Arvutite riistvara alused

Arvutite riistvara alused.
Tunnikonspekt: AV11, TA11
2011/2012
Sisukord
1.Sissejuhatus. 3
Millest arvutisüsteem koosneb 4
2.Elektriohutus 7
3.Staatiline elekter 7
4.Arvutisüsteemi riistvaralised koostisosad 9
Süsteemi peamised komponendid: 9
Emaplaat 9
Kuidas valida emaplaati? 20
Protsessor 22
Jahutid 28
Mälud 30
Süsteemikorpus 34
Kõvakettad 39
Solid State Disk (SSD) 41
Videokaart 42
Sissejuhatus.
Arvuti on mehhaaniline või elektrooniline seade mida saab programmeerida üksteise järel ja automaatselt läbi viima aritmeetika või loogika tehteid (tehe, mis põhineb Boole'iHYPERLINK "http://et.wikipedia.org/wiki/Boole%27i_algebra" algebral ning kus muutujatel saab olla ainult kaks väärtust 0 - väär ja 1 -tõene). Esimesed arvutid olid mehhaanilised, seejärel elektro-mehhaanilised ja lõpuks elektroonilised. Esimesed elektronarvutid olid väga suured, kaalusid tonne ja võtsid enda alla terveid korruseid, kasutasid elektronlampe ja releesid. Elektronarvutite võidukäigu aluseks oli väikese pooljuhtkristalli (transistor) leiutamine, pisike transistor tegi ära sama töö mis elektronlamp ja oli enamike näitajate poolest parem.
Transistorid on: voolusäästlikumad, kiirema lülitusvõimega, vähem kuumenevad, odavamad toota, mehhaaniliselt vastupidavamad kui elektronlambid. Transistori nõrkuseks on ülepinge, liigvoolu ja elektro-magnetilise impulsi mittetaluvus. Transistorid tõrjusid elektronlambid välja arvutitest ja ka muudest seadmetest. Transistori mõõtmed võivad olla mõnest sentimeetrist (n. võimendites kasutatavad) mõnekümne nanomeetrini (kõrgtehnoloogilised kiibid).
Transistori kasutuselevõtt võimaldas suuremat seadmetihedust, ilmusid integraalskeemid Integrated Circuits IC (tuhandeid kuni sadu miljoneid pisikesi elektroonikakomponente sisaldavad kiibid) see omakorda võimaldas arvuti kõige tähtsamad seadmed paigutada sama korpuse sisse nii sündis mikroprotsessor. Mikroprotsessor on võimeline vastu võtma digitaalsignaali seda töötlema vastavalt sisemises mälus leiduvatele instruktsioonidele ja digitaalselt väljastama.
Arengu edusammude tulemusena võeti arvutisüsteemides kasutusele John von Neumann arhitektuur, arvuti riistvara jaotus viide kategooriasse, antud mudel on kasutusel tänaseni:
Keskprotsessor (CPU)
Sisend (Input)
Väljund (Output)
Töömälu (Working storage)
Püsimälu (Permanent storage)
Central Processing Unit e. keskprotsessor on elektrooniline seade mis koosneb peamiselt transistoritest, sisaldab endas paljusid väga väikseid seadmeid. Keskprotsessor on arvuti ajuks, seal toimuvad tehted ja ka kontroll kõikide arvuti seadmete.
Sisendseadmed on kõik need seadmed millega on võimalik arvutisse andmeid sisestada (klaviatuur, hiir, skanner, ID kaardi lugeja, …).
Väljundseadmed on kõik need seadmed millega on arvutist andmeid väljastada (Printer, kuvar, …).
Töömälu on kiire vahejaam andmete ajutiseks hoidmiseks, töömälust andmed kustuvad kui puudub elektrivool (registrid, mälupuhvrid, RAM operatiivmälu).
Püsimälu on andmekandja/mälukandja milles andmed ka elektrivoolu puudumisel säilivad, on palju aeglasem kui töömälu (kõvakettad, optilised kettad, välkmälud, …).
