Datorhårdvara

PDP-11 CPU-kort

Datorhårdvara inkluderar de fysiska delarna av en dator , såsom hölje , centralprocessor (CPU), random access memory (RAM) , bildskärm , mus , tangentbord , datordatalagring , grafikkort , ljudkort , högtalare och moderkort .

Däremot är mjukvara en uppsättning instruktioner som kan lagras och köras av hårdvara. Hårdvara kallas så för att den är " hård " eller stel med avseende på förändringar, medan mjukvara är "mjuk" för att den är lätt att ändra.

Hårdvaran styrs vanligtvis av programvaran att utföra alla kommandon eller instruktioner . En kombination av hårdvara och mjukvara bildar ett användbart datorsystem , även om andra system finns med endast hårdvara.

Von Neumann arkitektur

Huvudartiklar: Von Neumann-arkitektur och dator med lagrat program
Von Neumann arkitekturschema

Mallen för alla moderna datorer är Von Neumann-arkitekturen , som beskrivs i ett papper från 1945 av den ungerske matematikern John von Neumann . Detta beskriver en designarkitektur för en elektronisk digital dator med underavdelningar av en bearbetningsenhet bestående av en aritmetisk logikenhet och processorregister , en styrenhet innehållande ett instruktionsregister och programräknare , ett minne för att lagra både data och instruktioner , extern masslagring , och in- och utmatningsmekanismer . Betydelsen av termen har utvecklats till att betyda en dator med lagrat program där en instruktionshämtning och en dataoperation inte kan ske samtidigt eftersom de delar en gemensam buss . Detta kallas för Von Neumann-flaskhalsen och begränsar ofta systemets prestanda.

Typer av datorsystem

Personlig dator

Grundläggande hårdvarukomponenter i en persondator, inklusive en bildskärm , ett moderkort , en CPU , ett RAM-minne , två expansionskort , en strömförsörjning , en optisk skivenhet , en hårddisk , ett tangentbord och en mus
Inuti en specialbyggd dator: strömförsörjningen i botten har en egen kylfläkt

Persondatorn är en av de vanligaste typerna av datorer på grund av dess mångsidighet och relativt låga pris . Stationära persondatorer har en bildskärm , ett tangentbord , en mus och ett datorfodral . Datorfodralet rymmer moderkortet , fasta eller flyttbara diskenheter för datalagring, strömförsörjning och kan innehålla andra kringutrustningar som modem eller nätverksgränssnitt. Vissa modeller av stationära datorer integrerade bildskärmen och tangentbordet i samma hölje som processorn och strömförsörjningen. Genom att separera elementen kan användaren arrangera komponenterna i en tilltalande, bekväm uppsättning, till priset av att hantera ström- och datakablar mellan dem.

Bärbara datorer är designade för portabilitet men fungerar på samma sätt som stationära datorer. De kan använda komponenter med lägre effekt eller mindre storlek, med lägre prestanda än en stationär dator med liknande priser. Bärbara datorer innehåller tangentbordet, skärmen och processorn i ett fodral. Skärmen i fodralets vikbara övre lucka kan stängas för transport, för att skydda skärmen och tangentbordet. Istället för en mus kan bärbara datorer ha en pekplatta eller pekpinne .

Surfplattor är bärbara datorer som använder en pekskärm som primär inmatningsenhet. Tabletter väger i allmänhet mindre och är mindre än bärbara datorer.

Vissa surfplattor har utfällbara tangentbord eller erbjuder anslutningar till separata externa tangentbord. Vissa modeller av bärbara datorer har ett löstagbart tangentbord, vilket gör att systemet kan konfigureras som en surfplatta med pekskärm. De kallas ibland "2-i-1 avtagbara bärbara datorer" eller "surfplatta-laptop-hybrider".

Fall

Huvudartikel: Datorfodral

Datorfodralet omsluter de flesta komponenterna i systemet. Det ger mekaniskt stöd och skydd för interna element som moderkort, diskenheter och strömförsörjning, och styr och styr flödet av kylluft över interna komponenter. Fodralet är också en del av systemet för att kontrollera elektromagnetiska störningar som utstrålas av datorn och skyddar interna delar från elektrostatisk urladdning. Stora tornfodral ger plats för flera diskenheter eller annan kringutrustning och står vanligtvis på golvet, medan skrivbordsfodral ger mindre expansionsutrymme. Allt-i-ett-design inkluderar en videoskärm inbyggd i samma fodral. Bärbara och bärbara datorer kräver fodral som ger stötskydd för enheten. Hobbyister kan dekorera fodralen med färgade lampor, färg eller andra funktioner, i en aktivitet som kallas case modding .

