Файл: Устройство перснонального компьютера.pdf

Физический размер (форм-фактор) – почти все современные накопители для персональных компьютеров и серверов имеют ширину либо 3,5, либо 2,5 дюйма – под размер стандартных креплений для них соответственно в настольных компьютерах и ноутбуках.

Время произвольного доступа – время, за которое винчестер гарантированно выполнит операцию чтения или записи на любом участке магнитного диска. Диапазон этого параметра невелик – от 2,5 до 16 мс. Как правило, минимальным временем обладают серверные диски, самым большим из актуальных – диски для портативных устройств.

Скорость вращения шпинделя – количество оборотов шпинделя в минуту. От этого параметра в значительной степени зависят время доступа и средняя скорость передачи данных. В настоящее время выпускаются винчестеры со следующими стандартными скоростями вращения: 4200, 5400 и 7200 (ноутбуки), 5400, 7200 и 10 000 (персональные компьютеры), 10 000 и 15 000 об/мин (серверы и высокопроизводительные рабочие станции). Увеличению скорости вращения шпинделя в винчестерах для ноутбуков препятствует гироскопический эффект, влияние которого пренебрежимо мало в неподвижных компьютерах.

Надёжность – определяется как среднее время наработки на отказ (MTBF). Также подавляющее большинство современных дисков поддерживают технологию S.M.A.R.T.

Количество операций ввода-вывода в секунду – у современных дисков это около 50 оп/с при произвольном доступе к накопителю и около 100 оп./сек при последовательном доступе.

Уровень шума – шум, который производит механика накопителя при его работе. Указывается в децибелах. Тихими накопителями считаются устройства с уровнем шума около 26 дБ и ниже. Шум состоит из шума вращения шпинделя (в том числе аэродинамического) и шума позиционирования.

Сопротивляемость ударам – сопротивляемость накопителя резким скачкам давления или ударам, измеряется в единицах допустимой перегрузки во включённом и выключенном состоянии.

Объём буфера – буфером называется промежуточная память, предназначенная для сглаживания различий скорости чтения/записи и передачи по интерфейсу. В современных дисках он обычно варьируется от 8 до 64 Мб.

На сегодняшний день большая часть всех винчестеров производится всего несколькими компаниями: Seagate, WesternDigital, Samsung, а также ранее принадлежавшим IBM подразделением по производству дисков фирмы Hitachi. Fujitsu (см. Приложение Б, рис. 7).

2.2.5 Видеокарта

Видеокарта – устройство, преобразующее графический образ, хранящийся как содержимое памяти компьютера или самого адаптера, в иную форму, предназначенную для дальнейшего вывода на экран монитора. В настоящее время эта функция утратила основное значение и в первую очередь под графическим адаптером понимают устройство с графическим процессором – графический ускоритель, который и занимается формированием самого графического образа.

Обычно видеокарта является платой расширения (кроме случаев со встроенной, интегрированной в материнскую плату видеокартой) и вставляется в разъём расширения, универсальный (чаще это PCI-Express версий1.0, 2.0 и 3.0) специализированный, но устаревший AGP. Интегрированная видеокарта может быть как в виде отдельного чипа, так и в качестве составляющей части северного моста чипсета.

Современные видеокарты не ограничиваются простым выводом изображения, они имеют встроенный графический процессор, который может производить дополнительную обработку, снимая эту задачу с центрального процессора компьютера.

Современная видеокарта состоит из следующих частей:

– графический процессор (GraphicsProcessingUnit, GPU – графическое процессорное устройство) – занимается расчётами выводимого изображения, освобождая от этой обязанности центральный процессор, производит расчёты для обработки команд трёхмерной графики. Является основой графической платы, именно от него зависят быстродействие и возможности всего устройства;

– видеоконтроллер – отвечает за формирование изображения в видеопамяти, даёт команды RAMDAC на формирование сигналов развёртки для монитора и осуществляет обработку запросов центрального процессора;

– видеопамять – выполняет роль кадрового буфера, в котором хранится изображение, генерируемое и постоянно изменяемое графическим процессором и выводимое на экран монитора (или нескольких мониторов). В видеопамяти хранятся также промежуточные невидимые на экране элементы изображения и другие данные. Видеопамять бывает нескольких типов, различающихся по скорости доступа и рабочей частоте. Современные видеокарты комплектуются памятью типа DDR, DDR2, GDDR3, GDDR4 и GDDR5. Следует также иметь в виду, что помимо видеопамяти, находящейся на видеокарте, современные графические процессоры обычно используют в своей работе часть общей системной памяти компьютера, прямой доступ к которой организуется драйвером видеоадаптера через шину AGP или PCIE. В случае использования интегрированной карты в качестве памяти (точнее, видеопамяти) используется часть системной памяти компьютера (т.е. часть оперативной памяти);

