Každý počítač se skládá z tzv. hardwaru. To jsou jednotlivé součástky a komponenty, ze kterých se celý počítač skládá. Většina z nich má pro funkci systému nezbytnou úlohu. Tento text popisuje nejdůležitější hardwarové komponenty.
Procesor, někdy také zvaný CPU (což je zkratka za "Central Processing Unit", tedy ústřední zpracovací jednotka) je jednou z nejdůležitějších komponent, které v počítači jsou. Úkolem procesoru je vykonávat instrukce podle daného programu.
Princip procesoru je vlastně velmi jednoduchý. Procesor vždy načte jednu instrukci programu z nějaké paměti (o pamětech je pojednáno dále) a poté jí provede. Poté načte z paměti další instrukci a opět jí proede. A tak dále, pořád do kolečka. V praxi to samozřejmě tak jednoduché není, protože procesory provádějí různé optimalizace, aby toto provádění instrukcí bylo co nejrychlejší. Větší rychlosti totiž nelze dosáhnout pouze vyšší frekvencí, ale také "chytřejším" zpracováváním.
Základní strukturou, se kterou procesor pracuje, je tedy instrukce. Instrukce je vlastně takový jednoduchý příkaz, například "přičti k číslu v registru AX jedničku" a podobně. Jednotlivé instrukce zapsané za sebou potom tvoří program. Každý procesor může mít zcela rozdílné instrukce a systém, kterým se instrukce provádí. Seznamu instrukcí, který daný procesor umí zpracovávat, říkáme instrukční sada. Jinou instrukční sadu mají například procesory x86 architektury (tj. procesory v běžných PC počítačích), jinou instrukční sadu mají procesory ARM a jinou instrukční sadu mají procesory architektury PowerPC.
Někdy mluvíme místo o instrukční sadě také o architektuře. Architektura je pojem obecnější. Zatímco instrukční sadou máme na mysli pouze seznam proveditelných instrukcí, architekturou máme na mysli i celé uspořádání procesoru (a vlastně i celého počítače), které je předpokládáno. Dva procesory na rozdílné architektuře nemohou mít stejnou instrukční sadu, naopak ale dva procesory s různou instrukční sadou mohou být stejné architektury. Důvodem rozdílných instrukčních sad u procesorů stejné architektury bývá většinou postupný vývoj architektury. Novější procesory stejné architektury mají implementovány víc instrukcí, než ty starší.
V dnešní době jsou nejdůležitější tyto procesorové architektury:
Pod pojmem paměť zahrnujeme celou škálu technologií, které jsou schopny si pamatovat nějakou informaci. Informace je ukládána ve formě mnoha bitů. V paměti lze ukládat různé informací, včetně procesorových instrukcí. Existují různé druhy paměti:
Paměť RAM je velmi rychlá paměť, která umožňuje přistupovat stejně ke všem jednotlivým jejím bitům. Přístup k libovolnému bitu tedy trvá v zásadě stejnou dobu. Od toho také pochází její název, který je zkratkou pro "Random Access Memory", tj. paměť s náhodným přístupem - když náhodně přistoupíte ke kterémukoliv jejímu bitu, bude to trvat pořád stejně dlouho, nezávisle na předchozím přístupu. Výhodou paměti RAM je její značná rychlost (RAM ovšem není nejrychlejší z pamětí). Navíc se jedná o paměť vcelku lacinou. Dnešní počítače tak mají typicky jednotky až desítky gigabajtů paměti RAM.
Díky tomu se paměť RAM stává operační pamětí počítačů. To znamená, že je to paměť, nad kterou procesor provádí své instrukce.
Nevýhodou paměti RAM je, že vyžaduje neustálé obnovování jednotlivých dat, které vyžaduje neustálé napájení. Při odpojení paměti RAM od napájení jsou data v ní uložená natrvalo ztracená.
Paměť ROM znamená "Read-Only Memory", tedy paměť pouze pro čtení. Tím není myšleno, že do paměti ROM nelze nikdy za žádných okolností zapisovat (taková paměť by neměla smysl), ale znamená to typicky, že zápis do paměti ROM je náročný, nebo třeba pouze jednorázový. Jakmile se jednou něco zapíše do paměti ROM, bývá velmi těžké to přepsat jinými daty. Paměť ROM se většinou používá k uložení dat, u kterých se nepředpokládá změna.
Je nutné poznamenta, že paměť ROM není opakem paměti RAM. Paměťi ROM (tedy paměti pro čtení) bývají zároveň paměťmi RAM (tedy paměťmi s náhodným přístupem). V praxi se ale oba pojmy jako opačné používají. Bývá obvyklé, že když někdo mluví o paměti RAM, myslí tím zásadně paměť, která umožňuje normální zápis a není tedy pamětí typu ROM.
