а* • ^;

НИМИ

Системный блок ПК

Корпус персонального компьютера

Наиболее распространенным видом корпусов персональных компьюте­ров в настоящее время являются настольные блоки (desktop), к которым подключают все необходимое оборудование (рис. 2.1).

Конструктивно корпус ПК представляет собой неразборную прямоу­гольную жесткую металлическую раму (шасси), к которой прикреплены на винтах или защелках боковые панели. Переднюю панель ПК закрывает пластмассовая декоративная фальшпанель. На раме установлены боксы для дисковых накопителей двух типоразмеров — 3,5 дюйма и 5,25 дюйма. Их

Рис. 2.1. Корпус персонального компьютера со снятой крышкой

количество может варьировать в зависимости от назначения компьютера и типа корпуса. В большинстве случаев компьютеры общего назначения ком­плектуются двумя боксами под накопители 3,5 дюйма для установки на­копителей на гибких магнитных дисках, ZIP-дисководов или других уст­ройств, имеющих этот типоразмер. Кроме того, корпус ПК имеет 2 — 3 внутренних бокса 3,5 дюйма для размещения накопителей на жестком маг­нитном диске. Боксы типоразмера 5,25 служат для установки накопителей на оптических дисках (CD, DVD), но могут служить и для установки до­полнительных съемных устройств на 3,5 дюйма (типа Mobile Rack). На раме также находятся установочные места для крепления материнской платы.

В настоящее время системные блоки ПК имеют в основном вертикаль­ное расположение. От размера корпуса системного блока зависят, в част­ности, размеры и размещение системной платы, мощность блока питания и максимальное количество устанавливаемых приводов накопителей. Их параметры и дизайн могут варьировать в зависимости от фирмы-произво­дителя. Основные различия корпусов — мощность блока питания, наличие дополнительных вентиляторов охлаждения и количество установочных мест для плат расширения и накопителей. Корпуса системного блока типа tower занимают меньше места в горизонтальной плоскости и устанавлива­ются на столе, специальной подставке или непосредственно на полу.

На передней стороне системного блока (рис. 2.2) в отсек 3.5" может быть установлено устройство, совмещающее универсальный считыватель карт памяти, дополнительные разъемы USB и FireWire для подключения внешних устройств. Это устройство существенно упрощает подключение различных цифровых фото- и видеокамер и других устройств, имеющих этот интерфейс.

На задней стороне корпуса системного блока расположены вентиляци­онное отверстие системы охлаждения блока питания, панель портов ввода- вывода и окна под разъемы карт расширения. Панель портов ввода-выво­да традиционно включает порты PS/2 для подключения клавиатуры и мыши, порты LPT и СОМ, порты USB, сетевой разъем RJ-45, аудиоразъе­мы для подключения акустических систем и разъемы FireWire для под-

2.1 Корпус персонального компьютера

11

Рис. 2.3. Блок питания

включения цифровых видеоустройств (например, цифровых видеокамер). Следует учитывать, что состав и спецификация компонентов материнской платы, и, соответственно, наличие портов ввода-вывода может существен­но различаться в зависимости от конструкции и назначения ПК.

Корпус компьютера при продаже обычно комплектуется блоком пита­ния (рис. 2.3). Мощность блока питания имеет различные фиксированные значения. Выбор мощности блока питания зависит от количества перифе­рийных устройств и мощности, рассеиваемой процессорами материнской и дочерних плат. Наибольшее распространение в домашних и офисных ком­пьютерах имеют блоки питания мощностью от 350 до 450 Вт.

На задней стенке блока питания установлен вентилятор (Fan) для ох­лаждения. Системные блоки больших размеров, обычно используемые для мощных серверов, снабжаются несколькими установочными местами для дополнительных вентиляторов охлаждения.

Блок питания обычно имеет свой собственный выключатель, располо­женный на задней стенке. Там же расположен разъем для шнура питания.

