Лабораторна робота №1. Тема: Історія розвитку і класифікація персональних комп'ютерів. Розбирання і перевірка комп'ютера. Материнська (системна) плата.
Мета роботи: 1.Ознакомиться з історій розвитку і класифікацією персональних комп'ютерів. Оволодіти навиками в розбиранні і перевірці персональних комп'ютера.
2.Вивчити пристрій материнської плати і всіх комплектуючих, які входять в комп'ютер. Навчитися користуватися програмами для тестування комп'ютера.
Устаткування: комп'ютер, набір викруток, (материнська плата, мультикарта, відеокарта).
Теоретичні відомості.
У 1981г. фірмою IBM був представлений новий комп'ютер під назвою IBM PC. Як основний мікропроцесор комп'ютера був вибраний новітній тоді 16-розрядний мікропроцесор Intel-8080. У комп'ютері були використані і інші комплектуючі різних фірм, а його програмне забезпечення було доручене фірмі Microsoft. З тих пір бути продано більше 10 млн. IBM PC, а на його основі виросло величезне сімейство комп'ютерів і периферійних пристроїв.
Важливу роль в розвитку IBM PC сумісних комп'ютерах зіграв закладений в них принцип фірмою IBM відкритої архітектури. Фірма IBM зробила комп'ютери не єдиним нероз'ємним пристроєм, а забезпечила можливість його збірки з незалежно виготовлених частин. При цьому методи сполучення різних частин комп'ютера і під'єднування до нього зовнішніх пристроїв не трималися у секреті.
Існують достатньо багато систем класифікації комп'ютерів.
1. За призначенням. Він пов'язаний з тим, як комп'ютер застосовується. За цим принципом розрізняють великі ЕОМ (електроннообчислювальні машини), МІНІ-ЕОМ, МІКРО-ЕВМ і персональні комп'ютери, які в свою чергу, підрозділяються на масові, ділові, портативні, розважальні і робочі станції.
2. По рівню спеціалізації. По рівню спеціалізації комп'ютери ділять на універсальні і спеціалізовані.
3. По типу розміру. Так розрізняють настільні (desktop), портативні (notebbok) і кишенькові (palmtop) моделі.
4. По сумісності. В світі існують безліч різних видів і типів комп'ютерів. Вони випускаються різними виробниками, збираються з різних деталей, працюють з різними програмами. При цьому дуже важливим питанням стає сумісність різних комп'ютерів між собою. Апаратна сумісність. По апаратній сумісністю розрізняють так звані апаратні платформи. Окрім апаратної сумісності існують і інші види сумісності: сумісність по рівню операційної системи, програмна сумісність, сумісність на рівні даних.
5. По типу використовуваного процесора.
Персональний комп'ютер загального призначення має як мінімум три складові частини — системний блок, клавіатуру і дисплей.
Цей мінімум може розширятися додатковими пристроями — маніпуляторами (миша, трекбол, джойстик), пристроями висновку (принтер, плоттер), пристроями введення (сканер, зчитувачі штрих-кодів і магнітних карт), мультимедійними пристроями (аудіо і відео), додатковими пристроями зберігання даних (стрімер, дискові пристрої), комунікаційними пристроями (модем, адаптер локальної мережі, телефон) і рядом інших. Ці додаткові пристрої або вбудовуються в системний блок, або є окремими «коробками», що підключаються до системного блоку.
Системний блок є центральним блоком комп'ютера, що визначає його основні характеристики — продуктивність (тип і тактову частоту) процесора, об'єм оперативної і дискової пам'яті, графічну систему, аудіосистему і ряд інших. Системний блок включає ряд обов'язкових компонентів:
системну платню;
дисплейний адаптер;
пристрої дискової пам'яті;
набір роз'ємів для підключення зовнішніх пристроїв;
5.блок живлень, систему охолоджування або просто вентиляції особливо актуальну для високочастотних процесорів, високооборотних вінчестерів і графічних адаптерів з могутніми акселераторами.
Материнська плата — основна платня персонального комп'ютера (System board або Motherbord), що визначає архітектуру і продуктивність комп'ютера. На ній розміщуються:
1. Процесор — основна мікросхема, що виконує більшість математичних і логічних операцій;
2. Мікропроцесорний комплект (чипсет) — набір мікросхем, що управляють роботою внутрішніх устроїв комп'ютера і визначають основні функціональні можливості материнської плати;
3. Шини — набори провідників, по яких відбувається обмін сигналами між внутрішніми устроями комп'ютера;
4. Оперативна пам'ять (оперативний пристрій, що запам'ятовує, ОЗУ) — набір мікросхем, призначених для тимчасового зберігання даних, коли комп'ютер включений;
5. ПЗП (постійний пристрій, що запам'ятовує) — мікросхема, призначена для тривалого зберігання даних, у тому числі і коли комп'ютер вимкнений;
6. роз'єми для підключення додаткових пристроїв (слоти).
