Файл: Устройство персонального компьютера ( Системная плата).pdf

Введение

Мой выбор пал на эту тему не случайно, ведь все стороны моей жизнедеятельности связаны с персональным компьютером и его устройством. Я помогаю людям в ремонте этих технических средств, поэтому для меня это особо актуально.

В современном мире компьютеры заняли прочную позицию и уже сложно представить повседневную жизнь без компьютера. «Компьютер на каждом столе и в каждом доме» - это слоган компании «Microsoft», придуманный когда-то её главой Биллом Гейтсом, и эти слова стали пророческими.

Название "компьютер" пришло из английского языка и переводится как «вычислитель». Электронная вычислительная машина (ЭВМ) или компьютер – это аппаратурно-программный комплекс, необходимый для обработки данных. Обработка данных представляет собой осуществление неких действий и вычислении, помимо этого к ней относится ввод, вывод и сохранение данных.

Изначально применялись огромные непростые вычислительные машины, после них создали более совершенное устройство, которое получило название персональный компьютер. Итак, персональный компьютер (или коротко ПК/PC) представляет собой широко используемую электровычислительную машину, имеющую некрупные габариты и небольшую стоимость по сравнению со своим предшественником ЭВМ. За прошедшие годы многое изменилось, например, внешний вид современного ПК, а производительность (число операций, выполняемых в единицу времени) современных ПК по сравнению с первыми возросла в тысячи и более раз.

Несмотря на то, что компьютеры стали обыденностью, очень многие имеют слабое представление о том, что собой представляет персональный компьютер, из чего он состоит и что требуется для его работы. В курсовой работе мы попробуем разобраться с этими вопросами.

Глава 1. Внутреннее устройство ПК

Практически любой современный компьютер состоит из нескольких основных элементов:

- системный блок - это ящик, в который установлены различные устройства. Эти устройства и образуют основную вычислительную мощь компьютера. Они выполнены в виде печатных плат, которые через специальные разъемы (слоты) устанавливаются на одну самую большую - главную плату. Эта плата называется материнской или системной.

- монитор - позволяет визуализировать все процессы обработки данных компьютером.

- клавиатура – устройство, позволяющее вводить в компьютер данные или задавать команды

- мышь - это специальный манипулятор, позволяющий управлять графическим интерфейсом программ и операционной системы.

Ну а теперь предлагаю разобраться с каждым элементом персонального компьютера по отдельности.

1.1 Корпус системного блока

Cистемный блок (рис.1) с корпусом формфактора ATX. Правая боковая панель снята. В передней части (справа на фото) 5,25" и 3,5" отсеки с установленными оптическим приводом и жёстким диском, вентилятор охлаждения системного блока, слева — блок питания, материнская плата с установленными на ней центральным процессором с кулером, видеокартой, планками (модулями) оперативной памяти

Систе́мный блок (англ. computer case, сленг. системник) — физически представляет собой шасси, которое наполнено аппаратным обеспечением для создания компьютера.

Функционально представляет собой основу для создания и дальнейшего расширения вычислительной системы.

Содержимое системного блока в значительной степени зависит от вычислительной системы в целом, её задач, целей и форм-фактора. В случае рационального использования, системный блок в большей степени соответствует потребностям вычислительной системы. В зависимости от вычислительной системы, в системном блоке могут находиться различные компоненты аппаратного обеспечения:

- вычислительный блок в виде главной/системной/материнской платы с установленным на ней процессором, ОЗУ;

- в материнскую плату могут быть установлены карты расширения (видеокарта, звуковая карта, сетевая плата) в случае крупного размера имеющие специальные средства крепления внутри шасси;

- также в шасси могут быть установлены блок(и) питания.

Кроме того, в конструкции шасси предусмотрены стандартизированные отсеки (англ.) русск. для периферийных устройств, заполняемые в частности накопителями — жёстким диском (дисками), SSD, оптическим приводом, кардридером и т. п.

