Файл: УСТРОЙСТВО ПЕРСОНАЛЬНОГО КОМПЬЮТЕРА.pdf

2. Основные внутренние устройства современного ПК.

Одним из значительных преимуществ современного ПК является гибкость архитектуры, которая позволяет адаптировать его к различным приложениям для управления, обучения, образования и повседневной жизни.

Главным компонентом, дающий жизнь компьютеру является системный блок. Системный блок - физически представляет собой корпус, наполненный аппаратным обеспечением для создания компьютера. Также аппаратное обеспечение делится на внутренние устройства и внешние устройства.

Основные внутренние устройства:

1. Материнская плата
2. Процессор
3. Оперативная память
4. Жёсткий диск
5. Система охлаждения
6. Блок питания
7. Видеокарта

2.1 Материнская плата

Персональный компьютер состоит из множества узлов, которые передают, обрабатывают и обмениваются информацией с пользователем. Каждый узел выполняет свою узкоспециализированную функцию. Большинство этих узлов находятся в одном структурно законченном элементе - материнской плате. Эта материнская плата, также называемая системной платой, «материнской» и т. д. является основой любого ПК.

Также у материнской платы есть английская аббревиатура «MB», одна из расшифровок которой является – «mainboard», главная плата. И это действительно так, поскольку все элементы ПК подключаются к ней напрямую или стандартными кабелями.

В большинстве случаев материнская плата располагается вертикально. Её прикручивают к одной из стенок системного блока.

Рисунок 5

Материнская плата модели «Asus»

Основные функции материнской платы:

1. Передача сигналов управления от центрального процессора (ЦП) к различным устройствам.
2. Обмен данными между процессором и памятью (постоянной и оперативной).
3. Организация устройств долговременного хранения информации (жестких дисков и других внешних носителей) и обеспечения доступа к ним.
4. Подключение внешних устройств (видеокарты, средства обработки звука, внешняя память и другие.)
5. Предоставление информации от пользователя или другого компьютера.

Напрямую в разъёмы самой материнской платы можно подключить следующие устройства:

1. Процессор.
2. Модули памяти.
3. Видеокарта.
4. Звуковая карта.
5. Любые другие устройства со стандартными интерфейсами материнской платы.

Устройства хранения данных (жесткие диски, BlueRay и другие) подключаются к материнской плате не напрямую, а стандартными кабелями. В настоящее время эти устройства используют интерфейс SATA. Кроме того, имеются такие же разъемы для подключения хранилищ резервной информации, расположенных вне системного блока.

Различные периферийные устройства (клавиатура, мышь, принтер, флеш-накопители и т. Д.) Могут быть подключены к карте через интерфейс USB. Разъемы USB могут быть расположены непосредственно на плате или подключены к плате с помощью кабелей.

2.2 Процессор

Процессор – это программа или устройство, предназначенное для обработки чего-либо. Также это центральный вычислительный элемент любого компьютера, который управляет всеми его другими элементами. Современный микропроцессор представляет собой пластину из кристаллического кремния прямоугольной формы. Его небольшая площадь содержит схемы (транзисторы). Пластина находится в керамическом или пластиковом корпусе, к которому она прикреплена с помощью золотых проводов. Благодаря такой конструкции процессор можно легко и надежно подключить к материнской плате ПК.

Рисунок 6

Процессор компании «Intel»

Существует множество типов процессоров, от слабого одноядерного до мощного многоядерного. От игровых и рабочих до средних по всем параметрам. Но есть две основные компании, выпускающие процессоры: AMD и Intel. Это две компании, которые производят микропроцессоры, являются наиболее востребованы и ценятся на рынке. Основное различие продуктов AMD и Intel не в количестве ядер, а в архитектуре, внутреннем устройстве. Каждый конкурент предлагает свою «внутреннюю» структуру, свой тип процессора, который кардинально отличается от конкурента.

