Основные компоненты и переферийные устройства ПК

Конструктивно ПК состоит из системного блока, монитора, клавиатуры, мыши и внешних (периферийных) устройств.

Системный блок (корпус) представляет собой коробку из металла и пластмассы с блоком питания, в которой предусмотрены «посадочные места» для основных компонентов компьютера: системной (материнской) платы, накопителей (винчестера, дисковода, CD/DVD-приводов) и др. Системный блок характеризуется жёсткостью конструкции корпуса, мощностью блока питания, количеством «посадочных мест» и системой вентиляции.

Материнская (системная) плата несет на себе главные компоненты компьютера. Именно к ней подключаются все другие устройства, входящие в состав системного блока ПК. Функции материнской платы — связь и координация действий всех устройств компьютера, передача сигнала от одного устройства к другому с помощью системной шины.

Существуют материнские платы с интегрированными устройствами, заменяющими видеокарту, звуковую и сетевую карту. Однако большинство материнских плат содержит лишь основные узлы, а дополнительные внутренние устройства располагаются на отдельных (дочерних) платах, которые вставляются в специальные слоты расширения (щелевидные разъемы) на материнской плате.

Рис. 2.1. Вид материнской платы

На современной материнской плате могут присутствовать следующие разъемы (рис. 2.1):

1. Разъем для установки процессора.

2. Разъемы-»слоты» стандарта PCI и PCI-Express двух типов: короткие PCI-Express x1 и длинные (с более высокой скоростью передачи данных) PCI-Express x16 для подключения дополнительных плат (звуковой карты, видеокарты, встроенного модема и др.).

3. Разъем APG — слот, предназначенный для установки видеокарты (на старых материнских платах).

4. Слоты для установки оперативной памяти. Они привязаны к типу оперативной памяти и обычно на плате устанавливаются слоты для одного типа модулей памяти.

5. Разъемы для подключения накопителей: IDE — Imbedded Drive Electronics, SerialATA (SATA) и Floppy, а на некоторых платах SCSI — Small Computer Systems Interface.

Помимо разъемов на материнской плате имеются контроллеры (портов ввода-вывода, SATA, FireWire, сетевой и пр.), дополнительные контактные группы для подключения портов USB и IEEE1394 (FireWire), порта S/PDIF, а также звуковой кодек и другие элементы.

Материнская плата характеризуется: базовым набором микросхем (чипсетом); типом шины; видом и количеством слотов и контроллеров; типом поддерживаемой оперативной памяти; наличием интегрированных устройств; форм-фактором; фирмой производителем и т.д.

Базовый набор микросхем (чипсет) — самый важный показатель, от него напрямую зависят самые важные характеристики материнской платы — тип шины, скорость передачи данных, число поддерживаемых моделей процессоров, базовый тип оперативной памяти и параметры работы с ней и т.д. Каждый чипсет, как правило, сформирован под конкретное поколение процессоров.

Современный процессор не может работать без соответствующей системы охлаждения (max допустимая температура процессора порядка 90 градусов), поэтому на процессор устанавливается кулер — специальный вентилятор-охладитель. Большинство кулеров снабжены металлическим радиатором, «снимающим» тепло с поверхности кристалла. Радиатор современных кулеров, как правило, сделан из алюминия со специальными медными вставками (для улучшения теплопроводности).

Структурная схема ПК

Упрощенная структурная схема ПК представлена на рис. 2.2 (без выделения в качестве отдельных элементов материнской платы и блока питания).

Рассмотрим основные элементы данной схемы.

Процессор (микропроцессор) является основным элементом ПК и предназначен для управления работой всего ПК, а также для выполнения операций по обработке информации.

Системная шина — основная интерфейсная система компьютера, обеспечивающая сопряжение и связь всех его устройств между собой. Она включает в себя шину данных, адресную шину, шину инструкций (управления) и шину питания, обеспечивая три направления передачи информации:

1. Между процессором и основной памятью;

2. Между процессором и портами ввода-вывода внешних устройств;

3. Между основной памятью и портами ввода-вывода внешних устройств.

 

Рис. 2.2. Упрощенная структурная схема ПК

Важнейшими функциональными характеристиками системной шины являются количество обслуживаемых ею устройств и ее пропускная способность, т.е. максимальная скорость передачи информации. Пропускная способность шины зависит от ее разрядности и тактовой частоты, на которой шина работает.

Все внешние устройства (точнее, их порты ввода-вывода) через соответствующие унифицированные разъемы подключаются к шине через адаптеры (специальные устройства сопряжения и обмена) или через контроллеры (электронные управляющие схемы).

