Устройство персонального компьютера

Устройство персонального компьютера

Компоненты персонального компьютера можно разделить на следующие устройства:

  • устройства обработки данных (процессор);
  • устройства ввода (клавиатура, мышь);
  • устройства вывода (монитор, принтер);
  • устройства хранения (жесткий диск);
  • устройства передачи (модем).

С технической точки зрения можно сказать это единая система, представляющая собой набор сменных компонентов, соединенных интерфейсом. (Интерфейс – стандарт присоединения компонентов к системе).

Полное описание набора и характеристик устройств, составляющих данный компьютер называют конфигурацией ПК.

Рассмотрим внутренние компоненты системного блока, все комплектующие как раз размещаются внутри этой волшебной коробочки. Начнем как раз с нее.

Системный блок

Системный блок нужен для размещения всех комплектующих компьютера в одном месте, можно сказать в одном корпусе. Вещь конечно не обязательная, ведь компоненты компьютера можно и соединить просто на столе, но это крайне неудобный вариант, они занимают много места, да и для того, чтобы перенести компьютер в таком виде просто невозможно.

Одна из основных характеристик системного блока это форм-фактор, можно сказать размер. Как правило при сборке компьютера всегда учитывается размер материнской платы (о ней я расскажу чуть ниже, что это за зверь такой). Основные типы размеров корпусов:

Slim Desktop
Slim Desktop

Micro-ATX – типоразмер Slim-Desktop, длина – 365 мм, ширина 330 мм, высота 96 мм.

Full-Desktop
Full-Desktop

Micro-ATX – типоразмер Full-Desktop, длина – 456 мм, ширина 291 мм, высота 266 мм.

Micro Tower
Micro Tower

Micro-ATX – типоразмер Micro Tower, длина – 420 мм, ширина 201 мм, высота 365 мм.

Mini Tower
Mini Tower

Micro-ATX – типоразмер Mini Tower, длина – 364 мм, ширина 189 мм, высота 427 мм.

Midi Tower
Midi Tower

Extended-ATX — типоразмер Midi Tower, длина – 530 мм, ширина 210 мм, высота 520 мм.

Full Tower
Full Tower

Extended-ATX — типоразмер Full Tower, длина – 569 мм, ширина 237 мм, высота 551 мм.

Super Tower
Super Tower

Extended-ATX — типоразмер Super Tower, длина – 555 мм, ширина 234 мм, высота 600 мм.

Второй параметр — это типоразмер, делятся на горизонтальные (Desktop) и вертикальные (Tower). В зависимости от размер добавляется приставка slim, full, micro, mini, midi, super. Так же пристальное внимание уделяется дизайну корпуса это внешний вид, наличие дополнительных разъемов и интерфейсов на лицевой панели, и внутри корпуса.

Блок питания

Блок питания ПК
Блок питания ПК

Внутри корпуса компьютера размещается блок питания, который предназначен для снабжения электрическим током всех компонентов компьютера. Блоки питания различаются мощностью. Мощность блока питания рассчитывается как сумма мощности всех компонентов компьютера плюс 30-35 процентов запаса (пиковая нагрузка). Для офисного компьютера подойдет мощность блока питания 400 ватт, для мультимедийного 500-550 ватт, для игрового 600-650 ватт, для мощного игрового с несколькими видеокартами 750 ватт и более. Не стоит экономить на производителе блоков питания, ведь от него зависит вся работа компьютера в целом. Одной из лучшей и дорогой фирмы производителя является SeaSonic. Хорошим качеством зарекомендовали себя фирмы: Thermaltake, Cooler Master, Chieftec.

Материнская плата

Материнская плата ПК
Материнская плата ПК

Материнская плата является главной деталью внутри системного блока и в то же время самой большой. Она представляет собой сложную печатную плату с множеством микросхем и все остальные компоненты компьютера подключаются к ней. Она обеспечивает взаимодействие всех компонентов как единой целой системы, и управляет их работой. Различаются между собой: форм-фактором, типом процессорного разъема, набором системной логики (чипсетами), и по некоторым другим характеристикам.

Форм-фактор: это стандарт, определяющий размеры материнской платы, места ее крепления к корпусу, расположение на ней интерфейсов шин, портов ввода/выводов, системы охлаждения и т.п.

Тип процессорного разъема: каждая модель процессоров ориентирована на конкретный вид разъема (чаще всего в компьютерной литературе используется название «сокет»). Тип материнской платы зависит от того для какого чипа она создавалась. Стандарт сокетов задается производителями процессоров.

Тип чипсета: материнские платы сильно зависят от набора системной логики (чаще используется понятие «чипсет»), на базе которой построена материнская плата. Системная логика размещается на двух микросхемах и называются северным и южными мостами.

