Файл: Устройство персонального компьютера (Системный блок).pdf

Форма системного блока может быть вертикальной или горизонтальной. Вертикальная называется «башня» или minitower . «Башня» обычно ставится на столе рядом с монитором или внизу, под столом. Системный блок горизонтальной формы носит название «десктоп» (desktop).^[5]

Как говорилось ранее, системный блок подразумевает изменение конфигурации: замену винчестера, видеокарты, увеличение объема оперативной памяти.

В системном блоке размещаются:

- процессор;

- блок питания;

- материнская плата;

- оперативная память;

- видеокарта;

- звуковая карта;

- накопители на жёстких магнитных дисках;

- накопитель CD-ROM, DVD-ROM.

Процессор – главное устройство компьютера, его «мозг», которое выполняет обработку информации и управляет работой других блоков компьютера.

На Рис.1.4 показан процессор Intel.

Главные показатели процессора – это разрядность и тактовая частота. Чем выше разрядность, тем соответственно, выше производительность ПК. Тактовая частота обозначает сколько операций выполняется процессором за одну секунду. Тактовая частота измеряется в мега- и гигагерцах (МГц и ГГц). Также производительность зависит от адресного пространства – разрядность адресной шины – максимальный объем оперативной памяти, установленной на ПК. Основа процессора – это ядро, состоящее из огромного количества - миллионов транзисторов, которые расположены на кристалле кремния.

По конструктивному признаку все процессоры делятся на разрядно-модульные (собираются из нескольких микросхем) и однокристальные (изготавливаются в виде одной микросхемы, на одной подложке, на одном кристалле). Однокристальные процессоры в настоящее время получили наибольшее распространение [1].

В 1971 г. компанией «Intel» (США) было создано устройство, реализующее на одной крошечной микросхеме функции процессора.^[6]

На сегодняшний день распространенными видами процессоров являются микропроцессоры Intel и AMD (AdvancedMicroDevices). Сравнивать эти компании затруднительно, обе давно на рынке информационных технологий, обе имеют свои плюсы и минусы, в последнее время они используют разные походы к разработке процессов и платформ, что дает простор выбора потребителю.

Например, фирма Intel поставляет упрощенные варианты процессоров Pentium 4 под названием Celeron, который в два раза дешевле базового варианта процессора. Последние модели ни в чем не уступают процессору Pentium [10].

Блок питания – это вторичный источник электропитания, находится в верхнем левом углу системного блока. (Рис.1.5) Он преобразовывает напряжение до нужных значений, стабилизирует и защищает их. Блок питания имеет вентилятор, таким образом, участвует в процессе охлаждения системного блока. Мощность, которая отдается в нагрузку – основной его параметр, потому что он питает все устройства внутри компьютера. Чем мощнее блок питания, тем больше устройств можно подключить. Существуют блоки питания с заявленной мощностью от 50 до 1800 Вт.

Материнская плата - это самая крупная плата в системном блоке, которая обеспечивает подключение и связь всех подсистем. Плата размером 305х244 мм располагается в системном блоке своей длинной стороной вдоль задней стенки.

На Рис. 1.6 показана материнская плата Gigabyte GA-H55M-S2V. К ней подключаются процессор, планки оперативной памяти, жесткие диски посредством специальных разъемов. Производителем на материнскую плату могут быть установлены дополнительные устройства - контроллеры, отвечающие за выполнение расширенных функций - сетевой и звуковой, для накопителей и т.п. На плате имеется кулер - система охлаждения, он обеспечивает нормальный температурный режим работы процессора, который находится под кулером.

В конструкцию материнской платы входят: слот для процессора - сокет, разъемы для SATA-устройств (жестки диск, CD-Rom), слот для видеокарты, слоты расширения, набор контактов для соединения с кнопками корпуса.

Оперативная память. Длинные идентичные разъемы на плате - это слот для установки оперативной памяти. Они называются слоты DIMM. В модулях оперативной памяти хранятся данные и команды, которые потребуется для процессора или ожидают передачи другим подсистемам ПК. В слоты возможна установка нескольких модулей, даже разного по объему. Оперативная память гораздо быстрее передает информацию, чем накопители, также она нужна для непрерывности вычислений без задержки на получение данных. Без модулей оперативной памяти работа компьютера невозможна. В состав оперативной памяти входят основная и расширенная память, основная имеет размер 640 Кбайт.