– ширина шины памяти. Ширина шины памяти является важнейшей характеристикой, влияющей на пропускную способность памяти (ПСП). Большая ширина позволяет передавать большее количество информации из видеопамяти в GPU и обратно в единицу времени, что положительно влияет на производительность в большинстве случаев. Теоретически, по 256-битной шине можно передать в два раза больше данных за такт, чем по 128-битной. На практике разница в скорости рендеринга хоть и не достигает двух раз, но весьма близка к этому во многих случаях с упором в пропускную способность видеопамяти.

Современные игровые видеокарты используют разную ширину шины: от 64 до 384 бит (есть видеокарты с шириной шины в 4096 битами), в зависимости от ценового диапазона и времени выпуска конкретной модели GPU. Для самых дешёвых видеокарт уровня low-end чаще всего используется 64 и реже 128 бит, для среднего уровня от

128 до 256 бит, ну а видеокарты из верхнего ценового диапазона используют шины от 256 до 384 бит шириной. Ширина шины уже не может расти чисто из-за физических ограничений — размер кристалла GPU недостаточен для разводки более чем 512-битной шины, и это обходится слишком дорого. Поэтому наращивание ПСП сейчас осуществляется при помощи использования новых типов памяти (см. далее).

– частота видеопамяти. Ещё одним параметром, влияющим на пропускную способность памяти (далее – ПСП), является её тактовая частота. А повышение ПСП часто напрямую влияет на производительность видеокарты в 3D-приложениях. Частота шины памяти на современных видеокартах бывает от 533(1066, с учётом удвоения) МГц до 1375(5500, с учётом учетверения) МГц, то есть, может отличаться более чем в пять раз! И так как ПСП зависит и от частоты памяти, и от ширины ее шины, то память с 256-битной шиной, работающая на частоте 800(3200) МГц, будет иметь большую пропускную способность по сравнению с памятью, работающей на 1000(4000) МГц со 128-битной шиной. Особенное внимание на параметры ширины шины памяти, её типа и частоты работы следует уделять при покупке сравнительно недорогих видеокарт, на многие из которых ставят лишь 128-битные или даже 64-битные интерфейсы, что крайне негативно сказывается на их производительности. Вообще, покупка видеокарты с использованием 64-битной шины видеопамяти для игрового ПК не рекомендуется. Желательно отдать предпочтение хотя бы среднему уровню минимум со 128- или 192-битной шиной.

– система охлаждения – предназначена для сохранения температурного режима видеопроцессора и видеопамяти в допустимых пределах;

– выводы карты – видеоадаптеры MDA, Hercules, CGA и EGA оснащались 9-контактным разъёмом типа D- Sub. Изредка также присутствовал коаксиальный разъем CompositeVideo, позволяющий вывести черно-белое изображение на телевизионный приемник или монитор, оснащенный НЧ-видеовходом. Видеоадаптеры VGA и более поздние обычно имели всего один разъём VGA (15-контактный D-Sub). Изредка ранние версии VGA- адаптеров имели также разъем предыдущего поколения (9-контактный) для совместимости со старыми мониторами. Выбор рабочего выхода задавался переключателями на плате видеоадаптера. В настоящее время платы оснащают разъёмами DVI или HDMI, либо DisplayPortв количестве от одного до трех. Некоторые видеокарты ATi последнего поколения оснащаются шестью видеовыходами.

Порты DVI и HDMI являются эволюционными стадиями развития стандарта передачи видеосигнала, поэтому для соединения устройств с этими типами портов возможно использование переходников. Порт DVI бывает двух разновидностей. DVI-I также включает аналоговые сигналы, позволяющие подключить монитор через переходник на разъём D-SUB. DVI-D не позволяет этого сделать. DisplayPort позволяет подключать до четырёх устройств, в том числе акустические системы, USB-концентраторы и иные устройства ввода-вывода. На видеокарте также возможно размещение композитных и S-Videoвидеовыходов и видеовходов (см. Приложение Б, рис. 8).

