Аппаратное обеспечение ЭВМ. Системный блок ПЭВМ.

Системный блок — корпус и находящиеся в нем основные функциональные компоненты персонального компьютера. Системный блок содержит:

1. Процессор

2. Модули оперативной памяти

3. Устройства хранения данных

4. Платы расширения

4.1. Видеоадаптер(ы)

4.2. Звуковые платы

4.3. Устройства передачи данных и т.д.

5. Материнская плата

6. Система охлаждения

7. Корпус и блок питания

Центральный процессор (ЦП) или центральное процессорное устройство (ЦПУ) (англ. central processing unit — CPU) — процессор машинных инструкций, часть аппаратного обеспечения компьютера или программируемого логического контроллера, отвечающая за выполнение основной доли работ по обработке информации — вычислительный процесс. Современные ЦПУ, выполняемые в виде отдельных микросхем (чипов), реализующих все особенности, присущие данного рода устройствам, называют микропроцессорами.

Процессор в значительной мере определяет быстродействие компьютера. Для офисных задач (редактирования текстовых документов, работы с электронной почтой, проведения презентаций и т.п.) вполне достаточно производительности самых дешевых из современных процессоров. Для больших расчетов, современных компьютерных игр, работы с видео и трехмерной графикой необходимы более мощные процессоры.

В настоящее время большую часть микропроцессоров производят фирмы Intel (70-80%) и AMD (20-30%).

Современные процессоры характеризуются количеством ядер, тактовой частотой, размером внутренней памяти (кэш) и множеством других параметров. Однако, на основе этих данных сделать однозначный выбор непросто. Не всегда процессор с большим числом ядер или тактовой частотой является более производительным. При выборе целесообразно опираться на сравнительные тесты производительности различных процессоров именно в тех задачах, для которых процессор будет использоваться. Результаты таких тестов публикуются на многих сайтах, например, www.ixbt.com, www.thg.ru или www.overclockers.ru.

Еще одним компонентом системного блока, существенно влияющим на быстродействие компьютера, является оперативная память (оперативное запоминающее устройство – ОЗУ, random access memory – RAM). Память характеризуется объемом (Мб) и пропускной способностью (Мбит/сек.).

Для офисных задач в настоящее время достаточно 512 Мб. Для современных игр, видеомонтажа и других требовательных к памяти задач желательно иметь не менее 2 Гб оперативной памяти. Для корректного использования 4 Гб памяти и более необходима 64-разрядная операционная система (Windows Vista или 64-разрадные версии Linux).

Данные, хранящиеся в оперативной памяти, теряются при отключении питания. Для долговременного хранения данных существует энергонезависимая память – устройства хранения данных. Устройства хранения данных подразделяются на:

1. Магнитные

1.1. Магнитная лента. Один из самых старых компьютерных носителей информации. Достоинства – возможность записи очень больших объемов информации на носитель относительно небольших размеров, не боится падений. Недостатки – большое время поиска нужных данных (необходимость перемотки ленты), невысокая надежность.

1.2. Дискеты. Достоинства – дешевизна носителя и привода, не боится падений, малый вес. Недостатки – низкая скорость работы, низкая надежность, малая емкость (всего 1,44 Мб). В настоящее время постепенно выходят из употребления и заменяются флэш-памятью.

1.3. Жесткие диски. Достоинства – высокая скорость передачи данных, высокая надежность, большая емкость (до 1Тб). Недостатки – хрупкость, высокая цена. Применяются практически во всех ПЭВМ. В далекой перспективе, возможно, будут вытеснены флэш-памятью.

2. Оптические

2.1. CD (Compact Disc), CD-R (однократно записываемые CD), CD-RW (перезаписываемые CD). Достоинства – большая емкость (650-870Мб) при цене, сопоставимой с дискетами. Недостатки – хрупкость, невозможность перезаписи (CD и CD-R) или малое количество циклов перезаписи (CD-RW). В настоящее время вытесняются DVD.

2.2. DVD (Digital Versatile Disc – цифровой многоцелевой диск). Достоинства – большая емкость (от 4 до 16Гб) за цену, чуть большую, чем у CD. Недостатки аналогичны недостаткам CD.

