamięci RAM. W zależności od typu,
liczby gniazd i chipsetu określana jest graniczna ilość pamięci, jaką można
zainstalować na danej płycie. Spośród wielu różnych rodzajów tego typu gniazd,
najbardziej popularne są już tylko 32 bitowe gniazda typu SIMM (ang. Single In-
Line Memory) wyposażone w 72 styki, oraz 64 bitowe gniazda DIMM (ang. Dual
In-Line Memory Module) wyposażone z kolei w 168 styków lub RIMM.
Wiele z obecnych na rynku płyt głównych to tzw. płyty zintegrowane (tzw. all in
one). Oznacza to, że na płycie, oprócz jej własnych układów sterujących, znajdują
się także układy innych urządzeń, takich jak np. karty graficznej, kontrolera SCSI,
modemu, karty dźwiękowej (PC 97) i innych, których wyprowadzenia (gniazda)
znajdują się również obok portów komunikacyjnych (LPT, COM, etc.). Płyty tego
typu mają zarówno swoje zalety jak i wady. Do zalet zaliczyć można zwykle
niższą cenę gdyż kupując poszczególne urządzenia osobno (kartę dźwiękową,
kartę graficzną etc.) należałoby przeznaczyć na zakup komputera znacznie

9. większą kwotę a tak wszystko mamy od razu zintegrowane na płycie. Wadą
zintegrowanych płyt jest natomiast to że użytkownik przywiązany jest już
ostatecznie do konkretnych modeli urządzeń (rozwiązań technologicznych), które
starzeją się bardzo szybko a z uwagi że są na stałe zespolone z płytą główną nie
da się ich już wymienić.
Nowoczesne płyty główne, oprócz łatwej instalacji, oferują także wiele
udogodnień ułatwiających pracę oraz zapobiegających awariom. Część płyty np.
wyposażona jest w czujniki mierzące temperaturę. Jest ona mierzona w dwóch
lub nawet trzech punktach: wewnątrz obudowy komputera lub na układzie
chipsetu, na procesorze oraz w dowolnym, wybranym przez użytkownika miejscu,
np. w okolicach twardego dysku. Pomiar temperatury pozwala płycie głównej
sterować wentylatorami do niej podłączonymi, w tym - wentylatorem procesora,
zasilacza oraz dodatkowym wentylatorem wewnątrz obudowy. Płyta sama
określa, kiedy włączać i wyłączać wiatraczki lub zmienić ich prędkość obrotową
zależnie od temperatury. Bardzo eksponowaną cechą nowoczesnych płyt
głównych jest ich energooszczędność, a konkretnie mechanizmy pozwalające
zminimalizować niepotrzebne zużycie prądu, a przy okazji i komponentów
komputera. Mechanizmy te umożliwiają np. przejście monitora, twardego dysku,
procesora, pamięci i innych komponentów w stan spoczynku, na czas gdy nie są
one używane. Oczywiście nie powoduje to utraty danych, gdyż są one
archiwizowane w postaci fotografii systemu w specjalnym miejscu na dysku
(suspend to disk) lub w pamięci (suspend to memory) i odtwarzane do postaci
sprzed uśpienia na każde żądanie użytkownika.
Na każdej płycie głównej musi być przynajmniej jedno gniazdo procesora.
Producenci wyposażają swoje płyty w różne wersje gniazd umożliwiających
zastosowanie jednego z dostępnych procesorów, przy czym rodzaj procesora
często zależy również od zainstalowanego na płycie chipsetu. Najczęściej obecnie
spotykanym gniazdem montowanym na płytach głównych jest gniazdo typu
Socket. Gniazda te umożliwiają łatwą instalację procesora bez użycia siły,
wyposażone są bowiem w małą dźwigienkę, służącą do zaciskania lub
poluzowania znajdującego się w gnieździe procesora.
OTO KILKA PŁYT DOSTĘPNYCH NA RYNKU:
Płyta główna Via P4PB 400-L (Via P4X 400)
Jedna z najszybszych płyt formatu ATX. Zbudowana w oparciu o chipset VIA
P4X400 oraz VT8235. Zapewnia obsługę pamięci typu DDR333 DIMM aż do 3 GB.
Obsługuje dyski ATA 133 i USB 2.0. Ma zintegrowaną 6-cio kanałową kartę
muzyczną AC'97, kartę sieciową VIA VT6105M, zaawansowane funkcje
Overclockingu oraz złącza Smart Card Reader i System Intrusion. Przeznaczona
dla 478-pionowych procesorów Intel Pentium 4 oraz Celeron S478. Ma gniazdo
procesora Socket 478, trzy gniazda pamięci typy obsługiwanej pamięci DDR333,
DDR266, DDR200. Maksymalna pojemność 3072 MB. Złącze AGP 8x, pięć złączy
PCI, jedno złącze CNR. Standard kontrolera ATA/133 (2) Dodatkowy kontroler

10. USB 2.0 Porty zewnętrzne 2xPS/2, 2x COM, 1x LPT, 2x USB, 1x RJ45, Audio.
Standard płyty ATX.
Intel Desktop Baytown D845PEBT2
Płyta zbudowana została na chipsecie Intel 845PE i obsługuje procesory z rodziny
Pentium 4
i Celeron S478 (również nowe układy z technologią Hyper-Threading). Nowa płyta
Intel D845PEBT2 jest pierwszą w historii firmy tak rozbudowaną konstrukcją
przeznaczoną dla entuzjastów i graczy. Płyta wyposażona jest w kontroler
ATA/100 (ICH4), USB 2.0, kontroler Serial ATA ze wsparciem macierzy Raid
poziom 0 i 1, kartę sieciową i świetny układ dźwiękowy z technologią SoundMax
Candeza (wyjścia cyfrowe i analogowe). Intel Desktop D845PEBT2 współpracuje
także z pamięcią DDR333 Ma gniazdo Socket 478, obsługuje procesory Pentium
4, Celeron S478. Ma dwa gniazda pamięci i obsługuje pamięci DDR333, DDR266,
DDR200. Maksymalna pojemność pamięci to 1024 MB. Na płycie są 4 złącza AGP,
5 złączy PCI. Standard kontrolera ATA/100 (2). Porty zewnętrzne 2xPS/2, 1x
COM, 1x LPT, 4x USB, 1x RJ45, Audio. Standard płyty ATX.
Asus P4SDX SiS 655 +LAN
Płyta ma gniazdo procesora Socket 478 obsługuje procesory Pentium 4, Celeron
S478 chipset SiS 655 Magistrala FSB 400MHz, 533MHz ma 4 gniazda pamięci
obsługuje DDR200, DDR266, DDR333. Maksymalna pojemność to 4096 MB. 8x
złącze AGP,
6x złącze PCI, standard kontrolera ATA/133 (2), na płycie zintegrowana jest karta
sieciowa
i karta graficzna Dodatkowe kontrolery USB 2.0. Porty zewnętrzne 2xPS/2, 1x
COM,
1x LPT, 4x USB, 1x RJ45, Audio SPDIF out. Standard płyty ATX
Magistrale danych PC Bus (XT Bus)
Skonstruowany przez IBM standard magistrali PC Bus był pierwszą szyną
danych, opracowaną dla komputerów PC. Szyna ta taktowana była częstotliwością
4,77 MHz i miała szerokość 8 bitów. AT-Bus Nazywana także ISA Bus - 16-bitowa
magistrala danych, taktowana zegarem 8 MHz, zaprojektowana przez firmę IBM
dla komputerów z procesorem 286. Szyna EISA (Extended Industry Standard
Architecture) Magistralę EISA zaprojektowano specjalnie dla 32-bitowych
komputerów z procesorem 386. Aby zapewnić jej kompatybilność z szyną ISA,
taktowana jest zegarem 8,33 MHz. Dość duża prędkość transmisji danych nie jest
tyle rezultatem częstotliwości taktowania, co szerokości szyny. Microchannel
(MCA - Micro Channel Architecture) IBM skonstruował tę 32-bitową magistralę
specjalnie dla komputerów z procesorami 386. Taktowana jest ona zegarem 10
MHz i z tego względu nie jest kompatybilna z kartami typu ISA. Architektura ta
nie ma już obecnie żadnego znaczenia. Local Bus, Vesa Local Bus (VL Bus)
System Local Bus pojawił się na rynku PC po raz pierwszy w połowie 1992 roku
kiedy to konsorcjum VESA ustaliło standardową specyfikację tej magistrali,
nazywaną VL Bus. Chodzi tutaj o 32-bituwą szyną danych, która jednak w