Millest arvutisüsteem koosneb
RIISTVARA (HARDWARE) – Kõik füüsilised arvutikomponendid.
TARKVARA (SOFTWARE) – Programmid ja andmed digitaalsel kujul.
PÜSIVARA (FIRMWARE) – Kiibid millesse on kirjutatud tarkvara.
Arvutite peamised liigid olenevalt riistvarast on:
Personaalarvuti (Personal Computer PC)
Tööjaam (Workstation)
Võrguarvuti (Network Station)
Serverarvuti (Server)
Suurarvuti (Mainframe)
Superarvuti (Super Computer)
Personaalarvuti- Personal Computer (PC)
Arvuti tavakasutaja jaoks. Kasutada saab üks kasutaja korraga. Optimaalne riistvara kõikide vajalike tegevuste sooritamiseks kodus ja kontoris (töö, multimeedia, meelelajutus, …). Kompaktne ja üldiselt odav ning väga laialt levinud.
Personaalarvuti peamised alamliigid on:
IBM ühilduv PC – algselt avatud standarti Industry Standard Architecture (ISA)-le vastavad arvutid, patentidest vabad standardid võimaldasid toota standarditele vastavat ja ühilduvat riistvara, see põhjustas IBM ühilduvate PC –de ja nende kloonide massilise leviku alguse. Tänapäevased PC-d kasutavad samuti ühiseid standarte mis võimaldab eri tootjate komponente omavahel ühildada. Nendel arvutitel kasutatakse enamasti Microsoft või Linux operatsioonisüsteeme
Mac PC – Macintosh (Apple) PC arvutid kasutavad mõnevõrra erinevat riistvara kui IBM-PC –d. Tihtilugu on riistvara Mac spetsiifiline. Mac operatsioonisüsteem on kirjutatud just Mac riistvarale. Apple on enda poolt loodu kaitsnud patentidega, seetõttu teised firmad neid arvuteid ei tooda.
Personaalarvutite eriliigid on:
Sülearvutid – Laptop vähendatud mõõtmetega ja kärbitud funktsionaalsusega PC riistvara, disainitud mobiilsust silmas pidades. Võimaldavad tööd akult, omavad sisseehitatud klaviatuuri. Kasutavad olenevalt riistvarast PC või Mac PC operatsioonisüsteeme.
Tablet arvutid - vähendatud mõõtmetega ja kärbitud funktsionaalsusega PC riistvara, disainitud mobiilsust silmas pidades. Võimaldavad tööd akult, omavad alati puutetundliku ekraani. . Kasutavad olenevalt riistvarast PC või Mac PC kärbitud operatsioonisüsteeme
Pihuarvuti – Personal Digital Assistant (PDA) pisike arvuti, millel on puutetundlik ekraan, spetsiifiline riistvara ja tarkvara. On mitmekülgne, kuid siiski väga piiratud ressurssidega. Kasutavad tootjaspetsiifilisi operatsioonisüsteeme.
Nutifon – Smartphone on PC, PDA ja telefoni hübriid. Peale kärbitud arvutifunktsioonide võimaldab helistada ja internetti ühenduda. Kasutavad neile disainitud operatsioonisüsteeme.
Tööjaam (Workstation)
Tööjaamad on spetsiaalselt tööülesannete jaoks disainitud arvutid. Stabiilsem ja töökindlam kui personaalarvuti. Kindlate tööülesannete/arvutuste läbiviimiseks kohandatud. Kasutada saab üks kasutaja korraga. Kasutab suurel määral PC riistvara, kuid süsteemid on tootja spetsiifilised ja üksteisega enamasti ei ühildu. Kallim kui personaalarvuti.
Võrguarvuti (Network Station)
Arvuti millel on võrgumoodul, mille kaudu on võimalik teiste seadmetega andmeid vahetada. Siia alla käivad ka terminalid – arvuti millel on vaid sisend ja väljund vahendid, töötlus ja salvestus toimub servermasinas millesse ühendutakse läbi andmesidevõrgu.
