- •Основы аппаратного обеспечения персонального компьютера Конспект лекций
- •Введение
- •Аппаратное обеспечение персонального компьютера: основные составляющие
- •Системный блок
- •1.1. Корпус системного блока
- •Основные типы корпусов
- •1.2. Блок питания
- •Критерии визуальной оценки качества блока питания
- •1.3. Материнская плата
- •Интерфейсы и шины материнской платы
- •Подсистема памяти
- •Набор микросхем
- •Форм-фактор
- •1.4. Центральный процессор и система его охлаждения.
- •Производительность процессора и определяющие её параметры.
- •Количество операций за такт
- •Кэширование
- •Системная шина и шина памяти
- •Общие характеристики процессоров Сегментация процессоров
- •Разъём для установки
- •Охлаждение центрального процессора
- •Радиаторы
- •Вентиляторы
- •Тепловой интерфейс
- •Ведущие изготовители систем охлаждения цп
- •1.5. Оперативная память.
- •Основные типы оперативной памяти:
- •1.6. Накопители на жестких и гибких магнитных дисках
- •Дисководы (Floppy Disk Drive, fdd)
- •Жесткий диск (винчестер, Накопитель на жестких магнитных дисках)
- •Конструкция жесткого диска (рис. 4)
- •Современная классификация жестких дисков
- •Основные характеристики жестких дисков
- •Ведущие изготовители и их модельные ряды
- •1.7. Накопители на компакт-дисках
- •Записывающие накопители cd
- •Перезаписывающие накопители (cd-rw)
- •Видеокарта
- •Архитектура видеоадаптера
- •Интерфейсы и память
- •Основные характеристики видеокарт
- •Звуковая карта
- •Звуковые карты на шине pci
- •Встроенный в системную плату ас’97 кодек
- •Звуковые адаптеры и игры
- •Основные параметры и функции звуковых карт Разрядность и динамический диапазон
- •Отношение сигнал/шум
- •Частота дискретизации
- •10/100 Мбит/с Ethernet
- •1/10-Гбит/с Ethernet
- •Беспроводные сети
- •Виды tv-тюнеров
- •Комбинированные устройства
- •Внутренние устройства (платы расширения)
- •2. Мониторы.
- •Технологии и параметры
- •Размер экрана, размер точки и разрешение
- •Яркость, контрастность, угол обзора, цветопередача
- •Время отклика
- •Основные параметры мониторов
- •3. Клавиатура и мышь
- •Принцип действия клавиатуры
- •Состав клавиатуры
- •Принцип действия
- •Классификация мышей
- •Специальные манипуляторы
- •4. Периферийные устройства блока
- •4.1. Принтеры
- •Основные типы и принципы работы принтеров
- •Матричные игольчатые принтеры
- •Струйные принтеры
- •Лазерные и светодиодные принтеры
- •Основные характеристики принтеров
- •4.2. Модемы
- •К основным потребительским параметрам модемов относятся:
- •Классификация модемов
- •Внешние модемы
- •Внутренние модемы
- •Дополнительные функции модемов
- •Основные категории модемов:
- •4.3 Сканеры
- •Основные типы сканеров: Ручные
- •Глубина цвета
- •Динамический диапазон
- •Типы разрешения
- •Twain-модуль
- •Аппаратный интерфейс
- •Выбор разрешения при сканировании
- •4.4. Акустическая система
- •Назначение и конструкция
- •Современные системы могут состоять:
- •Оглавление введение 3
1.3. Материнская плата
Системная плата, без сомнения, представляет собой один из важных компонентов ПК, поскольку объединяет все остальные части компьютера в единую систему. На материнскую плату устанавливаются главные компоненты вычислительной системы:
– центральный процессор и система его охлаждения;
– оперативная память;
– различные адаптеры;
– подключение накопителей данных.
1 – процессорное гнездо;
2 – микросхемы системной ло-гики (чипсет);
3 – разъёмы для оперативной па-мяти;
4 – интерфейс шины AGP;
5 – интерфейсы шины PCI;
6 – интерфейсы подключения жестких дисков и накопителей CD и DVD дисков;
7 – блок портов ввода/вывода;
8 – разъём подключения питания;
9
Рис.2. Состав
материнской платы
Всякая современная системная плата является многослойной. Обычно для изготовления платы используются соединенные друг с другом два или четыре слоя подложек (количество слоёв достигает 8…10) – пластин из изоляцион-ного материала, например, стекловолокна, между которыми проложены проводники, объединяющие электронную схему, смонтированную на одной из сторон такой платы. Во внутренних слоях располагаются линии электропитания и экрана от наводок и помех.
