4.3 Внутренние устройства системного блока
МАТЕРИНСКАЯ ПЛАТА
Это основная плата ПК (рисунок 4), которая содержит схемные компоненты компьютера. Именно она определяет его потенциальные возможности и эффективность работы.
Материнская плата содержит основную часть устройства, дополнительные же или взаимозаменяемые платы называются дочерними или платами расширения.
На ней размещаются:
процессор – основная микросхема, выполняющая большинство математических и логических операций;
микропроцессорный комплект (чипсет) – набор микросхем, управляющих работой внутренних устройств компьютера;
шины – наборы проводников, по которым происходит обмен сигналами и данными между устройствами компьютера;
оперативная память – набор микросхем, предназначенных для временного хранения программ и данных при включенном компьютере;
постоянное запоминающее устройство – микросхема для длительного хранения данных;
слоты – разъемы для подключения дополнительных устройств.
Форм-фактор системной платы– стандарт, определяющий размеры системной платы для персонального компьютера, места ее крепления к корпусу; расположение на ней интерфейсов шин, портов ввода/вывода, разъёма центрального процессора (если он есть) и слотов для оперативной памяти, а также тип разъема для подключения блока питания.
Форм-фактор (как и любые другие стандарты) носит рекомендательный характер. Спецификация форм-фактора определяет обязательные и опциональные компоненты. Однако подавляющее большинство производителей предпочитают соблюдать спецификацию, поскольку ценой соответствия существующим стандартам является совместимость системной платы и стандартизированного оборудования (периферии, карт расширения) других производителей.
Виды форм факторов:
Устаревшие: Baby-AT; Mini-ATX; полноразмерная плата AT; LPX.
Современные: АТХ; microATX; Flex-АТХ; NLX; WTX, CEB.
Внедряемые: Mini-ITX и Nano-ITX; Pico-ITX; BTX, MicroBTX и PicoBTX
ЖЕСТКИЙ ДИСК(HDD, НЖМД) (HARD DISK DRIVE, НАКОПИТЕЛЬ НА ЖЕСТКИХ МАГНИТНЫХ ДИСКАХ)
Это основное устройство для долговременного хранения больших объемов данных и программ
группа соосных дисков, имеющих магнитное покрытие и вращающихся с большой скоростью. Над каждой поверхностью располагается головка чтения/записи.. При изменении силы тока, протекающего через головку, происходит изменение напряженности динамического магнитного поля в зазоре, что вызывает изменения в стационарном магнитном поле ферромагнитных частиц, образующих покрытие диска. Так осуществляется запись на диск. При считывании данных намагниченные частицы покрытия, проносящиеся вблизи головки, наводят в ней ЭДС самоиндукции. Возникающие при этом электромагнитные сигналы усиливаются и передаются на обработку.
Управление работой жесткого диска выполняет специальное аппаратно-логическое устройство – контроллер жесткого диска.
Основные параметры жесткого диска:
емкость;
надежность;
производительность.
производительность зависит от характеристик интерфейса, с помощью которого они связаны с материнской платой.
Среднее время доступа зависит от скорости вращения диска и лежит в пределах от 4-10 мкс.
Существует два показателя надежности винчестера:
число циклов старт/стоп, измеряется в тысячах (Start/StopCycles);
среднее время наработки отказов (MeanTimeBeforeFailure–MTBF) измеряется в сотнях тысячах часов.
Производительность жесткого диска оценивается тремя характеристиками:
количество операций ввода/вывода в секунду показывает число обращений, выполняемых за секунду (обращение состоит из вращения диска, перемещения привода и чтения/записи блока данных);
скорость передачи данных определяется скоростью вращения диска и используемым интерфейсом;
загрузка процессора – это доля тактов процессора, затраченных на обработку обращения к жесткому диску.
Существует два основных интерфейса для жестких дисков:
IDE(IntegratedDriveElectronics– электроника интегрированных накопителей) – для обычных компьютеров;
SCSI(SmallComputerSystemsInterface– интерфейс маленьких компьютерных систем) – для высокопроизводительных компьютеров.
