Građa računalnih uređaja i svojstva računala

Ishodi

OŠ INF A.8.3. opisuje građu računalnih uređaja, objašnjava načine prijenosa podataka u računalu te analizira i vrednuje neka obilježja računala koja značajno utječu na kvalitetu rada samoga računala
OŠ INF A.8.4. prepoznaje i proučava interdisciplinarnu primjenu računalnoga razmišljanja analiziranjem i rješavanjem odabranih problema iz različitih područja učenja
odr A.3.4. objašnjava povezanost ekonomskih aktivnosti sa stanjem u okolišu i društvu
odr C.3.2. navodi primjere utjecaja ekonomije na dobrobit
ikt C.3.1. učenik samostalno provodi jednostavno istraživanje, a uz učiteljevu pomoć složeno istraživanje radi rješavanja problema u digitalnome okružju

Ciljevi učenja

  • Učenici će naučiti prepoznati i opisati glavne dijelove računala.
  • Učenici će razumjeti načine prijenosa podataka unutar računala.
  • Učenici će analizirati obilježja koja utječu na kvalitetu rada računala.
  • Učenici će istražiti interdisciplinarnu primjenu računalnoga razmišljanja.

UVOD

Zamislite da je vaš stariji brat (ili netko drugi 🙂 ) dobio novi posao i odlučio vam je pokloniti svoje “staro” računalo. No, prije nego što počnete koristiti to računalo, shvatite da radi jako sporo i da mu treba nadogradnja. Kada otvorite kućište računala, susretnete se s nizom komponenti za koje niste sigurni što su točno i kako funkcioniraju. Kako biste nadogradili računalo, morate znati prepoznati te komponente i razumjeti njihovu funkciju.

ILI

Odlučili ste kupiti novo računalo. Odlazite u trgovinu i odabirete računalo koje ste pronašli na polici. Pregledavate specifikaciju/komponente. Znate li što znači kada je napisano CPU, MBO, RAM, SSD, HDD itd.?
Što mislite koje dijelove računala moramo poznavati kako bismo mogli kupiti ili sastaviti kvalitetno računalo?

U ovoj lekciji ćemo naučiti što znače ovi izrazi i kako prepoznati kvalitetne komponente računala.

GLAVNI DIO

Što određuje kvalitetu računala?

Brzina i kvaliteta rada računala ovise o kvaliteti njegovih komponenti i njihovoj međusobnoj usklađenosti (procesor, memorija, grafička kartica, sabirnice). U računalu se podaci između pojedinih dijelova sustava razmjenjuju velikom brzinom. Ako neke komponente nisu kvalitetne, usporava se rad računala, neovisno o kvaliteti ostalih komponenti.

