Nie taki diabeł straszny..., czyli rzecz o komputerach

Komputery są niemal wszędzie. Im wyższy poziom ekonomiczny kraju, tym większy udział komputerów w życiu jego obywateli. Dziś już prawie nie ma nikogo, kogo trzeba by przekonywać o użyteczności tych urządzeń w domu, biurze, instytutach naukowych, wojsku, słowem w każdej dziedzinie życia. A jednak nadal większość przeciętnych obywateli w kraju nad Wisłą nie ma pojęcia o tym wydawałoby się podstawowym dla współczesnego życia narzędziu pracy i na pytanie, co to jest komputer?, często nie jest w stanie udzielić sensownej odpowiedzi. Biorąc jednak pod uwagę nieprawdopodobne tempo, w jakim następują zmiany w informatyce (potocznie: ogólna nazwa dla wszystkiego, co wiąże się z komputerami) w związku z jej rozwojem, może trudno się temu dziwić, któż bowiem dziś jest w stanie nadążyć za tymi zmianami... Być może to jest przyczyną ignorowania obecności komputerów i dopiero moment, gdy zmuszeni jesteśmy kupić komputer toniemy w oceanie informacji kompletnie dla nas obcych. Ale nie taki diabeł straszny, jak go malują. Warto zapoznać się z podstawowymi informacjami na temat komputerów, skoro mają tak duży wpływ na nasze życie, a wiedza ta na pewno przyda się przy zakupie sprzętu do domu czy biura. Postaram się w miarę przystępny sposób pokazać, z czego składa się komputer i do czego służą jego podstawowe części składowe.

Komputer klasy PC (Personal Computer) znany jest od 1981 roku, kiedy amerykańska firma IBM wprowadziła pierwsze tego rodzaju urządzenie na rynek. Ma budowę modułową, czyli składa się z kilku podstawowych elementów, spełniających określone funkcje, umożliwiające działanie całego układu. Oto najważniejsze elementy komputera: płyta główna, procesor, pamięć, karta rozszerzenia, dysk, dyskietka, napęd CD, obudowa i zasilacz, klawiatura i mysz, monitor, obudowa, drukarka, skaner.Komputery klasy PC wyposażane są dziś w procesory (jednostki centralne, w skrócie CPU) produkowane przez firmę Intel – Celeron, Pentium III i IV, AMD – Duron, Athlon, Via – Cyrix, a także przez zakłady Transmeta. Wszystkie realizują podobne listy poleceń do tych, które zastosował Intel w 1981 roku w procesorach 8086. Ponadto warto wspomnieć o komputerach typu Macintosh firmy Apple – serie G3, G4 oraz zapowiadana w tym roku seria G5. Do tej pory głównym producentem procesorów do tych komputerów była firma Motorola.

Najważniejsze cechy procesorów:
Rodzaj złącza: wybór typu procesora determinuje architekturę płyty głównej oraz późniejsze możliwości rozbudowy systemu. Rozróżnia się złącza typu:

Slot1 (np. procesory Pentium II/III lub wczesne modele Celeronów).

