Устройство ПК

Из этой лекции вы узнаете из чего состоит персональный компьютер. Вы узнаете, как называются его составные части, для чего нужны разные модули и как они связаны между собой.

Многие части персонального компьютера несут в себе определённую смысловую нагрузку. Практически все части компьютера способны оказать влияние на производительность компьютерной системы в целом. А есть такие части, которые являются логическим звеном, благодаря которому компьютер имеет те или иные показатели производительности. Такой частью является системный блок компьютера.

Системный блок - это устройство, содержащее основные вычислительные элементы компьютера. Он предназначен для укрытия внутренних элементов компьютерной системы от окружающей среды. То есть, в идеале главное предназначение системного блока – оберегание внутренних микросхем от таких факторов окружающей среды, как пыль, температура. Кроме того, системный блок – это контур заземления. Компьютер – это прежде всего электронное устройство, в процессе работы которого в зависимости от разных факторов может вырабатываться статическое электричество, что чревато выходом из строя компонентов компьютерной системы.

В системном блоке располагаются

материнская плата, с установленными на ней процессором, модулями оперативной памяти, видеоадаптером и всевозможными картами расширения (звуковая карта, сетевая карта, тюнеры и адаптеры).

порты – разъёмы, расположенные на системной плате, а так же дополнительных платах, для подключения к системному блоку дополнительных устройств.

отсеки для жёстких дисков, , CD и DVD приводов, , картридеров.

блок питания - устройство для подачи и распределения электрического тока между составными частями системного блока.

Важной составляющей частью любого системного блока является система охлаждения. В простом её исполнении она представляет собой куллер (вентилятор) на выдув тёплого воздуха из корпуса системного блока. Так же, куллерами или радиаторами охлаждения оснащены в обязательном порядке процессоры. Кроме того, многие современные видеокарты оснащаются дополнительными куллерами для охлаждения элементов схемы.

Существуют как горизонтальные, так и вертикальные реализации корпусов.

Windows автоматически распознает компьютерное оборудование и знает, на каком языке с ним разговаривать благодаря обширной базе программ, которые называются «Драйверы». К тому же в комплекте к каждому устройству, будь это сетевая карта или плата видеозахвата всегда прикладывается установочный диск с драйверами, на тот случай если в базе драйверов Windows их не найдётся.

Системная плата – основная плата системного блока персонального компьютера, которая является основанием для подключения второстепенных микросхем, таких как ЦПУ, плата оперативно запоминающего устройства, видеокарта, звуковая карта, винчестер и так далее. На языке специалистов по обслуживанию компьютерной техники, такая плата называется «материнской». Потому что эта плата распределяет обмен информацией и токи между платами и устройствами, которые к ней подключены по средствам всевозможных разъёмов. Материнская плата имеет деление на:

· центральное процессорное устройство;

· северный мост;

· южный мост.

Такое разделение сделано неспроста. Как говорилось выше, системная плата распределяет токи. А поскольку в персональном компьютере много всевозможных микросхем и каждая из них отличается высокой чувствительностью к перепадам напряжения, необходимо распределение.

Так, северный мост является связующим звеном между ЦПУ, оперативно запоминающими устройствами (ОЗУ) и графическим контроллером. Такое распределение было необходимо в связи с тем, что подключаемые микросхемы в слоты графического контроллера и платы ОЗУ – это прежде всего устройства, использующие высокоскоростные шины обмена данными. И любая задержка при передачи сигнала может привести к падению производительности системы в целом.

Южный мост так же не редко называют периферийным. Всё потому, что он отвечает за работу подключаемой периферии к материнской плате:

· контроллеры USB портов;

· контроллеры подключения жёстких дисков и других устройств считывания информации с носителей памяти типо оптических приводов;

· сетевого оборудования по технологии Ethernet;

· звуковые карты;

· последовательные порты подключения внешних устройств, клавиатуры и мыши.

Помимо того, что южный мост является связующим между ЦПУ и периферийным оборудованием, он так же выполняет роль программного оптимизатора основной системы ввода BIOS. Таким образом, ещё одной функцией южного моста является настройка и хранения первоначальных настроек системы персонального компьютера.

Понятия «северный» и «южный мосты» объединяются в оно общее – чипсет – набор микросхем, спроектированный таким образом, что работа на разных устройствах выполняется совместно для выполнения какого-то набора функций.

Материнская плата – это и электропитание, это и каналы обмена информацией, это и устройство коммутации компьютерного оборудования.

Процессор (мозг компьютера) - это маленькая кремниевая пластинка, установленная в материнскую плату и закрытая вентилятором для охлаждения. Именно микропроцессор определяет, насколько быстро и эффективно компьютер обрабатывает информацию. Процессор выполняет все операции с данными начиная от расчетов и до выведения картинки на экран монитора.

