Устройство компьютера: а что там внутри? Реферат: Внутренние устройства системного блока компьютера Что есть внутри системного.

Настоящая книга посвящена рассмотрению железа – так в народе называют веществен­ную составляющую компьютеров (или Hardware - аппаратное обеспечение), в отличие от программной части функционирования компьютеров (или Software - программное обеспе­чение). Стандартная комплектация домашнего персонального компьютера показана на рисунке ниже.

Из чего состоит аппаратная часть персонального компьютера? Прежде всего, из сис­темного блока, внутри которого расположены внутренние устройства и внешних уст­ройств , подключаемых к системному блоку с помощью информационных кабелей или устанавливающих с ним связь по беспроводным информационным каналам (с помощью инфракрасного излучения, радиоволн и т.д.).

К внешним устройствам относятся те, которые находятся вне системного блока. К ним относятся: клавиатура, мышь, дисплей, могут быть и другие устройства: принтер, внешний модем, сканер и другие устройства.

К внутренним устройствам относятся системная плата (в народе называемая материн­ская или просто «мать»), центральный процессор, оперативная память, блок питания, жесткий диск, ранее устанавливался накопитель на гибких дисках, накопитель на CD -ROM дисках и (или) накопитель на DVD дисках, звуковая плата, видеоплата, динамик, а также некоторые другие дополнительные устройства, вставляемые в так называемые слоты расширения - сетевые карты, телевизионные карты и т.д. На рисунке ниже показано стандартное расположение внутренних устройств в системном блоке.

Материнская плата, процессор, оперативная память, видеоплата, звуковая плата, карты расширения, жест­кий диск и динамик находятся внутри системного блока, не видны пользователю, точнее, не имеют выхода на переднюю панель системного блока.

Внутренние устройства.

Корпус компьютера используется для установки в нем основных устройств, предо­хранения их от пыли и других внешних воздействий, а также в некоторой степени защи­щает пользователя от электромагнитного излучения компонентов, которые в нем нахо­дятся. На передней панели помещены индикаторы и кнопки, на нее лицевой стороной вы­ходят также некоторые внутренние устройства (накопители для гибких дисков, DVD -RW дисков).

Блок питания предназначен для преобразования переменного электрического тока напряжением 220 вольт в постоянный ток меньшего напряжения и питания им устройств, находящихся внутри системного блока. Как правило, этот блок поставляется вместе с сис­темным блоком, но его можно купить и отдельно. Системный блок имеет на задней сто­роне разъемы для подключения к источнику питания (электророзетке или сетевому фильтру), в некоторых моделях - разъем для подключения электропитания к монитору на 220 вольт (если монитор имеет электронно-лучевую трубку) и переключатель на разное входное напряжение – 110 или 220 вольт. Внутри системного корпуса расположены провода, которые выходят из блока питания и подклю­чаются к внутренним устройствам.

Материнская плата служит для взаимосвязи информационных потоков между раз­личными компонентами компьютера. На ней установлены центральный процессор, оперативная память, микросхема Bios , в ряде случаев – собственный вентилятор для охлаждения центрального процессора, а также разнообразные разъемы (для подключения внешних для платы вентиляторов, подключения последовательных и параллельных портов, плат расширения и так далее). Кроме того, в последнее время на материнскую плату стали монтировать встроенные сетевые, звуковые и видео – подсистемы, а также собственный динамик - пищалку.

Центральный процессор. Процессор, который можно назвать мозгом компьютера, выполняет основные операции. Процессоры могут быть: 86, 286, 386, 486 (серии х86), Pentium , Pentium ММХ, Pentium Pro , Pentium II , Pentium III , Pentium IV , Atom , Pentium Dual 2 Core , Pentium i 3, Pentium i 5, Pentium i 7 – производства фирмы Intel , а также других компаний, например, AMD – Athlon XP , Athlon 64 и др. Раз­личие между ними состоит в производительности. Чем выше у процессора тактовая час­тота, тем выше производительность вашего компьютера (хотя не всегда, например, на производительность влияет объем кэш-памяти первого и второго уровней, а также струк­тура обработки информации, к примеру, технология эмуляции вто­рого процессора Hyper -Threading ). На производительность также влияет наличие ядер; двух или трехядерный процессор работают намного быстрее, чем одноядерный.

Тактовая частота определяет, сколько операций в се­кунду может выполнять процессор. Для более ранних видов процессоров (например, 286) одна команда выполнялась за несколько тактов. В современных за один такт выполняется несколько операций.

Оперативная память . После включения компьютера, данные с жесткого диска пере­носятся в оперативную память, и процессор работает с ними. Если бы не было этого вида памяти, то процессор работал бы только с жестким диском и каждое данное приходилось бы записывать и считывать с него. При этом скорость работы резко бы снизилась, так как система находилась бы в ожидании операций ввода/вывода. При наличии оператив­ной памяти, которая работает со скоростью, близкой к скорости обработки данных про­цессором, производительность компьютера повышается. Чем больше размер памяти, тем меньше обращений к диску, тем быстрее будет работать компьютер.

Главной характеристикой памяти является ее размер, который измеряется в гигабай­тах. Может быть установлено 0,5, 1, 2, 3, 4 и т. д. гигабайт в системе. Часто для повышения производительности дешевле увеличить размер оперативной памяти, чем менять процессор на более высокую частоту.

Для того чтобы ускорить вычисления и не ждать, пока данные придут из оперативной памяти или необходимо записать в нее данные, в процессоре имеется более производительная кэш-память , которая различается объемом. Наличие кэш-памяти может довольно значи­тельно увеличить производительность компьютера.

В системном блоке также находится динамик , который обычно поставляется вместе с корпусом. Основная функция динамика – подача звуковых сигналов после включения компьютера и в случае его неисправности. Как правило, в других случаях он используется довольно редко. Для работы со звуком предназначена звуковая плата.

Звуковая плата. Эта плата обрабатывает звуковые данные, которые поступают из оперативной памяти. Данные могут поступать также из устройства считывания DVD -ROM дисков при проигрывании музыки. После обработки данные пересы­лаются на динамики, магнитофон или другие устройства.

Видеоплата обрабатывает данные для дисплея (монитора). Для программ, которые ра­ботают с двухмерными или трехмерными изображениями, обработку видеоданных для дисплея может взять на себя специальный процессор, находящийся на видеоплате, что разгрузит основной процессор. Качество изображения при этом обычно резко повыша­ется.

Одной из главных характеристик является размер видеопамяти платы. Он может иметь 1, 2, 4, 8…. 64, 128, 256 512 1024 и более мегабайт (обычно 0.5 – 1 Гигабайт). Чем больше памяти, тем быстрее проводится обработка данных.

Жесткий диск. Данные в компьютере хранятся на жестком диске. При выключении электропитания информация на жестком диске сохраняется. Одним из основных парамет­ров является ёмкость диска, которая измеряется в гигабайтах (Один гигабайт равен при­мерно одному миллиарду байт. В байте хранится один символ). Диск может иметь ём­кость от 8 гигабайт до 4 терабайт (1 терабайт равен 1024 гигабайт). Более старые диски имеют ём­кость, измеряемую в мегабайтах (один мегабайт равен примерно одному миллиону байт).

Теперь рассмотрим устройства, выходящие на переднюю поверхность системного блока (см. рис.ниже).

Накопители на гибких дисках. На переднюю панель корпуса компьютера, как пра­вило на устаревших компьютерах, лицевой стороной выходит устройство для работы с гибкими дисками размером 3,5 дюйма (рисунок справа). Дискеты 5 1/4 дюйма давно вышли из употребления и нами практически рассматри­ваться не будут, хотя многие принципы их работы такие же, как и для 3,5 дюймовых. От­метим, что в современных компьютерах уже давно отказались от исполь­зования и 3.5 дюймовых накопителей ввиду незначительного объема записываемой информации.

Гибкий диск 3,5 дюйма (далее просто дискета, дискетка) имеет внешний вид, показан­ный на рисунке выше. Данные, записанные пользователем на дискете, можно перемещать от одного компьютера к другому, так как практически на лю­бом компьютере ранее имелось такое же устройство для считывания с гибких дискет.

.

Условный вид накопителя показан на рисунке выше. Взяв дис­кету, вставьте ее в отверстие для дискеты до упора так, чтобы металлическая пластина была впереди, а стрелка на корпусе дискеты была сверху, и ее острие было направлено внутрь устройства. После этого защитная крышка считывающего устройства встанет на свое первоначальное место. Чтобы вынуть дискету, необходимо нажать на кнопку, распо­ложенную на передней панели накопителя. При этом дискета выйдет из устройства при­мерно на 1/3 ее длины, после чего ее можно вынуть рукой.

На рисунке левый угол дискеты скошен. Это сделано для того, чтобы система могла определить, какой стороной вставлена дискета. Если попробовать вставить дискету обратной стороной, то дискета не будет вставляться в устройство. В этом случае не нужно применять силу, а перевернуть дискету.

На дискете имеется два окошка. На правом окошке с задней стороны расположен переключатель. Если переключатель закрывает окошко, то на дискету можно записывать информацию и считывать ее. Если же защелка открыта, то данные можно только считывать. Обычно переключатель используется для того, чтобы при хранении важных данных случайно на них не записать другую информа­цию, что приведет к их уничтожению, или в качестве защиты от вирусов.

На рисунке выше показан внешний вид передней панели накопителя для флоппи-дисков. Кнопка используется, как уже указывалось, для того, чтобы вынуть дискету. Индикатор начинает светиться, когда с дискетой выполняются операции ввода/вывода, то есть данные записываются на дискету или с нее считываются.

Накопитель для CD (DVD) - дисков работает с CD , DVD дисками разных типов. Внешний вид этих дисков, которые также называются компакт-дисками, одинаков и показан на рисунке справа. CD -ROM (DVD -ROM ) диски изготавливаются промышленным способом и на них записать дополнительную информацию нельзя. CD -R (DVD -R , DVD +R ) диски позволяют записать на них информацию, но только один раз, хотя можно информацию дозаписать, если на диске имеется свободное место. CD -RW (DVD -RW , DVD +RW ) диски позволяют не только записывать на них информацию, но и стирать предыдущую, что позволяют использовать их многократно.

После того, как диск был положен в лоток, снова нажмите кнопку для выдвижения лотка и лоток войдет в устройство. CD (DVD ) - диски обычно находятся в коробке или в бумажном пакетике. Откройте коробку. Чтобы достать диск, подведите указательный палец к центру диска и выньте его большим и средним пальцами, после чего положите на лоток рабочей поверхностью вниз, соответ­ственно, название будет наверху. Для того чтобы вставить CD (DVD )-диск, необходимо нажать кнопку на передней панели нако­пителя при работающем компьютере (см. рис.выше.). При этом автоматически выдвинется лоток, на который можно поло­жить диск. В лотке имеется два углубления, так как существуют два формата дисков. Один из них, поменьше, используется редко, хотя иногда показывается в фантастических фильмах. Диски такого формата вставляются в меньшее углубление. Диск второго типа, наиболее распространенный, кладется в большую выемку, рабочей поверх­ностью вниз, а нарисованным изображением - сверху. После того, как диск был положен в лоток, снова нажмите кнопку для выдвижения лотка и лоток войдет в устройство.

Иногда при нажатии на кнопку, лоток остается на месте. Для того, чтобы выдвинуть лоток, можно воспользоваться отверстием для принудительного открытия лотка. Для этого, разогните скрепку, конец ее вставьте в это отверстие и немного нажмите. Лоток выйдет из накопителя.