11. przeciwieństwie do EISA Bus taktowana jest z zewnątrz z częstotliwością, zegara
procesora. Karty współpracujące z magistralami ISA lub XT nie są w stanie
sprostać wymaganiom stawianym przez zegary taktowane większymi
częstotliwościami niż 10 MHz. Aby nie trzeba było takich kart wymieniać,
projektanci płyt głównych systemów Local Bus zatroszczyli się o odpowiednie dla
nich 16-bitowe. Za pomocą specjalnego interfejsu są one łączone z procesorem i
taktowane zegarem 8 MHz. Dzięki takiemu rozwiązaniu system Local Bus jest w
pełni kompatybilny ze starymi kartami rozszerzającymi ISA. Wedle definicji
standardu VESA na płytce głównej każdego komputera z magistralą Local Bus jest
w pełni kompatybilny ze starymi kartami rozszerzającymi ISA. Wedle definicji
standardu VESA na płytce głównej każdego komputera z magistralą Local Bus
powinny znajdować się 3 gniazda dla jej kart rozszerzających. Sloty szyn Local
Bus zostały podobnie jak to miało miejsce przy rozbudowie magistrali PC Bus do
AT Bus, wydłużone. Dlatego też gniazda kart tego typu są trzyczęściowe. Do
dwuczęściowego rozszerzenia 16- bitowego dołączono kolejne złącze
przeznaczone dla kart 32-bitowych. PCI (Peripherial Component Interconnect)
Magistrala PCI Local Bus po raz pierwszy zaprezentowana została publicznie w
czerwcu 1992 r. Przedstawione rozwiązanie umożliwia błyskawiczną komunikację
pomiędzy procesorem i kartami w gniazdach rozszerzeń PCI.
Nie ma przy tym znaczenia, czy w takim gnieździe zainstalowana jest karta
sterownika dysków, sieciowa, graficzna czy multimedialna. Każda karta, pasująca
do gniazda PCI, będzie w nim pracować bez jakichkolwiek problemów związanych
z kompatybilnością, gdyż nie tylko sygnały ale i przeznaczenie poszczególnych
styków gniazda są znormalizowane. Operacje wejścia wyjścia, jak w przypadku
szyn ISA, EISA i Microchannel, ale mikroprocesor sam odwołuje się do urządzeń
zewnętrznych i robi to równie szybko, jak podczas odwołań do pamięci
operacyjnej. W przeciwieństwie do innych magistrali lokalnych, przykładowo VESA
Local Bus, która początkowo była stosowana tylko do przyspieszenia operacji
graficznych, szyna PCI stanowi kompleksowe rozwiązanie, przyspieszające
współpracę z dowolnych urządzeniem zewnętrzny. Przy częstotliwości taktowania
33 MHz i szerokości 32 bitów magistrala PCI osiąga szybkość transmisji 132 MB/s.
Nawet jeżeli szerokość szyny adresowej i danych nowych procesorów zwiększy się
z 32 na 64 (jak tak to ma miejsce w przypadku Pentium), zmiany te nie wpływają
na architekturę PCI. Przepustowość magistrali podwoi się wtedy do 264 MB/s, ale
kompatybilność 32 i 64-bitowych urządzeń peryferyjnych standardu PCI
pozostanie zapewniona. Ponieważ karty dołączone do szyny PCI mogą się
komunikować nawet bez udziału mikroprocesora, ma on więcej czasu na
przeprowadzenie skomplikowanych obliczeń, przez co może być o wiele
ekonomiczniej wykorzystywany. Dla każdej karty zdefiniowane są tzw. rejestry
konfiguracyjne. Przy ładowaniu systemu procesor odczytuje zapisane w nich dane
i rozpoznaje, jaka karta jest umieszczona w danych gnieździe. Instalacja i
inicjacja karty następuje potem w pełni automatycznie. Aby zapewnić zarówno
producentom, jak i użytkownikom możliwie dużą elastyczność, w standardzie PCI
zdefiniowano tzw. gniazdo wspólne (shared slot). Jest to gniazdo, które mogłoby
zostać wykorzystywane w magistrali ISA, EISA czy Microchannel. Gniazdo takie

12. akceptuje albo zwykłe karty rozszerzające, albo karty PCI, które oprócz PCI
obsługują także wymienione wyżej standardy. Ponieważ taka karta PCI będzie
funkcjonować w każdej ze wspomnianych trzech magistrali, producenci mogą dla
wszystkich ich typów produkować tylko jeden rodzaj karty. Bardzo istotną cechą
architektury PCI jest skalowalność: w jednym i tym samym komputerze może być
równolegle lub szeregowo połączonych kilka magistrali PCI. Ponieważ nad
koncepcją PCI Local Bus pracowało wielu znaczących producentów komputerów,
pojawiło się dużo dobrych pomysłów. Przykładowo, rozwiązanie jest na tyle
elastyczne, że uwzględnia możliwość współpracy magistrali nie tylko z
komputerami wyposażonymi w procesory firmy Intel, ale również z AMD, Cyrix.
Ogólnie rzecz biorąc PCI Local Bus jest tanią (co nie znaczy gorszą) alternatywą
nie tylko dla maszyn typu Desktop, ale także dla komputerów przenośnych,
inżynierskich stacji roboczych oraz serwerów sieciowych.
Zegar
Jednym z istotnych elementów płyty głównej jest zegar przeznaczony do
odmierzania czasu i realizacji różnego rodzaju funkcji liczących. Poszczególne
kanały układu zegara pełnią w mikrokomputerze standartowe funkcje. I tak:
Wyjście kanału 0 jest podłączone do linii przerwania IRQ 0. Oznacza to, że kanał
ten używany jest do sterowania (zwiększania) zegara czasu systemowego,
Wyjście kanału 1 używane jest jako sygnał okresowego wytwarzania sygnału
zadania danych do kanału DMA odpowiedzialnego za odświeżanie zawartości
pamięci operacyjnej, Wyjście kanału 2 podłączone jest do głośnika
umieszczonego wewnątrz mikrokomputera i służy do wytwarzania dźwięków o
różnych częstotliwościach. Wyjście kanału 0 steruje przerwaniem IRQ 0, więc
bieżący czas dzienny jest modyfikowany co każde 55 mikrosekund. Jeżeli chcemy
zrezygnować z systemowej obsługi zegara na rzecz innego wykorzystania
przerwania IRQ 0 to możemy przeprogramować kanał 0. Nie należy jednak tego
czynić w sytuacjach, w których zamierzamy używać jednocześnie stacji dyskietek,
gdyż przerwanie IRQ 0 wykorzystywane jest do sterowania silnikiem stacji
dyskietek. Kanał 1 pobudza mechanizmy DMA co każde 15 mikrosekund. Kanału
tego nie wolno przeprogramowywać, gdyż może to spowodować utratę danych z
pamięci operacyjnej. Kanał 2 jest przeznaczony do wykorzystania w dowolny
sposób. Przeprogramowywanie kanału 2 może być wykorzystywane do tworzenia
różnego rodzaju efektów akustycznych. Możliwe jest także odłączenie wyjścia
kanału 2 od głośnika.
Procesor
Najważniejszym elementem komputera jest procesor. Steruje on pracą
komputera, wykonuje operacje logiczne i arytmetyczne podczas realizacji
programów. Zestaw funkcji wykonywanych przez procesor jest na tyle szeroki, że
nie jest on w stanie samodzielnie obsługiwać wszystkich współpracujących z nim
podzespołów. Z tego powodu działa-nie procesora wspomagane jest przez liczne
układy sterujące, będące najczęściej wyspecjalizowanymi mikroprocesorami.
Wykonywanie funkcji wspomagających procesor wymusza zastosowanie
odpowiednich mechanizmów współpracy pomiędzy procesorem

13. i układami wspomagającymi. Z jednej strony procesor musi mieć możliwość
oddziaływania na podzespoły wspomagające w przypadkach, w których
podzespoły te mają wykonywać określone przez procesor zadania. Oddziaływanie
w tym kierunku jest względnie proste, gdyż to procesor, czyli główny podzespół
zarządzający pracą komputera, zleca wykonywanie odpowiednich za-dań. Z
drugiej strony, podzespoły wspomagające muszą mieć możliwość sygnalizowania
procesorowi swoich stanów w nieznanych dla procesora chwilach czasu.
Komunikacja w tym kierunku nie jest już taka prosta. Należy bowiem pamiętać,
że procesor przez większość czasu pracy zajęty jest realizowaniem zadań
postawionych przez użytkownika. W tej sytuacji konieczne jest wprowadzenie
mechanizmów, które pozwolą zasygnalizować procesorowi konieczność
zainteresowania się stanem określonego podzespołu wspomagającego pracę
procesora. Podstawowym mechanizmem wykorzystywanym przez podzespoły do
sygnalizowania procesorowi swoich stanów jest mechanizm przerwań. Mechanizm
przerwań oprócz podanej powyżej funkcji, wykorzystywany jest także przez sam
procesor dla potrzeb sygnalizacji pewnych sytuacji wyjątkowych (np. dzielenie
przez zero, przepełnienie przy operacjach arytmetycznych). Sprawą oczywistą
jest, że niezależnie od rodzaju przerwania jego obsługą musi zająć się procesor
jako jedyny pod-zespół realizujący w komputerze programy (także obsługi
przerwań). Przerwania dzielą się na: Przerwania sprzętowe - wytwarzane przez
podzespoły wspomagające pracę procesora, Przerwania wyjątkowe - wytwarzane
przez procesor, Przerwania programowe - ich źródłem są wykonywane przez
procesor programy. Procesor w trakcie przetwarzania pobiera kolejne instrukcje z
pamięci operacyjnej, rozpoznaje je i wykonuje z wykorzystaniem wskazanych w
instrukcjach operandów (jeżeli takowe w instrukcji występują). Zalecane przez
program instrukcje powodują wykonywanie funkcji sterujących, arytmetycznych i
logicznych a wymagana wysoka efektywność pracy procesora wymusza
wbudowanie w jego struktury wewnętrznych pamięci (o niewielkich
pojemnościach) nazywanych rejestrami. Wymienione powyżej podzespoły
połączone są poprzez magistrale komunikacyjne. W strukturze mikroprocesora
wyróżnia się następujące elementy: Układ przechowujący kolejkę instrukcji -
procesor bardzo szybki realizuje większość z zlecanych instrukcji, czyniąc to o
wiele szybciej niż jest w stanie uzyskać kolejną, instrukcję z pamięci operacyjnej.
Dla usprawnienia pracy instrukcje sprowadzane są, z pamięci operacyjnej do
procesora porcjami (a nie po jednej) i gromadzone są w kolejności w tym
układzie. Tego rodzaju rozwiązanie zmniejsza w istotny sposób
prawdopodobieństwo przestoju procesora powodowane-go koniecznością
oczekiwania na kolejną instrukcję. Urządzenie sterujące wykonywaniem instrukcji
- zarządza kolejką instrukcji oczekujących na wykonywanie pobierając kolejne
instrukcje z układu przechowującego kolejkę instrukcji i przekazując ją do
urządzenia wykonującego - instrukcje. Urządzenie arytmetyczno-logiczne Jest
podstawowym składnikiem urządzenia wykonującego instrukcje. Realizuje
wszystkie operacje arytmetyczne i logiczne. Niektóre skutki tych operacji (a
dokładnie stan ich wykonania) powodują ustawienie przez to urządzenie
odpowiednich wartości w rejestrze flagowym. Zespół rejestrów - stanowią jeden z
najważniejszych składników procesora. Służą do bieżącego przechowywania