ДИСКОВОД ГИБКИХ ДИСКОВ (FDD, НГМД)
ДИСКОВОДЫ ОПТИЧЕСКИХ ДИСКОВ
Принцип считывания информации можно разбить на четыре этапа:
Луч слабого лазера испускается лазер-диодом привода CD-ROM. Проходя через систему линз, он фокусируется на областях спирали данных компакт-диска, двигаясь по траекториям, задаваемым сервоприводом. Сервопривод служит для перемещения направляющей линзы.
Луч производит считывание, отражаясь с различной интенсивностью от пит-слоя компакт-диска.
Отраженный луч возвращается, попадая в группу призм. Там происходит его преломление и отражение на фотодетектор.
Фотодетектор определяет интенсивность светового потока и переправляет эту информацию к микропроцессору дисковода, который завершает ее анализ, преобразуя в цифровую последовательность.
Основная область применения: тиражирование программ и информационных материалов, таких как справочные руководства, обучающие пакеты, словари, энциклопедии и библиотеки изображений.
ВИДЕОКАРТА (ВИДЕОАДАПТЕР)
Совместно с монитором видеокарта образует видеоподсистему ПК (рисунок 6).
Рисунок 6
вставляется в один из слотов материнской платы.
Ранее (в устаревших ПК) использовались видеоадаптеры для шин ISA,VL-BusиPCI. Также был распространен стандартAGP. Сейчас широко используется более скоростная шинаPCI-E.
За время существования ПК сменилось несколько стандартов видеоадаптеров: MDA(монохромный),CGA(4 цвета),EGA(16 цветов),VGA(256 цветов).
В настоящее время применяются следующие:
SVGA(SuperVideoGraphicsAdapter), обеспечивающие по выбору до 16.7 миллионов цветов с возможностью произвольного выбора разрешения экрана из стандартного ряда значений (640×480, 800×600, 1024×768, 1152×864, 1280×1024 точек и далее).
XGA(eXtendedVideoGraphicsAdapter) – расширенный видеографический адаптер. Поддерживает разрешение — 1024×768, 256 цветов.
XGA-2 «продвинутая» версия видеорежимаXGA. Поддерживает я разрешение 1600x1200.
UXGA(UltraeXtendedVideoGraphicsAdapter) – сверхрасширенный видеографический адаптер. Поддерживает разрешение экрана 1600×1200 при 16,7 млн. цветов.
Все существующие видеокарты отличаются друг от друга по параметрам:
поддерживаемые видеорежимы, которые различаются между собой максимальным разрешением – количеством пикселей, отображаемых на мониторе по горизонтали и вертикале;
глубина цвета– количество оттенков цветов, которое определяется разрядностью представления цвета, например, 8 бит могут отобразить 256 цветов;
размер видеопамяти– напрямую зависит от первых двух параметров;
частота регенерации экрана– количество изображений, сменяемых в секунду. Зависит от частоты применяемого видеопроцессора.
Современные графические контроллеры содержат 128 или 256 МБ видеопамяти. Наиболее часто применяются два типа памяти:
SGRAM (Synchronous Graphics RAM)– синхронная графическая память, представляет собой разновидность синхронной статической памяти;
DDR SDRAM– аналогична применяемой в модулях оперативной памяти.
ЗВУКОВАЯ КАРТА
Звуковая карта явилась одним из наиболее поздних усовершенствований ПК (рисунок 7)
Рисунок 7
Она устанавливается в один из слотов материнской платы
Основные характеристики звуковой карты:
частота дискретизации;
разрядность АЦП.
Большинство звуковых карт поставляются с программным обеспечением, при этом синтез звука осуществляется по технологии FMиWT-синтеза.
в массовых персональных компьютерах вместо звуковых карт часто используется технология AC’97 (AudioCodec– звуковой кодек) компании Intel. Звуковая система интегрированная в чипсет материнской платы в качестве контроллера шиныAC-link, а аудио кодек или цифровой контроллер мог устанавливаться дополнительно на плату, или система работала на базе центрального процессора.
Следующее поколение архитектуры звуковой подсистемы материнских плат Azalea, 2006.
Звук воспроизводится через внешние звуковые колонки, подключаемые к выходу звуковой карты. Специальный разъем позволяет отправить звуковой сигнал на внешний усилитель. Имеется также разъем для подключения микрофона, что позволяет записывать речь или музыку и сохранять их на жестком диске для последующей обработки и использования.