Файл: Архитектура современных компьютеров (материнская плата).pdf

Современную жизнь абсолютно невозможно представить без использования различных гаджетов. Информационные технологии развиваются с такой скоростью, что сегодня мы только привыкли к одному, а завтра появляется то, о чём мы и мечтать не могли. Сейчас не встретишь человека, который не знает, для чего нужен интернет и как в этот интернет попасть. Все мы больше не представляем жизни без социальных сетей, где можно на любом расстоянии мгновенно пообщаться с близкими людьми или наладить деловые отношения с бизнес-партнёрами. Не вставая с дивана, сделать заказ в интернет-магазине. Мы больше не покупаем в магазинах диски с фильмами, и не идём в библиотеку за интересующей нас книгой. Можем получить ответ на любой интересующий нас вопрос, организовывать встречи и мероприятия, и даже не выходя из дома, презентовать клиентам нашу услугу или товар в прямом эфире, установив лишь некоторое программное обеспечение и имея доступ к интернету. Всё доступно в любом месте и в любой момент. Но всё это нельзя осуществить без специальных вычислительных машин, которые служат для нас неким проводником в виртуальную жизнь, а именно, различные гаджеты, телефоны, планшеты, персональные компьютеры и многое другое. Современному человеку очень важно использовать все эти технологии в нашем информационном мире, но не менее важно понимать, как устроены эти проводники, которые каждый день упрощают нам жизнь, но мы и понятия не имеем из каких комплектующих они состоят, и что за что отвечает. В данной курсовой работе будет рассмотрена исключительно аппаратная часть архитектуры компьютера. Программная часть затронута не будет.

Цель: добиться максимального представления пользователями о том, из чего состоит персональный компьютер и как он работает.

Задачи: Простым и понятным языком разобрать по составляющим «архитектуру современных компьютеров».

Глава 1. Что такое компьютер и из чего он состоит

1. Понятие «компьютер»

Компьютер – это многофункциональное, вычисляющее электронное устройство, предназначенное для поиска, обработки, накопления, хранения. (см. Рисунок 1) В тоже время, компьютер – это целый комплекс, программно-управляемых электронных устройств, связанных между собой, для выполнения чётко поставленных человеком задач. Для полноценного выполнения задач, компьютеру необходимо иметь две части: программную (software, необходимые программы для обработки данных) и аппаратную (hardware, физические устройства, которыми управляет человек и даёт сигнал компьютеру, обращаться в программную часть, а тот, в свою очередь, выдаёт запрошенную информацию человеку). Современные компьютеры обладают достаточно мощной аппаратной частью, для выполнения, одновременно, большого множества задач (многозадачность). Также, современные компьютеры имеют красивый дизайн, что делает их непросто вычислительной машиной, а неотъемлемой частью интерьера, будь то офис или квартира. Далее перечислим все составляющие аппаратной части компьютера, для обеспечения полноценного взаимодействия с человеком и выполнения максимального уровня задач.

Рисунок 1. Современный компьютер

1. Комплектующие аппаратной части компьютера

Рассмотрим составные части компьютера от большего к меньшему, для лучшего понимания информации.

Устройства ввода
1. Клавиатура

Основное устройство ввода информации в компьютер, представляющее собой набор клавиш, расположенных в определённом порядке. (см. Рисунок 2) Существует несколько типов раскладок клавиатуры: QWERTY, Дворака и Colemark.

1. Мышь

Координатное устройство ввода для управления курсором и отдачи различных команд компьютеру. (см. Рисунок 3) Разделяются на: оптические, индукционные и гироскопические. Помимо мышек, встречаются другие устройства ввода аналогичного назначения: трекболы, тачпады, графические планшеты, сенсорные экраны.

1. Планшет

Устройство для ввода информации, созданной от руки непосредственно в компьютер. Состоит из пера и плоского планшета, чувствительного к нажатию и близости пера.