Socket 370 dedykowane dla Celeronów. Możliwe jest jednak umieszczenie tego typu procesora na płycie ze złączem Slot 1 wykorzystując odpowiednią przejściówkę. Procesory AMD K62/III, Winchip, Cyrix i Rise korzystają z gniazda typu Socket 7, a AMD Athlon ze Slot A.
Nominalne napięcie(a) pracy: procesory mogą pracować z różnym napięciem zasilającym. Warto więc się upewnić, czy posiadana płyta główna zapewni niezbędny woltaż kupowanemu procesorowi.
Wewnętrzna częstotliwość taktowania: liczba cykli realizowanych przez procesor w ciągu sekundy. Jej jednostką jest 1 MHz. Częstotliwość taktowania procesora jest iloczynem częstotliwości magistrali systemowej i wartości mnożnika. Np. procesor 500 MHz pracuje z częstotliwością systemową 100 MHz i mnożnikiem 5x (100 MHz x 5 = 500 MHz).
Zewnętrzna częstotliwość taktowania: zwana również częstotliwością magistrali lub systemu. Jest to szybkość, z jaką procesor uzyskuje dostęp do danych w pamięci roboczej, a w przypadku gniazd Socket 7 i Super 7, do danych w pamięci roboczej drugiego poziomu Cache L2. Im jest ona wyższa tym lepsza wydajność komputera.
Pamięć podręczna: przyspiesza proces przesyłania danych pomiędzy procesorem a pamięcią RAM. Istnieją dwa rodzaje pamięci podręcznej: pierwszego poziomu (Cache L1) zintegrowana z procesorem, z którym porozumiewa się z częstotliwością równą częstotliwości wewnętrznej procesora. Tego typu pamięć ma zwykle pojemność od 16 do 64 KB. I drugiego poziomu (Cache L2) znajdująca się zwykle na płycie głównej, gdzie z procesorem porozumiewa się z częstotliwością taktowania zewnętrznego. W nowoczesnych komputerach jej pojemność wynosi zwykle 512, a czasem nawet 1024 KB.
Jednostka zmiennoprzecinkowa FPU (Floating Point Unit): jednostka wykonująca działania zmiennoprzecinkowe przydatna zwłaszcza, gdy wykorzystujemy komputer do gier trójwymiarowych, aplikacji graficznych (CAD) lub zastosowań multimedialnych. Pierwotnie występował jako oddzielny układ scalony, obecnie często zintegrowany z układem procesora.
Chłodzenie: procesor w trakcie pracy wydziela dużo ciepła. Nadmierny wzrost temperatury może powodować „niewyjaśnione” zawieszanie się komputera, a w skrajnym przypadku nawet uszkodzenie CPU. Warto więc zadbać, aby oprócz solidnego radiatora, „przyklejonego” za pomocą pasty przewodzącej ciepło, zamontować na procesorze łożyskowany wentylator chłodzący.

Procesor osadzony jest na płycie głównej komputera (ang. mainboard lub motherboard), to najważniejszy element, większość pozostałych elementów komputera umieszczona jest na niej, tzn. podłączone są do niej za pomocą specjalnych złącz lub specjalnymi przewodami. Za jej pośrednictwem odbywa się wzajemna komunikacja pomiędzy urządzeniami.  Konstrukcje płyt są różne w zależności od zastosowania: inne do notebooków, inne do komputerów PC potocznie zwanych „pecetami”. Od płyty zależy, w jakim stopniu będziemy mogli rozbudować w przyszłości nasz sprzęt – jakie urządzenia będzie można do niej podłączyć. Do wspomnianych złącz zalicza się: złącza modułów pamięci, gniazd CPU, napędów dyskietek, urządzeń typu IDE lub EIDE, klawiatury, monitora. W zależności od typu płyty głównej znajdują się na niej również gniazda PCI, ISA i AGP służące do podłączenia kart rozszerzających. Rozszyfrujemy te pojęcia w dalszych częściach. Obecnie najbardziej popularną płytą główną jest ATX. Charakteryzuje ją zintegrowanie z nią wszystkich gniazd wyprowadzeń, co zwiększa jej funkcjonalność, ułatwia instalację i korzystnie wpływa na ujednolicenie standardu. Płyta ta ma bezpośrednio wlutowane gniazda portów, łatwo dostępne gniazda interfejsów dysków, co skutecznie eliminuje zbędną plątaninę kabli. Wtyczka zasilacza stanowi całość i ma specjalne krzywizny uniemożliwiające jej nieprawidłowe podłączenie. Sposób zasilania płyty jest całkowicie bezpieczny dla użytkownika.Możliwe jest włączanie komputera np. przez naciśnięcie odpowiedniej kombinacji klawiszy lub jednego z przycisków myszy. Płyty te dzięki lepszemu rozmieszczeniu komponentów zapewniają mniejszą plątaninę kabli wewnątrz komputera, łatwiejszy dostęp do modułów pamięci, a wszystkie złącza kart rozszerzających można wykorzystywać w ich pełnej długości. Standard ten zapewnia dobrą wymianę powietrza wewnątrz obudowy, a tym samym lepsze chłodzeniem wszystkich elementów komputera. Płyty tego typu wymagają zgodnej z nią obudowy w tym samym standardzie. Standardowe opracowanie wyprowadzeń i wtyczek umożliwia zatem fizyczne połączenie oraz wzajemną komunikację różnych urządzeń. Wymiana informacji pomiędzy poszczególnymi komponentami komputera dokonuje się z kolei za pomocą tzw. magistrali, którą podzielić możemy na dwa rodzaje: zewnętrzną odpowiadającą za komunikację systemu z urządzeniami zewnętrznymi oraz wewnętrzną sprawującą kontrolę nad urządzeniami wewnętrznymi. Wiele z obecnych na rynku płyt głównych to tzw. płyty zintegrowane. 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 i innych, których wyprowadzenia (gniazda) znajdują się również obok portów komunikacyjnych (LPT, COM, etc.). Płyty zintegrowane są zwykle idealnym rozwiązaniem dla komputerów biurowych, gdzie ważna jest, oprócz ceny, jednolitość sprzętu zapobiegająca konfliktom sprzętowym. Płyty typu all in one mają zazwyczaj również mniejszą liczbę gniazd rozszerzeń, przez co utrudniona lub wręcz niemożliwa jest zmiana konfiguracji komputera. Poza tym zintegrowane z płytą funkcje oferują najczęściej tylko podstawowe możliwości danej kategorii sprzętowej.

