Файл: Устройство персонального компьютера (Немного истории).pdf

BIOS (BasicInput/OutputSystem – базовая система ввода-вывода) – это совокупность программ, предназначенных для автоматического тестирования устройств после включения питания компьютера и загрузки операционной системы в оперативную память. Можно сказать, что BIOS определяет ход процесса загрузки компьютера. Лишь только после этого происходит загрузка операционной системы ПК, и дальнейшая его работа происходит уже под управлением ОС. Программы «зашиты» в микросхему.

UEFI (Unified Extensible Firmware Interface) – это стандартный интерфейс встроенного программного обеспечения для компьютеров, заменяющий BIOS. В создании этого стандарта участвовали более 140 технологических компаний, составляющих часть консорциума UEFI, включая Microsoft. Стандарт был создан для улучшения взаимодействия программного обеспечения и устранения ограничений BIOS. По своей сути UEFI является интерфейсом, который отвечает за предзагрузочное окружение операционной системы. Первую реализацию UEFI – EFI представила компания Intel в 2003 году. Некоторые из преимуществ UEFI:

• повышение безопасности путем защиты процессов, происходящих перед запуском или перед загрузкой;

• уменьшение времени загрузки или восстановления после гибернации;

• поддержка дисков объемом более 2,2 Тбайт;

• поддержка современных драйверов устройств с 64-разрядным встроенным ПО, которые система может использовать для привлечения более 17,2 миллиарда гигабайт памяти во время запуска;

• возможность использовать BIOS с оборудованием UEFI.

CMOS RAM – это память с невысоким быстродействием и минимальным энергопотреблением от батарейки. Используется для хранения информации о конфигурации и составе оборудования компьютера, а также о режимах его работы.

Видеопамять (VRAM) – разновидность оперативного ЗУ, в котором хранятся закодированные изображения. Организовано таким образом, что его содержимое доступно сразу двум устройствам – процессору и дисплею. Поэтому изображение на экране меняется одновременно с обновлением видеоданных в памяти.

Внешняя память.

Внешняя память (ВЗУ) предназначена для длительного хранения программ и данных, и целостность её содержимого не зависит от того, включен или выключен компьютер. В отличие от оперативной памяти внешняя память не имеет прямой связи с процессором. К внешней памяти компьютера можно отнести:

• накопители на жёстких магнитных дисках;

• накопители на гибких магнитных дисках;

• накопители на оптических (лазерных) дисках;

• флэш-память;

• стримеры;

• твердотельные накопители (SSD диски).

Накопитель на жёстких магнитных дисках (HDD – hard disk drive) в обиходе называют «винчестером». Представляет собой совокупность из нескольких дисков (пластин) с нанесенными магнитными слоями, «насаженных» на одну ось электродвигателя и помещенных вместе с магнитными головками и устройствами для их перемещения в специальный металлический корпус (рис. 5). Винчестер предназначен для постоянного хранения информации, используемой при работе с компьютером: программ операционной системы, часто используемых пакетов прикладных программ, текстовых документов, файлов базы данных и др. Главными параметрами жесткого диска являются его емкость, скорость чтения данных, время доступа и размер внутреннего буфера (кэш-памяти).

Рис. 5 – Накопитель на жёстких магнитных дисках («винчестер»)

Накопитель на гибких магнитных дисках (FDD – floppy disk drive) представляет собой устройство для чтения/записи сменных гибких дисков (флоппидисков, дискет). Данные на гибких дисках хранятся подобно данным на винчестере за тем лишь исключением, что диск в дисководе вращается с много меньшей скоростью и он всего один. По мере развития компьютерных технологий диаметр дискеты уменьшался (от 8 до 3,5 дюймов), а плотность записи – увеличивалась (от 160 Кбайт до 1,44 Мбайт). Из-за малой емкости и ненадежности флоппи-диски в настоящее время практически не применяются (рис. 6).

Рис. 6 – Накопитель на гибких магнитных дисках

Накопители на оптических (лазерных) дисках (рис. 7). Как комплектующие для компьютера они стали использоваться с 1990-х годов. Наиболее распространенными типами оптических дисков являются CD- и DVD-диски, однако технологии развиваются и появляются новые типы носителей, например Blu-ray Disc.

