Seminarski radovi i diplomski radovi

Sadržaj ovog poglavlja obrađuje osnovne komponente računara, a to su: mikroprocesor, unutrašnja memorija, spoljna memorija, izlazne jedinice i ulazne jedinice. Ove komponente predstavljaju fizički deo računarskog sistema i označavaju se terminom hardver.

Mikroprocesor (Central Processing Unit - CPU) je najvažnija komponenta računarskog sistema. Mikroprocesor predstavlja čip koji upravlja radom mikroračunara. CPU dobija instrukcije i podatke od RAM memorije, obrađuje te podatke i smešta rezultate nazad, tako da mogu da budu prikazani ili uskladišteni.

Slika 2.1. Tok podataka i instrukcija kroz mikroprocesor

CPU obavlja kontrolnu funkciju rada računara. Ova kontrola je neophodna za korektno funkcionisanje čitavog računara. Njome se obezbeđuje da podaci u svakom trenutku budu raspoloživi onom delu računara kojem su potrebni u toku obrade.

Na slici 2.1. vizuelno je prikazan tok podataka i instrukcija kroz mikroprocesor.

Mikroprocesor se sastoji iz dve glavne komponente (slika 2.2): aritmetičko-logičke jedinice i upravljačke (kontrolne) jedinice.

Aritmetičko-logička jedinica (arithmetic-logic unit – ALU) obavlja niz osnovnih matematičkih i logičkih operacija potrebnih pri obradi podataka. Kako u jednom vremenskom intervalu aritmetičko-logička jedinica može da obavlja samo jednu funkciju odnosno operaciju između dva podatka, ALU koristi tzv. registre. Rezultati tih operacija su privremeno smešteni u akumulatoru.

Upravljačka (kontrolna) jedinica nadgleda i upravlja radom svih pojedinih delova računara odnosno računarom u celini. Upravljačka jedinica interpretira instrukcije zapisane u programu i prenosi naredbe ostalim komponentama računarskog sistema. Jedna instrukcija može specificirati veoma složenu naredbu koju računar treba da izvrši.

Slika 2.2. Konfiguracija CPU

Tokom obrade podataka unutar računara, podaci se prenose iz jednog dela sistema u drugi, odnosno obavljaju se razne aritmetičke i logičke operacije. Kako ALU zna koju aritmetičku ili logičku operaciju mora da primeni? Upravljačka jedinica upravlja i koordinira tom obradom. Vreme obrade instrukcija je reda mikrosekunde, a broj instrukcija i veličina binarnog podatka predstavljaju osnovne parametre koji definišu kvalitet mikroprocesora. Mikroprocesori koji se koriste u računarima opšte namene dizajnirani su za rad s podacima dužine 4, 8, 16, 32 i 64 bita. Prvi se nalazi u sastavu jednostavnih kalkulatora, dok poslednji naveden predstavlja praksu u PC Pentium računarima.

Memorija služi za pamćenje podataka i programa. Kapacitet odnosno veličinu memorije predstavlja količina bajtova koju memorija može da prihvati. S obzirom na postojanost podataka, radnu memoriju možemo podeliti na RAM memoriju (Random access memory) i ROM memoriju (Read Only Memory).

R A M memorija omogućava izvršavanje programa ili trenutno skladištenje rezultata rada programa. Da bi se program mogao izvršiti, on se iz stalne memorije (npr. hard disk) mora "kopirati" u radnu memoriju. Sadržaj RAM memorije se može menjati, odnosno u RAM memoriji podaci se mogu upisivati i brisati. Međutim, s prekidom napajanja električnom energijom saržaj memorije se gubi.

RAM memoriju predstavljaju memorijski čipovi različitog kapaciteta i postavljaju se u specijalna podnožja na matičnoj ploči. U nju se upisuju, učitavaju razni programi; operativni sistemi, aplikativni programi i drugi. Ona takođe pamti unete podatke i informacije koje korisnički program obrađuje, kao i rezultate te obrade.