Процессор

Центральный процессор компьютера
Центральный процессор компьютера

Процессор является основным рабочим компонентом компьютера который выполняет арифметические и логические операции. Более понятным языком ее можно назвать мозгом компьютера, в литературе чаще всего встречается название CPU (central proccesing unit).

Процессор представляет собой интегральную схему – в виде тонкой пластинки кристаллического кремния прямоугольной формы площадью всего несколько миллиметров, на которой размещены схемы. Кристалл помещается в пластмассовый или керамический корпус и соединяется золотыми проводами с металлическими штырьками, для дальнейшего крепления к материнской плате. Во время работы микропроцессор сильно нагревается из-за использования больших тактовых частот, и требует принудительного охлаждения, и как правило в комплекте с ним поставляются вентилятор и радиатор. Сразу отмечу зачастую идущий в комплекте вентилятор и радиатор не обеспечивают должного охлаждения процессора, и опытные компьютерщики стараются приобретать отдельно систему охлаждения, для обеспечения безопасной работы процессора.

Самые распространенные производители процессоров на сегодняшний день являются фирмы Intel и AMD. Процессор имеет основные характеристики такие как: количество ядер, тактовая частота, энергопотребление, разрядность, объем кэша.

Количество ядер процессора. Данная характеристика появилась в 2005 году, когда производители процессоров выпустили первые двухъядерные процессоры архитектуры х86. Хотя в 2001 году фирма IBM выпустила самый первый двухъядерный процессор Power4 предназначенный для серверов. Принцип работы многоядерного процессора, выполняемые задачи разбиваются на несколько потоков, система отправляет каждый поток на отдельное ядро, и получается что несколько потоков выполняться одновременно, но при условии, что программа поддерживает это режим. На данный момент существуют как двухъядерные так и четырехъядерные процессоры, не берем в счет серверные процессоры. Так же стоит учитывать что двухъядерные процессоры, могут обрабатывать четыре потока одновременно, и операционная система видит четыре логических ядра вместо двух. При этом при выборе процессора не стоит забывать этот факт.

Тактовая частота. Данная характеристика представляет собой количество вычислений, которые может совершать процессор за секунду, и измеряется в Герцах. Соответственно, чем выше тактовая частота процессора, тем больше производительность он имеет.

Кэш память. Энергозависимая память процессора, которая позволяет быстро получить доступ к данным, которые используются наиболее часто. Различают до трех уровней кэш-памяти, первый уровень (L1) наиболее быстрая, но наименьшего размера, своего рода является буфером между процессором и кэш-памятью второго уровня (L2) (измеряется десятками килобайт). Для каждого ядра своя кэш-память L1 и L2. Третий уровень (L3) самая медленная но быстрее оперативной памяти, и является общей для всего процессора, объем может достигать десятков Мегабайт.

Память

Различают два вида памяти внутренняя и внешняя. Внутренняя память является временным рабочим пространством, а внешняя предназначена для долговременного хранения информации.

Внутренняя память. Ее виды.

ОЗУ (RAM)
ОЗУ (RAM)

Оперативная память. Называют ОЗУ (оперативно запоминающее устройство или RAM Random Access Memory). Данный вид памяти напрямую связан с процессором и предназначен для записи, считывания и хранения выполняемых программ и данных обрабатываемых этими программами. Является энергозависимым видом память, т.е. при выключении или сбросе питания ее содержимое стирается. Ее объем зависит от количества задач, которые может выполнять компьютер одновременно. Оперативная память имеет характеристики такие как объем, частота времени доступа к данным, и число контактов.

Кэш-память. Данный вид памяти играет роль буфера для хранения промежуточных данных, например, данных считанных с жесткого диска, но еще не переданных для дальнейшей обработки. Необходимость в таком виде памяти для внешних носителей информации в первую очередь обусловлена различной скоростью считывания данных и обращением процессора к оперативной памяти.

Постоянная память. Энергонезависимая память, называют ПЗУ (постоянно запоминающее устройством или ROM Read Only Memory), используется для хранения данных которые никогда не потребуют изменения. Содержимое памяти записывается на специальном устройстве (программаторе) при ее изготовлении для постоянного хранения. С данного вида памяти данные можно только считать.

BIOS. Базовая система ввода-вывода (Basic Input/Output System) – совокупность программ, предназначенных для автоматического тестирования устройств компьютера после включения питания, и загрузки операционной системы. Проще сказать программа тестирования железа, которая все проверяет и дает дальнейшее разрешение для загрузки операционной системы. Если на начальном этапе происходит сбой BIOS в зависимости от модели подает звуковые сигналы о неисправности оборудование и дальнейшая загрузка прекращается. Данная программа «зашита» в специальную микросхему.

