Материнская плата – самая большая плата ПК. На ней располагаются магистрали, связывающие процессор с оперативной памятью, - так называемые шины. К шинам материнской платы подключаются также все прочие внутренние устройства компьютера. Управляет работой материнской платы микропроцессорный набор микросхем – так называемый чипсет.
На компьютерном жаргоне материнская плата называется «мама», «мать».
Процессор . Микропроцессор – основная микросхема ПК. Все вычисления выполняются в ней. Процессор аппаратно реализуется на большой интегральной схеме (БИС). Большая интегральная схема на самом деле не является большой по размеру и представляет собой, наоборот, маленькую плоскую полупроводниковую пластину размером примерно 20х20 мм, заключенную в плоский корпус с рядами металлических штырьков (контактов). БИС является большой по количеству элементов. Использование современных высоких технологий позволяет разместить на БИС процессора огромное количество функциональных элементов, размеры которых составляют всего около 0.13 микрон (1 микрон = 10-6 м). Например, в процессоре Pentium 4 их около 42 миллионов.
В настоящее время для производства процессоров семейства процессор Intel Core2 Duo для настольных ПК обеспечивает на 40% более высокую производительность и на 40% более низкое энергопотребление по сравнению процессорами предыдущего поколения. Он обеспечивает поистине выдающуюся производительность и с легкостью устанавливает рекорды в различных тестовых и пользовательских приложениях. Благодаря более экономичному энергопотреблению этого процессора производители ПК могут создавать более компактные, изящные и бесшумные компьютеры, особенно при использовании набора микросхем семейства Intel 965 Express.
Основная характеристика процессора – тактовая частота (измеряется в мегагерцах (МГц) и гигагерцах (ГГц)). Чем выше тактовая частота, тем выше производительность компьютера. Так, например, при тактовой частоте 2000 МГц процессор может за одну секунду изменить свое состояние 2000 миллионов раз. Для большинства операций одного такта недостаточно, поэтому количество операций, которые процессор может выполнить в секунду, зависит не только от тактовой частоты, но и от сложности операций.
Есть еще насколько важных характеристик процессора – тип ядра и технология производства, частота системной шины, но мы их рассматриваем пока не будем.
Единственное устройство, о существовании которого процессор «знает от рождения» – оперативная память – с нею он работает совместно. Данные копируются в ячейки процессора (регистры), а затем преобразуются в соответствии с командами (программой).
Внутренняя память компьютера состоит из двух частей: оперативного запоминающего устройства (ОЗУ) и постоянного запоминающего устройства (ПЗУ).
Оперативная память (ОЗУ) , предназначена для хранения информации, изготавливается в виде модулей памяти. Оперативную память можно представить как обширный массив ячеек, в которых хранятся данные и команды в то время, когда компьютер включен. Процессор может обратится к любой ячейки памяти. Важнейшей характеристикой модулей памяти является быстродействие. Модули памяти могут различаться между собой по размеру и количеству контактов, быстродействию, информационной емкостью и т.д.
Может возникнуть вопрос - почему бы не использовать для хранения промежуточных данных жесткий диск, ведь его объем во много раз больше? Это делать нельзя, так как скорость доступа к оперативной памяти у процессора в сотни тысяч раз больше, чем к дисковой.
Постоянное запоминающее устройство (ПЗУ), служит для хранения информации, необходимой для первоначальной загрузки компьютера в момент включения питания. Как очевидно из названия, информация в ПЗУ не зависит от состояния. Раньше содержимое ПЗУ раз и навсегда формировалось на заводе, теперь же современные технологии позволяют в случае необходимости обновлять его даже не извлекая из компьютерной платы.
Для длительного хранения данных и программ широко применяются жесткие диски (винчестеры). Выключение питания компьютера не приводит к очистке внешней памяти.
Жесткий диск – это чаще не один диск, а пакет (набор) дисков с магнитным покрытием, вращающихся на общей оси. Основным параметром является емкость, измеряемая в гигабайтах. Средний размер современного жесткого диска составляет 250 - 500 Гбайт, причем этот параметр неуклонно растет.
Винчестером он сначала в шутку был назван в 1973 году, так как некоторые его технические характеристики по названию походили на марку знаменитой винтовки «винчестер». С тех пор название прижилось. Не смотря на свое название жесткий диск – весьма хрупкий прибор, требующий бережного отношения. Он боится ударов, толчков, резких перепадов температуры и влажности, а так же сильных магнитных полей. Перемещение жестких дисков необходимо выполнять с повышенной внимательностью и аккуратностью.
Видеоадаптер – внутренне устройство, устанавливается в один из разъемов материнской платы, и служит для обработки информации, поступающей от процессора или из ОЗУ на монитор, а также для выработки управляющих сигналов. В первых персональных компьютерах видеоадаптеров не было. Вместо них в оперативной памяти отводилась небольшая область для хранения видеоданных. Специальная микросхема (видеоконтроллер) считывала данные из ячеек видеопамяти и в соответствии с ними управляла монитором. По мере улучшения графических возможностей компьютеров область видеопамяти отделили от основной оперативной памяти и вместе с видеоконтроллером выделили в отдельный прибор, который назвали видеоадаптером. Современные видеоадаптеры имеют собственный вычислительный процессор (видеопроцессор), который снизил нагрузку на основной процессор при построении сложных изображений. Особенно большую роль видеопроцессор играет при построении на плоском экране трехмерных изображений. В ходе таких операций ему приходится выполнять особенно много математических расчетов.
В некоторых моделях материнских плат функции видеоадаптера выполняют микросхемы чипсета - в этом случае говорят, что видеоадаптер интегрирован с материнской платой. Если же видеоадаптер выполнен в виде отдельного устройства, его называют видеокартой. Разъем видеокарты выведен на заднюю стенку. К нему подключается монитор.
