1. razred - Računarstvo i informatika

Matična ploča

Matična ploča je ploča različitih dimenzija (od 20x20 cm pa naviše), koja omogućava komunikaciju između svih komponenti računarskog sistema. Na nju se postavljaju mikroprocesor i RAM memorija. Na matičnoj ploči se nalaze priključci za ostale delove računarskog sistema, kao i razni kontroleri. Na njoj se najčešće nalaze grafičke (video) kartice, LAN kartice i muzičke kartice. Ukoliko se neka od ovih kartica nalazi na matičnoj ploči ta kartica je integrisana na matičnu ploču.

Šematski prikaz matične ploče je prikazan na sledećoj slici:

×

Sa slike se vidi da se brzine rada komponenti od vrha slike nadole smanjuju. Najbrži je mikroprocesor. Brzinu rada mikroprocesora zadaje generator takta (clock generator). Mikroprocesor je putem FSB (Front Side Bus) povezan sa matičnom pločom. Chipset se sastoji od dva mosta: Northbridge i Southbridge (severni i južni most). Northbridge je brži i kontroliše komunikaciju između mikroprocesora, RAM memorije i video kartice. Southbridge upravlja komunikacijom ka PCI priključcima i ulazno-izlaznim uređajima.

Izgledi matičnih ploča su prikazani na sledećim slikama:

×

Vodeći proizvođači matičnih ploča za PC računare su MSI, Asus, GigaByte, Intel, ...

×

Poslednjih godina proizvođači matičnih ploča osim funkcionalnosi sve više obraćaju pažnju i na dizajn koji treba da privuče kupce.

×

Na matičnoj ploči se nalaze priključci koji se vide sa zadnje strane kućišta računara, na sledećoj slici sa leve strane.

×

Na prethodnim slikama je bilo i po šest izlaza iz muzičke kartice a na sledećoj i na prvoj slici samo tri (plavo, zeleno i ružičasto). Tri izlaza najčešće obezbeđuju stereo zvuk ili 2.1 sistem, dok u slučaju više izlaza postoji mogućnost za surround sisteme 5.1 ili 7.1.

×

Matična ploča, komponente koje se na njoj nalaze kao i komponente koje će se priključiti na matičnu ploču, električnu energiju dobijaju putem energetskih kablova od napojne jedinice računara (napajanja). Standardi za naponske nivoe su ATX i SATA. Kod ova dva standarda se razlikuju naponi kojima se napaja matična ploča.

Uređaju koji energiju dobijaju putem matične ploče su:

• mikroprocesor
• RAM memorija
• grafička kartica
• muzička kartica
• LAN kartica
• USB uređaji koji nemaju sopstveno napajanje (tastatura, miš, USB flash memorije, spoljašnji hard diskovi, ...).

Postolja za različite tipove mikroprocesora se razlikuju. Vodeći proizvođači mikroprocesora za PC računare su trenutno Intel i AMD. Za potrebe njihovih procesora se proizvode i različite matične ploče, koje se razlikuju prvenstveno po postoljima za mikroprocesore. Postolja za mikroprocesore se na Engleskom zovu CPU socket.

Mikroprocesor

Mikroprocesor je integrisano kolo velikog stepena integracije komponenata. Funkcioniše kao centralna procesorska jedinica računara (CPU) na jednom integrisanom kolu ili najviše nekoliko intergisanih kola. Mikroprocesor je svestrano upotrebljiv programabilni uređaj koji prihvata digitalne podatke kao ulaz, obrađuje ih prema instrukcijama smeštenim u memoriji dajući rezultat na izlazu. Obrađuje brojeve i simbole predstavljene binarnim brojnim sistemom.

Pojava jeftinih računara transformisala je moderno društvo. Veliki broj mikroprocesora je u sastavu drugih sistema (a ne u PC računarima) obezbeđujući kontrolu kućnih aparata, automobila, mobilnih telefona i kontrolera industrijskih procesa. Postoje i RISC mikroprocesori koji mogu da izvršavaju složene komande samo preko osnovnih kao što su: and, or, nor, xor... Ovi mikroprocesori se koriste isključivo za kalkulatore, automobile i industriju.

