HARDVER

Hardver ili računarski hardver (en. hardware; computer hardware) je fizički, opipljivi dio računara. Hardver se mnogo rijeđe mijenja nego softver. Zbog toga su i takvi nazivi jer na engleskom soft znači mehko, dok hard znači tvrdo. Mogućnosti računara u najvišoj mjeri zavise od hardvera i njegove kvalitete.

Hardverska, računarska arhitektura koja se koristi u kućnim računarima se naziva Von-Neumann Arhitektura. Također, postoje i druge arhitekture, ali se mnogo rijeđe koriste.

Unutrašnja periferija

* Matična ploča

o ROM

ROM (skraćeno od engl. Read-only memory - memorija iz koje se podaci mogu samo čitati). Koristi se kao medij za pohranu podataka u računarima. Zbog toga što se na ovakav medij podaci ne mogu (na jednostavan način) zapisivati, njegova upotreba je najčešća kod distribucije firmvera (vrste softvera što je u uskoj vezi sa računarskim hardverom, gdje nema potrebe za čestim ažuriranjem). Današnji poluprovodnički ROM ima tipičan oblik integralnog kola, ono što obično zovemo "čip", a razlikujemo ga od ostalih "čipova"

o BIOS ili EFI

BIOS je skraćenica od Basic Input/Output System, a to je prva stvar koju vidite nakon uključenja vašeg računara, kojime sistem provjerava osnovne postavke računara. Nakon provjeravanja BIOS daje instrukcije procesoru da učita operativni sistem. Praktično bez BIOS-a ne bi mogli pokrenuti operativni sistem (Microsoft Windows, Linux itd.). BIOS se obično nalazi na matičnoj ploči, iako ga često imaju SCSI kontroleri i grafičke kartice. BIOS je Flash memorija, vrsta ROM-a. BIOS služi za postavljanje i mijenjanje parametara, obično za procesor, RAM, šifriranje računara i mnogih drugih opcija.

* Procesor

Šematski prikaz najjednostavnijeg procesora. Moderni procesori su mnogo kompleksniji, no ova shema će pokazati osnove svakog, pa i modernog procesora

Procesor (mikroprocesor, µP ili uP) je elektronička komponenta napravljena od minijaturnih tranzistora na jednom čipu (poluprovodničkom integralnom sklopu).

Centralni procesor (en. Central Processing Unit ili samo CPU) je srce svakog računara, iako centralni procesor nije jedini procesor, njega imaju grafička kartica (GPU), zvučna kartica i mnogi drugi dijelovi, ali pod imenom procesor najčešće se misli na centralni procesor (CPU).

Svaki procesor izvana izgleda veoma jednostavno, no on je u svojoj unutrašnjosti jako kompleksan, jer se radi o stotinama miliona tranzistora koji su smješteni u jednom čipu. Prvi put takvo nešto je uspjelo 1971. kada je napravljen prvi procesor Intel 4004, koji doduše mogao samo sabirati i oduzimati, ali su naučnici prvi put uspjeli da u jedan čip smjeste silna integrisana kola i tranzistore, što je dalo poticaj za daljnji razvoj procesora koji su tim napretkom počeli da troše mnogo manje el. energije.

Veoma često se spominje i Moore-ov zakon koji objašnjava da se svakih 18 mjeseci broj tranzistora i brzine udvostručava, a glasi ovako: The complexity of an integrated circuit, with respect to minimum component cost will double in about 18 months.

Kako radi CPU?

Procesor obrađuje i izvršava mašinski kod (binarni) koji mu govori šta da procesor radi. Jedini razumljivi jezik procesoru je mašinski jezik. CPU radi tri osnovne stvari:

* Pomoću ALU (en. Arithmetic/Logic Unit) procesor je u mogućnosti da izvodi osnovne matematičke operacije (sabiranje, oduzimanje, množenje i dijeljenje). Moderni procesori su u mogućnosti da obavljaju i jako komplikovane operacije.

* Procesor prebacuje podatke s jednog memorijskog mjesta na drugi

* Shodno naredbama, procesor može skočiti na novi set instrukcija

Na slici je pokazan najjednostavniji mogući procesor gdje je moguće objasniti principe rada procesora iako se radi o veoma softificiranom dijelu računara (ako ne i najkomplikvanijem). Glavni dijelovi procesora su:

* Artimetričko logička jedinica (ALU)

Dio zadužen za sve matematičke kalkulacije

* Registri

Registri su jednostavne flip-flop zakačke, na slici ih imamo 3, no moderni procesori ih imaju mnogo više.

* Program counter

Dio zadužen, doslovno, za brojanje, shodno naredbi on povečava vrijednost za 1, ili je resetira na 0.

