Файл: Устройство персонального компьютера.pdf

Следующий проект – Apple Lisa в начале 1980-х была во многих отношениях более передовой (и значительно более дорогой) системой, нежели следующий за ней Macintosh. Так, например, в ней были реализованы защищённая память, кооперативная многозадачность, в целом более сложная файловая система, встроенный хранитель экрана, передовой калькулятор с бумажной лентой и обратной бесскобочной польской записью, поддержка до 2 Мбайт ОЗУ, цифровая вспомогательная клавиатура, системы защиты от нарушения данных (как, например, block sparing), нефизические файловые имена (возможность иметь несколько документов с одним и тем же именем) и более высокое разрешение дисплея. На Макинтошах всё вышеперечисленное реализовано много лет спустя. Защищённый режим памяти, например, появился лишь в Mac OS X (2001 год). Макинтош, однако, оснащался более быстрым процессором Motorola 68K с тактовой частотой 7,89 МГц и имел встроенную звуковую подсистему. Операционная система Lisa и программы для неё сильно нагружали процессор Motorola 68K с тактовой частотой 5 МГц, что особенно чувствовалось при прокрутке объемных документов.

Lisa I стоила $9 995 и имела следующую комплектацию [11]:

• процессор Motorola 68000 (на частоте 5 МГц) без FPU;
• 16-битная шина адреса/16-битная шина данных (на частоте 5 МГц) с 3 проприетарными слотами расширения;
• ОЗУ 512 или 1024 Кбайт;
• ПЗУ 16 Кбайт тестового и стартового кода;
• Ч/б встроенный монитор 12" 720 x 364 прямоугольных пикселей;
• 2 RS-232 порта и CVSD аудиовыход (моно);
• 2 флоппи-дисковода по 5,25" (871 кБ, специальные дискеты)
• Внешний HDD на 5 МБ;
• мышь и клавиатура;
• графический интерфейс пользователя;
• Потребляемая мощность — 150 Вт;
• Габариты системного блока 15,2" высота x 18,7" ширина x 13,8" глубина;
• Вес 48 lbs;

Компьютеры Lisa 2, появившиеся в январе 1984 года, стоили от 3495 и до 5495 долларов, что значительно дешевле оригинальной модели. Накопители на гибких дисках Twiggy были заменены на один 3,5" дисковод Sony Microfloppy объёмом в 400 Кбайт. Было возможно приобрести компьютер с ОЗУ 512 Кбайт или 2 Мбайт. Внешний и встроенный накопитель Widget были доступны как стандартные решения в других конфигурациях. В 1984 году, в то же самое время, был официально представлен Macintosh, и Apple предложила свободный апгрейд до уровня Lisa 2 для всех владельцев Lisa 1 путём замены двух дисководов Twiggy на один 3,5" дисковод, установки винчестера объёмом 10 Мбайт и обновления ПЗУ. Кроме того, для размещения нового дисковода устанавливалась лицевая панель от Lisa 2 взамен штатной.

И, наконец, Macintosh. Имея много общего с Apple Lisa, первый Macintosh 128k по мнению Джобса, имел большие перспективы, и Джобс, забросив Lisa, перешёл к Macintosh. В отличие от Apple III, Macintosh 128k имел закрытую архитектуру, без возможностей расширения, что являлось одним из объектов критики. СМИ и пользователи постоянно сравнивали новый компьютер с Apple III.

Как утверждали все известные издания того времени, «Современный пользователь хочет иметь открытую архитектуру и возможность менять технические характеристики компьютера по своему усмотрению». Закрытая архитектура нового компьютера не позволяла этого, вследствие чего имело место первоначальное падение продаж нового компьютера и увольнение Стива Джобса с поста главы Apple.

Тем не менее, именно Macintosh 128k положил начало шикркой линейке продуктов Apple – он стал родоначальником моноблоков iMac, ноутбуков MacBook и настольных Mac и Mac Pro.

Ветка Macintosh совершенствовалась и после серии LC500 и внедрения процессоров IBM Power, разделилась на Power Mac (настольные ПК) и iMac (всё в одном). Параллельно шло развитие и портативных ПК, изначально на базе процессоров Motorola 680x0, а затем и PowerPC.

Переход на Intel и современность.

Переход с IBM PowerPC на Intel, о котором было объявлено на WWDC 2005, был очень важным. [13] Процессорам PowerPC, производимым IBM, было все сложнее соревноваться с чипами от Intel. Хотя PowerPC, потенциально, могли достигать высоких скоростей, они очень сильно грелись, и в некоторые модели Power Mac даже устанавливалось жидкостное охлаждение. Разумеется, об использовании подобных процессоров в ноутбуках речи идти не могло. Помимо проблем с температурой, IBM испытывала постоянные задержки в выпуске новых моделей PowerPC. Стив Джобс считал, что, если Apple хочет оставаться конкурентоспособной, ей нужны чипы лучше и без задержек.

С выходом Mac Pro – первого компьютера Apple на Intel-платформе, начался новый виток развития компьютеров компании.