Strömförsörjning

Huvudartikel: Strömförsörjningsenhet

En strömförsörjningsenhet (PSU) omvandlar växelström (AC) elkraft till lågspänningslikström (DC) för datorn. Bärbara datorer kan köras på inbyggt uppladdningsbart batteri. Nätaggregatet använder vanligtvis en switchad strömförsörjning (SMPS), med ström-MOSFETs (kraftmetall -oxid-halvledarfälteffekttransistorer ) som används i omvandlarna och regulatorkretsarna i SMPS.

Moderkort

Dator moderkort
Huvudartikel: Moderkort

Moderkortet är huvudkomponenten i en dator. Det är ett kort med integrerade kretsar som ansluter de andra delarna av datorn inklusive CPU , RAM , diskenheter ( CD , DVD , hårddisk eller andra) samt eventuell kringutrustning som är ansluten via portarna eller expansionsplatserna . De integrerade kretskretsarna (IC) i en dator innehåller vanligtvis miljarder små metall-oxid-halvledarfälteffekttransistorer ( MOSFET).

Komponenter som är direkt anslutna till eller till en del av moderkortet inkluderar:

Expansions kort

Huvudartikel: Expansionskort

Ett expansionskort i datorer är ett kretskort som kan sättas in i en expansionskortplats på ett datormoderkort eller bakplan för att lägga till funktionalitet till ett datorsystem via expansionsbussen. Expansionskort kan användas för att erhålla eller utöka funktioner som inte erbjuds av moderkortet.

Lagringsenheter

Huvudartikel: Datordatalagring

En lagringsenhet är all datorhårdvara och digitala media som används för att lagra, portera och extrahera datafiler och objekt. Den kan lagra och lagra information både tillfälligt och permanent och kan vara intern eller extern till en dator, server eller liknande datorenhet. Datalagring är en kärnfunktion och grundläggande komponent i datorer. Dedikerade lagringsenheter inkluderar RAID och bandbibliotek .

Fast media

Data lagras av en dator med hjälp av en mängd olika medier. Hårddiskar (HDD) finns i praktiskt taget alla äldre datorer, på grund av sin höga kapacitet och låga kostnad, men solid-state-diskar (SSD) är snabbare och mer strömsnåla, även om de för närvarande är dyrare än hårddiskar i termer av dollar per gigabyte, så finns det ofta i persondatorer byggda efter 2007. SSD:er använder flashminne , som lagrar data på MOS- minneschips som består av MOSFET- minnesceller med flytande grind . Vissa system kan använda en diskarraykontroller för bättre prestanda eller tillförlitlighet.

Avtagbart media

För att överföra data mellan datorer kan ett externt flashminne (som ett minneskort eller ett USB-minne ) eller en optisk skiva (som en CD-ROM , DVD-ROM eller BD-ROM ) användas. Deras användbarhet beror på att de kan läsas av andra system; majoriteten av maskiner har en optisk diskenhet (ODD), och praktiskt taget alla har minst en USB-port ( Universal Serial Bus) . Dessutom är USB-minnen vanligtvis förformaterade med filsystemet FAT32 , som stöds brett i alla operativsystem .

In- och utgång kringutrustning

Huvudartikel: Perifer

In- och utenheter är vanligtvis placerade externt till huvuddatorchassit. Följande är antingen standard eller mycket vanliga för många datorsystem.

Inmatningsapparat

Inmatningsenheter tillåter användaren att mata in information i systemet eller styra dess funktion. De flesta persondatorer har en mus och ett tangentbord , men bärbara datorer använder vanligtvis en pekplatta istället för en mus. Andra inmatningsenheter inkluderar webbkameror , mikrofoner , joysticks och bildskannrar .

Utmatningsanordning

Utdataenheter är designade kring människors sinnen. Monitorer visar till exempel text som kan läsas, högtalare producerar ljud som kan höras. Sådana enheter kan också inkludera skrivare eller en punktskriftsskrivare .

Stordator

Huvudartikel: Stordator

En stordator är en mycket större dator som vanligtvis fyller ett rum och kan kosta många hundra eller tusentals gånger så mycket som en persondator. De är utformade för att utföra ett stort antal beräkningar för regeringar och stora företag.

En IBM System z9 stordator

Avdelningsberäkning

Huvudartikel: Minidator

På 1960- och 1970-talen började fler och fler avdelningar använda billigare och dedikerade system för specifika ändamål som processtyrning och laboratorieautomation . En minidator , eller i vardagsspråk mini , är en klass av mindre datorer som utvecklades i mitten av 1960-talet och såldes för mycket mindre än stordatorer och medelstora datorer från IBM och dess direkta konkurrenter.

Superdator

Huvudartikel: Superdator

En superdator är ytligt lik en stordator men är istället avsedd för extremt krävande beräkningsuppgifter. Från och med november 2021 är den snabbaste superdatorn på TOP500 superdatorlistan Fugaku , i Japan, med ett LINPACK benchmark- poäng på 415 PFLOPS, vilket ersätter den näst snabbaste, Summit , i USA, med cirka 294 PFLOPS.

Termen superdator syftar inte på en specifik teknik. Det indikerar snarare de snabbaste beräkningarna som finns tillgängliga vid varje given tidpunkt. I mitten av 2011 hade de snabbaste superdatorerna hastigheter som översteg en petaflop, eller 1 kvadriljon (10^15 eller 1 000 biljoner) flyttalsoperationer per sekund. Superdatorer är snabba men extremt dyra, så de används vanligtvis av stora organisationer för att utföra beräkningskrävande uppgifter som involverar stora datamängder. Superdatorer kör vanligtvis militära och vetenskapliga applikationer. Även om de är kostsamma, används de också för kommersiella tillämpningar där enorma mängder data måste analyseras. Stora banker använder till exempel superdatorer för att beräkna riskerna och avkastningen för olika investeringsstrategier, och sjukvårdsorganisationer använder dem för att analysera gigantiska databaser med patientdata för att fastställa optimala behandlingar för olika sjukdomar och problem som landet drabbas av.

Hårdvaruuppgradering

När du använder datorhårdvara innebär en uppgradering att du lägger till ny eller ytterligare hårdvara till en dator som förbättrar dess prestanda, ökar dess kapacitet eller lägger till nya funktioner. En användare kan till exempel utföra en hårdvaruuppgradering för att ersätta hårddisken med en snabbare eller en Solid State Drive (SSD) för att få en boost i prestanda. Användaren kan också installera mer minne (Random Access Memory ) så att datorn kan lagra ytterligare temporär data, eller hämta sådana data i en snabbare takt. Användaren kan lägga till ett USB 3.0- expansionskort för att fullt ut använda USB 3.0-enheter, eller kan uppgradera Graphics Processing Unit (GPU) för renare, mer avancerad grafik eller fler bildskärmar . Att utföra sådana hårdvaruuppgraderingar kan vara nödvändigt för att gamla datorer ska uppfylla ett nytt eller uppdaterat programs systemkrav.

I stora organisationer hanteras hårdvaruuppgraderingar av administratörer som också är ansvariga för att hålla nätverken igång smidigt. De ersätter nätverksenheter som servrar , routrar och lagringsenheter baserat på nya krav och kapacitet.

Försäljning

Globala intäkter från datorhårdvara uppgick 2023 till 705,17 miljarder dollar

Återvinning

Huvudartikel: Datoråtervinning

Eftersom datordelar innehåller farliga material, finns det en växande rörelse för att återvinna gamla och föråldrade delar. Datorhårdvara innehåller farliga kemikalier som bly, kvicksilver, nickel och kadmium. Enligt EPA har detta e-avfall en skadlig effekt på miljön om det inte kasseras på rätt sätt. Att tillverka hårdvara kräver energi, och återvinning av delar kommer att minska luftföroreningar , vattenföroreningar och utsläpp av växthusgaser. Att kassera obehörig datorutrustning är i själva verket olagligt. Lagstiftningen gör det obligatoriskt att återvinna datorer genom statligt godkända anläggningar. Återvinning av en dator kan göras enklare genom att ta ut vissa återanvändbara delar. Till exempel RAM-minnet , DVD-enheten, grafikkortet , hårddisken eller SSD-enheten och andra liknande flyttbara delar återanvändas.