UEFI. Интерфейс замещающий стандартный BIOS (Unified Extensible Firmware Interface). При разработке данного стандарта участвовали более 140 компаний, но большую часть компания Microsoft. Он был создан для улучшения взаимодействия программного обеспечения и устранения ограничений BIOS.  Отмечу ряд преимуществ данного интерфейса: повышение безопасности путем защиты процессов, происходящих перед загрузкой; уменьшение времени загрузки; поддержка жестких дисков более 2,2 Тбайт; поддержка современных драйверов устройств с 64-разрядным встроенным программным обеспечением.

CMOS RAM. Вид памяти используется для хранения конфигурации компьютера и его оборудовании, также режимах работы. С минимальным энергопотреблением батареи и невысоким быстродействием.

VRAM. Видеопамять в которой храниться закодированное изображение и доступно сразу для двух устройств процессора и монитора.

Внешняя память. Предназначена для длительного хранения информации, не имеет прямой связи с процессором. Ее виды.

Жесткий магнитный диск
Жесткий магнитный диск

Накопители на жестких магнитных дисках. В простонародье называю винчестером, техническое название HDD (Hard disk drive). Устройство собрано в металлическом корпусе, внутри которого находятся несколько диском (пластин) с нанесенными магнитными слоями, насаженных на одну ось электродвигателя, между ними помещены магнитные головки для считывания и записи информации и также устройство для их перемещения. Предназначен для постоянного хранения информации, используемой при работе на компьютере (операционная система, прикладное программное обеспечение, личная информации и т.п.). Основными параметрами жесткого диска являются: емкость, скорость вращения диском; размер внутреннего буфера, интерфейс подключения (хотя в настоящее время интерфейс IDE уже практически умер, а используется  SATA).

Устройство персонального компьютера
3,5 дюймов
Устройство персонального компьютера
5,25 дюймов

Накопитель на гибких магнитных дисках. Называю чаще всего флопиками, техническое название FDD (floppy disk drive). Сразу отмечу сейчас их практически не применяют, а были времена, что только с помощью них обменивались информацией между компьютерами. Представляет собой устройство для чтения записи сменных гибких дисков. Данные на флопиках хранятся подобно данным на жестком магнитном диске, только объем помещенной информации в десятки, а то сотни раз меньше.  Первые накопители на гибких магнитных дисках были размером 5.25 дюймов и имели объем от 160 Кбайт до 720 Кбайт, на замену пришли более маленькие накопители, размер 3.5 дюймов, объем 1.44 Мбайт.

Оптические диски
Оптические диски

Накопители на оптических (лазерных) дисках. Стали использоваться с 1990 годов. Для компьютеров распространёнными типами являются CD и DVD, с развитием технологии появился и новый тип Blu-ray Disk. В начале эры зарождения CD пользователи могли работать только с готовыми дисками, т.е. уже записанными, такие устройства назывались CD-ROM (Compact Disk Read Only Memory) и могли только считывать информацию. Позже появились CD-R (Compact Disk Recortable), которые позволяли не только считывать, но и записывать информации на диск, затем CD-RW (Compact Disk Re-Writable), которые допускали многократную перезапись на диске. DVD диски, их емкость превышает почти в 7 раз обычных дисков CD, а размеры остаются прежними. Высокая емкость этих дисков достигается за счет использования лазера с меньшей длиной волны, что и позволяет повысить плотность дорожек. DVD диски есть как однократной записи так и перезаписывающие, существуют и двухслойные диски объем которым составляет 8.5 Гбайт (однослойные 4.7 Гбайт). Blu-ray Disk – формат оптического носителя используемый для записи и хранения цифровых данных, видео высокой четкости с повышенной плотностью. Данный стандарт получил свое название благодаря использованию коротковолнового «синего» лазера для записи и чтения информации. Что в свою очередь позволило увеличить плотность записи данных в двое по сравнению с DVD.

Флэш память
Флэш память

Флэш-память. Флешка представляет собой вид энергонезависимой перезаписываемой памяти, построенной на основе микросхем. Благодаря своей компактности, долговечности, относительно высокой производительности нашла свое применение не только в сфере компьютерной техники, но в ряде других электронных устройств (фотоаппараты, mp3 плейеры и т.п.). К компьютеру флэш-память подключается с помощью USB разъема. Основные параметры: емкость накопителя, скорость чтения/записи.

Стример
Стример

Стримеры.  Устройство хранения информации на магнитной ленте с последовательным доступом. Чаще всего применяются для архивации и резервного копирования данных. Одним из преимуществ большая емкость до 10 Тбайт, низкая стоимость, стабильность работы.  Недостатки: низкая скорость произвольного доступа к данным, высокая стоимость устройства записи.