На рынке персональных компьютеров наиболее распространёнными производителями микропроцессоров являются Intel и AMD. В каждой из линеек имеется по набору низкобюджетных модификаций процессоров с более низкими показателями работоспособности и процессоров, с более высокими показателями работоспособности.

Характеристики микропроцессоров описываются моделью и несколькими числовыми характеристиками:

· количество ядер. Оптимальным для персонального компьютера домашнего пользования считается наличие двух ядер. Однако же, некоторые производители давно вывели на рынок линейку процессоров с четырьмя и даже восемью ядрами;

· тактовую частоту процессора – скорость выполнения программных инструкций за единицу времени. В настоящее время, тактовая частота процессоров персональных компьютеров измеряется в ГГц (гигагерцы). Чем выше будет данный показатель, тем выше будет производительность процессора, а следовательно и вашего персонального компьютера;

· скорость передачи данных по системной шине определяет быстродействие процессора. Данный показатель определяет частоту единовременного потока информации как поступающей в процессор, так и идущей из процессора. Единицей измерения данного показателя является МГц (мегагерцы);

· системный КЭШ показывает, сколько памяти выделяется для временного хранения программного кода, поступающего в ЦПУ. Данную память невозможно использовать для обработки какой-то определённой программной инструкции, она используется постоянно, когда идёт процесс обработки информации. Чем выше данный показатель, тем выше производительность самого процессора;

· сокет – это разъём на материнской плате, в который устанавливается процессор. Знание этого параметра обязательно, потому как если взять процессор с разъёмом, отличным от того, который указан на устанавливаемой плате, то процессор просто не установится. В случае с ЦПУ сокет процессора должен совпадать с сокетом системной платы, на которую он устанавливается;

Чем больше числовые характеристики процессора, тем быстрее будет работать система.

Оперативная память (ОЗУ) это часть системной памяти компьютера, в которую процессор может обратиться для записи данных при их обработке. Она предназначена для временного хранения данных и команд, необходимых процессору для выполнения им расчётных операций. Оперативная память передаёт процессору данные непосредственно, либо через кэш-память. Каждая ячейка оперативной памяти имеет свой индивидуальный адрес. Обычно оперативная память устанавливается в материнскую плату парными модулями одинакового размера одного производителя. Для 32х разрядных операционных систем существует ограничение объёма оперативной памяти в 3 Gb.

Когда стоит вопрос модернизации оперативной памяти, это означает, что необходимо решить одну из следующих задач: либо увеличить объем оперативной памяти, либо заставить оперативную память работать быстрее.

В любом случае, какая бы задача перед вами ни стояла, не забывайте, что оперативная память работает в паре с центральным процессором, и от того, насколько быстро они обмениваются данными, зависит производительность всей системы. Кроме того, процессор гораздо быстрее оперативной памяти, поэтому нужно стараться сделать так, чтобы память работала с максимальной производительностью.

При выборе оперативной памяти в первую очередь необходимо придерживаться следующих советов:

• Ни в коем случае не покупайте дешевую оперативную память неизвестных производителей. Вы рискуете не только получить нестабильную работу компьютера, но и значительно уменьшить производительность системы.
• Отдавайте предпочтение оперативной памяти, которая работает на частоте, близкой к максимальной. Такой подход позволит добиться максимальной производительности, особенно если у вас имеется материнская плата хорошего качества с современным чипсетом.
• Помните, что при двухканальном режиме работы две планки оперативной памяти всегда будут работать быстрее, чем одна или три. Аналогичным образом, работая на трехканальной системе лучше установить три или шесть модулей оперативной памяти.
• Отдавайте предпочтение оперативной памяти с наименьшей латентностью: даже на низкой частоте память всегда работает с максимальной отдачей.
• Помните, что оперативной памяти много не бывает, но и большой ее объем имеет свои последствия. Так, прежде чем покупать себе планку памяти объемом 8 Гбайт, убедитесь в том, что ваша материнская плата и операционная система смогут корректно работать с таким объемом памяти. Не забывайте, что использование оперативной памяти объемом выше 3 Гбайт требует установки 64-битной операционной системы, в противном случае вы получите в свое распоряжение только 3,25 Гбайт «реальной» оперативной памяти.
• Если Вы планируете купить оперативную память, для того, чтобы увеличить объем уже установленной оперативной памяти, то выбирайте такую модель, которая по своим характеристикам не будет хуже имеющейся. К примеру, выбор оперативной памяти с меньшей частотой приведет к понижению производительности системы.