2.2.6 Блок питания

Компьютерный блок питания – вторичный источник электропитания, предназначенный для снабжения узлов компьютера электрической энергией постоянного тока. В его задачу входит преобразование сетевого напряжения до заданных значений, их стабилизация и защита от незначительных помех питающего напряжения. Также, будучи снабжён вентилятором, он участвует в охлаждении системного блока.

Основным параметром компьютерного блока питания является максимальная мощность, отдаваемая в нагрузку. В настоящее время существуют блоки питания с заявленной производителем мощностью от 50 (встраиваемые платформы малых форм-факторов) до 1800 Вт. Компьютерный блок питания для сегодняшней платформы PC обеспечивает выходные напряжения ±5, ±12, +3,3 Вольт. Большинство микросхем компьютера имеют напряжение питания 5 Вольт (и ниже). 12 Вольт используется для питания более мощных потребителей – процессора, видеокарты, жёстких дисков, оптических приводов, вентиляторов – с целью достижения меньшего падения напряжения на подводящих проводах, а также звуковых карт (см. Приложение Б, рис. 9).

2.3 Клавиатура

Компьютерная клавиатура – одно из основных устройств ввода информации от пользователя в компьютер. Стандартная компьютерная клавиатура, также называемая клавиатурой PC/AT или AT-клавиатурой (поскольку она начала поставляться вместе с компьютерами серии IBM PC/AT), имеет 101 или 102 клавиши. Клавиатуры, которые поставлялись вместе с предыдущими сериями – IBM PC и IBM PC/XT, – имели 86 клавиш. Расположение клавиш на AT-клавиатуре подчиняется единой общепринятой схеме, спроектированной в расчёте на английский алфавит.

По своему назначению клавиши на клавиатуре делятся на шесть групп:

1) функциональные;

2) алфавитно-цифровые;

3) управления курсором;

4) цифровая панель;

5) специализированные;

6) модификаторы.

Двенадцать функциональных клавиш расположены в самом верхнем ряду клавиатуры. Ниже располагается блок алфавитно-цифровых клавиш. Правее этого блока находятся клавиши управления курсором, а с самого правого края клавиатуры – цифровая панель.

По типу соединения клавиатуры бывают:

1. Беспроводные клавиатуры. В них используются три основных вида соединения, а именно соединение Bluetooth, инфракрасное соединение и радиочастотное соединение. Клавиатуры, имеющие радиочастотное соединение, получают питание от аккумулятора или через кабель USB, который используется для подзарядки клавиатуры. Клавиатуры с инфракрасным соединением должны находиться в радиусе действия устройства принимающего сигнал. Клавиатуры с радиочастотным соединением имеют больший радиус действия, чем клавиатуры с инфракрасным соединением. В клавиатурах с соединением Bluetooth используется технология Bluetooth, обеспечивающая больший радиус действия, чем у клавиатур с радиочастотным и инфракрасным соединением. Клавиатуры с радиочастотным соединением обеспечивают большую мобильность, чем клавиатуры с соединением Bluetooth и с инфракрасным соединением.

2. Проводные клавиатуры: PS/2 и USB – две разновидности проводного соединения, соединяющие клавиатуры с компьютерами. Клавиатуры с соединением PS/2 получили наибольшее распространение. Это – самые дешевые клавиатуры, представленные на рынке в настоящее время. Клавиатуры с соединением USB подсоединяются к процессору с помощью универсальной последовательно проводной шины.

По расположению клавиш клавиатуры бывают:

1. Эргономичные клавиатуры. При разработке эргономичных клавиатур учитывался эргономичный аспект. При работе на эргономичных клавиатурах обеспечивается комфортное положение кистей и запястий. Дизайн эргономичных клавиатур позволяет предотвратить развитие кистевого туннельного синдрома, который выражается в потере чувствительности и покалывании в кистях рук и в пальцах после продолжительной работы на клавиатуре. Эргономичные клавиатуры способствуют также подержанию удобной позы и сохранению правильной осанки.

2. Компактные клавиатуры. Размер клавиатур постоянно увеличивается особенно размер эргономичных клавиатур. Большой размер эргономичных клавиатур объясняется наличием клавиш предназначенных для выполнения специальных функций. Компактные клавиатуры – плоские и на них обычно отсутствуют клавиши с цифрами присутствующие в правой части остальных клавиатур. У некоторых компактных клавиатур есть резиновая подушечка, которую можно использовать вместо мышки. Компактные клавиатуры удобно брать с собой в поездки, так как они занимают мало места.