14. danych w obrębie procesora oraz pełną funkcję wspomagające procesy
współpracy procesora
z pamięcią operacyjną i innymi podzespołami mikrokomputera. Zespół rejestrów
segmentowych - specjalnego przeznaczenia przy dostępie do odpowiednich
fragmentów pamięci operacyjnej. Specjalnego przeznaczenia rejestr IP -
wskazujący adres następnej instrukcji, którą ma wykonać procesor. Rejestr
flagowy - zapamiętuje i udostępnia informacje o stanie operacji przez urządzenie
arytmetyczno-logiczne. Szybkość pracy procesora podawana jest w MHz i określa
ona prędkość przetwarzania danych przez procesor.
Im większa prędkość tym szybszy a zarazem lepszy procesor. Prędkość
procesorów ciągle się zwiększa, zmienia się ich budowa, jednak zachowują one
kompatybilność z dotychczasowym standardem. Pozwala to na stosowanie ich do
istniejącego już oprogramowania. Procesory Pentium zbudowane są w oparciu o
technologię 0,8 mikrometra i składają się z milionów tranzystorów bipolarnych.
Charakterystyczne cechy, które odróżniają procesory od siebie to:
- architektura (CISC lub RISC)
- liczba bitów przetwarzana w jednym takcie
- częstotliwość taktowania podawana w MHz
Wszystkie współczesne procesory mają podobną architekturę opartą na
superskalarnym jądrze RISC (architektura procesora o uproszczonej liście
rozkazów). Jeszcze kilka lat temu procesory zaliczano do rodziny CISC
(architektura procesora wykorzystująca złożoną listę rozkazów). Dzisiaj, dzięki
zastosowaniu w nich techniki przekodowywania rozkazów, uzyskano ogromne
zwiększenie wydajności procesora, a RISC-owa konstrukcja umożliwia stosowanie
wysokich częstotliwości zegara.
ZASADA DZIAŁANIA:
Ze względu na przepływ danych i rozkazów w procesorze, można wyróżnić w nim
kilka zasadniczych modułów:
1. - Blok wstępnego pobierania i dekodowania instrukcji. Odpowiada on za
dostarczenie kolejnych poleceń z pamięci operacyjnej i przekazanie ich do
odpowiedniej jednostki wykonawczej.
2. - Główny blok wykonawczy to jednostka arytmetyczno-logiczna ALU. Zapewnia
ona prawidłowe przetworzenie wszystkich danych stałoprzecinkowych. ALU
wyposażony jest w niewielką zintegrowaną pamięć, nazywaną zestawem
rejestrów. Każdy rejestr to pojedyncza komórka używana do chwilowego
przechowywania danych i wyników.
3. - FPU, czyli koprocesor wykonujący wszystkie obliczenia zmiennoprzecinkowe
4. - Po zakończeniu obliczeń dane będące wynikiem przetwarzania trafiają do
modułu wyjściowego procesora. Jego zadaniem jest przekierowanie

15. nadchodzących informacji np. do odpowiedniego adresu w pamięci operacyjnej
lub urządzenia wejścia/wyjścia.
DODATKI MULTIMEDIALNE:
Producenci nowoczesnych procesorów za podstawowy kierunek rozwoju
technologicznego obrali rozszerzenie multimedialnych możliwości układu.
Poszerzone listy rozkazów operujące na stało- i zmiennoprzecinkowych
macierzach znacząco przyspieszają obróbkę grafiki, dźwięku czy generowanie
obrazów 3D.
MMX
Pierwszym wprowadzonym rozszerzeniem multimedialnym, wbudowanym we
wszystkie obecnie produkowane modele procesorów, jest zestaw 57 instrukcji
arytmetyki stałoprzecinkowej typu SIMD, znany pod nazwa MMX.
3DNow!
Firma AMD wprowadziła 21 nowych instrukcji zmiennoprzecinkowych typu SIMD-
FP zorientowanych na wspomaganie grafiki trójwymiarowej. Był to pierwszy
przypadek wprowadzenia tak istotnych zmian do architektury procesora przez
firmę inną niż Intel SIMD-FP procesorów AMD wykorzystuje do działania
połączone w pary 64-bitowe rejestry MMX - co niestety, utrudnia automatyczna
optymalizacje kodu programu, gdyż wymagany jest podział danych na dwa
segmenty.
SSE
Również Intel wprowadził w swoich procesorach Pentium III, instrukcje
zmiennoprzecinkowe SIMD-FP. Instrukcje te są wykonywane przez
wyspecjalizowana jednostkę operującą na ośmiu 128-bitowych dedykowanych
rejestrach - co sprzyja optymalizacji kodu programu.
NOWOŚCI:
Procesory Intel Pentium 4 to najbardziej zaawansowane i najwydajniejsze
konstrukcje firmy Intel przeznaczone do komputerów typu desktop. Ta nowa
generacja procesorów, zaprojektowana z myślą o dostarczeniu klientom
przełomowej technologii, zapewnia najwyższą wydajność pracy dzisiejszych, ale
także przyszłych programów komputerowych.
Możliwości procesora Intel Pentium 4 najlepiej wykorzystają zwłaszcza te
programy, które przetwarzają w czasie rzeczywistym zaawansowane dane
multimedialne, na przykład filmy video, muzykę i realistyczną grafikę
trójwymiarową. Jeśli planowane jest używanie komputera do bezpiecznej
komunikacji w czasie rzeczywistym przez Internet (VoIP, telekonferencje), do
współpracy z wieloma urządzeniami dostarczającymi cyfrowe dane do komputera
(kamerami cyfrowymi, odtwarzaczami MP3 i DVD, aparatami cyfrowymi) lub w
domu do gier, to powinno się wybrać komputer właśnie z procesorem Pentium 4

16. OTO KILKA PROCESORÓW DOSTĘPNYCH NA RYNKU:
Intel Celeron 1800 MHz BOX (Wilamette)
Jest to procesor typu Celeron S478 o gnieździe SOCKET 478 jego proces
technologiczny
to Willamette (0,18) częstotliwość taktowania procesora wynosi 1800 MHz a
częstotliwość taktowania magistrali 400 MHz pojemność pamięci cache 128 kb
wersja produktu BOX ma dołączony wentylator.
AMD Athlon XP 2000 + BOX
Procesor Athlon ma gniazdo typu SOCKET A częstotliwość taktowania tego
procesora wynosi 1667 MHz, a częstotliwość taktowania magistrali 266 MHz
pojemność pamięci cache 256 kb Jest to wersja BOX ma dołączony wentylator
Systemy oparte na procesorach AMD Athlon pozwalają użytkownikowi osiągnąć
jeden z najwyższych poziomów wydajności wykonywania programów. Procesory
AMD Athlon dostarczają najwyższej wydajności dla wymagających aplikacji
komputerów biurkowych, przenośnych, stacji roboczych oraz serwerów.
Intel Pentium 4 (S478) 3.00 GHz HT BOX (FSB 800)
Procesor Pentium 4 ma gniazdo typu Socket 478 oraz proces technologiczny
Northwood (0,13). Częstotliwość taktowania tego procesora wynosi 3000 MHz, a
częstotliwość taktowania magistrali 800 MHz pojemność pamięci cache 512 kb ma
dołączony wentylator i jest to wersja produktu BOX. Procesor ten wyposażony
jest w innowacyjną technologię Hyper-Threading polega ona na tym, że platforma
wyposażona w procesor Pentium 4 z Hyper-Threading będzie zachowywać się tak
jakby była wyposażona w dwa procesory. Wątki i zadania rozkładane są na dwa
logiczne procesory, zapobiegając tym samym zatykaniu procesora przez jedną
aplikacje. Przykładowo Adobe Photoshop przy zastosowaniu tej technologii działa
o 23% szybciej w czasie, gdy jednocześnie działa skaner programu
antywirusowego. Zaprojektowany w architekturze Intel NetBurst procesor
Pentium 4 oferuje jeszcze wyższą niż dotychczas moc obliczeniową. Utworzony w
oparciu o technologię 0,13 mikrometra oraz magistralę 800 MHz procesor
Pentium 4 zapewnia znaczny skok wydajności. Jest to pierwsza tak poważna
zmiana struktury procesora od 1995 roku. Nowa architektura NetBurst pozwala
produkować procesory o częstotliwości powyżej 2 GHz, a w przyszłości pozwoli
zbudować procesory pracujące z częstotliwością nawet 10 GHz. Składające się na
nią rewolucyjne rozwiązania pozwoliły procesorom Intel Pentium 4 na zdobycie
kilkuset megahercowej przewagi nad produktami konkurencji. Szeroka gama
chipsetów przeznaczona dla procesora Intel Pentium 4 pozwala na budowanie
zarówno najwydajniejszych komputerów pracujących z pamięciami RDRAM

17. (chipset i 850), jak również ekonomicznych rozwiązań opartych na popularnych
pamięciach SDRAM (chipset i 845).
Koprocesor
Płyty główne starszej generacji mają podstawkę dla opcjonalnego koprocesora
przyspieszającego pracę komputera: 8087 (dla XT0), 80287 (dla AT), 80387 (dla
386), 80487SX (dla 486SX). Od 486 DX/DX2/DX4 koprocesor wbudowany jest
wewnątrz procesora. Koprocesory charakteryzują się architekturą oraz
częstotliwością pracy podobnie jak procesory i przyspieszają wykonywanie
złożonych obliczeń numerycznych lub opracowanie grafiki. Obecnie wszystkie
produkowane procesory zawierają w sobie koprocesor, jednak gdybyśmy mieli
płytę starszego typu to przy doborze koprocesora należy trzymać się zaleceń
producenta płyty głównej, który przeważnie podaje jakiego rodzaju koprocesor
należy zamontować na danej płycie.
Banki pamięci
Scalone pamięci operacyjne nie mogą być instalowane na płycie głównej w
dowolny sposób, lecz zgodnie z pewną organizacją. Z tych względów pamięci
scalone najczęściej produkowało się w postaci kostek o odpowiedniej pojemności
przeznaczonych do zapamiętywania pojedynczego bitu danych, czyli np.
jednostka 64 kilobity. Dla organizacji pamięci w strukturze bajtowej wymagana
jest instalacja ośmiu tego rodzaju kostek. Dziewiątą, kostkę (także w organizacji
jednobitowej) instaluje się dla potrzeb przechowywania bitu parzystości
wykorzystywanego do kontroli poprawności każdego bitu. W ten sposób
pojedyncza komórka pamięci realizowana jest przez dziewięć układów scalonych
stanowiących tzw. banki pamięci. Pamięć operacyjna może być obsadzana
wyłącznie pełnymi bankami. Oznacza to, że instalacja 9-ciu układów scalonych o
pojemności 64 kilobity (czyli obsada jednego banku) pozwala uzyskać pamięć o
pojemności 64 kilo bitów. W tym przypadku kolejny bank może być obsadzony
grupą 9- ciu układów scalonych rozszerzając pojemność pamięci np. do 128 KB.
Inną wersją scalonych pamięci operacyjnych są układy o organizacji 4-bitowej. W
tym przypadku pojedynczy bank obsadzany jest trzema układami scalonymi
(2x4+1 na bit parzystości). Omawiane układy scalone nazywane są układami typu
DIP. Obecnie powszechnie stosuje się do organizacji pamięci układy typu SIMM.
Są to listewki drukowane na których fabrycznie zainstalowane są układy scalone
zorganizowane w struktury 9-cio (8+1), 18 (2x8+2), czy też 72-bitowe (8x8+8)
w postaci odpowiedniej liczby kostek pamięci (9 lub 3). Pamięć SIMM może być
osadzona kostkami o różnych pojemnościach (np. 1 Mx9 bitów=1 MB, 4 Mx9
bitów - 4 MB itd.). W obsadzaniu pamięci operacyjnej elementami typu SIMM
obowiązują te same zasady co omówione poprzednio - płytę należy obsadzać
bankami Dla przykładu, wykorzystując SIMM-y o pojemności 1 MB możemy
zorganizować cztery banki pamięci (pojemność 4 MB) lub osiem banków pamięci
(8 MB). Z kolei używając SIMM-ów o pojemności 4 MB możemy zorganizować
banki pamięci o pojemności 16 MB (4xSIMM), 32 MB (8xSIMM). Natomiast