Рис. 7 – Накопители на оптических (лазерных) дисках

Поначалу пользователи компьютеров могли работать только с готовыми (записанными) дисками. Устройства CD-ROM (Compact Disk Read Only Memory – «только для чтения») могли только считывать данные. Затем появились записываемые компакт-диски: сначала CD-R (Compact Disk Recordable), позволяющие выполнить однократную запись на диск, а затем CD-RW (Compact Disk Re-Writable), допускающие многократную перезапись данных на диске. Соответственно, стали выпускаться устройства (приводы), работающие с такими дисками.

Диски DVD являются развитием технологии хранения информации на лазерных дисках. Особенностью данных дисков является то, что при таких же внешних размерах, как и у CD, на DVD можно записать в десятки раз больше информации. Даже в самом простом варианте – в виде одностороннего однослойного диска – емкость DVD-носителя почти в семь раз превышает объем 81 CD. Высокая емкость DVD достигается за счет использования записывающего лазера с меньшей, чем у CD, длиной волны, что позволяет повысить плотность дорожек. Как и у CD, среди DVD-дисков существуют однократно или многократно записываемые диски. Для обычных DVD на однослойный односторонний диск можно записать 4,7 Гб информации, а на двухслойный – 8,5 Гб; на двухсторонний соответственно – 9,4 Гб и 17 Гб.

Blu-ray Disc (BD – от англ. blue ray – голубой луч и disc – диск) – формат оптического носителя, используемый для записи и хранения цифровых данных, включая видео высокой чёткости с повышенной плотностью. Стандарт Blu-ray получил своё название благодаря использованию для записи и чтения коротковолнового «синего» (технически сине-фиолетового) лазера с длиной волны 405 нм (обычные DVD и CD используют красный и инфракрасный лазеры с длиной волны 650 нм и 780 нм соответственно). Это позволило сузить дорожку вдвое по сравнению с обычным DVD-диском (до 0,32 мкм) и увеличить плотность записи данных.

Флэш-память представляет собой особый вид энергонезависимой перезаписываемой полупроводниковой памяти, построенной на основе интегральных микросхем. Благодаря низкому энергопотреблению, компактности, долговечности и относительно высокому быстродействию флэш-память идеально подходит для использования в качестве накопителя не только в ПК, но и в таких портативных устройствах, как цифровые фото- и видеокамеры, мобильные телефоны, портативные компьютеры, MP3-плееры, цифровые диктофоны, и т. п.

Можно выделить следующие два вида флэш-памяти:

• flash-накопители (рис. 8) содержат в себе пластинку «флэшпамяти». Появились в 2001 году. Перенос данных с Flash-накопителя на компьютер осуществляется через USB-порт.

• карты Flash-памяти (рис. 9) используются в различных видах мобильных устройств – телефонах, цифровых фотоаппаратах, видеокамерах и др. Считывать и записывать такие карты можно несколькими способами. Самый простой – подключить к компьютеру устройство, в котором они используются. Однако некоторые устройства работают со скоростью передачи данных, отличной от современных ПК. Поэтому иногда удобнее использовать универсальный картридер, который 82 подключается к USB-порту и обеспечивает максимальную скорость передачи данных.

Рис. 8 – Flash-накопители

Рис. 9 – Карты Flash-памяти

Стримеры – это устройства памяти на магнитной ленте с последовательным доступом к данным. Основное назначение – архивация и резервное копирование. Преимущества: большая ёмкость (до 10 Тбайт); низкая стоимость и широкие условия хранения информационного носителя; стабильность работы; надёжность; низкое энергопотребление у ленточной библиотеки большого объёма. К недостаткам относятся низкая скорость произвольного доступа к данным из-за последовательного доступа (лента должна прокрутиться к нужному месту) и сравнительно высокая стоимость устройства записи (стримера).