2.3. HD DVD (High Definition DVD – DVD высокой четкости). Достоинства – большая емкость (от 15 до 45Гб). Недостатки – большая пока стоимость носителей и приводов.

2.4. Blu-Ray. Достоинства – большая емкость (до 100Гб). Недостатки – большая пока стоимость носителей и приводов.

3. Флэш-память

3.1. USB-flash. Достоинства – небольшие размеры и малый вес, могут подключаться к любому компьютеру с портом USB, сравнительно большая емкость (до 8Гб), большое количество допустимых перезаписей (десятки тысяч), отсутствие движущихся частей, прочность. Недостатки – высокая цена, низкая скорость по сравнению с жесткими дисками.

3.2. Flash-карты (Compact Flash – CF, Secure Digital – SD, Multimedia Card – MMC, xD и т.д.) – флэш-память для различных мобильных устройств (фотоаппаратов, карманных компьютеров, мобильных телефонов и т.д.). Аналогичны по свойствам USB-flash, но для подключения к разъему USB требуется специальное устройство – card-reader.

В настоящее время для подключения жестких дисков и оптических приводов используют два вида интерфейсов – IDE и SATA. IDE (PATA, Parallel Advanced Technology Attachment) – параллельный интерфейс. Пропускная способность 133 Мб/с. Недостатки – низкая помехозащищенность проводов (в экстремальных условиях), неудобные широкие провода (шлейфы, объединяющие 80 проводников).

IDE постепенно вытесняется более современным последовательным интерфейсом SATA (Serial Advanced Technology Attachment). Пропускная способность SATA/150 – до 150 Мб/с, SATA/300 (SATA II, SATA 3.0) – до 300 Мб/с. Кабель SATA содержит всего 7 проводников. Дополнительное преимущество SATA – более тонкие экранированные провода, не препятствующие движению воздуха в системном блоке и не мешающие охлаждению.

Видеоадаптер ­(графическая плата, видеокарта, графическая карта) – устройство, преобразующее изображение, находящееся в памяти компьютера, в видеосигнал для монитора.

Современная графическая плата состоит из следующих частей:

1) графический процессор (Graphic Processor Unit - графическое процессорное устройство) — занимается расчётами выводимого изображения, освобождая от этой обязанности центральный процессор, производит расчёты для обработки команд трёхмерной графики. Основные производители – NVidia и AMD–ATI.

2) видеоконтроллер — отвечает за формирование изображения в видеопамяти.

3) видеопамять — выполняет роль кадрового буфера, в котором хранится изображение, генерируемое и постоянно изменяемое графическим процессором и выводимое на экран монитора (или нескольких мониторов).

4) цифро-аналоговый преобразователь (ЦАП, RAMDAC - Random Access Memory Digital-to-Analog Converter) — служит для преобразования изображения, формируемого видеоконтроллером, в уровни интенсивности цвета, подаваемые на аналоговый монитор.

5) система охлаждения — предназначена для сохранения температурного режима графического процессора и видеопамяти в допустимых пределах.

Характеристики видеоадаптера:

1) ширина шины памяти (бит) – количество бит информации, передаваемой за такт. Важный параметр в производительности карты.

2) количество видеопамяти (Мб) – встроенная оперативная память на самой плате, значение показывает, какой объём информации может хранить графическая плата.

3) частоты ядра и памяти (МГц) – чем больше, тем быстрее видеокарта будет обрабатывать информацию.

4) текстурная и пиксельная скорость заполнения (млн. пикселов в секунду) –количество выводимой в информации в единицу времени.

5) выводы карты — раньше видеоадаптер имел всего один разъём D-Sub. Современные видеокарты имеют два и более выводов (D-Sub и DVI или два DVI), что позволяет подключать два монитора или монитор и проектор.

Современные видеокарты обычно имеют интерфейс PCI-Express x16.

