6.5. Внутренние устройства

Системная плата. На системной плате устанавливаются разъем для CPU, набор системной логики – чипсет, ОЗУ, BIOS, схемы управления блоком питания, стабилизаторы питания, средства мониторинга состояния системного блока (скорость вращения, температура, напряжения), интерфейсные схемы и разъемы их расширения: SATA и IDE контроллеры, интерфейсы USB, FireWire и др.

Набор системной логики включает в себя, как правило, две микросхемы: северный и южный мост. Северный мост отвечает за работу системной шины и связь процессора, памяти и видеосистемы (HT, AGP, PCI-E). Южный чипсет обеспечивает работу интерфейсов PCI, ATA, USB, контроллеров I/O, контроллера прерываний. Характеристики определяются набором системной логики (например, i945, NForce 4) Сюда относятся частота системной шины, поддерживаемые процессоры, количество поддерживаемых видеокарт, набор интерфейсов для подключения внутренних и периферийных устройств, интегрированные устройства (видео- и аудиокарты, сеть и др.).

Процессор (CPU – Central Processing Unit). Является мозговым узлом, в задачу которого входит организация логических и арифметических вычислений и функции управления. Устанавливается в специальный разъём, называемый Socket (например, LGA 775). Характеризуется тактовой частотой (например: 3 ГГц), архитектурой ядра, размером кэш-памяти (например, CPU Intel Core i7 имеет архитектуру Lynnfield или Nehalem и кэш-память L3 8 МБ; AMD Phenom II x4 имеет архитектуру K10 и кэш-память L3 6 МБ), тепловыделением (95, 130 и 125 Вт соответственно), набором специальных инструкций (MMX, SSE, 3DNow!), количеством ядер.

Оперативная память (DRAM - Dynamic Random Access Memory). Используется для хранения и обеспечения доступа к информации процессора, внешней памяти и периферийными устройствами. Особенностью этого вида памяти является высокое быстродействие и малые задержки доступа к данным. Память является энергозависимой, то есть при выключении ЭВМ все данные из неё пропадают. Характеризуется частотой работы, объемом и таймингами (задержками на чтение и запись), напряжением питания, разрядностью. Пример обозначения: SDRAM DDR II PC-6400, 800 МГц, 1 ГБ, 1.8 V.

Устройства хранения данных относят к внешней памяти компьютера (постоянное ЗУ). Энергонезависима, то есть сохраняет информацию при отключении питания. Эти устройства могут быть реализованы на различных принципах хранения информации: магнитный, оптический, электронный. Различают устройства с прямым доступом (диски) и последовательным доступом (магнитные ленты). От ОЗУ отличаются меньшим быстродействием и большим объемом. Характеризуется такими параметрами, как ёмкость хранения, скорость доступа к данным, интерфейс передачи, удельная стоимость хранения данных. Типичным устройствами этого вида являются жесткий диск, оптические диски.

Жесткий диск (HDD – Hard Disc Driver). В качестве регистратора данных используют магнитный слой. Современные диски имеют диагностику состояния (т.н. SMART диагностика), которая оценивает качество поверхности, выполняет мониторинг температуры и передачи данных и ряд других параметров. SMART диагностика заранее предупреждает пользователя о выработке ресурса диска и дате возможного выхода его из строя, что позволяет позаботиться о сохранении важных данных и своевременной замене носителя. Объем дисков постоянно возрастает (достиг 1,5 ТБ), скорость доступа составляет 1-5 мc, скорость передачи данных - до 100 MБ/c, удельная стоимость хранения данных – 3-5 руб/ГБ. В П.2 приведена хронология развития жестких дисков.

DVD-ROM – привод оптическиx дисков. Данные записываются оптическим способом на диск с использованием лазера, путем изменения отражающей способности регистрирующего слоя. Существуют диски одно- и многократной записи. Среднее время доступа – 10-50 мс, скорость передачи данных – до 20 MБ/c. Дальнейшее развитие – использование Blue-ray дисков, имеющих ёмкость в 5 раз больше, чем DVD диск.

Видеокарта (графический адаптер) служит для программного формирования видеоинформации, выводимой на монитор и для обсчёта различных моделей поведения моделей тел, используемых в САПР, играх. Современный интерфейс видеокарт – PCI-E 16x. Характеризуются скоростью обработки видео и вывода картинки на экран. Скорость работы зависит от архитектуры графического чипа, разрядности внутренней шины, частоты работы GPU и видеопамяти и количества универсальных конвейеров. На видеокарте используется память с оптимизацией чтения (GDDR SDRAM, например GDDR5). Топовые модели видеокарт имеют энергопотребление до 300 Вт.

Блок питания. Служит для обеспечения питания всех внутренних устройств системного блока. Преобразует систему питания ~220 В, 50 Гц в систему постоянных напряжений ±12 В, ±5 В, ±3.3 В и обеспечивает иx стабилизацию. Основной характеристикой выступает мощность, которую способен продолжительное время выдавать блок питания. Также к характеристикам БП относят КПД и коэффициент мощности. Дорогие модели имеют активный блок регулирования коэффициента мощности и КПД, что позволяет при разном уровне нагрузки поддерживать высокую эффективность преобразования энергии, обеспечивая тем самым относительно малые потери энергии в самом блоке.

Звуковая карта. Используется для организации операций ввода-вывода и обработки звука. Основу устройства составляют звуковой процессор и преобразователи сигналов (ЦАП и АЦП). Характеризуются разрядность обработки звука, количеством обрабатываемыx каналов (например, 7.1) и частотой дискретизации, (например 44,1 кГц, 24 бит), наличием различных звуковых эффектов (3D и др.). Наиболее распространённый интерфейс – PCI-E.