Устройство ПК

Системный блок.

Фактически системный блок компьютера содержит сам компьютер.

Внутри системного блока вы увидите все компоненты компьютера. Как правило, в глаза сразу бросается самая массивная деталь внутри системного блока - металлическая коробка с выходящи-ми из нее проводами, это блок питания. На задней его части расположен небольшой вентилятор, служащий для его охлаждения и разъемы для подключения питания.

Затем вы увидите большую печатную ,плату с огромным количеством микросхем и других мелких деталей. Она называется системной или материнской платой компьютера. В длинные узкие разъемы, расположенные параллельно друг другу, вставлены платы расширения. Среди этих плат вы можете обнаружить видеоадаптер, дисковый контроллер, асинхронный последовательный адаптер.

Далее вы увидите небольшие плоские металлические коробки - накопители на гибких и жестких магнитных дисках. Лицевые панели накопителей на гибких магнитных дисках видны на передней панели компьютера - в них вставляются дискеты. Накопитель на жестких магнитных дисках мо-жет не иметь собственной лицевой панели и быть расположен в глубине корпуса системного блока (так как прямой доступ к накопителю на жестких магнитных дисках не нужен). В системном блоке могут быть расположены и другие устройства, например, накопитель на лазерных дисках, стример, сетевая карта, модем и т. д.

Что сильно поражает воображение того, кто первый раз заглянул в свой компьютер, так это обилие разнообразных проводов и кабелей. Провода нависают сплошной паутиной над устройствами системного блока, просачиваются в узкие щели. извиваются между платами расширения. Провода тянутся от блока питания к системной плате, накопителям на жестких и гибких магнитных дисках, от дискового контроллера к накопителям на жестких и гибких магнитных дисках, от материнской платы к встроенному динамику, индикаторам и кнопкам на лицевой панели системного блока.

Системная плата

На системной плате расположены все основные системы компьютера: центральный процессор, арифметический сопроцессор, оперативная память, постоянное запоминающее устройство (ПЗУ), энергонезависимая память, контроллер клавиатуры и даже часы с автономным питанием. На многих современных системных платах уже установлен дисковый контроллер и видеоадаптер.

На системной плате вы обнаружите разъемы расширения (слоты). В них вставляются все платы расширения - видеоадаптер, дисковый контроллер, асинхронный последовательный адаптер. В эти же слоты расширения можно вставить внутренний факсмодем, контроллер мыши, звуковую карту и т. д. Из-за того, что в системную плату вставляются другие платы, она также называется "материнской" платой компьютера .

Кроме разъемов, предназначенных для подключения плат расширения, на системной плате расположены разъемы для подключения клавиатуры, источника питания, встроенного динамика, а также индикаторов и кнопок, находящихся на лицевой панели системного блока компьютера.

Центральный процессор - самая главная деталь на системной плате. Именно он выполняет ваши программы и обрабатывает данные. От того, насколько мощный процессор установлен в ком-пьютере, во многом зависит его производительность.

Характеристики процессора:
1) разрядность - сколько двоичных разрядов (битов) процессор обрабатывает за один такт
2) тактовая частота - сколько тактов выполняется в секунду (измеряется в Мегагерцах)

Одной из самых важных областей применений-компьютеров стало решение различных математических задач. Среди них - моделирование физических процессов, проведение вычислений, необходимых для систем автоматизированного проектирования, построение трехмерных графических моделей, распознавание образов.

Характерной особенностью этих задач заключается в необходимости выполнения большого количества математических операций с высокой точностью. Система команд обычного центрального процессора не содержит соответствующих команд. Поэтому для выполнения сложных вычислений был разработан специальный процессор, который стал называться арифметическим сопроцессором. Арифметический сопроцессор устанавливается на системную плату и работает совместно с центральным процессором, выполняя все арифметические операции.

Центральный процессор Intel 80486 и все последующие модели имеют встроенный арифметический сопроцессор.

Оперативная память

Оперативное запоминающее устройство (ОЗУ, или RAM ("память свободного доступа") называется так потому, что работает очень быстро. Но информация в ней сохраняется, только пока компьютер включен. Из ОЗУ процессор берет программы и данные для обработки, в нее записывает полученные результаты.