На тыльной стороне диска находится его название или другая информация. Противопо­ложная сторона является рабочей и ее нежелательно трогать руками. При очистке CD (DVD ) -дисков от пыли тряпочкой мягко проводят перпендикулярно дорожкам записи от внут­реннего отверстия к внешнему краю.

CD (DVD )-диски бывают двух типов. Первый – это диски с записью текстовой, графической и другой информации, как правило, с программами или текстом. Второй тип - музыкальные диски, используемые в лазерных аудиопроигрывателях и их также можно использовать для проигрывания на устройстве считывания CD (DVD )- дисков (далее устройств CD ) на компь­ютере. Звук при этом можно прослушивать через наушники или из колонок. Штекер на­ушников вставляют в специальное отверстие на лицевой поверхности накопителя. Для увеличения/уменьшения громкости наушников используется регулятор, который распо­ложен около отверстия для штекера. Световой индикатор работает при считывании ин­формации с диска. Так как считывание происходит скачками, то индикатор может мигать.

Внешний вид DVD-накопителей аналогичен накопителю считывания с CD -ROM дисков. Передняя панель накопителя CD -RW показана на рисунке выше.

Кнопки на системном блоке . Кроме вышеуказанных устройств, на передней панели системного блока, как правило, находятся клавиши Reset, Power, как показано на рисунке выше, на устаревших блоках может быть – клавиша Turbo, замок для ключа и индикатор. В последнее время про­изошел переход на стандарт АТХ, в котором отсутствуют замок для ключа, кнопка Turbo и индика­тор системной частоты. Таким образом на современном системном (и в моноблоке), как правило, находится только кнопка включения и, часто, индикатор работы жестких дисков.

Кнопка Power предназначена для включения компьютера. При ее нажатии электриче­ский ток подается к основным компонентам внутри системного блока, производится их тестирование и далее - загрузка программ операционной системы в зависимости от того, какая из них установлена на компьютере: UNIX или Windows 9х. В более старых компью­терах эта кнопка размещалась на задней стенке системного корпуса, потом сбоку, однако вот уже лет десять устанавливается на передней панели. Около переключателя обычно расположена надпись типа Power или On и Off. Для того, чтобы выключить компьютер обычно при выходе из операционной системы путем нажатия на конпку Завершение работы из панно Пуск , компьютер автоматически выключается. Однако, в некоторых случаях, например, при зависании системы требуется выключить компьютер принудительно. Для этого нужно нажать кнопку Power и подержать ее нажатой несколько секунд.

Кнопка Reset (в старых компьютерах) служит для перезапуска компьютера. При ее нажатии произво­дится перезагрузка операционной системы, как и при включении компьютера в самом начале работы.

В каких случаях используется эта кнопка? Время от времени происходят сбои сис­темы. Чем более сложная и неотлаженная программа, тем больше в ней ошибок. Со вре­менем, с выходом более современных и соответственно более отлаженных версий количе­ство ошибок уменьшается, но полностью от них избавиться невозможно в силу сложности программ. Существуют даже стандарты, определяющие количество ошибок в больших системах.

Говорят, компьютер «завис», когда система не реагирует на нажатие на клавиши кла­виатуры, либо программа начинает выдавать на экран непонятные символы, либо при на­жатии на одну клавишу происходит действие, свойственное нажатию на другую. В этом случае желательно перезагрузить компьютер. Однако если выключить питание компью­тера, а затем нажать на клавишу Power, включив таким образом компьютер, то все сис­темы испытывают как бы шок. При большом количестве включений и выключений уве­личивается вероятность выхода из строя микросхем (тот же принцип, что и при включе­нии электролампочки). Для этих случаев предусматривается клавиша Reset, которая по­зволяет перезагрузить компьютер без отключения электрического тока.

Если вы все-таки решили выключить и включить компьютер при помощи клавиши Power, то между выключением и включением подождите 40-50 секунд. Таким образом вы удлините срок службы вашей системы. Кроме ошибок в матобеспечении, зависание ком­пьютера может происходить из-за действий программ-вирусов. В этом случае желательно перезагрузиться с системной дискеты.

Не все системные блоки имеют кнопку Reset . В некоторых блоках кнопка Reset может располагаться внутри кнопки Power (неподвижной ее части) или около нее.

Клавиша Turbo в настоящее время практически используется. Если она у вас есть, то лучше всего ее включить (то есть на индикаторе появится большее по значению число или слово High) и больше не трогать. Эта клавиша появилась в компьютере, когда при появлении более быстрых процессоров возникала потребность в уменьшении мощности, чтобы могли работать старые программы. Ныне программы сами определяют производитель­ность компьютера и могут замедлить работу компьютера (в основном это используется в игровых программах), так что клавиша Turbo не используется.

Индикаторы . Как правило, на компьютере они четырех видов.

Индикатор частоты (в старых компьютерах) работы процессора показывает на табло числовое значение час­тоты. Эти значения могут быть численными и текстовыми. Численных значений обычно два, первое - тактовая частота вашего процессора, второе - пониженная частота его ра­боты. Текстовых значений тоже два: High (повышенная) и Low (низкая), что означает ра­боту процессора на нормальной (High) или низкой (Low) частоте. Если ваш компьютер был модифицирован или был куплен в фирме, где компьютер там и был собран, то на ин­дикаторе может быть показано иное значение, чем на самом деле работает процессор. Для того чтобы определить частоту работы процессора, лучше воспользоваться тестовыми программами. При работе с компьютером индикатор ныне практически не используется. На современных компьютерах этот индикатор не используется.

Индикатор обращения к жесткому диску зажигается при выполнении операций ввода/вывода к жесткому диску. Около него может располагаться значок .

Индикатор включения электропитания зажигается при включении компьютера. Около индикатора находится название Power или значок .

Индикатор Turbo (в старых компьютерах) зажигается при режиме Turbo, то есть повышенной мощности или той, на которую рассчитан центральный процессор. Около него находится надпись Turbo или значок . При работе в современных компьютерах практически не используется.

Дополнительно , на передней панели или сбоку от нее могут находиться разъемы USB и аудиовход и аудовыход.

Внешние устройства .

Кроме системного блока в состав персонального компьютера входит дисплей (также называется монитором ), на кото­рый выводится текстовая и графическая информация. Внешне он напоминает телевизор, что видно из рисунка ранее. Имеется два типа мониторов: цветной и монохромный (черно-белый, уже практически не используется). Основными харак­теристиками являются частота вывода строк на экран (чем она больше, тем лучше для глаз), разрешение , которое может быть 480х640, 600х800, 768х1024 и т. д. (чем больше это значение, тем лучше), размер экрана по диагонали в дюймах (может быть 14, 15, 17, 19 и другие).

Следующим компонентом является клавиатура (рисунок ниже), с помощью которой вводится текстовая информация и производится управление компьютером с помощью функциональных клавиш. Фактически она очень похожа на пишущую машинку, но имеет дополнительные клавиши и, кроме того, позволяет работать с разными наборами симво­лов, например, с кириллицей (русским) и латинским (английским) набором.

Рядом с клавиатурой находится устройство типа мышь , которое позволяет управлять курсором (рисунок справа). Она стала стандартным указательным устройством, используется практически во всех компьютерах и внешне действительно похожа на мышь – небольшая, с длинным хвостиком, то есть кабелем, который подключается к системному блоку. Здесь и далее мы будем для удобства называть это устройство просто мышь или мышка.

В нижней части устройства находится шарик (или светодиодное устройство), который позволяет при движении мыши по коврику пере­мещать курсор на экране дисплея. Можно попробовать работать и без коврика, но так как сцепление между ковриком и шариком мыши выше, чем на поверхности стола, то лучше иметь коврик, тем более что стоит он недорого. Мышь имеет две или три кнопки, однако в практической работе используются две из них: левая и правая. В последних моделях мыши вместо третьей кнопки расположено колесико, позволяющее «прокручивать» выво­димый на экране текст.

Часто компьютеры имеют устройство вывода информации на бумагу, которое называ­ется принтером . Основными характеристиками принтера являются его вид (игольчатый, струйный, лазерный), размер бумаги, с которой он работает (А4, А3 и т.д.), возможность вывода изображения в цвете, скорость вывода напечатанных листов и т.д.

Компьютер, который может работать со звуком, имеет колонки для воспроизведения звуковой информации. Как правило, их две для обеспечения стереозвучания. Колонки могут быть встроены дисплей.

Кроме того, дополнительно в комплект персонального компьютера могут быть вклю­чены другие внешние устройства – сканер (рисунок ниже), плоттер, джойстик, внешний жесткий диск и др. Однако указанная комплектация является базовой, достаточной для выполнения стандартных наборов программ, называемых пакетами, как например, Microsoft Office и решать некоторые прикладные задачи, в частности, Мультимедиа – работу со звуком и изображением.

Компьютер имеет средства ввода, вывода, обработки информации и устройство, управляющее работой компонентов компьютера. К типовым устройствам ввода информа­ции относятся клавиатура , с которой вводятся символы и подаются команды для функ­ционирования компьютера, мышь , сканер , микрофон , цифровые видеокамера и фотока­мера и другие. К типовым устройствам вывода информации относят дисплей , на экран которого выводится визуальная информация, принтер , звуковые колонки и пр.

Имеются также устройства ввода/вывода, которые не только вводят информацию, но и выводят ее : накопители на гибких дисках , накопители на CD и DVD - дисках , жесткие диски , магнитофоны (или правильнее – стримеры ), модемы и пр.

Персональный компьютер - универсальная техническая система.

Его конфигурацию (состав оборудования) можно гибко изменять по мере необходимости.

Тем не менее, существует понятие базовой конфигурации, которую считают типовой. В таком комплекте компьютер обычно поставляется.

Понятие базовой конфигурации может меняться.

В настоящее время в базовой конфигурации рассматривают четыре устройства:

• системный блок;
• монитор;
• клавиатуру;
• мышь.

Помимо компьютеров с базовой конфигурации все большее распространение получают мультимедийные компьютеры, оснащенные устройством чтения компакт-дисков, колонками и микрофоном.

Справка : «Юлмарт», на сегодняшний день самый хороший и удобный интернет магазин, где бесплатно вас проконсультируют при покупке компьютера любой конфигурации.

Системный блок представляет собой основной узел, внутри которого установлены наиболее важные компоненты.

Устройства, находящиеся внутри системного блока, называют внутренними, а устройства, подключаемые к нему снаружи, называют внешними.

Внешние дополнительные устройства, предназначенные для ввода, вывода и длительного хранения данных, также называют периферийными.

Как устроен системный блок

По внешнему виду системные блоки различаются формой корпуса.

Корпуса персональных компьютеров выпускают в горизонтальном (desktop) и вертикальном (tower) исполнении.

Корпуса, имеющие вертикальное исполнение, различают по габаритам:

• полноразмерный (big tower);
• среднеразмерный (midi tower);
• малоразмерный (mini tower).

Среди корпусов, имеющих горизонтальное исполнение, выделяют плоские и особо плоские (slim).

Выбор того или иного типа корпуса определяется вкусом и потребностями модернизации компьютера.

Наиболее оптимальным типом корпуса для большинства пользователей является корпус типа mini tower.

Он имеет небольшие габариты, его удобно располагать как на рабочем столе, так и на тумбочке вблизи рабочего стола или на специальном держателе.

Он имеет достаточно места для размещения от пяти до семи плат расширения.

Кроме формы, для корпуса важен параметр, называемый форм-фактором.От него зависят требования к размещаемым устройствам.

В настоящее время в основном используются корпуса двух форм-факторов: AT и АТХ.

