Файл: Устройство персонального компьютера.pdf

Основные характеристики:

1. Объем - показывает какое количество данных может одновременно хранить в оперативной памяти.
2. Тип оперативной памяти. Существует пять основных типов оперативной памяти:

• SDRAM (Synchronous Dynamic Random Access Memory) - синхронная динамическая память со случайным доступом. Преимуществом, по сравнению с памятью предыдущих поколений, является наличие синхронизации с системным генератором, что позволяет контроллеру памяти точно знать время готовности данных, благодаря чему временные задержки в процессе циклов ожидания уменьшаются, т.к. данные могут быть доступны во время каждого такта таймера. Ранее широко использовалась в компьютерах, но сейчас практически полностью вытеснена DDR, DDR2 и DDR3.
• DDR SDRAM (Double Data Rate SDRAM) - синхронная динамическая память со случайным доступом и удвоенной скоростью передачи данных. Основным преимуществом DDR SDRAM перед SDRAM является то, что за один такт системного генератора может осуществляться две операции с данными, что приводит к увеличению вдвое пиковой пропускной способности при работе на той же частоте.
• DDR2 SDRAM - поколение памяти, следующее за DDR. Принцип функционирования аналогичен использующемуся в DDR. Отличие состоит в возможности выборки 4-х бит данных за один такт (для DDR осуществляется 2-х битная выборка), а также в более низком энергопотреблении модулей памяти, меньшем тепловыделении и увеличении рабочей частоты.
• DDR3 SDRAM - следующее поколение после DDR2 SDRAM, она использует ту же технологию "удвоения частоты". Основные отличия от DDR2 - способность работать на более высокой частоте, и меньшее энергопотребление. В модулях DDR3 используются "ключи" (ориентирующие прорези), отличающиеся от "ключей" DDR2, что делает их несовместимыми со старыми слотами. RDRAM (Rambus DRAM, RIMM ) - синхронная динамическая память, разработанная компанией Rambus. Основными отличиями от DDR-памяти являются увеличение тактовой частоты за счет уменьшения разрядности шины и одновременная передача номера строки и столбца ячейки при обращении к памяти.
• DDR4 SDRAM-Основное отличие DDR4 от предыдущего стандарта DDR3 заключается в удвоенном до 16 числе внутренних банков, что позволило увеличить скорость передачи внешней шины. Кроме того, повышена надёжность работы за счёт введения механизма контроля чётности на шинах адреса и команд.

1. Скорость оперативной памяти определяется частотой ее шины, которая зависит от типа памяти. Сегодня можно встретить оперативную память следующих типов (размещены по хронологии появления):

• SDR SDRAM (тактовая частота шины 66 - 133 МГц);
• DDR SDRAM(100 – 267 МГц);
• DDR2 SDRAM (400 – 1066 МГц);
• DDR3 SDRAM (800 – 2400 МГц);
• DDR4 SDRAM (1333-3200 МГц).

1. Пропускная способность, Мб/сек.
2. Количество контактных площадок, расположенных на модуле памяти. Количество контактов в слоте для оперативной памяти на материнской плате должно совпадать с количеством контактов на модуле.

Принцип работы оперативной памяти указанных типов одинаков. Они обрабатывают поток команд процессора как своеобразный конвейер. Главной особенностью этого конвейера является то, что при поступлении в ОЗУ команды чтения, данные на выходе появляются не сразу, а спустя какое-то время (через некоторое количество тактов шины). Это время называется задержкой или таймингами памяти (англ. - SDRAM latency) и чем оно короче, тем оперативная память компьютера продуктивнее.

3.5 Видеокарта

Современная видеокарта является своего рода специализированным компьютером, состоящим из собственного процессора, оперативной памяти, BIOS и прочих компонентов, по своей структуре и организации взаимодействия приспособленных для максимально эффективного решения одной задачи – обработки и формирования графических данных, а также их вывода на монитор.