Даже современный процессор не сможет обеспечить быстрого выполнения программ, если компьютер не обладает достаточным объемом оперативной памяти. Операционная система Windows и такие программные продукты как Ехсеl 5.0, Word 6.0 нуждаются не меньше, чем в 8 Мбайт оперативной памяти. А для ускорения их работы желательно установить 16 Мбайт. Многие современные игрушки требуют не меньше 128 Мб ОЗУ.

Кэш-память

Практически все системные платы сегодня оснащены кэш-памятью. Кэш-память располагается между центральным процессором и оперативной памятью и служит для ускорения обмена данными и командами. Такая кэш память называется внешней или кэш памятью второго уровня. Центральные процессоры Pentium содержат внутреннюю кэш память или кэш память первого уровня.

Это специальная сверхбыстродействующая память. Хранит копии наиболее часто используе-мых участков ОЗУ. То есть при обращении процессора к ОЗУ поиск нужных данных сначала производится в кэш, и если они там есть, то процессор уже не обращается к ОЗУ.

Кэш-память, установленная на системной плате, может иметь различный объем. Наиболее часто встречаются платы с объемом кэш-памяти 64, 128, 256, 512 Кбайт и даже больше. Оптимальный объем кэш-памяти зависит от объема основной оперативной памяти. Чем больше объем основ-ной оперативной памяти, тем больше должен быть объем кэш-памяти. Так, если при объеме основ-ной оперативной памяти 16 Мб рекомендуется 512 Кб кэшпамяти.

Постоянное запоминающее устройство (ПЗУ или ROM)

В ПЗУ данные занесены при изготовлении. Эти данные не могут быть изменены, программы могут их только считывать. В ПЗУ хранятся программы для проверки оборудования компьютера, для инициации загрузки операционной системы, программы по обслуживанию устройств компьютера. Т.к. большая часть этих программ связаны с обслуживанием устройств ввода-вывода, то часто ПЗУ называют базовой системой ввода-вывода (BIOS).

СМ0S-память и часы

Различные параметры конфигурации компьютера, например, количество и тип накопителей на магнитных дисках, тип видеоадаптера, наличие сопроцессора и некоторые другие данные хранятся в так называемой СМОS-памяти. Как правило, СМ0S-память представляет собой микросхему, расположенную на системной плате компьютера. Эта память имеет низкое энергопотребление. Микросхе-ма СМОS-памяти также содержит обыкновенные электронные часы. Благодаря ним вы в любой момент можете узнать текущую дату и время.

Чтобы при отключении питания компьютера содержимое СМ0S-памяти не стиралось и часы продолжали отсчитывать время, микросхема СМ0S-памяти питается от специальной маленькой батарейки или аккумулятора, который также находится на системной плате. Иногда аккумулятор распо-лагается непосредственно внутри микросхемы СМ0S-памяти.

Системная шина компьютера

Больше всего места на системной плате занимают разъемы, в которые вставляются платы расширения. Эти разъемы представляют так называемую системную шину. Она связывает процессор и оперативную память с остальными устройствами компьютера, расположенными на платах расши-рения - видеоадаптером, контроллером накопителей на магнитных дисках, асинхронным последовательным адаптером, параллельным адаптером и многими другими устройствами.

По системной шине происходит обмен данными, а также передаются разные вспомогательные сигналы. Кроме того, по системной шине подводится питание к устройствам, расположенным на платах расширения. Поэтому нет необходимости отдельно подключать платы расширения к блоку питания.

Раньше существовала одна системная шина, и вся информация в компьютере передавалась по ней и считывалась процессором. Но к современным компьютерам подключено слишком много внешних устройств, которые имеют разную скорость обработки и передачи информации. Поэтому применяют несколько шин или разные для медленных и быстрых устройств. Кроме того, очень вели-ка разница в быстродействии процессора(который выполнен на интегральных схемах) и внешних устройств(которые часто имеют медленные механические части). Т.е. процессор большую часть вре-мени ждет информацию из "внешнего мира". Чтобы освободить время ЦП, применяются контроллеры - специальные процессоры, которые управляют внешними устройствами по встроенным программам. Контроллеры имеют свою систему команд. Результат выполнения каждой команды заносится во внутренние регистры контроллера и может быть считан процессором.



НАКОПИТЕЛИ



Накопитель на ЖМД (винчестер).