Видеоадаптер (видеокарта) предназначен для подключения монитора к компьютеру. Его основное назначение — формирование видеосигнала для отображения данных на мониторе. Кроме этого, многие видеоадаптеры имеют дополнительные мультимедийные возможности: прием изображений с внешнего источника (видеокамера, видеомагнитофона или телевизионной антенны), вывод изображения на внешние источники (телевизор или видеомагнитофон), декодирование видеосигнала, поступающего с дисков VideoCD или DVD и др.

Видеоадаптер характеризуется:

графическим чипом (чипсетом);

объемом и типом видеопамяти (оперативной памяти видеоадаптера);

разрешающей способностью (максимальным количеством точек по горизонтали и вертикали, которое он способен воспроизвести на экране);

цветовым режимом (количеством отображаемых цветов);

максимальной частотой развертки (частотой обновления кадров);

интерфейсом подключения к системной плате;

дополнительными мультимедийными возможностями;

поддержкой цифрового интерфейса;

и др.

Адаптеры портов ввода-вывода обслуживают разнообразные внешние устройства, присоединение которых к ПК осуществляется через специальные схемные элементы — порты. В зависимости от способа передачи информации различают следующие порты:

Параллельные порты (LPT) позволяют передавать за один такт целый байт информации и применяются для быстрой связи на небольших расстояниях.

Последовательные порты (COM) за один такт передают один бит и, в общем случае, работают медленнее, но позволяют передавать данные на большие расстояния. Следует, однако, отметить, что современные последовательные порты типа USB и IEEE1394 превосходят по скорости параллельные, и поэтому вытесняют последние.

Специальные порты служат для подключения клавиатуры, микрофона и динамиков (для управления последними используется звуковая карта).

Игровой порт служит для подключения специального механического устройства джойстика, используемого в компьютерных играх.

Сетевой адаптер (сетевая плата) предназначен для сопряжения компьютера с физическим каналом передачи данных, т.е. для объединения ПК в локальную сеть. Сетевой адаптер осуществляет двунаправленную транспортировку данных: прием сигналов из канала и передачу их на шину компьютера или наоборот — прием данных из компьютера и передачу их на канал. При этом сетевой адаптер выполняет все необходимые преобразования структуры передаваемых сообщений строго в соответствии со стандартами, по которым построена данная вычислительная сеть.

Контроллеры НЖМД, НГМД и НОД обеспечивают подключение и функционирование накопителей на жестких магнитных дисках (винчестеров), накопителя на гибких магнитных дисках (дисковода), накопителей на оптических дисках (CD/DVD-приводов).

Внутренняя память ПК предназначена для хранения и обработки данных.

Емкость памяти измеряется в Байтах (1Байт = 8 Бит), Килобайтах (1 Кбайт = 1024 Байт), Мегабайтах (1Мбайт = 1024 Кбайт), Гигабайтах (1Гбайт = 1024 Мбайт), Терабайтах (1Тбайт = 1024 Гбайт).

Выделяют следующие виды внутренней памяти:

1. Постоянное запоминающее устройство (ПЗУ, ROM — read only memory) — память для хранения программ управления работой и тестирования устройств ПК. Важнейшая микросхема ПЗУ — модуль BIOS (Basic Input/Output System — базовая система ввода/вывода), в котором хранятся программы автоматического тестирования устройств после включения компьютера и загрузки ОС в оперативную память. ПЗУ сохраняет информацию и при отключенном питании компьютера, т.е. является энергонезависимой памятью. Большинство микросхем ПЗУ являются масочными (программируются изготовителем) — внести в них изменение невозможно.

2. Полупостоянное запоминающее устройство (ППЗУ,CMOS — Complementary Metal-Oxide Semiconductor)– память с невысоким быстродействием и минимальным энергопотреблением от батарейки — используется для хранения информации о конфигурации и составе оборудования компьютера, а также о режимах его работы. Содержимое CMOS изменяется специальной программой Setup, находящейся в BIOS.

3. Оперативное запоминающее устройство (ОЗУ, RAM — random access memory) — память для оперативной записи (оперативная память), хранения и считывания информации (программ и данных), непосредственно участвующей в информационно-вычислительном процессе, выполняемом ПК в текущий период времени. Главными достоинствами оперативной памяти являются ее высокое быстродействие и возможность обращения к каждой ячейке памяти отдельно (прямой адресный доступ к ячейке). В качестве особенности ОЗУ следует отменить невозможность сохранения в ней информации после выключения питания ПК (энергозависимость).

Оперативная память выпускается в виде микросхем, собранных в специальные модули памяти, определенного типа и объема.

4. Кэш-память — служит буфером между оперативной памятью и микропроцессором и позволяет увеличить скорость выполнения операций, т.к. является сверхбыстродействующей. В нее помещаются данные, которые процессор получил, и будет использовать в ближайшие такты своей работы. При обращении микропроцессора к памяти сначала ищутся данные в кэш-памяти, а затем, если остается необходимость, в оперативной памяти.