Звуковой адаптер. Для компьютеров IBM PC работа со звуком изначально не была предусмотрена. Первые десять лет существования компьютеры этой платформы считались офисной техникой и обходились без звуковых устройств. В настоящее время средства для работы со звуком считаются стандартными. Для этого на материнской плате устанавливается звуковой адаптер. Он может быть интегрирован в чипсете материнской платы или выполнен как отдельная подключаемая плата, которая называется звуковой картой.
Разъемы звуковой карты выведены на заднюю стенку компьютера. Для воспроизведения звука к ним подключают звуковые колонки или наушники. Отдельный разъем предназначен для подключения микрофона. При наличии специальной программы это позволяет записывать звук. Имеется также разъем (линейный выход) для подключения к внешней звукозаписывающей или звуковоспроизводящей аппаратуре (магнитофонам, усилителям и т.п.).
Сетевая карта (или карта связи по локальной сети) служит для связи компьютеров в пределах одного предприятия, отдела или помещения находящихся на расстоянии не более 150 метров друг от друга. При наличии специальных дополнительных устройств можно организовать связь компьютеров и на большие расстояния.
Основным параметром сетевой карты является скорость передачи информации и измеряется она в мегабайтах в секунду. Типовая норма от 10 до 100 Мб в секунду.
Дисководы НГМД, CD-ROM и/или DVD-ROM. Для транспортировки данных используют дискеты и компакт-диски CD-ROM DVD-ROM.
Стандартный гибкий диск (дискета) имеет сравнительно небольшую емкость (одной дискеты – 1.44 Мбайт). По современным меркам этого совершенно недостаточно для большинства задач хранения и транспортировки данных. Для записи и чтения данных, размещенных на гибких дисках, служит специальное устройство – дисковод. Гибкие диски не являются надежными носителями информации. Данные могут быть утрачены вследствие механических повреждений магнитной поверхности, воздействия внешних электромагнитных полей из-за дефектов и др. вероятность утраты данных для дискет среднего качества достаточно большая величина (3-5%).
Для транспортировки больших объемов данных удобно использовать компакт-диски CD-ROM и DVD-ROM. Емкость одного CD-диска составляет порядка 650-700 Мбайт, а DVD-диска 4,7 Гбайт и выше.
По сравнению с CD диски DVD имеют следующие преимущества.
1. Лучшее качество изображения. Разрешение выше, чем обеспечивает лазерный диск - до 500 горизонтальных строк. Технология сжатия MPEG-2.
2. Лучшее качество звука. Многоканальный звук Dolby Digital для домашнего кинотеатра (5+1 канал с системой из шести динамиков.
3. Самая большая емкость. 133-минутный фильм помещается на одном диске 4,7 Гбайт - по стравнению с CD, где помещается примерно 74 минуты качественного видео.
4. Высокая плотность записи, обеспечиваемая технологией DVD-ROM. Это позволяет разместить на одном цифровом видеодиске данные, занимающие несколько дисков CD-ROM.
Кроме того, эта технология обеспечивает более высокую производительность. У первых дисководов DVD-ROM она примерно равна производительности привода CD-ROM с кратностью 9Х, при этом отпадает необходимость в смене носителей.
На одном DVD-диске может поместиться, например, игра, которая раньше занимала несколько CD. То же самое наблюдается и с программными или с очень объемными и большими справочниками.
Для чтения компакт-дисков служат дисководы CD-ROM и DVD-ROM. Основной параметр этих дисководов - скорость чтения. Она измеряется в кратных единицах. За единицу принята скорость чтения, утвержденная в середине 80-х гг. для музыкальных компакт-дисков (аудиодисков). Современные дисководы CD-ROM обеспечивают скорость чтения 40х - 52х.
Принцип хранения данных на компакт-дисках не магнитный, как у гибких дисков, а оптический.
Каждое подключаемое к ПК устройство получает номер, который выполняет роль адреса этого устройства. Информация, передаваемая внешнему устройству, сопровождается его адресом и подается на контроллер.
Контроллер - специализированное техническое устройство, предназначенное для управления другими устройствами подключенными к ПК. Чаще всего контроллеры представляют собой программируемые устройства, имеющие в своем составе программируемые логические интегральные схемы (ПЛИС) или специализированные процессоры.
Примеры контроллеров:
контроллер информационной шины (PCI, SCSI и т. п.);
контроллер видеомонитора (видеоадаптер);
Доступ к некоторым устройствам имеется на лицевой панели, что удобно для быстрой смены информационных носителей. Разъемы некоторых устройств выведены на заднюю стенку – они служат для подключения периферийного оборудования и называются портами. К некоторым устройствам системного блока доступ не предусмотрен – для обычной работы он не требуется.
Коммуникационные порты. Для связи с другими устройствами, например принтером, сканером, клавиатурой, мышью и т. п., компьютер оснащается так называемыми портами. Порт - это не просто разъем для подключения внешнего оборудования, хотя порт и заканчивается разъемом. Порт - более сложное устройство, чем просто разъем, имеющее свои микросхемы и управляемое программно.
Примеры портов:
· COM (последовательный порт) - устаревшие
· LTP (параллельный порт) - устаревшие
· USB (последовательный с высокой производительностью)
· DVI (для подключения внешних мониторов)
Через последовательные порты данные передаются последовательно байт за байтом. Предельное значение производительности последовательного порта – 112 Кбит/с. Этого недостаточно для передачи больших объемов данных, поэтому к последовательным портам подключают устройства, не требующие высокой производительности: модемы, мыши, устаревшие модели принтеров.
Через параллельный порт передаются одновременно все восемь битов, составляющих один байт. Предельное значение производительности параллельного порта – 5 Мбайт/с. К этому порту, как правило, подключается принтер.
Преимущество параллельного порта от последовательного заключается еще в возможности использования более длинных кабелей для соединения (до 10 м против 1.5 м).