Основными характеристиками процессора являются:

• Кэш память - одна из основных характеристик, которую следует учитывать при выборе процессора. Кэш-память - массив сверхбыстрой энергозависимой оперативной памяти. Это буфер, в котором хранятся данные, с которыми процессор взаимодействовал чаще всего или взаимодействовал во время недавних операций. Это уменьшает количество обращений от процессора к основной памяти. Данный тип хранилища делится на три уровня: L1, L2, L3. Каждый уровень отличается по размеру и скорости хранения, а их задачи по ускорению отличаются друг от друга. L1 самый маленький и самый быстрый, L3 самый большой и самый медленный. Процессор обращается к каждому уровню по очереди (снизу вверх), пока не найдет необходимую информацию на одном из них. Если ничего не найдено, обращается к оперативной памяти.
• Серия – оба конкурента делят свои товары на несколько видов и подвидов. (у AMD – Ryzen, FX., у Intel – i3, i5, i7, и даже i9)
• Сокет – разъём на материнской плате, предназначенный для установки процессора. Каждый сокет допускает установку только определенного типа процессоров.
• Тактовая частота   из лидирующий производительности процессора.
• Количество ядер. Ядро - самая важный элемент процессора. Оно представляет собой часть процессора, способное выполнять один поток команд. Но не всегда количество ядер процессора влияют на производительность компьютера. Потому что не все программы поддерживают так много потоков, а значит такой процессор для данных программ просто бесполезен. Обычно чем меньше потоков, тем выше тактовая частота. Отсюда следует, что, если программа адаптирована, допустим, к 4 ядрам, а не, например, к 8, она будет работать медленнее в 8-ядерном процессе. Но этот процессор - отличное решение для тех, кому нужно одновременно работать с большим количеством требовательных программ одновременно. Равномерно распределив нагрузку между ядрами процессора.

2.3 Оперативная память

Оперативная память — это временная память компьютера, которая работает при включенном состоянии компьютера, и которая нужна для нормальной работы программ и процессов. Как только выключается или перезагружаете компьютер, оперативная память обнуляется.

Рисунок 7

Оперативная память компании «HyperX»

Оперативная память является энергозависимой частью компьютерной памяти, которая хранит команды и данные, необходимые процессору для выполнения различных операций и программ. Количество запущенных программ и задач, которые компьютер может запускать одновременно, зависят именно от объема оперативной памяти.

Виды оперативной памяти:

1. DDR. Данный вид памяти был выпущен в 2000 году и на данный момент не выпускается. Тактовая частота составляла от 200 до 400 МГц.
2. DDR2. Этот вид памяти был выпущен в 2004 году и на данный момент не выпускается. Её тактовая частота составляла от 400 до 1200 МГц.
3. DDR3. Был выпущен в 2008 году и на данный момент больше не выпускается, однако до сих пор используется на некоторых ПК. Тактовая частота составляет от 800 до 2400 МГц, также можно разогнать до 3000 МГц.
4. DDR4. Сея вид памяти появился в 2014 году и продолжает выпускаться по сей день. Тактовая частота составляет от 1600 до 2400 МГц. На данный момент данный вид оперативной памяти можно разогнать до 4266 МГц.

Также есть и другие версии оперативной памяти, но она уже настолько устарели, что уже и не используются в современных компьютерах, поэтому и не будем брать их в счёт.

2.4 Жёсткий диск

На данный момент жёсткие диски делятся на 2 типа: классические (HDD) и твердотельные (SSD).

В классическом жёстком диске видно диски, а также магнитную головку, которая ходит по дискам для того, чтобы читать, записать и удалять информацию на диске.

Рисунок 8

Жёсткий диск фирмы «SEAGATE»

Классический жёсткий диск выбирается в основном по 2 параметрам: скорость вращения дисков и объем. Скорость измеряется в оборотах в минуту и ​​обычно составляет 5400, 5700, 5900, 7200, 10 000, 15 000 оборотов в минуту. Для персонального компьютера подойдут диски до 7200 оборотов в минуту. А диски от 10 000 оборотов в минуту являются специальными для серверов. По факту, классический жесткий диск практически вечный, если не подвержен электромагнитному излучению, сырости и повреждениям.

Сейчас в моде высокоскоростные диски, не имеющие механических частей. Принцип хранения информации точно такой же, как и у обычного флэш-накопителя: за счет сохранения электрического заряда через плавающий затвор транзистора.

Рисунок 9

SSD накопитель фирмы «Dell»

Такие диски действительно имеют очень высокую скорость (в несколько раз быстрее обычного диска), но у них есть один большой недостаток. Такой диск имеет ограниченное количество циклов записи, чтения, удаления.

Подводя итоги, HDD - классический жесткий диск, использующий технологию магнитной записи. Внутри этого диска находится от 1 до 5 «блинов», на которых с помощью магнитной головки записывается информация. Его главное преимущество - долговечность, невысокая цена, надежность в стабильных условиях работы. Минусы: скорость и механика, выходящая из строя со временем.

