Procesor

Kategoria: Budowa komputera. Data opublikowania: środa, 23 Grudzień 2009

Procesor wywodzi się z języka angielskiego od słowa processor, spotykany jest również pod nazwą CPU, co również wywodzi się z języka angielskiego i oznacza Central Processing Unit. Prcesor to podzespół składowy komputera, który jest urządzeniem cyfrowym o charakterze sekwencyjnym. Procesor podczas swojej pracy koniecznie musi komunikować się z pamięcią operacyjną komputera, ponieważ to z niej pobiera wszelkie informacje, które następnie poddaje interpretacji oraz wykonuje jako konieczne polecenia. Zadaniem procesora jest wykonywanie wszelkich prostych rozkazów, które wybierane są z listy poprzez program komputerowy. Procesory posiadają zapisany zbiór operacji, który zbudowany jest przez producenta danego procesora. Nowoczesna technologia bardzo często procesory określa mianem mikroprocesorów, ponieważ w czasach obecnych wykonuje się je w postaci układów scalonych, które lokuje się w obudowie hermetycznie zamykanej. Dolna część procesora wyposażona jest w specjalistyczne wyprowadzenia, zwykle złocone. Złoto wybiera się z powodu jego odporności na utlenianie. Głównym elementem procesora, dzięki któremu może on funkcjonować jest monokryształ krzemu. To na niego właśnie nanosi się liczne warstwy półprzewodnikowe, zwykle w technologii fotolitografii. Warstwy te w zależności od modelu procesora tworzą sieć zbudowaną z kilkuset milionów tranzystorów. Aby wszystkie te pojedyncze elementy mogły razem pracować, konieczne jest profesjonalne połączenie, które zwykle wykonuje się z metali, a są nimi miedź lub aluminium. Procesor należy określić odpowiednią charakterystyką, a jednym z najbardziej ważnych faktów jest długość słowa procesora. Jest to liczba bitów, w której wykonywane są wszelkie operacje obliczeniowe. Przykładowo, jeżeli słowo procesora posiada 64 bity, charakterystyka urządzenia zawiera wzmiankę, że jest on 64-bitowy. Kolejnym ważnym faktem, który służy do określenia charakterystyki procesora jest szybkość wykonywania poleceń. Określa się ją na podstawie badania wykonywania pojedynczego taktu. Struktura procesora jest dość skomplikowana, a więc można w niej wyróżnić takie elementy jak: zespół rejestrów (ma on zadanie przechowywać dane oraz wyniki obliczeń, mają one charakter ogólny lub specjalny), jednostkę arytmetyczną (inaczej nazywany arytmometr, służy on do przeprowadzania koniecznych obliczeń, na danych pobranych z pamięci komputera), układ sterujący (odpowiada on za sterowanie i koordynowanie przebiegiem wykonywanych poleceń dyktowanych przez program)oraz inne układy (są to wszelkie dodatki w procesorze, zawarte przez producenta, które mają na celu zwiększenie efektywności jego pracy). Podczas określania charakterystyki procesora jednym z ważnych elementów jest również wielkość jego części składowych. Propaguje się minimalizację, ponieważ im części są mniejsze tym urządzenie jest energooszczędniejsze, a co ciekawe możliwa jest do uzyskania większa częstotliwość pracy. Nowoczesna architektura wykorzystuje elementy mniejsze niż 45 nm.

