Głównymi częściami składowymi komputera są: procesor, pamięć operacyjna, w której jest zapisany program określający sekwencję wykonywanych operacji oraz dane do przetworzenia oraz układy wejścia-wyjścia do których są przyłączone urządzenia zewnętrzne umożliwiające kontakt komputera z otoczeniem i użytkownikiem. Istotną cechą komputera, odróżniającą go od innych systemów cyfrowych, jest możliwość zupełnej zmiany realizowanych przez niego funkcji jedynie przez zmianę programu w jego pamięci.
PC - Personal Computer - komputer osobisty, rodzaj komputera przeznaczony dla pojedynczego użytkownika. Początkowo komputery były dużymi urządzeniami przeznaczonymi tylko dla poważnych instytucji. W latach 80-tych nastąpił rozwój małych komputerów do prywatnego użytku, takich jak 8-bitowe Atari czy Commodore a także pierwsze Macintoshe firmy Apple i komputer XT produkowany przez IBM. Nazwa PC oznacza przede wszystkim komputery kompatybilne z IBM PC (XT i późniejsze modele).
Pierwszy mikroprocesor Intel 4004, pokazany w wersji produkcyjnej w listopadzie 1971 roku był wykorzystywany w kalkulatorach. Dalszy rozwój procesorów przebiegał błyskawicznie zgodnie z prawem Moore'a, mówiącym o podwajaniu się co, rok upakowania układów mikroprocesorowych - mierzonego w bitach na cal kwadratowy. W wyniku łańcucha zbiegów okoliczności jednostką centralną PC stał się procesor Intela - i8088, a od jego pierwowzoru o symbolu 8086, procesory dla Standardu PC otrzymały wspólną nazwę "x86". Z czasem nazwą tą obdarzono listę instrukcji i8086, z którą musiał być zgodny każdy z ewentualnych naśladowców. Chętnych do produkcji procesorów x86 było wielu. Początkowo były to produkcje licencyjne, różniące się od intelowskiego oryginału, co najwyżej częstotliwością zegara. Dopiero na poziomie piątej generacji PC pojawiła się rzeczywista konkurencja - procesory konstruowane samodzielnie przez różnych producentów, zachowując z intelowskim pierwowzorem zgodność jedynie na poziomie modelu programistycznego. W procesorowy biznes włączyły się intensywnie takie firmy jak Cyrix, NexGen i AMD (który zresztą kupił firmę NexGen i wykorzystał jego rozwiązania w procesorze K6). Konstrukcje AMD i Cyrixa, chociaż widoczne na rynku, nie stanowiły dla Intela poważniejszej konkurencji. Szansą dla procesorów alternatywnych stała się platforma Socket 7 - porzucona przez Intela infrastruktura czekająca na nowe, mocniejsze procesory, okazała się polem do popisu. Przede wszystkim dla AMD - procesor K6 zdobył sobie zasłużoną popularność, a K6-III swoją wydajnością "przebił" procesory Pentium II Intela. Potężną bronią Intela przeciwko konkurencji stał się Celeron - pomyślany jako "Pentium II dla ubogich", po niezbyt efektownym debiucie odniósł, już w postaci wyposażonej w pamięć cache wersji "A", oszałamiający sukces, dzięki wyjątkowo korzystnej relacji między wydajnością i ceną. Wszystkie bez wyjątku procesory alternatywne emulują działanie Pentium przy użyciu wbudowanego wewnętrznego procesora RISC. Rozwiązania superskalarne, pozwalające na wykonywanie przez procesor w jednym cyklu więcej niż jednej instrukcji, pojawiły się wraz z procesorem Pentium. Następnym krokiem w dalszym rozwoju architektury stało się zastosowanie przetwarzania potokowego. To właśnie potokowa architektura jednostki zmiennoprzecinkowej Pentium II sprawiła, że wydajność tego procesora w operacjach zmiennoprzecinkowych stała się na długo niedościgłym wzorem dla konkurencji. Dalszym krokiem w rozwoju konstrukcji procesorów, wynikającym z rozpowszechnienia architektury superskalarnej, stało się wprowadzenie techniki nie kolejnego wykonywania instrukcji - tzw. architektury hiperskalarnej wykorzystanej w najnowszym procesorze AMD "Athlon". W publikacjach dotyczących nowych układów scalonych, najczęściej właśnie procesorów, używane są określenia w rodzaju "technologia 0,25 mikrona". Podawany w takich określeniach wymiar to po prostu najmniejszy osiągalny w stosowanym procesie technologicznym wymiar elementu na chipie układu scalonego - zwykle szerokości ścieżki przewodzącej. Dzisiejsze metody budowy układów scalonych opartych na krzemie docierają coraz bliżej do nieprzekraczalnej granicy miniaturyzacji