Накопитель на жестких магнитных дисках состоит из нескольких магнитных дисков, вращающихся вокруг своей оси с большой скоростью. С обеих сторон каждого диска расположены маг-нитные головки. С помощью специального двигателя эти головки могут перемещаться вдоль радиуса диска. Контроллер диска может устанавливать их неподвижно на различном расстоянии от центра диска. Так как диски вращаются, то магнитные головки могут считывать и записывать информацию, расположенную на различных концентрических окружностях магнитных дисков, называемых цилиндрами или треками.

Различные модели накопителей на жестких дисках могут иметь различное количество головок, цилиндров и секторов. Эти три параметра определяют конфигурацию диска.

Запись и считывание информации основано на принципах, которые используются в обычных бытовых магнитофонах. Однако в отличие от магнитофонной записи на магнитной ленте, запись на жестком (и гибком) диске производится отдельными блоками в отдельные сектора. Каждый сектор, кроме данных, содержит различную служебную информацию, необходимую для правильного функционирования контроллера дисковода. В частности, эта служебная информация включает такие данные, как номер дорожки, номер сектора и контрольную сумму данных, записанных в секторе. Служебная информация записывается на диск во время процедуры низкоуровневого форматирования на заводе.

Сразу после низкоуровневого форматирования диск еще не готов к использованию операционными системами. Сначала на нем необходимо создать логические диски, а затем выполнить высокоуровневое форматирование созданных логических дисков.

Высокоуровневое форматирование подготавливает логический диск к использованию опера-ционной системой - записывает на него загрузочный сектор, создает таблицу распределения файлов и корневой каталог.

Когда вы находитесь в среде операционной системы MS-DOS или Windows, вы работаете с логическими дисками. Например, вам могут быть доступны шесть дисков А:, В:, С:, D:, Е: и F:. Пер-вые два диска -А: и В: позволяют получить доступ к накопителям на гибких магнитных дисках. Остальные являются названиями логических дисков, которые могут располагаться на одном или двух жестких дисках. Таким образом, каждый жесткий диск, установленный в компьютере, может быть представлен в операционной системе несколькими логическими дисками.

Для создания на жестком диске компьютера логических дисков предназначена программа FDISK, входящая в состав операционной системы MS-DOS. Высокоуровневое форматирование логических дисков выполняется с помощью программы FORМАТ.

Объем жестких дисков измеряется в мегабайтах. Поставщики жестких дисков, как правило, подразумевают, что 1 Мбайт равен 1000 Кбайт (1024000 байт). Когда вы работаете с программами, 1 Мбайт равен 220 или 1048576 байт. Для дисков объема 500 Мбайт разница составляет 12288000 байт (почти 12 Мбайт).

Кроме перечисленных отличий диски различаются по своему быстродействию. Когда говорят о быстродействии накопителей на жестких магнитных дисках, обычно имеют в виду среднее время доступа.

Среднее время доступа определяет, сколько времени нужно накопителю на жестких магнитных дисках, чтобы прочитать информацию и передать ее контроллеру. Среднее время доступа включает время на позиционирование магнитной головки на соответствующую дорожку и время, за которое первый сектор подойдет к магнитной головке.

Накопители на гибких магнитных дисках.

Неотъемлемой частью практически каждого компьютера является накопитель на гибких маг-нитных дисках - дискета. Он необходим для загрузки в компьютер программного обеспечения, обмена данными с другими компьютерами, а также для создания на дискетах архивов данных и для резервного копирования наиболее ценной информации.

Дискета - гибкий тонкий пластиковый диск с нанесенным (чаще всего на обе стороны) маг-нитным покрытием, заключенный в пластиковый - конверт для предохранения от механических повреждений. Информация на диск наносится вдоль концентрических окружностей - дорожек.. Каждая дорожка разбита на несколько секторов (обычно 9 или 18) - минимально возможных адресуемых участков. Стандартная емкость сектора - 512 байт. На двухсторонней дискете две одинаковые до-рожки по обе стороны диска образуют цилиндр. Процедура разметки нового диска - нанесение сек-торов и дорожек -называется форматированием. Иногда приходится прибегать к переформатирова-нию диска, на котором уже есть информация; последняя в таком случае уничтожается.