Primjeri i savjeti

  • Ako imate snažan CPU, ali malo RAM-a (npr. 4GB), CPU će često morati čekati dok se podaci učitaju iz sporije sekundarne memorije (npr. HDD ili SSD), što smanjuje ukupne performanse. Optimalna konfiguracija bi bila, primjerice, snažan CPU s najmanje 8GB RAM-a za svakodnevne zadatke ili 16GB RAM-a za zahtjevnije aplikacije.
  • Ako imate puno RAM-a (npr. 32GB), ali slab CPU, CPU neće moći dovoljno brzo obraditi sve podatke koje RAM može pohraniti, što rezultira neiskorištenim potencijalom memorije. Optimalna kombinacija bi bila odgovarajući omjer između brzine CPU-a i količine RAM-a.
  • Za gaming, minimalno 8GB RAM-a je potrebno za glatko iskustvo, dok 16GB RAM-a osigurava bolje performanse za modernije igre i multitasking.
  • Ako je grafička kartica podosta sporija od procesora, ne može pratiti brzinu procesora, zbog čega može doći do usporavanja cijelog sustava.
  • Ako imate vrhunski GPU, ali slab CPU, CPU će postati usko grlo jer neće moći pratiti brzinu obrade podataka koju GPU može ponuditi. Primjer optimalne konfiguracije bi bio snažan CPU (npr. Intel i7 ili AMD Ryzen 7) s odgovarajućim GPU-om (npr. NVIDIA RTX 3060).
  • Ako imate moćan GPU, ali monitor niske rezolucije (npr. 1080p), nećete moći iskoristiti puni potencijal GPU-a. U tom slučaju, trebali biste investirati u monitor višeg razlučivosti (npr. 1440p ili 4K).
  • Brzi SSD omogućuje brzo učitavanje podataka, ali ako je CPU spor, neće moći obraditi te podatke dovoljno brzo. Optimalna konfiguracija bi bila brzi CPU (npr. Intel i5 ili AMD Ryzen 5) s NVMe SSD-om za operativni sustav i ključne aplikacije.
  • Dovoljno RAM-a (npr. 16GB) u kombinaciji s SSD-om omogućuje brzi multitasking i rad s velikim datotekama, dok manjak RAM-a može dovesti do prekomjerne upotrebe swap memorije, čak i s brzim SSD-om.
    • Swap memorija, poznata i kao virtualna memorija, prostor je na tvrdom disku koji se koristi za dopunu fizičke memorije (RAM) računala. Swap prostor se koristi kada sustavu ponestane fizičke memorije i premješta podatke kojima se rjeđe pristupa iz RAM-a na tvrdi disk, oslobađajući prostor u RAM-u za podatke kojima se češće pristupa. Pristup tim podacima na disku je mnogo sporiji nego iz RAM-a, pa može doći do usporavanja rada sustava.
  • Odabir matične ploče koja podržava vaš CPU je ključan. Na primjer, ako imate Intel procesor 10. generacije, trebate matičnu ploču s odgovarajućim socketom (LGA1200).
    • Socket je fizičko ležište na matičnoj ploči koje omogućuje povezivanje procesora (CPU) s ostatkom sustava. To je specifičan tip priključka u kojem procesor “sjeda” kako bi se povezao s ostalim komponentama računala, poput memorije (RAM-a), napajanja i ulazno-izlaznih uređaja. Svaka vrsta procesora zahtijeva određeni socket, pa je važno da matična ploča podržava socket kompatibilan s vašim procesorom.
  • Matična ploča mora imati odgovarajući PCIe utor za vašu grafičku karticu. Većina modernih GPU-ova koristi PCIe x16 utor.
  • Ako imate snažan GPU koji zahtijeva puno energije (npr. NVIDIA RTX 3080), trebate napajanje od barem 650W, ali preferirano 750W ili više, s odgovarajućim 8-pinskim priključcima.
  • Ako planirate buduće nadogradnje, odaberite napajanje s viškom snage kako biste osigurali dovoljno energije za dodatne komponente.

U pravilu, ne postoje stroga pravila za odabir kompatibilnih komponenti jer to ovisi o mnogim čimbenicima, uključujući individualne potrebe, budžet, i specifične želje korisnika.

PROCESOR (CPU)

Procesor (engl. central processing unit – CPU) je jedan od najvažnijih dijelova “mozak” računala jer je brzina kojom obrađuje podatke jedno od svojstava koje određuje kvalitetu rada računala. Današnji procesori mogu obrađivati 32 ili 64 bita istodobno. On izvršava upute i upravlja radom svih drugih komponenti.

Brzina rada procesora ili radni takt je jedno od svojstava koje određuje njegovu kvalitetu, a mjeri se u broju izvršenih operacija u jednoj sekundi. Suvremena računala mogu obaviti više od milijardu operacija u jednoj sekundi. Brzina se izražava u gigahercima (GHz). Odnos GHz prema manjim jedinicama prikazan je u tablici.

Procesor radnog takta od 4 GHz znači da može izvršiti do četiri milijarde operacija u jednoj sekundi.

PROCESORSKI HLADNJAK (COOLER)

Procesor se pri radu jako zagrijava pa ga je potrebno hladiti korištenjem procesorskog hladnjaka (cooler). Hladnjak osigurava da procesor radi na optimalnoj temperaturi, što omogućuje stabilan rad računala i povećava njegovu trajnost. To može biti zračno hlađenje (ventilator i heatsink) ili tekuće hlađenje (radiator i pumpa).

MATIČNA PLOČA (MBO)

Matična ploča (engl. motherboard – MBO) je središnji dio sklopa (glavna ploča) računala koja povezuje sve dijelove računala i omogućuje njihov zajednički rad (procesor, radna memorija, grafička kartica, tvrdi disk itd.). Sadrži socket za CPU, utore za RAM, PCIe utore za grafičke kartice, kao i druge priključke za pohranu i periferne uređaje.