Pamięci

W komputerze rozróżniamy kilka rodzajów pamięci. ROM, RAM, pamięci masowe z nośnikami typu dyskietki, dyski, płyty CD, napędy zip, Iomega jaz, pen stick, memory stick, streamer...

Pamięć stała ROM, czyli Read Only Memory (pamięć pozwalająca tylko na odczyt) przechowuje dane niezależnie od tego, czy komputer jest włączony, czy nie. Dzięki zawartości tej pamięci komputer po włączeniu wie, co ma robić i gdzie szukać dalszych instrukcji. ROM nie może być modyfikowana, można z niej tylko odczytywać dane. Pamięć ROM możemy dalej podzielić na EPROM (Erasable Programmable Read Only Memory) i EEPROM (Electrically Erasable Programmable Read Only Memory). Pierwsza EPROM jest pamięcią stałą, którą można kasować wystawiając na działanie ultrafioletu, z kolei EEPROM jest szczególnym rodzajem pamięci, który pozwala usunąć dane za pomocą ładunków elektrycznych.
Pamięć RAM, czyli Random Access Memory (pamięć, której komórki dostępne są bezpośrednio) przechowuje dane tylko w czasie pracy komputera. W pamięci tej można zapisać, a potem odczytać potrzebne dane. Im więcej fizycznej pamięci RAM mamy zainstalowanej w komputerze tym stabilniejsza praca komputera. Nadzór nad rozmieszczeniem programów w pamięci RAM sprawuje system operacyjny. Najważniejsze cechy pamięci to jej pojemność, która decyduje o ilości możliwych do uruchomienia jednocześnie programów i ich podstawowych danych oraz czas dostępu, który ma niebagatelne znaczenie ponieważ im szybciej procesor może komunikować się z układami pamięci, tym większa jest wydajność komputera, a tym samym bardziej płynna praca uruchamianych na nim programów.Poza tym wszystkie dzisiejsze komputery są dodatkowo wyposażone w pamięć podręczną zwaną niekiedy cachem. Tą dodatkową pamięć instaluje się dlatego, że prędkość działania procesorów zwiększyła się do tego stopnia, że zwykła pamięć RAM stała się dla procesorów zbyt wolna. Superszybkie pamięci podręczne cach zwiększają wydajność komputera, odczytując dane z wyprzedzeniem i próbując przewidzieć, jakie dane procesor będzie pobierał z pamięci RAM. Wszystkie wersje systemu Windows korzystają ze specjalnego pliku zwanego swap file, w którym na twardym dysku zapisywana jest zawartość pamięci w przypadkach, gdy zaczyna jej brakować. Swap file lub pamięć wirtualna jak kto woli jest swego rodzaju buforem, do którego zapisywane są dane, aby móc je pobrać w odpowiednim momencie. Z punktu widzenia systemu jest to więc dodatkowa pamięć. Niestety, czytanie i zapis na twardym dysku jest o wiele wolniejsze od takich samych operacji wykonywanych bezpośrednio z pamięci RAM. Częste odwoływanie się do twardego dysku znacznie spowalnia działanie komputera. Jest to właśnie przyczyną powstawania niczym nieuzasadnionej losowej aktywności twardego dysku, który sprawdza ilość wolnej powierzchni dostosowując ją do wielkości pliku wymiany. W komputerze mamy jeszcze tzw. pamięć CMOS. Jest to ulotna pamięć w której przechowywane są ustawienia BIOS'u. Aby dane, które się w niej znajdują, nie były tracone w chwili wyłączenia komputera, ciągły dopływ prądu zapewnia jej bateria znajdująca się na płycie głównej, to właśnie dzięki niej twój komputer zawsze wie, która jest aktualnie data i godzina.
Zależnie od rodzaju komputera, systemu operacyjnego i stosowanych aplikacji możemy określać różne minimalne ilości pamięci potrzebne do wykonywania określonych zadań. W przypadku DOS wystarczający jest 1 MB RAM, a do gier - 4 MB. Dla systemu Windows 3.x poziomem wyjściowym powinny być 4, a najlepiej 8 MB. Windows 95 wymaga już od 16 do 32 MB. a w przypadku pracy z wydajnymi aplikacjami graficznymi 64 i więcej. Najszybsze sprzedawane dzisiaj komputery mają zwykle powyżej 256 MB RAM, a profesjonalne stacje robocze mają nawet do 2 GB pamięci RAM.