Видеокарта или графический ускоритель преобразует данные находящиеся в памяти компьютера в видеосигнал понятный монитору. Для офисных компьютеров обычно используют решение с интегрированным, в материнскую плату, видеочипом. Домашний компьютер куда более требователен к графике и нуждается в более мощной видеокарте. Графический адаптер можно отнести к своеобразному виду плат расширения. Видеокарты устанавливаются в материнскую плату, при помощи универсальных разъёмов, таких как PCI-Express. Современные видеокарты имеют свой собственный процессор, для обработки видеосигнала и свою память, что позволяет снять достаточно большую нагрузку с процессора.

Для хранения и передачи информации используют оптические диски и скоростные flash накопители.

Оптические приводы CD и DVD это электронно-механические устройства, предназначенные для считывания и записи информации с оптических носителей (CD, DVD). Компакт-диски, на которые можно один раз записать информацию, имеют маркер R. Компакт-диски, которые позволяют считывать, записывать и удалять информацию, маркируются RW. Операционная система Windows позволяет записывать данные на компакт-диски встроенными средствами, если ваш компьютер оснащен соответствующим устройством, но для качественной записи и обработки данных рекомендуется использовать специальные программные продукты, такие как Nero и подобные ей приложения.

Жесткий диск или так называемый винчестер (HDD) это устройство хранения информации, основанное на принципе магнитной записи данных. Винчестер является основным накопителем информации в компьютерах. На жесткий диск устанавливается операционная система и пользовательские программы. Файлы пользователей так же хранятся на HDD. Основные параметры жёсткого диска это форм-фактор (для стационарных компьютеров используются диски 3.5”, а для ноутбуков 2.5”), объём жёсткого диска, его КЭШ и скорость вращения шпинделя.

Суть жёстких дисков (или как их называют на языке компьютерных специалистов - винчестеры) заключается в том, чтобы хранить и обрабатывать огромные объёмы информации, в зависимости от своих показателей. Другими словами, жёсткий диск – устройство долговременного хранения информации.

Если посмотреть на жёсткий диск в разрезе, то можно увидеть, что он состоит из нескольких дисков, каждый из которых разделён на несколько секторов, в каждом из которых хранится определённая часть информации. По сути, принцип работы с информацией у жёстких дисков мало чем отличается от CD/DVD – дисков. Но есть существенные различия:

· –во-первых, это скорость передачи информации и быстрота доступа к нужной части информации у винчестеров.

· во-вторых, срок службы жёстких дисков (при использовании по назначению и соблюдая условия эксплуатации), в тысячи раз больше, чем у обычных «болванок».

Ну, вернёмся к скорости передачи информации. В современных моделях она составляет порядка 100 Мб/с, то есть около 100 миллионов символов в секунду. Такие характеристики обеспечиваются отсутствием физического контакта между считывающей головкой и самой поверхностью дисков винчестера.

Существует два вида жёстких дисков:

· внутренние, которые подключаются к материнской плате по средствам специальных разъёмов – интерфейсов – и используют электропитание по средствам специальной контактной группы, отходящей от блока питания;

· внешние, или USB-жёсткие диски, подключающиеся к системному блоку персонального компьютера или ноутбука по средствам USB-разъёмов, которые служат и портом для получения/передачи информации, и, одновременно являются источником питания. Внешние жёсткие магнитные диски обычно стоят на порядок дороже своих «собратьев» с аналогичными характеристиками. Это связано с компактностью и размерами внутренних микросхем.

Вне зависимости от вида жёсткого диска, при его покупке следует обращать внимание на:

1. интерфейс подключения. В настоящее время для внутренних жёстких дисков используется стандарт подключения SATA (так же вариации SATA2, SATA3 – различия лишь в скорости передачи данных с компьютерной системой). Однако, по-прежнему можно найти разъём IDE. Для внешних винчестеров имеются свои стандарты USB 2.0 и USB 3.0 – сами интерфейсы идентичны, различия так же в скорости передачи данных. Так, винчестер, предназначенный для интерфейса USB 3.0, сможет без проблем работать на USB 2.0, однако в таком случае будет возникать так называемый эффект «торможения», когда информация передаётся прерывисто;

2. ёмкость жёсткого диска, измеряемая в гигабайтах. Так, в настоящее время самыми ёмкими считают жёсткие диски, способные вместить 4 ТБ (терабайт), что равно приблизительно 4000 ГБ (гигабайт). Это приблизительно 2857 фильмов формата DVDRip, или приблизительно 444 444 444 музыкальных треков среднего качества, или порядка 1 000 000 000 фотографий обычного качества или порядка 29 630 000 000 курсовых работ, по 25 листов каждая;

3. физический размер – для персонального компьютера этот показатель равен 3,5 дюйма (именно в такой единице измерения обозначаются размеры таких устройств, как оптические приводы магнитных дисков, дисководы и жёсткие диски) – именно такие размеры имеют крепления в системном блоке;

4. объём буфера предназначен для того, чтобы сгладить различие скорости при чтении/записи и при передаче по интерфейсу. Измеряется в МБ – чем выше показатель, тем менее будет ощутима разница в работе жёсткого диска.

