Фон-Нојманов модел рачунарског система

Centralna jedinica

sastoji se od kućišta u kome se nalaze: osnovna (matična) ploča (system board, mother broad), procesor, RAM memorija, diskovi (FDD, HDD, CD, DVD), grafička kartica, zvučna kartica, mrežna kartica, modem, izvor napajanja.

Pored ovih komponenti mogu se dodati i dodatne komponente ( FM i TV kartica ...).

KućištePostoje tri tipa kućišta: desktop, mini tauer i tauer. Pored računara namenjenih za kućnu upotrebu ili rad na poslu postoje i prenosni računari upakovani u kućište malo veće od knjige (nootebook).

Osnovna pločaNa osnovnoj ploči se nalaze priključna mesta za procesor, memoriju, magistralu, skup čipova koji kontroliše rad računara i priključci (slotovi) za dodatne kartice.

Magistrala (bus)Služi za razmenu informacija među komponentama. U računaru postoje tri ključne magistrale:

magistrala podataka – koristi se za razmenu podataka između procesora i memorijskih lokacija,

adresna magistrala – prenosi adrese koje generiše procesor, a na koje se upisuju ili sa kojih sečitaju podaci i

kontrolna magistrala – služi za prenos upravljačkih i kontrolnih signala od procesora ka komponentama i obratno.

Priključci (slotovi)Služe za ugradnju dodatnih uređaja u obliku kartica u računar. Priključci se sastoje od utičnica na koje se priključuju kontroleri različitih jedinica i same jedinice (kartice).

KontroleriKontroleri su priključna mesta na matičnoj ploči koji se koriste za povezivanje standardnih uređaja kao što su diskovi, jedinica disketa i CD uređaja.

PortoviTo su priključna mesta za spoljašnje uređaje. Postoji više vrsta portova:

PS/2 – za povezivanje tastature ili miša, Serijski port – bitovi jednog bajta izlaze jedan kroz jedan, Paralelni port – bitovi jednog bajta izlaze istovremeno paralelnim putem i

USB port – je serijski port namenjen povezivanju perifernih uređaja sa većom brzinom prenosa

Centralna memorija ili jedinice unutrašnje memorije

Za rad PC računara neophodna je memorija pošto se u njoj tokom rada smeštaju programi koji se izvršavaju, kao i podaci koji se tim programima obrađuju. Centralna memorija se deli na tri tipa memorije: RAM, ROM i keš (cache). Kapacitet memorije izražavamo u bajtovima (sastoje se od 8 bita), odnosno većim jedinicama: kilobajt (Kb) i megabajtovima (Mb).

RAM (Random Access Memory) predstavlja najveći deo memorije. Osobina RAM memorije je da se svakom njenom bajtu može slobodno pristupiti nezavisno od prethodne memorijske lokacije, s tim da se u nju podaci mogu i upisivati (write) i očitavati (read) iz nje. Svakim upisom podatka u neku lokaciju, njen prethodni sadržaj se automatski gubi. Druga važna osobina RAM memorije je da ona podatke koji se u njoj nalaze zadržava (čuva) samo dok postoji napon napajanja na njoj. Čim nestane napona napajanja,

kompletan sadržaj memorije se gubi i prilikom ponovnog dolaska napona napajanja (pri sledećem uključenju računara) ona je potuno prazna. Zbog ovakvih osobina RAM memorija je veoma pogodna za izvršavanje programa i obradu podataka. Zato se programi i podaci učitavaju u RAM memoriju (obično sa hard diska) i tu ih koristi mikroprocesor izvršavajući učitane programe i njima obrađuje dobijene podatke. On to može da radi samo u ovoj memoriji pa se zato RAM memorija obično naziva i radna memorija. Brzina rada računara je direktno proporcionalna s količinom RAM memorije. Povećanjem RAM memorije znatno će mo

ubrzati rad računara. Danas se koriste DDR SDRAM (Double Data Rate Synchrounus DRAM) memorijski moduli ili kraće DDR moduli koji imaju 184 npina kao i njena nova varijanta DDR2 ( sa 240 pinova) i DDR3 .

ROM (Read Only Memory) koristi se za čuvanje programa i podataka koji su potrebni za pokretanje računara pri uključivanju. Najvažnije osobine su:

sadržaj ove memorije možemo samo čitati i ona ne gubi sadržaj po isključivanju računara.

Keš (cache) memorija je vrlo brza memorija koja se nalazi u samom procesoru (interni keš) ili uz njega (eksterni keš). Ova memorija ima višestruko brže vreme pristupa od obične memorije. Zato se u njoj drže podaci koji se često koriste. Trenutno, veličina ove memorije je 1 ili 2 MB.