Mikroprocesor na ulazu dobija podatak određene dužine. Dužina savremenog podatka koji se obrađuje je 64 bita. Savremeni mikroprocesori se iz tog razloga zovu 64-bitni procesori.

Postignuta je mogućnost paralelne obrade podataka, te se odjedanput obrađuje ne jedan, već dva, četiri i više podataka. Paralelnu obradu podataka omogućava veći broj jezgara (jezgro je na Engleskom core). Iz ovog razloga se procesori zovu dual core, quad core i slično.

Mikroprocesor radi po taktu koji mu je diktiran od strane generatora takta (clock generator). Taktovi savremenih mikroprocesora su reda veličine nekoliko gigaherca (GHz). U jednoj sekundi mikroprocesor dobija nekoliko milijardi taktova i u svakom taktu se odrađuje po jedna operaciju (ili više, ukoliko mikroprocesor ima više jezgara).

Za brži rad mikroprocesora, da se ne obraća često RAM memoriji (koja je mnogo sporija od mikroprocesora), unutar mikroprocesora se nalazi mala količina memorije koja se zove cache (keš) memorija. U nju se smeštaju međurezultati i podaci za koje se predviđa da će ih mikroprocesor uskoro više puta zahtevati. Količina cache memorije je mala, pošto njeno prisustvo poskupljuje cenu samog mikroprocesora. U samom mikroprocesoru se nalazi L1 cache, a izvan mikroprocesora L2 cache. L1 cache je brz kao i mikroprocesor, dok je L2 cache otprilike dvostruko brži os RAM memorije.

Dva trenutno vodeća proizvođača mikroprocesora za PC računare su Intel i AMD.

Šematski prikaz mikroprocesora je prikazan na sledećoj slici:

×

Izgledi mikroprocesora su prikazani na sledećim slikama:

Intel Core i7:

×

AMD:

×

Intel Xeon (mikroprocesor koji se najčešće upotrebljava u serverima):

×

Mikroprocesor se ugrađuje na odgovarajuće mesto na matičnoj ploči.

×

Hlađenje mikroprocesora je veoma važno:

×

Razvoj mikroprocesora

Memorija

U računarstvu se termin memorija odnosi na komponente koje se koriste za skladištenje podataka. Podaci se čuvaju privremeno ili trajno.

Termin "primarna memorija" se upotrebljava prvenstveno za RAM memoriju u kojoj se podaci privremeno skladište, samo tokom rada. Ova memorija je veoma brza, međutim sporija je od takta kojim radi mikroprocesor.

Termin "sekundarna memorija" upotrebljava za trajno skladištenje podataka u uređajima koji imaju veći memorijski kapacitet ali sporiji pristup (hard disk, solid state drive, optički uređaji, magnetne trake, ...).

Primarna memorija uskladištena na sekundarnoj memoriji se zove "virtuelna memorija".

RAM memorija

Namenjena je da skladišti podatke samo dok je računar uključen. Nakon isključenja računara, sadržaj memorije se trajno briše.

Nakon uključenja računara u RAM memoriju se učitava operativni sistem. Učitavanje operativnog sistema nije ništa drugo nego kopiranje potrebnih programa i podataka sa hard diska u RAM memoriju. Nakon završetka kopiranja i pokretanja određenih programa se kaže da se operativni sitem učitao.

×

×

RAM memorija se ugrađuje u postolja na matičnoj ploči

×

HDD - Hard Disk Drive

Hard diskovi su memorijski uređaji na kojem se podaci skladište magnetnim putem. Služe za skladištenje velikih količina podataka.

×

×

×

Proključci HDD-a: kabel za podatke se vezuje na matičnu ploču, energetski kabel se vezuje na napajanje.

×

×

SSD - Solid State Drive

SSD je naslednik hard diskova. Čitanje i pisanje podataka se vrši električnim putem. Nema pokretnih delova, te je time i verovatnoća kvara i grešaka umanjena. Tenhologija proizvodnje je još skupa, te se na tržištu mogu naći SSD diskovi manjih kapaciteta.