SOCKET

Socket je mjesto na matičnoj ploči gdje se procesor fizički postavlja. Socket osigurava pravilno postavljanje procesora i omogućuje prijenos podataka između procesora i ostalih komponenti računala. Svaka vrsta procesora zahtijeva određeni tip socketa, što znači da matična ploča i procesor moraju biti kompatibilni. Primjeri su LGA (Intel) i AM4 (AMD) socketi.

GRAFIČKA KARTICA (GPU)

Grafička kartica (GPU) je odgovorna za renderiranje slika i videa. U igrama i grafički intenzivnim aplikacijama, jaka grafička kartica je ključna za dobre performanse.

RADNA MEMORIJA (RAM)

Radna memorija ili RAM (engl. Random Access Memory) je kratkotrajna memorija koja omogućuje računalu da pohranjuje podatke koji se trenutno koriste. Kada se računalo isključi, sadržaj RAM-a se briše. Više RAM-a omogućava računalu da radi više zadataka odjednom i poboljšava ukupne performanse. Kapacitet radne memorije izražava se u gigabajtima (GB).

POHRANA (DISKOVI) – HDD I SSD

Pohrana (storage) se odnosi na uređaje kao što su tvrdi diskovi (HDD) i solid-state diskovi (SSD) koji se koriste za trajno pohranjivanje podataka, uključujući operativni sustav, programe i datoteke.

Tvrdi disk (engl. Hard Disk – HDD) je jedinica za trajnu pohranu podataka. Na tvrdi disk se spremaju svi podaci koji ostaju pohranjeni kada je računalo isključeno, kao što su operativni sustav, programi i datoteke.

SSD (engl. Solid-state drive) koristi flash memoriju i mnogo je brži od HDD-a. SSD diskovi nemaju pokretnih dijelova, zbog čega su brži i pouzdaniji, ali obično i skuplji.

OPERATIVNI SUSTAV (OS)

Operativni sustav (engl. operating system – OS) je ključni programski sustav koji omogućuje rad računala obavljanjem osnovnih funkcija poput unosa, obrade, pohrane i izlaza podataka te učinkovitim upravljanjem resursima računala. Primjeri uključuju Windows, macOS, Linux…

Na slici je prikazano računalo s instaliranim operativnim sustavom Windows 11 Enterprise (tvrtka Microsoft), optimiziranim za 64-bitnu arhitekturu procesora. Procesor AMD Ryzen 7 7700X sa 64-bitnom arhitekturom nudi veću učinkovitost u odnosu na 32-bitne procesore, stoga je za optimalno iskorištavanje resursa potrebno koristiti 64-bitni operativni sustav i primjenske programe. Podaci o računalu, poput instalirane verzije sustava i specifikacija, mogu se pregledati pomoću dijaloškog okvira “Sustav” (desni klik na Start).

KUĆIŠTE (CASE)

Kućište je fizičko kućište koje sadrži sve komponente računala. Osim estetske uloge, kućište također osigurava dobar protok zraka za hlađenje komponenti.

NAPAJANJE (POWER SUPPLY)

Napajanje (PSU) osigurava električnu energiju svim komponentama računala. Važno je odabrati napajanje koje može osigurati dovoljno snage za sve komponente.

Proporcionalno raspodjeljivanje budžeta

Pravila raspodjele budžeta su vrlo korisne smjernice za postizanje uravnoteženog sustava koji odgovara specifičnim potrebama korisnika. Međutim, ta pravila nisu čvrsta i mogu se prilagoditi ovisno o specifičnim potrebama, preferencijama i tržišnim uvjetima.