i szybkości działania, wynikających po prostu z praw fizyki. Czy więc przestanie obowiązywać prawo Moore'a (co półtora roku wydajność procesorów podwaja się, a ceny spadają o połowę)? Panaceum na prawa fizyki można szukać np. w nanotechnologii. Nanotechnologia to operowanie na atomach - ich przesuwanie, budowa z nich skomplikowanych konstrukcji. Jednak nanotechnologia to także nowe możliwości tworzenia chipów (np. procesorów). Możliwe będzie zmniejszenie wymiarów. To natomiast pociągnie za sobą zmniejszenie zapotrzebowania na energię, a to zmniejszy wydzielanie ciepła. Także zmniejszy się do zera liczba odpadków (atomy można zawsze jeszcze gdzieś wykorzystać). To wszystko obniży cenę, zwiększy natomiast wydajność procesorów. Można sobie na przykład wyobrazić komputer o wielkości dzisiejszego procesora wraz z obudową!!! I to od niego o wiele szybszy. To jednak jest jeszcze daleka przyszłość. Jednak nadal nie wiadomo jaka będzie jego architektura. Najbardziej prawdopodobne jest zastosowanie intelowskiego EPIC - Explicitly Paralell Instruction Computing - przetwarzanie jawnie równoległe. EPIC jest dobrą architekturą i ma jedną zaletę: aby osiągnąć jej pełną moc należy zmienić kod procesora. Jest to jego zaleta, ponieważ może w końcu uda się zmienić przestarzały kod x86 na coś nowszego i szybszego. Jeżeli bowiem zastosuje się tylko wewnętrzną architekturę EPIC, to te procesory padną ofiarą konwersji kodu na x86. Można podać przykład Athlona jako taką właśnie ofiarę. Wewnętrzna konstrukcja mogła by z powodzeniem konkurować z procesorami typu PA-RISC i Alpha i nowym Itanium. Szacuje się, że w wyniku "tłumaczenia" kodu wewnętrznego na x86 traci się w Athlonie od 30 % do ponad 50 % wydajności. Przyszłość nie tylko procesorów, ale także PC stoi pod znakiem porzucenia balastu historycznego, narosłego od ponad 20 lat. Dotknie ono nie tylko procesory (przejście na architekturę EPIC wraz ze zmianą kodu), ale także i jego otoczenia. Pierwszym krokiem było porzucenie szyny ISA. Zostało one zainicjowane przez Microsoft i Intela pod koniec 1998 w specyfikacji PC99. Jednak oba przedsiębiorstwa mocno się przeliczyły z czasem pozbycia się szyny. Do dzisiaj jest bardzo dużo płyt głównych z przynajmniej jednym wejściem na karty ISA. Pojawiły się jednak także konstrukcje bez tej szyny. Faktem jest jednak, że już nic na ISĘ się nie produkuje. Według obu przedsiębiorstw następcą miał być AC'97, jednak chyba lepszym wyjściem było PCI. Dalszym interfejsem do odstrzału są porty MIDI, równoległe i szeregowe. Każdy z nich jest bardzo przestarzały i stanowi wielkie obciążenie dla systemu Windows. Zastąpi je USB - panaceum na wszystkie prawie problemy współczesnego PC. Prawie wszystkie, ponieważ nie nadaje się ono do szybkich transmisji danych. Po tych portach powoli zacznie znikać PS/2 - zapożyczone z PS/2 złącze myszki i klawiatury - również niezbyt udane. I w tym przypadku USB jest najlepszym rozwiązaniem. Co będzie dalej? Likwidacja dedykowanego kontrolera dyskietki. Ponieważ nie da jej się na razie zastąpić (mimo prób np. iOmega z Zip) zostanie ona przeniesiona do kanału IDE. Zwiększy to szybkość strasznie wolnej dyskietki. Jednak co się stanie, gdy zostanie również z zestawu interfejsów skreślone IDE? Może się doczekamy standaryzacji zapisywalnego DVD i ten oto krążek podłączony do firewire (IEEE-1394) zastąpi nam przestarzałą dyskietkę? Odnośnie IDE to będzie następny krok palenia mostów. Zastąpi je wyżej wymienione firewire - nowy interfejs o znacznej przepustowości (jak naradzie 300 - 400 MB/s, ale w przyszłości 1GB/s a może nawet i 2 GB/s). Firewire jest już dziś stosowany w kamerach cyfrowych i tam się sprawdza. Może niedługo zamiast maksymalnie 4 urządzeń pod IDE będziemy mieli 96 urządzeń pod firewire? Dalszy krok to likwidacja PCI. Większość elementów będzie przecież już wbudowana (np. karty sieciowe, modemy itp.). To wszystko wydaje się ograniczać możliwość rekonfiguracji PC, ale to tylko pozory, gdyż dzięki USB i firewire będzie można podłączyć ogromną liczbę urządzeń z małym transferem (USB) lub ogromnym (IEEE-1394). Dzięki temu komputery będą mogły osiągać przyjazne dla oka kształty oraz przyjazną dla oka cenę .
Płyta główna w urządzeniach elektronicznych to część umożliwiająca komunikację wszystkim pozostałym komponentom i modułom zawierająca podstawowe elementy danego urządzenia. W komputerze na płycie głównej znajdują się złącza dla procesora, pamięci operacyjnej, kart rozszerzających (np. PCI), urządzeń składujących (dyski twarde, napędy optyczne, ...) i zasilacza oraz dla niektórych urządzeń zewnętrznych (port szeregowy, port równoległy, USB, złącze klawiatury, złącze myszy). Kontrolery poszczególnych urządzeń zgrupowane są głównie w dwóch mostach - północnym i południowym. Most północny, podłączony bezpośrednio do procesora przy pomocy FSB, zawiera kontroler pamięci oraz kontroler szyny graficznej (w przypadku zintegrowania kontrolera pamięci z procesorem most ten może nie występować, wówczas bezpośrednio do procesora podłączany jest przez HyperTransport most południowy). Most południowy, podłączony do mostu północnego, może zawierać kontrolery PCI, USB, dźwięku, Ethernetu, dysków (ATA, SATA); do niego też zazwyczaj podłączone są dodatkowe zewnętrzne kontrolery (np. IEEE 1394). Na płycie głównej umieszczony jest także zegar czasu rzeczywistego.
(ang. Random Access Memory) Od momentu rozpowszechnienia się procesora i386 i jego 32-bitowej architektury, producenci pamięci przestali nadążać w tworzeniu szybkich, potrafiących w czasie rzeczywistym udostępniać dane CPU , układów. Przykładowo, najczęściej używane wtedy FPM Fast Page Mode) miały czas dostępu 60 ns, co odpowiadało maksymalnej prędkości szyny równej 28.5 MHz. To od biedy mogło wystarczać przedprodukcyjnym egzemplarzom Pentium działającym z prędkością 33 MHz, jednak wraz ze wzrostem częstotliwości taktowania, wydajność podsystemu procesor-pamięć stawała się wąskim gardłem. Próbowano temu w różny sposób zaradzić. Jednym z pierwszych posunięciem było wprowadzenie do komputerów osobistych pamięci cache L2 (Level 2 -- drugiego poziomu) opartych na szybkich, o czasach dostępu równych od 8.5 do 12 ns, nie wymagających odświeżania układach SRAM (Static RAM). Model ten, z dodaną później techniką pipeliningu umożliwiającą osiągnięcie czasu dostępu równego ok. 4.5 ns - co odpowiadało częstotliwości taktowania równej w przybliżeniu 133 MHz - działało to całkiem nieźle, jednak wraz z pojawieniem się wielozadaniowych systemów operacyjnych, nawet najszybsze cache przestały dobrze spełniać swoją rolę. Pojawiły się dwa wyjścia, przy czym pierwsze z nich, czyli zwiększanie pojemności L2 odpadło ze względu na koszty. Pozostała droga numer dwa, którą w skrócie można określić mianem nowych technologii pamięci.
Karta rozszerzeń, umiejscawiana na płycie głównej poprzez gniazdo PCI lub AGP, która odpowiada w komputerze za obraz wyswietlany przez monitor. Karty graficzne różnia się między soba szybkoscia pracy, wielkoscia pamięci RAM, wyswietlana rozdzielczoscia obrazu, liczba dostępnych kolorów oraz częstotliwoscia odswieżania obrazu.
