Файл: УСТРОЙСТВО ПЕРСОНАЛЬНОГО КОМПЬЮТЕРА (Теоретическая часть).pdf

Компьютер, будучи фаворитом эволюционной ветки счетных устройств, олицевторяет стремление человека изучать и познавать, ведь, как говорил К.Ф. Гаусс математика «царица наук», а арифметика «царица математики». Однако в процессе прогресса человечество смогло позволить себе использовать его не только на общее благо, но и в личных целях, путем персонализации.

Данная работа представляет собой обобщенный теоретический и практический взгляд на персональный компьютер, на уровне уверенного пользователя, образованный в процессе его изучения.

Объект работы: Персональный компьютер.

Предмет работы: Собранный и настроенный персональный компьютер.

Цель работы: Повышение уровня личного технического и теоретического образования путем сборки и настройки персонального компьютера.

Задачи:

Изучить основные принципы работы ПК;
На основе полученных знаний объеденить детали в устройство;
Осуществить настройку ПО, необходимого для работы ПК;

Актуальность: Персональными компьютерами, к которым относятся стационарные компьютеры, ноутбуки, нетбуки, моноблоки, прочно вошли в быт современного человека независимо от возрастной группы. Важное место ПК, наряду с другими типами компьютеров, занимают в областях бизнеса, экономики, науки, образования, промышленности, политики и пр., а также для личного пользования. Крупная доля работы компьютерных специалистов проходит через использование ПК, и высоко оплачивается, поэтому перспективно и актуально разбираться в устройстве и принципах работы ПК.

Глава 1. Теоретическая часть

Общие принципы работы ПК

Персональный компьютер – электронная вычислительная машина, предназначенная для личного использования, цена, размеры и возможности которого удовлетворяют потребности многих людей. [1]

Все компоненты, определяющие персональный компьютер, можно поделить на две части: Аппаратную – техническая составляющая и физическая оболочка ПК, и Программную – набор инструкций и данных, позволяющий проводить вычисления и операции Аппаратной части.

ПК представляет собой сложное составное техническое приспособление, все части которого взаимодействуют друг с другом и совершают общую работу, на основании полученных от пользователя, через устройства ввода, данных и заложенных в аппаратную часть инструкций, с последующей выдачей результатов работы через устройства вывода.

Вывод: общий прицнип работы персонального компьютера заключается в получении, обработке и выводе информации.

Аппаратная часть

Всю Аппаратную часть можно поделить на 2 подчасти: Центральная – системный блок и все, что в нем находится, и Периферийная – все, что выведено наружу системного блока.

В состав Центральной Аппаратной подчасти входят следующие компоненты:

системный корпус (необязательное);
материнская плата;
центральный процессор;
оперативная память (планка ОЗУ);
жесткий диск;
видеокарта (графический процессор);
звуковая карта;
блок питания;

В состав Периферийной Аппаратной подчасти входят следующие компоненты:

Устройства ввода информации в ПК (компьютерная мышь, клавиатура, микрофон, камера и т.п.);
Устройства вывода информации ПК (Монитор, звуковые колонки, принтер и пр.);

Системный блок – это элемент персонального компьютера, который защищает компоненты компьютера, находящиеся внутри, от механических повреждений и внешнего воздействия.

Материнская плата или системная плата – это сложная многослойная печатная плата, на которой устанавливаются такие компоненты персонального компьютера, как центральный процессор, контроллер ОЗУ, оперативная память, графический адаптер, контроллеры базовых интерфейсов ввода-вывода, звуковая карта. Системная плата содержит разъемы или слоты для подключения дополнителных плат и устройств. [2]

Иными словами, материнская плата обеспечивает полное взаимодействие компонентов компьютерной системы. Пример материнской платы представлен на рисунке 1.1.

Ключевую роль играют Форм Факторы материнской платы и ее разъемов.

Это позволяет определить совместимость различных элементов с материнской картой, например, разъемы определяют поколения оперативной памяти (DDR DIMM) и видеокарты (PCI Express) или модель процессора (Socket).