Osnovni kriterijumi koji određuju kvalitet RAM memorije su:

·              kapacitet,

·              brzina pristupa,

·              način pakovanja i vrsta podnožja,

·              proizvođač,

·              cena.

R O M memorija omogućava isključivo čitanje fabrički upisanih podataka, pri čemu promene sadržaja nisu moguće u obučnom radu sa korisničkim programima.

Kod PC računara, ROM sadrži deo operativnog sistema i poznat je kao BIOS (Basic Input Output System), program za uključivanje, startovanje (podizanje) sistema (Start-up), program za testiranje svih komponenti sistema po uključivanju (Power-On Self Test – POST) i program (Setup) za podešavanje odnosno konfigurisanje računara. U trenutku uključenja računara, RAM memorija ne sadrži nikakve instrukcije ili podatke. Zato je neophodno da postoji program koji će se automatski preneti u RAM, sa ciljem omogućavanja prenošenja ostalog dela operativnog sistema sa stalne memorije (diska ili diskete).

Hard disk, za većinu kompjuterskih sistema, predstavlja glavni uređaj za čuvanje podataka zato što omogućava brži pristup podacima nego diskete ili CD-ROM. Smešten je u zatvorenom kućištu i ima veoma preciznu mehaniku pomoću koje se podaci gusto upisuju, što omogućava veliki kapacitet odnosno "skladišteni prostor".

Slika 2.3. Hard disk

Stoga, može da se kaže da je hard disk ustvari stalna radna memorija. Hard disk čini više diskova, pričvršćenih na jednu osovinu i smeštenih u jednom kućištu (slika 2.3). Sastavljen je od: glava za čitanje i pisanje, nosača glava, motora za pogon glava, motora za pokretanje diskova, elektronske podrške i samih diskova. Svaki od tih diskova ima dve površine. Način zapisivanja, odnosno očitavanja podataka se odvija pomoću magnetne glave sa obe strane diskova. Obično na svaku površinu diska dolazi po jedna glava za čitanje i pisanje. Promenljivo magnetno polje u namotajima glave pri upisivanju magnetiše male memorijske ćelije i usmerava ih zavisno od smera struje u namotaju glave. Pri čitanju postupak je obrnut – magnetno polje na disku utiče indukcijom na struju u glavi za čitanje, u zavisnosti od polarizacije magnetnog polja. Princip je jednostavan i sličan onom kod magnetofona, ali je tehnologija realizacije veoma složena. Broj diskova je u zavisnosti od kapaciteta hard diska najčešće od 2 do 6. Prečnik ploča diskova je od 3.5 do 2.5 inča i izrađeni su od aluminijumske legure ili kompozitnih materijala. Koncentrisane kružnice koje glave opisuju po površinama diskova se nazivaju cilindri.

Osnovni parametri kvaliteta hard diska su:

·              kapacitet,

·              srednje vreme pristupa podacima,

·              brzina prenosa podataka,

·              brzina obrtanja disk ploča,

·              pouzdanost,

·              otpornost,

·              garancija sa dokumentacijom,

·              proizvođač,

·              cena.

Kapacitet hard diska predstavlja količinu podataka koji se mogu smestiti, odnosno memorisati na tvrdi disk, izraženu u gigabajtima (GB). On zavisi od broja i prečnika diskova kao i od gustine zapisivanja podataka po inču.

Matična ploča predstavlja elektronsku štampanu ploču na koju su "priključeni" mikroprocesor (286, 386, 486, Pentium, Pentium Pro, Pentium II, Pentium III, Pentium IV), ROM i RAM memorija, namenski slotovi –urezi (Expansion Slot) za grafičke, zvučne i druge namenske kartice. Savremene ploče su projektovane tako da mogu da prime mikroprocesor različitog modela.

Matične ploče su dobijale nazive najčešće po formatu – dimenzijama (AT, ATX), prema centralnom mikroprocesoru – CPU (pentium ploče, pentium pro) i prema skupu mikroprocesora (čip seta) FX, VX, LX.