Все современные компьютеры комплектуются портами – USB. Это порты последовательного типа, но с высокой производительностью (до 12 Мбайт/с). Кроме высокой производительности к достоинствам USB портов относится удобство работы с ними: не требуется выключать оборудование перед стыковкой, возможно подключение нескольких устройств в одному порту. Многие модели современной периферийного оборудования могут подключаться к портам этого типа.
В этой статье мы подробно рассмотрим, из каких элементов состоит персональный компьютер, как это всё выглядит, какую функцию выполняет. Данная статья больше подойдет для начинающих пользователей, но и более опытные пользователи наверняка смогут найти что-нибудь для себя.
В первую очередь дадим определение компьютеру:
Персональный компьютер, ПК (от англ. personal computer, PC) или ПЭВМ (персональная электронно-вычислительная машина) - настольная микро-ЭВМ, имеющая эксплуатационные характеристики бытового прибора и универсальные функциональные возможности.
Изначально компьютер был создан как вычислительная машина, но ПК также используется в других целях - как средство доступа в информационные сети и как платформа для мультимедиа и компьютерных игр.
Обычный персональный компьютер, который находится у вас дома или работе состоит из таких частей:
- Системный блок;
- Монитор;
- Устройства ввода информации;
- Дополнительные или периферийные устройства (принтер, сканер, веб-камера и др.);
Системный блок
Главной составляющей любого компьютера является системный блок. Системные блоки бывают разных видов, как по дизайну, так и размеру. Горизонтальные и вертикальные.
В системном блоке располагаются все комплектующие современного компьютера, собственно, благодаря чему и работает компьютер.
Основные элементы системного блока:
- Корпус;
- Блок питания;
- Материнская плата;
- Процессор;
- Оперативная память;
- Видеокарта;
- Звуковая карта;
- Жёсткий диск;
- Дисковод (оптический привод);
- Система охлаждения;
Все элементы тесно связаны друг с другом и работают как единое целое.
Давайте рассмотрим каждый элемент более подробно.
Корпус
Корпус системного блока - внешняя оболочка системного блока персонального компьютера, которая защищает внутренние элементы от физического воздействия. Корпус имеет большое значение для стабильной работы компьютера. Например, хорошо продуманная система охлаждения внутри корпуса, залог стабильной работы компьютера и гарантия от перегрева.
Блок питания
Для того что бы все элементы системного блока заработали, нам и понадобится блок питания. Как уже понятно из названия, блок питания питает электроэнергией все комплектующие системного блока. На данный момент самые популярные блоки питания по мощности: 450, 500 и 600 ВТ. На мощные компьютеры, к которым относятся игровые, устанавливаются более мощные блоки питания.
Материнская плата
Материнская плата - сложная многослойная печатная и самая большая плата системного блока. Главная задача материнской платы – это соединить все элементы в одну вычислительную систему.
Процессор
Процессор, на материнской плате, отвечает за выполнение всех вычислительных операций и обработку информации. Как бы банально это не звучало, но чем лучше и новее (соответственно дороже) процессор, тем быстрее и в большем объеме он будет выполнять операций. Однако самый мощный процессор не гарантирует быструю работу компьютера, в то время как остальные компоненты системного блока сильно устарели.
Оперативная память
Оперативная память или ОЗУ – оперативное запоминающее устройство. Она предназначена для временного и быстро доступного хранения данных, для передачи на обработку в процессор. Например, запущенные программы в фоновом или скрытом режиме, буфер обмена и т.д. Чем больше объем оперативной памяти установлен на компьютере, тем на более быструю работу можно рассчитывать.
Видеокарта
Видеокарта - так же как и материнская плата, сложная многослойная печатная плата, вставляется в разъем на материнской плате. Видеокарта может быть как встроенная (интегрированная), так и внешняя, в виде отдельной платы. Основная функция видеокарты – формирование и вывод изображения на экран компьютера. Мощностей интегрированной видеокарты зачастую хватает только для использования офисных приложения и «серфинга» в интернете.
Звуковая карта
Звуковая карта – обработка и вывод звука на динамики компьютера. Бывают случаи, когда встроенная звуковая карта выходит из строя или пользователя не устраивает качество звучания композиций, тогда устанавливают внешнюю звуковую карту.
Жесткий диск
Жесткий диск или накопитель на жестких магнитных дисках – запоминающее устройство, предназначен для хранения информации. Именно на жестком диске хранятся все ваши данные и установлена операционная система Windows (Linux). На настоящее время набирают популярность SSD диски.
Дисковод
Сейчас уже диски все менее популярны, на замену им пришли USB флеш-накопители. Но бывают случаи, когда дисковод или как его еще называют «оптический привод» просто необходим. Когда нужно что-то считать диска, установить Windows или драйвера на компьютер.
Система охлаждения
Система охлаждения – это система из вентиляторов, которая служит для отвода теплого воздуха с компонентов системного блока и подачи холодного воздуха из внешней среды.
Продолжение статьи:
Устройство компьютера. Из чего состоит компьютер. Часть 2. Периферийные устройства.
Интересует многих пользователей, включая опытных юзеров, не говоря уже о новичках. В этой статье мы постараемся подробно и максимально просто объяснить, что же такое компьютер и из каких элементов он состоит.
Для начала определимся с самим термином компьютер или электронно-вычислительная машина (ЭВМ) – вычислительная машина, предназначенная для передачи, хранения и обработки информации. Вот и вся сложность.
Как ни странно, но первый компьютер (точнее вычислительный механизм) был создан давным-давно, когда нас с Вами еще не было. А началось все с самых простых счет (абак) – а чем не компьютер? Информацию обрабатывает, отличается особой надежностью и никаких ошибок зависящих от самого устройства не может быть даже теоретически (хотя человеческий фактор и здесь играет решающую роль).