Każda karta graficzna składa się z czterech podstawowych elementów:
płytki drukowanej,
głównego procesora,
pamięci wideo
i układu RAMDAC (który często jest zintegrowany z procesorem w jednej obudowie)
Procesor
Procesor na karcie graficznej wspomaga setki różnych funkcji, z trójwymiarowymi włacznie. Układy takie pomagaja procesorowi komputera rysować linie, trójkaty, prostokaty, potrafia wygenerować obraz trójwymiarowy, pokryć go odpowiednia tzw. tekstura (powierzchnia), stworzyć efekt mgły itd. Procesor karty graficznej komunikuje się z pamięcia wysyłajac i pobierajac z niej informacje o obrazie w tzw. paczkach, przy czym wielkosć tych paczek zależy od procesora karty. Procesory 64-bitowe wysyłaja paczki 64-bitowe (8-bajtowe), za 128-bitowe paczki 16 ajtowe.To czy procesor jest 64-bitowy czy 128-bitowy, praktycznie nie powoduje dwukrotnej różnicy prędkosci na korzysć układów 128-bitowych. Przewaga zaczyna być widoczna przy pracy w wyższych rozdzielczosciach. Pamięć wideo
Każda karta graficzna ma własna pamięć RAM, w której przechowuje potrzebne informacje o obrazie. Obecnie wielkosć tej pamięci to srednio 32 MB (jeszcze do niedawna przeciętna pamięć wynosiła 512 Kb), a coraz częsciej 64 Mb. W pamięci tej przechowywane sa dane o każdym punkcie obrazu, a także tekstury (w postaci map bitowych) oraz dane o głębi (z pamięci jest w tym celu wydzielany tzw. bufor Z). Układ RAMDAC
Pobiera dane o obrazie wygenerowanym przez procesor karty graficznej. Dane te sa w postaci zbioru różnokolorowych punktów. Następnie RAMDAC zamienia je na sygnały analogowe i wysyła do monitora. Im szybszy RAMDAC, tym więcej potrafi wysłać informacji w ciagu sekundy co ma bezposredni wpływ na częstotliwosć odswieżania (jest to liczba pojedynczych obrazów, jakie wyswietla monitor w ciagu sekundy. Częstotliwosć 60Hz oznacza, że w ciagu sekundy na ekranie monitora rysowanych jest 60 pełnych obrazów. Oko ludzkie przestaje odróżniać "skoki" między obrazami już przy szybkosci ok. 25 obrazów na sekundę, więc częstotliwosć 60 Hz wydawałaby się aż za duża. Jak się okazuje w praktyce, przy 60Hz prawie nie widać migotania obrazu, ale nasze oczy się męcza. Dlatego do pracy przy komputerze powinnismy ustawiać częstotliwosć co najmniej 75Hz, zas im więcej tym lepiej. Warto przy tym wiedzieć, że ustawienie częstotliwosci większej niż 85Hz nie ma już wpływu na nasz wzrok. Magistrale
Również czynnikiem wpływajacym na prędkosć karty graficznej jest typ magistrali, z jaka komunikuje się ona z komputerem.
Rodzaje magistral:
-ISA - 16- bitowa magistrala danych, jest już obecnie definitywnie zabytkiem
-PCI - 64 -bitowa, max. transfer do 138Mb/s
-AGP - gniazdo rozszerzeń zaprojektowane przez firmę Intel przeznaczone specjalnie do szybkiego przesyłania danych pomiędzy karta graficzna a procesorem. Max. transfer AGP8X to 4 GB/s. Obecnie karty graficzne używajace tego gniazda stały się standardem.
Karta rozszerzeń pozwalająca na odgrywanie oraz nagrywanie na komputerze dźwięku w formie plików muzycznych. Karty muzyczne umożliwiają także podłączenie do nich głośników, wzmacniacza, mikrofonu oraz urządzeń MIDI. Obecnie w prawie każdym pececie znajduje się jakaś karta dźwiękowa. Najważniejszą jej częścią składową, jest przetwornik A/D-D/A (analog/digital-digital/analog), zmieniający sygnał analogowy w cyfrowy i odwrotnie, odpowiedzialny za nagrywanie i odtwarzanie plików WAV. Proces nagrywania nazywany jest samplingiem. Poziom (głośność) sygnału wejściowego, pochodzącego np. z mikrofonu lub wejścia LINE IN jest mierzony w określonych odstępach czasu, zaś wynik pomiaru zapisywany w pliku WAV. Znajduje się w nim również informacje o parametrach nagrania, mających wpływ na jakość dźwięku i zapotrzebowanie na wolne miejsce na dysku. Są to:
Rozdzielczość: określa, czy wartości pomiarowe zapisywane w pliku WAV mają zajmować 1 czy 2 bajty (8 czy 16 bitów). W jednym bajcie można zapisać wartości od 0 do 255, natomiast w dwóch bajtach wartości od 0 do 65535. Obecnie nawet najtańsze na rynku karty są już 16 bitowe.
Częstotliwość próbkowania: odstępy czasowe, w których dokonywany jest pomiar poziomu sygnału wejściowego. Częstotliwość próbkowania podawana jest w kilohercach(kHz), 1 kHz odpowiada 1000 pomiarów na sekundę. Najczęściej spotyka się karty próbkujące z częstotliwościami 8, 11, 22, 44,1, 48 kHz. Najwyższy ton, jaki można nagrać odpowiada połowie wartości częstotliwości próbkowania. W przypadku karty posiadającej częstotliwość 44,1 kHz będzie to ok. 22000Hz. Ucho ludzkie potrafi odbierać dźwięki o częstotliwości do ok. 17000 Hz.
Urządzenie peryferyjne (ang. peripheral device) - dowolna część komputera inna niż CPU lub pamięć robocza, jak np. klawiatura, monitor, mysz, drukarka, joystick, skaner, kamera internetowa, napęd taśmowy, mikrofon, głośnik, aparat fotograficzny.