18. używając mieszanych SIMM-ów możemy realizować pamięci o pojemnościach np.
20 MB (4x4+4x1 MB). W tym miejscu należy zaznaczyć, że stosowane pamięci
muszą mieć te same parametry a ponadto czasami stosowane są płyty główne
bez kontroli parzystości. W tym przypadku pojedynczy bajt jest realizowany z
ośmiu układów scalonych jednobitowych bądź dwóch układów scalonych 4-ro
bitowych.
Typy pamięci
PAMIĘĆ OPERACYJNA
Jest to pamięć RAM (ang. Random Access Memory), czyli pamięć o swobodnym
dostępie (tzn. odczytanie lub zapisanie pojedynczej porcji informacji w dowolnym
miejscu jest jednakowo łatwe i trwa tyle samo czasu). W czasie pracy komputera
są w niej umieszczane informacje będące bieżącym obiektem przetwarzania. Z
pamięci operacyjnej wyodrębnia się pamięć buforową, która jest wykorzystywana
do przyspieszania wymiany większej ilości informacji. Z RAM-u procesor czerpie
informacje, a także przesyła wyniki swej pracy. Jednak RAM nie służy tylko do
przechowywania danych. Każdy program i system operacyjny zanim zostaną
uruchomione, muszą najpierw zostać załadowane do RAM-u. Opłaca się to,
ponieważ system może dotrzeć do informacji przechowywanych w RAM bardzo
szybko. Jednak pamięć RAM jest określana jako ulotna, ponieważ wraz z
odcięciem zasilania do komputera traci się jej całą zawartość. Moduły RAM różnią
się od siebie pojemnością, wymiarami, kształtami, prędkościami.
Moduły SIMM (Single In Line Memory Module) mają 32-bitową (36-bitową z
funkcją parzystości) szerokość danych, dzielą się na dwa rodzaje: 30 - pinowe i
72 - pinowe (piny - to pozłacane pionowe złącza znajdujące się na dolnej
krawędzi). Pojemności, w jakich występują to 4, 8, 16, 32, 64 oraz 128 MB. We
wszystkich systemach dysponujących 64-bitową magistralą SIMM-y instalujemy
parami. W postaci SIMM-ów występują pamięci FPM oraz EDO. Produkcja pamięci
SIMM jest już zaprzestana (nowe chipsety obsługujące Slot 1 oraz Super 7 mają
podstawki tylko pod moduły DIMM). - FPM (Fast Page Mode) - jest to zamierzchła
przeszłość, pamięci tego typu były stosowane tylko w maszynach klasy 486. Czas
dostępu wynosił 70 lub 60 ns. Układy te charakteryzowały się niską wydajnością.
- EDO (Extended Data Output) - do niedawna najpopularniejsza pamięć w świecie
PC (wykorzystywana nie tylko jako pamięć operacyjna, ale również jako pamięć
kart graficznych). Produkowane były wersje o czasie dostępu 60, 50, 40, 35, 30
oraz 28 ns.
Moduły DIMM (Dual In Line Memory Module) dysponują 64-bitową (72-bitową z
funkcją ECC) szerokością danych, mają 168 styków. Pojemności w jakich
występują to 16, 32, 64, 128 oraz 256 MB. Najczęściej spotykanym rodzajem
tych pamięci są pamięci - SDRAM (Synchronous Dynamic RAM) -
najpopularniejszy obecnie rodzaj pamięci stosowanej do komputerów PC (bardzo
popularny również jako pamięć nowoczesnych kart graficznych SGRAM). SDRAM-
y występują w wersjach o czasie dostępu 12, 10, 8 lub 6 ns, przy czym czas
dostępu 8 lub 6 ns jest wymagany do poprawnej pracy z magistralą 100Mhz (tzw.

19. PC100 SDRAM). Najważniejszą cechą tego rodzaju pamięci jest możliwość pracy
zgodnie z taktem zegara systemowego, co powoduje olbrzymi wzrost wydajności.
Inną ważną cechą pamięci SDRAM jest tryb burst umożliwiający kontrolę
prędkości transferu danych oraz eliminację cykli oczekiwania (wait states). W
chwili obecnej możliwości pamięci SDRAM są niewystarczające (przede wszystkim
- ich częstotliwość pracy). W przypadku najnowszych procesorów potrzebne są
pamięci w znacznie wyższych częstotliwościach - ok. 200Mhz.
Pojawiły się już pamięci RAMBUS - które mogą pracować z częstotliwością
400Mhz i osiągają transfer danych rzędu 1,6 gigabajta na sekundę, ale mają
jedną zasadniczą wadę - są o ok. 45% droższe od pamięci SDRAM i wymagają
specjalnie dedykowanych dla nich płyt głównych. Pamięć operacyjna podzielona
jest na rozłączne segmenty. Występują tam tablice deskryptorów, a wśród nich
lokalna (dane aktualnie otwartych programów) i globalna tablica deskryptorów
(informacje komórek systemowych i wspólne dla wielu programów). W tablicach
tych występują deskryptory, które ułatwiają znalezienia potrzebnej informacji.
DYNAMICZNY RAM (DYNAMIC RAM)
DRAM jest najbardziej rozpowszechnionym typem pamięci. W komputerach
osobistych występuje najczęściej w postaci modułów SMII oraz wychodzących z
użycia SIP-ów. Główne obszary zastosowań to: pamięć operacyjna komputerów i
pamięć obrazu na kartach graficznych. Także kontrolery dysków twardych,
podłączone do magistrali lokalnej VESA Local Bus albo PCI, wykorzystują
popularne DRAM-y. Komórki Pamięci składają się z kondensatorów, w których
pamiętana jest jedna jednostka informacji. Oznacza to, że kondensatory mogą
przyjmować tylko jeden z dwóch stanów: ładowania albo rozładowywania. Duża
wadą kondensatorów jest ulotność informacji, czyli utrata części ładunku po
określonym czasie. Z tego powodu konieczne jest ciągłe odświeżanie (ang.
refresh) zawartości. Odbywa się ono za pomocą odczytu, przy czym
dotychczasowa zawartość kondensatorów zapisywana jest na nowo. Za
odświeżanie, uprzedzające samo rozładowywanie się DRAM-u, odpowiedzialny
jest kontroler DMA do spółki z timerem. Do poprawnej pracy kości DRAM
niezbędna jest pełna przerwa między dwoma odczytami lub zapisami. Z tego
powodu czas dostępu do układów typu DRAM musi być dopasowany do prędkości
pracy procesora. Jednostką miary jest nanosekunda, czyli miliardowa część
sekundy. Na przykład w celu uniknięcia tzw. czyli czekania (ang. wait states)
procesor 486 o częstotliwości pracy 33 MHz wymaga pamięci DRAM o czasie
dostępu nie większym niż 70 ns. W sytuacji gdy pamięci są zbyt wolne, konieczne
jest ustawienie w BIOS-ie jednego lub więcej cykli czekania. W wyniku tego
procesor, zanim uzyska dostęp do pamięci, musi chwilę odczekać. Bajt składa się
z 8 bitów i składowany jest przez komputer w ośmiu kościach. Moduł DRAM
zbudowany jest z reguły z dziewięciu układów, ponieważ ze względu na korekcję
błędów występuje układ parzystości (ang. partity chip), niezawierający danych,
lecz informacje kontrolne.

20. Na większości dostępnych układów SIMM (9 bitowych) spotkać można tylko trzy
układy, z których każdy składa się z trzech następnych. W modułach SIMM PS/2
(36 bitowych) znajduje się na ogół więcej niż dziewięć układów, a pojemność
waha się od 4 do 32 MB. Popularne DRAM-y mają następujące pojemności: 1, 4,
8 lub 16 MB. Informacja o pojemności i czasie dostępu DRAM-ów znajduje się na
ogół na samych układach. Nadruk 411000-7 oznacza pojemność 1 MB i dostęp 70
ns., a 4164-12 oznacza 64 KB i 120 ns. Obrazowo mówiąc, wnętrze modułu
DRAM (Dynamic Ran-dom Acces Memory) - podobnie jak arkusz kalkulacyjny czy
dowolna tabela - składa się z wierszy (ang. rows) oraz kolumn (ang. columns).
Aby w takiej pamięci znaleźć określoną informację, wystarczy podać jej adres,
czyli kombinacje złożoną z numeru wiersza i kolumny (analogicznie jak w arkuszu
kalkulacyjnym). Obszar, w którym wszystkie adresy mają ten sam numer
wiersza, nosi nazwę strony (ang. page). Przed przystąpieniem do operacji odczytu
lub zapisu danych system przekazuje do modułu pomięci odpowiednie adresy
wierszy i kolumn. Całe adresy mogą być transmitowane poprzez jedno łącze (ang.
pin), gdyż pierwszy jest zawsze przesyłany adres wiersza.
W momencie gdy moduł pamięci otrzyma ów adres, wczyta wszystkie znajdujące
się w tym wierszu komórki do tzw. przedwzmacniacza odczytu. Z tego miejsca
układ pamięci wyszukuje następnie za pomocą adresu kolumny potrzebne dane.
Po zakończeniu transmisji cała zawartość przed wzmacniacza (a więc pełny
wiersz) jest z powrotem przepisywana do odpowiednich komórek. Kontrolę nad
taką transmisją zapewniają dwa sygnały sterujące: RAS (Row Addres Strobe) i
CAS (Comuln Addres Strobe). RAS sygnalizuje przy tym ważność adresu wiersza,
natomiast CAS ważność adresu kolumny. Wartość czasu dostępu, w którym układ
pamięci interpretuje sygnał RAS, jest umieszczona na obudowie każdego modułu i
wynosi z reguły od 70 do 90 ns. W przypadku szybkich układów DRAM wartość ta
sięga 60 ns. Ten czas dostępu nie określa jednak zbyt dokładnie wydajności
danego układu DRAM. Moduł pamięci potrzebuje bowiem trochę czasu, aby
przepisać ponownie z przed wzmacniacza zawartość odpowiednich komórek oraz
przygotować się do kolejnej transmisji. Pełny czas transmisji dla danego układu
pamięci jest, więc prawie dwukrotne dłuższy on nominalnego czasu dostępu. W
szczególnym przypadku dwa kolejne odwołania do pamięci mogą dotyczyć tej
samej strony danych. W tej sytuacji numer wiersza nie musi być już ponownie
transmitowany, co wyraźnie skraca czas dostępu do danych. Jeśli weźmiemy
jeszcze pod uwagę opóźnienia spowodowane propagacją sygnałów sterujących, to
okaże się, że dla układów DRAM o czasie dostępu 70 ns. długość cyklu CAS skróci
się do około 50 ns. Moduły EDO-RAM Różnica pomiędzy trakcyjnymi układami
DRAM a nowymi EDO-RAM (Extended Data Out) polega na tym, że te ostatnie do-
starczają poprawnych wartości danych jeszcze wtedy, gdy nie jest już dostępny
sygnał CAS (niezbędny w przypadku pamięci DRAM). Dzięki takiemu rozwiązaniu
kontroler pamięci może przesłać do układu adres nowej komórki danych w tym
samym czasie, w którym następuje jeszcze odczyt poprzednich danych. Technika
ta jest więc bardzo podobna do pi-peplingu; jedyną różnicą jest brak cyklu
oczekiwania. Stało się to możliwe, gdyż układy EDO-RAM przejęły od kontrolera
funkcje pamięci pośredniej. Aby moduły EDO-RAM można było umieścić na płycie
głównej komputera, muszą one prawidłowo współpracować z istniejącą

21. konfiguracją. Nie w każdym przypadku możemy, więc w celu zwiększenia
wydajności pracy komputera, zastąpić stare pamięci DRAM szybkimi modułami
EDO-RAM. Nowa technika ma także i inny słaby punkt. W przypadku dwóch
banków EDO-RAM nie jest możliwy dostęp typu Interleave, gdyż odwołanie do
drugiego z nich nastąpiłoby już wtedy, gdy poprzednie dane byłyby jeszcze w
użyciu. Mimo tych niedogodności wydajność pomięci EDO-RAM wyraźnie
przewyższa możliwości tradycyjnych modułów DRAM. Dzięki nowej technice
szybkość transmisji danych pomiędzy pamięcią a procesorem zwiększa się o około
20 procent.
Pamięć CACHE
Szybka pamięć cache zwiększa wydajność komputera, przechowując często
używane dane i udostępniając je znacznie szybciej od wolniejszej pamięci DRAM.
Pamięć cache pierwszego poziomu (ang. First Level Cache) znajduje się
bezpośrednio w procesorach 486 i Pentium. Zarządca cache (ang. Cache
Manager) zapamiętuje w nim rozkazu, które procesor będzie najprawdopodobniej
potrzebował jako następne. Cache Manager jest tak pomyślany, aby CPU osiągał
90 % trafień. W ten sposób procesor podczas wykonywania np. pętli nie musi
sięgać do zewnętrznej pamięci (DRAM), ale może obrabiać dane bezpośrednio w
procesorze. Właśnie dzięki temu 486 jest znacznie szybszy niż 386, a wersja DX
ma jeszcze zintegrowany koprocesor numeryczny. Kilka nowych rozkazów i bitów
sterowania nie odgrywa w praktyce większej roli. Zintegrowany wewnętrzny
cache prowadzi do niemal dwu-krotnego zwiększenia szybkości procesora, ale nie
całego systemu. Pamięć cache składa się dokładnie z dwóch części: kości Tag,
rodzaju spisu treści (katalogu, w którym zawarta jest informacja o tym, co
znajduje się aktualnie w pamięci cache, oraz pamięci z danymi.
Jeżeli procesor potrzebuje danych, to najpierw sprawdza kości Tag, czy potrzebne
dane są składowane w cache. Jeżeli tak, to je odczytuje, a w przeciwnym
wypadku (w drugim cyklu zegara) sięga do zewnętrznej pamięci (na płycie
głównej). Ona także składa się ze statycznej pamięci RAM i ma rozmiar do 64-512
KB. Jeżeli tam również nie ma potrzebnych informacji, procesor musi sięgnąć do
wolniejszej pamięci DRAM i stamtąd ściągnąć dane. Video RAM (VRAM)
Czynnikiem przyczyniającym się między innymi do migotania ekranu jest to, że
kości DRAM na tanich kartach graficznych nie pozwalają na równoczesny odczyt
oraz zapis i wymagają ciągłego odświeżania. Trochę lepsze eliminują te
ograniczenia stosując wysokowartościowe pamięci typu VRAM. Największą zaletą
pamięci VRAM,
jest równoczesny odczyt i zapis układów pamięci. Inaczej mówiąc, z pamięci na
karcie graficznej mogą korzystać równocześnie dwa urządzenia. Jeżeli karta
graficzna ma VRAM, to korzysta na budowanie obrazu: przetwornik cyfrowo-
analogowy karty graficznej ściąga z pamięci informacje o budowie ekranu. W tym
samym czasie koprocesor na karcie graficznej przenosi swoje dane: VRAM
pozwala równocześnie czytać i pisać. Wielkość pamięci na karcie graficznej zależy
od liczby kolorów i rozdzielczości ekranu. Karta VGA, która przedstawia 16
kolorów w rozdzielczości 640x480 potrzebuje 256 KB RAM-u. Dla tej samej liczby
kolorów w rozdzielczości 1024x768 potrzeba już 512 KB RAM-u.

22. Pamięci typu ROM, EPROM i EEPROM
Obok licznych wariantów pamięci RAM, które do podtrzymywania zawartości
wymagają mniej lub więcej prądu, istnieją także nie ulotne pamięci, które bez
dopływu prądu nie tracą zawartości i przechowują dane na stałe. Rozróżniamy 3
ich rodzaje: ROM, EPROM i EEPROM. ROM Pamięć ROM (ang. Read Only Memory -
tylko do odczytu) zapisywana jest jednokrotnie, na ogół przez producenta, za
pomocą specjalnego programatora. Układ nie pozwala później na jakąkolwiek
zmianę zawartości. Opisany typ programowania układów nazywany jest
wypalaniem, ponieważ konkretne połączenia w układzie są na ogół niszczone
(przepalają się poprzez wyładowanie jak nitka w bezpieczniku). Po wykonaniu
takiego zabiegu układ osiąga konkretny stan. Obszary zastosowań obejmują te
dziedziny, w których dane mają pozostać bez zmian, np. BIOS klawiatury w
komputerze PC, system operacyjny w drukarce, stałe pamięci w telefonach,
automatyczne sekretarki.
EPROM
Innym wariantem jest pamięć EPROM (ang. Erasable Programmable ROM), która
po około 20 minutowym naświetlaniu promieniami UV traci wszystkie informacje i
pozwala się zapisać. Rozpoznawalna jest przez małe kwadratowe okienko
kwarcowe na układzie. W tej pamięci zazwyczaj zapisany jest BIOS. Wypalone w
ten sposób układy mogą być kasowane i programowane na nowo. W ten sposób
można zaktualizować BIOS w komputerze. Również wiele kart rozszerzających,
np. graficznych, modemowych i kontrolerów ma BIOS w postaci pamięci EPROM.
Kasowanie i programowanie EPROM-u jest jednak czasochłonne. Układ musi
zostać wyjęty z podstawki i umieszczony w specjalnym urządzeniu
programującym.
EEPROM
Łatwiejsze w użyciu są EEPROM-y (ang. Electricaly Erasable Programmable ROM).
Poprzez doprowadzenie prądu można ją kasować i programować na nowo, tzn.
układy nie muszą być wyciągane z podstawek, ale mogą być kasowane i
programowane bezpośrednio na karcie czy płycie głównej. Flash EEPROM-y
obecne są na rynku od 1990 roku. Ich zaletą jest szybkie kasowanie
(milisekundy). Starsze EEPROM-y wymagają kilku sekund. Flash EEPROM-y
zdobywają coraz większe znaczenie na rynku komputerów przenośnych
(notebooków) jako substytuty dysków twardych. Wiele komputerów z procesorem
Pentium wyposażonych jest w BIOS-ROM właśnie w tej postaci. Użytkownik jest
zatem w stanie zaktualizować swój BIOS za pomocą dyskietki dostarczonej od
producenta poprzez oprogramowanie, które dokonuje zapisu nowych danych do
układu. Innym obszarem zastosowań są karty sieciowe, które muszą
przechowywać swoje parametry niezależnie od dopływu prądu.
Karta graficzna
Karta graficzna jest najważniejszą kartą rozszerzeń. Montuje się ją w jednym ze
slotów na płycie głównej. Odpowiada ona za otrzymanie obrazu na monitorze.