Matične ploče mogu da se podele na dve osnovne kategorije:

·              klasične matične ploče, kod kojih se grafičke i zvučne kartice priključuju na utičnice;

·              integrisane matične ploče, koje u sebi sadrže elektroniku i jednu, dve ili tri kartice.

Sve većom primenom računara i novih tehnologija, javila se potreba za prikupljanjem, prenosom i čuvanjem sve veće količine podataka. Spoljne memorije za čuvanje podataka mogu da budu: magnetne trake, magnetni diskovi, magnetne diskete i optički disk. Svaka vrsta spoljne memorije ima odgovarajuću jedinicu koja služi za automatsku razmenu informacija između unutrašnje i spoljne memorije.

Od disketa (floppy disk) najčešće su, prema PC standardu, u upotrebi diskete 3.5" kapaciteta od 1,44 MB (slika 2.4). Diskete su popularne jer omogućavaju jednostavnu i jeftinu distribuciju softvera, lako su izmenjive, promenjive i jeftine. Osnovni nedostatak disketa, pored relativno malog kapaciteta, jeste i mala brzina pristupa podacima, koja iznosi više stotina hiljaditih delova sekunde. Zbog svog kapaciteta, danas se diskete uglavnom koriste za čuvanje i prenošenje malih programa sa jednog PC računara na drugi i kao alternativni izvor za podizanje sistema. Način zapisivanja, odnosno očitavanja podataka se odvija putem dve magnetne glave, koje dodirivanjem površina rotirajućeg diska magnetizuju čestice na površini diska. Magnetni diskovi se razlikuju od hard diskova po konstrukciji, osobinama diskova, kapacitetu i brzini pristupa i prenosa podataka.

Slika 2.4. Disketa

Osim magnetne tehnologije, danas se sve više koristi optička tehnologija koja se zasniva na fizičkim svojstvima svetlosti. Optički disk predstavlja jednu od najsavremenijih spoljnih memorija, baziranih na laserskoj tehnologiji upisivanja podataka izuzetno velikih kapaciteta. Kod optičkih diskova glavu za upis i čitanje čine: laserska dioda, sistem sočiva i senzor. U sastav jedinice za upis i čitanje ulazi i mehanizam za pogon diska sa servo mehanizmom za vođenje glave za upis i čitanje i sklop za ispravljanje grešaka. Ovi diskovi su napravljeni od plastike. Optički diskovi imaju ogromne prednosti u pogledu kapaciteta, brzine transfera podataka, pouzdanosti i trajnosti.

CD-ROM (Compact Disc Read Only Memory) je optički neizbrisivi disk na koji može da se smesti oko 650 MB podataka u vidu različitih zapisa (muzičkih, video i programskih). CD-ROM karakteriše velika "gustina zapisa" odnosno veliki kapacitet, dugotrajna postojanost podataka kao i multimedijska primenjivost. Ozbiljan nedostatak CD-ROM diska je nemogućnost modifikovanja jednom unesenog zapisa, zbog čega se najčešće koristi za one podatke koji se žele trajno sačuvati. ERASABLE optički diskovi su izbrisivi diskovi, koji omogućavaju modifikovanje jednom već unetih podataka. Prednost ERASABLE optičkih diskova je u velikim kapacitetima i mogućnostima brisanja podataka radi daljeg korišćenja, a nedostatak je nepouzdana tehnologija koja se još uvek razvija.

Uređaji za rad sa disketama, kao i uređaji za rad sa CD-ROM diskom, zahvaljujući niskoj ceni, danas predstavljaju standardni deo računarske opreme.

Na centralnu jedinicu može se vezati više vrsta izlaznih i ulaznih jedinica. Perfomanse ovih jedinica se stalno menjaju, zbog čega će težište izlaganja biti njihovi zadaci i principi rada.

2.6.1. ULAZNE JEDINICE

Pod terminom ulazne jedinice podrazumevaju se uređaji koji služe za unos podataka u računarski sistem na obradu ili čuvanje.