×

×

Današnji standard za hard diskove je sledeći: 5.25 inča za diskove koji se ugrađuju u računare, 2.5 inča za diskove koji se ugrađuju u laptop. SSD se proizvodi i u 2.5 inčnom standardu i identičnih je dimenzija i priključaka kao i hard diskovi u laptop računarima.

×

Eksterni (spoljašnji) hard disk

Spoljašnji hard diskovi se na računar priključuju putem USB priključka. Današnji USB 3.1 standard je od spoljnih diskova načinio veoma brzu spoljašnju memorijsku jedinicu.

×

×

×

Flash memorija

Flash (fleš) memorije su elektronske memorije koje služe za trajno skladištenje podataka. Postoji nekoliko tipova flash memorija:

USB flash:

×

Memorijske kartice:

×

SSD diskovi:

×

Optički uređaj

Optički uređaji su namenjeni da čitaju i pišu podatke sa i na kompakt diskove. Zrak is lasera se odbija od diska i čitač vrši čitanje podataka. Postoji nekoliko vrsta uređaja koji se razlikuju po laserima. Od vrste lasera zavisi i količina podataka koja može da se nađe na disku. Optički uređaji su:

• CD ROM do 800 MB podataka
• DVD ROM do 4.8 GB podatka
• Blue Ray do 25 GB podataka

×

×

×

Kućište i napajanje

Kućište je namenjeno da se u njega ugrade komponente koje je potrebno da budu zaštićene od spoljnih uticaja i kojima je potrebno napajanje.

Na kućištu se sa prednje strane nalaze dugmad za uključivanje i reset, kao i diode koje označavaju da je računar uključen, da se vrši čitanje ili pisanje na hard disk. Sa prednje strane obično postoji nekoliko USB portova koji su dovedeni sa matične ploče, kao i priključci za slušalice i mikrofon.

×

Sa zadnje strane kućišta se nalaze priključci koji su deo matične ploče: USB, video kartica, muzička kartica, LAN kartica, ...

×

×

Napajanje je smešteno najčešće sa zadnje strane kućišta.

×

×

Napajanje poseduje određenu snagu i snaga napajanja se dimenzioniše prema komponentama koje se nalaze unutar kućišta računara. Napajanje poseduje priključke pomoću kojih se napaja matična ploča i hard disk (diskovi) i optički uređaj (uređaji).

×

Ukoliko su sve komponente postavljene na svoje mesto unutar kućišta, sklopljen računar bi izgledao ovako:

×

Ekran (monitor)

Monitori ili ekrani su izlazni uređaji pomoću kojih korisnik vrši upravljanje računarskim sistemom. Na monitoru se vide operacije koje korisnik vrši na ulaznim uređajima (kao na primer tastatura i miš).

Sliku na monitoru obezbeđuje grafička (video) kartica koja je smeštena u kućištu računara. Grafička kartica može biti integrisana na matičnoj ploči ili odvojena komponenta priključena na matičnu ploču putem PCI express konektora.

Monitorski priključak može da bude:

• analogni - VGA,
• digitalni - DVI,
• digitalni - HDMI.

×

Rezolucija je broj piksela (pixel) na monitoru. Rezolucija je izražena po broju piksela vodoravno i uspravno. Današnje standardne rezolucije su:

Trenutno su dve vrste u monitora upotrebi: monitori sa katodnom cevi i tanki monitori. Njih razlikuje tehnologija izrade. Monitori sa katodnim cevima (CRT) polako izlaze iz upotrebe.

CRT monitor

CRT monitori (CRT - Catode Ray Tube) pomoću katodne cevi iscrtavaju sliku koja je pomalo izobličena zbog zaobljenosti katodne cevi. Ova tehnologija je poznata još od crno belih televizijskih aparata.

×

Na zadnjem kraju katodne cevi se nalazi elektronski top koji zrači tri boje: crvenu, plavu i zelenu. Taj snop elektrona se usmerava u pravcu pojedinih tačaka i u zavisnosti od intenziteta zraka dobija se svetlija ili tamnija tačka date boje na ekranu. Kombinovanjem intenziteta crvene, plave i zelene boje se dobija bilo koja željena boja.