Окрім цих суто обов'язкових засобів, на більшості сучасної системної платні встановлюють і контроллери НГМД, інтерфейси COM- і LPT – портів, 2-6 портів USB, пару каналів ATA.
Процесор — основна мікросхема комп'ютера, в якій і виробляються всі обчислення. Починаючи з процесора 486, співпроцесор став частиною основного процесора (включаючи і мікросхему Intel487). Конструктивно процесор складається з осередків, схожих на елементи оперативної пам'яті, але в цих осередках дані можуть не тільки зберігатися, але і змінюватися. Внутрішні осередки процесора називають регістрами.
Картою (платнею) розширення (expansion card) називають друкарську платню з краєвим роз'ємом, встановлювану в слот розширення. Карти розширення, що приносять в PC який-небудь додатковий інтерфейс, називають інтерфейсними картами (interface card). Оскільки інтерфейсна карта є «пристосуванням» для підключення якого-небудь пристрою, до неї застосовна і назва адаптер (adapter). Наприклад, дисплейний адаптер (display adapter) служить для підключення дисплея-монітора.
Слот (slot) — це щілистий роз'єм, в який встановлюється яка-небудь друкарська платня. Слот розширення (expansion slot) в PC є роз'ємом системної шини в сукупності з прорізом в задній стінці корпусу комп'ютера — тобто посадочне місце для установки карти розширення. Слоти розширення мають роз'єми шин ISA/EISA, PCI, AGP, MCA, VLB або PC Card (PCMCIA. Внутрішні слоти використовуються і для установки модулів оперативної пам'яті (DIMM), кеш-пам'яті (COAST), процесорів (Pentium II/III, Athlon), а також процесорних модулів і модулів пам'яті в деяких моделях PC.
Для економії місця на системній платні використовують так званий
слот, що розділяється (Shared Slot). Насправді це вікно на задній стінці корпусу, що розділяється, яке може використовуватися або картою ISA, або картою PCI.
Сокет (socket) є кублом, в яке встановлюються мікросхеми. Його контакти розраховані на мікросхеми з штирьковимі висновками в корпусах DIP, PGA у всіх модифікаціях. Сокет ZIF-Socket (Zero Insertion Force — з нульовим зусиллям вставки) призначений для легкої установки при високій надійності контактів. Ці кубла мають замок, відкривши який можна встановити або вилучити мікросхему без додатку зусилля до її висновків.
Джампер (jumper) є знімною перемичкою, встановлюваною на штирькові контакти Джампери, що стирчать з друкарської платні, використовуються для конфігурації різних компонентів як вимикачі або перемикачі, для яких не вимагається оперативного управління.
DIP-переключатели (DIP switches) є малогабаритними вимикачами в корпусі DIP, вживаними для тих же цілей, що і джампери. Їх перевага в легшому перемиканні.
Оперативна пам'ять (RAM—Random Access Memory) — це масив кристалічних осередків, здатних зберігати дані. Існує багато різних типів оперативної пам'яті, але з погляду фізичного принципу дії розрізняють динамічну пам'ять (DRAM) і статичну пам'ять (SRAM). Оперативна пам'ять в комп'ютері розміщується на стандартних панельках, званих модулями. Конструктивно модулі пам'яті мають два виконання — однорядні (SIMM-модули) і дворядні (DIMM-модули).
Основними характеристиками модулів оперативної пам'яті є об'єм пам'яті і час доступу. SIММ-модули поставляються об'ємами 4,8,16,32 Мбайт, а DIММ-модули — 16,32, 64,128 Мбайт і більш.
Статична кеш-пам'ять на системній платні стала широко застосовуватися з процесорами 386, 486 і Pentium, продуктивність яких сильно відірвалася від швидкодії динамічної пам'яті. Як кеш-пам'ять застосовуються наступні типи статичної пам'яті:
Async SRAM, вона ж A-SRAM або просто SRAM, – традиційна асинхронна пам'ять;
Sync Burst SRAM, або SB SRAM, – пакетна синхронна пам'ять;
PB SRAM – пакетно-конвейєрна синхронна пам'ять
Зв'язок між всіма власними і підключаються пристроями материнської плати виконують її шини і логічні пристрої, розміщені в мікросхемах мікропроцесорного комплекту (чипсета). Від архітектури цих елементів багато в чому залежить продуктивність комп'ютера.
