Файл: Устройство персонального компьютера (Основные устройства персонального компьютера).pdf

возможность считывать и записывать информацию из произвольного места памяти;

2) высокая скорость работы, близкая к быстродействию микропроцессора;

3) необходимость специальных мер по сохранению информации из оперативного запоминающегося устройства после завершения работы (энергозависимость).

Другим важным устройством внутренней памяти компьютера является постоянное запоминающее устройство (ПЗУ). Информация в данное устройство записывается производителем, сохраняется неизменной и постоянно доступна компьютеру, в том числе сразу в момент включения. Когда персональный компьютер находится в выключенном состоянии, сохранность информации в постоянном запоминающемся устройстве  обеспечивает вмонтированная в системный блок аккумуляторная батарея. Постоянное запоминающее устройство играет очень важную роль, потому что в нем записана программа начальной загрузки компьютера.

Также в постоянном запоминающем устройстве  находится комплект программ, который образует базовую систему ввода-вывода (BIOS – Basic Input Output System). Основная задача программ этого комплекта состоит в проверке состава и работоспособности компьютерной системы, а также обеспечение взаимодействия с клавиатурой, монитором, жестким диском и дисководом гибких дисков. Программы, входящие в BIOS, позволяют нам наблюдать на экране диагностические сообщения, сопровождающие запуск компьютера, а также вмешиваться в ход запуска с помощью клавиатуры.

В современных компьютерах быстродействие процессора и оперативного запоминающегося устройства может значительно отличаться. Для повышения производительности системы в качестве буфера между АЛУ и ОЗУ используется сверхоперативное ЗУ (СЗУ) или кэш-память.( происходит от английского слова «cache», которое обозначает тайник). Кэш-память невидима для пользователя, а данные, хранящиеся в нем, недоступны для прикладного программного обеспечения.

Основная идея работы кэш-памяти заключается в том, что извлеченные из оперативного запоминающегося устройства данные или команды программы копируются в кэш-память; одновременно в специальный каталог адресов, который находится в той же самой памяти, запоминается, откуда информация была извлечена. Если данные потребуются повторно, то уже не надо будет терять время на обращение к оперативному запоминающемуся устройству – их можно получить из кэш-памяти значительно быстрее. Как и для оперативного запоминающегося устройства, увеличение объема кэша повышает эффективность работы компьютера.

Внешние устройства хранения. Внешняя память – память, реализованная в виде устройств с различными принципами хранения информации и в основном с подвижными носителями. В настоящее время сюда входят устройства магнитной (дисковой и ленточной) памяти, оптической и магнитооптической памяти. Устройства внешней памяти могут размещаться как в системном блоке, так и в отдельных корпусах. Внешняя память предназначена для длительного хранения информации, когда те или иные данные или программы не используются или же компьютер выключен.

Основным внешним запоминающим устройством ПК является накопитель на жестком магнитном диске (НЖМД). Конструктивно это набор дисков, магнитных головок, двигателей, механизма доступа, заключенных в воздухонепроницаемый корпус, и управляющих электронных схем. Диски с магнитным покрытием вращаются на общем валу. Каждый диск разбит на концентрические круги, называемые дорожками. Дорожки располагаются на обеих поверхностях каждого диска. Совокупность дорожек одного диаметра представляет собой цилиндр. Дорожки разбиты на секторы, размер которых на разных дисках может составлять 512, 1024 и 2048 байтов. Запись и чтение данных в накопителе на жестком магнитном диске осуществляются последовательно по секторам дорожек одного цилиндра, а при его заполнении осуществляется переход на дорожки следующего цилиндра и т.д. Наиболее значимыми параметрами накопителя на жестком магнитном диске являются:

•  максимально возможный объем хранимой информации на одном накопителе на жестком магнитном диске;

• время доступа к диску определяется интервалом времени между запросом на выдачу данных и получением этих данных. В настоящее время значение этого параметра находится в пределах 7 – 9 м/с;

• средняя скорость передачи данных зависит от типа используемого интерфейса накопителя на жестком магнитном диске и изменяется в пределах 30 – 80 Мб/с;

• скорость вращения дисков накопителя на жестком магнитном диске достигает 7200 – 15000 об/мин.

Накопители на гибких магнитных дисках (НГМД, дискета) относятся к стандартным внешним устройствам хранения данных, несмотря на то, что в последние годы утратили свою функциональность и значение. НГМД в основном используются для восстановления операционной системы и для хранения ключей для доступа к лицензионным программам. Гибкие диски используются в основном одного типа, размером 3,5” и объемом всего 1,44 Мб.

Накопители на компакт-дисках CD-ROM, CD-R и CD-RW относятся к оптическим накопителям информации, чтение которой и запись (только для накопителей CD-R и CD-RW) производятся лучом лазера.

Накопитель на CD-ROM предназначен для хранения и чтения информации. Информация на диске представляется в виде последовательности углублений и выступов, расположенных на спиральной дорожке, выходящей из области вблизи оси диска. Углубления и выступы наносятся промышленным способом путем штамповки заготовок дисков. Выступ означает значение двоичной цифры «1», углубление – «0». Скорость считывания информации первых CD-ROM равнялась 150 Кб/с. Скорость считывания последующих моделей накопителей увеличилась в 52 раза.

В середине 1990-х гг. появились накопители и компакт-диски с возможностью однократной записи CD-R (CD-Recordable). Запись на такие диски осуществляется благодаря наличию на их поверхности светочувствительного слоя, темнеющего при нагревании. В процессе записи лазерный луч нагревает выбранные точки слоя, которые темнеют и перестают пропускать свет к отражающему слою.