Serverarvuti (Server)
Arvuti mis on kohandatud teenindama kasutajaid, jaotades ja hallates oma ressursse (nii riist kui tarkvaralisi). Riistvara ja tarkvarale esitatakse suuri nõudmisi nii ressursihulkade kui ka tõrketaluvuse poolest. Paljud kasutajad korraga saavad ressursse kasutada. Serveri riistvara võib olenevalt mudelist olla mõningal määral PC komponentidega ühilduv, kuid enamasti kasutatakse serverites spetsiifilist riistvara.
Suurarvuti (Mainframe)
Suure ressursilise võimsusega arvuti, mis suudab teenindada väga paljusid kasutajaid korraga, smal ajal saab tegeleda paljude erinevate ülesannete ja arvutustega. Suurarvutite ressursside-, töökiiruse ja arvutusvõimsuse kogusumma on suurem kui superarvutil
Superarvuti (Super Computer)
Spetsiaalarvuti väga suure arvutuskiiruse ja võimsusega, kogu arvutusvõimsust kasutatakse ühe kindla ülesande sooritamiseks. Ühte kindlat ülesannet sooritatakse kiiremini kui suurarvuti seda suudaks.
Elektriohutus
Arvuti on elektril töötav seade, seega kehtivad sellele käitlemisel kõik elektriohutusnõuded, lisaks peaks iga kasutatav arvutisüsteem olema korrektselt elektriliselt maandatud. Arvuti sisestest seadmetest on kõige ohtlikum toiteseade, ilma spetsiaalse ettevalmistuseta ja vastavate spetsiaalsete töövahenditeta ei tohi toiteseadmete korpust avada. Kuna toiteplokk sisaldab kõrgpinge kondensaatoreid, mis säilitavad eneses mõnda aega elektrit ka siis kui toiteseade on välja lülitatud ja võrguvoolust lahti ühendatud. Välistest seadmetest omavad kõrgepingel töötavaid seadmeid kineskoopkuvarid ja laser/led printerid. Süttinud elektriseadme kustutamiseks kui see on elektrivõrku ühendatud võib kasutada vaid pulber või süsihappegaas kustuteid, märg-kustutid on lubatud vaid juhul kui elektrivõrgust on põlev seade lahti ühendatud.
Esemete hõõrdumisel hakkavad materjali pinnal vabanenud elektronid korjuma, näiteks kõndides pehme tallaga sussides üle vaiba, korjate te tegelikult vaiba küljest elektrone mis korjuvad teie keha ümber, kogudes arvestatava laengu – staatilise elektri laengu.
Elektristaatiline mahalaadimine (ESD Electrostatic Discharge)
Materjalid võivad elektrit edasi kanda kui nad on lähedases kontaktis.
Kui kehad on erinevate potentsiaalidega toimub elektronide ümbersiirdumine.
Elektronide ümbersiirdumine lõppeb kui kehad saavutavad sarnase potentsiaali.
ESD = elektroonika häving
Inimese jaoks pole alla 3000V staatilise elektri siirdumine tuntav. Võimalik laeng võib aga olla palju kordi tugevam, ulatudes mitmekümnetesse tuhandetesse voltidesse.
Kaitsmata elektroonikakomponentide jaoks on juba 300V laeng tavaliselt hävitavate tagajärgedega
Paljudel kiipidel on lisaahel ESD kaitseks suurendades kaitsevõimet paari Kilovoldi võrra
Staatilise laenguga pihtasaanud elektroonikakomponent ei lakka kohe töötamast, viga tugevneb ajapikku.
Märk mis näitab ESD tundliku seadet
Kõige suurem ESD tekkeoht on kuivas ja külmas keskkonnas.
Kuidas kaitsta seadmeid:
Mitte kunagi katsuda tundlike seadmeid või nende kontakte kaitsmata käega.
Elektroonikaseadmetega tegeledes tuleb kasutada maandust (maandusmatt, randmepael ESD kaitsekindad …). NB! Seadmed ei tohi olla elektriahelasse lülitatud.
|