Основные характеристики видеокарт:

1. Тактовая частота видеочипа измеряется в МГц, т. е. миллионах тактов в секунду. Эта характеристика прямо влияет на производительность видеочипа — чем она выше, тем больший объем работы GPU может выполнить в единицу времени, обработать большее количество вершин и пикселей.
2. Скорость заполнения (филлрейт) показывает, с какой скоростью видеочип способен отображения пиксели. Различают два типа филлрейта: пиксельный (pixel fill rate) и текстурный (texel rate). Пиксельная скорость заполнения показывает скорость отображения пикселей на экране и зависит от рабочей частоты и количества блоков ROP (блоков операций растеризации и блендинга), а текстурная — это скорость выборки текстурных данных, которая зависит от частоты работы и количества текстурных блоков.
3. Блоки текстурирования (TMU) работают совместно с вычислительными процессорами, ими осуществляется выборка и фильтрация текстурных и прочих данных, необходимых для построения сцены и универсальных вычислений. Число текстурных блоков в видеочипе определяет текстурную производительность — то есть скорость выборки текселей из текстур.
4. Блоки операций растеризации (ROP) осуществляют операции записи рассчитанных видеокартой пикселей в буферы и операции их смешивания (блендинга). Как мы уже отмечали выше, производительность блоков ROP влияет на филлрейт и это одна из основных характеристик видеокарт всех времён.

Ещё раз отметим, что современные видеочипы нельзя оценивать только числом разнообразных блоков и их частотой. Каждая серия GPU использует новую архитектуру, в которой исполнительные блоки сильно отличаются от старых, да и соотношение количества разных блоков может отличаться.

1. Объём видеопамяти используется видеочипами для хранения необходимых данных: текстур, вершин, данных буферов и т. п.
2. 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.
3. Частота видеопамяти является ещё одним параметром, влияющим на ее пропускную способность.
4. Типы памяти. на современные видеокарты устанавливается сразу несколько различных типов памяти. Старую SDR-память с одинарной скоростью передачи уже нигде не встретишь, но и современные типы памяти DDR и GDDR имеют значительно отличающиеся характеристики. Различные типы DDR и GDDR позволяют передавать в два или четыре раза большее количество данных на той же тактовой частоте за единицу времени, и поэтому цифру рабочей частоты зачастую указывают удвоенной или учетверённой, умножая на 2 или 4.

3.6 Устройства хранения информации

Жесткий диск (HDD - hard disk drive) - данные внутри носителя записываются на жесткие пластины, изготовленные из легкометаллического сплава или стекла, покрытые слоем специального магнитного материала.

В зависимости от конструкции, в жестком диске могут использоваться одна или несколько таких пластин, быстро вращающихся на одной оси.

За счет вращения шпинделя создается своеобразный подпор воздуха, благодаря которому считывающие головки не касаются поверхности пластины, хотя и находятся очень близко к ней (всего несколько нанометров). Это гарантирует надежность записи и считывания данных. При остановке пластин, головки перемещаются за пределы их поверхности, поэтому механический контакт между головками и пластинами практически исключен. В состав жесткого диска входит накопитель, привод, блок управления и передачи данных. Благодаря высокой надежности работы и относительно невысокой стоимости, жесткие диски сегодня являются самым распространенным устройством хранения информации на данный момент.

SSD (solid-state drive) или твердотельный накопитель — запоминающее устройство относительно нового типа, работающее на основе использования микросхем памяти и в отличие от жесткого диска не содержащее движущихся частей.

SSD имеет ряд преимуществ, отсутствие какой-либо вибрации и шума, низкое энергопотребление, более высокая скорость работы при небольших размерах, стойкость к температурным колебаниям и механическому воздействию и т.д.