Позднее появились компакт-диски с возможностью перезаписи данных – CD-ReWritable. На таких дисках слой красителя может находится в двух состояниях: кристаллическом и аморфном. Оба состояния имеют разную отражательную способность. Под действием лазерного луча краситель способен многократно менять свои характеристики, переходя из кристаллического состояния в аморфное и обратно.

Дальнейшее развитие технологий изготовления компакт-дисков привело к созданию дисков с высокой плотностью записи, которые получили название цифровых универсальных дисков (DVD – Digital Versatile Disk). В таких дисках используется спиральная дорожка записи – чтения данных с уменьшенными промежутками между соседними витками. Впадины и выступы имеют меньший размер по сравнению с компакт-дисками. Это позволило увеличить объем информации на диске до 4,7 Гбайт. Дальнейшее увеличение объема информации было обеспечено появлением двусторонних DVD. В настоящее время широко используются DVD-R и DVD-RW-накопители.

Магнитооптические накопители используют диски со специальным слоем, реагирующие на оптическое и на магнитное воздействие. Запись информации осуществляется с помощью лазерного луча, нагревающего отдельные участки поверхности диска до 150ºС, при которой меняется ориентация намагниченности. После этого на диск магнитным способом записываются данные. Преимущество этого метода записи по сравнению с магнитным - независимость от внешних магнитных полей при обычных температурах. Объем данных, записываемых на магнитооптический диск, достигает 5,2 Гб.

Flash-память – очень компактный накопитель информации достаточно большой емкости. Устройство распознается как жесткий диск и допускает «горячее», т.е. при включенном компьютере, подключение. Обладает высокой скоростью обмена информацией.

Стример – носитель на магнитной ленте. Устройство последовательного доступа, т.е. информация, записывается, как на магнитофонной ленте. В силу этого обмен информации медленный. Используются для создания и хранения архивных копий баз данных. К достоинствам стримеров следует отнести использование сменных картриджей, объем каждого из которых может достигать 500 Гб.

ZIP-накопитель – аналог стримера по ёмкости и назначению, но имеет прямой доступ к информации. Сам носитель выполнен в виде магнитного диска, помещенного в жесткий корпус.

Накопители JAZ -  по своим характеристикам данный накопитель подобен жестким дискам, отличен тем, что является сменным. Также в зависимости от модели на одном диске можно разместить 1-2 Гбайт данных.

2.5. Системная шина

Рисунок 5. Системная шина

Системная шина является основной интерфейсной системой компьютера, обеспечивающей сопряжение и связь всех его устройств между собой. Системная шина включает:

• шину данных, содержащую провода и схемы сопряжения для параллельной передачи всех разрядов числового кода;

• шину адреса, состоящую из проводов и схем сопряжения, для параллельной передачи всех разрядов кода адреса ячейки основной памяти, или порта ввода-вывода внешнего устройства;

• шину управления для передачи управляющих сигналов во все блоки компьютера.

Внешние, или периферийные, устройства персонального компьютера подключаются к интерфейсным шинам через адаптеры (или контроллеры) и предназначены для организации интерфейса компьютера с пользователем, осуществления операций ввода-вывода и хранения данных. Во многом благодаря разнообразным внешним устройствам обеспечивается универсальность использования персонального компьютера в различных областях деятельности человека.

Все важнейшие компоненты в совокупности не смогут функционировать без связи между устройствами, посредством которой осуществляется логические и вычислительные операции. Подобные системы связи организуют системные шины компьютера. Поэтому можно сказать, что это еще один незаменимый компонент системного блока.

2.6. Материнская плата

Рисунок 6. Материнская плата

Материнская плата, системная плата (mainboard, motherboard) — плата больших размеров с установленными на ней микросхемами и разъемами для подключения процессора, оперативной памяти и остальных компонентов компьютера.

Размер платы (Форм Фактор). Материнская плата должна иметь тот же форм фактор, что и корпус, в который она будет установлена. Форм факторы бывают следующих типов:

1. AT. Устаревший формат. Использовался в основном в первых поколениях персональных компьютеров. Компьютеры IBM PC AT имеют форм фактор AT, который был уменьшен в размерах и стал называться Baby AT. Размеры обычных плат с форм фактором Baby AT примерно 21,5 сантиметров в ширину и 25 - 27,5 сантиметров в длину. Платы с форм факторами 2/3 и 3/4 Baby AT того же размера, что и обычные платы Baby AT, но на 2,5 - 5 сантиметров короче. Сейчас используется крайне редко.

2. ATX. Форм фактор ATX был представлен и разработан корпорацией Intel, чтобы устранить проблему, связанную с помехами, влияющими на кабели, которые вызваны большими дополнительными картами и оборудованием для охлаждения процессора.

AT Extension (расширение AT) - на сегодняшний день стандарт корпуса и системной платы для настольных компьютеров. Плата (стандартный размер - 305 x 244) располагается в нем длинной стороной вдоль задней стенки. Блок питания имеет приточную систему вентиляции, процессор устанавливается в непосредственной близости от него для минимизации длины питающих цепей и охлаждения от встроенного вентилятора(для мощных процессоров все же требуется собственный вентилятор). Некоторые блоки имеют автоматическую регулировку скорости вращения вентилятора в зависимости от температуры.

2.7. Видеокарта

Рисунок 7. Видеокарта

Видеокарта – представляет собой электронную плату, которая обеспечивает формирование видеосигнала, и тем самым определяет изображение, которое показывает монитор.

У каждого вида видеокарт свои возможности. При основном использовании на компьютере лишь офисных программ, особые требования к видеокарте не предъявляются. И совсем другая ситуация, если говорить об игровом компьютере, в котором основную работу несет видеокарта, а центральный процессор играет второстепенную роль.