Особенно явно популярность Mac была видна благодаря новому MacBook: 13.3-дюймовому ноутбуку, впервые увидевшему свет в мае 2006. Он не был первым Apple-компьютером с процессором Intel, но был самым важным. Преемник iBook, MacBook был первым современным Mac, предназначенным для рядового пользователя.

Доступный в черном и белом, с прямыми, гладкими линиями и широким экраном, ноутбук сильно отличался от старого iBook. MacBook, пожалуй, был даже лучше Windows-ноутбуков, ведь на нем можно было запускать приложения и для Mac, и для Windows. Помимо возможностей, у ноутбука была очень конкурентоспособная цена – за 1099$ было сложно найти Windows-ноутбук лучше.

Часть 2. Устройство современных ПК.

Типичный представитель современного ПК.

Ознакомление с историей даёт нам более глубокое понимание того, как менялись и совершенствовались технологии и формы ПК. И теперь, наконец, мы можем рассмотреть современного обитателя дома – компьютер PC или Mac.

Давайте разберём системный блок и разберёмся, что же у него внутри!

Системная плата.

Итак, первый и самый важный компонент – системная плата или материнская плата. Она является связующим звеном между всеми остальными ключевыми компонентами, внешней периферией и дополнительными устройствами.

Форм-фактор системной платы.

Материнская плата современного ПК имеет несколько форм-факторов для разных сценариев использования. Например, ATX – для настольных ПК, mini-ATX и ITX – для ПК меньшего формата, встраиваемых систем и тонких клиентов.

Таблица размеров различных форм-факторов ПК:

Системная плата домашнего компьютера обычно имеет форм-фактор ATX.

Соответственно, и корпуса делаются с расчётом на определённый форм0фактор платы. Компьютеры Slim формата рассчитаны на mini- и micro-ATX и варианты ITX, тогда как корпус High-Tower или Midi-Tower могут нести в себе в том числе и ATX платы.

В качестве основных (несъёмных) частей материнская плата имеет:

• разъём процессора (ЦПУ),
• разъёмы оперативной памяти (ОЗУ),
• микросхемы чипсета (подробнее см. северный мост, южный мост),
• загрузочное ПЗУ,
• контроллеры шин и их слоты расширения,
• контроллеры и интерфейсы периферийных устройств.

На следующем листе можно ознакомиться со схемой подключения элементов на материнской плате компьютеров прошлого десятилетия.

Важно! Схема соединения не универсальна и зависит от чипсета.

Вид системной платы:

Можно явно заметить сокет для ЦПУ, внешние разъёмы для карт расширения, слоты для установки RAM, внутренние порты типа SATA, и разъём питания 24-pin. Рассмотрим каждый из элементов платы более детально.

Cокет ЦПУ.

ЦПУ – ядро всего компьютера. В PC процессоры можно заменять (например, на более совершенную модель). Для лёгкой замены был придуман сокет – специальный многоконтактный разъём на плате для установки ЦПУ.

Сокеты разнятся от поколения к поколению, количество контактов меняется, но в общем случае, под каждый сокет выпускается несколько ЦПУ разной мощности. Самый современный сокет Intel на данный момент – Socket R4 (LGA 2066) и H4 (LGA 1151), а AMD – AM4 и TRX4, а первый сокет был придуман дня процессора Intel 80486 (так и назывался – Socket 1).

Кстати говоря, Intel и AMD имеют разные технологии сокетов. Если Intel уже давно делает процессоры LGA (Land Grid Array), и массив контактов находится на материнской плате, то AMD продолжает делать процессоры с штырьковыми контактами (PGA), что сильно повышает риск их поломки, и соответственно поломки всего ЦПУ.

ЦПУ.

История и технологии ЦПУ – тема, достойная отдельной работы. Сейчас современные процессоры Intel построены на микроархитектуре Skylake, процессоры AMD – на архитектуре Zen.

Вот одни из последних моделей процессоров AMD для настольных ПК[7]:

И Intel, также для настольных ПК:

Системные шины.

Шины на системной плате и ЦПУ – то, что помогает создавать соединения между остальными элементами.

Современная шина QPI была создана для замены FSB, которая осуществляла связь между ЦПУ и северным системной платы. По состоянию на начало 2010 года, внешний интерфейс QPI используется только в сериях процессоров Xeon и Core i7 с ядром Nehalem для разъема LGA 1366, а также будет использоваться в следующем поколении Itanium (ядро Tukwila)[3]. При этом чипсеты для разъёма LGA 1366 используют шину DMI для связи между северным и южным мостом. Процессоры для разъёма LGA 1156 не имеют внешнего интерфейса QPI, поскольку чипсеты для данного разъёма поддерживают только однопроцессорную конфигурацию, а функциональность северного моста встроена в сам процессор (и, следовательно, для связи процессора с аналогом южного моста используется шина DMI). Однако внутри процессора LGA 1156 связь между ядрами и встроенным контроллером PCIe осуществляется через встроенную шину QPI.

DMI – современная и ныне развивающаяся шина (версия DMI 3.0 представлена в 2015 году), созданная с учётом того, что контроллер памяти (как и северный мост) интегрированы в ЦПУ. Шина служит для соединения ЦПУ и южного моста.