  • Općenito pravilo je da se budžet raspodjeli proporcionalno među komponentama. Npr.
    • Računalo za svakodnevnu upotrebu
      • CPU: 15-20% budžeta
      • GPU: 10-15% budžeta
      • Matična ploča: 10-15% budžeta
      • RAM: 15-20% budžeta
      • Pohrana: 15-20% budžeta
      • Kućište i napajanje: 10-15% budžeta
    • Računalo za igranje (gaming):
      • CPU: 20-30% budžeta
      • GPU: 30-40% budžeta
      • Matična ploča: 10-15% budžeta
      • RAM: 10-15% budžeta
      • Pohrana: 5-10% budžeta
      • Kućište i napajanje: 10-15% budžeta
    • Računalo za obradu slika i videozapisa
      • CPU: 25-35% budžeta
      • GPU: 25-35% budžeta
      • Matična ploča: 10-15% budžeta
      • RAM: 20-25% budžeta
      • Pohrana: 10-15% budžeta
      • Kućište i napajanje: 10-15% budžeta

Fleksibilnost u raspodjeli budžeta

Iako ova pravila pružaju dobar početni okvir, važno je imati na umu da:

  • Različiti korisnici mogu imati različite prioritete. Na primjer, neki korisnici mogu odlučiti potrošiti više na GPU za igranje u visokoj rezoluciji ili više na RAM za bolji multitasking.
  • Neki zadaci mogu zahtijevati prilagodbu budžeta. Na primjer, streaming računalo može zahtijevati više RAM-a i snažniji CPU, dok se može uštedjeti na GPU-u.
  • Ovi postoci mogu se prilagoditi ovisno o ukupnom budžetu. Za vrlo visok budžet, postoci za neke komponente mogu se smanjiti jer većina mid-range i high-end komponenti može već zadovoljiti potrebe.
  • Cijene komponenti variraju i mogu utjecati na odluke. Ponekad su određene komponente na sniženju ili su noviji modeli dostupni po nižim cijenama, što može promijeniti prioritete.

Primjeri fleksibilnosti

  • Gaming Enthusiast: Možda će odlučiti potrošiti više na GPU (40-45%) i manje na CPU (15-20%) kako bi maksimizirao grafičke performanse.
  • Budget Build: Za računalo s ograničenim budžetom, korisnik može tražiti najbolje vrijednosti i prilagoditi raspodjelu kako bi dobio najbolji omjer cijene i performansi.
  • Professional Workstation: Možda će se fokusirati na CPU i RAM za brže procesiranje podataka, čak i ako to znači smanjenje proračuna za GPU.

Kako onda znati što treba pojačati, a na čemu se može uštedjeti?

Kako biste znali što treba pojačati, a na čemu se može uštedjeti prilikom sastavljanja računala, potrebno je uzeti u obzir nekoliko ključnih faktora:

1. Namjena računala -> Prvi i najvažniji korak je odrediti za što će se računalo koristiti. Različite namjene zahtijevaju različite prioritete za komponente.

Primjeri:

  • Svakodnevna upotreba: web pretraživanje, rad u uredskim aplikacijama, gledanje videa.
  • Gaming: igranje modernih igara u visokoj rezoluciji i visokim postavkama.
  • Obrada slika i videozapisa: rad u aplikacijama za uređivanje fotografija i videozapisa poput Adobe Photoshop, Premiere Pro.
  • Radne stanice (Workstations): CAD aplikacije, 3D modeliranje, znanstvene simulacije.

2. Specifični zahtjevi komponenti

CPU (Central Processing Unit)

  • Visok prioritet: Obrada slika i videozapisa, radne stanice, multitasking.
  • Srednji prioritet: Gaming (dovoljno snažan CPU za podršku GPU-u).
  • Nizak prioritet: Svakodnevna upotreba (osnovni procesori su dovoljni).

GPU (Graphics Processing Unit)

  • Visok prioritet: Gaming, obrada slika i videozapisa (za ubrzanje renderiranja).
  • Srednji prioritet: Radne stanice (ovisno o aplikacijama koje koriste GPU akceleraciju).
  • Nizak prioritet: Svakodnevna upotreba (integrirana grafika je dovoljna).

RAM (Random Access Memory)

  • Visok prioritet: Obrada slika i videozapisa, radne stanice (više RAM-a za velike datoteke i multitasking).
  • Srednji prioritet: Gaming (dovoljno RAM-a za moderne igre).
  • Nizak prioritet: Svakodnevna upotreba (8-16GB je obično dovoljno).

Pohrana (Storage)

  • Visok prioritet: Obrada slika i videozapisa (brzi NVMe SSD za brzu obradu datoteka).
  • Srednji prioritet: Gaming (SSD za brže učitavanje igara).
  • Nizak prioritet: Svakodnevna upotreba (standardni SSD je dovoljan).