Материнская плата (motherboard, mainboard) – печатная плата с набором чипов, на которой осуществляется монтаж большинства компонентов компьютерной системы посредством различных разъёмов. Обычно на материнской плате располагаются разъёмы для подключения:

1. центрального процессора (LGA775 или АМ2+ для современных процессоров Intel и AMD соответственно).

2. видеоадаптера (PCI-Express x16). Некоторые материнские платы (обычно относительно дорогие) позволяют подключать два и более видеоадаптеров для сложных расчетов трехмерной графики (например, для современных компьютерных игр). Некоторые бюджетные материнские платы имеют встроенный графический адаптер (его производительности не хватает для современных игр, но вполне достаточно для офисных приложений) и не требуют покупки отдельного видеоадаптера.

3. звуковой карты. Практически все современные материнские платы имеют встроенную звуковую карту с качеством звука, достаточным для обычного пользователя. Для профессиональной работы со звуком на материнскую плату можно установить дополнительную более качественную и дорогую звуковую карту. Большинство современных звуковых карт подключаются к материнской плате через разъем PCI (и, соответственно, шину PCI).

4. жёстких дисков и оптических приводов (IDE или SATA). На большинстве современных материнских плат есть разъемы для подключения двух или четырех устройств IDE (один или два разъема по два устройства) и от двух до восьми SATA-устройств (на каждое устройство отдельный разъем).

5. оперативной памяти. Наиболее распространенный формат модулей оперативной памяти в настоящее время – DIMM DDR2 (dual inline memory module data-rate two).

6. других дополнительных периферийных устройств. Основное средство для подключения периферийных устройств – шина USB.

Некоторые современные материнские платы поддерживают беспроводные устройства, использующие протоколы IrDA (инфракрасный порт), Bluetooth, или 802.11 (Wi-Fi).

Важным (хотя и не влияющим непосредственно на быстродействие) элементом компьютера является система охлаждения. Она должна отводить тепло и поддерживать приемлемую температуру блока питания, центрального процессора, графического процессора, жестких дисков, модулей оперативной памяти и микросхем (чипсета) материнской платы. Кроме того, система охлаждения должна отводить тепло из корпуса.

Обычно для центрального процессора и графического процессора (требующих наиболее сильного охлаждения) используется радиатор, обдуваемый вентилятором (активное охлаждение). Чипсет и модули памяти обычно охлаждаются потоком воздуха от вентилятора центрального процессора. Для охлаждения жестких дисков иногда ставят дополнительный вентилятор.

Для повышения эффективности в редких случаях используют жидкостные системы охлаждения.

При выборе системы охлаждения важна не только эффективность, но и низкий уровень шума.

Корпуса обычно изготавливаются из стали, алюминия и пластика, также иногда используются такие материалы как дерево или органическое стекло.

По положению корпуса разбиваются на два основных класса:

· Tower (башня) – вертикальное расположение;

· Desktop (на столе) – горизонтальное (встречаются в последнее время всё реже).

Корпуса Tower в свою очередь бывают следующих типов:

· MiniTower обычно содержит 2 отсека 3,5 дюймов; 2 отсека 5,25; 2 отсека под HDD.

· MidiTower обычно содержит 2 отсека 3,5; 3 отсека 5,25; 2 отсека под HDD.

· BigTower обычно содержит 2 отсека 3,5; 6 отсеков 5,25; 2 и более отсеков под HDD.

Требования к корпусу:

1) Хорошее охлаждение – корпус должен давать возможность отводить тепло, выделяемое процессором и другими устройствами. Обычно чем крупнее корпус, тем лучшие условия для охлаждения он предоставляет.

2) Поглощение шума и вибраций. Предпочтителен более толстый металл корпуса.

3) Внешний вид – на вкус пользователя. В настоящее время доступны сотни различных корпусов: от классических офисных до футуристических с подсветками и другими украшениями.

Требования к блоку питания:

1) Мощность. Для офисного компьютера обычно достаточно 300Вт. Для компьютера с мощным процессором, несколькими видеоадаптерами, несколькими жесткими дисками и т.д. необходим более мощный блок питания – от 700 до 1000Вт.

2) Низкий уровень шума.