Jedinice spošljanje memorije

Disketa  (Flopi disk)Disketa spada u spoljašnju memoriju. Danas se retko koriste zbog malog kapaciteta (1.44 MB) i i male brzine prenosa podataka. Za korišćenje disketa u kućištu su ugrađene disketne jedinice koje imaju otvor sa prednje strane u koji se stavlja disketa. U računaru za disketne jedinice rezervisana su slova A: i B:. Ove uređaje možemo naći samo na starim računarima. 

Da bi se disketa upotrebljavala prvo se mora pripremiti za čuvanje podataka i ovaj postupak se naziva formatiranje diskete.

Disk ( Hard Disk Drive HDD )Disk je memorija na kojoj su uskladišteni svi progeami i podaci koje koristimo u svakodnevnom radu. Kod diska se za uskladištenje podataka koriste metalne ploče koje su presvučene magnetnim slojem. To dozvoljava veću gustinu između staza. Povećana gustina i veći broj ploča povećava njihov kapacitet. Prvi diskovi imali su kapacitet 5 i 10 MB i vreme pristupa oko 35 ms, da bi se do danas kapacitet povećao do 1 TB, a vreme pristupa smanjilo na 7 ms. Upisno čitajuće

glave lebde iznad ploča na vazdušnom jastuku dok se ploče okreću brzinom od 7200 obrtaja u minuti (rpm) i tako upisuju i čitaju podatke. Zbog svoje osetljivosti na spoljašnje uslove disk je zatvoren u metalno kućište.Trenutno su u upotrebi disk jedinice po paralelnom ATA (Advanced Tecnology Attachment) standardu (Ultra ATA/66 i Ultra ATA/100 standardi) i serijskom ATA standardu (takozvani SATA diskovi) i najnovijem SATA 2 standardu. Osim diskova koji se nalaze u kućištu računara postoje i eksterni diskovi koji se priključuju na USB port.

CD (Compac Disc) DVD (Digital Video Disk)CD i DVD diskovi su spoljašnje memorije. Za razliku od disketa i hard diska koji su magnetni medijumi CD i DVD su optički medijumi. Kod ovih diskova se primenom laserske tehnologije nanose zapisi na tanku metalnu površinu diska koja je naneta na plastični disk. Pošto se površina diska trajno oštećuje ovi zapisi se ne mogu menjati. Standardni kapacitet

CD-a je 750 MB, a DVD-a 4.7 GB. 

USB fleš diskoviOva vrsta memorije se sastoji od memorijskih modula čiji se sadržaj ne briše kada ostane bez napajanja strujom. Zbog pouzdanosti snimljenih podataka njegova upotreba je široka danas.

Centralna procesorska jedinica - procesor(Central Processing Unit – CPU)

Osnovna jedinica svakog računara je procesor ili centralna procesorka jedinica. Procesor je integrisano kolo i u njemu se realizuju sve računske i logičke operacije i izvršavaju instrukcije koje su zadate rogramom tokom rada računara. Funkcija centralne procesorske jedinice (CPU) je izvršavanje programskih instrukcija. Osiguravanje programskim instrukcijama da budu izvršene u pravilnom redosledu. Izvršavanje operacija sa pokretnim

zarezom

Procesor se postavlja u odgovarajuće podnožje za priključenje procesora na matičnoj ploči, a peko procesora se stavlja hladnjak koji ga hladi.

sl. Izgled procesora

Karakteristike procesora su određene njegovom arhitekturom. To su:

brzina procesora koja se izražava u milionima operacija koje on obavlja u jednoj sekundi MIPS-ovima (Milion Instruction Per Second) ili MFLOPS-ima (Milion Floating Point Operations Per Second).

Dužina procesorske reči je broj bitova koji se istovremeno prenose i obrađuju unutar procesora. Danas se upotrebljavaju tridesetdvobitni i šezdesetčetvorobitni procesori;

Radni takt je učestalost impulsa koji generiše sat (clock) – specijalno elektronsko kolo kojim se iniciraju operacije procesora. Procesor preko jedne linije na kontrolnoj magistrali dobijaju takt signal (pravougaone impulse odrđene učestanosti). Učestanost tog takt signala je u stvari učestanost sistemskog takta matične ploče.