Форм-фактор корпуса должен быть обязательно согласован с форм-фактором главной (системной) платы компьютера, так называемой материнской платы.

Корпуса персональных компьютеров поставляются вместе с блоком питания и, таким образом, мощность блока питания также является одним из параметров корпуса.

Для массовых моделей достаточной является мощность блока питания 200-250 Вт.

В системный блок входит (вмещается):

• Материнская плата
• Микросхема ПЗУ и система BIOS
• Энергонезависимая память CMOS
• Жесткий диск

Материнская плата

Материнская плата (mother board ) - основная плата персонального компьютера, представляющая из себя лист стеклотекстолита, покрытый медной фольгой.

Путем травления фольги получают тонкие медные проводники соединяющие электронные компоненты.

На материнской плате размещаются:

• процессор - основная микросхема, выполняющая большинство математических и логических операций;
• шины - наборы проводников, по которым происходит обмен сигналами между внутренними устройствами компьютера;
• оперативная память (оперативное запоминающее устройство, ОЗУ) - набор микросхем, предназначенных для временного хранения данных, когда компьютер включен;
• ПЗУ (постоянное запоминающее устройство) - микросхема, предназначенная для длительного хранения данных, в том числе и когда компьютер выключен;
• микропроцессорный комплект (чипсет) - набор микросхем, управляющих работой внутренних устройств компьютера и определяющих основные функциональные возможности материнской платы;
• разъемы для подключения дополнительных устройств (слоты).

(микропроцессор, центральный процессор, CPU) - основная микросхема компьютера, в которой и производятся все вычисления.

Он представляет из себя большую микросхему, которую можно легко найти на материнской плате.

На процессоре устанавливается большой медный ребристый радиатор, охлаждаемый вентилятором.

Конструктивно процессор состоит из ячеек, в которых данные могут не только храниться, но и изменяться.

Внутренние ячейки процессора называют регистрами.

Важно также отметить, что данные, попавшие в некоторые регистры, рассматриваются не как данные, а как команды, управляющие обработкой данных в других регистрах.

Среди регистров процессора есть и такие, которые в зависимости от своего содержания способны модифицировать исполнение команд. Таким образом, управляя засылкой данных в разные регистры процессора, можно управлять обработкой данных.

На этом и основано исполнение программ.

С остальными устройствами компьютера, и в первую очередь с оперативной памятью, процессор связан несколькими группами проводников, называемых шинами.

Основных шин три: шина данных, адресная шина и командная шина.

Адресная шина

У процессоров Intel Pentium (а именно они наиболее распространены в персональных компьютерах) адресная шина 32-разрядная, то есть состоит из 32 параллельных линий. В зависимости от того, есть напряжение на какой-то из линий или нет, говорят, что на этой линии выставлена единица или ноль. Комбинация из 32 нулей и единиц образует 32-разрядный адрес, указывающий на одну из ячеек оперативной памяти. К ней и подключается процессор для копирования данных из ячейки в один из своих регистров.

Шина данных

По этой шине происходит копирование данных из оперативной памяти в регистры процессора и обратно. В компьютерах, собранных на базе процессоров Intel Pentium, шина данных 64-разрядная, то есть состоит из 64 линий, по которым за один раз на обработку поступают сразу 8 байтов.

Шина команд

Для того чтобы процессор мог обрабатывать данные, ему нужны команды. Он должен знать, что следует сделать с теми байтами, которые хранятся в его регистрах. Эти команды поступают в процессор тоже из оперативной памяти, но не из тех областей, где хранятся массивы данных, а оттуда, где хранятся программы. Команды тоже представлены в виде байтов. Самые простые команды укладываются в один байт, однако есть и такие, для которых нужно два, три и более байтов. В большинстве современных процессоров шина команд 32-разрядная (например, в процессоре Intel Pentium), хотя существуют 64-разрядные процессоры и даже 128-разрядные.

В процессе работы процессор обслуживает данные, находящиеся в его регистрах, в поле оперативной памяти, а также данные, находящиеся во внешних портах процессора.

Часть данных он интерпретирует непосредственно как данные, часть данных - как адресные данные, а часть - как команды.

Совокупность всех возможных команд, которые может выполнить процессор над данными, образует так называемую систему команд процессора.

Основными параметрами процессоров являются:

• рабочее напряжение
• разрядность
• рабочая тактовая частота
• коэффициент внутреннего умножения тактовой частоты
• размер кэш памяти

Рабочее напряжение процессора обеспечивает материнская плата, поэтому разным маркам процессоров соответствуют разные материнские платы (их надо выбирать совместно). По мере развития процессорной техники происходит постепенное понижение рабочего напряжения.

Разрядность процессора показывает, сколько бит данных он может принять и обработать в своих регистрах за один раз (за один такт).

В основе работы процессора лежит тот же тактовый принцип, что и в обычных часах. Исполнение каждой команды занимает определенное количество тактов.

В настенных часах такты колебаний задает маятник; в ручных механических часах их задает пружинный маятник; в электронных часах для этого есть колебательный контур, задающий такты строго определенной частоты.

В персональном компьютере тактовые импульсы задает одна из микросхем, входящая в микропроцессорный комплект (чипсет), расположенный на материнской плате.

Чем выше частота тактов, поступающих на процессор, тем больше команд он может исполнить в единицу времени, тем выше его производительность.

Обмен данными внутри процессора происходит в несколько раз быстрее, чем обмен с другими устройствами, например с оперативной памятью.

Для того чтобы уменьшить количество обращений к оперативной памяти, внутри процессора создают буферную область - так называемую кэш память.Это как бы «сверхоперативная память».

Когда процессору нужны данные, он сначала обращается в кэш память, и только если там нужных данных нет, происходит его обращение в оперативную память.

Принимая блок данных из оперативной памяти, процессор заносит его одновременно и в кэш память.

«Удачные» обращения в кэш память называют попаданиями в кэш.

Процент попаданий тем выше, чем больше размер кэш памяти, поэтому высокопроизводительные процессоры комплектуют повышенным объемом кэш памяти.

Нередко кэш память распределяют по нескольким уровням.

Кэш первого уровня выполняется в том же кристалле, что и сам процессор, и имеет объем порядка десятков Кбайт.

Кэш второго уровня находится либо в кристалле процессора, либо в том же узле, что и процессор, хотя и исполняется на отдельном кристалле.

Кэш-память первого и второго уровня работает на частоте, согласованной с частотой ядра процессора.

Кэш-память третьего уровня выполняют на быстродействующих микросхемах типа SRAM и размещают на материнской плате вблизи процессора. Ее объемы могут достигать нескольких Мбайт, но работает она на частоте материнской платы.

Шинные интерфейсы материнской платы

Связь между всеми собственными и подключаемыми устройствами материнской платы выполняют ее шины и логические устройства, размещенные в микросхемах микропроцессорного комплекта (чипсета).

От архитектуры этих элементов во многом зависит производительность компьютера.

Шинные интерфейсы

ISA (Industry Standard Architecture) - устаревшая системная шина IBM PC-совместимых компьютеров.

EISA (Extended Industry Standard Architecture) - Расширение стандарта ISA. Отличается увеличенным разъемом и увеличенной производительностью (до 32 Мбайт/с). Как и ISA, в настоящее время данный стандарт считается устаревшим.

PCI (Peripheral Component Interconnect - дословно: взаимосвязь периферийных компонентов) - шина ввода/вывода для подключения периферийных устройств к материнской плате компьютера.

AGP (Accelerated Graphics Port - ускоренный графический порт) - разработанная в 1997 году компанией Intel, специализированная 32-битная системная шина для видеокарты. Основной задачей разработчиков было увеличение производительности и уменьшение стоимости видеокарты, за счет уменьшения количества встроенной видеопамяти.

USB (Universal Serial Bus - универсальная последовательная магистраль) - Этот стандарт определяет способ взаимодействия компьютера с периферийным оборудованием. Он позволяет подключать до 256 различных устройств, имеющих последовательный интерфейс. Устройства могут включаться цепочками (каждое следующее устройство подключается к предыдущему). Производительность шины USB относительно невелика и составляет до 1.5 Мбит/с, но для таких устройств, как клавиатура, мышь, модем, джойстик и тому подобное, этого достаточно. Удобство шины состоит в том, что она практически исключает конфликты между различным оборудованием, позволяет подключать и отключать устройства в «горячем режиме» (не выключая компьютер) и позволяет объединять несколько компьютеров в простейшую локальную сеть без применения специального оборудования и программного обеспечения.

Параметры микропроцессорного комплекта (чипсета) в наибольшей степени определяют свойства и функции материнской платы.

В настоящее время большинство чипсетов материнских плат выпускаются на базе двух микросхем, получивших название «северный мост» и «южный мост».

«Северный мост» управляет взаимосвязью четырех устройств: процессора, оперативной памяти, порта AGP и шины PCI. Поэтому его также называют четырехпортовым контроллером.

«Южный мост» называют также функциональным контроллером. Он выполняет функции контроллера жестких и гибких дисков, функции моста ISA - PCI, контроллера клавиатуры, мыши, шины USB и тому подобное

(RAM - Random Access Memory) - это массив кристаллических ячеек, способных хранить данные.

Существует много различных типов оперативной памяти, но с точки зрения физического принципа действия различают динамическую память (DRAM) и статическую память (SRAM).

Ячейки динамической памяти (DRAM) можно представить в виде микроконденсаторов, способных накапливать заряд на своих обкладках.

Это наиболее распространенный и экономически доступный тип памяти.

Недостатки этого типа связаны, во-первых, с тем, что как при заряде, так и при разряде конденсаторов неизбежны переходные процессы, то есть запись данных происходит сравнительно медленно.

Второй важный недостаток связан с тем, что заряды ячеек имеют свойство рассеиваться в пространстве, причем весьма быстро.

Если оперативную память постоянно не «подзаряжать», утрата данных происходит через несколько сотых долей секунды.

Для борьбы с этим явлением в компьютере происходит постоянная регенерация (освежение, подзарядка) ячеек оперативной памяти.

Регенерация осуществляется несколько десятков раз в секунду и вызывает непроизводительный расход ресурсов вычислительной системы.

Ячейки статической памяти (SRAM) можно представить как электронные микроэлементы - триггеры, состоящие из нескольких транзисторов.

В триггере хранится не заряд, а состояние (включен/выключен), поэтому этот тип памяти обеспечивает более высокое быстродействие, хотя технологически он сложнее и, соответственно, дороже.

Микросхемы динамической памяти используют в качестве основной оперативной памяти компьютера.

Микросхемы статической памяти используют в качестве вспомогательной памяти (так называемой кэш памяти), предназначенной для оптимизации работы процессора.

Каждая ячейка памяти имеет свой адрес, который выражается числом.

Одна адресуемая ячейка содержит восемь двоичных ячеек, в которых можно сохранить 8 бит, то есть один байт данных.

Таким образом, адрес любой ячейки памяти можно выразить четырьмя байтами.

Оперативная память в компьютере размещается на стандартных панельках, называемых модулями.

Модули оперативной памяти вставляют в соответствующие разъемы на материнской плате.

Конструктивно модули памяти имеют два исполнения - однорядные (SIMM-модули) и двухрядные (DIMM-модули).

Основными характеристиками модулей оперативной памяти являются объем памяти и время доступа.

Время доступа показывает, сколько времени необходимо для обращения к ячейкам памяти - чем оно меньше, тем лучше. Время доступа измеряется в миллиардных долях секунды (наносекундах, нс).

Микросхема ПЗУ и система BIOS

В момент включения компьютера в его оперативной памяти нет ничего - ни данных, ни программ, поскольку оперативная память не может ничего хранить без подзарядки ячеек более сотых долей секунды, но процессору нужны команды, в том числе и в первый момент после включения.

