Файл: Устройство персонального компьютера ( Понятие персонального компьютера ).pdf

На рисунке 5 изображена схема типичного устройства ПК.

Рисунок 5. Схема типичной архитектуры ПК

Материнская плата - системная плата, основанная на чипсете (набор микросхем), которая дает возможность общения между процессором, оперативной памятью, видеопамятью и другими устройствами системного блока. В состав чипсета входят два основных чипа - северный (системный контроллер) и южный мост (функциональный контроллер). Основная задача северного моста - обеспечение связи процессора с оперативной памятью и видеосистемой. А основная задача южного моста - обмен данными с северным мостом и различными периферийными устройствами. Функциональные возможности южного моста - контроллеры жестких дисков, контроллер дисковода, контроллер шин PCI, USB-контроллер, контроллер звука, сетевого интерфейса, контроллеры портов ввода/вывода.

Рисунок 6. Внешний вид материнской платы

Основными характеристиками материнских плат являются:

- модель системной платы (название);

- набор микросхем (чипсет);

- тип разъема для процессора (socket);

- форм-фактор (размер платы);

- слот оперативной памяти (тип, кол-во);

- разъёмы PCI-Express (кол-во);

- разъемы E-Sata;

- различные разъемы (usb, ieee1394a и др.);

- встроенные звуковая и сетевая карты;

- поддержка RAID-массивов.

Центральный процессор (Central Processing Unit, CPU) - это один из основных компонентов компьютера, который выполняет арифметические и логические операции, задаваемые программой.

Физически процессор представляет собой интегральную микросхему, на которой размещены электронные блоки, реализующие все его функции.^[8]

На сегодняшний день на рынке присутствует только два реальных производителя процессоров, а именно AMD и Intel. Поэтому их и рассматривают, когда речь идет о выборе процессора.

Все процессоры различаются интерфейсом, используемыми технологиями (алгоритмами, количеством ядер) и быстродействием.

Рисунок 7. Внешний вид процессора

Основные характеристики процессоров:

- модель процессора (название);

- производитель ядра (название);

- количество ядер (число);

- тактовая частота ядра (МГц);

- технологический процесс (нм);

- тепловая расчетная мощность (Вт);

- частота системной шины (МГц);

- объем кэш-памяти (1-3 уровни);

- поддержка различных технологий (число);

- габаритные размеры (мм).

Оперативная память (Random Access Memory, RAM) - модули памяти, необходимы для работы любой операционной системы, приложений и программ, а также для обработки и временного хранения данных. Оперативная память исполняется по типам, но сейчас самый популярный тип памяти - DDR3. Объем оперативной памяти существенно влияет на общую производительность системы.^[9]

Рисунок 8. Внешний вид модуля оперативной памяти

Основные характеристики модуля оперативной памяти:

- Производитель памяти (название)

- Тип модуля памяти (DDR, DDR2, DDR3, DDR4)

- Корпус исполнения (технология)

- Разъем (кол-во pin)

- Напряжение питания (В)

- Тактовая частота памяти (МГц)

- Частота шины (МГц)

- Тайминги памяти (цифры)

- Пропускная способность (Гбайт/с)

Жесткий диск (Hard Disk Drive, HDD) - устройство, используемое для постоянного хранения информации, необходимой для работы на компьютере, и доступа к ней. Современные жесткие диски отличаются высокими показателями емкости (несколько ТераБайт), скорости и надежности, а также низкой стоимостью. Жесткие диски имеют свои интерфейсы подключения, такие как: IDE (менее используется), SATA (широкое применение), SCSI (серверные платформы). Основные различия жестких дисков - интерфейс подключения к материнской плате, скорость вращения пластин, объем хранимых данных, кэш- буфер, время позиционирования головок, время поиска информации и др. Кроме того, жесткие диски могут быть внутренними и внешними.

Рисунок 9. Внешний вид жесткого диска

Основные характеристики жесткого диска:

- марка производителя (название);

- интерфейс подключения (IDE, SATA);

- объем (ГБ);

- кэш-память (МБ);

- скорость вращения (об/мин);

- макс. Скорость передачи данных (МБ/c);

- пост. Скорость передачи данных (МБ/c);

- средняя задержка (мс).

Блок питания - блок питания является неотъемлемой частью системного блока, с помощью него подается питание на материнскую плату, жесткие диски и видеокарты. Блоки питания различаются лишь производителем и номинальной мощностью. В среднем эта цифра колеблется от 400 до 600 Ватт. Мощный и стабильный блок питания сегодня является обязательным требованием для персонального компьютера. Если напряжение линий блока питания будет нестабильным (или значительно отличаться от эталонных напряжений), системные компоненты могут выйти из строя. В частности, материнские платы и процессоры очень чувствительны к нестабильному питанию.

Рисунок 10. Внешний вид блока питания

Основные характеристики блока питания:

- тип блока питания (назв.,модель);

- номинальная мощность (Вт);

- кол-во разъемов питания (шт).

Видеокарта (видеоадаптер) - представляет собой графическую подсистему компьютера и служит для формирования и вывода на монитор изображения. От него зависят качество изображения и скорость визуализации двух- и трехмерной графики. Наибольшие требования предъявляются именно к последнему пункту, поскольку все современные игры и графические программы для обработки сложных 3D-объектов используют именно 3D-возможности видеоадаптера. Кроме своей прямой обязанности, видеокарта может выполнять некоторые другие функции, например выводить параллельное изображение на телевизионный приемник или осуществлять захват изображения. В этом случае на планке видеокарты, кроме разъемов для подключения мониторов, имеются разъемы для выполнения соответствующих задач.^[10]

Рисунок 11. Внешний вид видеокарты

Основные характеристики видеокарты:

- модель видеопроцессора (название);

- объем памяти (Гбайт);

- номинальная частота памяти (МГц);

- частота GPU (МГц);

- частота шейдерных блоков (МГц);

- ширина шины памяти (бит);

- технологический процесс (нм);

- тепловая расчетная мощность (Вт);

- различные разъемы (кол-во);

- поддержка различных технологий (кол-во).