Dyski magnetyczne (Hard Disc) umieszczane są poza płytą główną, stanowią pamięć masową – tam wgrywany (instalowany) jest system operacyjny (Windows), programy i nasze dane. Dyski zamknięte są w hermetycznych obudowach, składają się z kilku wirujących talerzy, każdy talerz posiada osobną głowicę odczytująco-zapisującą – to te głowice zapisują i kasują dane. Dyski twarde, bo tak się nazywają, mogą być umieszczane w specjalnych obudowach, które umożliwiają szybkie ich przenoszenie. Producenci; Seagate, Western Digital, Samsung, IBM, Maxtor... Pojemności od kilku do kilkuset gigabajtów.

Dyskietki - powoli przechodzą już do historii. Są to małe dyski magnetyczne, zdolne do przenoszenia danych do 1,44 Mb. Jednak nadal są przydatne, zdolne do przenoszenia wielu plików tekstowych, których „waga” nie przekracza kilkuset kilobajtów.

Płyty CD stanowią już standard, tak samo jak napędy CD-ROM oraz nagrywarki, dzięki którym nagrywać możemy zarówno zwykłe płyty, jak i CD-RW (wielokrotnego nagrywania). Pojemność płyt to przeważnie 700 Mb.

Napędy zip wyglądem przypominają dyskietki jednak ich pojemności są znacznie większe – od 100 do 750 Mb, świetnie sprawdzają się agencjach reklamowych i tam, gdzie waga standardowych plików przekracza 1,44 Mb, a nie ma np. wewnętrznej sieci łączącej komputery.

Pen sticki to wynalazki ostatnich czasów. Kilkudziesięciomegowe (a nawet więcej) breloczki z portem USB. Bardzo wygodna forma zapisu, co by nie mówić, porządnej dawki informacji.

Memory sticki – np. karty pamięci aparatów cyfrowych.

Streamery – napędy taśmowe do archiwizowania dużej liczby danych. Pojemność rzędu 1- 220 GB.

Karty rozszerzeń

Jak sama nazwa wskazuje karty te rozszerzają możliwości komputera. Do nich zaliczamy:

karty graficzne, muzyczne, karty sieciowe, telewizyjne. Do urządzeń peryferyjnych doliczyć trzeba również fax/modem.

Najbardziej istotna jest oczywiście karta grafiki - (ang. graphics card), karta wideo (ang. video card, Video Display Unit), adapter wizyjny (ang. display adapter) to specjalna karta rozszerzająca znajdująca się obecnie w każdym komputerze osobistym, która służy do przetwarzania obrazu oraz do zapewniania współpracy z urządzeniami graficznymi, takimi jak monitor. Klasa karty ma szczególne znaczenie w przypadku osób wykorzystujących komputer jako narzędzie do projektowania graficznego - zarówno typowego składu komputerowego, obróbki zdjęć, jak i obróbki telewizyjnej, grafiki 3D, a także projektowania inżynierskiego (programy cadowskie). Współczesne karty wyposażone są w własne procesory i kości pamięci – stanowią złożone układy elektroniczne, a ceny tych profesjonalnych sięgają często kilku tysięcy złotych.