2.6.1.1. TASTATURA

Najčešći način unosa podataka u računarski sistem je pomoću klasične tastature. Uz pomoć tastature vrši se ručno unošenje slova, specijalnih znakova i brojeva u centralnu jedinicu (slika 2.5). Različite tehnologije izrade tastatura utiču na njihovu cenu, ali im je svima zajedničko da se pritiskom na taster generiše kód koji prezentuje karakter. Na primer, pritisak na dirku obeleženu slovom "A" podrazumeva prenošenje binarnog zapisa 10011000 u računar tako što odgovarajuća elektronska kola generišu niz signala.

Slika 2.5. Tastatura

Uopšteno, tastatura predstavlja elektromehanički pretvarač koji mehaničke pokrete jednog tastera (tipke) ili kombinacije više tastera pretvara u niz električnih impulsa.

2.6.1.2. MIŠ

Miš je ulazna jedinica pomoću koje se selektuju objekti na ekranu monitora i šalju komande računarskom sistemu (slika 2.6).

Slika 2.6. Miš

Pozicija miša se prikazuje na ekranu monitora u vidu kursora različitih oblika. Miš obično ima dva ili tri kontrolna dugmeta.

2.6.1.3. SKENER

Skeneri su uređaji za automatsku digitalizaciju slike ili teksta (slika 2.7).

Slika 2.7. Skener

Digitalizacija podrazumeva konverziju podataka u grafički prikaz koji se sastoji od niza tačaka čiji je uobičajen naziv bitmap image. Tačnost i gustina tačaka zavise od rezolucije skenera.

2.6.1.4. OPTIČKI ČITAČI

Uređaji koji rukom pisane ili štampane podatke konvertuju u podatke koje prepoznaje računar nazivaju se optički čitači. Znači, optički čitači mogu da raspoznaju znake koji su napisani na tačno određenom mestu i na prethodno utvrđen način na papiru (slika 2.8). Postoje tri vrste ovih uređaja. 

Uređaji za očitavanje markiranih polja (Optical Mark Readers – OMR) detektuju prisustvo ili izostanak oznake u specifičnom polju (primer LOTO listić, testovi...). OMR koriste tehnologiju infracrvene svetlosti pomoću koje se očitava refleksija sa papira pri prolazu infracrvene glave čitača. Procesor računara konvertuje infracrvenu refleksiju u alfa numeričke podatke, odnosno u podatke formata koji odgovara korisniku.

Slika 2.8. Prisustvo ili izostanak oznake u specifičnom polju (primer testovi i LOTO listić)

Uređaji za očitavanje štampanih ili kucanih karaktera (Optical Character Recognition – OCR), skeniraju tekst kao grafički prikaz koji se zatim pomoću odgovarajućeg softvera dekodira (prepoznaje) i ponovo pretvara u tekst (slika 2.9).

Slika 2.9. Uređaj za očitavanje štampanih ili kucanih karaktera

Uređaji za očitavanje linijskog koda (bar-kod čitači) su uređaji za potrebe očitavanja bar-koda (slika 2.10). Bar-kod je šifra robe predstavljena nizom debljih i užih linija i odgovarajućim razmacima između njih. Bar-kod se najčešće koristi za brzu i kompletnu identifikaciju proizvoda.

 Slika 2.10. Bar-kod i bar-kod čitač

Danas nailazimo na veliku primenu bar-kodova u svim segmentima savremenog poslovanja (prodavnice, bolnice, biblioteke...), a njihovu široku primenu omogućila je jednostavna tehnologija i pristupačna cena. Funkcionisanje se zaniva na tome da vrh bar-kod čitača šalje snop svetlosti, koji se odbija od linija i proizvodi set binarnih impulsa. Potom se taj set dekodira u numeričke podatke koji predstavljaju reprezent bar-koda.

2.6.1.5. MAGNETNI ČITAČI

Služe za očitavanje karaktera štampanih mastilom koje sadrži metal-oksid. Za štampu ovakvih karaktera koriste se specijalni štampači. Očitavanje karaktera se vrši tako što dokument prolazi kroz čitač koji magnetizuje metal-oksid na karakterima, a zatim prolaskom ispod malene spirale koja usled magnetnog dejstva proizvodi impulse, specifične za svaki karakter. Ovaj način unosa podataka je zbog svoje pouzdanosti našao primenu u bankarsvu (na primer kod očitavanja čekova).