Många material som används i datorhårdvara kan återvinnas genom återvinning för användning i framtida produktion. Återanvändning av tenn , kisel , järn , aluminium och en mängd olika plaster som finns i bulk i datorer eller annan elektronik kan minska kostnaderna för att bygga nya system. Komponenter innehåller ofta koppar , guld , tantal , silver , platina , palladium och bly samt andra värdefulla material som är lämpliga för återvinning.

Giftiga datorkomponenter

Den centrala bearbetningsenheten innehåller många giftiga material. Den innehåller bly och krom i metallplattorna. Motstånd, halvledare, infraröda detektorer, stabilisatorer, kablar och ledningar innehåller kadmium. Kretskorten i en dator innehåller kvicksilver och krom. När dessa typer av material och kemikalier kasseras på ett felaktigt sätt kommer det att bli farliga för miljön.

Miljöpåverkan

Enligt United States Environmental Protection Agency återvinns bara cirka 15 % av e-avfallet faktiskt. När e-avfallsbiprodukter läcker ut i grundvattnet, förbränns eller hanteras fel under återvinning, orsakar det skada. Hälsoproblem förknippade med sådana toxiner inkluderar försämrad mental utveckling, cancer och skador på lungor, lever och njurar. Det är därför även ledningar måste återvinnas. Olika företag har olika tekniker för att återvinna en tråd. Den mest populära är slipmaskinen som separerar koppartrådarna från plast-/gummihöljet. När processerna är klara finns två olika högar kvar; en som innehåller kopparpulvret och den andra innehåller plast/gummibitar. Datorskärmar, möss och tangentbord har alla ett liknande sätt att återvinnas. Till exempel, först tas var och en av delarna isär, sedan separeras alla de inre delarna och placeras i sin egen behållare.

Datorkomponenter innehåller många giftiga ämnen, som dioxiner , polyklorerade bifenyler (PCB), kadmium , krom , radioaktiva isotoper och kvicksilver . Kretskort innehåller avsevärda mängder bly-tennlod som är mer benägna att läcka ut i grundvattnet eller skapa luftföroreningar på grund av förbränning. På deponier i USA kommer cirka 40 % av blyhalten från e-avfall. Bearbetningen (t.ex. förbränning och syrabehandlingar) som krävs för att återvinna dessa värdefulla ämnen kan frigöra, generera eller syntetisera giftiga biprodukter.

Återvinning av datorhårdvara anses vara miljövänlig eftersom det förhindrar farligt avfall, inklusive tungmetaller och cancerframkallande ämnen, från att komma ut i atmosfären, deponier eller vattendrag. Även om elektronik utgör en liten del av det totala avfallet som genereras, är den mycket farligare. EU:s direktiv om avfall av elektrisk och elektronisk utrustning och USA:s nationella datoråtervinningslag.

Ansträngningar för att minimera slöseri med hårdvara

Eftersom datorhårdvara innehåller ett stort antal metaller inuti, uppmuntrar United States Environmental Protection Agency (EPA) insamling och återvinning av datorhårdvara. " E-cykling ", återvinning av datorhårdvara, syftar på donation, återanvändning, fragmentering och allmän insamling av använd elektronik. Generellt hänvisar termen till processen att samla in, förmedla, demontera, reparera och återvinna komponenter eller metaller som finns i använd eller kasserad elektronisk utrustning, även känt som elektroniskt avfall (e-avfall). "E-cyklerbara" föremål inkluderar, men är inte begränsade till: TV-apparater, datorer, mikrovågsugnar, dammsugare, telefoner och mobiltelefoner, stereoapparater och videobandspelare och DVD-skivor nästan allt som har en sladd, lyser eller tar någon form av batteri .

Återvinning av en dator underlättas av några av de nationella tjänsterna, som Dell och Apple . Båda företagen kommer att ta tillbaka datorn av deras märke eller något annat märke. Annars kan en dator skänkas till Computer Aid International som är en organisation som återvinner och rustar upp gamla datorer till sjukhus, skolor, universitet m.m.

Se även

externa länkar

Hämtad från " https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Computer_hardware&oldid=1143150118 "