Поэтому сразу после включения на адресной шине процессора выставляется стартовый адрес.

Это происходит аппаратно, без участия программ (всегда одинаково).

Процессор обращается по выставленному адресу за своей первой командой и далее начинает работать по программам.

Этот исходный адрес не может указывать на оперативную память, в которой пока ничего нет.

Он указывает на другой тип памяти - постоянное запоминающее устройство (ПЗУ).

Микросхема ПЗУ способна длительное время хранить информацию, даже когда компьютер выключен.

Программы, находящиеся в ПЗУ, называют «зашитыми» - их записывают туда на этапе изготовления микросхемы.

Комплект программ, находящихся в ПЗУ, образует базовую систему ввода-вывода (BIOS - Basic Input Output System).

Основное назначение программ этого пакета состоит в том, чтобы проверить состав и работоспособность компьютерной системы и обеспечить взаимодействие с клавиатурой, монитором, жестким диском и дисководом гибких дисков.

Программы, входящие в BIOS, позволяют нам наблюдать на экране диагностические сообщения, сопровождающие запуск компьютера, а также вмешиваться в ход запуска с помощью клавиатуры.

Энергонезависимая память CMOS

Работа таких стандартных устройств, как клавиатура, может обслуживаться программами, входящими в BIOS, но такими средствами нельзя обеспечить работу со всеми возможными устройствами.

Так, например, изготовители BIOS абсолютно ничего не знают о параметрах наших жестких и гибких дисков, им не известны ни состав, ни свойства произвольной вычислительной системы.

Для того чтобы начать работу с другим оборудованием, программы, входящие в состав BIOS, должны знать, где можно найти нужные параметры.

По очевидным причинам их нельзя хранить ни в оперативной памяти, ни в постоянном запоминающем устройстве.

Специально для этого на материнской плате есть микросхема «энергонезависимой памяти», по технологии изготовления называемая CMOS.

От оперативной памяти она отличается тем, что ее содержимое не стирается во время выключения компьютера, а от ПЗУ она отличается тем, что данные в нее можно заносить и изменять самостоятельно, в соответствии с тем, какое оборудование входит в состав системы.

Эта микросхема постоянно подпитывается от небольшой батарейки, расположенной на материнской плате.

Заряда этой батарейки хватает на то, чтобы микросхема не теряла данные, даже если компьютер не будут включать несколько лет.

В микросхеме CMOS хранятся данные о гибких и жестких дисках, о процессоре, о некоторых других устройствах материнской платы.

Тот факт, что компьютер четко отслеживает время и календарь (даже и в выключенном состоянии), тоже связан с тем, что показания системных часов постоянно хранятся (и изменяются) в CMOS.

Таким образом, программы, записанные в BIOS, считывают данные о составе оборудования компьютера из микросхемы CMOS, после чего они могут выполнить обращение к жесткому диску, а в случае необходимости и к гибкому, и передать управление тем программам, которые там записаны.

Жесткий диск

Жесткий диск - основное устройство для долговременного хранения больших объемов данных и программ.

На самом деле это не один диск, а группа соосных дисков, имеющих магнитное покрытие и вращающихся с высокой скоростью.

Таким образом, этот «диск» имеет не две поверхности, как должно быть у обычного плоского диска, а 2n поверхностей, где n - число отдельных дисков в группе.

Над каждой поверхностью располагается головка, предназначенная для чтения-записи данных.

При высоких скоростях вращения дисков (90 об/с) в зазоре между головкой и поверхностью образуется аэродинамическая подушка, и головка парит над магнитной поверхностью на высоте, составляющей несколько тысячных долей миллиметра.

При изменении силы тока, протекающего через головку, происходит изменение напряженности динамического магнитного поля в зазоре, что вызывает изменения в стационарном магнитном поле ферромагнитных частиц, образующих покрытие диска.Так осуществляется запись данных на магнитный диск.

Операция считывания происходит в обратном порядке.

Намагниченные частицы покрытия, проносящиеся на высокой скорости вблизи головки, наводят в ней ЭДС самоиндукции.

Электромагнитные сигналы, возникающие при этом, усиливаются и передаются на обработку.

Управление работой жесткого диска выполняет специальное аппаратно-логическое устройство - контроллер жесткого диска.

В настоящее время функции контроллеров дисков выполняют микросхемы, входящие в микропроцессорный комплект (чипсет), хотя некоторые виды высокопроизводительных контроллеров жестких дисков по-прежнему поставляются на отдельной плате.

К основным параметрам жестких дисков относятся емкость и производительность.

На жестком диске может храниться годами, однако иногда требуется ее перенос с одного компьютера на другой.

Несмотря на свое название, жесткий диск является весьма хрупким прибором, чувствительным к перегрузкам, ударам и толчкам.

Теоретически, переносить информацию с одного рабочего места на другое путем переноса жесткого диска возможно, и в некоторых случаях так и поступают, но все-таки этот прием считается нетехнологичным, поскольку требует особой аккуратности и определенной квалификации.

Для оперативного переноса небольших объемов информации используют так называемые гибкие магнитные диски (дискеты), которые вставляют в специальный накопитель - дисковод.

Приемное отверстие накопителя находится на лицевой панели системного блока.

Начиная с 1984 года выпускались гибкие диски 5.25 дюйма высокой плотности (1.2 Мбайт).

В наши дни диски размером 5.25 дюйма не используются, и соответствующие дисководы в базовой конфигурации персональных компьютеров после 1994 года не поставляются.

Гибкие диски размером 3.5 дюйма выпускают с 1980 года.

Сейчас стандартными считают диски размером 3.5 дюйма высокой плотности. Они имеют емкость 1440 Кбайт (1.4 Мбайт) и маркируются буквами HD (high density - высокая плотность).

С нижней стороны гибкий диск имеет центральную втулку, которая захватывается шпинделем дисковода и приводится во вращение.

Магнитная поверхность прикрыта сдвигающейся шторкой для защиты от влаги, грязи и пыли.

Если на гибком диске записаны ценные данные, его можно защитить от стирания и перезаписи, сдвинув защитную задвижку так, чтобы образовалось открытое отверстие.

Гибкие диски считаются малонадежными носителями информации.

Пыль, грязь, влага, температурные перепады и внешние электромагнитные поля очень часто становятся причиной частичной или полной утраты данных, хранившихся на гибком диске.

Поэтому использовать гибкие диски в качестве основного средства хранения информации недопустимо.

Их используют только для транспортировки информации или в качестве дополнительного (резервного) средства хранения.

Дисковод компакт-дисков CD-ROM

Аббревиатура CD-ROM (Compact Disc Read-Only Memory) переводится на русский язык как постоянное запоминающее устройство на основе компакт-диска.

Принцип действия этого устройства состоит в считывании числовых данных с помощью лазерного луча, отражающегося от поверхности диска.

Цифровая запись на компакт-диске отличается от записи на магнитных дисках очень высокой плотностью, и стандартный компакт-диск может хранить примерно 650 Мбайт данных.

Большие объемы данных характерны для мультимедийной информации (графика, музыка, видео), поэтому дисководы CD-ROM относят к аппаратным средствам мультимедиа.

Программные продукты, распространяемые на лазерных дисках, называют мультимедийными изданиями.

Сегодня мультимедийные издания завоевывают все более прочное место среди других традиционных видов изданий.

Так, например, существуют книги, альбомы, энциклопедии и даже периодические издания (электронные журналы), выпускаемые на CD-ROM.

Основным недостатком стандартных дисководов CD-ROM является невозможность записи данных, но параллельно с ними существуют и устройства однократной записи CD-R (Compact Disk Recorder), и устройства многократной записи CD-RW.

Основным параметром дисководов CD-ROM является скорость чтения данных.

В настоящее время наибольшее распространение имеют устройства чтения CD-ROM с производительностью 32х-50х. Современные образцы устройств однократной записи имеют производительность 4х-8х, а устройств многократной записи - до 4х.

Персональный компьютер - универсальная техническая система. Его конфигурацию (состав оборудования) можно гибко изменять по мере необходимости. Тем не менее, существует понятие базовой конфигурации, которую считают типовой. В таком комплекте компьютер обычно поставляется. Понятие базовой конфигурации может меняться. В настоящее время в базовой конфигурации рассматривают четыре устройства:

• системный блок;
• монитор;
• клавиатуру;
• мышь.

Системный блок представляет собой основной узел, внутри которого установлены наиболее важные компоненты. Устройства, находящиеся внутри системного блока, называют внутренними , а устройства, подключаемые к нему снаружи, называют внешними . Внешние дополнительные устройства, предназначенные для ввода, вывода и длительного хранения данных, также называют периферийными .

Системный блок состоит из:

1. корпуса;
2. материнской платы;
3. процессора;
4. оперативной памяти;
5. жесткого диска;
6. накопителя флоппи-дисков;
7. накопителя компакт- (или DVD) дисков;
8. видеокарты;
9. звуковой карты

Корпус системного блока
По внешнему виду системные блоки различаются формой корпуса. Корпуса персональных компьютеров выпускают в горизонтальном (desktop) и вертикальном (tower) исполнении. Корпуса, имеющие вертикальное исполнение, различают по габаритам: полноразмерный (big tower), среднеразмерный (midi tower) и малоразмерный {mini tower). Среди корпусов, имеющих горизонтальное исполнение, выделяют плоские и особо плоские (slim).

Кроме формы, для корпуса важен параметр, называемый форм-фактором. От него зависят требования к размещаемым устройствам. В настоящее время в основном используются корпуса двух форм-факторов: АТ и АТХ. Форм-фактор корпуса должен быть обязательно согласован с форм-фактором главной (системной) платы компьютера, так называемой материнской платы .

Корпуса персональных компьютеров поставляются вместе с блоком питания и, таким образом, мощность блока питания также является одним из параметров корпуса. Для массовых моделей достаточной является мощность блока питания 200-250 Вт.

Рис. 1. Примеры системных блоков

Все основные внутренние устройства персонального компьютера сосредоточены в системном блоке и располагаются в основном на специальном устройстве – материнской плате.

Материнская плата – основная плата персонального компьютера, которая используется для размещения его внутренних устройств.

Внутренняя схема персонального компьютера представлена на рис.2.

Рис.2. Внутренняя схема персонального компьютера

Материнская плата (mainboard, matherboard, systemboard)

Материнскую плату еще часто называют системной платой . Это основа компьютера. Именно эта плата определяет, какого типа процессор можно использовать, какой максимальный размер оперативной памяти можно будет установить и т. д.

Все платы расширения (видеокарта, контроллер SCSI, модем, сетевая карта и т. д.) крепятся к материнской плате. Кроме того, на материнской плате находятся микросхемы, управляющие всем, что есть в компьютере.

Основные компоненты системной платы, которые видны на фото и обозначены цифрами:

1. Процессорное гнездо.
2. Разъемы для оперативной памяти.
3. Интерфейсы шины PCI.
4. Микросхема системной логики (чипсет).
5. Интерфейсы для подключения жестких дисков и накопителей CD или DVD дисков.
6. Интерфейсы для подключения FDD.
7. Блок портов ввода/вывода.

Процессор

Процессор - это устройство, которое занимается обработкой и вычислением данных. Современные процессоры очень сложны. Основой любого процессора является ядро, которое состоит из миллионов транзисторов, расположенных на кристалле кремния.

Процессор можно разделить на две части:

• АЛУ (Арифметико-Логическое Устройство) - занимается обработкой данных
• УУ (Устройство Управления) – занимается передачей данных.

