Файл: Устройство персонального компьютера (Теоретический аспект персонального компьютера).pdf

2. Блок питания – возможно, самая важная деталь системного блока ПК. Считается, что лучше сэкономить на любой другой детали, но только не на блоке питания. Может показаться немного странным, но с большой долей вероятности качество блока питания можно определить по весу - чем тяжелей блок питания, тем лучше. Качественные компоненты блока питания: радиаторы, конденсаторы и трансформаторы; довольно тяжелые элементы. [4, c.24]

Блок питания занимается обеспечением электрического питание всех остальных компонентов компьютера. От него напрямую зависит, как долго проработают все остальные комплектующие. Из-за недостаточно качественного блока питания работа всего компьютера может быть нестабильной, также это может стать причиной поломки дорогостоящих элементов.

3. Процессор (CPU - центральный процессор) – это главный вычислительный элемент персонального компьютера. Все программы состоят из огромной последовательности микрокоманд, и именно процессор выполняет эти команды.

От быстродействия процессора в первую очередь зависит производительность и быстрота работы всего ПК (это обязательно необходимо учесть, если решили переустановить windows на более современную версию). Тактовая частота, на которой работает процессор, архитектура и количество ядер определяют быстродействие процессора.

Многие годы на мировом рынке процессоров безраздельно доминируют два основных конкурента: AMD и Intel. И ближайшее время эта ситуация вряд ли изменится.

4. Материнская плата – один из компонентов ПК, который входит в число основных. Материнская плата объединяет все компоненты системного блока. Кроме этого, она включает в себя дополнительные компоненты: встроенная видеокарта, сетевой адаптер, звуковая карта, устройства ввода-вывода и др.

Неправильно подобранная материнская плата может негативным образом сказаться на работе ПК в целом несмотря на то, что остальные комплектующие будут мощными сами по себе.

5. Корпусный вентилятор – используется для охлаждения системника. Он необязателен, но желателен для поддержания приемлемой температуры внутри.

6. Планки оперативной памяти (ОЗУ) - это быстродействующая память компьютера. После выключения компьютера вся информация, находящаяся в ней, удаляется. [6, c.92]

Учитывая всё возрастающие потребности современных программ, игр и приложений, можно считать, что чем больше объём оперативной памяти, тем будет лучше. На сегодняшний день минимальный объемом оперативной памяти, устанавливаемой в новый компьютер, будет 4 Гигабайта.

7. Видеокарта - устройство, которое обрабатывает и выводит графическую информацию на монитор. Каждая видеокарта имеет свой собственный графический процессор, который занимается обработкой информации: 2D и 3D. Видеопроцессор существенно снижает вычислительную нагрузку на CPU (центральный процессор).

Без дорогой и мощной видеокарты можно даже не мечтать о современных компьютерных играх. Кроме этого, у вас вряд ли получится всерьез заняться обработкой видефайлов или профессиональным редактированием фото.

8. Сетевая карта – элемент системного блока, необходимый для соединения компьютера с локальной сетью или сетью Интернет. Последнее время сетевые платы интегрированы (встроены) в материнские платы.

9. Оптический накопитель (CD/DVD) – устройство для чтения и записи оптических дисков. Между собой отличаются типом поддерживаемых дисков, а также скоростью чтения и записи.

10. Жесткий диск (harddisk, HDD, винчестер) - это устройство долговременной памяти. При выключении компьютера данные не удаляются. Быстрота работы жесткого диска намного ниже, чем у оперативной памяти, а объём намного выше.

Операционная система, установленные программы, документы, фотографии, музыка и фильмы хранятся на жестком диске. Объём HDD (жесткого диска) измеряется в Гигабайтах. Считается, что чем больше, тем лучше. Как говорится, свободного места много не бывает.

2.3 Процессор и оперативная память

Центральный процессор (ЦП) – основной компонент компьютера, который выполняет арифметические и логические операции, заданные программой, управляет процессом вычислений и координирует работу всех устройств ПК. Чем мощнее процессор, тем выше быстродействие ПК.

