Устройство персонального компьютера

Рассмотрим устройство компьютера на примере самой распространенной компьютерной системы — персонального компьютера.

Персональным компьютером (ПК) называют сравнительно недорогой универсальный микрокомпьютер, рассчитанный на одного пользователя.

Персональные компьютеры обычно проектируются на основе принципа открытой архитектуры.

Принцип открытой архитектуры заключается в следующем:

Регламентируются и стандартизируются только описание принципа действия компьютера и его конфигурация (определенная совокупность аппаратных средств и соединений между ними). Таким образом, компьютер можно собирать из отдельных узлов и деталей, разработанных и изготовленных независимыми фирмами-изготовителями.

Компьютер легко расширяется и модернизируется за счёт наличия внутренних расширительных гнёзд, в которые пользователь может вставлять разнообразные устройства, удовлетворяющие заданному стандарту, и тем самым устанавливать конфигурацию своей машины в соответствии со своими личными предпочтениями.

Упрощённая блок-схема, отражающая основные функциональные компоненты компьютерной системы в их взаимосвязи, изображена на рисунке 26.

Рис. 26. Общая структура персонального компьютера с подсоединенными периферийными устройствами

Для того, чтобы соединить друг с другом различные устройства компьютера, они должны иметь одинаковый интерфейс (англ. interface от inter — между, и face — лицо).

Интерфейс — это средство сопряжения двух устройств, в котором все физические и логические параметры согласуются между собой.

Если интерфейс является общепринятым, например, утверждённым на уровне международных соглашений, то он называется стандартным.

Каждый из функциональных элементов (память, монитор или другое устройство) связан с шиной определённого типа — адресной, управляющей или шиной данных.

Для согласования интерфейсов периферийные устройства подключаются к шине не напрямую, а через свои контроллеры (адаптеры) и порты примерно по такой схеме:

Контроллеры и адаптеры представляют собой наборы электронных цепей, которыми снабжаются устройства компьютера с целью совместимости их интерфейсов. Контроллеры, кроме этого, осуществляют непосредственное управление периферийными устройствами по запросам микропроцессора.

Порты устройств представляют собой некие электронные схемы, содержащие один или несколько регистров ввода-вывода и позволяющие подключать периферийные устройства компьютера к внешним шинам микропроцессора.

Портами также называют устройства стандартного интерфейса: последовательный, параллельный и игровой порты (или интерфейсы).

Последовательный порт обменивается данными с процессором побайтно, а с внешними устройствами — побитно. Параллельный порт получает и посылает данные побайтно.

К последовательному порту обычно подсоединяют медленно действующие или достаточно удалённые устройства, такие, как мышь и модем. К параллельному порту подсоединяют более "быстрые" устройства — принтер и сканер. Через игровой порт подсоединяется джойстик. Клавиатура и монитор подключаются к своим специализированным портам, которые представляют собой просто разъёмы.

Основные электронные компоненты, определяющие архитектуру процессора, размещаются на основной плате компьютера, которая называется системной или материнской (MotherBoard). А контроллеры и адаптеры дополнительных устройств, либо сами эти устройства, выполняются в виде плат расширения (DаughterBoard — дочерняя плата) и подключаются к шине с помощью разъёмов расширения, называемых также слотами расширения (англ. slot — щель, паз).

Современный персональный компьютер состоит из нескольких основных конструктивных компонент:

Рис. 27. Виды корпусов системного блока

~ системного блока;

~ монитора;

~ клавиатуры;

~ манипуляторов.

В системном блоке размещаются:

~ блок питания;

~ накопитель на жёстких магнитных дисках;

~ накопитель на гибких магнитных дисках;

~ системная плата;

~ платы расширения;

~ накопитель CD-ROM;

~ и др.

Корпус системного блока может иметь горизонтальную (DeskTop) или вертикальную (Tower — башня) компоновку.

Типичный системный блок со снятой крышкой корпуса — на рис. 28.

Рис. 28. Системный блок со снятой крышкой корпуса

1 — Системная плата.

2 — Разъём дополнительного второго процессора.

3 — Центральный процессор с радиатором для отвода тепла.

4 — Разъёмы оперативной памяти.

5 — Накопитель на гибких магнитных дисках.

6 — Накопитель CD-ROM.

7 — Сетевая карта.

8 — Графический акселератор.

9 — Блок питания, преобразующий переменное напряжение электросети в постоянное напряжение различной полярности и величины, необходимое для питания системной платы и внутренних устройств. Блок питания содержит вентилятор, создающий циркулирующие потоки воздуха для охлаждения системного блока.

Вместо термина "системный блок" иногда употребляют термин "платформа".

Системная плата является основной в системном блоке. Она содержит компоненты, определяющие архитектуру компьютера:

~ центральный процессор;

~ постоянную (ROM) и оперативную (RAM) память, кэш-память;

~ интерфейсные схемы шин;

~ гнёзда расширения;

~ обязательные системные средства ввода-вывода и др.

Системные платы исполняются на основе наборов микросхем, которые называются чипсетами (ChipSets). Часто на системных платах устанавливают и контроллеры дисковых накопителей, видеоадаптер, контроллеры портов и др.

В гнёзда расширения системной платы устанавливаются платы таких периферийных устройств, как модем, сетевая плата, видеоплата и т.п.

Рис. 29. Системная плата компьютера класса Pentium

1 — Разъём под центральный процессор;

2 — Дополнительный кэш объёмом 256 Кбайт;

3 — Разъём под дополнительный кэш;

4 — Контроллеры внешних устройств;

5 — Разъёмы накопителей на жёстких магнитных дисках;

6 — Разъёмы под оперативную память, 4 планки;

7 — Коннектор (соединитель) клавиатуры и мыши;

8 — Микросхема, обслуживающая флоппи-дисковод, последовательные порты и параллельный порт;

9 — Разъёмы 32-битной шины (для видеокарты, карты Интернет и др.);

10 — Перезаписываемая BIOS (Flash-память);

11 — Мультимедийная шина;

12 — Разъёмы 16-битной шины.