Основные характеристики жестких дисков и SSD:

• Емкость – показатель, определяющий количество данных, которые на нем можно хранить. Сегодня существуют жесткие диски емкостью более 4000 ГБ. Максимальные показатели SSD более низкие.
• Интерфейс – совокупность линий связи, которыми запоминающее устройство подсоединяется к материнской плате компьютера. Каждый тип интерфейса имеет свои особенности и скорость передачи данных. Наиболее распространенным на данный момент является интерфейс SATA.
• Форм-фактор, а иначе говоря физический размер запоминающего устройства, измеряется в дюймах. Классический жесткий диск имеет форм-фактор 3,5 дюйма. В ноутбуках, нетбуках и других портативных устройствах чаще всего используются запоминающие устройства 2,5 либо 1,8 дюйма, хотя встречаются и другие варианты.
• Время произвольного доступа (RAT, random access time) – этот показатель имеет значение только при выборе жестких дисков (для SSD не актуально) и обозначает средний промежуток времени, за который устройство осуществляет позиционирования головки на нужный участок магнитной пластины. Этот параметра в современных устройств варьирует в пределах 2,5 - 16 мс (чем меньше, тем лучше).
• Скорость вращения шпинделя – количество оборотов магнитных пластин жесткого диска за 1 минуту (для SSD не актуально). От этого показателя напрямую зависит производительность запоминающего устройства, а также его энергопотребление, степень вибрации и шума. Здесь важен баланс: для стационарных компьютеров лучше выбрать более быстрый носитель, для портативного – более экономичный и тихий. Скорость вращения шпинделя современных жестких дисков может варьировать от 4200 до 15000 оборотов в минуту.
• Объём буфера — специальной внутренней быстрой памяти диска, используемой для временного хранения данных с целью сглаживания перебоев при чтении и записи информации на носитель и ее передачи по интерфейсу. В современных запоминающих устройствах буфер может достигать размеров до 64 МБ.

Это основные характеристики жестких дисков и SSD, которые нужно учитывать при их выборе. Стоит учитывать также количество операций ввода-вывода в секунду, уровень потребления электроэнергии, ударостойкость, скорость передачи информации.

3.7 Блок питания

Блок питания (БП) – вторичный источник электропитания, предназначенный для снабжения узлов компьютера электроэнергией постоянного тока путём преобразования сетевого напряжения до требуемых значений.

КПД - это показатель энергоэффективности блока питания, который отображает процент потери им электроэнергии в процессе преобразования переменного тока напряжением 220В или 115В в необходимый компьютер постоянный ток напряжением 12, 5 и 3,3В. КПД почти всех БП находится на уровне выше 70%. Хорошим показателем считается 80% и выше.

Каждый блок питания, являясь нелинейной нагрузкой для электросети 220В, вносит в нее искажения, что вызывает увеличение мощности, рассеиваемой на провода. Как следствие, растет нагрев электрической проводки, увеличиваются требования к ее толщине.

Чтобы минимизировать общий негативный эффект, в каждом блоке питания обязательно устанавливается так называемая система коррекции коэффициента мощности (англ. - Power Factor Correction, сокращенно - PFC). Системы PFC бывают двух типов - пассивные и активные.

• Пассивные системы PFC - простые по конструкции, недорогие в производстве, но имеющие низкую эффективность (до 75%). Используются в дешевых блоках питания.
• Активные системы PFC - более сложные и дорогостоящие, но с большей эффективность (до 99 %).

Наличие кабелей с необходимыми разъемами. Блок питания должен иметь кабели с разъемами, необходимыми для подачи питания на устройства компьютера, а именно:

1. Основной разъем, подключаемый к материнской плате. В современных блоках он 24-х контактный. Он предназначен для питания чипсета материнской платы и других устройств, размещенных на ней, а также управления блоком питания со стороны материнской платы (пуск, остановка блока питания при включении и выключении компьютера).
2. Разъем питания центрального процессора (CPU). В большинстве БП он один, 4-контактный.
3. Разъем питания PCI-E - как правило, это 6-ти контактный разъем, предназначенный для питания видеокарты. Обычно БП имеет 1 или 2 таких разъема.
4. MOLEX - 4-контактный разъем, предназначенный для питания старых винчестеров и приводов оптических дисков с интерфейсом IDE, а также других устройств. Это "универсальный" разъем. Через переходники к нему могут подключаться видеокарты, системы охлаждения, новые винчестеры и SSD с интерфейсом SATA, а также другие устройства, напряжение питания которых составляет 12 либо 5 Вольт.
5. Разъем для устройств SATA - разъем, предназначенный для питания запоминающих устройств (жестких дисков и SSD), подключаемых к материнской плате через интерфейс SATA.