SSD
SSD

Твердотельный накопитель. Сравнительно недавно появился данный вид накопителей информации представляющих собой компьютерное немеханическое запоминающее устройство на основе микросхем. Технический термин данного девайса SSD (solid state drive). SSD устанавливают на компьютеры для повышения производительности и как правило устанавливают на него операционную систему и прикладное программное обеспечение. По сравнению с винчестерами твердотельный накопитель имеет меньший размер и вес, но и объем памяти тоже намного меньше из-за высокой стоимости за гигабайт информации. Преимущества: высокая скорость чтения/записи; полное отсутствие шума; высокая механическая стабильность, низкое энергопотребление. Недостатки: высокая стоимость, ограниченное число циклов перезаписи, невозможность восстановления информации.

Видеокарта.

Один из дорогостоящих и значительных компонентов компьютера, служит для преобразования изображения и вывода его экран монитора. Видеокарты делаться на два класса: интегрированные и дискретные.

Интегрированная (встроенная) видеокарта является неотъемлемой частью материнской платы или центрального процессора, т.к. она встроена в них. Основным недостатком интегрированной видеокарты это ограниченная производительность, и зачастую не имея своей памяти используют память ОЗУ компьютера. В основном подходит для сборки компьютеров офисного использования, которые применяются для несложных задач.

Видеокарта
Видеокарта

Дискретная видеокарта. Представляет собой отдельную плату расширения имеющую все необходимое для полноценной работы, и устанавливается в специальный слот на материнской плате. Благодаря такому исполнению имеет высокую производительность, и используется в серьёзных графических приложениях и играх. К минусам можно отнести: высокая стоимость, высокое энергопотребление.

Состоит из следующих частей:

  • Графический процессор. GPU (Graphics processing unit) – занимается расчетом и формированием графической информации. Является основой видеокарты и по своей сложности не уступает центральному процессору компьютера.
  • Видеоконтроллер.  Отвечает за правильное формирование изображения в видеопамяти, обрабатывает запросы центрального процессора.
  • Видеопамять. Используется для временного хранения изображения, которое будет выведено на экран монитора. Так же хранит промежуточные элементы изображения и другие данные.
  • Видео-ПЗУ.  Так называемый BIOS видеокарты, обеспечивает инициализацию и работу видеокарты до загрузки операционной системы, задает все низкоуровневые параметры видеокарты.
  • RAMDAC. Цифро-аналоговый преобразователь (Random Access Memory Digital to Analog Converter) осуществляет преобразование цифровых результатов работы видеокарты в аналоговый сигнал отображаемый на мониторе. Стоит помнить цифровые мониторы, проекторы и другие устройства, подключаемые к цифровым разъемам видеокарты, используют собственные цифро-аналоговые преобразователи и от RAMDAC видеокарты не зависят.
  • TMDS. Дифференциальная передача сигналов с минимизацией перепадов уровней (Transition minimized differential signaling) – передатчик цифрового сигнала без цифро-аналогового преобразователя. Как правило DVI-D, HDMI, DisplayPort подключения.
  • Система охлаждения. Так же как и система охлаждения центрального процессора предназначена для сохранения температурного режима работы и осуществление отвода и рассеивания тепла от видеопроцессора, памяти и других компонентов видеокарты.

Основные характеристики:

Интерфейс передачи данных. На данный момент стандартом является шина PCI Express (PCI-E) разных версий, но также можно встретить устаревший интерфейс AGP или еще древний интерфейс PCI. Интерфейс реализован в виде слота на материнской плате компьютера, куда подключается видеокарта или другое устройство.

Тактовая частота. Влияет на производительность, чем выше частота, тем быстрее работает.

Частота видеопамяти. Также влияет на производительность, чем выше, тем быстрее.

Ширина шины памяти. Количество данных, передаваемых за один такт.

Объем видеопамяти. Измеряется в мегабайтах или гигабайтах, до определенного предела влияет на производительность графической платы.

Разъемы. Предназначены для подключения устройств отображения видеоинформации к видеокарте. Делятся на аналоговые и цифровые.

Распространенные на сегодняшний следующие:

Разъемы видеокарты
Разъемы видеокарты
  • DVI (Digital Visual Interface) бывает трех типов цифровой (DVI-D), аналоговый (DVI-A), комбинированный (DVI-I);
  • HDMI (High Definition Multimedia Interface) – цифровой интерфейс для передачи по одному кабелю изображения и звука;
  • Display Port – цифровой интерфейс для передачи мультимедиа с оригинальными разъемами;
  • D-Sub (VGA) аналоговый разъем для подключения мониторов;
  • S-Video устаревший аналоговый разъем, ранее использовался для подключения компьютера к телевизору.
Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: