Rozkládání věcí je pro někoho koníčkem. Vidíte vnější plášť a představujete si, jak se uvnitř otáčejí ozubená kola. Mezi otevřením zařízení a udržením jeho funkčnosti je ale obrovský rozdíl. I když se vám podaří správně sestavit každý šroub a kabel, stroj se nemusí spustit. Některé systémy jsou křehké. Některé jsou při neopatrném zacházení nebezpečné. U složité elektroniky, jako je počítač, je obvykle chytřejší rozhodnutí nechat demontáž na certifikovaných technikech.
Přesto je zvědavost těžké zabít. Chceme vědět, co pohání zařízení, která každý den používáme. Abychom na tuto otázku odpověděli, vzali jsme standardní notebook IBM a rozebrali jsme ho kus po kuse. Tento konkrétní model byl vybrán, protože představuje průmyslový standard. Obsahuje všechny základní komponenty, které se nacházejí ve většině osobních počítačů, ale ve srovnání s jejich většími protějšky jsou implementovány v mnohem kompaktnějším a hustším uspořádání.
Je snadné předpokládat, že notebooky a stolní počítače jsou zásadně odlišná zařízení. Ale to není pravda. Vnitřní komponenty jsou do značné míry totožné. Základní deska stolního počítače má stejnou logiku jako základní deska notebooku. Rozdíl je v rozložení. Stolní počítače mají prostor k dýchání. Používají desky standardní velikosti, které se vkládají do rozšiřujících slotů. Notebooky integrují stejné funkce do menších, pájených modulů. Zřídkakdy můžete vyměnit RAM nebo úložiště v notebooku tak snadno jako ve stolním systému.
Abyste pochopili, jak PC funguje, musíte rozdělit jeho anatomii do dvou jasných skupin. To jsou “mozky”. Jedná se o zpracovatele a správce, kteří zpracovávají data. Pak jsou tu „vnitřnosti“. Jedná se o napájecí zdroje, pohony a chladicí ventilátory, které podporují životnost systému, ale nejsou přímo zapojeny do výpočetních informací.
Začneme “mozky”. Tady se odehrává ta pravá magie. Připojte se k nám, když se ponoříme do výpočetního jádra počítače.
Mozek počítače
Základní deska není jen deska. To je doslova základ. Tato velká obvodová deska funguje jako centrální nervový systém a poskytuje zásuvky a spojení, která umožňují různým komponentům vzájemně komunikovat. Tady záleží na formě. Základní deska notebooku není nic jako stejná součást na stolním počítači. Velikost a rozvržení jsou dány prostorovými omezeními.
V samotném středu toho všeho je centrální procesorová jednotka (CPU ). Představte si to jako mozek. Tento mikroprocesor obsahuje miliony malých tranzistorů. Jeho úkol je jednoduchý, ale důležitý: provádět výpočty nutné ke spuštění softwaru. Tranzistory manipulují s daty. Centrální procesor rozhoduje. Bez něj se nic neděje.
Paměť není o nic méně kritická. Počítače se spoléhají na dva hlavní typy: Read Only Memory (ROM ) a Random Access Memory (RAM ). ROM je statická. Můžete z něj číst, ale nemůžete do něj zapisovat nová data. RAM je navržena jinak. Umožňuje jak čtení, tak psaní. Proč je toto rozlišení důležité? Protože bez paměti by byl každý výpočetní proces bezstavový. Neexistuje způsob, jak ukládat informace z jednoho okamžiku do druhého. Každý proces by začínal od nuly. Je nemožné vytvářet složité programy na prázdném listu papíru.
Možnost upgradu se velmi liší. Mnoho stolních počítačů umožňuje připojit další paměťové čipy do patic základní desky. Otevřete pouzdro. Nainstalujte paměť. Připraveno. Ostatní systémy jsou utěsněny. Neměli by se otevírat. Zůstal jsi u toho, co bylo v krabici.
Pak je tu Basic Input Output System (BIOS ). Jedná se o speciální typ ROM, který úzce spolupracuje s CPU. Pokud je CPU mozek, pak je BIOS páteří. Zabývá se interakcí mezi běžícím softwarem a hardwarovými komponenty. Překlenuje propast.
Základní deska, CPU, ROM, RAM a BIOS dělají většinu těžké práce. Distribuují zdroje mezi aplikacemi. Zajišťují hladký chod. Přijímají vstup z klávesnice, myši a dalšího příslušenství. Řídí tok dat.
Tím ale příběh nekončí.
Snižování grafických úloh
Grafické karty jsou často klasifikovány jako „interní“. Zaslouží si zvláštní pozornost. Mnoho z těchto karet má své vlastní vyhrazené mikroprocesory: grafická procesorová jednotka (GPU ).
Proč potřebujeme samostatný procesor pro grafiku? Protože generování bohatých a komplexních vizuálních efektů vyžaduje velké výpočetní zdroje. Část tohoto výpočetního výkonu přebírá GPU. Ubírá zátěž na CPU. Toto oddělení umožňuje hlavnímu procesoru soustředit se na herní logiku, fyziku nebo kód aplikace, zatímco GPU vykresluje to, co vidíte na obrazovce.
To je dělba práce. CPU myslí. GP losuje. Spojuje je základní deska. Paměť ukládá data. BIOS to všechno nahraje.
Ostatní komponenty čekají, až na ně přijde řada. Skladování Napájecí zdroje. Chladicí systémy. V další části se podíváme na vnitřní části počítače.
Výkon počítače
Zapojení počítače do zásuvky přináší více než jen osvětlení. Elektřina je přiváděna kabelem do stíněné jednotky obsahující napájecí zdroj. Uvnitř transformátor snižuje původní napětí na úrovně, které jednotlivé komponenty zvládnou. Pokud používáte notebook, část této energie jde přímo do baterie a nabíjí ji pro provoz mimo síť. Poté systém pracuje z akumulované energie.
I když je systém vypnutý, malá baterie CMOS pokračuje v provozu. Podporuje činnost komplementárního metaloxidového polovodičového (CMOS) čipu, zachovává hardwarové nastavení a zajišťuje přesnost hodin. Můžete si to ověřit tím, že si po několika týdnech všimnete, že se čas po spuštění počítače nezmění.
Kde jsou data uložena
Disky jsou zařízení pro ukládání dat. Hlavním pracovním nástrojem je pevný disk. Tradiční modely používají tenké disky (plotny), které k ukládání souborů využívají magnetická pole. V moderních počítačích jsou často nahrazovány disky SSD. Nemají žádné pohyblivé části a používají pouze flash paměť. Oba umožňují instalovat aplikace a ukládat dokumenty přímo do počítače.
Pamatujete si disketové mechaniky? Už tam nejsou. Stejné jako většina jednotek CD-ROM a DVD-ROM. Dříve byly standardem pro instalaci softwaru a přehrávání médií, ale optické mechaniky téměř zmizely z moderních počítačových sestav.
Připojení a výstup dat
Modemy zajišťují komunikaci mezi vaším PC a dalšími systémy. Jsou úzce spojeny s bezdrátovými kartami, které fungují jako rádiové vysílače a přijímače. Tyto karty vysílají a přijímají data na určitých rádiových frekvencích, což vám umožňuje připojit se k Wi-Fi bez použití kabelu.
Zvukové a videokarty jsou zodpovědné za výstup audiovizuálních informací. Jeden přehrává zvuk, druhý zobrazuje obrázky. Nejsou zaměnitelné. Specifikace grafické karty určují, jaké softwarové formáty dokáže dekódovat nebo zobrazit. Ne všechny karty podporují stejné kodeky. Pokud vyberete nesprávný, váš přehrávač médií nemusí fungovat správně.
Problém přehřívání a způsoby jeho řešení
Uvnitř těla probíhá neustálý boj proti entropii. Chladicí systémy jsou první linií obrany, obvykle sestávající z radiátorů a ventilátorů. Bez nich není přehřívání jen nepříjemností, ale selháním systému, ke kterému brzy dojde. Za prvé, produktivita klesá. Poté se systém zhroutí.
Chladiče jsou pasivní kovové konstrukce navržené tak, aby absorbovaly tepelnou energii a odstraňovaly ji z kritických součástí, jako je procesor (CPU). Ventilátory poskytují aktivní mechanismus, který toto uložené teplo uvolňuje do místnosti. Je to jednoduchá výměna: nasajte teplo a uvolněte ho ven.
U vysoce výkonných budov není chlazení vzduchem vždy dostatečné. Některé systémy volí pokročilé systémy chlazení kapalinou. Vodní chlazení využívá trubice cirkulující chladicí kapaliny, která absorbuje teplo efektivněji než vzduch a odvádí jej od citlivých částí, než jej vypustí do chladiče umístěného jinde v šasi.
Toto je anatomie zařízení. Nyní máte mapu základních prvků uvnitř běžného počítače. Nemusíte otevírat pouzdro a dívat se na schéma, abyste pochopili, co se děje uvnitř. Záhada byla rozptýlena.
Teď nastává napětí: bude to fungovat, až to dáme zase dohromady?
Témata pro další studium
Pokud chcete hlouběji porozumět architektuře, která pohání váš každodenní digitální život, stojí za to prozkoumat následující oblasti:
- Základy hardwaru : Jak fungují počítače, Jak sestavit počítač, Jak fungují základní desky a Jak fungují zdroje napájení PC.
- Hlavní komponenty : Jak fungují mikroprocesory, jak funguje počítačová paměť, jak fungují grafické karty a jak fungují pevné disky.
- Rozhraní a řadiče : Jak funguje AGP, jak fungují IDE řadiče, jak funguje USB a jak fungují zvukové karty.
- Systémový software : Jak funguje BIOS a jak fungují operační systémy.
Zdroje
- “Průvodce PC.” 17. dubna 2001 (Přístup: 9. září 2008) http://www.pcguide.com/
- “Technický průvodce PC.” (Přístup: 10. září 2008) http://www.pctechguide.com/
- Rosenthal, Morris. “Sestavení počítače – ilustrovaný průvodce krok za krokem.” 2008. (Přístup: 10. září 2008) http://www.daileyint.com/build/
- Bílá, Rone. “Jak fungují počítače.” Vydalo QUE Corporation. září 1999