* Intrukcijski registar i dekoder

Dijelovi koji kontrolišu sve ostale dijelove procesora

Poslije obrade podataka, adresna sabirnica šalje adresu memoriji, dok se kroz ulaz i izlaz dobijaju podaci iz memorije, odnosno šalju. Čitanje i pisanje se odnosi na adresiranu memoriju, tj. kada je procesor želi, reset postavlja program counter na 0.

Procesor radi u tijesnoj saradnji sa RAM memorijom, ustvari procesor adresira svaki podatak koji ide na memoriju. RAM memorija je veoma brza, i svi podaci u njoj su brzo dostupni, stoga je bitno imati što više RAM memorije jer CPU onda može adresirati mnogo više podataka.

o Procesorski hladnjak

Većina procesora zahtjeva hlađenje zbog određenog zagrijavanja jezgre procesora. Postoji nekoliko vrsta hlađenja procesora:

* Pasivno hlađenje(pali se povremeno i to u slučaju kada se hardver previše zagrije)

* Aktivno hlađenje(hlađenje koje se pali kad se pokrene računar i gasi kad se ugasi računar)

* Vodeno hlađenje

(svi hladnjaci ovog tipa rade na sličnom principu - tako što voda cirkuliše i hladi ploču (dosta su tiši od ostalih hladnjaka))

* RAM

RAM, skraćeno od en. Random Access Memory (memorija nasumičnog pristupa), je jedan od oblika pohranjivanja računarskih podataka  čijem sadržaju se može pristupiti po bilo kom redoslijedu. Ovakav način pristupa razlikuje se od sekvencijalnog načina koji se koristi kod uređaja kao što su magnetna traka, diskovi i cilindri, gdje je, zbog prirode mehaničkog kretanja takvih medija za pohranu podataka, računar primoran da pristupa podacima prema strogo određenom redoslijedu. RAM je još karakterističan po tome što se kod ove vrste memorije podaci mogu ne samo čitati, već i zapisivati, za razliku od ROM  (Read-only memory) memorije, iz koje se podaci mogu samo čitati. RAM se u računarima upotrebljava prvenstveno za primarnu pohranu podataka koji se aktivno koriste i neprestano se mijenjaju. Međutim, postoje i neke vrste RAM uređaja koji se koriste za trajnu pohranu podataka.

* Grafička kartica

Grafička kartica, Grafički adapter, VGA kartica ili video kartica (en. graphics card, video card, vga card, graphics adapter) daje i obrađuje dvo-dimenzionalnu ili tro-dimenzionalnu sliku.

Grafički procesor (GPU) je glavni dio na kartici, a njegova uloga je prevođenje binarnog koda u vidljivu sliku na nekom grafičkom izlaznom uređaju. Princip je jednostavan, CPU u saradnji sa nekim softverom, kao što je 3D računarska igra, šalje informacije grafičkom procesoru koji potom obrađuje dobivene informacije i šalje ih na monitor. Grafička kartica se ugrađuje u matičnu ploču, obično u AGP ili PCI Express utor.

Kako radi grafička kartica?

Moderne grafičke kartice su opremljene snažnim grafičkim procesorima koji svojom procesorskom snagom i brojem tranzistora gotovo nadmašuju glavne procesore. Grafički procesor obrađuje podatke koje dobija posredstvom neke sabirnice (najćešće AGP, PCI i PCI Express). Sama arhitektura čipa je najbitnija, što znači da njegove instrukcije i brzina izvođenja istih su glavne odlike jednog GPU-a.

Većina podataka koji dolaze za obradu se privremeno smješta na memoriju koja se nalazi na grafičkoj kartici. Time se obezbjeđuje brz protok i samim time brža obrada grafike, što na kraju daje veći broj slika u sekundi čineći grafičku scenu ljepšom i fluidnijom. Zbog toga proizvođači nastoje poboljšati brzinu RAM-a na kartici koja je davno presla brzinu sistemskog RAM-a. Brzina memorije na grafičkoj kartici je već odavno prešla Gigahercne granice.

Glavni dijelovi moderne grafičke kartice su:

* PCB (Printed Circuit Board) je printana ploča na kojej se nalaze svi ostali dijelovi

* GPU (Grapich Processing Unit) grafički procesor, ujedno i glavni dio koji prevodi binarni kod u sliku)

* RAM (ili VRAM - Video Random Acces Memory), služi za pohranjivanje najnužnijih podataka za GPU, najčešće teksture

* Konektori

o PCI

o AGP

o PCI Express

* Izlazi

o VGA (Video Graphics Array)

o DVI (Digital Visual Interface)

o Video in/Video out (VIVO)

Današnje kartice najčešće imaju neku vrstu hladnjaka (aktivnog ili pasivnog) zbog komplikovanosti grafičkog procesora koji je već po broju tranzistora prestigao centralni procesor.

