Тема 3 Внутрішня архітектура системного блоку комп'ютера (тривалість 3 години) Лекція 4

Состав ПК. ПК типу IBM PC (International Business Machines Personal Computer), названий по імені американської компанії, що вперше випустила такі пристрою в 1981 р., став стандартом ПК.

В IBM PC була закладена можливість удосконалення його окремих частин і використання нових пристроїв. Фірма IBM зробила комп'ютер не єдиним нероз'ємним пристроєм, а забезпечила можливість його зборки з незалежно виготовлених частин. Методи сумісності пристроїв з комп'ютером IBM PC не трималися в секреті, а були доступні всім бажаючої. Цей принцип, називаний принципом відкритої архітектури, передбачає можливість доповнення наявних апаратних засобів новими пристроями без заміни старих. Такі операції називаються «апгрейд» (upgrade (англ.) - розширити, обновити).

На системній платі комп'ютера розміщені тільки пристрої, що здійснюють обробку інформації. Пристрою, що управляють всіма іншими складовими частинами комп'ютера - монітором, дисками, принтером і т.п., реалізовані на окремих платах (контролерах), які уставляються в спеціальні рознімання на системній платі - слоты. До цих електронних пристроїв підводить електроживлення з єдиного блоку живлення, а для зручності й надійності все це укладено в системний блок.

У системному блоці розташовуються всі основні пристрої комп'ютера:

• Материнська (системна) плата — сама більша друкована плата, на якій розміщаються CPU, оперативна пам'ять, елемент ROM-BIOS (базової системи уведення/виводу) і ін;

• мікропроцесор (CPU) — «мозок» комп'ютера, що виконує вступників на його вхід команд - проводить обчислення й управляє роботою інших пристроїв ПК;

• оперативна пам'ять, призначена для тимчасового зберігання активних програм і даних;

• контролери, призначені для незалежного керування окремими процесами в роботі ПК;

• блок живлення, що перетворить електроживлення мережі в постійний струм, що подається на електронні схеми комп'ютера;

• накопичувач на твердому магнітному диску, призначений для читання й запису на твердий магнітний диск (вінчестер);

• дисководи для компакт-дисків, що забезпечують можливість читання даних з комп'ютерних компакт-дисків і програвання аудіо компакт-дисків, а також запису інформації на компакт-диск;

• накопичувачі на гнучких магнітних дисках - на сьогодні не актуально, використовувані для читання й запису на дискети;

• лічильник часу, що функціонує незалежно від того, включений чи комп'ютер ні;

• інші усройства.

Усе компоненти ПК по їхньому функціональному відношенню до роботи з інформацією можна умовно розділити на:

• пристрою обробки інформації (центральний і спеціалізований процесори);

• пристрою зберігання інформації (жорсткий диск, CD-ROM, оперативна пам'ять й ін.);

• пристрою уведення інформації (клавіатура, миша, мікрофон, сканер і т.д.);

• пристрою виводу інформації (монітор, принтер, акустична система й т.д.).

Всі додаткові пристрої взаємодіють із процесором й оперативною пам'яттю через системну магістраль передачі даних - шину. Види слотів розширення розрізняються по типі шини. Дані можуть передаватися між зовнішніми пристроями й процесором, оперативною пам'яттю й процесором, зовнішніми пристроями й оперативною пам'яттю або між пристроями вводу-виводу. Шина характеризується типом, розрядністю, частотою й кількістю зовнішніх пристроїв, що підключають. При роботі з оперативною пам'яттю шина проводить пошук потрібної ділянки пам'яті й обмінюється інформацією зі знайденою ділянкою. Ці завдання виконують дві частини системної шини: адресна шина й шина даних.

Апаратно-логічні пристрої, відповідальні за спільне функціонування різних компонентів, називають інтерфейсами. Сучасний комп'ютер заповнений різними інтерфейсами, що забезпечують загальну взаємодію. На інтерфейси існують стандарти.

Для додавання в ПК нового додаткового пристрою необхідна електронна схема, що їм управляє, — контролер, що апаратно погоджує роботу системи й додаткового пристрою. Крім того, необхідний драйвер пристрою.

Драйвер пристрою — програма, що дозволяє програмно зв'язати цей пристрій із системою в цілому.

Системний блок.

Центральною частиною комп'ютера є системний блок із приєднаними до нього клавіатурою, монітором і мишею. Системний блок і монітор незалежно друг від друга підключаються до джерела живлення - мережі змінного струму. Пристрою, що перебувають у середині системного блоку, називаються внутрішніми, а, що підключають до нього зовні - зовнішніми.

По зовнішньому вигляді системні блоки розрізняються формою корпуса: горизонтальні (desktop) і вертикальні (повнорозмірний big tower, midi tower, mini tower). Серед корпусів, що мають горизонтальне виконання, виділяють плоскі й особливо плоскі (slim). Залежно від габаритів системного блоку в ньому може бути розташована різна кількість внутрішніх пристроїв.

Крім розміру для корпуса важливий параметр, називаний формою-фактором, від якого залежать вимоги до розташовуваних пристроїв. В основному використаються корпуси форми-фактора АТХ. Форма-фактор корпуса повинен бути обов'язково погоджений з формою-фактором материнської плати комп'ютера.

Материнська плата.

Найважливішим вузлом комп'ютера є системна плата (system board), частіше називана материнської (motherboard), рідше основною або головною платою (main board).

Материнська плата - друкована плата, на якій монтується чипсет та інші компоненти комп'ютерної системи.

Назва походить від англійського motherboard, іноді використається скорочення MB або слово mainboard - головна плата.

Це сама більша друкована плата, на якій розміщаються в загальному випадку центральний процесор, співпроцесор, контролери, що забезпечують зв'язок центрального процесора з периферійними пристроями, оперативна пам'ять (RAM), кеш-пам'ять, елемент ROM-BIOS (базової системи уведення/виводу), акумуляторна батарея, кварцовий генератор тактової частоти й слоти (рознімання) для підключення інших пристроїв.

Параметри, що характеризують материнську плату: формфактор, чипсет, число слотів для плат розширення, число рознімань для пам'яті, наявність засобів моніторингу, наявність додаткових контролерів для підключення додаткових пристроїв, наявність широкого діапазону живлення, що дозволяє змінювати конфігурацію ПК.

Існує трохи найпоширеніших формфакторів, що враховують при розробці системних плат. Форма-фактор (form factor) являє собою фізичні параметри плати й визначає тип корпуса, у якому вона може бути встановлена. Формфактори материнських плат можуть бути як стандартними (взаємозамінними) так і нестандартними.

Нестандартні формфактори, на жаль, є перешкодою для модернізації комп'ютера, тому від їхнього використання краще відмовитися.

Застарілі формфактори:

• Baby-AT (PC й XT);

• полноразмерная AT;

• LPX (частково оригінальна розробка);

• NLX;

• WTX;

• ВТХ, microBTX, picoBTX.

Сучасні формфактори:

• АТХ і варіації;

• microATX,

• FlexATX,

• DTX/Mini-DTX,

• ITX/Mini-ITX.

Формфактор АТХ став першою революційною зміною конструкції материнських плат. У ньому сполучаються кращі особливості стандартів Baby-AT й LPX і закладені багато додаткових удосконалень. Власне кажучи, АТХ – це «лежача на боці» плата Baby-AT зі зміненим силовим розніманням і відмінним місцем розташування джерела живлення. Головне, що необхідно запам'ятати, – конструкція АТХ фізично не сумісна ні з Baby-AT, ні з LPX. Інакше кажучи, для материнської плати АТХ потрібні особливий корпус і джерело живлення (вони стали найпоширенішими, і саме їх можна зустріти в переважній більшості сучасних систем).

Формфактор microATX представлений компанією Intel у грудні 1997 року як варіант зменшеної плати АТХ, призначений для невеликих і недорогих систем. Зменшення формфактора стандартної плати АТХ привело до зменшення розмірів корпуса, системної плати й блоку живлення й в остаточному підсумку - до зниження вартості всієї системи. Крім того, формфактор microATX сполучимо з АТХ, що дозволяє використати системну плату microATX у повнорозмірному корпусі АТХ. Але вставити повнорозмірну плату АТХ у корпус microATX, як ви розумієте, не можна. У цей час системи mini-tower домінують на ринку дешевих PC, незважаючи на те, що їхні малі розміри й вузький корпус серйозно обмежують можливу модернізацію.

Формфактор FlexATX

У березні 1999 року компанія Intel опублікувала доповнення до специфікації microATX, назване FlexATX. У цьому доповненні описувалися системні плати ще меншого розміру, чим microATX, які дозволяють виробникам створювати невеликі й недорогі системи. Плати FlexATX зменшеного розміру призначені для використання в багатьох сучасних ПК, особливо в тих, які відрізняються невисокою ціною, невеликим розміром й орієнтовані на користувачів, що працюють із офісними додатками. У деяких платах FlexATX навіть немає слотов розширення, і замість них використаються тільки порти USB або IEEE-1394/FireWire.

DTX й mini-DTX

Специфікації DTX й mini-DTX були видані в лютому 2007 року компанією AMD. Все це — варіанти малого розміру специфікацій microATX й FlexATX відповідно. Плата DTX має розміри 8×9,6 дюйма (203×244 мм), а mini-DTX — 8×6,7 дюйма (203×170 мм). Плати mini-DTX мають усього чотири кріпильних отвори, у той час як DTX – на два більше. Мала ширина плат DTX й mini-DTX (203 мм) дозволяє помістити на них усього два рознімання розширення.

ITX й mini-ITX

Підрозділ Platform Solutions компанії VIA Technologies. У березні 2001 року була створена плата трохи меншої ширини, чим FlexATX (21,6 див замість 22,8 див), однак тієї ж глибини. У результаті плата, що вийшла, була на 6% менше плати FlexATX і при цьому як і раніше відповідала стандартам FlexATX. Нова плата одержала назву ITX, однак зменшення розмірів усього на 6% виявилося недостатньо для промислового виробництва, тому плати формфактора ITX так і не побачили світло. У квітні 2002 року компанія VIA представила плату з меншими габаритами, за основу була взята материнська ITX плата, що характеризувалася мінімальними глибиною й шириною, припустимими в рамках стандарту FlexATX. Новий формфактор називався mini-ITX. По суті, всі зменшені варіанти плат стандарту АТХ являють собою плати FlexATX з мінімальними габаритами. Всі інші характеристики, будь те розмір і розташування портів вводу-виводу, розміщення монтажних отворів і типи/кількість рознімань блоку живлення, аналогічні стандарту FlexATX. Проте плати більшого розміру не можна встановити в корпус mini-ITX.