0. 4.3 Структура персонального компьютера

Персональный компьютер (ПК) с технической точки зрения можно определить как единую систему, представляющую собой набор сменных компонентов, соединенных между собой стандартными интерфейсами.

Персональный компьютер включает в себя:

• Системный блок:

1. корпус с блоком питания;

2. системную (материнскую) плату;

3. процессор;

4. оперативную память;

5. видеоконтроллер (видеокарта);

6. жесткий диск HDD;

7. оптический дисковод CD-ROM;

8. дисковод гибких дисков FDD;

9. привод CD/DVD;

10. звуковую карту;

11. сетевую карту

• монитор;

• клавиатуру;

• мышь.

0. 4.4 Аппаратные средства реализации информационных процессов

Корпус ПК (системный блок) представляет собой узел для размещения остальных компонентов. По внешнему виду корпуса выпускаются двух видов: в горизонтальном (desktop) и в вертикальном исполнении (tower). Кроме формы для корпуса важным является параметр, называемый форм-фактором.

Форм-фактор (типоразмер) определяет размер, тип разъема питания, расположение элементов крепления, размещение разъемов интерфейсов и т. д. В основном используются корпуса двух форм-факторов AT и ATX. Форм-фактор корпуса должен быть обязательно согласован с форм-фактором (AT или ATX) системной платы.

Системная (материнская) плата служит для объединения и организации взаимодействия компонентов ПК. Основные компоненты ПК, устанавливаемые на системной плате – центральный процессор, постоянное запоминающее устройство (микросхема BIOS), модули оперативной памяти.

Основными параметрами системной платы являются: форм-фактор, системная шина, процессорный интерфейс, тип и объем поддерживаемой системной памяти, интерфейс видеоконтроллера, интерфейс ввода-вывода, тип BIOS (Basic Input Output System – базовая система ввода-вывода).

Эти параметры определяются чипсетом (базовым набором микросхем). С помощью чипсета материнская плата осуществляет контроль за процессами, происходящими внутри системного блока.

Главные составляющие чипсета называются мостами. Это две базовые микросхемы, одна из которых называется северным мостом (North Bridge), а вторая – южным мостом (South Bridge).

Северный мост объединяет между собой процессор, оперативную память, шину видеоконтроллера.

Южный мост отвечает за работу оптических дисководов, дисководов гибких дисков, жестких дисков, а также всех внешних (периферийных) устройств.

Системная шина – аппаратная магистраль (набор проводников), по которым происходит обмен данными между внутренними устройствами ПК. Характеристиками системной шины являются тактовая частота (пропускная способность) и разрядность (количество параллельных потоков данных).

Центральный процессор CPU (Central Processor Unit) – основная микросхема, в которой производятся все вычисления. Процессор состоит из логических элементов – транзисторов. Основными характеристиками процессора являются разрядность, объем внутренней памяти (Cashe-memory – кэш-память) и скорость работы. Разрядность CPU – количество бит данных, принимаемых и обрабатываемых в регистрах за один такт. Скорость работы CPU характеризуется тактовой частотой – количеством миллионов операций в секунду.

С внутренними компонентами ПК процессор связан шинами:

адресной шиной – для взаимодействия с оперативной памятью;

шиной данных – для передачи данных из оперативной памяти и обратно;

шиной команд – для приема команд из оперативной памяти.

Микросхема BIOS – аппаратно-встроенное в компьютер программное обеспечение, предназначенное для тестирования и выдачи диагностических сообщений. Основная задача – передача начальных команд центральному процессору для загрузки операционной системы, эти операции выполняются сразу после включения ПК. BIOS представляет собой постоянное запоминающее устройство (ПЗУ).

Оперативная память RAM (Random Access Memory) – массив кристаллических ячеек для временного хранения информации. Эта память подразделяется на два типа – динамическую (DRAM) и статическую (SRAM). В динамической памяти информация определяется наличием (или отсутствием) заряда конденсаторов, управляемых транзисторами; в статической памяти – состоянием триггера, реализованного на транзисторах. Оперативная память (в сравнении с другими видами памяти) имеет наименьшее время доступа к данным.

Шинные интерфейсы. Связь между собственными и подключаемыми устройствами системной платы выполняют шины и чипсеты. От архитектуры этих элементов зависит производительность ПК.

Разъем или слот PCI (Peripheral Component Interconnect) служит для подсоединения внешних компонентов и в настоящее время является основным стандартом для подключения дополнительных плат. Скорость передачи данных по шине PCI – около 500 Мбайт/с. Интерфейс обеспечивает поддержку режима автоматической конфигурации компонентов при установке (Plag-and-Play).

Слот ISA (Industry Standard Architecture) – служит для подключения дополнительных плат. Ввиду низкой скорости передачи данных (5,5 Мбайт/с) на последних сериях системных плат не устанавливается.

Слот AGP (Accelerated Graphics Port) – ускоренный графический порт. Интерфейс предназначен исключительно для подключения видеоадаптеров (см. ниже) к отдельной магистрали. Пропускная способность шины в режиме AGP/2x – до 500 Мбайт/с, AGP/4x – до 1066 Мбайт/с. Кроме видеоадаптеров другие компоненты к этому разъему подключать нельзя.

Интерфейс и порт IEEE 1394 (Institute of Electrical and Electronic Engineers). Служит для подключения внутренних компонентов ПК и внешних устройств (до 127 устройств на один порт). Скорость передачи данных по этой шине – 400 Мбит/с.

Интерфейс и последовательный порт USB (Universal Serial Bus). Интерфейс предназначен внешних устройств (до 127 устройств на один канал). Пропускная способность по шине USB составляет 12 Мбит/с. В настоящее время принята новая спецификация шины – USB 2, пропускная способность которой составляет 480 Мбит/c.

Интерфейс IDE/ATA (Integrated Drive Electronics – встроенная электроника накопителя). Интерфейс предназначен для подключения жестких дисков и других накопителей (оптических, магнитооптических и других).

Порт PS/2. Разъемы этого типа предназначены для подключения к ПК клавиатуры и мыши.

Видеоконтроллер (видеоадаптер). Компонент ПК, который в совокупности с монитором образует видеоподсистему. Назначение видеоадаптера – работа с графикой, обработка сложных изображений и цветовых гамм. Основными характеристиками являются: тип чипсета, который отвечает за работу с двумерной и трехмерной графикой; объем и тип собственной оперативной памяти; частота графического чипа и памяти; поддержка 32-битного цвета.

Жесткий диск HDD (Hard Disk Drive). Данное устройство предназначено для долговременного хранения больших объемов данных и программ. Управление работой жесткого диска осуществляет специальное устройство – контроллер. Жесткий диск характеризуется типом интерфейса (IDE/ATA, SCSI, SATA), объемом хранимых данных (емкостью), скоростью поиска хранимых данных (временем доступа к ним).

Оптический дисковод CD/DVD-ROM (Compact Disk/Digital Versatile Disk-Read Only Memory). Устройство для чтения (записи) компакт дисков, принцип действия которого заключается в отражении лазерного луча от поверхности диска для считывания данных. Для записи данных на лазерный диск используется технология «прожигания» специального активного слоя. Интерфейс дисковода является аналогичным интерфейсу жесткого диска.

Дисковод гибких дисков FDD (Floppy Disk Drive). Устройство для хранения и оперативного переноса небольших объемов информации.

Звуковая карта. Служит для выполнения вычислительных операций, связанных с обработкой звука. Основным параметром является разрядность – количество бит для преобразования аналоговой информации в цифровую (и наоборот).

Монитор. Устройство для визуального представления данных. По типу формирования изображения различают мониторы с электронно-лучевой трубкой (ЭЛТ) и жидкокристаллические (LCD). Основными параметрами являются: размер экрана по диагонали, частота обновления, разрешающая способность, соответствие стандартам безопасности (эргономическим и экологическим).

Клавиатура – является основным устройством ввода данных и управления клавишного типа.

Мышь – устройство управления манипуляторного типа.

Дополнительные периферийные устройства. Для расширения функциональных возможностей ПК применяются устройства печати (принтер, плоттер), устройства ввода графических данных (сканер, дигитайзер), устройства хранения данных (стример, карты памяти).