Čitači magnetnih kartica očitavaju podatke koji se nalaze na magnetnoj traci plastične kartice. Primeri tih kartica su VISA i MASTERCARD. Čitač konvertuje podatke sa magnetne trake i šalje ih računaru u obliku karaktera (slika 2.11). Ovakav način očitavanja podataka se najčešće primenjuje kod elektronskog transfera novca.

Slika 2.11. Čitač magnetnih kartica

2.6.1.6.JEDINICE ZA GOVORNI ULAZ

Jedinice za govorni ulaz sastavljene su od mikrofona i procesora koji pretvara reči govornog jezika u digitalne signale. Ove jedinice treba da omoguće funkciju prijema glasa od posrednika u komuniciranju do mikrofona i da omoguće pojačavanje, sintetizovanje i pretvaranje u strujne impulse i prenos do centralne jedinice. Jedinice za govorni ulaz omogućavaju lako komuniciranje sa računarom, bez upotrebe papira ili tastature.

2.6.2. IZLAZNE JEDINICE

Izlazne jedinice omogućavaju pretvaranje rezultata obrade podataka u električni signal, skup razumljivih znakova prikazanih na ekranu monitora, odštampanih ili prikazanih na neki drugi način (govorna poruka). Podaci odnosno informacije se prenose iz centralne jedinice na odgovarajuću izlaznu jedinicu. Izbor izlazne jedinice zavisi od konfiguracije sistema i specifikacije zahteva, a najčešće se prezentiraju: vizuelnim prikazivanjem, štampanjem, grafički, govornim izlazom i slično.

2.6.2.1. MONITOR

Monitor je uređaj za prikazivanje slike i služi za komunikaciju korisnika sa računarom tako što prikazuje rezultate obrade podataka. Drugim rečima, možemo da kažemo da monitor predstavlja interfejs između računara i korisnika.

Monitor se u računarski sistem povezuje pomoću grafičke (video) karte koja kontroliše signale koje računar šalje monitoru. Ekran monitora čini sistem malih tačaka – piksela. Svaki karakter ili grafički prikaz na ekranu monitora je "konstruisan" od piksela.

Jasnoća prikaza na ekranu zavisi od kvalitata monitora i kapaciteta grafičke karte. Faktori kvaliteta monitora, od kojih zavisi i njegova cena su:

·              veličina ekrana,

·              rezolucija slike,

·              minimalna veličina piksela,

·              vertikalna frekvencija,

·              horizontalna frekvencija.

Veličina ekrana se određuje dužinom njegove dijagonale i izražava se u mernoj jedinici inč. Tako postoje ekrani od 15", 17", 19", 21", pri čemu je 1 inč=2.54cm. Dve osnovne vrste monitora se razlikuju po vrsti ekrana, pri čemu postoje ekrani sa katodnom cevi – CRT i ekrani sa tečnim kristalima – LCD (slika 2.12).

Monitori sa ekranom od tečnog kristala pripadaju savremenim tehnologijama. Ranije su se koristili samo na prenosivim laptop računarima, a danas se koriste i na stonim računarima.

Rezolucija slike na ekranu monitora izražava se brojem prikazanih tačaka – piksela raspoređenih po širini i dužini ekrana. Na primer, rezolucija 1600x1200 znači da monitor može da prikaže sliku u 1600 redova sa po 1200 tačaka u svakom redu.

Minimalna veličina piksela takođe predstavlja bitnu karakteristiku ekrana monitora. Slika na ekranu monitora sastoji se od velikog broja tačaka koje su raspoređene u redove. Broj tačaka je određen rezolucijom slike koju monitor može da prikaže. Veličina rezolucije zavisi od veličine piksela. Minimalna veličina piksela kod savremenih monitora je oko 0.25 mm što zavisi od veličine ekrana i maksimalne rezolucije. Jasno je da tačka mora biti manja da bi rezolucija bila veća kod istih dimenzija ekrana.