Центральный процессор часто называют просто процессором, ЦПУ (Центральное Процессорное Устройство) или CPU (Central Processing Unit), реже – кристаллом, камнем, хост-процессором. [2, c.82]

Современные процессоры являются микропроцессорами. Микропроцессор имеет вид интегральной схемы – тонкой пластинки из кристаллического кремния прямоугольной формы площадью в несколько квадратных миллиметров, на которой размещены схемы с миллиардами транзисторов и каналов для прохождения сигналов. Кристалл-пластинка помещен в пластмассовый или керамический корпус и соединен золотыми проводками с металлическими штырьками для подсоединения к системной плате ПК.

ЦП предназначен для автоматического выполнения программы. Устройство процессора Основными компонентами ЦП являются: арифметико-логическое устройство (АЛУ) выполняет основные математические и логические операции; управляющее устройство (УУ), от которого зависит согласованность работы компонентов ЦП и его связь с другими устройствами; шины данных и адресные шины; регистры, в которых временно хранится текущая команда, исходные, промежуточные и конечные данные (результаты вычислений АЛУ); счетчики команд; кэш-память хранит часто используемые данные и команды.

Обращение в кэш-память гораздо быстрее, чем в оперативную память, поэтому, чем она больше, тем выше быстродействие ЦП.

ЦП работает под управлением программы, которая находится в оперативной памяти. АЛУ получает данные и выполняет указанную операцию, записывая результат в один из свободных регистров. Текущая команда находится в специальном регистре команд.

При работе с текущей командой значение так называемого счетчика команд увеличивается, который затем указывает на следующую команду (исключением может быть только команда перехода). Команда состоит из записи операции (которую нужно выполнить), адресов ячеек исходных данных и результата. По указанным в команде адресам берутся данные и помещаются в обычные регистры (в смысле не в регистр команды), получившийся результат тоже сначала помещается в регистр, а уж потом перемещается по своему адресу, указанному в команде. [12, c.93]

Тактовая частота указывает частоту, на которой работает ЦП. За 1 такт выполняется несколько операций. Чем выше частота, тем выше быстродействие ПК. Тактовая частота современных процессоров измеряется в гигагерцах (ГГц): 1 ГГц = 1 миллиард тактов в секунду.

Для повышения производительности ЦП стали использовать несколько ядер, каждое из которых фактически является отдельным процессором. Чем больше ядер, тем выше производительность ПК. Процессор связан с другими устройствами (например, с оперативной памятью) через шины данных, адреса и управления.

Разрядность шин кратна 8 (т.к. имеем дело с байтами) и отличается для разных моделей, а также различна для шины данных и шины адреса. Разрядность шины данных указывает на количество информации (в байтах), которое можно передать за 1 раз (за 1 такт). От разрядности адресной шины зависит максимальный объем оперативной памяти, с которым может работать ЦП. От частоты системной шины зависит количество данных, которые передаются за отрезок времени.

Для современных ПК за 1 такт можно передать несколько бит. Важна также и пропускная способность шины, равная частоте системной шины, умноженной на количество бит, которые можно передать за 1. Если частота системной шины равна 100 Мгц, а за 1 такт передается 2 бита, то пропускная способность равна 200 Мбит/сек.

Пропускная способность современных ПК исчисляется в гигабитах (или десятках гигабит) в секунду. Чем выше этот показатель, тем лучше. На производительность ЦП влияет также объем кэш-памяти. Данные для работы ЦП поступают из оперативной памяти, но т.к. память медленнее ЦП, то он может часто простаивать. Во избежание этого между ЦП и оперативной памятью располагают кэш-память, которая быстрее оперативной.

Она работает как буфер. Данные из оперативной памяти посылаются в кэш, а затем в ЦП. Когда ЦП требует следующее данное, то при наличии его в кэш-памяти оно берется из него, иначе происходит обращение к оперативной памяти. Если в программе выполняется последовательно одна команда за другой, то при выполнении одной команды коды следующих команд загружаются из оперативной памяти в кэш. Это сильно ускоряет работу, т.к. ожидание ЦП сокращается.

