Файл: Устройства персонального компьютера (Системный блок и его комплектующие).pdf

В современное время каждый человек должен обладать базовыми знаниями о персональном компьютере. Персональный компьютер — это сложная вычислительная техника, но в тоже время это очень легкий в освоении и полезный помощник в любых условиях будь то дом, школа, университет, частное предприятие или даже научно-исследовательский центр.

Персональные компьютеры способны решать огромное количество различных задач, но для того, чтобы они смогли справиться с некоторыми из них, придется поработать с устройством конкретного компьютера и его производительностью в зависимости от поставленных задач.

Часто люди путаются, когда сталкиваются с тем, что компьютер — это не единая схема либо аппарат — это совокупность взаимосвязанных устройств, каждое из которых выполняет свою определенную функцию.

Для обычных пользователей чаще всего достаточно стандартной конфигурации персонального компьютера и набора внешних устройств вроде: компьютерной мыши, клавиатуры, наушников либо колонок. А для более развитых пользователей могут потребоваться и другие различные устройства.

I. Устройство персонального компьютера
1.1 Системный блок и его комплектующие.

Систе́мный блок — физически представляет собой корпус для наполнения аппаратным обеспечением для создания компьютера. Функционально представляет собой основу для создания и дальнейшего расширения вычислительной системы.

В системный блок входят такие составные части как материнская плата, жесткий диск (винчестер), дисковод, внутренние устройства записи и хранения информации, интерфейсные платы, а также корпус системного блока с блоком питания.

К выбору системного блока под каждую конкретную задачу следует относиться очень ответственно, ибо могут возникнуть ситуации, когда необходимы комплектующие попросту не поместятся в системном блоке, либо в обратном случае комплектующие будут занимать минимальное количество места в системном блоке, а его размер был завышен в разы и теперь он будет попросту занимать большое количество места. Каждый элемент в устройстве персонального компьютера играет огромную роль в получении конечного результата.

1.2 Материнская плата:

Матери́нская (систе́мная) пла́та (от англ. motherboard, MB или англ. mainboard — главная плата), (в просторечии: материнка, мать и т. п.) — печатная плата, являющаяся основой построения модульного устройства, например — компьютера.

Материнская плата содержит основную часть устройства, дополнительные же или взаимозаменяемые платы называются дочерними или платами расширений.

**1.3 Центральный процессор:**

Центра́льный проце́ссор (ЦП; также центра́льное проце́ссорное устро́йство — ЦПУ; англ. (central processing unit, CPU, дословно — центральное обрабатывающее устройство) — электронный блок, либо интегральная схема (микропроцессор), исполняющая машинные инструкции (код программ), главная часть аппаратного обеспечения компьютера или программируемого логического контроллера. Иногда называют микропроцессором или просто процессором.

Изначально термин центральное процессорное устройство означал специализированный класс логических машин, предназначенных для выполнения сложных компьютерных программ. В дальнейшем довольно точного соответствия этого назначения функциям существовавших в то время компьютерных процессоров он естественным образом был перенесён на сами компьютеры. Начало применения термина и его аббревиатуры по отношению к компьютерным системам было положено в 1960-е годы. Устройство, архитектура и реализация процессоров с тех пор неоднократно менялись, однако их основные исполняемые функции остались теми же, что и прежде.

Главными характеристиками ЦПУ являются: тактовая частота, производительность, энергопотребление, нормы литографического процесса, используемого при производстве (для микропроцессоров), и архитектура.

Ранние ЦП создавались в виде уникальных составных частей для уникальных и даже единственных в своём роде компьютерных систем. Позднее от дорогостоящего способа разработки процессоров, предназначенных для выполнения одной единственной или нескольких узкоспециализированных программ, производители компьютеров перешли к серийному изготовлению типовых классов многоцелевых процессорных устройств. Тенденция к стандартизации компьютерных комплектующих зародилась в эпоху бурного развития полупроводниковых элементов, мейнфреймов и мини-компьютеров, а с появлением интегральных схем она стала ещё более популярной. Создание микросхем позволило ещё больше увеличить сложность ЦП с одновременным уменьшением их физических размеров. Стандартизация и миниатюризация процессоров привели к глубокому проникновению основанных на них цифровых устройств в повседневную жизнь человека. В современном мире процессоры можно найти не только в таких высокотехнологичных устройствах, как компьютеры, но и в автомобилях, калькуляторах, мобильных телефонах и даже в детских игрушках. Чаще всего они представлены микроконтроллерами, где, помимо вычислительного устройства, на кристалле расположены дополнительные компоненты (память программ и данных, интерфейсы, порты ввода-вывода, таймеры и др.).

