2.3.3. Компоненты материнской платы.

• Процессор (CPU, ЦП, ЦПУ, микропроцессор) – основная микросхема ПК, устанавливающая на материнскую плату в разъем soсket и выполняющая обработку информации в виде математических и логических операций. Конструктивно процессор выполнен в виде интегральной схемы размером 5*5*0,3 см. На процессоре установлен большой радиатор, охлаждаемый вентилятором (cooler).

На этой небольшой плате расположены миллионы элементов, соединенных по определенной схеме. Основные компоненты МП:

• центральное устройство управления,

• арифметико-логическое устройство,

• внутренняя регистровая память,

• кэш-память,

• схема формирования действительных адресов операндов для об­ращения к оперативной памяти,

• схемы управления системной шиной и др.

Основными характеристиками процессора, определяющими его производительность, является разрядность, тактовая частота и размер кэш-памяти.

• Разрядность процессора показывает величину информации в битах, которую он может обработать за один раз. В настоящее время наибольшее распространение получили 32- и 64-разрядные процессоры. Производительность последних выше.

• Другой параметр процессора – рабочая тактовая частота, показывающая, с какой скоростью обрабатывается информация в процессоре. Современные процессоры имеют тактовую частоту порядка 1-3 ГГц. Находящаяся в микросхеме процессора кэш-память существенно ускоряет его работу, сокращая время обращения процессора к относительно медленно работающей оперативной памяти. Кэш первого уровня выполняется в том же кристалле, что и сам процессор, и имеет объем порядка десятков Кбайт. Кэш второго уровня находится либо в кристалле процессора, либо в том же узле, что и процессор, хотя и исполняется на отдельном кристалле. Кэш-память первого и второго уровня работает на частоте, согласованной с частотой ядра процессора. Кэш-память третьего уровня выполняют на быстродействующих микросхемах типа SRAM и размещают на материнской плате вблизи процессора. Ее объемы могут достигать нескольких Мбайт, но работает она на частоте материнской платы.

Наиболее популярными являются процессоры фирм Intel, AMD и IBM. При этом 80% их рынка составляет линейка Intel: Pentium, Core 2, Celeron, i5, i7, Xeon, Itanium, и около 20% рынка приходится на процессоры AMD: Athlon, Duron, Sempron, AMD FX.

• Слоты –разъемы, для подключения дополнительных устройств: ISA, VLB, PCI, AGP, PCI-Express.

• Чипсет (chipset) — набор микросхем, обеспечивающих взаимодействие между процессором, памятью, накопителями и другими устройствами. В его состав входят два основных чипа, которые обычно называются северным (Northbridge) и южным (Southbridge) мостами. 

• Внутренняя память (основная память).

• Оперативная память (оперативное запоминающее устройство, ОЗУ, RAM) – набор микросхем, предназначенных для временного хранения данных, когда компьютер включен. При его выключении или отсутствии напряжения вся информация в ОЗУ теряется. Эту особенность оперативной памяти обязательно надо учитывать при работе на компьютере и записывать информацию на долговременные носители. Конструктивно оперативная память в компьютере размещается на стандартных панельках, называемых модулями. Модули оперативной памяти вставляют в соответствующие разъемы на материнской плате. Для повышения быстродействия компьютера процессор обменивается данными с оперативной памятью с высокой скоростью, на несколько порядков превышающей скорость доступа к другим носителям информации, например, дискам.

Основными параметрами ОЗУ являются: объем, обычно составляет 2-16 Гб, быстродействие. Для нормальной работы компьютера часть программ должна постоянно находиться в оперативной памяти (такие программы называются резидентные), однако в момент включения компьютера в оперативной памяти никакой информации нет.

• Постоянное запоминающее устройство (ПЗУ, ROM) – микросхема, в которой заложена программа диагностики и начальной загрузки компьютера - BIOS Setup Utility. Содержимое этой памяти энергонезависимо и не может быть изменено.

В современных компьютерах используется несколько видов портов.

• Последовательный порт (СОМ). В последнее время применяется не очень часто, в основном для подключения модемов.

• Параллельный порт (LPT). К нему подключаются некоторые модели принтеров, сканеров и другие устройства. Применяется редко.

• Игровой порт. К нему подключаются в основном устаревшие джойстики, рули и другие игровые манипуляторы.

• Порт PS/2. В первый для подключения клавиатуры, второй – для мыши.

• USB. Наиболее популярный интерфейс для самых разнообразных периферийных устройств. Позволяет подсоединять устройства при включенном питании и автоматически их настраивать.

• IEEE 1394 (FireWire). Высокоскоростной последовательный порт для цифровых видеоустройств.

• Инфракрасный порт (IrDA). Позволяет подключать периферийные устройства (мобильные телефоны и др.) без проводов, при этом информация передается с помощью инфракрасного излучения.

• Bluetooth. Относительно новый и быстро развивающийся беспроводный интерфейс, который имеет лучшие характеристики, чем инфракрасный порт.