Existují různé druhy pamětí ROM, od klasické ROM paměti, která umožňovala pouze jednorázový zápis dat při výrobě, přes paměti PROM (které bylo možné vymazat pomocí ultrafialového světla) až k pamětem EEPROM, které je možné vymazat elektronicky. Dalším vývojem pak vznikly paměti Flash, které oproti klasickým pamětem EEPROM využívají různé triky, jak zefektivnit proces mazání. Zejména jde o rozdělení paměti na jednotlivé bloky, které lze mazat samostatně. Pojem "fleška" vlastně vychází právě z tohoto druhu paměti. Paměť Flash tak vlastně přestává být opravdickou pamětí ROM, tedy pamětí pouze pro čtení.
Sběrnice (anglicky bus) je svým způsobem nejjednodušší díl hardware. Sběrnice je prostě sada vodičů, pomocí kterých si různé komponenty vyměňují data. Na sběrnici jsou tedy připojeny alespoň dvě různé komponenty, ale může jich tam být připojeno i více. V počítači existuje typicky mnoho různých druhů sběrnic. Nejdůležitější je ovšem systémová sběrnice, pomocí které komunikuje procesor s pamětí RAM, ale i s řadiči ostatních sběrnic. Přes systémovou sběrnici tedy tečou všechna data, se kterými procesor pracuje.
Pevný disk, podobně jako paměť RAM slouží k zapamatování si nějaké informace. Oproti paměti RAM, je pevný disk typicky mnohem pomalejší, avšak uchovává si uloženou informaci i při výpadku napájení. To je hlavním důvodem, proč se pevný disk používá.
V dnešní době se používají hlavně dva druhy pevných disků:
U tohoto druhu disků se data ukládají ve formě magnetické polarizace mikroskopické struktury otáčejícího se magnetického kotouče. Právě proto, že jsou data uložená na kotouči, který se otáčí a data jsou k dispozici až ve chvíli, kdy se kotouč natočí do správné polohy, aby data byla přímo pod čtecí hlavou, nejedná se o paměť s náhodným přístupem (RAM). Mnohem rychleji se totiž čtou data, která jsou uložena na kotouči těsně vedle sebe, než když je potřeba přemisťovat čtecí hlavu na jiné místo kotouče. Klasické disky tedy čtou data vcelku s obstojnou rychlostí, jsou-li čtena sekvenčně (tj. čtou-li se jednotlivé bity, které jsou uloženy za sebou ve směru otáčení kotouče), pokus o náhodný přístup ale způsobuje velmi zásadní výkonostní dopady.
K náhodnému přístupu k pevnému disku dochází z velké části při startu (bootování) počítače, kdy mnoho programů zavádí do paměti RAM svoje data současně. Proto je také bootování počítače s klasickým mechanickým diskem o mnoho pomalejší, než když se bootuje z SSD disku.
SSD disky (což je zkratka za Solid State Disk, tedy pevný disk bez pohyblivých součástí) jsou založeny na pamětech typu Flash. SSD disk je doplněn také chytrým řadičem, který se stará o všechny záludnosti práce s Flash pamětmi (mazání bloků na pozadí a podobně), takže tyto už není potřeba řešit na jiných úrovních.
Oproti mechanickým pevným diskům vykazují SSD disky některé podstatné rozdíly:
Výše zmíněný hardware je skutečně nezbytný, aby počítač mohl vykonávat svou činnost. Konkrétní hardware se sice v dílčích věcech může lišit (například u jednočipových mikropočítačů pro průmyslové účely typicky nemluvíme o pevném disku), vždy ale výše zmíněné komponenty v nějaké formě obsahují. Každý počítač ovšem musí nějakým způsobem komunikovat s okolím. K tomu potřebuje také hardware. Podle druhu komunikace existují potom různé druhy hardwaru. Veškerému hardwaru, pomocí kterého počítač komunikuje s okolím se říká periferie počítače. Mezi periferie proto řadíme (nejen) tyto druhy hardwaru:
Periferie jsou připojeny přes nějaký druh sběrnice. V dnešní době je nejčastější připojení pomocí sběrnice USB, jejíž největší výhodou je snadnost používání.
V dnešní době je standardním vybavením počítače také síťový interface, neboli síťové rozhraní. Síťový interface slouží pro připojení k místní síti LAN. V zásadě existují dva základní druhy síťových rozhraní; rozhraní pro připojení k "drátové" síti a rozhraní pro připojení k bezdrátové síti (většinou wi-fi síti).
Síťové rozhraní pro připojení k drátové síti slouží pro připojení k síti pomocí kabelu. V dnešní době se nejčastěji pro taková připojení používá standard ethernet. Ethernet se rozvádí pomocí kabelu z kroucené dvoulinky (celkem 4 kroucené páry vodičů v jednom kabelu) a používá se konektor RJ-45.
Na poli spotřební elektroniky jsou dnes bezdrátové sítě velmi oblíbené pro snadnost jejich instalace a používání. Bezdrátové sítě fungují na principu elektromagnetického vlnění, které se šíří vzduchem. Standardem v této oblasti je standard IEEE 802.11 (nejedná se o jeden standard, ale o vícero standardů, z nichž některé mají přesah i do jiných oblastí), často používaný pod obchodním označením wi-fi.