Рисунок 1.1 – материнская плата

Центральный процессор – это центральное устройство компьютера, которое выполняет все основные операции по обработке данных и управляет периферийными устройствами компьютера. Мощность центрального процессора определяет количество операций, выполняемых ПК в еденицу времени в процессе вычислений, а также обработки инструкций и команд.

Пример центрального процессора представлен на рисунке 1.2.

Основные характеристики процессора:

Татовая частота:

Тактовая частота указывает скорость работы процессора в герцах (ГГц) – количество рабочих операций в секунду. Подразделяется на внутреннюю и внешнюю. Эта характеристика процессора значительно влияет на скорость работы вашего ПК, но производительность зависит не только он неё.

Внутренняя тактовая частота обозначает темп, с которым процессор обрабатывает внутренние команды. Чем выше показатель – тем быстрее внешняя тактовая частота.

Внешняя тактовая частота определяет, с какой скоростью процессор обращается к оперативной памяти.

Разрядность процессора:

Разрядность процессора представляет собой предельное количество разрядов двоичного числа, над которым единовременно может производиться машинная операция передачи информации. Чем больше разрядность, тем выше производительность процессора. Сейчас большинство процессоров имеют разрядность в 64 бита и поддерживают от 4 гигабайт ОЗУ. Это одна из основных характеристик процессора, но далеко не единственная, при выборе нужно руководствоваться не только ей.

Размерность технологического процесса:

Размерность технологического процесса определяет размеры транзистора (толщину и длину затвора). Частота работы кристалла определяется частотой переключений транзисторов (из закрытого состояния в открытое). Если меньше размер, значит меньше площадь, а значит и выделение тепла. Размерность технологического процесса измеряется в нанометрах, чем меньше этот показатель, тем лучше.

Сокет или разъем:

Сокет или разъем – это гнездовой или щелевой разъем, предназначен для интеграции чипа ЦП в схему материнской платы. Каждый разъем допускает установку только определенного типа процессоров, сверьте сокет выбранного процессора с вашей материнской платой, она должна ему соответствовать.

Тип гнездового разъема:

PGA (Pin Grid Array) – корпус квадратной или прямоугольной формы, штырьковые контакты.
BGA (Ball Grid Array) – шарики припоя.
LGA (Land Grid Array) – контактные площадки.

Кэш-память:

Кэш-память – массив сверхскоростной энергозависимой ОЗУ. Является буфером, в котором хранятся данные, с которыми процессор взаимодействует чаще или взаимодействовал в процессе последних операций. Благодаря этому уменьшается количество обращений процессора к основной памяти. Этот вид памяти делится на три уровня: L1, L2, L3. Каждый из уровней отличается по размеру памяти и скорости, и задачи ускорения у них отличаются. L1 – самый маленький и быстрый, L3 – самый большой и медленный. Чем больше объем кэш–памяти, тем лучше. К каждому уровню процессор обращается поочередно (от меньшего к большему), пока не обнаружит в одном из них нужную информацию. Если ничего не найдено, обращается к оперативной памяти.

Энергопотребление и тепловыделение:

Чем выше энергопотребление процессора, тем выше его тепловыделение. Нужно позаботиться о достаточном охлаждении.

TDP (Thermal Design Power) – параметр, указывающий на то количество тепла, которое способна отвести охлаждающая система от определенного процессора при наибольшей нагрузке. Значение представлено в ваттах при максимальной температуре корпуса процессора.

ACP (Average CPU Power) – средняя мощность процессора, показывающая энергопотребление процессора при конкретных задачах.

Значение параметра ACP на практике всегда ниже TDP.

Рабочая температура процессора:

Наивысший показатель температуры поверхности процессора, при котором возможна нормальная работа (54–100 °С). Этот показатель зависит от нагрузки на процессор и от качества отвода тепла. При превышении предела компьютер либо перезагрузится, либо просто отключится. Это очень важная характеристика процессора, которая напрямую влияет на выбор типа охлаждения. [3]

Рисунок 1.2 – центральный процессор

Оперативная память – это быстрое запоминающее устройство не очень большого объёма, непосредственно связанное с процессором и предназначенное для записи, считывания и хранения выполняемых программ и данных, обрабатываемых этими программами.