Тип дискеты обычно указывается на ее конверте: ;DD/HD -двухсторонняя; DD-двойной плот-ности; HD - высокой плотности.

Стандартные размеры (диаметры) дискет: 133 мм (5,25 дюйма; постепенно выходят из экс-плуатации) и 89 мм (3,5 дюйма). Появились, но пока не получили широкого распространения, дискеты диаметром 51 мм.

Важнейшая, с точки зрения пользователя, характеристика дискеты - информационная емкость. Чаще всего она находится в диапазоне от одного до полутора Мбайт, хотя созданы дискеты с емко-стью до 10 Мбайт. Специальные дискеты для резервного копирования (так называемые Zip-диски, для работы с которыми нужны специальные дисководы) имеют емкость 100 Мбайт и более. Другие важнейшие характеристики - скорость доступа к определенному участку информации и скорость за-писи или считывания информации - определяются не столько самой дискетой, сколько возможностями дисковода. Доступ к информации осуществляется за время в диапазоне от 0,1 с до 1 с (что очень велико по сравнению с другими типами дисководов), скорость чтения/записи порядка 50 кбайт/с, что по современным представлениям весьма немного.

Первые накопители на оптических дисках появились в начале 70-х годов, но широкое распро-странение получили значительно позже. Существует несколько разновидностей оптических дисков, предназначенных для устройств, допускающих только чтение (CD-ROM), для устройств, допускающих хотя бы однократную запись информации, и для устройств, позволяющих многократную пере-запись информации. CD-ROМ - диск, запись на который производится один раз при его создании и не может быть изменена, представляет собой прозрачную поликарбонатную пластинку, одна сторона которой покрыта тончайшей алюминиевой пленкой, играющей роль зеркального отражателя, поверх которой нанесен защитный слой лака. Информация на ней представляется подобно тому, как на старых граммофонных пластинках - чередованием углублений и пиков, однако не в аналоговом, а в цифровом (двоичном) коде. Этот рельеф создается при производстве механическим путем (контактом с твердой пластинкой - матрицей).

Информация наносится в виде тончайших дорожек (радиальная плотность записи более 6000 дорожек/см, что в несколько десятков раз больше, чем для гибкого диска). Считывание информации осуществляется путем сканирования дорожек лазерным лучом, который по-разному отражается от углублений и пиков. Вдоль дорожек оптического диска с большой скоростью пробегает лазерный луч. При создании дисков, позволяющих многократную перезапись, доминирует магнитооптический принцип (СD-MO диски). В основу положен следующий физический принцип: коэффициент отражения лазерного луча от по-разному намагниченных участков диска с особым образом нанесенным магнитным покрытием различен. Таким образом, запись на диски магнитная, а считывание - оптическое (лазерным лучом).

Профессиональные характеристики оптических дисков - емкость записи и скорость доступа к информации - того же порядка, что у жестких дисков. По надежности хранения информации оптические диски в настоящее время не имеют себе равных.

Все вместе взятое и определяет место НОД в современном мире информационных технологий: из очень важных, но все-таки факультативных устройств, они становятся обязательной принад-лежностью компьютеров. По мере снижения стоимости оборудования СО-МО диски могут вытеснить гибкие, так как, обладая значительно превосходящими профессиональными характеристиками, обеспечивают все функции ГМД. Нужно заметить, что ситуация в этой области меняется чрезвычайно быстро.

Накопители на магнитных лентах имели огромное значение для ЭВМ предыдущих поколений. Собственно, поначалу кроме них надежных накопителей информации большой емкости вообще не было. По мере развития ЭВМ НМЛ оттеснили на периферию в списке ВЗУ, но свое устойчивое место они занимают по сей день ( пользователям персональных компьютеров это не очень заметно). Ясно, что по скорости доступа к информации НМЛ всегда будут многократно проигрывать дисковым накопителям - ведь для того, чтобы считать информацию на нужном месте ленты, необходимо отмотать предшествующий ее кусок с начала. Однако попрежнему на лентах хранят большие объемы информации, которая не является оперативной, но требует очень надежного хранения, а также конфиденциальную информацию. На персональных компьютерах иногда используют специальный кассетный накопитель, размеры которого совпадают с размерами НГМД и который можно поставить на место последнего - так называемый