Vertikalna frekvencija predstavlja broj koji pokazuje koliko puta u sekundi se iscrta slika na ekranu. Izražena je u hercima u sekundi. To znači da će slika biti stabilnija, sa manje treptaja, što je frekvencija veća. Kod savremenih monitora kreće se od 55–160 Hz.

Horizontalna frekvencija je brzina kojom elektronski mlaz ili snop iscrtava linije ili redove tačaka–piksela, a izražava se u kilohercima u sekundi.

2.6.2.2. ŠTAMPAČI

Štampač je izlazni uređaj koji rezultate obrade iscrtava na papiru ili nekom drugom medijumu (folije i slično) za razliku od monitora koji ostavlja samo privremeni vizuelni trag rezultata rada.

Podela štampača može da se izvrši prema tehnologiji stvaranja otiska. Razlike u tehnologiji stvaranja otiska dovode do razlika u njihovim mogućnostima: kvalitetu i brzini stvaranja otiska, pouzdanosti, ekonomičnosti i ceni.

Matrični štampači su najjednostavniji i najeftiniji štampači. Ovi štampači znakove ispisuju udaranjem iglica preko osenčane trake u papir. Postoje matrični štampači formata A4 i A3 i to tipa 9-pinski, odnosno 24-pinski koji se međusobno razlikuju po broju iglica na glavi štampača koje se koriste za stvaranje otisaka na papiru. Kvalitetniji otisak daju 24-iglični (24-pinski) štampači, uz približnu cenu u odnosu na 9-pinske štampače. Stvaranje buke pri štampanju, mala brzina rada i nekvalitetan otisak su glavni nedostaci matričnih štampača. Najčešće se koriste kao štampači za servise knjigovodstva i kao kasa-blok štampači.

Ink-jet štampači tekst ili sliku kreiraju na sličan način kao i matrični, odnosno na glavi štampača se nalaze male rupice kroz koje se na papir ubrizgava mastilo. Postoje crno-beli i kolor ink-jet štampači koji koriste tri ili četiri glave sa mlaznicama za tri boje. Ovi štampači se i po ceni i po kvalitetu štampe nalaze između matričnih i laserskih štampača.

Slika 2.13. Ink-jet i laserski štampač

Laserski štampači rade na principu ispisivanja znakova u poluprovodničkom bubnju. Bubanj se okreće uz posudu sa finim crnim prahom (toner) koja se utiskuje na površinama koje su osvetljene odnosno pritisnute od strane laserskog zraka. Papir koji prolazi, preuzima čestice tonera sa bubnja, dok na izlazu prolazi između zagrejanih valjaka tako da se čestice praha trajno zapeku u papir. Cena im je značajno veća u odnosu na matrične i ink-jet štampače, ali su im i brzina i kvalitet štampe neuporedivo bolji, zbog čega su sve više u upotrebi (slika 2.13).

2.6.2.3. PLOTERI

Ploteri su izlazni uređaji koji pomoću pera koja se pomeraju na papiru daju trajan grafički zapis odnosno crteže, skice, geografske karte i slično. Za izradu crteža ploteri imaju fiksno i pokretno pero za crtanje, čijim se kretanjem upravlja posebnim programima. Izrada crteža se odvija "korak po korak", a brzine im se kreću i do nekoliko stotina koraka u sekundi. Svoju primenu najviše nalaze u inžinjerstvu, arhitekturi, za crtanje tehničkih crteža većih formata i geografskih karata (slika 2.14).

Slika 2.14. Ploter

2.6.2.4. JEDINICE ZA GOVORNI IZLAZ

Jedinice za govorni izlaz imaju zadatak da na osnovu kombinacije električnih impulsa, putem mikroprocesora, obezbede da se na izlazu dobije odgovarajući redosled reči. Ove jedinice se koriste u poštama, bankama i na drugim mestima.