Фронтальная панель корпуса компьютера может быть оборудована кнопками включения и перезагрузки, индикаторами питания и накопителей, гнёздами для подключения наушников и микрофона, интерфейсами передачи данных (USB, FireWire).

В случае использования в составе центра обработки данных (ЦОД) или вычислительного кластера монтируемого в стойку, устанавливаются средства телеметрического управления и контроля (например на основе коммутаторов или управляющего программного обеспечения (ПО), ориентированного на веб-интерфейс).

В основном (существуют специальные решения «безотвёрточного монтажа»), содержимое системного блока монтируется при помощи специально разработанных крепёжных элементов

Корпус, защищающий внутренние компоненты компьютера от внешнего воздействия и механических повреждений, поддерживающий необходимый температурный режим внутри, экранирующий создаваемое внутренними компонентами электромагнитное излучение, может быть представлен различными по форме и пропорциям стандартными шасси (размеры указаны в миллиметрах, Ш x Г x В):

- горизонтальные:

Desktop (533 × 419 × 152)

FootPrint (406 × 406 × 152)

SlimLine (406 × 406 × 101)

UltraSlimLine (381 × 352 × 75)

- вертикальные:

MiniTower (178 × 432 × 432)

MidiTower (183 × 432 × 490)

Full (или Big) Tower (190 × 482 × 820)

SuperFullTower (разные размеры)

Указанные размеры являются ориентировочными и могут изменяться в зависимости от производителя и модели корпуса.

Для установки в стойку, высота корпуса выбирается исходя из стоечной единицы измерения.

Шасси для системных блоков массово изготавливают заводским способом из деталей на основе стали, алюминия и пластика. Для самобытной отделки энтузиасты широко используют такие материалы, как древесина или органическое стекло. Для привлечения внимания к проблемам защиты окружающей среды придуман корпус из гофрокартона.

Рассмотрим составные части системного блока, к ним относятся: процессор, системная плата, оперативная память, жёсткий диск, видеокарта, блок питания, дисковод.

1.2. Процессор

Процессор выполняет четыре основных задачи: Получает инструкции для запуска программ, декодирует инструкции, выполняет инструкции, записывает выводной поток в память компьютера
При выполнении этих задач процессор фактически действует как «мозг» компьютера, анализируя операции по мере их поступления и определяя, какие требуется обработать сразу, а какие поставить в очередь.
Количество операций, которые процессор может обработать сразу, зависит от числа ядер (основных вычислительных модулей) и числа потоков (последовательности запрограммированных инструкций) в процессоре. Скорость процессора, или скорость обработки операций, измеряется в гигагерцах-(ГГц).
В самых первых процессорах было одно ядро, которое обрабатывало одну задачу за раз, и один канал, или поток, для ввода инструкций. Современные процессоры могут обработать больше данных за меньшее время, потому что в каждом чипе больше ядер, и в большинстве случаев они также имеют несколько потоков, работающих параллельно.

Многоядерные процессоры:
С добавлением ядер в каждый кристалл процессора одновременно может обрабатываться больше инструкций. Вот почему в современных процессорах несколько ядер. В многоядерных процессорах в один кристалл встроены дополнительные блоки обработки данных. Таким образом, в двухъядерном процессоре имеется два ядра, в четырехъядерном процессоре четыре ядра, а в новейшем процессоре Intel Core Extreme Edition 10 ядер!

Многопоточность:
Чтобы еще больше увеличить производительность, во многих современных процессорах Intel® также используется технология Intel Hyper-Threading (Intel HT), которая позволяет на каждом ядре одновременно запускать больше потоков.
Технология Hyper-Threading повышает вычислительную мощность процессора, позволяя нескольким потокам работать параллельно на каждом ядре процессора. Это похоже на переход с однополосной магистрали на двухполосную, где каждое ядро способно выполнить больше операций одновременно. В результате может повышаться общая производительность, особенно когда пользователь запускает одновременно несколько ресурсоемких приложений.