×

Tokom dugog niza godina proizvodnje CRT monitora umanjivano je elektromagnetno zračenje koje se pojavljivalo sa prednje strane monitora, odnosno prema korisniku. Odnos širina:visina ekrana je 4:3.

Tanki monitor

Tanki monitori se u današnje vreme proizvode u tri tehnologije:

• LCD monitori ispunjeni tečnim kristalom (engleski Liquid Crystal Display). Svetlost se apsorbuje, zatim se na različitim delovima više ili manje reflektuje (iz različitih uglova se slika različito vidi).
• Plazma monitori (slika se formira od minijaturnih sijalica ispunjenih gasnom plazmom, poređane su u mrežu između dve staklene ploče).
• LED monitori (slika se formira od LED dioda poređanih u obliku mreže na ekranu).

×

Dimenzije ekrana se zadaju u inčima. Jedan inch = 2,54 cm. Standardne veličine su od 17 inča pa naviše.

×

Kod tankih monitora nema primetnog elektromagnetnog zračenja. Odnos širina:visina ekrana je 16:9 (wide screen).

Najpoznatiji proizvođači monitora su: AOC, Apple Computer, BenQ, Dell, Eizo, LG Electronics, NEC Display Solutions, Philips, Samsung, Sony, ViewSonic, ...

Tastatura

Tastatura je ulazni uređaj računarskog sistema napravljen po ugledu na pisaću mašinu. Služi za unos slova, brojeva i znakova.

×

Standardna tastatura izgleda kao na sledećoj slici:

×

Tasteri su podeljeni u nekoliko grupa.

Postoje i ergonomske tastature:

×

Kod bežičnih tastatura se u USB priključak stavlja primopredajnik, dok se u tastaturi nalaze dve ili tri AAA 1,5V baterije koje obezbeđuju energiju za komunikaciju.

Trenutni standard za povezivanje tastature sa računarom je USB. Prethodni standard je bio PS2.

Miš

Miš je ručno upravljani uređaj. Detektuje dvodimenzionalna pomeranja na podlozi na kojoj se nalazi. Ova pomeranja se prenose na ekran i na ovaj način se vrši upravljanje u grafičkim operativnim sistemima.

Osim pomeranja moguć je i pritisak kažiprstom i domalim prstom na odgovarajuće tastere (click), kao i okretanje točkića srednjim prstom (scroll).

×

Postoji i bežična varinata miša, na isti način se priključuje na računar kao i bežična tastatura.

Trenutni standard za povezivanje miševa sa računarom je USB. Prethodni standard je bio PS2.

Grafička kartica

Ova komoponenta računarskog sistema se naziva na nekoliko načina: grafička kartica, grafički adapter, VGA kartica ili video kartica. Glavni delovi grafičke kartice su grafički procesor (GPU) i video RAM (VRAM). Izlaz grafičke kartice se vezuje na monitor.

Grafička kartica može da se nalazi na matičnoj ploči (integrisana grafička kartica):

×

ili može da bude odvojena komponenta:

×

Muzička kartica

Namena ove kartice je obezbeđivanje zvučnog ulaza i izlaza u računarski sistem. Muzička kartica na sebi sadrži čip koji pretvara analogne zvučne talase u digitalni signal (nule i jedinice). Čip se može nalaziti i na matičnoj ploči sa integrisanim ulazima i izlazima na njoj.

Integrisana 5.1 muzička kartica na matičnoj ploči:

×

Zasebna PCI express 5.1 muzička kartica:

×

Deo koji obavlja taj zadatak se zove CODEC u kojem su integrisana dva glavna dela koja obavljaju taj posao, ADC (Analog Digital Converter) i DAC (Digital Analog Converter) pretvarači. Takođe muzička kartica može da sadrži i DSP (Digital Sound Processor), zvučni procesor koji oslobađa CPU oslobađa od obrade zvučnih signala (ukoliko ga muzička kartica nema onda to radi CPU). Muzička kartica takođe poseduje i svoju memoriju. Komunikacija sa računarom se odvija putem PCI interfejsa (SouthBridge) dok se komunikacija sa zvučnicima i mikrofonom ostvaruje preko ulaznih i izlaznih konektora.

