Добавлен: 22.04.2023
Просмотров: 76
Скачиваний: 1
Введение
В современном мире одно из главных мест в жизни человека занимает персональный компьютер (далее ПК). Он помогает в работе и дома, в научных исследованиях, архитектуре, моделировании, в офисных работах и на производстве любой отрасли. В наши дни трудно представить и найти человека, который бы никогда не сталкивался с персональным компьютером. Им пользуются абсолютно все: офисные работники и домохозяйки, инженеры и банковские сотрудники, студенты и школьники, пенсионеры и авиадиспетчеры, сотрудники силовых структур и обычные фермеры. Благодаря компьютеру мы можем упростить свою жизнь. При наличии интернета, нам становятся доступными все знания человечества: научные работы и произведения искусства, мы можем так же наблюдать, не выходя из дома, как запускают ракету в космос, побывать на Эвересте или просто играть в компьютерные игры.
Но как же устроен персональный компьютер? Многие пользователи даже не знают, как правильно называются его составляющие. Исходя из того, что довольно большая часть населения нашей страны толком не знакома с устройством персонального компьютера, тема данной работы является весьма актуальной, так как в наши дни непозволительно допускать ошибки в использовании ПК.
Цель исследования - описать само устройство персонального компьютера и его составляющих, выявить как позитивное, так и негативное влияние ПК на пользователя.
Таким образом, объектом моей работы является персональный компьютер, его внутренние и внешние компоненты.
Предмет данного исследования – взаимосвязь ПК и человека, его влияние на жизнь и здоровье пользователя.
Задачи моего исследования следующие:
1. Ознакомиться с историей создания ПК.
2. Изучить внутренние и внешние компоненты персонального компьютера.
3. Проанализировать возможность самостоятельной сборки ПК.
4. Постараться разобраться во взаимосвязи ПК и человека, путём выявления опасных факторов влияния на пользователя электронно-вычислительной техники.
5. Ознакомиться с условиями безопасного труда для оператора ПК.
I. Устройство персонального компьютера.
1.1 История создания персонального компьютера.
Прежде чем как начать детально описывать устройство персонального компьютера, необходимо обратиться к истории создания ПК.
История персонального компьютера, казалось бы, тесно связана и даже неразделима с историей ЭВМ, но все же у каждого устройства свой путь развития, хотя одно без другого в принципе существовать не могло бы.
Изначально компьютер или электронно-вычислительная машина был недоступен простому пользователю ввиду его больших размеров и невероятно высокой цены. К тому же первые ЭВМ были ориентированы совсем на другие цели, отличные от целей рядового пользователя. ЭВМ использовали в основном военные, конструкторские бюро и другие, государственные и частные организации.
В 1968 году советский инженер Горохов Арсений Анатолиевич получил патент на «Устройство для задания программы воспроизведения контура детали» или как назвал его сам изобретатель – «Программируемый прибор интеллектор». Согласно чертежам и описанию, указанному в патенте, «интеллектор» содержал материнскую плату, память, устройство ввода и видеокарту – составляющие современного ПК. Однако в связи с тем, что ученому так и не удалось выбить деньги для создания прототипа своей машины, устройство так и осталось лишь чертежом и описанием к нему на бумаге.
Точную дату появления первого реально работающего персонального компьютера обозначить трудно, так как в 1970-х годах их стали собирать любители. Это стало возможным благодаря развитию соответствующей элементной базы, появлению первых микросхем и микропроцессоров.
Лишь в 1975 году появился первый серийный персональный компьютер – Альтаир 8800. Хотя его трудно назвать законченной вычислительной машиной (Альтаиры выпускались как конструкторы из отдельных блоков и модулей, наподобие «собери сам»), все же он позиционировался именно как персональный компьютер.
Первой законченной вычислительной системой для широких масс, которую можно считать прообразом современного персонального компьютера, стала в 1976 году машина Apple I новообразованной одноименной фирмы. И хотя с Apple I не шел в комплекте монитор, все основные составляющие за исключением компьютерной мыши были при нем. Уже через год в 1977 году появится другая более совершенная машина, оснащенная собственным монитором – Apple II.