Материнская (системная) плата компьютера представляет собой плоский лист фольгированного стеклотекстолита, на котором разме­щены основные электронные компоненты (рис. 2.4). У некоторых компь­ютеров на одной системной плате могут сосредоточиться практически все элементы, необходимые для его работы (All-In-One, «все-в-одном»). Одна-

Материнская плата

12 Системный блок пк

ко чаще встречаются системные платы, на которых расположены лишь самые основные компоненты, а элементы связи с периферийными устрой­ствами располагают на отдельных платах, вставляемых в специальные разъемы (слоты) расширения. Разъемы расширения связаны друг с другом рядом параллельных проводников, по которым осуществляется передача данных, адресов и управляющих сигналов.

Материнская плата — основной компонент ПК, она определяет его технические характеристики и стоимость. Основными устройствами (рис. 2.5), размещенными на материнской плате, являются гнездо для установ­ки микросхемы центрального процессора, основной набор микросхем (чип­сет), системный BIOS, контроллеры периферийных устройств, а также на­бор вспомогательных элементов. Кроме того, на материнской плате распо­ложены аккумулятор для поддержания работы энергонезависимой памяти (ПЗУ), разъемы (слоты) для подключения модулей оперативной памяти (ОЗУ) и плат (карт) дополнительных устройств (звуковая плата, внутренний факс-модем и др.). Для подключения динамика, индикаторов, кнопок управ­ления, расположенных на корпусе системного блока, на материнской плате имеются специальные миниатюрные разъемы-вилки (connector). Для изме­нения конфигурации системы используются микропереключатели (jamper).

Различные фирмы-изготовители выпускают разнообразные материнс­кие платы, различающиеся как размерами, так и номенклатурой и харак­теристиками установленных на них устройств.

Форм-фактор определяет габариты, установочные отверстия, разъе­мы питания материнской платы, а также требования к системе охлажде­-

13

ния. При выборе комплектующих для компьютера необходимо помнить, что корпус компьютера должен поддерживать форм-фактор материнской платы. Возможные форм-факторы материнских плат — ATX, mATX, ВТХ, mBTX, pico ВТХ:

• ATX (Advanced Technology extended) — один из самых распространен­ных форматов материнских плат для ПК, идеально подходит для до­машнего или офисного компьютера. Платы АТХ имеют размеры 30,5x24,4 см и поддерживают семь слотов расширения. Основной разъем для подключения блока питания на материнской плате стан­дарта АТХ может иметь 20 или 24 контакта. Практически все новые модели материнских плат имеют 24-контактный разъем;

• mATX (micro АТХ) — несколько уменьшенный по размерам стандарт АТХ. Подходит для построения офисных компьютеров, когда не тре­буется много слотов для расширения системы. Платы mATX имеют размеры 24,4x24,4 см и поддерживают четыре слота расширения. Ос­новной разъем для подключения блока питания на материнской пла­те стандарта mATX может иметь 20 или 24 контакта;

• ВТХ (Balanced Technology Extended) — новый стандарт, который при­ходит на смену АТХ. При разработке этого форм-фактора большое внимание уделялось эффективному охлаждению установленных на плате элементов. ВТХ идеально подходит для построения миниатюр­ных компьютеров. Материнские платы ВТХ имеют размеры 26,7x32,5 см и поддерживают семь слотов расширения;

Рис. 2.5. Основные устройства материнской платы

Socket F	Opteron
S462	Athlon XP
S754	Athlon 64, Sempron
S939	Athlon 64, Opteron
AM 2	Athlon 64 X2, Sempron
AM2+	Phenom

Тип разъемов	Процессоры
Intel
LGA 1366	Core i7
LGA771	Xeon
LGA775	Celeron Dual-Core, Core 2 Duo, Core 2 Extreme, Core 2 Quad
S478	Pentium 4, Celeron

Разъем центрального процессора. В настоящее время в материнских платах используется разъем типа Socket — центральный процессор встав­ляется в него плашмя, параллельно системной плате (рис. 2.6). В табл. 2.1. приведены типы разъемов и соответствующие им процессоры.