(см. Рисунок 4)

1. Джойстик

Представляет собой качающуюся в двух плоскостях вертикальную ручку. (см. Рисунок 5)

1. Сканер

Устройство, выполняющее считывание расположенного на плоском носителе (чаще всего бумаге) изображения для передачи информации на расстояние или для преобразования его в цифровой формат. (см. Рисунок 6)

1. Веб-камера

Малоразмерная цифровая видео- или фотокамера, способная в реальном времени фиксировать изображения, предназначенные для дальнейшей передачи по сети Интернет.

(см. Рисунок 7)

1. Микрофон

Электроакустический прибор, преобразующий голос в виде акустических колебаний в электрические колебания, понятных компьютеру. (см. Рисунок 8)

Устройства вывода
1. Монитор (дисплей)

Устройство, предназначенное для визуального отображения информации. (см. рисунок 9)

1. Принтер

Устройство, предназначенное для вывода текстовой или графической информации, обычно на бумагу. (см. Рисунок 10)

1. Акустическая система

Устройство для воспроизведения звука (см. Рисунок 11)

1. Наушники

Устройство для персонального прослушивания звука.

(см. рисунок 12)

Системный блок – большая «коробка», (см. Рисунок 13) которая стоит у Вас под столом или на столе, сбоку от него и т.д. В нём располагается материнская плата (мать), (см. Рисунок 14) - сложная многослойная печатная плата, являющаяся основой построения вычислительной системы, к которой подключаются абсолютно все компоненты компьютера. Монтируется внутри корпуса, с блоком питания и системой охлаждения, формируя в совокупности системный блок компьютера. Ниже перечислим все компоненты.
1. Микропроцессор – «мозг» компьютера.

(см. Рисунок 15)

1. Оперативная память (RAM) – память, в которой во время работы компьютера хранится выполняемый машинный код. (см. Рисунок 16)
2. Чипсет - набор микросхем, спроектированных для совместной работы с целью выполнения набора заданных функций.

(см. Рисунок 17)

1. BIOS - набор микропрограмм, реализующих интерфейс для работы с аппаратурой компьютера и подключёнными к нему устройствами.

(см. Рисунок 18)

1. Кэш – память – память с быстрым доступом.

(см. Рисунок 19)

1. Шина – подсистема, для передачи данных между функциональными блоками компьютера.

(см. Рисунок 20)

1. Видеокарта (графический адаптер) – устройство, преобразующее графический образ, хранящийся как содержимое памяти компьютера, в форму пригодную для дальнейшего вывода на экран

(см. Рисунок 21)

1. Звуковая карта – плата, необходимая для обработки звука.

(см. Рисунок 22)

1. Батарейка (таблетка)

(см. Рисунок 23)

1. Блок питания – обеспечивает постоянное питание для остальных устройств компьютера

(см. Рисунок 24)

1. Жёсткий диск (винчестер) – запоминающее устройство на основе магнитной записи

(см. Рисунок 25)

1. SSD-накопитель - дополнительное запоминающее устройство, на основе микросхем памяти

(см. Рисунок 26)

1. Сетевая карта (Ethernet-адаптер) – устройство, позволяющее компьютеру взаимодействовать с сетью Интернет.

(см. Рисунок 27)

1. Оптический привод (CD-ROM, DVD-ROM) – устройство для считывания информации с носителей в виде пластикового диска с отверстием в центре.

(см. Рисунок 28)

1. Картридер (картовод) – устройство для чтения карт памяти, а также иных электронных карт самого различного назначения.

В частности смарт-карт и флеш-карт.