Процессор снабжен внутренней памятью . Называется она кэш-память и бывает двух уровней.

Внутренняя память процессора называется кэш-памятью

Современные процессоры имеют корпуса типа PGA (Pin Grid Array – шахматная решетка массива штырьков). На данный момент времени существуют несколько производителей процессоров, среди них можно особо выделить Intel и AMD.

Конструктивно процессор состоит из ячеек, похожих на ячейки оперативной памяти, но в этих ячейках данные могут не только храниться, но и изменяться. Внутренние ячейки процессора называют регистрами . Важно также отметить, что данные, попавшие в некоторые регистры, рассматриваются не как данные, а как команды, управляющие обработкой данных в других регистрах. Среди регистров процессора есть и такие, которые в зависимости от своего содержания способны модифицировать исполнение команд. Таким образом, управляя засылкой данных в разные регистры процессора, можно управлять обработкой данных. На этом и основано исполнение программ.

Рис. 2. Пример процессоров (слева – Athlon XP 3200+, справа – Athlon XP 3000+)

Следующий элемент - микропроцессорный комплект (чипсет). Это набор микросхем, управляющих работой внутренних устройств компьютера и определяющих основные функциональные возможности материнской платы.

Группы микропроцессоров

Чем шире набор системных команд процессора, тем сложнее его архитектура, тем длиннее формальная запись команды (в байтах), тем выше средняя продолжительность исполнения одной команды, измеренная в тактах работы процессора. Так, например, система команд процессоров Intel Pentium в настоящее время насчитывает более тысячи различных команд. Такие процессоры называют процессорами с расширенной системой команд - CISC-процессорами (CISC - Complex Instruction Set Computing).

В противоположность СISC-процессорам в середине 80-х годов появились процессоры архитектуры ^ RISC с сокращенной системой команд (RISC - Reduced Instruction Set Computing). При такой архитектуре количество команд в системе намного меньше, и каждая из них выполняется намного быстрее. Таким образом, программы, состоящие из простейших команд, выполняются этими процессорами много быстрее. Оборотная сторона сокращенного набора команд состоит в том, что сложные операции приходится эмулировать далеко не эффективной последовательностью простейших команд сокращенного набора.

В результате конкуренции между двумя подходами к архитектуре процессоров сложилось следующее распределение их сфер применения:

• CISC-процессоры используют в универсальных вычислительных системах;
• RISC-npoцеccopы используют в специализированных вычислительных системах или устройствах, ориентированных на выполнение единообразных операций;
• Нейропроцессоры - за один такт счета он совершает не 4 операции сложения, а 288.

Кроме того, существуют еще два типа микропроцессоров:

• VLIW (Very Length Instruction Word) – со сверх большим командным словом;
• MISC (Minimum Instruction Set Command) – с минимальным набором системы команд и весьма высоким быстродействием

ШИНЫ

Если процессор – это сердце персонального компьютера, то шины – это артерии и вены по которым текут электрические сигналы.

Шины - это каналы связи, применяемые для организации взаимодействия между устройствами компьютера.

Те разъемы, куда вставляются платы расширения это не шины. Это интерфейсы (слоты, разъемы), с их помощью осуществляется подключение к шинам, которых, зачастую, вообще не видно на материнских платах.

Существует три основных показателя работы шины. Это тактовая частота, разрядность и скорость передачи данных.

ISA (Industrial Standard Architecture – промышленная стандартная архитектура)

Историческим достижением компьютеров платформы IBM PC стало внедрение почти двадцать лет назад архитектуры, получившей статус промышленного стандарта ISA (Industry Standard Architecture). Она не только позволила связать все устройства системного блока между собой, но и обеспечила простое подключение новых устройств через стандартные разъемы (слоты). Пропускная способность шины, выполненной по такой архитектуре, составляет до 5,5 Мбайт/с, но, несмотря на низкую пропускную способность, эта шина продолжает использоваться в компьютерах для подключения сравнительно «медленных» внешних устройств, например, звуковых карт и модемов.

Рис. 3. Разъем ISA - 16bit

На интерфейс 8 разрядной ISA было выведено 8 каналов данных и 20 каналов адреса. Все это позволяло адресовать до 1 Мбайт памяти. С появлением 80286 процессора, который мог обрабатывать уже 16 бит данных, появилась необходимость в 16 разрядной ISA, что и было реализовано в 1984 году. Разъем был дополнен еще 36 каналами, 8 из которых были выведены под данные, а 7 – под адрес. Следует отметить, что некоторые платы расширения, рассчитанные на 8 разрядную шину, могут работать и с 16 разрядной. Кстати, понятие ключ – выступ в разъеме и вырез в подключаемой плате, появился вместе с 16 разрядной ISA. Так как до 1987 года IBM отказывалась публиковать полное описание и временные диаграммы ISA, многие производители железа решились на разработку собственных шин. Так появилась 32 разрядная ISA, которая не нашла применения, но фактически предопределила появление шин MCA и EISA. В 1985 году фирма Intel разработала 32 разрядный 80386 процессор, который увидел свет в конце 1986 года. Появилась насущная необходимость в 32 разрядной шине ввода/вывода. Вместо того, что бы продолжить дальнейшую разработку ISA, в IBM создали новую шину MCA (Micro Channel Architecture – микроканальная архитектура) которая во всех отношениях превосходила свою предшественницу:

1. Был использован арбитр шины CACP (Central Arbitration Control Point), который позволял любому подключенному к шине устройству передавать данные любому другому устройству, так же подключенному к этой шине. Кроме этого, CACP предотвращал конфликты и монополизацию шины каким либо одним устройством.
2. Шина MCA не синхронизирована с процессором, что позволяет снизить возможность лишних конфликтов и помех между платами.
3. Отсутствие переключателей и перемычек свело установку плат расширения к простому, не требующему дополнительной квалификации, действию.

Но этот стандарт не нашел применения, т.к.:

1. фирма IBM потребовала от всех фирм – производителей, желающих использовать MCA заплатить деньги за использование ISA во всех ранее выпущенных компьютерах.
2. компьютерный мир оказался попросту не готов принять в 1987 году подход Plug and Play
3. цена первых MCA была очень высокой.

Все эти факторы привели к появлению шины EISA, про MCA все забыли.

EISA (Extended Industry Standard Architecture – расширенная промышленная стандартная архитектура)

Расширением стандарта ISA стал стандарт EISA (Extended ISA), отличающийся увеличенным разъемом и увеличенной производительностью (до 32 Мбайт/с). Как и ISA, в настоящее время данный стандарт считается устаревшим. После 2000 года выпуск материнских плат с разъемами ISA/EISA и устройств, подключаемых к ним, прекращается.

С несколькими фирмами – партнерами Compaq создала комитет EISA, который занимался разработкой нового стандарта. Уже в 1989 году появились первые персональные компьютеры, материнские платы которых были оснащены шиной EISA. Основное ее отличие заключалось в 32 разрядной технологии, хотя и создавалась она на основе архитектуры все той же ISA (тактовая частота осталась прежней – 8,33 МГц). Преимущества новой технологии очевидны: как и в MCA, используется арбитраж запросов ISP (Integrated System Peripheral), повысилась скорость обмена данными, мощность, потребляемая каждым из адаптеров может достигать 45 Вт. При этом была сохранена совместимость с платами, рассчитанными для работы с ISA. Скорость передачи данных равнялась 33 Мбайт/сек. Ко всему прочему, в компьютерах с шиной EISA была предусмотрена возможность автоматической настройки прерываний и адресов адаптеров. Но, к сожалению, и этот проект через короткое время оказался не жизнеспособным.

С повышением тактовых частот и разрядности процессоров настала насущная проблема в повышении скорости передачи данных в шинах (какой смысл использовать камень с тактовой частотой, скажем, 66 МГц, если шина работает на частоте лишь 8,33 МГц). В одних случаях, например клавиатура или мышь, высокая скорость ни к чему. Но инженеры фирм, производителей плат расширения, готовы были изготовлять устройства со скоростью, которую шины не могли предоставить.

Какое же решение было принято? Часть операций по обмену данными осуществлять не через стандартные разъемы шины ввода/вывода, а через дополнительные высокоскоростные интерфейсы. Дело в том, что эти самые высокоскоростные интерфейсы подключаются к шине процессора. Из этого следует, что подключаемые платы будут иметь доступ непосредственно к процессору через его шину. Все это получило название LB (Local Bus – локальная шина). Первые шины ISA как раз и были локальными, но когда их тактовая частота превысила 8 МГц, произошло разделение. А в 1992 году появился еще один расширенный вариант ISA – VLB (VESA Local Bus).

VLB (VESA Local Bus)

Название интерфейса переводится как локальная шина стандарта VESA (VESA Local Bus). Понятие «локальной шины» впервые появилось в конце 80-х годов. Оно связано тем, что при внедрении процессоров третьего и четвертого поколений (Intel 80386 и Intel 80486) частоты основной шины (в качестве основной использовалась шина ISA/EISA) стало недостаточно для обмена между процессором и оперативной памятью. Локальная шина, имеющая повышенную частоту, связала между собой процессор и память в обход основной шины. Впоследствии в эту шину «врезали» интерфейс для подключения видеоадаптера, который тоже требует повышенной пропускной способности, - так появился стандарт VLB, который позволил поднять тактовую частоту локальной шины до 50 МГц и обеспечил пиковую пропускную способность до 130 Мбайт/с.

Основным недостатком интерфейса VLB стало то, что предельная частота локальной шины и, соответственно, ее пропускная способность зависят от числа устройств, подключенных к шине. Так, например, при частоте 50 Мц к шине может быть подключено только одно устройство (видеокарта). Для сравнения скажем, что при частоте 40 Мгц возможно подключение двух, а при частоте 33 Мгц - трех устройств.

VLB была локальной шиной, которая не изменяла, а дополняла существующие стандарты. Просто к основным шинам добавлялось несколько новых быстродействующих локальных слотов. Популярность шины VLB продлилась до 1994 года. VESA (Video Electronic Standard Association) - это ассоциация, которая и предложила новую, уже действительно локальную, шину (не без участия фирмы NEC). Скорость передачи данных VLB равнялась 128 – 132 Мбайт/сек, а разрядность –32. Тактовая частота достигала 50 МГц, но реально не превышала 33 МГц в связи с частотными ограничениями самих слотов. Дополнительные разъемы VLB имеют 116 контактов. Основная функция, для которой была предназначена новая шина – обмен данными с видеоадаптером. Но новая шина имела ряд недостатков, которые не позволили ей долго просуществовать на рынке инфотехнологий. Ну да ладно: чем дальше в лес, тем толще партизаны. Уже в 1992 году начались разработки новой локальной шины PCI.

PCI (Peripheral Component Interconnect bus – шина соединения периферийных компонентов)

Интерфейс PCI (Peripheral Component Interconnect - стандарт подключения внешних компонентов) был введен в персональных компьютерах, выполненных на базе процессоров Intel Pentium. По своей сути это тоже интерфейс локальной шины, связывающей процессор с оперативной памятью, в которую врезаны разъемы для подключения внешних устройств. Для связи с основной шиной компьютера (ISA/ EISA) используются специальные интерфейсные преобразователи - мосты PCI (PCI Bridge). В современных компьютерах функции моста PCI выполняют микросхемы микропроцессорного комплекта (чипсета).

Данный интерфейс поддерживает частоту шины 33 МГц и обеспечивает пропускную способность 132 Мбайт/с. Последние версии интерфейса поддерживают частоту до 66 МГц и обеспечивают производительность 264 Мбайт/с для 32-разрядных данных и 528 Мбайт/с для 64-разрядных данных.