Чипсет (Chipset) — набор микросхем, которые являются связующим звеном между компонентами материнской платы. Чипсет определяет основ­ные характеристики материнской платы: тип поддерживаемых процессо­ров, тип и объем памяти, стандарт шины для карт расширения и т. д. Он обычно состоит из двух микросхем — северного и южного мостов (рис. 2.7). Северный мост больше по размерам и располагается рядом с ЦП. Он отве­чает за взаимодействие процессора с памятью, поддержку графических шин и т.д. Северный мост может выделять достаточно много теплоты, поэтому для его охлаждения иногда устанавливается радиатор. В южном мосте обычно находятся контроллеры периферийных устройств, локальной сети,

Системный блок ПК

шины USB. От модели чипсета зависят и различные дополнительные во можности — например, интегрированный звук или видеоадаптер. Это п зволяет обойтись без дополнительных плат расширения. Правда, интегр] рованные в чипсет звук и графика не всегда отличаются богатыми возмоя ностями, но для офисных компьютеров этого вполне достаточно.

Микросхема BIOS (Basic Input Output System — базовая систем ввода-вывода) выполнена на основе энергонезависимой памяти, питанк которой осуществляется от специального аккумулятора, также находящ< гося на системной плате. Эта микросхема содержит специальные програь мы, тестирующие основные устройства ПК после его включения. Она хрг нит параметры конфигурации и настройки системы (CMOS Setup). Эти ш стройки при необходимости можно изменять, что позволяет подготовлен ному пользователю оптимизировать конфигурацию своей системы и настрг ивать ее под конкретные задачи — например, на максимальное быстродей ствие в ущерб надежности, или, наоборот, на максимальную надежность : устойчивость за счет некоторого уменьшения быстродействия системы. Пр] необходимости можно также изменить и саму программу, определяющуь содержание настроек BIOS (так называемая перепрошивка BIOS).

Слоты для установки модулей памяти — на сегодняшний ден: наибольшее распространение получили материнские платы под три тип! памяти — DDR DIMM, DDR2 DIMM, DDR3 DIMM:

DDR DIMM, или DDR SDRAM (Double Data Rate SDRAM) DIMM, - это тип синхронной динамической памяти с удвоенной скоростью пе редачи данных. Основным ее отличием от предыдущей модели SDRA1V является возможность удвоить пропускную способность шины за счеч двух тактов передачи данных. В материнских платах для настольны? компьютеров используются модули DDR SDRAM форм-фактора DIMM 184-pin;

• DDR2 DIMM, или DDR2 SDRAM, — следующее поколение после DDF SDRAM, она использует ту же технологию «удвоения частоты». Основ­ное отличие от DDR — способность работать на более высокой часто­те. В материнских платах для настольных компьютеров используют­ся модули DDR2 SDRAM форм-фактора DIMM 240-pin;

• DDR3 DIMM, или DDR3 SDRAM, — следующее поколение после DDR2 SDRAM. Данная плата использует ту же способность работать на более высокой частоте. Модули DDR3, так же как и DDR2, имеют 240 кон­тактных площадок, но при этом используются другие «ключи» (ориен­тирующие прорези), что делает их несовместимыми со старыми слотами. На системных платах обычно имеется 2 — 4 слота для установки моду­лей памяти. Контакты как на слотах, так и на модулях делают позолочен­ными для уменьшения их окисления. Конструкция слота предусматривает наличие специальных защелок, удерживающих модуль в гнезде. Чтобы из­влечь модуль из слота, эти защелки необходимо раздвинуть в стороны.

Современные материнские платы поддерживают работу памяти в двух­канальном режиме. В двухканальном режиме вся оперативная память раз-

L

бивается на два блока, с каждым блоком памяти работает отдельный не­зависимый контроллер, благодаря чему эффективная пропускная способ­ность удваивается. Для работы в двухканальном режиме необходимо ис­пользовать модули памяти одинакового объема с одинаковыми характери­стиками, установленные парами.