Но, гораздо более интересным, действительно вычислительным механизмом, стал антикитерский механизм , который изобретен около 100 года до н.э.
С приходом в нашу жизнь электричества, а позже и транзисторов с интегральными схемами, жить стало лучше – жить стало веселей.
С каждым годом, точнее около двух лет, количество транзисторов в процессорах увеличивается в два раза, следовательно, увеличивается мощность вычислительных машин. Мало кого сейчас можно удивить способностями современной техники, - прогресс не стоит на месте. Интерес человечества к персональным компьютерам возрастает с каждым днем, и многие хотят узнать более подробно об устройстве ПК, что же приступим.
Каждый компьютер состоит из нескольких частей, каждая из которых отвечает за определенное действие (передача, хранение, обработка). Главной составляющей любого ПК является системный блок, в котором заключена вся его сущность.
Обычно, системный блок – это самый большой ящик, из которого выходит много проводов. Но есть варианты ПК, у которых системный блок отсутствует как отдельное явление, а вся начинка вмонтирована в монитор. Более подробно устройство системного блока рассмотрим немного позже.
Второй составляющей ПК является монитор. Естественно, без монитора компьютер работать может, вот только Вам от этого никакого толку нет. Мониторы до недавнего времени были двух типов: ЭЛТ и ЖК.
Ввиду технического прогресса мониторы с электронно-лучевой трубкой отдали пальму первенства жидкокристаллическим матрицам, и встретить ЭЛТ-мониторы в продаже уже практически нереально. ЖК-мониторы отличаются друг от друга физическим размером (диагональ в дюймах), разрешением матрицы (в пикселях), непосредственно типом матрицы (TN, PWA, MWA), типом подсветки матрицы (лампы или светодиоды), количеством доступных разъемов для подключения источников видеосигнала и непосредственно дизайном.
Для нормальной работы с персональным компьютером еще потребуются устройства ввода информации - мышь и клавиатура.
Рассматривать эти девайсы подробно бессмысленно, так как каждый человек, даже самый далекий от информационного мира, знает, что это такое.
Остальные части ПК, которые некоторые считают незаменимыми составляющими компьютера, для нормальной работы абсолютно не обязательны. Рассматривать принтеры, сканеры, планшеты, акустику, вебкамеры и прочие девайсы мы будем в следующих статьях и обзорах. А сейчас перейдем к подробному рассмотрению внутренностей системного блока. И постараемся разобраться, за что отвечает каждый элемент.
Открыв боковую крышку, Вы увидите много всего интересного, блестящего и разноцветного. Наверняка первым делом Ваш взгляд обнаружил большую печатную плату размером с лист А4.
Это материнская плата (motherboard) – шасси системного блока, которое отвечает за соединение всех остальных комплектующих в единую систему. На первый взгляд «материнка» покажется чем-то очень сложным и замысловатым. С технической стороны так оно и есть, ведь много чего спрятано внутри самой платы и не видно невооруженным глазом. Но, на самом деле с практической стороны ничего сложного в устройстве нет. Как Вы уже наверняка заметили, в материнскую плату вставлены другие платы, немного поменьше. Рассмотрим доступные разъемы типичной материнской платы на следующем рисунке.
1. Гнездо для установки процессора (Socket ). В зависимости от модели, типа процессора отличается и количество отверстий в сокете, по этому, установить процессор от Intel в сокет для процессора AMD физически не возможно. В собранном системном блоке увидеть сокет невозможно, так как в него уже установлен процессор, а на процессор установлен радиатор с вентилятором (кулер).
2. Гнезда для оперативной памяти. Обычно их парное количество.
3. Разъем для видеокарты.
4. Разъемы PCI(бОльшие) и PCI-Express x1(меньшие) для дополнительных плат расширения (ТВ-тюнеры, аудио карты, сетевые карты, модемы).
5. Разъемы для подключения жестких дисков и приводов.
а) SATA разъемы (7 контактов) – существует три вида отличающихся только пропускной способностью. SATA (вариант SATA revision 1.x или SATA/150) скорость передачи данных до 1,5 Гбит/с. SATAII (вариант SATA revision 2.x или SATA 2.0) – до 3 Гбит/с и SATA Rev.3.0 (SATA 6Gb/s) – до 6 Гбит/с.
б) IDE разъем (40 контактов) – уверенными темпами теряет популярность и в скором времени должен полностью исчезнуть (некоторые производители материнских плат уже отказались от этого разъема).
6. Разъемы для подключения питания. В данный момент стандарт АТ(12 контактный) используется на старых ПК. В новых же, применяется стандарт АТХ – 20-контактный разъем или АТХ2.0 – 24 контактный. Дополнительный 4-х контактный разъем используется для питания процесора.
Кажись, все разъемы на материнской плате рассмотрели.
Ах, да! Еще же есть целая куча разъемов на боковой части материнской платы, но о них мы расскажем как-нибудь в другой раз.
Скажем лишь, что предназначены они для подключения тех самых мыши и клавиатуры, монитора (если видеокарта встроенная), акустической системы, USB устройств (принтеры, сканеры, флешки) и прочих «незаменимых» девайсов.
Вернемся к подробному обзору внутренностей нашего системного блока.
Более наглядно расположение комплектующих можно рассмотреть на следующей схеме.
Типовая схема расположения комплектующих внутри системного блока
Процессор
– мозг компьютера, отвечающий за обработку информации. Чем мощнее процессор, тем быстрее будет выполняться расчет данных и тем быстрее буде функционировать ПК в целом.
Процессоры отличаются размером, производительностью, тепловыделением, количеством контактов, точнее сказать сокетом. Например, для процессоров Intel, на сегодняшний день наиболее распространенными являются три сокета: Socket T (775), Socket H (1156), Socket B (1366). Для AMD также популярны три сокета: AM2, AM2+ которые имеют одинаковое количество ножек (940) и сокет АМ3 (938 у процессоров и 941 на платах).