LAN kartica

Ethernet, mrežna ili LAN kartica služi za povezivanje računara u računarsku mrežu. LAN kartice se najčešće nalaze integrisane na matične ploče, ali postoji mogućnost nabavke i ugradnje zasebnih kartica koje se na matičnu ploču povezuju putem PCI, PCI Express ili USB portova (SouthBridge) na matičnoj ploči.

PCI LAN kartica:

×

PCI express LAN kartica:

×

USB LAN kartica:

×

Povezivanje računara u računarsku mrežu donosi niz prednosti: u računarskoj mreži mogu da se dele razni uređaji i resursi (diskovi, štampači), kao i pristup drugim mrežama (internet).

Štampač

Zadatak štampača je da informaciju u binarnom obliku prenese razumljivi format na papiru. Od pojave štampača do današnjih dana postoji više vrsta štampača:

• linijski štampači
• matrični štampači
• termalni štampači
• laserski štampači
• ink jet štampači
• 3D štampači

Jedna od bitnih osobina koja opisuje kvalitet štampe je dpi (dot per inch) odnosno tačaka po inču. To je broj tačaka pomoću kojih će se nacrtati linija dužine jedan inch (horizontalna ili vertikalna).

Linijski štampač

Linijski štampači su predviđeni za masovno štampanje teksta (slova, brojevi i znaci).

×

Princip rada linijskih štampača je identičan principu rada pisaće mašine. Odjedanput se štampa jedan karakter:

×

Veoma su veliki i bučni, polako izlaze iz upotrebe

Matrični štampač

Matrični štampač je naslednik linijskog štampača, manjih je dimanzija, radi na sličnom principu. Štampa je preciznija, rad štampača je glasan.

×

Između papira i reda iglica se nalazi traka natopljena mastilom (ribon) i prilikom udara iglice na papru ostaje tačka.

×

Na slikama je prikazan princip rada matričnih štampača.

×

I ovi štampači polako izlaze iz upotrebe.

Termalni štampač

Termalni štampači su rasprostranjeni u svakodnevnom životu, primenjuju se kada je potrebna štampa koja je jeftina, slabe rezolucije i nepostojana na vreme (prodavnice, tržni centri, čitači kartica, bankarski automati, ...).

×

Princip rada termalnog štampača:

×

Laserski štampač

Laserski štampači su trenutno najrasprostranjeniji štampači. Upotrebljavaju se kao zasebni uređaji ili kao delovi multifunkcijskih uređaja (kombinovani sa skenerima ili telefaks aparatima).

×

Princip rada laserskih štampača:

1. Punjenje

   Površina fotoosetljivog valjka se puni negativno naelektrisanim statičkim elektricitetom.

   

   ×

   


2. Izlaganje

   Laserski zraci skeniraju fotoosetljivi valjak da se formira slika. Prostor izložen laserskim zracima gubi svoj električni naboj.

   

   ×

   


3. Razvijanje

   Grafitni prah iz tonera se dovodi u blizinu valjka i on se lepi na površinu koja nema elektrostatičko punjenje.

   

   ×

   


4. Transfer

   Fotoosetljivi valjak se dovodi u kontakt sa papirom i pozitivno naelektrisanje se dovodi sa druge strane papira i grafitni prah se lepi na papir.

   

   ×

   


5. Fiksiranje

   Pod uticajem toplote i pritiska se grafitni prah fiksira na papiru.

   

   ×

   

Ink jet štampač

Ink jet ili mlazni štampači su veoma rasprostranjeni u domaćinstvima, mogu se naći i u preduzećima. Prednost im je jeftina nabavna cena a nedostatak je visoka cena odštampane stranice. Iz rezervoara sa mastilom (cartridge) se tankim mlazom pogađa papir na kojem ostaje tačka. U svakoj sekundi se ispali oko 50.000 kapljica mastila. Veoma dobro štampaju fotografije u boji.

×

Princip rada je prikazan na slici:

×

Boje koje se u kertridžima su plava, crvena, žuta i crna (cyan, magenta, yellow, black).