Важным нововведением, реализованным этим стандартом, стала поддержка так называемого режима plug-and-play, впоследствии оформившегося в промышленный стандарт на самоустанавливающиеся устройства. Его суть состоит в том, что после физического подключения внешнего устройства к разъему шины PC/происходит обмен данными между устройством и материнской платой, в результате которого устройство автоматически получает номер используемого прерывания, адрес порта подключения и номер канала прямого доступа к памяти.

Конфликты между устройствами за обладание одними и теми же ресурсами (номерами прерываний, адресами портов и каналами прямого доступа к памяти) вызывают массу проблем у пользователей при установке устройств, подключаемых к шине ISA. С появлением интерфейса РС1и с оформлением стандарта plug-and-play появилась возможность выполнять установку новых устройств с помощью автоматических программных средств - эти функции во многом были возложены на операционную систему.

В июне 1992 года на сцене появился новый стандарт – PCI, родителем которого была фирма Intel, а точнее организованная ею группа Special Interest Group. К началу 1993 года появился модернизированный вариант PCI. По сути дела эта шина не является локальной (локальная шина – это та шина, которая подключена к системной шине напрямую). PCI же для подключения к оной использует Host Bridge (главный мост), а так же еще и Peer-to-Peer Bridge (одноранговый мост) который предназначен для соединения двух шин PCI. Кроме всего прочего, PCI является сама по себе мостом между ISA и шиной процессора. Появление шины PCI на рынке производителей всевозможных устройств было своеобразной маленькой революцией. Разнообразие плат расширения, использующих шину PCI настолько велико, что их сложно даже перечислять. Тактовая частота PCI может быть равна или 33 МГц или 66 МГц. Разрядность – 32 или 64. Скорость передачи данных – 132 Мбайт/сек или 264 Мбайт/сек. Стандартом PCI предусмотрены три типа плат в зависимости от питания:

1. 5 Вольт – для стационарных компьютеров
2. 3,3 Вольт – для портативных компьютеров
3. Универсальные платы могущие работать в обоих типах компьютеров.

Большим плюсом шины PCI является удовлетворение спецификации Plug and Play. Кроме этого, в шине PCI любая передача сигналов происходит пакетным образом, где каждый пакет разбит на фазы. Начинается пакет с фазы адреса, за которой, как правило, следует один или несколько фаз данных. Количество фаз данных в пакете может быть неопределенно, но ограничено таймером, который определяет максимальное время, в течение которого устройство может использоваться шиной. Такой вот таймер имеет каждое подключенное устройство, а его значение может быть задано при конфигурировании. Для организации работы по передачи данных используется арбитр. Дело в том, что на шине могут находиться два типа устройств – мастер (инициатор, хозяин, ведущий) шины и подчиненный. Мастер берет на себя контроль за шиной и инициирует передачу данных к адресату, т. е. подчиненному устройству. Мастером или подчиненным может быть любое подключенное к шине устройство и иерархия эта постоянно меняется в зависимости от того, какое устройство запросило у арбитра шины разрешения на передачу данных и кому. За бесконфликтную работу шины PCI отвечает чипсет, а точнее North Bridge.

Постоянное усовершенствование видеокарт привело к тому, что физических параметров шины PCI стало не хватать, что и привело к появлению AGP.

AGP (Accelerated Graphics Port – ускоренный графический порт)

Видеокарта (видеоадаптер)
За время существования персональных компьютеров сменилось несколько стандартов видеоадаптеров: МОЛ (монохромный); CGA (4 цвета); EGA (16 цветов); VGA (256 цветов). В настоящее время применяются видеоадаптеры SVGA, обеспечивающие по выбору воспроизведение до 16,7 миллионов цветов с возможностью произвольного выбора разрешения экрана из стандартного ряда значений (640х480, 800х600,1024х768,1152х864; 1280х1024 точек и далее).

Разрешение экрана является одним из важнейших параметров видеоподсистемы. Чем оно выше, тем больше информации можно отобразить на экране, но тем меньше размер каждой отдельной точки и, тем самым, тем меньше видимый размер элементов изображения. Использование завышенного разрешения на мониторе малого размера приводит к тому, что элементы изображения становятся неразборчивыми и работа с документами и программами вызывает утомление органов зрения. Использование заниженного разрешения приводит к тому, что элементы изображения становятся крупными, но на экране их располагается очень мало.

Видеоускорение - одно из свойств видеоадаптера, которое заключается в том, что часть операций по построению изображений может происходить без выполнения математических вычислений в основном процессоре компьютера, а чисто аппаратным путем - преобразованием данных в микросхемах видеоускорителя. Видеоускорители могут входить в состав видеоадаптера (в таких случаях говорят о том, что видеокарта обладает функциями аппаратного ускорения), но могут поставляться в виде отдельной платы, устанавливаемой на материнской плате и подключаемой к видеоадаптеру.

Видеоадаптер - устройство, требующее особенно высокой скорости передачи данных. Как при внедрении локальной шины VLB, так и при внедрении локальной шины PCI видеоадаптер всегда был первым устройством, «врезаемым» в новую шину. Сегодня параметры шины PCI уже не соответствуют требованиям видеоадаптеров, поэтому для них разработана отдельная шина, получившая название AGP (Advanced Graphic Port - усовершенствованный графический порт). Частота этой шины соответствует частоте шины PCI (33 МГц или 66 МГц), но она имеет много более высокую пропускную способность - до 1066 Мбайт/с (в режиме четырехкратного умножения).

Рис.4. Принцип работы системной памяти (включая AGP)

На материнской плате этот порт существует в единственном виде (а больше и не к чему). Ни физически, ни логически он не зависит от PCI. Первый стандарт AGP 1.0 появился в 1996 году благодаря инженерам фирмы Intel.

Этой спецификации соответствовала тактовая частота 66,66 МГц, режим сигнализации 1х и 2х, а также напряжение равное 3,3 В. Следующая версия, AGP 2.0, появилась на свет в 1998 году и имела режим сигнализации 4х и рабочее напряжение равное 1,5 В. Скорость передачи данных – 533 Мбайт/сек (2х) и 1066 Мбайт/сек (4х). А чего же это такое – 2х, 4х? Основной (базовый) режим AGP называется 1х. В этом режиме происходит одиночная передача данных за каждый цикл. В режиме 2х передача происходит два раза за цикл. В режиме 4х передача данных происходит четыре раза за каждый цикл. И так далее. Ширина AGP 1.0 – 32 бита. Большим достижением AGP является то, что эта спецификация позволяет получить быстрый доступ к оперативной памяти, так как является локальной.

PCMCIA

(Personal Computer Метолу Card International Association - стандарт международной ассоциации производителей плат памяти для персональных компьютеров)

Этот стандарт определяет интерфейс подключения плоских карт памяти небольших размеров и используется в портативных персональных компьютерах.

FSB - (front Side Bus)

Шина PCI, появившаяся в компьютерах на базе процессоров Intel Pentium как локальная шина, предназначенная для связи процессора с оперативной памятью, недолго оставалась в этом качестве. Сегодня она используется только как шина для подключения внешних устройств, а для связи процессора и памяти, начиная с процессора Intel Pentium Pro используется специальная шина, получившая название front Side Bus (FSB). Эта шина работает на очень высокой частоте 100-125 МГц. В настоящее время внедряются материнские платы с частотой шины FSB 133 МГц и ведутся разработки плат с частотой до 200 МГц. Частота шины FSB является одним из основных потребительских параметров - именно он и указывается в спецификации материнской платы. Пропускная способность шины FSB при частоте 100 МГц составляет порядка 800 Мбайт/с.

USB - (Universal Serial Bus - универсальная последовательная магистраль)

Этот стандарт определяет способ взаимодействия компьютера с периферийным оборудованием. Он позволяет подключать до 256 различных устройств, имеющих последовательный интерфейс. Устройства могут включаться цепочками (каждое следующее устройство подключается к предыдущему). Производительность шины USB относительно невелика и составляет до 1,5 Мбит/с, но для таких устройств, как клавиатура, мышь, модем, джойстик и т. п., этого достаточно. Удобство шины состоит в том, что она практически исключает конфликты между различным оборудованием, позволяет подключать и отключать устройства в -«горячем режиме» (не выключая компьютер) и позволяет объединять несколько компьютеров в простейшую локальную сеть без применения специального оборудования и программного обеспечения.

Звуковая карта

Звуковая карта явилась одним из наиболее поздних усовершенствований персонального компьютера. Она подключается к одному из слотов материнской платы в виде дочерней карты и выполняет вычислительные операции, связанные с обработкой звука, речи, музыки. Звук воспроизводится через внешние звуковые колонки, подключаемые к выходу звуковой карты. Специальный разъем позволяет отправить звуковой сигнал на внешний усилитель. Имеется также разъем для подключения микрофона, что позволяет записывать речь или музыку и сохранять их на жестком диске для последующей обработки и использования.

Порты

Порты - это разъемы на задней панели системного блока компьютера, которые служат для соединения с компьютером периферийных устройств, таких как монитор, клавиатура, мышка, принтер, сканер, и т.д.

Параллельный порт

Параллельный порт - это скоростной порт, через который сигнал передается в двух направлениях по 8 параллельным линиям.

Параллельный порт был разработан в 1981 году и использовался в первых персональных компьютерах. Тогда он назывался нормальным.

Скорость передачи данных через параллельный порт - от 800 Кбит/сек до 16 Мбит/сек.

На схемах параллельные порты обозначают LP1, LP2 и т.д. (LP - Line Printer).

Через параллельные порты с компьютером соединяются принтеры, стриммеры и другие устройства, требующие высокую скорость передачи данных. Параллельные порты используют также для соединения двух компьютеров между собой.

Последовательный порт

Последовательный порт (Serial port или COM-port: Communications port) - это порт, через который данные передаются только в одном направлении в каждый момент времени.

Данные передаются последовательно сериями сначала в одном, потом в другом направлении.

Через последовательные порты подключаются устройствва, которые не требуют высокой скорости передачи данных - мышки, клавиатуры, модемы.

Скорость передачи данных через последовательный порт - 115 Кбит/сек.

На схемах параллельные порты обозначают COM1, COM2 и т.д.

USB порт

USB (Universal Serial Bus) - универсальный последовательный порт. Это порт, который позволяет подключать практически любые периферийные устройства.

В настоящее время производители периферийных устройств выпускают их в двух вариантах - с обычными для этих устройств портами (разными для разных устройств) и USB. Существуют и мышки, и клавиатуры для USB порта.

Важной особенностью USB портов является то, что они поддерживают технологию Plug and Play , т.е. при подключении устройства не требуется устанавливать драйвер для него, кроме того, порты USB поддерживают возможность "горячего подключения" - подключения при работающем компьютере.

Порт USB был разработан в 1998 году. Тогда он назывался просто USB. После того, как был разработан более скоростной порт, то существующий назвали USB 1.1, а новый - USB 2.

Разработка высокоскоростной технологии и, соответственно, порта USB 2 началась по инициативе компании Intel. В разработках участвовали кроме Intel и другие компании, в том числе Microsoft. Спецификация USB 2 была принята в апреле 2000 года.

Скорость передачи данных через порт USB 1.1 - 12 Мбит/сек. Для мышек и клавиатуры - 1,5 Мбит/сек.

Скорость передачи данных через порт USB 2 - 480 Мбит/сек.

PS/2 порт

Порты PS/2 - это параллельные порты для мышки и клавиатуры.

