Внутренние устройства системного блока

Материнская плата

Материнская плата – основная плата персонального компьютера. На ней разме­щаются:

 процессор — основная микросхема компьютера, выполняющая большинство математиче­ских и логических операций;

 микропроцессорный комплект (чипсет) — набор микросхем, управляющих рабо­той внутренних устройств компьютера и определяющих основные функцио­нальные возможности материнской платы;

 шины — наборы проводников, по которым происходит обмен сигналами между внутренними устройствами компьютера;

 оперативная память (оперативное запоминающее устройство, ОЗУ) — набор микросхем, предназначенных для временного хранения данных, когда компью­тер включен;

 ПЗУ (постоянное запоминающее устройство) — микросхема, предназначенная для длительного хранения данных, в том числе и когда компьютер выключен;

 разъемы для подключения дополнительных устройств (слоты).

Кроме того, на материнской плате расположен генератор тактовых импульсов и таймер.

Генератор тактовых импульсов генерирует последовательность электрических импульсов; частота генерируемых импульсов определяет тактовую частоту машины. Промежуток времени между соседними импульсами определяет время одного такта работы машины или просто такт работы машины. Частота генератора тактовых импульсов является одной из основных характеристик персонального компьютера и во многом определяет скорость его работы, ибо каждая опера­ция в машине выполняется за определенное количество тактов.

Таймер – это внутримашинные электронные часы, обеспечивающие при необходимости автоматический съем текущего момента времени (год, месяц, часы, минуты, секунды и доли секунд). Таймер подключается к автономному источнику питания — аккумулятору и при отключении машины от сети продолжает работать.

Контроллеры

Для работы компьютера необходим обмен инфор­мацией между оперативной памятью и внешними устройствами. Та­кой обмен называется вводом-выводом. Но этот обмен не происходит непосредственно: между любым внешним устройством и оперативной памятью в компьютере имеются целых два промежуточных звена:

1. Для каждого внешнего устройства в компьютере имеется электронная схема, котораяим управляет. Эта схема называ­ется контроллером, или адаптером. Контроллер – специализированный процессор, автоматически управляющий работой или согласующий работу подключенных к нему устройств. Некоторые контроллеры (например, контроллер дисков) могут управлять сразу не­сколькими устройствами.

2. Все контроллеры и адаптеры взаимодействуют с микропроцес­сором и оперативной памятью через системную магистраль пе­редачи данных, которую обычно называют ши­ной. Системная шина – это системная магистраль передачи данных внутри компьютера.

Схемы, управляющие внешними устройствами компьютера (контроллеры или адаптеры), находятся на отдельных платах, вставляющихся в унифицированные разъемы (слоты) на материнской плате. Через эти разъемы контрол­леры устройств подключаются непосредственно к системной маги­страли передачи данных в компьютере — шине. Таким образом, нали­чие свободных разъемов шины обеспечивает возможность добавления к компьютеру новых устройств. Чтобы заменить одно устройство другим (например, устаревший адаптер монитора на новыйвидеоконтроллер), надо просто вынуть соответствующую плату из разъема и вставить вместо нее другую.

Одним из контроллеров, которые присутствуют почти в каждом компьютере, является кон­троллер портов ввода-вывода.

Порт – устройство сопряжения, с помощью которого центральный процессор или оперативная память ЭВМ могут быть связаны с другими устройствами с целью передачи данных.

Эти порты бывают следующих типов:

– параллельные (обозначаемые LPT1—LPT4), к ним обыкновенно подключаются принтеры;

– асинхронные последовательные (обозначаемые СОМ1—СОМЗ). Через них обычно подсоединяются мышь, модем и т.д.;

– игровой порт — для подключения джойстика.

Некоторые устройства могут подключаться и к параллельным, и к последовательным портам. Параллельные порты выполняют ввод и вывод с большей скоростью, чем последовательные (за счет использования большего числа проводов в кабеле).

Видеокарта (видеоадаптер)

Видеокарта (видеоадаптер) – адаптер, согласующий обмен графической информацией между центральным процессором и дисплеем.

Совместно с монитором видеокарта образует видеоподсистему персонального компью­тера. Видеокарта не всегда была компонентом ПК. На заре развития персональной вычислительной техники в общей области оперативной памяти существовала неболь­шая выделенная экранная область памяти, в которую процессор заносил данные об изображении. Специальный контроллер экрана считывал данные о яркости отдельных точек экрана из ячеек памяти этой области и в соответствии с ними управлял разверткой горизонтального луча электронной пушки монитора.

С переходом от черно-белых мониторов к цветным и с увеличением разрешения экрана (количества точек по вертикали и горизонтали) области видеопамяти стало недостаточно для хранения графических данных, а процессор перестал справляться с построением и обновлением изображения. Тогда и произошло выделение всех операций, связанных с управлением экраном, в отдельный блок, получивший назва­ние видеоадаптер. Физически видеоадаптер выполнен в виде отдельной дочерней платы, которая вставляется в один из слотов материнской платы и называется видео­картой. Видеоадаптер взял на себя функции видеоконтроллера, видеопроцессора и видеопамяти.