Komputer osobisty

Kategoria: Budowa komputera. Data opublikowania: wtorek, 8 Grudzień 2009

Nazwa komputer osobisty wywodzi się z języka angielskiego od słów personal computer. Ten mikrokomputer ma przeznaczenie zwykle osobiste, a więc w największym stopniu spotyka się go jako urządzenia domowe oraz biurowe. Komputery osobiste w największym stopniu to deskopy lub notebooki. Współpracują one zwykle z oprogramowaniem biurowym, internetem a służą do prezentowania multimediów w tym: filmów, tekstów, dźwięków, obrazów, gier i tym podobnych. Firm zajmujących się produkowaniem komputerów osobistych jest niezwykle wiele. Nawet na polskim rynku komputerowym możemy odnaleźć dziesiątki modeli. Najczęściej wykorzystywane procesory w takich komputerach pochodzą z rodziny x86, oraz przeważnie pracują na platformie produkowanej przez Microsoft Windows lub Linux. Dzięki swoim pierwotnym wzorom są one nazywane mianem pecetów, wynika to również ze zgodności z IBM-PC. Do rodziny komputerów osobistych zalicza się również urządzenia pochodzące od firmy Apple, a są to komputery MAC. Największą popularnością cieszą się one w Stanach Zjednoczonych. Warto wspomnieć również o komputerach SPARC produkowanych przez Sun Microsystems oraz Fujitsu, jednak posiadają one minimalne zainteresowanie w naszym kraju. Komputery osobiste wraz z rozwojem technologii zyskały o wiele więcej mocy obliczeniowych, a co za tym idzie zaczęto je wykorzystywać jako stacje robocze a nawet skromne serwery. Ciekawym rozwiązaniem stało się również budowanie klastrów komputerowych na ich bazie, co było konsekwencją stosunkowo niskiej ceny i łatwego dostępu do oprogramowania z licencjami FLOSS. Bardzo ważnym etapem w rozwoju komputerów osobistych było zrezygnowanie z interfejsu tekstowego na rzecz interfejsu graficznego, który zdecydowanie ułatwi korzystanie z komputerów. Za wynalazcę GUI czyli interfejsów graficznych uważana jest firma Xerox jednak nie skorzystała ona z własnego wynalazku, a odsprzedała go firmie Apple. To właśnie Apple rozwinął projekt i wprowadził go w życie w 1983 roku. Pierwsze komputery z GUI (Lisa oraz Macintosh) zdobyły szczyty sprzedaży w tamtych czasach. Pod koniec lat 90-tych, najpopularniejsze komputery to maszyny pracujące z IBM PC oraz procesorami klasy x86, działające na platformach Microsoftu. W czasach obecnych niemalże w stu procentach komputery osobiste to maszyny klasy PC, które działają na platformach Windows. Komputery te zdobyły tak ogromną popularność z powodu łatwości korzystania, ogromnej wielofunkcyjności, wysokich osiągach sprzętowych, jak również zaawansowanemu oprogramowaniu. Komputery osobiste w czasach obecnych można scharakteryzować jako dwie grupy, jedna z nich to komputery do prac biurowych, a druga stanowi komputery do gier komputerowych. Prace biurowe nie wymagają tak zaawansowanego sprzętu jak gry, których silniki graficzne, bardzo często wysoce absorbują podzespoły komputera. Dlatego właśnie dobierając komputer do naszych zapotrzebowań musimy określić, do czego on nam posłuży.

Komputer

Kategoria: Budowa komputera. Data opublikowania: sobota, 5 Grudzień 2009

Korzeni nazwy komputer możemy doszukiwać się w języku angielskim od słowa computer, lub w języku łacińskim od słowa computare, które w tłumaczeniu oznaczają obliczać. Komputer to urządzenie elektroniczne, które pierwotnie określane było mianem maszyna matematyczna, elektroniczna maszyna cyfrowa lub mózg elektronowy. Jego głównym zadaniem jest przetwarzanie wszystkich informacji, które mogą zostać przedstawione w postaci ciągu cyfr albo ewentualnie sygnału ciągłego. Warto nadmienić, iż maszyny liczące towarzyszą człowiekowi od setek lat, jednak komputery w postaci, jaką znamy dzisiaj wynalezione zostały w XX wieku. Były one konsekwencją zbudowania pierwszego komputera elektronicznego. Pierwotne komputery elektroniczne nie były, ani wydajne, ani użyteczne. Ich gabaryty można porównać do średniej wielkości pomieszczenia mieszkalnego, a pobór energii, jakim się charakteryzowały był kilkaset razy większy niż w czasach obecnych. Porównując moc obliczeniową dzisiejszych komputerów i ich pierwotnych przodków określa się ją w miliardowej przepaści. Proste komputery buduje się w bardzo małych gabarytach, aby można było je umieszczać w między innymi zegarkach. Potrzebują one zasilania, a ten problem rozwiązuje się dzięki przenośnym bateriom. Komputery osobiste, jakie mają największą popularność są symbolem obecnej ery informatycznej. W czasach dzisiejszych komputery osobiste znajdują się w niemalże każdym domu, nawet w kilku egzemplarzach. Maszyny liczące są wszechobecne w naszym społeczeństwie, określa się je jako systemy montowane w urządzeniach, które następnie sterują pracą całego ustroju, można je zobrazować na przykładzie odtwarzaczy MP3, robotów przemysłowych czy zabawek dziecięcych. Obecnie nie możemy porównywać prostych maszyn liczących jak kalkulator z komputerami osobistymi, ponieważ dzieli je zbyt wielka przepaść technologiczna. Komputery posiadają możliwość wielokrotnego i jednocześnie automatycznego wykonywania obliczeń, dzięki zainstalowaniu odpowiedniego oprogramowania, a kalkulator jako przedstawiciel prostych maszyn liczących ogranicza się do zdolności prowadzenia jednocześnie jednego obliczenia. Warto nadmienić, iż granicę obecnie określa się jedynie umownie, ponieważ mechanizacja, oraz zaawansowana komputeryzacja wyprodukowała kalkulatory posiadające zdolności komputerów. Kalkulatory programowalne o przeznaczeniu zwykle naukowym posiadają zdolność prowadzenia licznych i zaawansowanych obliczeń matematycznych. Natomiast miano komputer zazwyczaj odnosi się do urządzeń wielofunkcyjnych. Komputery obecnie przybierają bardzo wiele postaci, decyduje to również o fakcie zróżnicowanych potrzeb społeczeństwa. Skomputeryzowanie wielu dziedzin gospodarki pozwoliło na szybkie jej usprawnienie i uefektywnienie. Warto wspomnieć, iż komputeryzacja w dalszym ciągu się rozszerza, a wynika to bezpośrednio z faktu ulepszania podzespołów komputerów, oraz postępie miniaturyzacji, dzięki której niegdysiejsze ogromne komputery obecnie można umieścić w kilkukilogramowych obudowach.