Samo jezgro savremenih mikroprocesora radi na znatno većoj učestanosti internog takta. Ta učestanost je određena takozvanim množiocem, to jest brojem kojim treba

pomnožiti učestanost sistemske magistrale da bi se dobila interna učestanost na kojoj radi jezgro mikroprocesoora. Radni takt se meri u GHz. Veći radni takt omogućava veću brzinu procesora pa se sve češće GHz upotrebljava kao merna jedinica za brzinu procesora.

sl. Pozicija procesora na matičnoj ploči

Osnovna(matična) ploča

Matična ploča je tanka, pravougaona štampana ploča koja drzi i povezuje elektronske delove računara uključujući i centralnu procesorsku jedinicu(CPU) i RAM memoriju. Na njoj se nalaze :priključna mjesta za procesor, memoriju, magistrala, skup čipova koji kontroliše rad računara i priključci (slotovi) za dodatne kartice. Pored toga, na osnovnoj ploči mogu se nalaziti i kontroleri za diskove i disketne jedinice i priključci za povezivanje računara sa drugim uređajima (portovi).

Maticna ploča omogućuje komunikaciju svih uređaja sa procesorom i obezđedjije da komande iz procesora stižu na pravo mesto.

Magistrala

Računar mora imati električna kola pomoću kojih se razmjenjuju informacije među komponentama. Taj komunikacioni put zove se magistrala(bus). U računaru postoje tri ključne magistrale:

magistrala podataka (data bus), adresna magistrala (address bus), kontrolna magistrala (control bus).

Magistrala podataka koristi se za razmjenu podataka između procesora i memorijskih lokacija.

Adresna magistrala prenosi adrese koje generiše procesor, kojima se specificiraju memorijske lokacije na koje se upisuju podaci ili sa kojih se čitaju podaci radi obrade. Kontrolna magistrala služi za prenos upravljačkih i kontrolnih signala od procesora ka komponentama i obratno.

Ulazne jedinice

TastaturaTastatura je, pored monitora, osnovni uređaj za komunikaciju sa računarom. Koristi se za unošenje teksta i brojeva. Pored osnovnih tastera sa znakovima postoje i numerička tastatura, tasteri za editovanje, kao i tzv. funkcijski tasteri koji imaju posebno značenje u nekim programima.

Miš

Miš je uređaj za pokazivanje i izbor objekata na ekranu. Postoje dvije vrste miševa: mehanički i optički.

Mehanički mišMehanički miš je kutija sa gumenom kuglicom sa donje strane. Pomjeranje miša po bilo kojoj ravnoj površini dovodi do rotacije kuglice koja se kodira u električne signale preko dva potenciometra. Ove vrijednosti mogu da se uskladište u računar pritiskom na odgovarajući tasterna mišu. Koristeći ove vrijednosti program može odrediti veličinu i smjer pomjeranja miša. Sa gornje strane miša nalaze se dva ili tri tastera, čija uloga je određena programom u kom se koriste.

Miš sa kuglicom

Optički mišKod optičkog miša, pokretanje preko površine mjeri se modulacijom optičkog zraka i optičkim tehnikama kodiranja. Izvor svjetlosti lociran je na donjem dijelu miša i mora biti u kontaktu sa površinom da bi kursor na ekranu mogao da slijedi kretanje miša. Precizniji je, ali i skuplji od mehaničkog.

Trekbol ( Trackball )

Tačped ( touchpad ) Tačped (touchpad) obično se koristi kodprenosnih računara. Sastoji se od pločice približne veličine 4×5cm2, koja je ugrađena neposredno ispod tastature. Pored pločice nalaze se dva tastera. Pomjeranjem prsta po pločici pomjera se pokazivač na ekranu. Komande se zadaju pritiskom na tastere ispod pločice, koji imaju istu ulogu kao kod miša, ili kratkim udarcem na pločicu.

Osjetljivi ekran

Prugasti kod (Bar code)

Multimedijalni uređaji

S obzirom na to da je računar univerzalna mašina koja, između ostalog, može da radi i sa zvukom i slikom koji se uskladištavaju u njega u digitalnom obliku, na njega mogu da se priključe i uređaji koji omogućavaju snimanje i reprodukciju zvuka i slike (mikrofon, slušalice, zvučnici, digitalni fotoaparati, digitalne video-kamere itd.)

Izlazne jedinice

1. Monitor2. Stampac

LCD ( L iquid C rystal D isplay ) monitori ne kreiraju sliku emitujući svjetlost. Kod njih se mijenja refleksija svjetlosti od površine na različitim djelovima ekrana, tako da se svjetlost u manjoj ili većoj mjeri reflektuje ili apsorbuje. Zbog toga se slika različito vidi (po kvalitetu) u zavisnosti od ugla pod kojim se gleda monitor. Glavna prednost Monitori sa tečnim kristalom LCD (Liquid Crystal Display) ovih monitora je vrlo mala potrošnja energije, pa su idealni za prenosne računare.