23. Zmienia ona sygnały przetwarzane przez procesor na format, który może być
wyświetlany przez monitor. Najmniejszą jednostką wykorzystywaną przez kartę
graficzną do wytworzenia obrazu jest piksel. O ile karta nie jest wyposażona we
własny procesor, każdy piksel (oznaczający jeden punkt obrazu) jest obliczany
przez procesor komputera. Im więcej kolorów zawiera dany obraz, tym większa
ilość pamięci jest potrzebna do jego wyświetlania. Każdy obraz utworzony przez
procesor jest umieszczany w pamięci karty graficznej w postaci mapy bitowej.
Specjalny konwerter cyfrowo-analogowy (RAMDAC) przekształca następnie taką
cyfrową informacje na odpowiednie impulsy elektryczne, które później przesyła do
monitora. Pierwszymi sterownikami graficznymi stosowanymi do współpracy z
mikrokomputerami były tzw. karty MDA (Monochrome Display Adapter)
pozwalający emitować na ekranie monitora obraz jednobarwny. Adapter ten był
klasycznym adapterem znakowym pozwalającym obrazować znaki
alfanumeryczne i część znaków graficznych o kodach z zakresu od 169 do 223.
Jako sygnały wejściowe w sterownikach tych stosowano sygnały
charakterystyczne dla techniki TTL, stąd często monitory sterowane takimi
kartami nazywano monitorami TTL. Obraz w tych monitorach po-siadał
rozdzielczość 720x350 (720 pikseli w poziomie i 320 w pionie). Stosowano
matryce znakową 9x12, co pozwalało budować obraz zawierający 80 kolumn i 25
wierszy znaków. Obecnie stosowane karty potrafią pracować w wysokich
rozdzielczościach przy bardzo dużej liczbie kolorów.
Ostatnio stosowane typy kart graficznych to:
VGA - (Video Graphics Card), najbardziej rozpowszechniony standard graficzny,
dający przyzwoitą rozdzielczość 640 × 480 punktów. Ulepszone wersje VGA
oferują lepsze zdolności rozdzielcze 800 × 600 i wyższe (zwane SuperVGA).
SVGA - aktualnie najszerzej stosowany standard. Karty graficzne SVGA można
podzielić na: ISA, Local Bus, PCI i AGP, jest to podział ze względu na budowę
złącza. Aby wyświetlić wyniki przetwarzania danych, komputer, oprócz monitora,
musi mieć jeszcze właśnie kartę graficzną, która jest odpowiedzialna za prostą,
dwuwymiarową grafikę w Windows oraz skomplikowaną grafikę w grach,
programach graficznych i animacjach. Dziś funkcje 2D i 3D zostały zintegrowane
w jednym procesie graficznym w kartach nowej generacji. Mają one wiele
dodatków, różnego rodzaju dopalacze graficzne, tunery TV i dekodery. Obecnie
podstawowym kryterium powinien być standard szyny karty: PCI lub AGP. PCI
jest bardzo popularnym i szybkim standardem w większości kart (białe gniazda).
AGP z kolei jest portem zaprojektowanym wyłącznie do kart graficznych w taki
sposób, aby umieszczone w nim karty osiągały najlepsze wyniki. Ich zastosowanie
z pozoru nie daje dużego wzrostu wydajności - do operacji 2D, a nawet
wyświetlania obiektów 3D z powodzeniem nadaje się szyna PCI. Dopiero w
momencie, gdy scena trójwymiarowa jest skomplikowana, a programiści zadbali
o dużą liczę obiektów i wykorzystali wiele tekstur, na dodatek wysokiej
rozdzielczości, wówczas przepustowość PCI przestaje wystarczać. Dzięki
specjalnym rozwiązaniom, karta AGP powinna znacznie przyspieszyć

24. wykonywanie operacji graficznych w takich sytuacjach. Niestety nie da się
zainstalować karty PCI w porcie AGP, ani karty AGP w porcie PCI. Płyta główna
musi być zaopatrzona w osobny port AGP (jedyne podłużne gniazdo na płycie
wyglądające podobnie jak PCI, ale dalej odsunięte od krawędzi płyty). Nie należy
już raczej stosować starych kart ISA i Local Lus, gdyż są to bardzo stare i nie
stosowane obecnie standardy. Karta graficzna ma decydujące znaczenie, co do
jakości wyświetlanego obrazu na ekranie monitora. Jeśli pracujemy tylko z
aplikacjami biurowymi, takimi jak edytor tekstu czy arkusz kalkulacyjny, to
wystarczy nam karta PCI z 1 lub 2 MB pamięci VRAM. Jeśli jednak mamy do
czynienia z aplikacjami graficznymi to powinniśmy mieć kartę PCI lub AGP z co
najmniej 4 MB pamięci VRAM (im więcej tym lepiej) zdolną wyświetlić dużą
rozdzielczość przy dużej liczbie kolorów. Dobry obraz charakteryzuje się
odpowiednią rozdzielczością, ilością kolorów, ostrością, żywymi barwami i brakiem
migotania. Maksymalna rozdzielczość karty decyduje o ilości możliwych do
wyświetlenia kolorów przy określonej rozdzielczości monitora. W przypadku
monitora 15 calowego jest to najczęściej 800x600, 17 calowego 1024x768, 19
calowego 1280x1200 a 21 calowego 1600x1200. Obraz w reprezentacji 17
milionów kolorów uważany jest za obraz o jakości fotograficznej. Jeśli więc chcesz
mieć realistyczny obraz, sprawdź czy posiadana przez ciebie karta jest w stanie
wyświetlić obraz
z daną ilością kolorów przy wybranej rozdzielczości, zachowując częstotliwość
odświeżania co najmniej 75 Hz.
OTO KILKA KART GRAFICZNYCH DOSTĘPNYCH NA RYNKU:
SiS 305 32MB PCI
- jest to niedroga karta z chipsetem SiS 305, pamięci 32 MB złączem PCI i
wyjściem D-Sub. Chłodzenie przez radiator.
Radeon 9000 Pro 64MB DVI + tv out
Jest to karta z chipsetem Radeon 9000 ATI. Pamięć 64 MB DDR (128bit) Układ
Chip Rage Theater odpowiedzialny za obsługę wyjścia tv zastąpiony został w tej
karcie przez zintegrowaną w procesorze RV250 jednostkę obsługującą wyjście TV
do rozdzielczości 1024x768, oraz funkcje Fullstream ( sprzętowe filtrowanie
podnoszące jakość obrazu) i funkcje Video Immersion II. Ponadto nowy procesor
ma podwójny zintegrowany 400MHz-owy RAMDAC, oraz zintegrowany 165 MHz-
owy transmitter DVI. Karta ma wyjścia Video, DVI, D-Sub. Chłodzona
wentylatorem.
GeForceFX 5800 Gainward Ultra/800 Plus GS
- jest to karta z najwyższej półki z chipseten NVIDIA GeForceFX5800. Ma
niesamowite własności w zakresie jakości wizualizacji w grach i aplikacjach
graficznych. Oparta na procesorze NVIDIA NV30 ma nowy, trzeciej generacji
silnik (CineFX). Zawiera dwa przetworniki RAMDAC o częstotliwości pracy 400MHz
i pamięć 128

25. Dysk twardy - HDD
Programy komputerowe stają się coraz nowocześniejsze, a tym samym
potrzebują więcej miejsca na dysku twardym. Praktycznie każdy program
przeznaczony do poważniejszych zastosowań wymaga instalacji na dysku
twardym. Modele dysków twardych są o wymiarach 5,25 lub 3,5 (częściej
spotykane), a więc niewielkie wymiarowo, co pozwala umieścić je w małym
pudełku zwanym wraz z zespołem głowic odczytująco–zapisujących: napędem.
Tradycyjnie, dysk twardy montuje się przy przedniej ściance wewnątrz obudowy
komputera. Obecnie, dzięki małym gabarytom, można go umieszczać w
specjalnej obudowie, która umożliwia szybkie przenoszenie z jednego komputera
do innego. Taki dysk jest bardzo łatwy w montażu, gdyż wsuwa się go w
odpowiednie miejsce w przedniej ściance komputera zwane kieszenią. Na
przedniej ściance komputera znajduje się dioda sygnalizująca prace dysku. Dyski
twarde składają się z kilku tarcz magnetycznych o dwóch powierzchniach każda.
Każdej powierzchni odpowiada jedna głowica zapisująco-odczytująca z
mechanizmem umożliwiającym precyzyjne wyszukiwanie na powierzchni dysku
potrzebnych sektorów. Powierzchnie tarcz podzielone są na ścieżki, które składają
się z sektorów popularnie zwanych cylindrami. Powierzchnie tarcz mają delikatną
warstwę magnetyczną. Silnik liniowy porusza tarcze z dużą prędkością, a
precyzyjny serwomechanizm reguluje ustawienie ramion głowic, wstrzymując
głowice w odległości zaledwie kilku mikronów od powierzchni nośnika danych.
Głowice nie mogą dotykać powierzchni nośnika, gdyż przy tych prędkościach
mogłyby porysować delikatną warstwę magnetyczną. Każdy twardy dysk ma
płytkę z układami elektronicznymi i odpowiednimi interfejsami, a kontroler steruje
napędem dysku. Pracując w oparciu o technikę dedicated servo, czyli jedna
płaszczyzna dysku poświęcona jest całkowicie do przechowywania oznaczeń
indeksowych sterujących płynnym pozycjonowaniem głowic napędu i dlatego dysk
ma nieparzystą liczbę głowic zapisująco-odczytujących. Miniaturowy system
operacyjny Firmware zapisany w pamięci ROM, koduje i dekoduje poszczególne
dane a zawarte w nim procedury korygują błędy powstałe przy odczycie danych z
dysku. Po wyłączeniu zasilania, automatyczny mechanizm za pomocą specjalnej
sprężyny odciąga głowice na bezpieczną ścieżkę tarczy magnetycznej, gdzie
zostają zaparkowane co zapobiega przypadkowemu uszkodzeniu zapisanej
powierzchni dysku. Dyski twarde mające standardowy interfejs IDE (Intergrated
Drive Electronics - scalony sterownik elektroniczny) są kompatybilne w stosunku
do starszych wersji, mają zwiększone możliwości transmisji danych oraz
możliwość dołączenia dodatkowego urządzenia np. CD-ROM-u z mechanizmem P
I/O (Program In-put/Output). Transmisja danych odbywa się z szybkością nawet
10 MB/s. Local Block Adressing (LBA) dzieli dysk na bloki logiczne i w ten sposób
adresuje dane, co umożliwia osiągnąć nawet 7,8 GB pojemności. Taki dysk musi
być wspomagany przez hardware i BIOS, który zamienia bloki logiczne na
tradycyjne parametry, czyli na ścieżki, cylindry, sektory.
BUDOWA DYSKU TWARDEGO:

26. 1 - Kontroler - w napędach EIDE i SCSI jest częścią samego napędu. Kontroluje
silniczki sterujące głowicą i zamienia impulsy elektryczne na dane cyfrowe
procesora.
2 - Obudowa - aby wyeliminować zagrożenie wewnętrznego zanieczyszczenia,
ciśnienie powietrza jest wyrównywane przez specjalne filtry, a wnętrze obudowy
jest szczelnie oddzielone od świata zewnętrznego.
3 - Talerze - to mocne metalowe lub szklane dyski, pokryte magnetycznym
materiałem o grubości mniejszej niż 0,001 mikrometra.
4 - Głowice zapisu/odczytu - umieszczone na końcu ramion po jednej głowicy na
każdą stronę talerza. Ramię może przesuwać głowicę w każde miejsce
powierzchni dysku.
5 - Oś - na której zamontowane są dyski.
6 - Dane - czyli umieszczone na talerzach sekwencje zer i jedynek.
Dysk twardy wiruje z prędkością 3600 standardem jest już 7200, a obecnie nawet
10000 obrotów na minutę, prawie w próżni, ale gazu (resztek powietrza)
wystarcza na tyle,
by poduszka powietrzna unosiła nieco głowicę magnetyczną służącą do odczytu i
zapisu.
Na powierzchni dysku znajduje się trochę smaru by jej nie uszkodzić przy
opadnięciu głowic po wyłączeniu zasilania. Głowic jest zwykle 4 do 8 (spotyka się
też 12 i więcej). Para głowic przypada na jedną płytkę magnetyczną, a płytek
takich może być w jednej obudowie kilka. Okręgi na powierzchniach
magnetycznych tworzą ścieżki (tracks). Wszystkie ścieżki znajdujące się pod sobą
na płytkach magnetycznych, czyli powierzchnia magnetyczna znajdująca się na
pionowym przekroju całego dysku, tworzy cylinder.
WYDAJNOŚĆ DYSKU TWARDEGO:
Na wydajność tego urządzenia wpływa kilka kryteriów:
1 – Rodzaj zastosowanego interfejsu:
IDE (Intelligent Drive Electronics) - przestarzały i rzadko używany. Złącza IDE nie
mogły obsługiwać napędów CD-ROM, DVD i nagrywarek CD-RW oraz miaały
barierę do 528 MB.
EIDE - najczęściej używany, tani, łatwy w instalacji.
SCSI - bardzo szybki, drogi, wymagają specjalnego kontrolera (host-adaptera).
2 – Średnia prędkość transmisji danych:
- PIO-4, DMA 2, Ultra DMA 3 i inne.
3 – Liczba obrotów na minutę
- czyli szybkość, z jaką wirują talerze twardego dysku, przeciętnie 3600, 5400,
7200 a ostatnio nawet 10 000 rpm. Większa szybkość oznacza wyższy transfer

27. danych, ale nie musi zawsze jednoznacznie decydować o możliwościach
poszczególnych urządzeń - prędkość odczytu z wirującego szybciej nośnika o
mniejszej gęstości upakowania informacji może być mniejsza niż w przypadku
wolniejszego napędu z bardziej efektywnie wykorzystaną powierzchnią talerzy. Do
uzyskania większych prędkości konieczne są wydajniejsze silniki, trwalsze
elementy mechaniczne (talerze, łożyska) oraz bardziej precyzyjne głowice.
4 – Pojemność
- czyli ilość wolnego miejsca na dysku mierzona najczęściej w Gigabajtach.
Obserwowany obecnie dynamiczny wzrost pojemności dysków twardych
realizowany jest najczęściej poprzez dodawanie kolejnych talerzy. Powoduje to
jednak zwiększenie wymiarów oraz ciężaru urządzenia, a także zauważalnie
wpływa na jego zapotrzebowanie w energię elektryczną.
5 – Pamięć podręczna dysku
(cache, przeciętnie od 128 KB do 2 MB i więcej). Jej obecność jest niezbędna do
prawidłowego funkcjonowania napędu, kopiowane są do niej np. odczytane z
nośnika dane, które następnie są przesyłane do kontrolera w komputerze. Cache
może być także wykorzystywany podczas komunikacji w drugą stronę. Przesłane
do zapisania informacje umieszczane są najpierw w schowku, skąd - po
odnalezieniu wolnego miejsca na dysku i odpowiednim ustawieniu głowic -
przepisywane na talerze. Zapisywanie danych za pośrednictwem pamięci
podręcznej niesie jednak również pewne niebezpieczeństwo, nagły zanik zasilania,
który nastąpi przed skopiowaniem danych z pamięci podręcznej na nośnik, może
spowodować ich bezpowrotną utratę.
6 – Ciągły transfer danych
- parametr ten określa ilość danych, jaką dysk twardy może w sposób ciągły
odczytywać bądź zapisywać. Wielkość transferu podajemy w kilobajtach na
sekundę. Wysoka wartość tego parametru jest istotna np. podczas nagrywania
własnych płyt CD-R bądź obróbce plików video.
7 - Czas odczytu oraz czas zapisu
Czas odczytu związany z oczekiwaniem na odnalezienie potrzebnych informacji na
nośniku. Parametr ten jest szczególnie istotny w przypadku aplikacji
bazodanowych, korzystających z dużych zestawów danych, nierzadko
porozrzucanych po całej powierzchni nośnika. Im krótszy czas dostępu
urządzenia, tym szybciej radzi sobie ono z odszukiwaniem danych.
8 - S.M.A.R.T.
- monitorowanie pracy i automatyczne powiadamianie o ewentualnych błędach.
OTO PRZYKŁADOWE DYSKI TWARDE:
Seagate Barracuda 7200.7:
Jest to dysk twardy którego prędkość obrotowa osiąga 7200 obr/min, pojemność
60 GB i pamięć 2048 kb. Rewolucyjna technologia SoftSonic Fluid Dynamic
Bearing (FDB) jest to technologia zastosowania w silniku tego dysku łożyska FDB
powoduje to, że ten superszybki dysk jest bezgłośny. Barracuda 7200 jest

28. kolejnym dyskiem twardym dla komputerów biurkowych, w którym zastosowano
ten typ napędu - ta technologia umożliwi również wzrost gęstości upakowania
danych na jednym talerzu oraz przyspieszenie prędkości obrotowej dysków.
Napęd przełamuje kolejną barierę transferu wewnętrznego - 683 Mbps - jest na
tyle szybki żeby przekopiować godzinę muzyki w formacie MP3 w ciągu niespełna
sekundy!! transfer zewnętrzny (zapis) wynosi 58 MB/s a transfer zewnętrzny
(odczyt) 100 MB/s Nowy dysk jest na tyle szybki, by wyświetlać dane
strumieniowe 8 filmów jednocześnie (jakość DVD) nawet bez utraty jednej klatki
filmu! Barracudy wytwarzają hałas o natężeniu poniżej 25 dBA, podczas gdy
człowiek jest w stanie usłyszeć dźwięki o sile powyżej 25 dBA. Niezawodność tego
dysku (MTBF) 500000 godzin, format szerokości 3.5 cala waga 544g.
Western Digital Raptor 36,7 GB WD360GD Serial ATA
To pierwszy na rynku dysk w standardzie Serial ATA, z prędkością obrotową
talerzy 10000 obr/min, współczynnikiem MTBF 1200000 godzin oraz
imponującym średnim czasem wyszukiwania 5,2 ms. Pojemność WD360GD to
36.7 GB, a wielkość pamięci cache 8 MB. Raptor jest obecnie najszybszym
dyskiem na świecie. Na dyski te producent udziela 5 letniej gwarancji. Mimo że
jest on dyskiem w standardzie ATA ma dodatkowe klasyczne gniazdo zasilania,
umożliwiające podpięcie zwykłej wtyczki 12V z zasilacza ATX, ma on łożyska
kulkowe i jego głośność w czasie pracy wynosi 32 dBA.
Western Digital Caviar SE 200 GB WD2000JB 8MB cache
Rodzina Caviar XL otwiera nową linię twardych dysków z interfejsem ATA/100.
Urządzenie z nowych serii mają prędkość obrotową 7200 obr/min. Specjalna
edycja tych dysków ma 8192 kb cache Pojemność tego dysku to 200 GB ma on
trzy talerze.
Stacja dysków elastycznych - FDD
Najstarszymi, aczkolwiek wykorzystywanymi do dzisiaj, masowymi pamięciami
zewnętrznymi są pamięci dyskietkowe. Podstawową zaletą pamięci dyskietkowych
jest ciągle prostota wymienialności nośnika (dyskietki). Należy zauważyć, że
obecnie dyskietka jest coraz rzadziej używana, ponieważ ma bardzo małą
pojemność. Z tego powodu obecnie stosuje się pamięci dyskietkowe prawie
wyłącznie do przenoszenia plików o małej pojemności (np. tekstowych) pomiędzy
komputerami. Dyskietka jest praktycznie niezbędna, jeżeli np. sformatowaliśmy
dysk twardy i nie ma na nim systemu. Wtedy system uruchamiamy z dyskietki.
Obecnie w powszechnym zastosowaniu znajdują się dyskietki 3,5 cala. Dyskietka
5,25 cala wyszła już całkowicie z użytku. Dyskietki zbudowane są z krążka, na
którego powierzchnię naniesiony jest materiał ferromagnetyczny. W dyskietce
5,25” krążek ten ma centryczny otwór i opakowany jest w kopertę z sztucznego
wyściełaną po stronie wewnętrznej miękkim materiałem. W kopercie wykonane
jest kilka obustronnych wycięć. Podstawowe - centryczne umożliwia zaciśnięcie
sprzęgła napędu dyskietki na krążku z nośnikiem. Nie mniej ważne - podłużne,
wykonane promieniowo, umożliwia dostęp głowic stacji do zapisu / odczytu