Кулер
(охладитель) – предназначен для отвода тепла от греющегося процессора и его рассеивания.
Кулеры бывают пассивными и активными (с вентилятором). Также существуют , отличающиеся большей эффективностью и меньшим шумом при работе, и экстремальные системы охлаждения (жидкий азот, фреон).
Оперативная память (ОЗУ)
- предназначение довольно простое, держать в себе наиболее востребованные данные, и предоставлять процессору эти данные для обработки. Создание оперативной памяти потребовалось для того, что бы ускорить работу процессора, так как основная задержка в работе вызвана не скоростью работы процессора, а скоростью обмена данными между процессором и физической памятью (жестким диском). Чем больше объем оперативной памяти, тем быстрее будет работать компьютер в целом.
Существует несколько типов оперативной памяти: DDR – практически ушедший в бытие стандарт; DDR2 – отличается увеличенной вдвое скорость передачи данных, количество контактов 240 (по 120 с каждой стороны); DDR3 – последний из доступных типов ОЗУ, отличается пониженным энергопотреблением и увеличенной частотой шины. Тип DDR3 также имеет 240 контактов, но не совместим с разъемом под DDR2, так как ключ расположен в другом месте.
Видеокарта
– еще одна важная часть системного блока, предназначенная для вывода изображения на монитор. На видеокарту ложится ответственное задание, и она отличается высокой производительностью и немалым энергопотреблением. По этому видеокарта (графический ускоритель) оборудована собственным кулером.
Чем мощнее ускоритель, тем в более современные игры Вы сможете поиграть с максимальным комфортом и качеством. В случаях, когда особой графической производительности не требуется, видеокарта может быть встроенной в материнскую плату. При этом производительности вполне достаточно для обычной работы с офисными приложениями, интернет-серфинга и нетребовательных игр. Определить есть ли в Вашей материнской плате встроенная видеокарта, можно посмотрев на боковую часть «материнки» и отыскав один из возможных разъемов для подключения монитора.
Существует несколько стандартов слотов для видеокарты. AGP – морально устаревший слот, в настоящее время встречается только на довольно старых ПК. PCI-Express х16 – существует несколько версий: 1.0, 1.1, 2.0, отличающиеся пропускной способностью.
Сами видеокарты имеют свой графический процессор и свою оперативную память (исключением являются встроенные видеокарты, которые используют общую оперативную память системы). Чем выше частота графического ядра, частота памяти и больше ее объем, тем мощнее видеокарта (теоретически).
Над материнской платой расположена еще одна коробочка – блок питания
.
Объяснять для чего он нужен, думаю, смысла нет.
Немного правее от материнской платы располагается корзина с жестким диском (HDD)
. Это также один из важнейших элементов системного блока, так сказать хранилище Ваших данных. Современные винчестеры достигли объемов памяти измеряемой сотнями гигабайт, а некоторые модели доступны объемом до 2 терабайт.
Хотя работа за компьютером и возможна без жесткого диска, он является незаменимой составляющей ПК, естественно, чем больше объем жесткого диска, тем больше информации Вы сможете хранить у себя на компьютере (фильмы, музыка, фотографии, документы).
Немного выше обычно располагается картридер
.
Устройство, пришедшее на смену Floppy-дисководу. Картридер позволяет напрямую работать с картами памяти (SD, xD, MMS ) при этом получить бОльшую скорость обмена данными, чем при использовании дополнительных кабелей (например, при подключении телефона с картой памяти).
Еще выше расположился привод оптических дисков
.
В настоящее время встретить просто CD приводы или комбо-приводы практически нереально. Наиболее распространены DVD-RW приводы, позволяющие записывать и считывать данные как с CD, так и с DVD дисков. Существуют также новые Blu-ray приводы, позволяющие записывать на один BD диск от 25 ГБ до 500 ГБ (по последним данным), это стало возможным благодаря 10-слойному диску. Но пока Blu-ray приводы не достаточно популярны ввиду их дороговизны.
Ну, кажись, все. Надеюсь, наша статья поможет Вам хоть немного разобраться в устройстве персонального компьютера, и в будущем не падать лицом в грязь, называя большую черную коробку не процессором, а системным блоком.
Итак, из чего же состоит наш обычный персональный компьютер (ПК), который мы используем дома или на работе.
Рассмотрим его аппаратную часть («железо»):
- системный блок (та большая коробка, которая стоит у вас на столе или под столом, сбоку от него и т.д.). В нем располагаются все основные узлы компьютера.
- периферийные устройства (такие как монитор, клавиатура, мышь, модем, сканер и пр.).
Системный блок в компьютере является «главным». Если аккуратно открутить шурупы с его задней стенки, снять боковую панель и заглянуть внутрь, то лишь с виду его устройство покажется сложным. Сейчас я коротко опишу его устройство, а потом охарактеризую главные элементы максимально понятным языком.
В системном блоке размещаются следующие элементы (не обязательно все сразу):
— Блок питания
— Накопитель на жестком магнитном диске (HDD)
— Накопитель на гибком магнитном диске (FDD)
— Накопитель на компакт-диске или dvd-диске (CD/DVD ROM)
— Разъемы для дополнительных устройств (порты) на задней (иногда и на передней) панели, и др.
— Системная плата (ее чаще называют материнской ), которая, в свою очередь, содержит:
- микропроцессор ;
- математический сопроцессор;
- генератор тактовых импульсов;
- микросхемы памяти (ОЗУ, ПЗУ, кэш-память, CMOS-память)
- контроллеры (адаптеры) устройств: клавиатуры, дисков и др.
- звуковая, видео- и сетевая карты ;
- таймер и др.
Все они подсоединяются к материнской плате с помощью разъемов (слотов). Ее элементы, выделенные жирным шрифтом, мы рассмотрим ниже.