• Платы расширения

• Графическая плата (видеокарта, видеоконтроллер, видеоадаптер) – устройство, преобразующее изображение, находящееся в памяти компьютера, в видеосигнал для монитора. Обычно видеокарта является платой расширения и вставляется в специальный разъём (ISA, VLB, PCI, AGP, PCI-Express) на материнской плате, но бывает и встроенной.

• Современная графическая плата состоит из следующих основных частей:

• Графический процессор (GPU) — занимается расчетами выводимого изображения, освобождая от этой обязанности центральный процессор, производит расчеты для обработки команд трехмерной графики.

• Видеоконтроллер — отвечает за формирование изображения в видеопамяти.

• Видеопамять — выполняет роль буфера, в котором в цифровом формате хранится изображение, предназначенное для вывода на экран монитора. Ёмкость видеопамяти измеряется в мегабайтах.

• Цифро-аналоговый преобразователь (ЦАП) — служит для преобразования изображения, формируемого видеоконтроллером, в уровни интенсивности цвета, подаваемые на аналоговый монитор.

Основными производителими видеокарт являются: ATI Technologies, NVIDIA Corporation, Matrox, 3D Labs, 3dfx (приобретена NVidia), S3 Graphics, XGI Technology Inc. (приобретена ATI в 2006 г.)

• Звуковая плата (звуковая карта, аудиоадаптер) используется для записи и воспроизведения различных звуковых сигналов: речи, музыки, шумовых эффектов.

Любая современная звуковая карта может использовать несколько способов воспроизведения звука. Одним из простейших является преобразование ранее оцифрованного сигнала снова в аналоговый. Глубина оцифровки сигнала (например, 8 или 16 бит) определяет качество записи и, соответственно, воспроизведения. Так, 8-разрядное преобразование обеспечивает качество звучания кассетного магнитофона, а 16-разрядное — качество компакт-диска.

В настоящее время звуковые карты чаще бывают встроенными в материнскую плату, но выпускаются также и как отдельные платы расширения.

На материнскую плату звуковая плата устанавливается в слоты ISA (устаревший формат) или РСI (современный формат). Когда звуковая плата установлена, на задней панели корпуса компьютера появляются порты для подключения колонок, наушников, микрофона…

Основные производители

Creative Labs, Diamond Multimedia System Inc., ESS Technology, KYE Systems (Genius), Turtle Beach Systems, Yamaha Media Technology.

• Сетевая плата (сетевая карта, сетевой адаптер, Ethernet card, NIC) — печатная плата, позволяющая взаимодействовать компьютерам между собой, посредством локальной сети.

Обычно, сетевая плата идёт как отдельное устройство и вставляется в слоты расширения материнской платы (в основном — PCI, ранние модели использовали шину ISA). На современных материнских платах, сетевой адаптер все чаще является встроенным, таким образом, покупать отдельную плату не нужно.

На сетевой плате имеются разъёмы для подключения кабеля витой пары и/или BNC-коннектор для коаксиального кабеля.

Сетевая карта относится к устройствам коммуникации (связи). Кроме нее к устройствам коммуникации относится модем, но он служит для организации связи в глобальной сети (Интернет). Скорость передачи данных устройствами коммуникации измеряется в битах в секунду (а также в Кбит/с и Мбит/с) скорость передачи данных в - до 100 Мбит/с.

• М одем. Устройство, предназначенное для обмена информацией между удаленными компьютерами по каналам связи, принято называть модемом (МОдулятор + ДЕМодулятор).

Рис. 5 Модемы

При этом под каналом связи понимают физические линии (проводные, оптоволоконные, кабельные, радиочастотные), способ их использования (коммутируемые и выделенные) и способ передачи данных (цифровые или аналоговые сигналы). В зависимости от типа канала связи устройства приема-передачи подразделяют на радиомодемы, кабельные модемы и прочие. Цифровые данные, поступающие в модем из компьютера, преобразуются в нем путем модуляции в соответствии с избранным стандартом (протоколом) и направляются в телефонную линию. Модем-приемник, понимающий данный протокол, осуществляет обратное преобразование (демодуляцию) и пересылает восстановленные цифровые данные в свой компьютер. Таким образом, обеспечивается удаленная связь между компьютерами и обмен данными между ними.

По способу подключения модемы делятся на два вида: внешние и внутренние. Внешний модем подключается к одному из COM-портов. Внутренний вставляется внутрь системного блока в виде платы расширения.

• TV-тюнер (TV tuner) — устройство, предназначенное для приёма телевизионного сигнала в различных форматах вещания (PAL, SÉCAM, NTSC) с показом на компьютере или просто на отдельном мониторе. TV-тюнер может представлять собой как отдельное устройство с радиовходом и аудио-видео выходами, подключающиеся к компьютеру через порт USB, так и плату расширения, вставляющиеся в слот ISA, или PCI, или PCI-Express.

Кроме того, большинство современных ТВ-тюнеров принимают FM-радиостанции и могут использоваться для захвата видео.