С вышеперечисленным минимумом компонентов компьютер способен уже функционировать, но для полноценного мультимедийного центра необходимы ещё карты расширения. Самыми используемыми платами расширения является звуковая и сетевая карты, поэтому многие производители материнских плат интегрируют их в свои устройства. Но если к сетевому адаптеру, в данный момент не предъявляется сильно больших требований, со звуковой картой ситуация обратная. Профессиональный звук, с помощью интегрированной звуковой карты получить трудно. Обычно платы расширения используют слот PCI и на выходе предлагают качественно новый сигнал или увеличивают функционал персонального компьютера. Среди карт расширения выделить такие платы расширения как сетевые карты, плата расширения портов, картридеры и тюнеры. Все платы расширения не являются обязательными, для работоспособности компьютера, и в стационарный системный блок могут быть добавлены в любое время.

Системный блок укомплектован и готов к запуску, но для работы необходимы ещё такие устройства, как мышка, клавиатура и монитор.

Мышь и клавиатура относятся к устройствам ввода данных и воспринимаются всеми версиями Windows, вне зависимости от форм и размеров. Главной отличительной особенностью устройств ввода данных является дизайн.

Разберемустройство клавиатуры и мыши. Начнем с общей характеристики, которая присуща обоим устройствам — тип подключения к ПК. По этому типу они делятся на проводные и беспроводные.

Проводные устройства ввода в свою очередь имеют, на сегодняшний день, два типа разъемов — USB и PS/2.

Так как PS/2 доживает свои последние дни, на современных материнских платах зачастую размещают всего один совмещенный разъем, к которому можно подключить либо клавиатуру либо мышь. Если оба ваших устройства оснащены разъемом PS/2, а свежекупленная материнка имеет всего один вход, то вам придется докупить переходник. Он выглядит примерно так:

Беспроводные устройства подключаются к компьютеру с помощью специального адаптера, который идет в комплекте.

Совет: если вы собираетесь купить беспроводную мышь для ноутбука, обратите внимание на размеры адаптера. Если он будет достаточно миниатюрным, то вы сможете оставлять его в гнезде USB не боясь повредить при транспортировке.

Рассмотрим отдельно клавиатуру

Клавиатуры бывают обычные, мультимедийные, а также игровые.

Обычные клавиатуры используют в основном в офисах на рабочих компьютерах, где достаточно и стандартного функционала. Такие клавиатуры имеют очень низкую стоимость.

Мультимедийные клавиатуры имеют, набор дополнительных клавиш, которые позволяют получать быстрый доступ к таким функциям как управление громкостью, перелистывание мультимедийных файлов в плейлисте, паузы, быстрого вызова почтового клиента, калькулятора, браузера или других программ. Как правило такие устройства находятся в среднем и высшем ценовом диапазоне.

Игровые клавиатуры это в основном устройства высшего ценового диапазона. Они максимально оптимизированы для управления компьютерными играми.

Очень интересное решение представила известная дизайн-студия Артемия Лебедева — клавиатура «Оптимус Максимус». Фишка этого девайса в том, каждая клавиша является отдельным дисплеем, отображая именно то, чем она управляет в данный момент.

Совет: у клавиатур есть еще такой параметр как ход клавиш. Не забывайте про него при выборе «клавы». Лично мне нравятся клавиатуры «ноутбучного» типа с коротким и мягким ходом.

Рассмотрим мышь

Сейчас на рынке доминируют оптические и лазерные мыши. Суть их работы заключается в следующем: при движении мыши сенсор фотографирует поверхность и анализируя эту информацию чип мыши вычисляет координаты. Для этих целей в оптических устройствах используют светодиоды, а в лазерных — лазерный луч. В чем отличие? Лазерная мышь , по сравнению со с оптической , имеет ряд преимуществ:

- Более точно позиционируется;

- Не светится в темноте;

- Имеет меньшее энергопотребление (особенно важно для беспроводных устройств).

Совет: при выборе мыши помимо технических характеристик, обратите внимание на то как выбранная вами модель лежит у вас в руке. Это поможет избежать болей и прочего дискомфорта при продолжительной работе.