Слоты для установки плат расширения — например, видеокар­ты, внутреннего модема, сетевой карты и т.д. На современных материнс­ких платах обычно устанавливают слоты шин различных типов: PCI, AGP, PCI-E, PCI-X:

• PCI (Peripheral Components Interconnect) — локальная шина соедине­ния периферийных устройств — остается самой популярной шиной для подключения дополнительных карт расширения. Чем больше на материнской плате слотов PCI, тем выше потенциал для расширения возможностей компьютера. В свободные PCI-слоты можно дополни­тельно установить сетевую карту, модем, звуковую карту, TV-тюнер, Wi-Fi-адаптер и т.д.;

• AGP (Accelerated Graphics Port) — формат шины, разработанный на базе шины PCI специально для подключения видеоадаптеров. До не­давнего времени AGP был практически единственным способом под­ключения видеокарт, но новый формат PCI-Е постепенно вытесняет AGP. Современные модели материнских плат поддерживают AGP 8Х, который обеспечивает скорость передачи данных до 2,1 Гбит/с;

• PCI-E (PCI Express) — новый стандарт шины для персональных ком­пьютеров, который сейчас приходит на смену PCI и AGP. Ширину про­пускания канала PCI Express можно масштабировать за счет добавле­ния каналов с данными, при этом получаются соответствующие модифи­кации шины (PCI-E xl, х4, х8, х16). Даже самая медленная PCI-E х1 по скорости примерно в два раза превосходит скорость AGP. Шина PCI Express обеспечивает скорость передачи до 2,5 Гбит/с. Слот PCI-Е х16, как самый скоростной (до 8 Гбит/с), обычно используется для установ­ки видеокарты. Наличие двух одинаковых слотов PCI-Е позволяет ис­пользовать сразу два видеоадаптера в параллельном режиме;

• PCI-X (PCI extended) — разновидность шины PCI, которая поддержи­вает 64-битный или 32-битный обмен данными и двойное питание (3,3 и 5В). PCI-Х обычно используется в рабочих станциях и серверах для подключения высокоскоростных контроллеров, например, гигабитных сетевых карт или RAID-контроллеров.

Все слоты на материнской плате окрашены в различные цвета, что значительно облегчает установку в них различных устройств.

Для подключения к системной плате дисковых накопителей служит специальный кабель (шлейф), который одним концом вставляется в соответствующий слот расширения на материнской плате, а другим — в слот с накопителем. Кроме этого, необходимо дополнительное устройство сопряжения дискового накопителя и шины — контроллер, обычно встро­енный в накопитель (например, жесткого диска), который обеспечивает вза-

имодействие устройства с локальной шиной по интерфейсу IDE, SAT SCSI и SAS:

• IDE (Integrated Drive Electronics) — параллельный интерфейс передачи данных, который до недавнего времени был стандартным интерфейсом подключения жестких дисков в персональных компьютерах. В настоящее время при подключении жестких дисков вместо IDE чаще используется SATA, но IDE все еще остается основным интерфейсом д. подключения оптических накопителей (CD/DVD). Существует несколько разновидностей IDE, основными из которых являются UltraDMA 66 UltraDMA 100, UltraDMA 133. Их отличие в максимальной скорости передачи данных — 66 Мбит/с, 100 Мбит/с, 133 Мбит/с соответственно;

• SATA (Serial АТА) — последовательный интерфейс для подключен] жестких дисков. В отличие от традиционного параллельного IDE АТ со скоростью до 133 Мбит/с, позволяет достичь скорости переда* данных до 150 Мбит/с;

• SATA II — дальнейшее развитие стандарта SATA, скорость передав увеличена до 300 Мбит/с, добавлена возможность подключения к о, ному порту нескольких дисков;

• SCSI (Small Computer System Interface) — высокоскоростной интерфейс передачи данных, обычно используется для подключения устройств, требующих большой скорости передачи данных, например жестких дисков. В большинстве случаев контроллер SCSI используете в серверах и рабочих станциях. Существует несколько разновидностей SCSI, основными из которых являются Ultra 160 и Ultra 320, которые обеспечивают передачу данных до 160 Мбит/с и до 320 Мбит/ соответственно. Однако из-за их относительно высокой стоимости редко используются в домашних и офисных компьютерах.