Монитор - устройство, служащее для визуального отображения текстовой и графической информации, которую формирует видеоадаптер. Мониторы разделяются по размеру экрана - диагонали. Основные особенности: время отклика, максимальное разрешение в пикселях, время отклика и угол обзора.

Рисунок 12. Внешний вид монитора

Основными характеристиками монитора являются:

- марка производителя (название);

- модель монитора (маркировка) ;

- диагональ монитора (дюйм) ;

- максимальное разрешение (пиксели) ;

- динамический контраст (x:x) ;

- время отклика (мс) ;

- разъемы подключения (кол-во, тип) ;

- угол обзора (градусы) ;

- частота кадров (Гц) .

Система охлаждения - набор средств для отвода тепла от нагревающихся в процессе работы компьютерных компонентов. Поскольку процессор является одним из самых главных устройств в компьютере, условия функционирования нужно обеспечивать для него соответствующие. И самое важное из них - эффективная система охлаждения. Существует несколько способов охлаждения: воздушное, жидкостное, фреоновая установка, системы открытого испарения.

Рисунок 13. Внешний вид воздушной системы охлаждения

Звуковая карта (адаптер) - устройство, в составе которого имеется звуковой процессор и другие вспомогательные компоненты, с помощью которых формируется звуковой сигнал необходимого уровня и окраски. Далее этот сигнал отправляется на акустическую систему, позволяя вам тем самым слышать звук.

Звуковые карты бывают различного исполнения. Чаще всего это интегрированное в материнскую плату решение или карта, устанавливаемая в PCI-слот. Вместе с тем достаточно часто встречаются внешние устройства, представляющие собой профессиональные высококачественные звуковые решения.

Рисунок 14. Внешний вид звуковой карты

Устройства ввода - периферийное оборудование, предназначенное для ввода данных или сигналов в компьютер. Основным и самыми распространенными устройствами ввода являются клавиатура и компьютерная мышь. Эти устройства бывают двух видов - проводными и беспроводными.

Рисунок 15. Внешний вид клавиатуры и компьютерной мыши

2.2. Дополнительные устройства персонального компьютера

Дополнительные устройства также называют периферийными - это устройства, связывающие компьютер с внешним миром. Список периферийных устройств, делающих компьютер "вещью для нас", практически неограничен. Второе определение периферии - это устройства, с помощью которых информация может или вводится в компьютер, или же может выводится из него.

Принтер — устройство для печати текста и изображений на бумагу. Также относится к устройствам вывода информации ПК.

Рисунок 16. Принтер

Сканер — устройство для считывания и ввода текстовой и графической информации в компьютер.

Рисунок 17. Сканер

Веб-камера — это небольшая цифровая камера, которая совместно с компьютером служит для передачи изображения при общении в интернете.

Рисунок 18. Веб-камера

Также к периферийным устройствам можно отнести модем, специальные клавиатуры, специальные манипуляторы, различные устройства хранения данных.

Таким образом, было рассмотрено устройство персонального компьютера и основные периферийные устройства предназначенные для ввода и вывода информации компьютера.

3. Развитие архитектуры современных компьютеров с учетом требований безопасности информационной среды

Для компьютеров с фон-неймановской и гарвардской архитектурами присущи архитектурная уязвимость, которая позволяет проводить хакерские атаки. Суть современных хакерских атак сводится к «захвату управления» компьютером в соответствии со следующими этапами:

Этап 1. Проникает и размещается в ОП вредоносное ПО (ВПО).

Этап 2. Проникает и размещается в ОП вредоносный обработчик прерываний.

Этап 3. Записывается в долговременную память ВПО и обработчик прерываний.

Этап 4. С помощью доступного механизма вызывается прерывание (например, с помощью DDOS-атаки).

Этап 5. Внедренный обработчик прерываний срабатывает и передает управление ВПО.

Этап 6. ВПО выполняет свою функцию (например, реализует разрушающее программное воздействие (РПВ)).

Здесь этапы 1-3 - это шаги по подготовке атаки, этап 4 - инициирование атаки, этапы 5 и 6 - собственно использование архитектурной уязвимости.

В связи с тем, что ряд функций безопасности должен выполняться до загрузки операционной си-стемы, их нельзя реализовать программным спосо-бом, а можно только аппаратным. Сложность такого устройства связана с архитектурой защищаемого компьютера, т.е. нужно добавить неизменяемую память, разделить потоки команд и данных, испол-нить контрольные процедуры в доверенной среде до запуска ОС и т.д. Примером такого устройства является СЗИ НСД «Аккорд» (рис. 19).

Рисунок 19. СЗИ НСД «Аккорд»

СЗИ НСД «Аккорд» - это аппаратный модуль доверенной загрузки с программным комплексом разграничения доступа. Он выполняет все необходимые контрольные функции, а его программная часть контролирует, в частности, и запуск задач. «Аккорд» предназначен для работы на компьютерах с процессором х86. Отметим, что архитектура таких компьютеров очень близка к архитектуре фон Неймана.