Karta dźwiękowa - (ang. sound card), karta muzyczna (ang. music card) jest specjalnym urządzeniem, najczęściej w postaci karty rozszerzenia. Karta dźwiękowa przyda się, jeśli chcemy korzystać ze swojego napędu CD-ROM jako odtwarzacza płyt kompaktowych, ale również przy pracy z programami multimedialnymi, nagrywania głosu, połączeń z urządzeniami MIDI, a w przypadku karty z tunerem radiowym można nawet słuchać radia. Korzystając z wejścia line-in można zapisywać na dysku twardym (w formie cyfrowej) muzykę ze starej płyty gramofonowej, którą potem można utrwalić na CD. I mimo że karta dźwiękowa w zasadzie nie jest niezbędnym elementem wyposażenia komputera, to jednak każda gra bez niej traci dużo ze swojego uroku. Ceny kart są bardzo zróżnicowane. Trzeba pamiętać, że większość płyt głównych zawiera podstawową obsługę dźwięków na komputerze, ale dzięki karcie muzycznej jesteśmy w stanie zmienić nasz komputer nie tylko w sprzęt klasy hi-fi, ale w domowe studio muzyczne najwyższej jakości. Jeśli mamy kilka komputerów, można połączyć je za pomocą sieci dzięki kartom sieciowym. Komputery połączone w sieć mogą dzielić pliki, drukarki, a nawet modemy, gdzie za pomocą specjalnego oprogramowania można korzystać z Internetu (server proxy). Aby to zrealizować potrzebna jest właśnie karta sieciowa. Najbardziej popularne są karty PCI. Dwa komputery można połączyć przy pomocy dwóch kart sieciowych i krosowanego kabla. W przypadku trzech komputerów potrzebny będzie kabel koncentryczny i specjalne terminatory (rezystory umieszczone na końcach łańcucha komputerów). W przypadku większej liczby komputerów potrzebny będzie sieciowy system operacyjny z prawdziwego zdarzenia taki jak Novel NetWare, Windows NT lub Linux.

Karta TV lub tuner telewizyjny, to urządzenie, które po podłączeniu do komputera umożliwi nam oglądanie telewizji na ekranie naszego monitora. Karty TV możemy ogólnie podzielić na dwie grupy. Pierwszą z nich stanowią zewnętrzne tunery telewizyjne. Są to niewielkie urządzenia zawierające w sobie całą elektronikę służącą do odbioru sygnału telewizyjnego. Pod względem funkcjonalnym i technicznym nie różnią się one od typowego odbiornika telewizyjnego. Dysponują przełącznikiem umożliwiającym wybór źródła wyświetlanego obrazu - z tunera TV lub z karty graficznej. Drugą, bardziej funkcjonalną i zaawansowaną technicznie grupę urządzeń, stanowią tunery TV przeznaczone do zainstalowania wewnątrz komputera w slotach ISA lub PCI. Urządzenia te zależnie od stopnia swojego zaawansowania technologicznego oferują szereg najrozmaitszych funkcji, od prostego wyświetlania obrazu, aż po wyrafinowane możliwości umożliwiające np. skalowanie oglądanego obrazu, oglądanie telegazety, podgląd kilku kanałów na raz, podłączenie naszego zestawu wideo czy też zapisywanie poszczególnych klatek obrazu na dysk twardy komputera.