Moćnije kartice obično imaju i pasivne hladnjake (heatstink) na VRAM-u zbog visokih frekvencija koje su i do dva puta veće nego kod običnog RAM-a. RAMDAC je dio koji se brine za prikazivanje i kvalitetu 2D slike, dok 3D slike obrađuje grafički procesor u saradnji sa centralnim procesorom i RAM memorijom.

* Zvučna kartica

Zvučna kartica je dio koji obezbjeđuje zvučni ulaz i izlaz. Zvučna kartica na sebi sadrži zvučni čip koji pretvara analogne zvučne valove u digitalni signal (nule i jedinice). Zvučni čip se može nalaziti i na matičnoj ploči sa unaprijed integrisanim ulazima i izlazima na njoj.

Dio koji obavlja taj zadatak se zove CODEC u koji su integrisana dva glavna dijela koja obavljaju taj posao, ADC (Analog Digital Converter) i DAC (Digital Analog Converter) pretvarač. Osim toga, imamo i DSP (Digital Sound Processor), zvučni procesor koji oslobađa CPU od procesiranja zvučnih signala (ako ga zvučna karta nema, onda to radi CPU), također zvučna kartica ima svoju memoriju. Komunikacija sa računarom se odvija preko PCI interfejsa, dok se komunikacija sa zvučnicima i mikrofonom ostvaruje preko ulaznih i izlaznih konektora.

* Mrežna kartica

Mrežna kartica (en. Network card, NIC, network adapter) je dio koji se brine za komunikaciju računara preko računarske mreže.

Moderne matične ploče obično na sebi imaju integrisan mrežni čip i priključak, ali također postoje i mrežne kartice koje se ubacuju u PCI utor. Danas se rijeđe viđaju odvojene mrežne kartice, obično se uzima dodatna kartica (uz integrisanu) zbog mogućnosti priključivanja više mrežnih uređaja (npr. ADSL modem (Ethernet) i mrežni hub) , iako neke matične ploče dolaze i sa dva čipa, odnosno priključka.

Danas postoje mrežne kartice u 10, 100, i 1000 Mbit/s (Gigabit) izvedbama, što označava propusnost podataka koju može podnijeti jedna mrežna kartica.

* Napojna jedinica

Napojna jedinica je hardverski dio koji računaru obezbjeđuje napon i struju.

Napojna jedinica obezbjeđuje da svaki dio računara dobije određenu količinu energije koja mu je potrebna, s obzirom da sve komponente računara ne troše istu količinu električne energije. Također, jedan od glavnih zadataka napojne jedinice je da pretvori 220 V u 3,3 V, 5 V i 12 V što je u skladu sa naponskim zahtjevima hardvera u računaru. Napojna jedinica ima sopstveno hlađenje.

Glavna karakteristika napojne jedinice je njena snaga. Električna snaga se mjeri u W (vatima) ili matematski rečeno P=U*I (napon pomnožen sa strujom). Najveći potrošači su grafička kartica, hard disk, matična ploča i optički CD/DVD uređaji.

Glavni naponski konektori su:

* Glavni 20+4 pinski konektor, za napajanje matične ploče

* 4+4 pinski konektor, u zavisnosti od zahtjeva CPU-a u ATX ili EPS sistemima

* 6-pinski konektor (za jače PCI Express ili AGP grafičke kartice)

* 4-pinski hard disk, DVD, CD konektori

* Floppy naponski konektor

* SATA naponski konektori (novije napojne jedinice)

Kvalitetno napajanje je u novije vrijeme neophodno, jer je upravo taj dio često povezan sa otkazivanjem većine računarskih dijelova, a najčešći uzroci za otkazivanje napojne jedince su: prašina (koja onemogući daljnje okratanje hladnjaka gdje dolazi do pregrijavanja), uticaj više sile (grom), nepravilno rukovanje korisnika itd.

Treba znati da mnogi proizvođači navode netačnu snagu svojih napojnih jedinica, puno veću nego što ona zaista jeste. Oni tu snagu dobiju mjerenjima u nerealnim uslovima i za veoma kratke intervale vremena. Tako veoma često napojne jedinice koje imaju deklarisanu snagu npr. 400W teško da mogu kontinuirano isporučiti i 200W. Kod kupovine je najbolje najprije provjeriti ko je proizvođač napajanja jer veći proizvođači su obično pouzdaniji i pravilno obilježavaju snagu svojih napajanja.