Superkomputer

Kategoria: Budowa komputera. Data opublikowania: poniedziałek, 5 Październik 2009

Superkomputer jest urządzeniem, które charakteryzuje się ogromną mocą obliczeniową. Warto zwrócić uwagę na niezwykle szybki rozwój technologii informatycznej. To właśnie z tego powodu pierwotne superkomputery nie są w stanie dorównać nawet nowoczesnym komputerom osobistym. Zobrazować można to na przykładzie komputera Craya-2, którego moc obliczeniowa wynosiła niemalże 4 gigaflopsów, co w czasach obecnych może się równać mocy obliczeniowej jednego z rdzeni tanich nowoczesnych procesorów. Pierwowzór superkomputera to CDC 6600, który powstał w roku 1963 z inicjatywy Seymoura Craya. Aby zbudować tę maszynę współpracowało trzydziestu ludzi. Komputer ten potrafił wykonywać 3 miliony obliczeń w jednej sekundzie. Jako pierwsza maszyna była zbudowana z tranzystorów krzemowych na podstawie nowatorskiej techniki odnoszącej się do chłodzenia za pomocą freonu. Konstruktor pierwszego superkomputera odtworzył firmę zajmującą się produkcją takich właśnie maszyn. W czasach obecnych Cray Research jak samo Cray używane jest jako synonimy superkomputera. Warto nadmienić, że superkomputery zwykle pracują jako zespoły maszyn. Układy połączone są ze sobą za pomocą sieci charakteryzujących się bardzo wielkimi przepustowościami. Sieci są połączone w klastry. Natomiast klaster jest to jedna, samodzielna jednostka, do której zwykle przypisuje się określone zadanie lub, którą to można podzielić, aby mogła ona zająć się znacznie większą ilością operacji obliczeniowych. Superkomputery posiadają dość zawężony zasób zastosowania, a mianowicie używa się ich do modelowania reaktorów jądrowych. Dzięki zdolności symulowania określonych procesów o charakterze nuklearnym, które mają miejsce w reaktorze jądrowym pomagają one zwiększać bezpieczeństwo produkcji energii jądrowej. Jedynie maszyny posiadające wysoką moc obliczeniową mogą efektownie symulować procesy termodynamiczne i hydrodynamiczne. Ciekawym zastosowaniem superkomputerów jest również meteorologia. Służą one w tym przypadku do przewidywania pogody o charakterze, krótko oraz długoterminowym. Na podstawie analiz dokonywanych przez superkomputery jesteśmy w stanie uniknąć potencjalnego zagrożenia, jakie wynika z huraganów, suszy, powodzi czy skaże atmosferycznych. Przewidywanie pogody odbywa się na zasadzie analizowania równań dynamiki płynów, które określają cyrkulacje powietrza, prędkość wiatru, stan atmosfery, wilgotność czy temperaturę. Superkomputery to również dość szeroka dziedzina militarna. Wojska wykorzystują te maszyny podczas projektowania rakiet jądrowych zwykle wielogłowicowych. Komputery w tym przypadku służą do analizy skutków wybuchu jak również obserwacji powietrznej oraz naziemnej miejsca wybuchu. Najszybszy superkomputer w naszym kraju to Galera ulokowany w Centrum Informatycznym TASK w Politechnice Gdańskiej. Komputer ten pracuje na platformie GNU/Linux, sprzedawanym przez Debian. Jego moc obliczeniową szacuje się na 50 TFLOPS, a największą część pracy spędza na obliczeniach naukowych.