В средине 1981 года компания IBM выпускает персональный компьютер IBM 5150, закладывая тем самым фундамент для целой линии совместимых между собой компьютеров IBM PC. В том же году первый персональный компьютер появляется на просторах Советского Союза. Электроника НЦ-8010 стал первым советским компьютером, заложившим фундамент для целой серии совместимых машин под общим названием Электроника НЦ. Кстати, Электроника была создана исключительно из отечественных комплектующих, хотя последние были аналогами зарубежных микросхем. Позже стали выпускаться такие модели как «Агат», «БК-0010», «Корвет», «УКНЦ». Очень популярным у отечественных пользователей стал персональный компьютер ZX Spectrum. Семейство же компьютеров ЕС ПЭВМ было совместимо с их зарубежными аналогами – компьютерами IBM PC.
Первый персональный компьютер, использовавший компьютерную мышь, появился в 1983 году. Это была также разработка компании Apple – машина именовалась Apple Lisa. Хотя модель не стала очень популярной, а некоторые аналитики считают, что она стала абсолютно провальной из-за слишком высокой цены, Lisa заложила основы программного и аппаратного обеспечения следующего поколения персональных компьютеров.
В 1984 году Apple выпускает свой самый успешный персональный компьютер – Macintosh, слава которого не угасла и по сей день. Макинтош, по сути, стал прообразом и родоначальником всех персональных компьютеров, которые выпускаются и сегодня.
Разберемся же в составе персонального компьютера.
1.2 Состав персонального компьютера.
Для начала дадим определение термину "персональный компьютер":
"Персональный компьютер, ПК (англ. personal computer, PC), ПЭВМ (персональная электронно-вычислительная машина) - настольная микро-ЭВМ, имеющая эксплуатационные характеристики бытового прибора и универсальные функциональные возможности".
Персональный компьютер состоит из следующих компонентов:
1) Системный блок
2) Монитор
3) Клавиатура
4) Мышь
5) Принтер (по желанию)
6) Акустическая система (по желанию)
Остановимся подробнее на системном блоке.
1.2.1. Системный блок.
Системный блок состоит из следующих составляющих:
1)Блока питания;
2) Жесткого диска;
3) Материнской платы;
4) Оперативной памяти;
5) Процессора;
6) Дисковода (CD, DVD, Bru-ray);
7) Корпуса.
Вне всяких сомнений, необходимо подробнее разобраться в составляющих системного блока.
1. Блок питания
Необходимое для питания внешних устройств и системной платы постоянное напряжение различной величины и полярности. Блок питания необходим для того, чтобы преобразовывать питание из переменного напряжения электросети.
Мощность – это основная характеристика блока питания. Для современных офисных и домашних ПК подойдут блоки питания мощностью 400-450 Вт. Для игровых компьютеров среднего уровня подойдут 550-650 Вт. Для игровых компьютеров высшего уровня 700 Вт и выше.
В блоке питания установлен кулер для охлаждения воздуха внутри системного блока. БП поставляет электропитание для всех устройств системного блока и схемам внутри него.
В большинстве случаев, для компьютера в рассматриваемом примере, используется импульсный блок питания, выполненный по полумостовой схеме. Блоки питания с накапливающими энергию трансформаторами естественно ограничены по мощности габаритами трансформатора и потом применяются значительно реже. Гораздо чаще встречается схема прямоходового однотактного преобразователя, которая не так ограничена по массо-габаритным показателям.
Перейдем к следующему составляющему ПК.
2. Жесткий диск
Жесткий диск (HDD) – запоминающее устройство (устройство хранения информации) произвольного доступа, основанное на принципе магнитной записи. На жестком диске хранится вся информация персонального компьютера (операционная система, все файлы, фотографии, видео и установленные программы и игры). Информация записывается на жесткие пластины из алюминия или стекла, покрытые ферро-магнитным материалом (чаще всего двуокись хрома). В HDD используется одна или несколько таких пластин на одной оси. Считывающие головки не касаются поверхности пластин из-за набегающего воздуха. Расстояние между пластиной и считывающей головкой составляет около 10 нанометров.
3. Материнская плата
Материнская плата (системная плата) – это плата большого размера с установленными на ней разъемами для подключения процессора, оперативной памяти и остальные элементы ПК.