За время существования персональных компьютеров сменилось несколько стан­дартов видеоадаптеров: MDA (монохромный); CGA (4 цвета), EGA (16 цветов), VGA (256 цветов), В настоящее время применяются видеоадаптеры SVGA, обеспечиваю­щие по выбору воспроизведение до 16,7 миллионов цветов с возможностью произ­вольного выбора разрешения экрана из стандартного ряда значений (640х480, 800х600, 1024х768, 1152х864, 1280х1024 точек и далее).

Разрешение экрана является одним из важнейших параметров видеоподсистемы. Чем оно выше, тем больше информации можно отобразить на экране, но тем меньше размер каждой отдельной точки и, тем самым, тем меньше видимый размер элемен­тов изображения. Использование завышенного разрешения на мониторе малого размера приводит к тому, что элементы изображения становятся неразборчивыми и работа с документами и программами вызывает утомление органов зрения. Исполь­зование заниженного разрешения приводит к тому, что элементы изображения стано­вятся крупными, но на экране их располагается очень мало. Если программа имеет сложную систему управления и большое число экранных элементов, они не полностью помещаются на экране. Это приводит к снижению производительности труда и неэффективной работе.

Таким образом, для каждого размера монитора существует свое оптимальное разре­шение экрана, которое должен обеспечивать видеоадаптер (табл. 1.2).

Таблица 1.2.

Большинство современных прикладных и развлекательных программ рассчитаны на работу с разрешением экрана 1024х768 и более. Именно поэтому сегодня наиболее популярный размер мониторов составляет 17 дюймов.

Цветовое разрешение (глубина цвета) определяет количество различных оттен­ков, которые может принимать отдельная точка экрана. Максимально возможное цветовое разрешение зависит от свойств видеоадаптера и, в первую очередь, от коли­чества установленной на нем видеопамяти. Кроме того, оно зависит и от установ­ленного разрешения экрана. При высоком разрешении экрана на каждую точку изображения приходится отводить меньше места в видеопамяти, так что инфор­мация о цветах вынужденно оказывается более ограниченной.

В зависимости от заданного экранного разрешения и глубины цвета необходимый объем видеопамяти можно определить по следующей формуле:

где: Р – необходимый объем памяти видеоадаптера;

m – горизонтальное разрешение экрана (точек);

n – вертикальное разрешение экрана (точек);

b – разрядность кодирования цвета (бит).

Минимальное требование по глубине цвета на сегодняшний день — 256 цветов, хотя большинство программ требуют не менее 65 тыс. цветов (режим High Color). Наиболее комфортная работа достигается при глубине цвета 16,7 млн. цветов (режим True Color).

Видеоускорение — одно из свойств видеоадаптера, которое заключается в том, что часть операций по построению изображений может происходить без выполнения математических вычислений в основном процессоре компьютера, а чисто аппарат­ным путем — преобразованием данных в микросхемах видеоускорителя. Видеоуско­рители могут входить в состав видеоадаптера (в таких случаях говорят о том, что видеокарта обладает функциями аппаратного ускорения), но могут поставляться в виде отдельной платы, устанавливаемой на материнской плате и подключаемой к видеоадаптеру.

Различают два типа видеоускорителей — ускорители плоской (2D) и трехмерной (3D) графики. Первые наиболее эффективны для работы с прикладными програм­мами (обычно офисного применения) и оптимизированы для операционной системы Windows, а вторые ориентированы на работу мультимедийных развлекательных программ, в первую очередь компьютерных игр и профессиональных программ обработки трехмерной графики. Обычно в этих случаях используют разные матема­тические принципы автоматизации графических операций, но существуют уско­рители, обладающие функциями и двумерного, и трехмерного ускорения.

Звуковая карта

Звуковая карта явилась одним из наиболее поздних усовершенствований персо­нального компьютера. Она подключается к одному из слотов материнской платы в виде дочерней карты и выполняет вычислительные операции, связанные с обра­боткой звука, речи, музыки. Звук воспроизводится через внешние звуковые колонки, подключаемые к выходу звуковой карты. Специальный разъем позволяет отпра­вить звуковой сигнал на внешний усилитель. Имеется также разъем для подклю­чения микрофона, что позволяет записывать речь или музыку и сохранять их на жестком диске для последующей обработки и использования.

Основным параметром звуковой карты является разрядность, определяющая коли­чество битов, используемых при преобразовании сигналов из аналоговой в цифровую форму и наоборот. Чем выше разрядность, тем меньше погрешность, связанная с оцифровкой, тем выше качество звучания. Минимальным требованием сегодняшнего дня являются 16 разрядов, а наибольшее распространение имеют 32-разрядные и 64-разрядные устройства.

В области воспроизведения звука наиболее сложно обстоит дело со стандартиза­цией. Отсутствие единых централизованных стандартов привело к тому, что ряд фирм, занимающихся выпуском звукового оборудования, де-факто ввели в широкое использование свои внутрифирменные стандарты. Так, например, во многих слу­чаях стандартными считают устройства, совместимые с устройством Sound Blaster, торговая марка на которое принадлежит компании Creative Labs.