Modem - (ang. MODulator/DEModulator) jest urządzeniem peryferyjnym, które przetwarza dane komputerowe na sygnały analogowe - postać nadającą się do transmisji za pomocą analogowych dróg łączności, takich jak linie telefoniczne. Dźwięki te, po dotarciu do adresata, zamieniane są przez drugi modem z powrotem na postać cyfrową - czyli dane czytelne dla komputera. Modemy można podzielić na modemy wewnętrzne (w postaci karty rozszerzającej) i zewnętrzne, podłączone kablem do portu wejścia/wyjścia. Oprócz tradycyjnych modemów w postaci kart i zewnętrznych urządzeń możemy spotkać również specjalistyczne modemy, przystosowane do notebooków, których wygląd przypomina tradycyjną kartę kredytową. Szybkość transmisji danych (czyli szybkość pracy modemów) mierzymy w jednostkach b/s (bitów na sekundę) lub c/s (znaków na sekundę). Największym problemem w komunikacji między modemami analogowymi jest prędkość transferu, gdyż linie telefoniczne nie pozwalają na przesyłanie zbyt dużej ilości informacji na raz. Jeśli chodzi o inne niezbędne urządzenia, to najważniejszym z nich jest monitor. I tutaj warto wspomnieć, że dziś monitory o przekątnej 15 cali są coraz rzadsze. Za kwotę mniejszą niż 500 zł kupić można monitor 17-calowy. Im większy ekran, tym łatwiej, wygodniej się na nim pracuje, nawet gdy w grę wchodzą jedynie aplikacje biurowe typu Word. Monitory cechuje kilka podstawowych parametrów – wspomniana już przekątna, wielkość plamki (im mniejsza tym lepsza), częstotliwość odświeżania (im wyższa tym lepsza), rozdzielczość, z jaką można pracować. Oczywiście jak w każdym przypadku ważna jest marka. W tej chwili na rynku jest wielu producentów oferujących coraz lepszy sprzęt w porównywalnych cenach. Warto pokusić się o sprzęt markowy np. NEC, Mitsubishi, Sony. W przypadku pracy typu graficzny skład komputerowy, projektowanie architektoniczne, inżynierskie, dobry, duży monitor, zapewniający wierność kolorystyczną, nienaganną geometrię obrazu i trwałość to podstawa. Takie urządzenia pracują wiele godzin dziennie przez okrągły rok.Innymi urządzeniami peryferyjnymi są myszka i klawiatura. I tutaj znowu problemem raczej jest wybór sprzętu – od prostych, za kilkanaście złotych, po drogie, multimedialne klawiatury i myszki, z możliwością przypisywania różnych funkcji klawiszom, sterowaniem dźwiękiem itp. Zwykłe, kulkowe myszki, bezkulkowe, pióra z tabletami firmy Wacom do zastosowań malarskich – w przypadku pracy na programach typu Painter. To wszystko są nowoczesne urządzenia, które wybieramy w zależności od potrzeb. Ich podstawowe funkcje są jednak te same – umożliwiają pracę na komputerze.Oczywiście jest jeszcze obudowa z zasilaczem. W zależności od zasobności portfela można kupić obecnie obudowy w ceni od ok. 120 zł do 1500 zł. Te ostatnie to przeważnie obudowy typu tower, czyli wysokie, z podświetleniami w środku i przezroczystymi bokami, ukazującymi wnętrze komputera. Typ obudowy jest również warunkowany zastosowaniem naszej maszyny – inaczej wyglądają obudowy sprzętu domowego, czy biurowego, inaczej serwery itd. Dla przeciętnego użytkownika ważne są estetyka, ale również – co ważne – typ zasilacza i rodzaj wiatraczka chłodzącego. Istotnym parametrem jest wygłuszenie obudowy i choć dziś prawie wszystkie należą do cichych, to jednak warto kupić obudowę trochę droższą, markową, co daje większe gwarancje, że będzie on naprawdę cicha. Ci, co pracują dłuższy czas przy komputerach dobrze znają charakterystyczny szum, jaki one wydają, a pomnożony przez liczbę komputerów w biurze na dłuższą metę staje się bardzo męczący.Treść niniejszego tekstu, to czubek góry lodowej. Wskazuje jakie są poszczególne elementy komputera, na co zwracać uwagę przy zakupie albo raczej, co warto sprawdzić, o co zapytać. Daje pewne wyobrażenie całości, która na pierwszy rzut oka wygląda na bardzo skomplikowaną, jednak po przeczytaniu kilku tego typu artykułów szybko można się zorientować, co jest dobre, co złe, co warto kupić, a czego nie wolno. Teraz czas na szczegóły...