В качестве основных (несъёмных) частей материнская плата имеет:
1) Разъем процессора (ЦПУ)
2) Разъёмы оперативной памяти (ОЗУ)
3) Микросхемы чипсета
4)Загрузочное ПЗУ
5) Шины и слоты их расширения
6) Контроллеры и интерфейсы периферийных устройств.
Материнская плата с сопряженными устройствами монтируется внутри корпуса с блоком питания и системой охлаждения, формируя в совокупности системный блок компьютера.
Стандартом, определяющим размеры материнской платы для компьютера, места её крепления к шасси; расположение на ней интерфейсов шин, портов ввода-вывода, разъема процессора, слотов для оперативной памяти, а также тип разъема для подключения блока питания - называется Форм-фактор материнской платы .
Форм-факторы бывают разных видов:
1) Baby-AT; полноразмерная плата AT; LPX. В настоящее время устаревшая.
2) ATX; Mini-ATX; micro-ATX, используются в настоящее время на всех современных компьютерах.
3) Mini-ITX и Nano-ITX, форматы, которые только внедряют в производство, но еще не достаточно изученные и доступные.
Повышенное внимание к «зеленым» технологиям, требующим энергосберегающих и экологически безопасных решений, и обеспечение важных для материнских плат характеристик, вынудило многие компании-производители разрабатывать различные решения в этой области.
С постоянным увеличением популярности электронных приборов на протяжении ближайших 20-30 лет Евросоюз решил ввести эффективную стратегию для решения вопросов энергопотребления. Для этого были выпущены требования по энергоэффективности - ErP (Energy-related Products) и EuP (Energy Using Product). Стандарт разработан для определения энергопотребления готовых систем. По требованию ErP/EuP, система в выключенном состоянии должна потреблять менее 1 Вт мощности.
4. Оперативная память.
Оперативная память (ОЗУ) представляет собой, энергозависимую часть системы компьютерной памяти, в которой во время работы компьютера хранится выполняемый машинный код (программы), а также входные, выходные и промежуточные данные, обрабатываемые процессором.
Память динамического типа (DRAM) дешевле, чем статического, и её плотность выше, что позволяет на той же площади кремниевого кристалла разместить большее количество ячеек памяти, но при этом её быстродействие снижается. Статическая память (SRAM), наоборот, более быстрая, но она существенно дороже. В связи с этим основную оперативную память строят на модулях динамической памяти, а память статического типа используется для построения кэш-памяти внутри микропроцессора.
Экономичный вид памяти используется для хранения разряда (бита или трита), состоящего из одного конденсатора и одного транзистора (в некоторых вариантах два конденсатора). Такой вид памяти, во-первых, дешевле (один конденсатор и один транзистор на 1 бит дешевле нескольких транзисторов триггера), и, во-вторых, занимает меньшую площадь на кристалле (там, где в SRAM размещается один триггер, хранящий 1 бит, можно разместить несколько конденсаторов и транзисторов для хранения нескольких бит). Но DRAM имеет и недостатки. Во-первых, работает медленнее, поскольку, если в SRAM изменение управляющего напряжения на входе триггера сразу очень быстро изменяет его состояние, то для того, чтобы изменить состояние конденсатора, его нужно зарядить или разрядить. Перезаряд конденсатора гораздо более длителен (в 10 и более раз), чем переключение триггера, даже если ёмкость конденсатора очень мала. Второй существенный недостаток - конденсаторы со временем разряжаются. Причём разряжаются они тем быстрее, чем меньше их электрическая емкость и больше ток утечки, в основном, утечка через ключ.
Именно из-за того, что заряд конденсатора динамически уменьшается во времени, память на конденсаторах получила своё название DRAM - динамическая память. Поэтому, чтобы не потерять содержимое памяти, заряд конденсаторов периодически восстанавливается через определённое время, который называется циклом регенерации (обычно 2 мс). Для регенерации в современных микросхемах достаточно выполнить циклограмму «чтения» по всем строкам запоминающей матрицы. Процедуру регенерации выполняет процессор или контроллер памяти. Так как для регенерации памяти периодически приостанавливается обращение к памяти, это снижает среднюю скорость обмена с этим видом ОЗУ.