Оперативная память представлена на рисунке 1.3.

Оперативная память используется только для временного хранения данных и программ, так как, когда машина выключается, все, что находилось в ОЗУ, пропадает. Доступ к элементам оперативной памяти прямой – это означает, что каждый байт памяти имеет свой индивидуальный адрес. [4]

Основные характеристики оперативной памяти:

Тип оперативной памяти:

Тип оперативной памяти – наиболее важный параметр, так как неподходящий тип ОЗУ невозможно установить в материнскую плату из-за наличия неподходящего ключа. С момента появления первых компьютеров уже поменялось несколько поколений памяти, и на данный момент в старых компьютерах можно встретить оперативную память DDR2, в еще актуальных системах стоит память DDR3, и уже начинает внедряться память DDR4. Каждое последующее поколение памяти отличается не только большей производительностью, но и меньшим напряжением питания, и соответственно меньшим потреблением энергии.

Объем оперативной памяти:

От количества установленной памяти зависит работа всей системы. Если памяти будет очень мало, запущенные ресурсоемкие приложения будут сильно подтормаживать. Минимум сейчас устанавливают 2 ГБ ОЗУ на самые слабые машины. На настольные домашние ПК устанавливают не менее 4 ГБ, а для запуска требовательных игр на максимальных настройках потребуется не менее 8 ГБ оперативной памяти. Частота оперативной памяти:

Частота оперативной памяти увеличивается в каждом новом поколении, и от нее напрямую зависит пропускная способность планки ОЗУ. Но установка планок памяти с наибольшей частотой работы совсем не гарантирует существенный прирост производительности системы. К примеру, при обычном использовании ПК пользователь не ощутит разницы от использования памяти с частотой 1066 МГц и 1600 МГц, так как есть другие параметры, ограничивающие ее работу. Разница будет видна разве что при тестировании специальными программами.

Тайминги оперативной памяти:

Тайминги ОЗУ, это как раз тот параметр, который может существенно ухудшить производительность планки оперативной памяти. Тайминги, это временные задержки между выполнением команд планкой оперативной памяти, которые выражаются в пропущенных тактах шины памяти. С увеличением частоты работы оперативной памяти существенно возрастают и тайминги, что, например, при разгоне ОЗУ, может привести даже к ухудшению результата по сравнению со штатными параметрами работы. Среди всех таймингов рассматривают только четыре основных CAS Latency, RAS to CAS Delay, RAS Precharge Time и DRAM Cycle Time, которые и указываются на планке памяти. Для поиска более производительной памяти, необходимо искать планку памяти с наименьшими таймингами. Иногда тайминги указывают только в виде основного первого параметра в виде CL9.

Напряжение:

Каждый тип модуля памяти работает при разных уровнях напряжения, и если данный параметр не указывается, значит напряжение стандартное. Но в продаже также имеется память с заниженным уровнем напряжения, которая интересна в основном геймерам, разгоняющим ОЗУ. Встречаются также планки памяти, требующие повышенного напряжения для стабильной работы, но это редкость. [5]

Рисунок 1.3 – планка ОЗУ

Жесткий диск – запоминающее устройство (устройство хранения информации) произвольного доступа, основанное на принципе магнитной записи. Является основным накопителем данных в большинстве компьютеров.

Жесткий диск представлен на рисунке 1.4.

В отличии от ОЗУ сохраняет данные даже после отключения питания, но имеет меньшую скорость работы.

Основные характеристики жесткого диска:

Интерфейс – поддерживаемый стандарт обмена данными с накопителями информации: ATA (IDE, PATA), SATA.

Ёмкость – объём данных, которые может хранить жесткий диск (ГБ, ТБ).

Форм–фактор – физический размер диска с ферромагнитным покрытием: 3,5 или 2,5 дюйма.