**1.4 Микропроцессорный комплект (чипсет):**

Чипсе́т (англ. chipset) — набор микросхем, спроектированных для совместной работы с целью выполнения набора заданных функций. Так, в компьютерах чипсет, размещаемый на материнской плате, выполняет функцию связующего компонента (моста), обеспечивающего взаимодействие центрального процессора (ЦП) c различными типами памяти, устройствами ввода-вывода, контроллерами и адаптерами ПУ, как непосредственно через себя (и имея некоторые из них в своём составе), так и через другие контроллеры и адаптеры, с помощью многоуровневой системы шин.[1] Так как ЦП, как правило, не может взаимодействовать с ними напрямую. Чипсет определяет функциональность системной платы. В него входит интерфейс шины процессора и определяет в конечном счете тип и быстродействие используемого процессора. Определяет во многом тип, объём, быстродействие и вид поддерживаемой памяти, рабочие частоты различных шин, их разрядность и тип, поддержку плат расширения, их количество и тип, и т. д. Таким образом, этот набор микросхем относится к числу наиболее важных компонентов системы, во многом определяя её быстродействие, расширяемость, стабильность работы при различных настройках и условиях, модернизируемость, сферу применения и т. д. Являясь по сути основой платформы/системной платы,[2] чипсеты также можно обнаружить в сотовых телефонах и сетевых медиаплеерах.

1.5 Шины:

Компьютерная ши́на (англ. computer bus) в архитектуре компьютера — соединение, служащее для передачи данных между функциональными блоками компьютера. В устройстве шины можно различить механический, электрический (физический) и логический (управляющий) уровни.

В отличие от соединения точка-точка, к шине обычно можно подключить несколько устройств по одному набору проводников. Каждая шина определяет свой набор разъёмов (соединений) для физического подключения устройств, карт и кабелей.

Компьютерные шины ранних вычислительных машин представляли собой жгуты (пучки соединительных проводов — сигнальных и питания, для компактности и удобства обслуживания увязанных вместе), реализующие параллельные электрические шины с несколькими подключениями. В современных вычислительных системах данный термин используется для любых физических механизмов, предоставляющих такую же логическую функциональность, как параллельные компьютерные шины.

Современные компьютерные шины используют как параллельные, так и последовательные соединения и могут иметь параллельные (англ. multidrop) и цепные (англ. daisy chain) топологии. В случае USB и некоторых других шин могут также использоваться хабы (концентраторы).

Некоторые виды скоростных шин (Fibre Channel, InfiniBand, скоростной Ethernet, SDH) для передачи сигналов используют не электрические соединения, а оптические.

1.6. Постоянное запоминающее устройство:

Постоянное запоминающее устройство (ПЗУ) — энергонезависимая память, используется для хранения массива неизменяемых данных.
По типу исполнения ПЗУ выделяют:

ПЗУ, в которых массив данных (в обиходе называемый «прошивкой») совмещён с устройством выборки (считывающим устройством):
- микросхема ПЗУ;
- один из внутренних ресурсов однокристального компьютера (микроконтроллера), как правило, FlashROM;
- моноскоп;
ПЗУ, в которых массив данных существует самостоятельно:
- компакт-диск;
- гибкая грампластинка с цифровой записью (с 1975 года);
- перфокарта;
- перфолента;
- штрих-коды;
- монтажные «1» и монтажные «0».

По разновидностям ПЗУ бывают:

по технологии изготовления кристалла:
- ROM — (англ. read-only memory, постоянное запоминающее устройство) — масочное ПЗУ, изготовляемое фабричным методом;
- PROM — (англ. programmable read-only memory, программируемое ПЗУ (ППЗУ)) — ПЗУ, однократно «прошиваемое» пользователем;
- EPROM (англ. erasable programmable read-only memory) — перепрограммируемое ПЗУ, например, содержимое микросхемы К573РФ1 стиралось при помощи ультрафиолетовой лампы. Для прохождения ультрафиолетовых лучей к кристаллу в корпусе микросхемы было предусмотрено окошко с кварцевым стеклом;
- EEPROM (англ. electrically erasable programmable read-only memory — электрически стираемое перепрограммируемое ПЗУ, память которого может стираться и заполняться данными несколько десятков тысяч раз, используется в твердотельных накопителях, одной из разновидностей EEPROM является флеш-память;
- ПЗУ на магнитных доменах, например, К1602РЦ5, которое имело сложное устройство выборки и хранило довольно большой объём данных в виде намагниченных областей кристалла, при этом не имея движущихся частей, обеспечивает неограниченное количество циклов перезаписи;
- NVRAM (англ. non-volatile memory, «неразрушающаяся» память) — ПЗУ, выполняющее роль ОЗУ небольшого объёма, конструктивно совмещённое с батарейкой; в СССР такие устройства часто назывались «Dallas» по имени фирмы Dallas Semiconductor[en], выпустившей их на рынок; в NVRAM современных ЭВМ батарейка уже конструктивно не связана с ОЗУ и может быть заменена;
по виду доступа:
- ПЗУ с параллельным доступом — ПЗУ, которое в системе может быть доступно в адресном пространстве ОЗУ, например, К573РФ5;
- ПЗУ с последовательным доступом — ПЗУ, часто используемые для однократной загрузки констант или «прошивки» в процессор или ПЛИС, используемые для хранения, например, настроек каналов телевизора и других данных, например, 93С46, AT17LV512A;
по способу программирования микросхем (то есть, по способу записи «прошивки» в микросхему):
- непрограммируемые ПЗУ;
- ПЗУ, программируемые только с помощью специального устройства — программатора ПЗУ (как однократно, так и многократно прошиваемые), использование программатора необходимо, в частности, для подачи нестандартных и относительно высоких напряжений (до ±27 В) на специальные выводы;
- внутрисхемно перепрограммируемые ПЗУ (англ. in-system programming, ISP) — микросхемы, имеющие внутри генератор всех необходимых высоких напряжений, могут быть перепрошиты программным способом, то есть, без программатора и без выпайки из печатной платы.

1.7 Графический адаптер (видеокарта):

Видеокарта (также видеоадаптер, графический адаптер, графическая плата, графическая карта, графический ускоритель) — устройство, преобразующее графический образ, хранящийся как содержимое памяти компьютера (или самого адаптера), в форму, пригодную для дальнейшего вывода на экран монитора. Первые мониторы, построенные на электронно-лучевых трубках, работали по телевизионному принципу сканирования экрана электронным лучом, и для отображения требовался видеосигнал, генерируемый видеокартой.

Однако эта базовая функция, оставаясь нужной и востребованной, ушла в тень, перестав определять уровень возможностей формирования изображения — качество видеосигнала (чёткость изображения) очень мало связано с ценой и техническим уровнем современной видеокарты. В первую очередь, сейчас под графическим адаптером понимают устройство с графическим процессором — графический ускоритель, который и занимается формированием самого графического образа. Современные видеокарты не ограничиваются простым выводом изображения, они имеют встроенный графический процессор, который может производить дополнительную обработку, снимая эту задачу с центрального процессора компьютера. Например, все современные видеокарты Nvidia и AMD (ATi) осуществляют рендеринг графического конвейера OpenGL и DirectX и Vulkan на аппаратном уровне. В последнее время также имеет место тенденция использовать вычислительные возможности графического процессора для решения неграфических задач.

Обычно видеокарта выполнена в виде печатной платы (плата расширения) и вставляется в слот расширения, универсальный либо специализированный (AGP, PCI Express). Также широко распространены и встроенные (интегрированные) в системную плату видеокарты — как в виде отдельного чипа, так и в качестве составляющей части северного моста чипсета или ЦПУ; в этом случае устройство, строго говоря, не может быть названо видеокартой.