А теперь по порядку о системном блоке:
1 . С блоком питания все понятно: он питает энергией компьютер. Скажу лишь, что, чем выше его показатель мощности, тем круче.
2 . Накопитель на жестком магнитном диске (HDD — hard disk drive) в простонародье называют винчестером .
Это прозвище возникло из жаргонного названия первой модели жесткого диска емкостью 16 Кбайт (IBM, 1973 год), имевшего 30 дорожек по 30 секторов, что случайно совпало с калибром «30/30» известного охотничьего ружья «Винчестер». Емкость этого накопителя измеряется обычно в гигабайтах: от 20 Гб (на старых компьютерах) до нескольких Террабайт (1Тб = 1024 Гб). Самая распространенная емкость винчестера - 250-500 Гб. Скорость операций зависит от частоты вращения (5400-10000 об/мин). В зависимости от типа соединения винчестера с материнской платой различают ATA и IDE.
3 . Накопитель на гибком магнитном диске (FDD — floppy disk drive) — не что иное, как флоппи-дисковод для дискет . Их стандартная емкость - 1,44 Мб при диаметре 3,5" (89 мм). В качестве запоминающей среды у магнитных дисков используются магнитные материалы со специальными свойствами, позволяющими фиксировать два магнитных состояния, каждому из которых ставятся в соответствие двоичные цифры: 0 и 1.
4 . Накопители на оптических дисках (CD-ROM) бывают разных диаметров (3,5" и 5,25") и емкостей. Самые распространенные из них - емкостью 700 Мб. Бывает, что CD диски можно использовать для записи только 1 раз (тогда их называют R), а выгоднее использовать многократно перезаписываемые диски RW.
DVD первоначально расшифровывалось как Digital Video Disk. Несмотря на название, на DVD-диски можно записывать всё, что угодно, - от музыки до данных. Поэтому в последнее время всё чаще встречается и другая расшифровка этого названия — Digital Versatile Disk, в вольном переводе означающая «цифровой универсальный диск». Главное отличие DVD-дисков от CD-дисков - это объём информации, который может быть записан на таком носителе. На DVD-диск может быть записано от 4.7 до 13, и даже до 17 Gb. Достигается это несколькими способами. Во-первых, для чтения DVD-дисков используется лазер с меньшей длиной волны, чем для чтения CD-дисков, что позволило существенно увеличить плотность записи. Во-вторых, стандартом предусмотрены так называемые двухслойные диски, у которых на одной стороне данные записаны в два слоя, при этом один слой полупрозрачный, и второй слой читается «сквозь» первый. Это позволило записывать данные на обе стороны DVD-дисков, и таким образом удваивать их ёмкость, что иногда и делается.
5 . К персональному компьютеру могут подключаться и другие дополнительные устройства (мышь, принтер, сканер и прочее). Подключение производится через порты — специальные разъемы на задней панели.
Порты бывают параллельные (LPT), последовательные (COM) и универсальные последовательные (USB). По последовательному порту информация передается поразрядно (более медленно) по малому числу проводов. К последовательному порту подключаются мышь и модем. По параллельному порту информация передается одновременно по большому числу проводов, соответствующему числу разрядов. К параллельному порту подключается принтер и выносной винчестер. USB-порт используется для подключения широкого спектра периферийных устройств - от мыши до принтера. Также возможен обмен данными между компьютерами.
6 . Основные устройства компьютера (процессор, ОЗУ и др.) размещены на материнской плате .
Микропроцессор (проще - процессор ) — центральный блок ПК, предназначенный для управления работой всех блоков машины и для выполнения арифметических и логических операций над информацией.
Его главные характеристики — это разрядность (чем она выше, тем выше производительность компьютера) и тактовая частота (во многом определяет скорость работы компьютера). Тактовая частота указывает, сколько элементарных операций (тактов) процессор выполняет за одну секунду.
Уважают на рынке процессоры Intel Pentium и его эконом-версию Celeron, а также ценят их конкурентов - AMD Athlon с эконом-вариантом Duron. Процессоры Intel характеризуются высокой надежностью в работе, низким тепловыделением и совместимостью со всем программным и аппаратным обеспечением. А AMD показывают большую скорость работы с графикой и играми, но менее надежны.
Память компьютера бывает внутренней и внешней. К устройствам внешней памяти относятся уже рассмотренные HDD, FDD, CD-ROM, DVD-ROM. К внутренней памяти относится постоянное ЗУ (ПЗУ, ROM англ.), оперативное ЗУ (ОЗУ, RAM англ.), КЭШ.
ПЗУ предназначено для хранения постоянной программной и справочной информации (BIOS — Basic Input-Output System — базовая система ввода-вывода).
ОЗУ обладает высоким быстродействием и используется процессором для кратковременного хранения информации во время работы компьютера.
При выключении источника питания информация в ОЗУ не сохраняется. Для нормального функционирования компьютера в наши дни желательно иметь от 1 Гб до 3 Гб оперативки.
КЭШ-память — это оперативная сверхскоростная промежуточная память.
CMOS-память — CMOS RAM (Complementary Metall-Oxide Semiconductor RAM). В ней хранятся параметры конфигурации компьютера, которые проверяются при каждом включении системы. Для изменения параметров конфигурации компьютера в BIOS содержится программа настройки конфигурации компьютера — SETUP.
Звуковая, видео и сетевая карты могут быть как встроенными в материнскую плату, так и внешними. Внешние платы всегда можно заменить, тогда как, если из строя выйдет встроенная видеокарта, придется менять всю материнскую плату. Из видеокарт я доверяю ATI Radeon и Nvidia. Чем выше объем памяти видеокарты, тем лучше.