Твердотельный накопитель (от англ. solid-state drive – SSD) – компьютерное немеханическое запоминающее устройство на основе микросхем памяти (рис. 10). В настоящее время твердотельные накопители используются не только в компактных устройствах – ноутбуках, нетбуках, коммуникаторах и смартфонах, планшетах, но могут быть использованы и в стационарных компьютерах для повышения производительности. По сравнению с традиционными жёсткими дисками (HDD) твердотельные накопители имеют меньший раз- 83 мер и вес, но в несколько раз (6–7 раз) большую стоимость за гигабайт и значительно меньшую износостойкость (ресурс записи).

Рис. 10– SSD-накопитель

Преимущества SSD-дисков:

• скорость чтения/записи выше, чем у жёстких дисков;

• полное отсутствие шума;

• высокая механическая стойкость;

• малые габариты и вес;

• низкое энергопотребление.

Недостатки SSD-дисков:

• высокая стоимость;

• ограниченное число циклов перезаписи;

• невозможность восстановления удаленной информации.

3.4 Корпус системного блока

Как видим, даже самый простой персональный компьютер состоит из значительного числа элементов. Необходимо каким-то образом собрать их вместе. Для этого и нужен корпус. Вещь, в принципе, не обязательная (при правильном соединении всех перечисленных ранее устройств компьютер будет работать и без него), но очень удобная, поскольку позволяет защитить внутренние элементы от механических повреждений. Да и переносить компьютер удобнее, если все его составляющие находятся в одной «коробке».

Первая характеристика, на которую следует обращать внимание при выборе корпуса, это форм-фактор (табл. 1). Мы уже встречались с этим понятием, когда говорили о материнской плате . Очень важно, чтобы форм-факторы материнской платы и корпуса как минимум совпадали.

Таблица 1 – Примеры корпусов разных типоразмеро в

Следующая характеристика определяет не только размер, но и его положение в пространстве – типоразмер. По этому параметру все корпуса (за исключением специальных оригинальных разработок) можно разделить на горизонтальные (Desktop) и вертикальные (Tower). В зависимости от размера добавляются приставки: midi-, mini-, full-, micro-, slim-, super-.

Не меньшее внимание стоит уделить дизайну корпуса. К нему относится не только внешний вид (цвет, форма и т. д.), но и наличие дополнительных разъёмов и интерфейсов на лицевой панели (USB-порты, аудиоразъёмы и др.) или внутри (дополнительные вентиляторы, возможность установки дополнительных систем охлаждения и шумоподавления, количество отсеков с внешним (например, CD/DVD привода) и внутренним (жесткие диски) доступом).

3.5 Видеокарта

Служит для преобразования изображения и вывода его на экран монитора. Другими словами, видеокарта занимается формированием всего, что пользователь видит на своем мониторе. Это её основные функции, но помимо этого сейчас есть тенденция использовать её большие вычислительные возможности в задачах, не связанных напрямую с формированием и выводом изображения на дисплей.

Все видеокарты делятся на два класса: интегрированные и дискретные. Интегрированные (встроенные) видеокарты являются неотъемлемой частью материнской платы или центрального процессора, т. е. встроены в них. Наличие интегрированного видео уменьшает стоимость и энергопотребление компьютера. Однако подобные видеокарты имеют ограниченную производительность (часто не имеют собственной видеопамяти и используют ОЗУ компьютера).

Дискретная видеокарта представляет собой отдельную плату расширения, устанавливаемую в специальный слот на материнской плате (рис. 11). Она содержит в себе все необходимое для полноценной работы. Благодаря этому она может иметь высокую производительность, позволяющую использовать ее в играх и серьезных графических приложениях. Главными минусами являются высокие стоимость и энергопотребление, что особенно важно для ноутбуков.

Рис. 11 – Видеокарта Asus GeForce GT 740

Видеокарта состоит из следующих частей:

Графический процессор (графическое ядро, GPU (Graphics processing unit – графическое процессорное устройство) – занимается расчётом и формированием графической информации, выводимой на монитор. Является основой видеокарты и по своей сложности практически не уступает центральному процессору компьютера, а иногда и превосходит его.