Matična ploča (Motherboard)

  • Visok prioritet: Radne stanice (dobra podrška za proširenja i stabilnost).
  • Srednji prioritet: Gaming, obrada slika i videozapisa (podrška za overclocking i dodatne kartice).
  • Nizak prioritet: Svakodnevna upotreba (osnovna matična ploča je dovoljna).

Kućište i napajanje (Case and Power Supply)

  • Visok prioritet: Radne stanice, gaming (dobra ventilacija i dovoljno snage za sve komponente).
  • Srednji prioritet: Obrada slika i videozapisa (dovoljno napajanje za sve komponente).
  • Nizak prioritet: Svakodnevna upotreba (standardno kućište i napajanje su dovoljni).

3. Balansiranje komponenti -> Kada sastavljate računalo, važno je da komponente budu uravnotežene kako bi se izbjeglo “uskih grla” (bottlenecks). Na primjer, nema smisla imati vrhunski GPU ako imate osnovni CPU koji ne može pratiti GPU performanse.

4. Trenutni budžet i mogućnosti nadogradnje -> Ako imate ograničen budžet, razmislite o komponentama koje možete kasnije nadograditi. Npr.:

  • možete početi s manje RAM-a i kasnije dodati više
  • možete kupiti osnovniji CPU s mogućnošću nadogradnje na bolji model u budućnosti
  • investirajte u kvalitetno napajanje koje će podržati buduće nadogradnje

5. Pregled recenzija i benchmarkova -> Provjerite recenzije i benchmark testove za komponente koje razmatrate. Stranice poput Tom’s Hardware, AnandTech, i TechPowerUp nude detaljne recenzije i usporedbe performansi.

Primjer scenarija

Gaming PC (budžet: 1000€)

  • CPU: 25% (250€) – Dobar mid-range CPU koji može podržati moderne igre.
  • GPU: 35% (350€) – Snažan GPU za visoku rezoluciju i grafičke postavke.
  • Matična ploča: 10% (100€) – Podrška za sve komponente i mogućnost nadogradnje.
  • RAM: 15% (150€) – 16GB RAM-a za optimalne performanse u igrama.
  • Pohrana: 10% (100€) – SSD za brže učitavanje igara.
  • Kućište i napajanje: 10% (100€) – Dobro kućište s ventilacijom i pouzdano napajanje.

Znanje što treba pojačati, a na čemu se može uštedjeti, dolazi iz razumijevanja specifičnih potreba i ravnoteže sustava. Prilagodba budžeta prema stvarnim potrebama i budućim nadogradnjama osigurat će najbolje performanse i vrijednost za vaš novac.

ALATI ZA POMOĆ U SASTAVLJANJU KOMPONENTI RAČUNALA

  • PCPartPicker -> Jedan od najpoznatijih alata za sastavljanje računala. Omogućava korisnicima da biraju komponente, provjeravaju kompatibilnost, prate cijene i čitaju recenzije. Automatski provjerava kompatibilnost dok birate komponente. Kada dodate prvi dio, alat će filtrirati i prikazati samo kompatibilne opcije za preostale komponente. Ako odaberete komponentu koja nije kompatibilna s već dodanim dijelovima, pojavit će se upozorenje s objašnjenjem problema. Na vrhu stranice postoji opcija “Compatibility Check” koja prikazuje detaljan pregled kompatibilnosti svih odabranih komponenti.
  • Logical Increments -> Pruža vodiče za sastavljanje računala na temelju budžeta i namjene koji uključuju provjerene liste kompatibilnih komponenti.. Korisnici mogu pregledati preporučene komponente za različite cjenovne razrede. Preporučeni buildovi su unaprijed konfigurirani s kompatibilnim komponentama, tako da ne morate brinuti o provjeri kompatibilnosti sami. Ali ako želite prilagoditi preporučeni build, trebali biste dodatno provjeriti kompatibilnost komponenti, jer alat sam po sebi ne vrši automatsku provjeru za prilagodbe.
  • BuildMyPC -> Alat koji omogućava korisnicima da biraju komponente i također automatski provjerava kompatibilnost dok birate komponente. Kada odaberete jednu komponentu, alat filtrira i prikazuje samo kompatibilne opcije za preostale komponente. Ako odaberete nekompatibilnu komponentu, pojavit će se upozorenje s objašnjenjem problema. Alat pruža opciju za provjeru kompatibilnosti cijelog builda, što osigurava da su sve komponente međusobno kompatibilne. Također nudi preporuke za komponente na temelju budžeta.
  • PCBuilder.net -> Alat sličan PCPartPicker-u, koji omogućava korisnicima da biraju komponente, provjeravaju kompatibilnost i prate cijene. Automatski provjerava kompatibilnost dok birate komponente, filtrirajući i prikazujući samo kompatibilne opcije. Ako odaberete komponentu koja nije kompatibilna s već dodanim dijelovima, pojavit će se upozorenje. Alat nudi opciju za provjeru kompatibilnosti cijelog builda, što vam omogućava da provjerite kompatibilnost svih odabranih komponenti.