Периферийные устройства
Компьютера состоит из 6 групп клавиш:
- Буквенно-цифровые;
- Управляющие (Enter, Backspace, Ctrl, Alt, Shift, Tab, Esc, Caps Lock, Num Lock, Scroll Lock, Pause, Print Screen);
- Функциональные (F1-F12);
- Цифровая клавиатура;
- Управления курсором (->,<-, Page Up, Page Down, Home, End, Delete, Insert);
- Световые индикаторы функций (Caps Lock, Num Lock, Scroll Lock).
Мышь (механическая, оптическая). Большинство программ используют две из трех клавиш мыши. Левая клавиша — основная, ей управляют компьютером. Она играет роль клавиши Enter. Функции правой клавиши зависят от программы. Посередине находится колесо прокрутки, к которому быстро привыкаешь.
Модем — сетевой адаптер. Может быть как внешним, так и внутренним.
Сканер автоматически считывает с бумажных носителей и вводит в ПК любые печатные тексты и изображения.
Микрофон служит для ввода звука в компьютер.
(дисплей) предназначен для отображения информации на экране. Наиболее часто в современных ПК используются мониторы SVGA с разрешающей способностью (количеством точек, размещающихся по горизонтали и по вертикали на экране монитора) 800*600, 1024*768, 1280*1024, 1600*1200 при передаче до 16,8 млн. цветов.
Размер экрана монитора - от 15 до 22 дюймов по диагонали, но чаще всего - 17 дюймов (35,5 см). Размер точки (зерна) - от 0,32 мм до 0,21 мм. Чем он меньше, тем лучше.
ПК, которые снабжены телевизионными мониторами (ЭЛТ), уже не так популярны. Из них предпочтение следует отдавать мониторам с низким уровнем излучения (Low Radiation). Жидкокристаллические дисплеи (LCD) более безопасны, и большинство компьютеров имеют именно такой монитор.
Предназначен для распечатки текста и графических изображений. Принтеры бывают матричные, струйные и лазерные. В матричных принтерах изображение формируется из точек ударным способом. Струйные принтеры в печатающей головке вместо иголок имеют тонкие трубочки — сопла, через которые на бумагу выбрасываются мельчайшие капельки чернил. Струйные принтеры выполняют и цветную печать смешением базовых цветов. Достоинство — высокое качество печати, недостаток — опасность засыхания чернил, высокая стоимость расходных материалов.
В лазерных принтерах применяется электрографический способ формирования изображений. Лазер служит для создания сверхтонкого светового луча, вычерчивающего на поверхности предварительно заряженного светочувствительного барабана контуры невидимого точечного электронного изображения. После проявления электронного изображения порошком красителя (тонера), налипающего на разряженные участки, выполняется печать — перенос тонера с барабана на бумагу и закрепление изображения на бумаге разогревом тонера до его расплавления. Лазерные принтеры обеспечивают наиболее высококачественную печать с высоким быстродействием. Широко используются цветные лазерные принтеры.
Звуковые колонки выводят звук. Качество звучания зависит - опять-таки - от мощности динамиков и материала, из которого изготовлены корпуса (предпочтительно дерево) и его объема. Важную роль играет наличие фазоинвертора (отверстие на передней панели) и количество полос воспроизводимых частот (высокие, средние и низкие динамики на каждой колонке).
USB-накопители на флэш-памяти, на мой взгляд, стали самым универсальным средством переноса информации. Это миниатюрное устройство размером и весом меньше зажигалки. Оно имеет высокую механическую прочность, не боится электромагнитных излучений, жары и холода, пыли и грязи.
Самая чувствительная часть накопителя — разъем, прикрытый колпачком. Объем этих устройств колеблется от 256 Мбайт до 32 Гбайт, что позволяет подобрать накопитель нужной емкости, сообразуясь с потребностями. Благодаря интерфейсу, USB накопитель можно подключить к любому современному компьютеру. Он работает с операционными системами Windows 98SE/Me/2000/XP/Vista/7, Mac OS 8.6 ~ 10.1, Linux 2.4. В Windows даже не нужно устанавливать никаких драйверов: подключил в USB-порт - и работай.
Нужна для ввода динамического изображения в компьютер и звука (для общения и возможности создания телеконференций).
Источник бесперебойного питания нужен на случай аварийного отключения электроэнергии.
Фуфф, ну вот, по-моему, и все основное, что я хотела вам рассказать об аппаратной части компьютера, так называемом hardware.
Статья «Устройство компьютера» была написана довольно давно. Поэтому, если Вы нашли ошибку или обнаружили некоторую неточность, напишите, пожалуйста, об этом, используя форму комментариев. Мы будем Вам очень признательны!
Как устроен компьютер
Компьютеры давно и прочно вошли в нашу жизнь. Сложно представить — что было бы, если бы они вдруг исчезли!
Мы часто автоматическим движением нажимаем на кнопку включения, ждем минуту-другую, пока компьютер загружается.
И потом начинаем делать на нем какую-то работу, постукивая по клавиатуре.
И не задумываемся, что при этом происходит в его недрах.
Про то, как работают компьютерные устройства можно написать (и написано уже) сотни статей.
Мы постараемся в данной статье посмотреть под практическим углом зрения на то, как устроено это чудо техники.
Существует большое число видов компьютеров - настольные, портативные (ноутбуки, нетбуки и иже с ними), мэйнфрэймы (суперкомпьютеры в шкафах, вроде тех, которые используют для предсказания погоды) и другие. Мы рассмотрим начинку настольного компьютера, который называют еще персональным (ПК).
Как устроен настольный компьютер
Основная часть настольного (desktop) компьютера - это системный блок.
Это тот «сундук», в который вставляется множество проводов, в том числе и кабель питающего напряжения 220 В.
Результаты нашей работы отображаются на мониторе.
Информация вводится в компьютер с помощью клавиатуры и манипулятора «мышь».
И монитор, и клавиатура, и мышь подключаются к соответствующим разъемам системного блока.
Снимем боковую крышку системного блока и заглянем внутрь.