Шина — это набор проводников, по которым информация (данные передаются от одного устройства системной платы к другому. Ее можно представить как скоростную магистраль, по которой данные пересылаются от одного устройства к другому. Это перемещение, как и движение машин по автомагистрали, должно подчиняться определенным правилам. Поэтому совершенно недостаточно просто соединить проводами два устройства — необходимо согласовать уровни сигнала, скорости его передачи и обработки, приоритет различных операций, адресацию сигнала и т.д. Принято различать системную и локальную шины. По систем ной шине осуществляется обмен данными между центральным процессором, чипсетом и оперативной памятью. Вторая служит для передач* данных от чипсета к контроллерам и слотам расширения периферийных устройств.

Основными параметрами, определяющими скорость передачи данных по шине, являются ее разрядность и тактовая частота. Эти параметры шины определяются центральным процессором и чипсетом. Чем больше частота шины, тем выше ее пропускная способность и общая производи-

19

тельность системы. Большинство современных системных плат поддержи­вают 32-разрядные шины и более современные 64-разрядные шины. Так­товая частота шины в современных системных платах составляет от 400 до 1 033 МГц.

Разъемы для подключения периферийных устройств находят­ся на задней панели материнской платы и служат для подключения мони­тора, клавиатуры, мыши, принтера, источников аудио- и видеосигналов, внешних дисковых накопителей и пр. (см. рис. 2.4):

ш разъем параллельного интерфейса LPT (Linear Printer Port) позволя­ет подключать принтер или другие периферийные устройства. Сейчас устройств с параллельным интерфейсом LPT становится все меньше, соответственно, поддержка разъема LPT на материнской плате необя­зательна;

• разъем последовательного интерфейса СОМ может использоваться для подключения к компьютеру мобильных телефонов, смартфонов, КПК и другой периферии, но из-за низкой скорости передачи данных в на­стоящее время COM-порт используется все реже и реже;

• разъемы PS/2 предназначены для подключения мыши и клавиатуры;

• разъем RJ-45 для подключения к локальной вычислительной сети. Современные платы используют контроллеры для работы с макси­мальной скоростью 100 Мбит/с и 1000 Мбит/с, но для реализации максимальной скорости работы необходимо, чтобы и вся сеть, к ко­торой подключается компьютер, поддерживала бы такую скорость. В некоторых случаях производитель устанавливает сразу два контрол­лера Ethernet и, соответственно, два сетевых разъема RJ-45;

• разъемы USB (Universal Serial Bus) — универсальная шина с после­довательной передачей данных. Интерфейс USB поддерживается большинством современных материнских плат. Помимо широкой рас­пространенности преимуществом USB-интерфейса является возмож­ность «горячего» подключения (к работающему компьютеру). Версия USB 1.1 позволяет обмениваться данными со скоростью до 12 Мбит/с, USB 2.0 — до 480 Мбит/с. Практически все современные материнс­кие платы оборудованы USB 2.0. Их количество доходит до 8, и рас­полагаются они не только на задней, но и на передней панели;

• разъем GAME/MIDI (Musical Instrument Digital Interface — цифровой интерфейс музыкальных инструментов) позволяет подключать к ком­пьютеру различные игровые манипуляторы, например, джойстики, а также устройства с MIDI-интерфейсом, например, клавиатуру синте­затора. Такая клавиатура превратит ваш компьютер в полноценный музыкальный инструмент;

• разъемы звуковой карты Lineln, LineOut и Mic служат для подклю­чения источника звукового сигнала (например, магнитофона или мик­рофона) и внешнего усилителя соответственно. Для подключения мно­гоканальных акустических систем в современных материнских платах применяется

• расширенный звуковой выход;