Существует кэш-память трех видов: Кэш-память 1-го уровня самая быстрая, находится в ядре ЦП, поэтому имеет небольшие размеры (8–128 Кб). Кэш-память 2-го уровня находится в ЦП, но не в ядре. Она быстрее оперативной памяти, но медленнее кэш-памяти 1-го уровня. Размер от 128 Кбайт до нескольких Мбайт. [1, c.52]

Кэш-память 3-го уровня быстрее оперативной памяти, но медленнее кэш-памяти 2-го уровня. От объема этих видов памяти зависит скорость работы ЦП и соответственно компьютера. ЦП может поддерживать работу только определенного вида оперативной памяти: DDR, DDR2 или DDR3.

Чем быстрее работает оперативная память, тем выше производительность работы ЦП. Следующая характеристика – сокет (разъем), в который вставляется ЦП. Если ЦП предназначен для определенного вида сокета, то его нельзя установить в другой. Между тем, на материнской плате находится только один сокет для ЦП, и он должен соответствовать типу этого процессора.

Основной компанией, выпускающей ЦП для ПК, является компания Intel. Первым процессором для ПК был процессор 8086. Следующей моделью была 80286, далее 80386, со временем цифру 80 стали опускать и ЦП стали называть тремя цифрами: 286, 386 и т.д. [13, c.92]

Поколение процессоров часто называют семейством x86. Выпускаются и другие модели процессоров, например, семейства Alpha, Power PC и др. Компаниями-производителями ЦП также являются AMD, Cyrix, IBM, Texas Instruments.

В названии процессора часто можно встретить символы X2, X3, X4, что означает количество ядер. Например, в названии Phenom X3 8600 символы X3 указывают на наличие трех ядер. Итак, основными типами ЦП являются 8086, 80286, 80386, 80486, Pentium, Pentium Pro, Pentium MMX, Pentium II, Pentium III и Pentium IV. Celeron является урезанным вариантом процессора Pentium. После названия обычно указывается тактовая частота ЦП. Например, Celeron 450 обозначает тип ЦП Celeron и его тактовую частоту – 450 МГц.

Процессор нужно устанавливать на материнскую плату с соответствующей процессору частотой системной шины. В последних моделях ЦП реализован механизм защиты от перегрева, т.е. ЦП при повышении температуры выше критической переходит на пониженную тактовую частоту, при которой потребляется меньше электроэнергии.

Если в вычислительной системе несколько параллельно работающих процессоров, то такие системы называются многопроцессорными.

Оперативная память (ОЗУ, Random Access Memory – RAM, память с произвольным доступом) – запоминающее устройство сравнительно небольшого объёма, которое непосредственно связано с ЦП и предназначено для записи, чтения и хранения данных о выполняемых программах и данных, обрабатываемых этими программами. Оперативная память используется только для временного хранения данных и программ, т.к. при выключении ПК информация, которая находилась в ОЗУ, пропадает. Доступ к элементам оперативной памяти прямой, т.е. каждый байт памяти имеет свой индивидуальный адрес.

Оперативная память используется для хранения и передачи информации ЦП, на жесткий диск, на другие внешние устройства, которая располагается в специальных разъемах на материнской плате. ОЗУ представляет собой схему из огромного числа мельчайших конденсаторов и транзисторов (одна пара позволяет хранить 1 бит).

При выключении ПК введенная информация исчезает, т.к. данные не были записаны на жесткий диск, где могут долго сохраняться, а находились в ОЗУ. Но в случае отсутствия оперативной памяти, данные должны были бы располагаться на жестком диске, и тогда время обращения к ним резко бы увеличилось, что привело бы к резкому снижению общей производительности ПК.

Итак, ОЗУ используется для: хранения данных и команд для дальнейшей их передачи ЦП для обработки; хранение результатов вычислений, которые были произведены ЦП. считывание (или запись) содержимого ячеек. Оперативная память изготовлена в виде микросхем, которые крепятся на специальных пластинах и устанавливаются на системной плате в соответствующие разъемы.