С потребительской же точки зрения, пожалуй, она играет наиболее существенную роль — ведь именно системная плата определяет основные характеристики ПК и задает пределы возможного улучшения его конфигурации. Характеристики системной платы, в свою очередь, по большей части определяются набором микросхем системной логики (чипсетом).
Первоначально задача набора микросхем состояла в организации информационных потоков между ЦП, памятью и шинами для подключения плат расширения. Однако, вследствие высокой комплексности современных чипсетов, актуальные модели содержат контроллеры практически всех распространенных типов — дисковые, сетевые и интерфейсные. Нередко в набор микросхем встраивается и графический адаптер.
Интерфейсы и шины материнской платы
Все каналы передачи данных, применяемые в ПК, можно условно разделить на две группы — внутренние (шины) и внешние (интерфейсы). Шины данных применяются для соединения компонентов системной платы и подключения плат расширения, а интерфейсы — для подключения внешних относительно системной платы или ПК в целом устройств: накопителей, устройств ввода-вывода, коммуникационного оборудования и др.
Говоря о интерфейсах и шинах необходимо сказать о последовательной и параллельной передаче данных. При параллельной биты информации передаются одновременно, по 8 бит за один раз. Такая связь, как правило, однонаправлена, т. е. данные передаются в одном направлении. При последовательной передаче связь осуществляется побитно. Отдельные биты пересылаются (или принимаются) последовательно друг за другом, при этом возможен обмен данными в двух направлениях. При параллельной передаче есть ограничения расстояния передачи: чем дальше устройства, тем больше вероятность ошибок; при последовательной передаче подобного ограничения нет.
Шина PCI, занимавшая ранее в архитектуре системной платы центральное место и обеспечивавшая не только передачу данных между платами расширения и контроллерами (в том числе графическим и дисковым), но и соединявшая их с контроллером памяти, в современных архитектурах отошла на второй план. Это произошло вследствие недостаточной производительности классической 32-разрядной 33 МГц шины PCI.
Заменой стало применение так называемой хабовой архитектуры, в которой набор микросхем системной логики состоит из двух основных частей — микросхемы контроллера памяти («северный мост»), обеспечивающей взаимодействие ОЗУ и ЦП, и универсального контроллера ввода-вывода («южный мост»), обеспечивающего работу дисковых интерфейсов, последовательных и параллельных портов, а также шины PCI. Для соединения между собой «северного» и «южного мостов», а также для подключения графического адаптера были разработаны высокоскоростные шины. Пропускная способность современных шин для соединения компонентов набора микросхем достигает 1 Гбайт/с.
Что же касается графического адаптера, то для его подключения была разработана спецификация AGP (Advanced Graphic Port), первую версию которой предложила компания Intel в середине 1990-х гг. прошлого века. В настоящее время актуальна третья версия стандарта, обеспечивающая пропускную способность 2,1 Гбайт/с.
Однако уже в обозримом будущем следует ожидать отказа от использования AGP, и, скорее всего, новых версий этой спецификации уже не будет: существующая с запасом удовлетворяет требованиям современных графических адаптеров, а в перспективе ее, как это ни удивительно, вновь заменит PCI. Заменят два новых стандарта, разработанных группой PСI-SIG — PCI-X и PCI Express.
Шина PCI-X, широко распространенная в серверных архитектурах, представляет собой 64-разрядную параллельную шину, обратно совместимую с PCI. Первая версия спецификации PCI-X предусматривает частоту до 133 МГц, пропускную способность — до 1,06 Гбайт/с. В настоящее время опубликована спецификация PCI-X 2.0, регламентирующая работу шины на частотах 266 и 533 МГц (2,1 и 4,2 Гбайт/с соответственно).
Заменить же интерфейс AGP и, возможно, некоторые межчиповые соединения призвана шина PCI Express. Пропускная способность PCI Express достигает 4 Гбайт/с в 16-канальной конфигурации.
Тенденция перехода на последовательные шины еще ярче просматривается в интерфейсах для внешних устройств и накопителей. Для подключения периферийного оборудования применяются интерфейсы USB 2.0 и FireWire (IEEE 1394) — пропускная способность 480 и 400 Мбит/с.
Очень перспективными представляются и последовательные дисковые интерфейсы. На смену привычному параллельному ATA133 уже идет последовательный Serial ATA, к преимуществам которого следует отнести не только более высокую скорость (150 Мбайт/с против 133 Мбайт/с у ATA133), но и более удачную механическую конструкцию.