Порт PS/2 был разработан компанией IBM в 1987 году и первоначально эти порты появились на компьютерах IBM. Эти порты и коннекторы для портов были значительно меньше по сравнению с существующими портами и коннекторами AT/MIDI, поэтому и другие производители стали использовать порты PS/2 в своих компьютерах.

Порты PS/2 бывают 5-контактными и 6-контактными, но для пользователя они идентичны.

AT/MIDI порт

AT/MIDI порт (Musical Instrument Digital Interface - соединение с цифровыми музыкальными инструментами) - это порты через которые первоначально (до PS/2) подключались клавиатуры, а в настоящее время, в основном подключаются музыкальные клавиатуры и синтезаторы.

Порт FireWire

FireWire - дословно - огненный провод (произносится "файр вайр") - это последовательный порт, поддерживающий скорость передачи данных в 400 Мбит/сек.

Этот порт служит для подключения к компьютеру видео устройств, таких как, например, видеомагнитофон, а также других устройств, требующих быстрой передачи большого объема информации, например, внешних жестких дисков.

Порты FireWire поддерживают технологию Plug and Play и "горячего подключения".

Порты FireWire бывают двух типов. В большинстве настольных компьютерах используются 6-контактные порты, а в ноутбуках - 4-контактные.

6-контактный порт FireWire	4-контактный порт FireWire

Контроллеры

Электронные схемы, управляющие различными устройствами компьютера, называются контроллерами . Во всех компьютерах IВМ РС имеются контроллеры для управления клавиатурой монитором, дисководами для дискет, жестким диском и т.д.

Блок питания

Блок питания компьютера представляет собой металлическую коробку, которая располагается внутри системного блока вплотную к его задней панели.

На заднюю панель выводятся разъем для кабеля питания, выключатель, отверстия для вентилятора блока питания.

В некоторых блоках питания имеется дополнительный разъем для подключения кабеля питания монитора. Этот разъем используется, если нет свободных электрических розеток. Специальным кабелем можно подключить питание монитора через блок питания компьютера. При этом мощность блока питания компьютера не расходуется, т.к. этот дополнительный разъем просто соединен параллельно с основным разъемом и, когда к основному разъему подключен кабель питания и он включен в электрическую розетку, то дополнительный разъем сам становится розеткой.
В блоке питания располагается трансформатор, выпрямитель и охлаждающий вентилятор. Внутрь компьютера из блока питания выходит несколько комплектов проводов для подключения к электрическому питанию системной платы, жесткого диска, дисководов. Для подключения дополнительных устройств, например дополнительного оптического дисковода, стриммера, в блоке питания предусмотрены свободные комплекты проводов.

пример из «жизни» компьютеров

Компания Seiko Epson сообщила о расширении линейки графических процессоров для мобильных устройств (mobile graphics engine) моделью S1D13732, которая является контроллеров ЖК-экранов для мобильных телефонов, КПК и мобильных информационных терминалов, оснащенных одномегапиксельной камерой. Образцы чипа в 161-контактном FCBGA-корпусе (8x8x1 мм) будут предлагаться заказчикам в ближайшее время.

S1D13732 отличается от предыдущих моделей, в частности, S1D13715, серийно выпускаемой в настоящее время, более высокой скоростью обработки графики. ЖК-контроллер обеспечивает аппаратную поддержку MPEG-4, а также H.263 (стандарта сжатия видео для Европы). Помимо всего прочего контроллер ЖК-экрана позволяет снизить энергопотребление сотовых телефонов, а блок, отвечающий за графику, предоставляет возможность записи и воспроизведения видео без специализированного ПО, а, значит, оснащать устройства ЦП с низким энергопотреблением.

S1D13732 оснащен 448 Кб встроенной памяти, интерфейсом камеры (поддерживаемые камеры – с разрешением до 1,3 млн. пикселей), интерфейсом двух ЖК-экранов с максимальным разрешением 240x320 пикселей.

В этом уроке мы заглянем внутрь системного блока и познакомимся со всеми основными внутренними компонентами компьютера.

В третьем уроке мы узнали для чего нужны процессор, оперативная память и жесткий диск. В четвертом уроке мы увидели компьютер снаружи и узнали для чего нужны различные кнопки и разъёмы. Сегодня мы откроем крышку системного блока и познакомимся со всеми внутренними компонентами.

Внутреннее устройство компьютера

Когда говорят о внутреннем устройстве компьютера, обычно имеют в виду те компоненты, которые находятся внутри его корпуса . У настольного компьютера корпус – это системный блок, у ноутбуков и нетбуков – это нижняя из раскрываемых половинок (напомню, что разновидностям компьютерной техники у нас был посвящен ).

Компоненты системного блока

Для начала возьмем не слишком новый, но и не слишком старый системный блок, в котором установлены все основные компоненты. А потом сравним с более недорогим вариантом с меньшим количеством дополнительных комплектующих.

Итак, посмотрим на фотографию системного блока сайта IT-уроки.

Что мы увидим, если снять крышку системного блока компьютера

Первое, что бросается в глаза – много всяких печатных плат, «коробочек» и проводов. Все платы и устройства в отдельном корпусе – это компоненты, выполняющие различные задачи. С помощью проводов компоненты обмениваются информацией и получают электрическое питание.

Разберемся со всеми компонентами по очереди.

1. Системная плата

Все компоненты компьютера связаны между собой одной самой большой печатной платой (которую сразу можно узнать на фотографии по размерам), её называют системной платой или материнской платой (в английском варианте motherboard или mainboard ).

Системная плата (компонент системного блока)

Одни компоненты устанавливаются сразу в разъемы, находящиеся на системной плате, другие компоненты подключаются к ней с помощью специальных проводов в соответствующие разъемы, а устанавливаются в специальные отсеки корпуса.

Более подробно о системной плате можно будет узнать из последующих IT-уроков, но уже на более высоком уровне знаний.

2. Блок питания

Чтобы все компоненты могли выполнять свою задачу, их нужно запитать электрической энергией. Для снабжения этой энергией используется компьютерный блок питания (по-английски power supply unit или PSU ), от которого тянутся провода по всему системному блоку.

Большинство устройств имеют специальный разъем для подключения питания, но некоторые получают электрическую энергию через (которая в этом случае будет посредником между блоком питания и устройством).

3. Центральный процессор

С процессором мы уже знакомились в , напомню, что задача процессора – обрабатывать информацию.

Процессор (англ. central processing unit и CPU ) устанавливается в специальный разъем на системной плате (английское название разъема – «Socket »). Процессорный разъем обычно находится в верхней части системной платы.

После установки процессора в разъем, поверх устанавливают систему охлаждения – кулер (алюминиевый радиатор с вентилятором).

На фотографии мы видим кулер, под которым и находится центральный процессор.

4. Оперативная память

С оперативной памятью мы тоже познакомились в третьем уроке.

Оперативная память (ОЗУ , Random Access Memory , RAM ), как и процессор, устанавливается в специальные разъемы на системной плате.

Оперативная память (компонент системного блока)

Оперативная память выполнена в виде небольшой печатной платы с установленными на неё микросхемами памяти, всю эту конструкцию называют «модулем памяти ». Из-за специфичной формы платы, её называют «планкой».

На фотографии видно, что разъемов четыре, а модуля оперативной памяти два и установлены они в разъемы одного цвета для повышения скорости работы (подробнее о таком режиме в последующих IT-уроках на более «продвинутых» уровнях).

5. Видеокарта

Видеокарта (видеоадаптер, графический адаптер , графическая карта, графическая плата, video card, video adapter, display card, graphics card и т.д.) предназначена для обработки графических объектов, которые выводятся в виде/форме изображения на экране монитора.

На фотографии видно, что в данном случае видеокарта выполнена в виде печатной платы (карты расширения ), вставленной в специальный разъем на системной плате (слот расширения). Так как эта видеокарта сильно греется, то в нижней части можно видеть большую систему охлаждения (да-да, это тоже кулер).

Мы впервые на IT-уроках столкнулись с понятиями «карта расширения» и «слот расширения», поэтому сразу зададим определение, от которого будем отталкиваться в дальнейшем.

Карта расширения – устройство в виде печатной платы с универсальным разъемом для установки на системную плату (например, видеокарта, сетевая карта, звуковая карта).

Карты расширения устанавливаются дополнительно к основным компонентам для того, чтобы расширить возможности компьютера , они могут иметь различное назначение (обработка графики, звука или соединение с компьютерной сетью и т.д.).

Пример карты расширения (более простой видеоадаптер)

Слот расширения — специальный универсальный разъем на системной плате, предназначенный для установки дополнительных устройств компьютера выполненных виде карт расширения.

С новыми определениями разобрались, движемся дальше.

6. Сетевая карта

Сетевая карта (сетевой адаптер, Ethernet-адаптер, network adapter, LAN adapter) предназначена для подключения компьютера к компьютерной сети.

Сетевая карта (компонент системного блока)

В данном случае сетевая карта также выполнена в виде карты расширения (печатной платы), которая устанавливается в разъем на системной плате.

7. Звуковая карта

Звуковая карта (аудиокарта, звуковой адаптер, sound card) обрабатывает звук и выводит его на акустические системы (колонки) или наушники.

Звуковая карта (компонент системного блока)

Как и два предыдущих устройства, звуковая карта – это печатная плата, вставленная в разъем на системной плате. Правда, данный звуковой адаптер не обычный, он состоит из двух печатных плат, но это исключение из правил.

8. Жесткий диск

На жестком диске хранятся все программы и данные компьютера (подробнее об этом в IT-уроке).

Жесткий диск в отличие от предыдущих компонентов, не устанавливается на системную плату, а крепится в специальном отсеке корпуса системного блока (посмотрите на фотографию).

Жесткий диск (он же винчестер)

В такие отсеки можно установить несколько жестких дисков и увеличить объем внутренней памяти компьютера.

Жесткий диск иногда называют аббревиатурой НМЖД (Накопитель на жёстких магнитных дисках), часто говорят «винчестер «, а на английском языке hard disk drive или HDD .

9. Оптический привод

Оптический привод (DVD-привод, optical disc drive или ODD) нужен для чтения и записи DVD и CD дисков. Как и жесткий диск, оптический привод устанавливается в специальный отсек системного блока.

Оптический привод (компонент системного блока)

Этот отсек находится в передней верхней части корпуса, он более широкий, чем для жесткого диска, так как размеры DVD-привода заметно больше.

Компоненты системного блока (вариант 2)

Итак, мы рассмотрели все основные компоненты системного блока. А теперь посмотрим, как может отличаться внутреннее устройство компьютера на примере менее дорогого варианта ПК .

На фотографии видны те же компоненты, но не видно карт расширения (видеокарты, сетевой и звуковой карты). Как же этот компьютер будет работать без этих комплектующих? На самом деле эти компоненты есть, но их не видно на первый взгляд.

Встроенные компоненты

Дело в том, что некоторые компоненты могут быть выполнены не в виде карт расширения, а могут быть встроенными (интегрированными) в системную плату или центральный процессор .

В данном случае, на системной плате установлены дополнительные микросхемы, которые выполняют функции сетевого и звукового адаптера. Видеоадаптер встроен (интегрирован) в главную микросхему системной платы.

На фотографии цифрой 1 отмечен видео адаптер, цифрой 2 – сетевой адаптер, а цифрой 3 – звуковой адаптер.

При этом на системной плате остались слоты расширения (цифра 4) для установки более функциональных компонентов (если встроенные вас, по каким либо причинам, не устраивают).

Компоненты ноутбуков

В принципе, можно было бы сделать отдельный урок по внутреннему устройству ноутбуков и нетбуков. Но, по сути, там находятся те же компоненты, что и в настольном компьютере, только эти компоненты меньшего размера и крепятся по-другому.