29. danych. Ponadto w pewnej odległości od osi obrotu znajduje się pojedynczy otwór
(taki sam jest na krążku z nośnikiem) służący do synchronizacji prędkości
obrotowej krążka. Na prawej krawędzi koperty znajduje się prostokątne wycięcie
(w obszarze poza krążkiem z nośnikiem) służące do zabezpieczenia dyskietki
przed zapisem poprzez zaklejenie tego wycięcia. Dyskietka 3,5 cala ma podobną
konstrukcje, przy czym krążek z nośnikiem wykonany jest z trwalszego materiału
i wyposażony jest w metalową, centryczną wkładkę przenoszącą napęd. Wkładka
ta ma owalny otwór, w który wsuwa się kołek sprzęgła. Powoduje to bardziej
trwałe połączenie krążka z elementami napędowymi i nie wymaga synchronizacji
optycznej. Krążek z nośnikiem obudowany jest w twarde, plastikowe opakowanie.
Szczelina umożliwiająca kontakt głowicy z nośnikiem jest zakryta specjalną,
metalową zasuwką ze sprężyną zamykającą dostęp do szczeliny w czasie, w
którym dyskietka znajduje się poza stacją. Dyskietka 3,5” ma także szczelinę
zabezpieczającą przed zapisem danych. Szczelina ta wyposażona jest fabrycznie
w przesuwaną przysłonę, która zabezpiecza zapis w stanie odsłoniętym. Różnice
w konstrukcji obu rodzajów dyskietek są na tyle istotne, że dyskietki 3,5 są
zdecydowanie trwalsze i bezpieczniejsze w użytkowaniu niż dyskietki 5,25”. Dla
współpracy z każdym z omawianych typów dyskietek wykorzystywane są inne
stacje - dyskietki 5,25” pracują w stacjach 5,25 cala a dyskietki 3,5” w stacjach
3,5 cala. Spotyka się kilka typów napędów dysków elastycznych. Dla dyskietek
5,25” (już praktycznie nieużywane) mają pojemność 1,2 MB, zapisują i odczytują
też dyskietki o pojemności 360 KB Dla dyskietek 3,5” cały czas stosowana
pojemność 1,44 MB. Stacje o pojemności 1,44 MB mają możliwość odczytu i
zapisu na dyskietkach o pojemności 720 KB. Stacja podłączona jest do zasilacza
podającego napięcia niezbędne do zasilania silników i elektroniki. Poza tym, stacja
podłączona jest do sterownika dyskietek umieszczonego na płycie głównej.
Obecnie odpowiednią konfigurację stacji uzyskuje się przez właściwe włączenie do
przewodu paskowego łączącego stację z kontrolerem (stacja A - dwa wtyki na
końcu przewodu po tzw. przewijce, stacja B - dwa wtyki w środkowej części
przewodu). Stacja dyskietkowa wyposażona jest także w LED informujący o
stanie jej aktywności (zapis/odczyt). Silnik obracający dyskietkę jest włączany w
chwili, w której system operacyjny chce uzyskać dostęp do stacji
(zapisać/odczytać dane). Z tego powodu, zapis/odczyt możliwy jest dopiero po
odpowiednim rozpędzeniu krążka nośnikiem, kontrolowanym przez układy
synchronizacji. Po wykonaniu operacji zapisu/odczytu stacja napędza jeszcze
krążek przez pewien czas (odmierzany przerwaniem IRQ 0), po czym silnik ulega
wyłączeniu. Ten tryb pracy stacji, oraz niewielka prędkość obrotowa krążka z
nośnikiem powodują, że średni czas dostępu do danych zgromadzonych na
dyskietkach wynosi 300 ms. Stacja dyskietkowa 3,5” jest wymiarowo mniejsza od
5,25”.
Na przedniej ściance ma szczelinę do wsuwania dyskietek (szczelina jest z
klapką), rygiel - przycisk wysuwający dyskietkę z napędu i diodę sygnalizującą jej
pracę (zapis/odczyt danych). Stacja zamyka się samodzielnie. W chwili
zamknięcia stacji następuje odsunięcie przysłony zabezpieczającej dostęp do
szczeliny, w której pracują głowice. Stacja ta nie wymaga synchronizacji
optycznej, gdyż napęd sprzężony jest na sztywno z krążkiem i aktualne położenie

30. krążka jest określane na podstawie aktualnego położenia napędu
(nie występują drobne poślizgi dyskietki możliwe w stacjach 5,25”).
ZASADA DZIAŁANIA:
Zapis dokonywany jest po obu stronach dyskietki na współśrodkowych okręgach
nazywanych ścieżkami, podzielonych na sektory po 512 B każdy. W przypadku
dyskietki o średnicy 3,5'' informacja zapisywana jest dwustronnie na 80 ścieżkach
po 18 sektorów. Pojemność dyskietki wynosi, więc:2*80*18*512B=1474560 B, a
po przeliczeniu na MB: 1474560/1024=1,44 MB. Na każdej ścieżce zapisywane
jest 9216B (18 sektorów po 512 B) Ścieżka zewnętrzna ma długość ok. 250 mm
(promień R=40mm), czyli 1B zapisany jest na wycinku koła o długości ok.. 0,027
mm, a jeden bit odpowiednio: 0,0035 mm przy szerokości ścieżki ok..0,2 mm.
Dyskietka obraca się z prędkością 360 obr/min (6 obr/sek.). Głowice zapisująco-
odczytujące przesuwają się wzdłuż promienia dyskietki. Prąd elektryczny
doprowadzony do uzwojenia głowicy wytwarza w pobliżu szczeliny głowicy pole
magnetyczne namagnesowujące fragment dyskietki znajdujący się pod głowicą.
Na rynku znajdują się napędy kilku firm, nie ma między nimi większych różnic.
Najtańsze są napędy firm Samsung, Panasonic, Mitsumi i NE, droższe i trochę
lepsze (mała różnica) firmy TEAC. Firma TEAC wypuściła na rynek także napęd
3.5 o pojemności 2.88 MB.
Do tego napędu jest sprzedawany odrębny sterownik, standardowy, obsługujący
poprzednie napędy, niestety się nie nadaje. Nowy sterownik poza obsługą dwóch
napędów 2.88 MB, może również obsługiwać dwa tradycyjne napędy (razem
jednocześnie cztery napędy dysków elastycznych).
Kontroler FDC (Floppy Disk Controler) umożliwiający zamontowanie i używanie
stacji dyskietek (najwyżej dwóch), montowany jest w gnieździe na płycie głównej.
Połączony jest z napędem kablem 34-żyłowym. Zasilanie podawane jest do
napędu jednym z kabli, wystających z zasilacza zamontowanego w obudowie.
Przy czym stacja 3.5 zasilana jest kablem o małym, wtyku, tak ukształtowanym,
by nie można było podłączyć go odwrotnie. Stacja 5.25 (starsze modele) jest
podłączana poprzez kabel takim samym wtykiem jak stacja dysków i CD-ROM.
Napęd CD-ROM
Płyta kompaktowa jest obecnie najczęściej stosowaną formą przenoszenia
danych.
Ma ona dużą pojemność, dlatego bez problemu mieszczą się na niej różne
instalacje, czy zajmujące obecnie duże pojemności systemy operacyjne. CD-ROM
działa na bardzo podobnej zasadzie jak tradycyjna płyta gramofonowa: dane są
zapisane na spiralnej ścieżce, jednakże tylko po jednej stronie dysku. Druga
różnica pomiędzy płytą kompaktową
a gramofonową polega na tym, że dane odczytywane i zapisywane są od środka
dysku na zewnątrz. Gęstość danych na takiej sześciokilometrowej ścieżce jest
stała i do jej odczytu wystarczy zwykły napęd CD-ROM z jego prędkością 1,3 MB/

31. s. Ponieważ długość zwoju spirali wewnątrz - czyli na początku dysku - jest o
wiele mniejsza niż na jego obrzeżu, konieczne staje się takie dopasowanie
prędkości obrotowej, aby ilość danych odczytywanych w jednostce czasu była
stała. Podczas gdy na zewnętrznej ścieżce do odczytu wystarcza 200 obrotów na
minutę, w przypadku ścieżek wewnętrznych koniecznych jest już 500 obrotów.
Audio CD nie ma z tym żadnych problemów, gdyż utwory muzyczne są dość
długie,
zajmują pokaźną część dysku, a jego prędkość obrotowa jest modyfikowana w
sposób ciągły. Dopiero zmiana ścieżki wymaga nagłego przeskoku i powoduje
krótką lecz zauważalną przerwę trwającą około 300 ms. W przypadku CD-ROM-u
wspomniana wyżej przerwa - konieczna do ustawienia prędkości - jest
odpowiedzialna za długi czas dostępu do danych. Podczas każdego odczytu
danych znajdujących się w różnych miejscach dysku, przymusowa pauza długości
1/3 sekundy jest nie do uniknięcia. Dotyczy to także napędów
o zwielokrotnionych prędkościach obrotowych. Kwestia przedstawia się inaczej,
kiedy do pamięci roboczej komputera mają zastać wczytane dane o pokaźnej
objętości, przechowywane na dysku w jednym miejscu, czyli po prostu duże pliki.
Przy standardowej częstotliwości próbkowania, zdefiniowanej w specyfikacji Red
Book, dysk pokonuje
w sekundę 1,3 metra. W tym czasie zostaje odczytanych 75 sektorów. Każdy
sektor podzielony jest na 98 ramek (ang. Frames), z których każda składa się z
24 bajtów danych
i kilku bajtów kontrolnych, służących do korekcji błędów i synchronizacji. Po
ominięciu
w obliczeniach bajtów kontrolnych i synchronizacyjnych pozostaje jeszcze około 2
KB danych na sektor, co w sumie daje odczyt danych z prędkością 150 KB/s.
Oczywiście taka ilość informacji może zostać przekazana do pamięci operacyjnej
tylko wtedy,
gdy nie powstają żadne zatory z winy czytnika lub kontrolera. Szybkość transferu
danych 150 KB/s stała się graniczną określającą minimalne wymagania stawiane
napędowi dedykowanemu aplikacjom multimedialnym. Zostały one zdefiniowane
w standardzie multimedialnego komputera osobistego w skrócie MPC (Multimedia
PC). Zbyt wolna prędkość odczytu daje się we znaki podczas próby odtworzenia z
CD-ROM-u prostego filmu zapisanego w formacie AVI. Wyraźnie przeskakujący
film, wyświetlany w okienku
o rozmiarach znaczka pocztowego, mówi sam za siebie. W takich przypadkach
niezbędna jest technika multispeed. Wraz ze wzrostem prędkości odczytu rośnie
również - do 300,450,600 KB/s itd. przepustowość danych. Przy wykorzystaniu
tej technologii filmy dają się odtwarzać o wiele płynniej. Zysk czasowy przy
stosowaniu szybszych napędów widać wyraźnie,
także przy ładowaniu obrazów z dysków Photo CD, na których obrazy te z reguły
pamiętane są w jednym dużym pliku. Poza tym technologia multispeed pozwala
na zaoszczędzenie wielu megabajtów na dysku twardym, ponieważ umożliwia
szybkie doładowywanie danych z CD-ROM-u. Podstawą działania dysków
optycznych jest komplet: oświetlacz laserowy i dioda światłoczuła. Oświetlacz
laserowy wytwarza wąską wiązkę światła spójnego padającą