Hardware počítače

Hardware (HW) je veškeré fyzické vybavení počítače. Hardware vykonává instrukce zadávané softwarem a společně se softwarem utváří funkční výpočetní systém. Vývoj a počet tranzistorů na hardwarových zařízeních podléhá Moorovu zákonu.

Von Neumannova architektura

Von Neumannova architektura je model počítače, který byl vytvořen roku 1945 maďarským matematikem Johnem von Neumannem. Tento model je tvořen vstupním a výstupním zařízením, procesorem, rozděleným na řídící a aritmeticko-logickou jednotku, pamětí, která je společná pro instrukce i data. Paměť a procesor propojuje systémová sběrnice.

Přehled základních částí hardware

Osobní počítače

Osobní počítač je spolu s laptopem, díky své univerzálnosti a relativně nízké ceně, nejrozšířenější typ výpočetního systému. K obvyklému hardwaru osobních počítačů patří vstupní a výstupní zařízení (např.: monitor, tiskárna, klávesnice) a vlastní hardware počítače, umístěný v počítačové skříni (case).

Case

Počítačová skříň (case) je obal většiny komponent počítače. Slouží k ochraně komponent před vnějšími vlivy (například prach) a zabezpečuje cirkulaci vzduchu uvnitř obalu pomocí systému chladičů, dále umožňuje a usnadňuje připojení dalších zařízení k počítači pomocí vstupních a výstupních portů (usb hub). K připevnění hardwaru do casu slouží sloty, do kterých mohou být umístěny komponenty jako například základní deska, zdroj, pevné disky, optické mechaniky nebo čtečky karet.

Základní deska

Základní deska (nebo také motherboard) patří mezi základní hardware počítače. Tato deska má za úkol propojit další připojené komponenty a poskytnout jim zdroj napájení. Do základní desky lze typicky připojit operační paměť a procesor. Dále na ni můžeme najít paměť ROM, ve které je uložen systém BIOS. Další komponenty jako např. grafická a zvuková karta, disky a mechaniky se připojují pomocí různých kabelů a slotů. Na základní desce jsou též vstupy, výstupy a porty – například jack (kabel) nebo síťový kabel. V současnosti základní desky často obsahují integrovaná zařízení, která jsou součástí vlastních obvodů desky, ale dříve byla realizována jako samostatné jednotky (obvykle karty). K takovým zařízením patří zvukové a síťové karty, u laptopů se často využívají integrované grafické karty. Integrovaná zařízení napomáhají ke zmenšování a snižování ceny osobních počítačů.

Intel Celeron D

Procesor

Procesor (CPU) bývá také často označován jako „mozek počítače“. Procesor je jedna z nejdůležitějších součástek počítače, bez něj není schopen vykonávat žádné operace. Důležitým parametrem procesoru je tzv. taktovací frekvence, která je udávaná v GHz. Tato frekvence udává počet operací za určitý čas. Procesor vykonává základní aritmetické a logické operace tzv. strojové instrukce, do kterých je přeložen program spuštěný na počítači. Procesor je obvykle tvořen aritmeticko-logickou jednotkou, řadičem a registry. V současné době se pro zvýšení výkonu obvykle kombinuje několik procesorových jednotek do jedné, vzniká tak vícejádrový procesor.

Architektury

Procesory se dělí historicky na několik generací dle typu užité bitové architektury, v současnosti je nejrozšířenější 64bitová architektura. Hlavní výhodou je možnost přímé využití více jak 4GB fyzické paměti. Podporované operační systémy u 64bitové architektury: DOS, Linux, Os X, Solaris, Windows, BSD.

Operační paměť

Operační paměť (RAM) je polovodičová paměť s přímým přístupem pro čtení i zápis. Operační paměť je volatilní tzn. po odpojení od elektrického proudu je v ní uložený obsah vymazán. Tento typ paměti se nejčastěji používá pro dočasné ukládání dat a programů, obvykle těch, které jsou zrovna na počítači spuštěné. V současné době se obvyklá kapacita operační paměti pohybuje mezi 2GB a 16GB.

8800 ULTRA

Grafická karta

Grafická karta (GPU) přeměňuje datový signál z počítače na obrazový – zajišťuje obraz. Dnešní grafické karty jsou zapojovány do základní desky za pomocí určitého typu sběrnice (obvykle PCI Express). Existuje také integrovaná grafická karta (vestavěná), která se dá však vypnout a nahradit zapojením jiné. V současné době jsou grafické karty v určitých výpočtech obvykle mnohem výkonnější než vlastní procesor osobního počítače, hlavním důvodem tohoto vývoje je stále se rozrůstající videoherní průmysl. Každá grafická karta a dané zobrazovací zařízení (monitor, projektor) mají určitý výstup pro připojení kabelu. Přenos dat může být digitální a analogový.

Analogový

• VGA - nejstarší, ale přesto pořád velmi používaný

Digitální

• HDMI
• DVI
• Display port

Ostatní přídavné karty

• síťová karta - slouží pro připojení počítače do sítě a ke vzájemné komunikaci počítače s jiným PC
• zvuková karta - rozšiřující karta pro vstup a výstup zvukového signálu
• TV karta - slouží k přijímání televizního signálu na PC
• POST karta - obvykle používaná při opravě PC, zjišťuje problémy hardwaru před zavedením operačního systému

Zdroj

Nápájecí zdroj (Power Supply) je zařízení, které slouží k napájení ostatních komponentů počítače. Zdroj mění střídavé napětí ze sítě na nízké napětí, které je potřeba pro správné fungování hardwaru počítače. Ke zdroji se připojuje základní deska, grafická karta, všechny disky, optické mechaniky a aktivní chlazení.

Superpočítače

Superpočítač ASC purple

Tímto názvem se označují velmi výkonné počítače či spojení velkého množství běžných počítačů v jeden celek, takzvanný cluster. Tyto výkonné počítače jsou používány po celém světě pro výpočet nejsložitějších úloh, od výpočtu jaderných výbuchů, kryptoanalýzu až po výpočet předpovědi počasí. Současným nejvýkonějším superpočítačem na světe je Tianhe-2 (MilkyWay-2), zprovozněný v roce 2013, jež disponuje maximálním výkonem 33,8 TFPS při spotřebě 17,8MW.

Odkazy

Související články

• Informační a komunikační technologie
• Moorův zákon

Klíčová slova

hardware, software, počítač, počítačové komponenty