(см. Рисунок 29)

Рисунок 2. Клавиатура Рисунок 3. Мышь

Рисунок 4. Планшет Рисунок 5. Джойстик

Рисунок 6. Сканер Рисунок 7. Веб-камера

Рисунок 8. Микрофон Рисунок 9. Монитор

Рисунок 10. Принтер Рисунок 11. Акустическая система

Рисунок 12. Наушники Рисунок 13. Системный блок

Рисунок 14. Материнская плата Рисунок 15. Микропроцессор

Рисунок 16. Оперативная память Рисунок 17. Чипсеты

Рисунок 18. BIOS Рисунок 19. Кэш-память

Рисунок 20. Шина Рисунок 21. Видеокарта

Рисунок 22. Звуковая карта Рисунок 23. Батарейка

Рисунок 24. Блок питания Рисунок 25. Жёсткий диск

Рисунок 26. SSD-накопитель Рисунок 27. Сетевая карта

Рисунок 28. Оптический привод Рисунок 29. Картридер

Глава 2. Материнская плата

2.1 Что такое материнская плата

Материнская плата – это основная системная плата компьютера, имеющая разъёмы для установки дополнительных плат расширения и служащая механической основой всей электронной схемы компьютера. Благодаря материнской плате обеспечивается полное взаимодействие компонентов компьютерной системы. (см. Рисунок 30)

Значение системной платы недооценить просто невозможно, все составляющие системного блока компьютера взаимодействуют между собой благодаря именно материнской плате, так данные с жёсткого диска не когда не смогут быть обработаны в процессоре до того, как попадут в оперативную память, а графическому адаптеру будет нечего получить от компьютерной системы и впоследствии передать монитору. Самые обыкновенные устройства ввода информации, такие как мышь и клавиатура, также обмениваются информацией через разъёмы на материнской плате. Может раньше общая производительность и завесила именно от процессора, то сейчас ситуация изменилась. Нужно ориентироваться на возможности системной платы, на пропускную способность её шины, поддерживаемые объёмы и частоты оперативной памяти, возможность получения максимума производительности от современного разъёма PCI-Express x16 и видеокарты, и т.д.

Рисунок 30. Материнская плата

2.2 Используемые форм-факторы материнской платы и разъёмы процессора

Форм-фактор материнской платы, определяет её положение для последующего крепежа к компьютерному корпусу, расположение и тип разъёмов её питания, даже количество интерфейсов подключения устройств и их местоположение. Приведём список основных используемых форм – факторов системной платы:

Mini ITX - имеет наименьшие в среднем размеры 17 на 17 см., очень часто уже имеет интегрированный процессор, самое наименьшее число интерфейсов подключения, очень редко используется в самостоятельных сборках, чаще продаётся уже в составе готового компьютера.
mATX (Micro ATX) - достаточно полнофункциональная плата, имеющая приемлемые средние размеры, является лучшей составляющей для бюджетного компьютера, хоть и при достаточно небольшом количестве интерфейсов, для домашнего или же офисного компьютера их должно быть достаточно. Частенько на таких системных платах установлен чипсет, имеющий некоторые ограничения, но которые не главным образом отображаются на работе всего компьютера.
ATX – также распространён, как и mATX, но имеет больший размер, такие платы могут иметь как полно функциональный чипсет, так и с небольшими ограничениями, обычно имеет наибольшее количество интерфейсов подключение, но это тоже не является обязательным, отличается более удобным монтажом и возможностями подключения.

Размеры материнской платы, нужно учитывать при выборе подходящего корпуса, ведь если рассуждать логически в более крупные корпусы можно установить не большие материнские платы, а вот наоборот никак не получится. Разъём (Socket) служит для установки центрального процессора или замены. Socket следует учитывать при правильном выборе комплектующих для компьютера.

Разнообразие разъёмов довольно велико и для каждого процессора подойдёт свой, так, например, самые свежие процессорные линейки Intel используют маркировки сокета LGA 1150 или 1155, а их конкуренты от AMD – FX2 и AM3, AM3+. Если же сокеты от AMD AM3 и AM3+ взаимозаменяемы, то есть процессоры AM3+ смогут работать на разъёмах материнских плат AM3, но производительность будет ограничиваться чипсетом, то в Intel такого нет, тут нельзя ошибиться.