Каждая из перечисленных в этом IT-уроке комплектующих выполняет свою задачу, но, наверное, интересно знать, какие компоненты больше всего влияют на скорость работы вашего компьютера?

Так как большую часть вычислений выполняет центральный процессор , то он больше всего и влияет на производительность компьютера.

Оперативная память нужна процессору для того, чтобы подавать данные и программы для выполнения расчетов. Поэтому объем памяти тоже заметно влияет на производительность всего компьютера.

Если компьютер нужен для игр или работы с трехмерной графикой , то большое значение имеет скорость работы видеоадаптера .

Но если компьютер используется для работы в Интернете, а также с текстовыми документами, фотографиями, просмотра фильмов и прослушивания музыки, то можно обойтись и самым медленным (но современным) видеоадаптером, в том числе и встроенным в системную плату или процессор.

Видео-дополнение

В качестве закрепления новой информации очень любопытное видео, в котором простым языком описано назначение компонентов компьютера. К сожалению комментарии на английском, но есть перевод субтитрами (пользуйтесь паузой, чтобы успеть прочитать).

Заключение

Итак, в седьмом IT-уроке мы познакомились с внутренним устройством компьютера и кратко рассмотрели все компоненты системного блока . Для уровня «Новичок» этих знаний вполне достаточно, чтобы осознанно работать в большинстве программ, которые вам могут понадобиться.

В следующем уроке мы узнаем, какие устройства еще можно подключить к компьютеру (внешние устройства), называется он .

Копировать запрещено, но можно делиться ссылками:

Компьютер состоит из системного блока и периферийных устройств (монитор, мышь, клавиатура). В этой записи я хотел бы подробно разобрать компьютер до каждого болтика, рассмотреть устройство компьютера в целом, что в нем есть и для чего нужна каждая деталь.

Системный блок

Системный блок – это и есть сам компьютер. В системном блоке расположены: БП (блок питания), HDD (жесткий диск), материнская плата, ОЗУ, процессор, звуковая карта, видео карта, сетевая карта, дисковод и другие комплектующие, которые необходимы для расширения возможностей. Давайте теперь каждое устройство рассмотрим подробнее и узнаем, какую функцию оно выполняет.

Корпус системного блока

Корпусы бывают разные: компактные, прозрачные, с подсветкой, но, главная его задача – уместить все устройства компьютера. Конечно можно было бы обойтись и без него, повесить материнскую плату на стену, а всё остальное сложить рядом на стол, но это глупо, неудобно и опасно.

Во время включённого системного блока ни в коем случае нельзя трогать его составляющие. Внутри проходит высокое напряжение, которое может даже убить. По этом всегда используется корпус, это удобно и безопасно.

БП – Блок питания

Практически все провода что есть в компьютере идут из блока питания. Он обеспечивает каждое устройство в системном блоке электроэнергией, без которой ничего не будет работать. БП весит около килограмма, и имеет размер приблизительно как .

Блок питания выдает: 3.3v, 5v и 12v. Для каждого устройства отдельный вольтаж. Так же, чтоб блок питания не перегревался, он оснащён радиатором и вентилятором охлаждения. Отсюда и издаться звук рабочего компьютера.

Материнская плата

Основная задача материнской платы объединить ВСЕ устройства компьютера. Она в прямом смысле объединят всё: мышь, клавиатуру, монитор, USB накопители, HDD, процессор, видеокарту и все остальное. Более подробнее ознакомиться с отверстиями/разъемами и портами материнской платы можете ознакомиться на картинке выше.

ЦП — центральный процессор компьютера

Процессор обеспечивает и вычисляет все операции на компьютере. Если сравнивать с органами человека, процессор компьютера можно сравнить с мозгом. Чем мощнее микросхема (ЦП), тем больше вычислений он может делать, другими словами: компьютер будет работать быстрее. Но это лишь одно из главных устройств, отвечающих за быстродействия вашего компьютера.

ОЗУ – оперативная память

ОЗУ – это оперативное запоминающие устройство. Так же называют RAM, оперативная память и оперативка. Это маленькая плата необходима для хранения временных данных. Когда вы что-то копируете, эта информация временно храниться на ОЗУ, так же она хранит информацию системных файлов, программ и игр. Чем больше Вы поставили задач компьютеру, тем больше ему понадобиться оперативной памяти. К примеру, одновременно ПК будет что-то скачивать, проигрывать аудиофайл и будет запущена игра, тогда будет большая нагрузка на ОЗУ.

Чем больше оперативной памяти, тем лучше и быстрее работает компьютер (как и в случае с процессором).

Видеокарта (видеоадаптер)

Видеокарта, а также её называют видеоадаптер необходима для передачи изображения с компьютера на экран/монитор. Как говорилось выше, она вставляется в мат. плату в свой разъем.

Вообще, компьютер так устроен, что для каждого устройства свое отверстие и даже грубой силой не получиться что-то вставить не на место.

Чем сложнее изображение (HD видео, игра, графическая оболочка и редактор), тем больше памяти должна иметь графическая карта. Например, 4к. видео не будет нормально воспроизводиться на слабой видеокарте. Видео будет тормозить, а Вы можете подумать, что слабый интернет.

Современная видеокарта кат же содержит небольшой кулер (вентилятор охлаждения), как БП и охлаждение ЦП. Под кулером находится небольшой графический процессор, работающий по принципу центрального процессора.

HDD (жесткий диск) Hard Disk Drive

HDD – он же: жесткий диск, жесткий, винчестер, винт, накопитель. Как бы его в народе не называли, задача у него одна. Он хранит в себе всю информацию и файлы. В том числе ОС (операционную систему), программы, браузеры, фото, музыку и т.д. Другими словами это память компьютера (как флешка в телефоне).

Так же есть еще SSD . Суть и принцип тот же, но SSD работает в разы быстрее и на порядок стоит дороже. Если использовать SSD как системный диск для ОС, тогда ваш компьютер будет намного быстрее работать.

Дисковод

Если вам необходимо посмотреть/скопировать информацию с диска, тогда вам понадобиться дисковод. В теперешнем времени в новых компьютерах уже редко встретишь это устройство, на смену дисковода пришли USB накопители (флешки). Они занимают гораздо меньше места чем диски, их проще использовать, а также они многоразовые. Тем не менее дисководы еще используют, и я не мог об этом не написать.

Звуковая карта

Звуковая карта нужна компьютеру для воспроизведения аудиофайлов. Без нее звука в компьютере не будет. Если Вы на секунду вернетесь к разделу «материнская плата» Вы увидите, что она уже встроена в каждую материнку.

Как видите на фото выше, бывают дополнительные звуковые карты. Они необходимы для подключения более мощных акустических систем и обеспечивают лучшее озвучение в отличие от интегрированных (встроенных).

Если Вы используете обычные небольшие колонки, тогда разница будет даже не заметна. Если же у вас сабвуфер или домашний кинотеатр, тогда конечно же нужно поставить достойную звуковую карту.

Дополнительные устройства компьютера

Всё, о чём я выше рассказал необходимо для работы системного блока, а теперь давайте рассмотрим дополнительные устройства компьютера, которые расширяют его возможности и добавляют функционал.

Внешний жесткий диск

В отличие от HDD, внешний жесткий диск переносной. Если HDD и SSD нужно установить в корпус и закрепить его там, то внешний подключается всего одним USB проводом. Это очень удобно на все случаи жизни, которые не имеет смысла описывать. Внешний HDD это как флешка, только с большим количеством памяти.

Источник бесперебойного питания

Абсолютно каждый компьютер боится перепадов напряжения, я бы даже сказал больше чем какая-либо другая техника. Источник бесперебойного питания обеспечит стабильное напряжение и убережёт ваш БП от скачков.

Напряжение может прыгать по разным причинам, и не всегда это заметно. Например, если у вас слабая проводка, то во время включения другой техники в доме напряжение может прыгнуть. Или же у соседей что-то мощное… В общем, я настоятельно рекомендую всем использовать безперебойник.

ТВ тюнер

ТВ тюнер – это специальная микросхема, которая позволяет смотреть ТВ на компьютере. Тут скорее, как и в случае с дисководом – ещё работает, но уже не актуально. Чтоб смотреть ТВ на компьютере, не обязательно вставлять специальные платы, у нас теперь есть и в моем блоге есть целый раздел, посвященный этой теме.

Периферийные устройства компьютера

Как говорит википедия:

Периферийные устройства — это аппаратура, которая позволяет вводить информацию в компьютер или выводить её из него. Периферийные устройства являются не обязательными для работы системы и могут быть отключены от компьютера.

Но, я с ней не согласен. К примеру, без монитора нам и компьютер не нужен, а без клавиатуры не каждый сможет включить компьютер, без мышки смогут обойтись только самые опытные пользователи, а без динамиков ничего не посмотришь и не послушаешь. Это еще далеко не все устройства, поэтому давайте рассмотрим каждое из них отдельно.

Монитор персонального компьютера

Немного повторюсь – без монитора компьютер нам не нужен, иначе мы не увидим, что там происходит. Возможно в дальнейшем придумают какую-то голограмму или специальные очки, но пока что это лишь моя больная фантазия).

Монитор подключается в видеокарту специальным кабелем, которых бывает 2 типа VGA (устарелый разъем) и HDMI. HDMI обеспечивает лучшее изображение, а так же параллельно изображению передает звук. Так что, если в вашем мониторе есть встроенные колонки и он имеет высокое разрешение, вам обязательно нужно использовать HDMI кабель.

Клавиатура

Клавиатура нужна для ввода информации, вызова команд и выполнения действий. Клавиатуры бывают разные: обычные, бесшумные, мультимедийные и геймерские.

1. Обычные – самая простая клавиатура, на которой только стандартные кнопки.
2. Бесшумные – резиновые/силиконовые клавиатуры, при работе с которыми не слышно ни одного звука.
3. Мультимедийные. Кроме стандартных кнопок клавиатура имеет дополнительные клавиши для управления аудио/видео файлами, громкостью, тачпад (возможно), и остальное.
4. Геймерские – Дополнительные кнопки для разных игр, основные кнопки для игры имеют другой цвет и другие плюшки.

Мышь

Основная задача компьютерной мыши - это управление/передвижение курсора на экране. Так же выбирать и открывать файлы/папки и вызывать меню правой кнопкой.

Сейчас существует много самых разных мышек для компьютера. Бывают беспроводные, маленькие, большие, с дополнительными кнопками для удобства, но основная её функция осталось прежней спустя десятилетия.

Акустическая система

Как было сказано выше, акустическая система подключается к звуковой карте. Через звуковую передаться сигнал на колонки, и Вы слышите, о чем говорят в видео и поют в песне. Акустика бывает разной, но без какой либо, компьютер со всеми своими возможностями становиться обычным рабочим инструментом, перед которым скучно проводить время.

МФУ – Многофункциональные устройства

МФУ больше необходим для офиса и учебы. Обычно содержит: сканер, принтер, ксерокс. Хоть это все в одном устройстве, выполняют они абсолютно разные задачи:

1. Сканер – делает точную копию фотографии/документа в электронном варианте.
2. Принтер – распечатывает электронную версию документа, фотографии, картинки на бумагу.
3. Ксерокс – Делает точную копию с одной бумаги на другую.

Геймпад или джойстик

Геймпад он же джойстик в прошлом. Нужен лишь для комфорта в некоторых играх. Бывают беспроводные и наоборот. Обычно содержат не более 15 кнопок, и использовать в не игр не имеет никакого смысла.