Vježbe

Vježba 1: Defragmentacija i Optimizacija

  • Istražite kako se obavlja i čemu služi defragmentacija i optimizacija tvrdog diska.

Vježba 2: Overlocking

  • Istražite što je overlocking i u koje se svrhe koristi.

Projektni zadatak

Samostalni praktični rad (rok: 2 tjedna)

Koristeći jedan od alata za sastavljanje računala sastavite računalo (za svakodnevnu uporabu, za grafičku obradu slika i videozapisa ili računalo za igru) u cjenovnom pragu od 700-1200 €. Komponente na koje trebate obratiti pozornost su:

  • procesor (CPU)
  • procesorski hladnjak (CPU cooler)
  • matična ploča (MBO)
  • memorija (RAM)
  • pohrana (HDD/SSD)
  • grafička kartica (GPU)
  • kućište
  • napajanje

Pronađite cijene komponenti u Hrvatskoj, zabilježite sve podatke, izračunaj ukupni trošak i prezentirajte svoj rad u programu prema vlastitom odabiru. Obavezno navedi poveznice (izvor) na odabrane komponente i cijene. Dokument/Prezentaciju uredi i oblikuj po želji, pokaži svoje znanje o korištenju programa kojeg si odabrao/la.

Zaključak

Ponovite ključne točke lekcije:

  • Operativni sustav omogućuje korištenje računalnog hardvera i aplikacija.
  • CPU je mozak računala, njegova brzina utječe na performanse.
  • Matična ploča povezuje sve komponente računala.
  • RAM omogućuje brzi pristup podacima dok računalo radi.
  • HDD i SSD su jedinice za trajnu pohranu podataka, pri čemu je SSD brži.
  • Procesorski hladnjak je ključan za održavanje optimalne temperature procesora.

Kroz ovu lekciju upoznali smo se s ključnim dijelovima računala kao što su procesor, matična ploča, RAM i pohrana podataka (HDD i SSD). Naučili smo kako te komponente međusobno djeluju i što određuje kvalitetu rada računala. Također, razumjeli smo razliku između SSD i HDD diskova, važnost brzine procesora te ulogu hlađenja. Ovo znanje pomaže u donošenju boljih odluka pri kupnji i nadogradnji računala, kao i u svakodnevnom korištenju tehnologije.

ZAVRŠNI DIO

  • Provjerite svoje znanje o građi računala – KAHOOT KVIZ
  • dodatni digitalni sadržaji na e-Sfera
  • Provjerite svoje znanje.

  • Provjerite razinu razumijevanja gradiva – LISTIĆ ZA SAMOPROCJENU ZNANJA

PROVJERI SVOJE ZNANJE

  1. Koje su glavne komponente računala i koja je njihova osnovna funkcija?
  2. Što je procesor i koja je njegova uloga u računalu?
  3. Što je brzina procesora i kako se mjeri?
  4. Koja je razlika između RAM-a i tvrdog diska?
  5. Koja je uloga matične ploče u računalu?
  6. Navedite nekoliko komponenti koje se spajaju na matičnu ploču.
  7. Koje dvije glavne vrste memorije postoje u računalima i koja je razlika među njima?
  8. Kako brzina procesora utječe na performanse računala?
  9. Koje su prednosti SSD diskova u usporedbi s HDD diskovima?
  10. Koji faktori utječu na izbor računalnog uređaja?
  11. Čemu služi procesorski hladnjak?
  12. Kako napajanje utječe na rad računala?