×

3D štampač

3D štampa je moderna tehnologija proizvodnje trodimenzionalnih objekata. U trodimenzionalnoj štampi objekat se kreira redoslednim nanošenjem slojeva materijala. 3D štampa predstavlja generalno brže, jeftinije i lakše rešenje od drugih tehnologija proizvodnje 3D objekata. Omogućava izradu maketa delova i sklopova od više različitih materijala, različitih mehaničkih i fizičkih svojstava u jedinstvenom procesu. Ova tehnologija proizvodi modele koji verno oponašaju izgled, utisak i funkcionalnost proizvoda prototipa. U poslednjih nekoliko godina 3D štampači su postali finansijski dostupni malim i srednjim preduzećima, čime se izrada prototipa pomera iz teške industrije i u kancelarijsko okruženje. Sada je moguće i istovremeno uklapanje različitih vrsta materijala. Osim izrade prototipova, 3D štampači nude veliki potencijal za proizvodnju različitih aplikacija u oblasti proizvodnje nakita, obuće, industrijskog dizajna, arhitekture, automobilske industrije, avio, stomatološke i medicinske industrije.

×

×

×

×

×

Video u vezi 3d štampanja

Skener

Skener je ulazni uređaj koji analizira neku fizičku sliku kao što je fotografija, tekst ili rukopis i pretvara u digitalnu sliku. Rezultat skeniranja je fotografija (kao i slika koja se pravi uz pomoć mobilnih telefona). Glavna odlika skeniranja je tačnost koja se izražava u dpi (dot per inch), odnosno tačaka po inču.

×

U upotrebi je veoma mnogo tipova skenera (naprimer barcode skener) u različitim oblastima svakodnevnog života.

×

Zvučnik

Zvučnik je izlazni uređaj koji se priključuje na muzičku karticu. Uglavnom svi zvučnici namenjeni za povezivanje na računarske sisteme su aktivni, sadržavaju u sebi pojačalo. Osnovni kvalitet je stereo zvuk (levi + desni kanal):

×

Naprednu verziju stereo kvaliteta daje 2.1 sistem zvučnika:

×

Efekat prostora daje 5.1 surround sistem:

×

Prostorni raspored 5.1 sistema zvučnika:

×

Subwoofer (zvučnik za niske tonove) se ne nalazi na slici pošto je svejedno gde se nalazi.

Slušalice i mikrofon

Slušalica je izlazni uređaj koji je predviđen za reprodukciju zvuka. Sastoji se od dva zvučnika. Razlika u odnosu na zvučnike je ta što proizvode daleko manju akustičnu snagu i omogućavaju korisniku samostalno slušanje željenog audio sadržaja. Upotreba slušalica je jednostavna jer ne treba voditi računa o akustici prostora u kojem se koriste. Mogu biti bežične, a one koje se povezuju kablom obično imaju konektor sa tri kontakta:

×

Mikrofon je ulazni uređaj koji akustične talase pretvara električne signale:

×

Često se ova dva uređaja kombinuju u jedan uređaj:

×

Izrađuju se i u bežičnoj varijatni:

×

Zvučnici na slušalicama se povezuju na zeleni utikač na muzičkoj kartici, dok se mikrofon povezuje na ružičasti utikač (ova dva utikača su najčešće izvedeni na prednju stranu kućišta računara).

Dodatne kartice

Računari se uz pomoć određenih kartica mogu osposobiti da vrše dodatne funkcije, da rade zadatke drugih uređaja.

TV tuner

×

Uz ovu karticu računar se upotrebljava i kao TV aparat.

SAT receiver

×

Uz ovu karticu računar se upotrebljava i kao satelitski prijemnik.

FM tuner

×

Uz ovu karticu računar se upotrebljava i FM radio prijemnik.

DVR card

×

Uz ovu karticu računar se upotrebljava kao kontroler za sisteme kamera (DVR - digital video recorder).

Port card

Računar se može proširiti i dodatnim priključcima.

Paralelni port

×

Serijski port

×

USB portovi

×

SATA portovi

×

I još druge slične kartice...