SSD - твердотельный накопитель, удобного размера для подключения к разъему SATA. Ничего не крутится, а контроллер, микросхемы памяти и прочие «ремни» припаяны к плате. Плюсы заключаются: в скорости работы, отсутствии шума, малом нагреве. Ну, а минусы в основном связаны с ценой и проблемами брака контроллеров либо микросхем

И вся проблема не в том, что SSD быстро выходит из строя, а в том, что он внезапно выходит из строя. И впоследствии получить от него информацию может быть сложно или невозможно. При этом с классического HDD можно снять часть сохраненных данных практически во всех случаях, кроме физического разрушения носителя.

2.5 Система охлаждения

Система охлаждения компьютера - набор средств для отвода тепла от компонентов компьютера, которые нагреваются во время работы.

Системы охлаждения компьютеров бывают разных типов и мощности. Тем не менее, все они преследуют одну цель: охладить устройства внутри системного блока, а также повысить эффективность работы. Разные системы предназначены для охлаждения разных устройств, и делают они это по-разному.

Рассмотрим самые часто используемые системы охлаждения, которые используются непосредственно для работы на ПК, нежели его разгона.

1. Воздушная система охлаждения
2. Водяная система охлаждения

Сама воздушная система охлаждения делится на 2 подтипа:

1. Пассивная
2. Активная

Главное достоинство пассивной системы охлаждения - практически полная тишина компьютера даже при высоких нагрузках. Такой эффект достигается за счет того, что система не требует сторонних компонентов, она справляется за счет собственных ресурсов. Качество теплопроводности зависит от площади рассеивания тепла радиатором, скорости и температуры нагревателя. поток воздуха, проходящий через него. Поверхность радиатора и нагревательного элемента шлифуется и полируется, после чего получается шероховатость около 4-5 мкм. Это обеспечивает тесный контакт и тонкий воздушный зазор с низкой теплопроводностью. Для увеличения теплопроводности пространство заполняют специальными пастами.

Главное преимущество в том, что компьютер практически бесшумен. Однако у этого есть очень большой недостаток - при больших нагрузках компьютер будет сильно перегреваться, что замедлит его производительность.

Рисунок 10

Пассивный радиатор

Активная система охлаждения также именуется кулером (совокупность вентилятора и радиатора). Оно самое распространённое и недорогое.

Применяется для достижения большего потока воздуха чем при пассивном охлаждении. Всё это выглядит данным образом:

В этом способе используются вентиляторы в сочетании с радиаторами. Их обычно называют кулерами. Вентилятор обдувает радиатор, который отводит тепло от нагревательного элемента в компьютерной системе. Чем больше воздуха проходит через радиатор и чем он холоднее, тем эффективнее охлаждение.

Основные плюсы данной системы:

Рисунок 11

Кулер фирмы «DEEPCOOL»

1. Распространённость – кулеры можно приобрести почти в любом магазине компьютерной техники.
2. Низкая цена – примерно за 1-2 тысячи рублей можно купить качественную систему, которая прослужит довольно долго.
3. Лёгкость в установке, использовании, замене и улучшении.

Основные минусы:

1. Шум – чем больше нагрузка, тем больше шума
2. Загрязнение – легко собирает пыль во время работы, поэтому периодически придётся чистить кулер.

Система водяного охлаждения вобрала в себя основные плюсы обеих подсистем воздушного охлаждения. Она работает очень тихо и при этом отлично справляется с высокими нагрузками.

Принцип работы заключается в передаче тепла от нагревающего компонента к радиатору с помощью рабочей жидкости, циркулирующей в системе. В качестве рабочего тела чаще всего используется вода.

Рисунок 12

Водяная система охлаждения

Основные плюсы такой системы:

1. Эффективность охлаждения
2. Практический никакого шума
3. Данная система может выглядеть очень красиво и необычно.

Основные минусы:

1. Высокая цена
2. Сложность в установке
3. Постоянный контроль за работой системы и ее обслуживание, если что-то пойдет не так.

2.6 Блок питания

Блок питания - источник питания в системном блоке, который отвечает за подачу энергии к другим компонентам. Долговечность и стабильность всей системы во многом зависит именно от блока питания. Кроме того, блок питания компьютера препятствует потере информации с персонального компьютера, предотвращая скачки напряжения.