Оперативное запоминающее устройство (ОЗУ) бывает от 2Гб, 4Гб, 8Гб, 16 Гб и даже до 32 Гб. Существует около десятка типов оперативной памяти, но мы рассмотрим несколько:

DDR - самый старый вид оперативной памяти. Под этот вид используют устаревшие материнские платы и процессоры. Рабочее напряжение DDR - 2.5 Вольт, потребляет очень много электроэнергии.

DDR2 - наиболее распространенный вид памяти, используемый в современных компьютерах. DDR2 работает быстрее чем DDR, скорость передачи данных гораздо выше, чем больше чем в DDR, потребляет 1.8 Вольт.

DDR3 - быстрый и новый вид оперативной памяти, развивает скорость больше чем DDR2, электроэнергию потребляет меньше других видов - 1.5 Вольт, при разгоне процессора - немного больше.

На Рис. 1.7 показан 4ГБ DDR3 модуль памяти. Модуль имеет по 120 контактов с двух сторон, в сумме дает 240 контактов, включая 64-разрядную шину данных, 16-разрядную адресную шину с временным мультиплексированием, управляющие сигналы и множество контактов земли и питания.

В 2012 г. модули DIMMсодержали от 1 до 16ГБ оперативной памяти, емкость памяти увеличивается вдвое примерно каждые 2-3 года.^[7]

DDR4 – современный качественный вид памяти, появился в 2014 г., используется и в игровых компьютерах, потребляет 1.35 Вольт. Для использования разгонного потенциала нужна соответствующая материнская плата.

Производством оперативной памяти занимаются многие компании, например: Kingston, Corsair, Transcend, OCZ, Samsung. На «плашке» должен быть указан параметр частоты, который соответствует действительности.

Видеокарта. (Рис.1.8) На материнской плате имеется специальный разъем под видеокарту. Данное устройство предназначено для обработки и вывода на монитор графической информации. От видеокарты зависит качество изображения. Видеоадаптер может быть как внешний, так и интегрированный в материнскую плату.

В современных видеоадаптерах имеется собственный микропроцессор, он выполняет дополнительную обработку изображения, это снимает нагрузку с центрального процессора. Эти устройства называют 3-D-ускорителями, они предназначены для работы с объемными изображениями, часто используемые в компьютерных играх. Современные видеоадаптеры часто оснащаются дополнительным видеовыходом для подключения второго монитора и специальными портами – TV-выходами, позволяющие соединять с компьютером телевизор.^[8]

Звуковая и сетевая карты также могут быть как внешними, так и встроенными. Внешние возможно заменять, тогда как если в негодность приходит встроенная карта, приходится менять всю материнскую плату.

С помощью звуковой карты воспроизводится звук на ПК, она используется для вывода речевых и звуковых сигналов, музыкального сопровождения.

Сетевой адаптер позволяет подключать компьютер к локальной сети и интернету. Он может быть встроенным, определить его можно по наличию на плате разъема для подключения интернет-кабеля [2].

Жесткий диск (винчестер, HDD) – устройство, которое отвечает за постоянное хранение всего программного обеспечения на компьютере – это документация, программы операционной системы, редакторы документов, пакеты программ. Это постоянная память, всю необходимая информация хранится даже после выключения ПК.

«Жестким» диск назвали для отличия его от «гибких» дискет, популярных с 1970-х до 2000-х г. Тем способом, как библиотека использует подвал для хранения книг, не умещающихся на полках, компьютерные системы используют жесткий диск для хранения данных, которые не помещаются в оперативной памяти [11].

На Рис. 1.9 показан жесткий диск со снятой крышкой – это металлический корпус, внутри которого имеются быстровращающиеся диски. Скорость работы диска определяется временем доступа к данным на диске и скоростью чтения и записи данных на диск. Время доступа и скорость чтения/записи зависят не только от самого дисковода, но и от параметров всего такта обмена – от быстродействия контроллера диска, системной шины, процесса [2].

Современные винчестеры могут хранить огромное количество информации. Емкость – это количество данных, хранящихся в жестком диске. В результате постоянного совершенствования емкость постоянно увеличивается. Емкость современных винчестеров (форм-фактор 3,5 дюйм) на 2020 год составляет от 1000ГБ до 16000ГБ.

Форм-фактор или физический размер дисков стандартен – ширина 3,5или 2,5 дюйма – под стандартные крепления в компьютерах и ноутбуках. Также бывают размеры 1,8 дюйма, 1,3 дюйма, 1 дюйм и 0,85 дюйма.

От скорости вращения шпинделя зависит время передачи данных и время доступа. Выпускаются диски со следующими параметрами - 4200, 5400 и 7200, 5400, 7200, 10 000 об/мин. (для серверов используют 10 000 и 15 000 об/мин).

Винчестеры также расцениваются по критерию уровень шума (он состоит из-за вращения шпинделя и шума позиционирования) – тихими дисками считаются устройства с уровнем шума 26 дБ и ниже.

Наиболее известными производителями жестких дисков являются - WesternDigital , Seagate, Toshiba, Samsung.

Также сейчас в ноутбуках и нетбуках вместо жестких дисков применяют «твердотельные диски» SSD - особый вид флэш-памяти. В таких дисках нет подвижных деталей и они характеризуются очень малым энергопотреблением. Отсутствие подвижных частей приводит к меньшей подверженности компьютера ударным и вибрационным нагрузкам и меньшей шумности при его работе [3].

Оптический привод – это устройство для считывания и записи с носителей информации в виде оптических дисков вида CD, DVD; процесс считывания/записи осуществляется лазером.( Рис.1.10 ) Может быть следующих типов:

- привод CD-ROM (CD-привод);

- привод DVD-ROM (DVD-привод);

- привод HD DVD;

- привод BD-ROM;

- привод GD-ROM.

Развитие технологий производства компакт-дисков привело к созданию дисков с высокой плотностью записи – цифровой универсальный диск Digital Versatile Disk (DVD). Впадины на них имеют размер 0,4 микрона, спираль размещается с плотностью 0,74 микрона между дорожками (вместо 1,6 микрон, как у CD). Это позволило увеличить объем информации на диске до 4,7 Гб. Дальнейшее увеличение объема информации обеспечивается применением двухсторонних DVD.^[9]

Устройства и сами диски недороги, надежны и могут хранить информацию обучающих, демонстративных продуктов, каталогов, энциклопедий и многое другое.

1.2.2. Периферийные устройства

Монитор (дисплей) - универсальное устройство для отображения информации, которая выводится во время работы на ПК. В компьютерном формате изображение хранится в памяти на видеокарте, а на монитор формируется считыванием содержимого и отражением на экран. В современных мониторах очень высокая частота считывания – 75 и более раз в секунду, поэтому пользователь не замечает мерцание изображения.

Для персональных компьютеров используются мониторы следующих типов:

- на основе электронно-лучевой трубки (ЭЛТ);

на основе жидкокристаллических индикаторов (ЖКИ, LCD – Liquid Crystal Display);

- плазменные мониторы (PDP – Plasma Displey Panels);

- электролюминесцентные мониторы (FED – Field Emission Display);

- самоизлучающие мониторы (LEP – Light Emission Plastics) [10].

На Рис.1.11 изображен ЭЛТ-монитор. В таких мониторах изображение создается пучком электронов. Пучок разгоняется высоким напряжением и попадает на внутреннюю поверхность экрана, которая покрыта веществом, светящимся под лучами и пользователь получает изображение.

К недостаткам ЭЛТ-монитора можно отнести его громоздкость, также сильную усталость глаз при долгой работе за ним.

Жидкокристаллические мониторы (LCD (Liquid Crystal Display) - Рис.1.12 имеют в составе вещества в жидком состоянии, их молекулы под воздействием напряжения меняют положение и изменяют свойства светового луча. ЖК-мониторы появились позже, и уже вытеснили ЭЛТ-мониторы. Они компактны, более безопасны для глаз, но имеют длительное время отклика – изображение смазывается, угол обзора – появляется нечеткость при определенном углом, имеются «битые» пиксели – визуально видимые на мониторе черные, белые либо цветные точки.

В паспортных данных нового ЖК-монитора допускается наличие от 3 до 5 таких пикселей на момент обретения.^[10]

Размер экранов мониторов может быть разным – размер диагонали измеряется в дюймах – 15 дюймов, 17 дюймов и больше.

Количество пикселей по горизонтали и вертикали монитора – это разрешающая способность. Для ЖК-монитора имеется «родное» разрешение, которое четче чем, остальные, потому что количество кристаллов в нем фиксировано. Для 17 и 19 дюймовых мониторов «родное» разрешение – 1280х1024.