В верхней части видим
Блок питания
В производительных компьютерах, имеющих мощные процессоры, графические видеокарты и дополнительные устройства на борту, применяются БП повышенной мощности. В серверах (еще более мощных компьютерах, имеющих несколько процессоров и управляющих локальными вычислительными сетями) могут применяться БП мощностью 1 кВт и больше.
Вначале сетевое напряжение выпрямляется и превращается с помощью фильтра в постоянное. Затем инвертор превращает его в переменное с частотой в несколько десятков килогерц. Это переменное напряжение понижается импульсным трансформатором с несколькими обмотками. Затем оно выпрямляется и фильтруется, превращаясь в несколько нужных нам постоянных.
Ввиду того, что преобразование выполняется на относительно высокой частоте (а не на частоте сети 50 Гц) размеры трансформатора (и всего БП) при достаточно большой мощности получаются небольшими. БП содержит в себе один или два вентилятора, охлаждающих его компоненты и заодно пространство системного блока.
При этом воздух втягивается через щели, протягивается через системный блок и выбрасывается вентилятором наружу. В воздухе всегда есть пыль, которая постепенно скапливается внутри компьютера, особенно в радиаторе процессора и самом БП. Она ухудшает теплоотдачу, поэтому ее надо периодически (хотя бы раз в год) удалять.
Отметим, что в БП могут применяться вентиляторы разных диаметров - от 80 до 130 мм. Вентилятор большего диаметра при одной и той же производительности имеет меньшие обороты и поэтому меньше шумит.
Разъемы блока питания
Выходные напряжения БП выводятся на разъемы разноцветными проводниками:
- +5 В - проводниками красного цвета ,
- +12 В - проводниками желтого цвета,
- +3,3 В - проводниками оранжевого цвета ,
- общие - проводниками черного цвета.
БП имеет несколько разъемов, основной из них - 24 контактный, который вставляется в материнскую плату. В старых блоках питания использовался 20 контактный разъем. Другие разъемы, с меньшим числом контактов, используются для подачи напряжений на винчестер, привод DVD и видеокарту (если требуется). Заканчивая краткий рассказ о БП, отметим, что он снабжен схемами защиты от перегрузки и короткого замыкания.
Материнская плата
Если мы переведем взгляд ниже, увидим , основную часть компьютера.
Материнская плата представляет собой кусок изоляционного материала с токопроводящими дорожками и напаянными деталями и разъемами. В эти разъемы могут вставляться:
- процессор ,
- модули памяти,
- платы расширения ,
- разъем блока питания,
- провода дополнительных разъемов, индикации и кнопок ,
- 3 В литиевая батарейка.
Разъем для процессора
Больше всего контактов в разъеме для процессора. Современные процессоры имеют более тысячи контактов. Процессоры могут иметь выводы (или pins, пины) или контактные площадки («пятачки»). Разъем для процессоров сконструирован так, что обеспечивается плотный и надежный контакт между ними и ответной частью — «сокетом» (socket), установленным на плате.
Иногда (к счастью, достаточно редко) контакт ослабевает. В этом случае компьютер может не стартовать. И может сложиться ложное впечатление, что неисправна материнская плата или процессор. Повторная установка процессора в разъем решает эту проблему. В один разъем может устанавливаться несколько типов процессоров, но только одной фирмы.
В бытовых и офисных компьютерах почти всегда используются процессоры фирм «AMD» и «INTEL». Процессоры фирмы AMD нельзя установить в разъем для процессоров INTEL и наоборот. Разъем и процессор содержат ключи, поэтому процессор можно вставить только одним определенным - правильным образом.
Охлаждение процессора
Современные процессоры могут потреблять от БП мощность 100 Вт и более. Это большая величина, поэтому на процессор устанавливают Cooler (охладитель), состоящий из металлического радиатора и вентилятора. Радиаторы могут быть только из алюминиевого сплава или из алюминиевого сплава с медной вставкой.
Медь проводит тепло лучше алюминия, поэтому вставку впрессовывают в центр радиатора, в месте контакта с металлической крышкой процессора. Между процессором и радиатором наносится тонкий слой теплопроводящей смазки, улучшающей тепловой контакт. Иногда может применяться жидкостная система охлаждения.
Она устанавливается в том случае, если невозможно установить достаточно громоздкий охладитель непосредственно на процессор из-за недостатка места. В этом случае тепло отводится жидкостью по трубкам к охладителю, установленному в удобном месте.
Вентилятор управляется схемой управления, расположенной на материнской плате. Если температура процессора в процессе работы увеличивается, схема управления отслеживает это и увеличивает обороты вентилятора. Отметим, что для охлаждения процессоров используются более качественные вентиляторы, с бОльшим ресурсом работы, чем в БП.
Модули памяти
Следующая группа разъемов используется для установки модулей . Разъемы содержат защелки, а модули - выступ на коротких сторонах, что позволяет надежно фиксировать модуль в разъеме. Кроме того, на нижней стороне модуля (там, где контакты) есть еще один ключ в виде выреза. Это исключает установку модулей не подходящих к данной плате типов.
На плате могут устанавливаться один или несколько модулей. В настоящее время емкость модулей памяти исчисляется гигабайтами (Gb). Современный модуль DDR3 имеет 240 контактов.
Контакты расположены по обеим сторонам модуля, поэтому такие модули называются DIMM (Dual In-line Memory Module, двухсторонний модуль памяти). Контакт в разъеме достаточно надежен, но иногда он может ослабевать, и компьютер при включении не подает «признаков жизни» или издает длинные гудки.
Повторная установка модулей решает эту проблему. Переставить модуль памяти легче, чем процессор, ведь для этого не надо наносить теплопроводящую пасту.
Переставлять модуль памяти и процессор нужно только тогда, когда компьютер выключен , и шнур питания вынут из розетки .
В статьи мы продолжим краткое знакомство с устройством компьютера.