LED ( Light Emitting Diode ) monitori sastoje se od velikog broja vrlo malih LED dioda poređanih u obliku mreže na ekranu, gdje je svaka dioda jedan piksel. U zavisnosti od

primljenog signala, svaka dioda zasvijetli odgovarajućim intenzitetom svjetla čime se formira slika na ekranu.

GPD ( Gas Plasma Display ) monitori - monitori sa gasnom plazmom sastoje se od minijaturnih sijalica napunjenih gasom, poslaganih u mrežu između dvije staklene ploče. Dva druga staklena zaslona sadrže električne provodnike poređane u redove. Provodnici u zaslonima su pod pravim uglom tako da čine mrežu. Ovi provodnici povezani su sa svakom od minijaturnih sijalica. Svaka sijalica u mreži zasvijetli određenim intenzitetom na osnovu dobijenog signala u presjeku njenih provodnika čime se formira slika na ekranu.

Monitori sa gasnom plazmom GPD ( Gas Plasma Display )

Štampači (printeri) su izlazne jedinice za pravljenje tekstualnih i grafičkih dokumenata.Zasnovani su na tri osnovne tehnologije i dijele se na:

• matrične,• laserske i • štampače sa mlaznicama (ink-jet).

Matrični štampači

Matrični štampači su najstariji i rade na istom principu kao i pisaće mašine. Glava štampača udara preko trake (ribbon) po papiru i ostavlja trag na mjestu udarca. Glava za štampanje sastoji se od udarnih iglica (pin) Prilikom kretanja glava štampača štampa u oba smjera. Postoje tri vrste glava za matrične štampače sa: 9, 18 i 24 iglice. Najčešće se koriste štampači sa 9 i 24 iglice, dok se štampači sa 18 iglica koriste vrlo rijetko. Pošto je veličinasvakog znaka određena, jasno je da veći broj iglica daje kvalitetniji otisak. Prednosti ovih štampača su relativna jednostavnost, robusnost, niska cijena štampača i potrošnog materijala. Nedostaci su mala brzina štampanja, bučnost, a karakter grafike ograničenje na nivo informativnog. Tipična rezolucija je 75 dpi (dots per inch – tačaka po inču).

Laserski štampačiLaserski štampači imaju izvor laserskih zraka koji mijenja intenzitet u zavisnosti od dobijenog signala. Laserski zrak se odbija od obrtnog ogledala i osvjetljava fotosenzitivni valjak koji je pokriven jednakim nabojem. Kada je valjak izložen laserskom zraku naboj na valjku se mijenja, što djeluje na privlačenje tonera. Kod laserskih štampača toner je crni prah koji se dejstvom naelektrisanja prenosi na papir i tako nastaje slika. Poslije prenošenja tonera na papir, ovaj papir sa nanesenim tonerom prolazi kroz grijače i izlaže se visokoj temperaturi. Tako se prah ispeče i fiksira na papiru, pa se dobija štampani otisak. Način rada ovih štampača sličan je radu mašina za fotokopiranje. Tipična rezolucija danas je 1200 dpi, a kod starijih modela 600 i 300 dpi. Brzina štampanja izražava se brojem strana u minutu i najčešće je od 12 do 16. Prednosti su najveća brzina štampanja, dobra rezolucija i najbolji kontrast. Nedostaci su visoka cijena i štampača i potrošnog materijala. Ovi štampači pored teksta omogućavaju i kvalitetno štampanje crteža i slika.

Štampači sa mlaznicama(InkJet)Štampači sa mlaznicama rade slično matričnim, samo što nemaju traku, a umjesto glave za štampanje imaju cjevčice kroz koje se pod pritiskom izbacuje zagrijano mastilo. Prilikom dodira sa papirom, mastilo se hladi istvrdnjava. Broj mlaznica određuje kvalitet otiska. Tipičan štampač ima 48 mlaznica. Prednosti ovih štampača su velika rezolucija, dobar kontrast blizak laserskim štampačima, tišina pri radu, brzina veća od matričnih ali manja od laserskih, znatno bolji izgled grafike i relativno niska cijena samog štampača.

Nedostatak je relativno visoka cijena otiska po stranici.

PloteriPloteri su specijalni uređaji za crtanje crteža. Štampačima mogu da se štampaju crteži obično do veličine A3. Za crtanje crteža većih dimenzija i/ili kvalitetnijih crteža moraju se koristiti ploteri. Prema načinu rada, ploteri se mogu podijeliti na vektorske i rasterske. Vektorski ploteri su ploteri sa perima, a rasterski su fotoploteri, elektrostatički i termalni. U posljednje vrijeme uobičajeno je da se i rasterski ploteri nazivaju štampačima.