1.3. Системная плата

Системная плата (материнская плата) является тем самым связующим звеном (точнее, целым комплексом связующих звеньев), без которого работа ПК в целом будет невозможной.

Непосредственно в разъёмы на материнской плате вставляются следующие устройства:

- процессор;

- модули памяти;

- видеокарта;

- звуковая карта;

- любые другие устройства со стандартными интерфейсами системной платы (сетевые адаптеры, устройства обработки видео и т.д.)

Устройства хранения информации (жёсткие диски, BlueRay и прочие) подключаются к материнке не непосредственно, а при помощи стандартных кабелей. В настоящее время для таких устройств используется интерфейс SATA. Кроме того, существуют такие же разъёмы для подключения резервных хранилищ информации, располагающихся вне системного блока.

Различные периферийные устройства (клавиатура, мышь, принтер, флешки и пр.) могут быть подключены к плате при помощи интерфейса USB. Разъёмы USB могут находиться как непосредственно на плате, так и подключены к ней при помощи кабелей.

Иногда на материнках для обеспечения совместимости с некоторыми моделями клавиатур и мышей может использоваться интерфейс PS/2, разъём которого также расположен на ней.

Платы со встроенными видеоадаптерами имеют разъём видеоадаптера, предназначенный для подключения к монитору.

К её главным составляющим относят:

- разъём для подключения ЦП, т.н. «сокет»;

- специальные крепёжные элементы для подключения системы охлаждения ЦП;

- несколько разъёмов для подключения оперативной памяти;

- микросхемы постоянной памяти;

- микросхемы чипсета;

- формирователи стандартных интерфейсов т.н. «шин» для работы с внешними устройствами;

- разъёмы для подключения внешних устройств к шинам (т.н. слоты расширения);

- контроллеры и разъёмы для подключения периферийных устройств;

- разъёмы для подключения основного и дополнительного электропитания;

- формирователи питающих напряжений для процессора, памяти и шин;

- простые звуковые адаптеры (на большинстве современных материнок);

- разъёмы для подключения кнопки включения и сброса ПК и индикаторов передней панели;

- другие устройства индикации и отладки (опционально).

Чипсет. Главная деталь любой системной платы. Именно благодаря ему ЦП может выполнять программы и обрабатывать данные. В настоящее время со всеми устройствами, кроме оперативной памяти и основных шин, процессор «общается» только через чипсет. До 2011 года чипсет физически разделялся на две микросхемы – северный и южный мосты. Северный мост использовался для связи с быстрыми устройствами, сопоставимых по быстродействию с процессором. Южный мост – с более медленными, быстродействие которых было в десятки, а то и в тысячи раз меньше, чем быстродействие процессора. Но впоследствии, практически все составляющие компоненты северного моста были перенесены с материнской платы в процессор, что позволило примерно на треть увеличить общее быстродействие системы. Поэтому в настоящее время чипсет используется для обмена данными с медленными шинами и другими периферийными устройствами.

BIOS и CMOS. На каждой материнской плате располагается микросхема постоянной памяти, содержащая набор процедур, обеспечивающих запуск компьютера и подготовку его к загрузке операционной системы. Набор этих процедур называется BIOS. Это также аббревиатура от английского «basic input/output system» — базовая система ввода/вывода.

Кроме этих функций BIOS позволяет проводить более тонкую настройку параметров как материнской платы, так всего ПК. С её помощью можно ускорить/замедлить процессор, выбрать способ загрузки операционной системы, поменять системное время и так далее.

Хранение этих настроек частично возложено на устройство CMOS – небольшой объём энергонезависимой памяти, питающейся от сменной батарейки. При выключении питания ПК эти настройки сохраняются и используются при следующем включении. Срок службы батарейки составляет от 3 до 10 лет.