(матичне плоче, процесори и оперативна меморија)
Матична плоча (енгл. Mainboard, Motherboard) повезује хардверске компоненте рачунара и утиче на њихову брзину и ефикасност у раду. На матичној плочи налази се: лежиште за процесор, слотови за меморију, системски чип(ови), BIOS/UEFI и батерија, магистрале и експанзиони слотови и разни конектори.
Лежиште за процесор (енгл. Socket) обезбеђује механичку и електричну везу између процесора и матичне плоче. У употреби су LGA (енгл. Land Grid Array) и ређе PGA (енгл. Pin Grid Array) типови лежишта.
Слотови за меморију (енгл. Memory Slots) обезбеђују механичку и електричну везу између меморијских модула и матичне плоче. Обично их има два или више.
Системски чип(ови) (енгл. Chipset) омогућују комуникацију између различитих компоненти рачунара и контролишу њихов рад. Данас је то један чип, (енгл. PCH – Platform Controller Hub) док су на старијим плочама постојала два (енгл. Northbridge и Southbridge). Системски чип је обично покривен алуминијумским хладњаком. Његова улога јаснија је на упрошћеној блок шеми савременог рачунарског система.
BIOS (енгл. Basic Input Output System) тј. UEFI (енгл. Unified Extensible Firmware Interface) је меморијски чип (ROM) у којем се налази софтвер и подаци који омогућују тестирање хардвера, системска подешавања и почетак рада система. Батерија пружа константно електрично напајање за BIOS/UEFI, које је потребно за функционисања часовника и датума и чување података о системским подешавањима.
Магистрала (енгл. Bus) представља скуп електричних веза између компонената матичне плоче или компонената и конектора. Експанзиони слотови (енгл. Expansion Slots) обезбеђују механичку и електричну везу између додатних картица и матичне плоче. Данас су највише присутне варијанте PCI-E слотова, док су се раније користили ISA, PCI и AGP слотови.
Конектори на матичној плочи обично су: конектори за напајање плоче, конектори за вентилаторе, конектори за контроле на кућишту рачунара, конектори за уређаје за складиштење итд. Конектори на полеђини кућишта који долазе са матичне плоче обично су: PS/2 конектори за тастатуру и миша, USB конектори и конектори од интегрисаних уређаја (графички, мрежни и звучни адаптер) итд.
Фактор облика матичне плоче (енгл. Form Factor) односи се на величину и облик плоче и распоред различитих компоненти на плочи. Током година било је много варијација фактора облика, а најпознатији су Standard Advanced Technology eXtended (ATX) и Micro-ATX у десктоп рачунарима и ITX у тин-клијентима.
Микропроцесор (CPU – Central Processing Unit), скраћено процесор, је електронска компонента која извршава инструкције програма и изводи операције над подацима. Као што је речено у претходној лекцији, процесори се производе у PGA (Pin Grid Array) или LGA (Land Grid Array) пакетима. Ако се процесор леми на матичну плочу, онда се пакет зове BGA (Ball Grid Array).
Основи делови језгра процесора су: регистри података (служе за смештање података), аритметичко-логичка јединица (врши аритметичке и логичке операције над подацима), статусни регистар (служи за смештање резултата обраде) и сегментни, индексни и показивачки регистри (користе се за рад са различитим типовима података и при комуникацији меморијом). Савремени процесори, наравно, имају много комплекснију структуру.
Основни сетови инструкција које процесори извршавају подразумевају инструкције за пренос података, аритметичке инструкције, логичке инструкције, инструкције померања, управљачке инструкције, инструкције за рад са низовима и др. Наравно, савремени процесори “знају” да извршавају више сетова инструкција и поседују више “делова”. Подсетите се следеће поједностављене блок шеме из претходне лекције:
Основна карактеристика процесора је његова брзина која зависи од: брзине радног такта [MHz], броја језгара, количине кеш меморије [KB], скупа подржаних инструкција и ширине и брзине магистрала.
Перформансе, односно брзина процесора изражава се у FLOPS (Floating Point Operations Per Second) или MIPS (Million Instructions Per Second).
За персоналне десктоп рачунаре доминантна су два произвођача процесора:
- Intel (Core i9, Core i7, Core i5, Core i3, Pentium, Celeron)
- AMD (Ryzen Threadripper, Ryzen, Athlon, A-Series, FX)
У лаптоп рачунарима обично се налазе „мобилне“ верзије процесора са слабијим перформансама, али знатно мањом потрошњом електричне енергије. У серверским системима присутни су Intel Xeon и ређе AMD EPYC процесори. У паметним телефонима и таблетима користе се процесори RISC архитектуре, конкретно ARM процесори које производе разни произвођачи (Atmel, Broadcom, Qualcomm, Samsung, Apple и др.). Ређе се налазе Intel Atom процесори. Треба напоменути да је компанија Apple одступила од досадашње праксе и почела са производњом лаптоп рачунара заснованих на ARM процесорима (Apple M1 и M2), који су се показали као веома озбиљни конкуренти Intel и AMD процесорима.
Проток струје између електронских компоненти ствара топлоту, а компоненте рачунара раде боље на нижим температурама. Ако се топлота не уклони, рачунар може да ради спорије, да се ресетује или искључи. Због тога је императив да се рачунарске компоненте хладе активним или пасивним решењима за хлађење. Активна решења захтевају додатну потрошњу енергије (алуминијумски или бакарни хладњаци са вентилаторима или водено хлађење). Најчешће се активни хладњаци налазе на процесору и графичком процесору (на графичкој картици), а пасивни на системским чиповима матичне плоче мада то није строго правило – постоје системи са пасивним хладњацима на процесору или графичком процесору, односно, системи са активним хлађењем на системским чиповима. Вентилатори се често налазе и у напајању и на самом кућишту рачунара, ради боље циркулације ваздуха кроз кућиште.
Меморија у рачунару користи се за чување података привремено (док има електричне енергије) или трајно (и по губитку електричне енергије). Меморију у рачунару можемо посматрати нијерархијски:
- Регистри процесора – капацитет: најмањи, брзина: највећа, цена: најскупља
- Кеш меморија процесора – капацитет: мали, брзина: велика, цена: скупа
- Оперативна меморија – капацитет: средњи, брзина: средња, цена: средња
- Електронска меморија за складиштење – капацитет: велик, брзина:мала, цена: мала
- Магнетна меморија за складиштење – капацитет: највећи, брзина: најмања, цена: најмања
Из списка изнад можете закључити да је капацитет меморије обрнуто сразмеран брзини и цени. Најмање има најбрже и најскупље меморије, односно, највише има најспорије и најјефтиније меморије.
Регистри процесора налазе се у оквиру самог језгра процесора (на истој силицијумској плочи са осталим компоментама процесора).
Кеш меморија је ултрабрза меморија која се уграђује у процесор и носи ознаке L1, L2 и L3 (у старијим рачунарским системима налазила се у засебним чиповима). Користи се да убрза приступ често коришћеним локацијама у оперативној меморији.
Оперативна меморија чува програме који се извршавају и податке који се при томе користе. Назив меморија са случајним приступом (RAM, Random Access Memory) добила је јер се после приступа једном меморијском регистру може приступити било ком другом (историјски гледано, у првим рачунарима то није било могуће). Време приступа сваком меморијском регистру је исто, односно константно, а приступ може бити у циљу читања или уписа. Обично се у десктоп рачунарима користе DIMM (dual in-line memory module), а у лаптоп SODIMM (small outline dual in-line memory module) модули.