ISA (Industry Standard Architecture). Вона не тільки дозволила зв'язати всі пристрої системного блоку між собою, але і забезпечила просте підключення нових пристроїв через стандартні роз'єми (слоти). Пропускна спроможність шини, виконаної по такій архітектурі, складає до 5,5 Мбайт/с, але, не дивлячись на низьку пропускну спроможність, ця шина продовжує використовуватися в комп'ютерах для підключення порівняно «повільних» зовнішніх пристроїв, наприклад звукових карт і модемів.
_EISA (Extended ISA), відмінний збільшеним роз'ємом і збільшеною продуктивністю (до 32 Мбайт/с). Як і ISA, в даний час даний стандарт вважається застарілим.
VLB. Назва інтерфейсу переводиться як локальна шина стандарту VESA (VESA Local Bus). Воно зв'язане тим, що при упровадженні процесорів третього і четвертого поколінь (Intel 80386 і Intel 80486) частоти основної шини (як основна використовувалася шина ISA/EISA) стало недостатнє для обміну між процесором і оперативною пам'яттю. Локальна шина, що має підвищену частоту, зв'язала між собою процесор і пам'ять в обхід основної шини.
PCI (Peripheral Component Interconnect — стандарт підключення зовнішніх компонентів) був введений в персональних комп'ютерах, виконаних на базі процесорів Intel Pentium. За своєю суттю це теж інтерфейс локальної шини, що пов'язує процесор з оперативною пам'яттю, в яку врізані роз'єми для підключення зовнішніх пристроїв. Для зв'язку з основною шиною комп'ютера (ISA/ EISA) використовуються спеціальні інтерфейсні перетворювачі — мости PCI (PCI Bridge). У сучасних комп'ютерах функції моста PCI виконують мікросхеми мікропроцесорного комплекту (чипсета).
FSB. Шина PCI, що з'явилася в комп'ютерах на базі процесорів Intel Pentium як локальна шина, призначена для зв'язку процесора з оперативною пам'яттю. Сьогодні вона використовується тільки як шина для підключення зовнішніх пристроїв, а для зв'язку процесора і пам'яті, починаючи з процесора Intel Pentium Pro використовується спеціальна шина, що одержала назву Front Side Bus (FSB). Ця шина працює на дуже високій частоті 100-125 Мгц. В даний час упроваджуються материнські плати з частотою шини FSB133 Мгц і ведуться розробки платні з частотою до 200 Мгц.
USB (Universal Serial Bus — універсальна послідовна магістраль). Цей стандарт визначає спосіб взаємодії комп'ютера з периферійним устаткуванням. Він дозволяє підключати до 256 різних пристроїв, що мають послідовний інтерфейс. Продуктивність шини USB відносно невелика і складає до 1,5 Мбит/с, але для таких пристроїв, як клавіатура, миша, модем, джойстик і т. п., цього досить. Зручність шини полягає у тому, що вона практично виключає конфлікти між різним устаткуванням, дозволяє об'єднувати декілька комп'ютерів в просту локальну мережу без застосування спеціального устаткування і програмного забезпечення.
У корпусі комп'ютера материнська плата встановлюється на 5-6 спеціальних пластикових стійках і фіксується 1-2 гвинтами, які одночасно сполучають загальний дріт платні з корпусом.
Системна платня має безліч інтерфейсних роз'ємів. Кубло підключення клавіатури і слоти системної шини розташовані в місцях, строго визначених щодо задньої кромки платні. Це необхідно для узгодження з відповідними прорізами задньої стінки корпусу. Решта роз'ємів, призначених для підключення живлення, індикаторів і кнопок лицьової панелі корпусу, інтерфейсів гнучких і жорстких дисків, портів введення/висновку, розташовуються довільно, так само як і кубла для модулів пам'яті.
Живлення на платню подається двома 6-контактними роз'ємами, для яких слід запам'ятати правило: "чорним до чорного". Йдеться про чотири загальні дроти чорного кольору, які при правильному підключенні повинні бути поряд. У новому стандарті АТХ роз'їм живлення один, але 20-штирьковий і з направляючим ключем.
До компонентів лицьової панелі відносяться:
1. Кнопки і перемикачі, (SW - Switch): Reset, Turbo.
2. Індикатори (LED) режимів Turbo, тактової частоти, живлення і звернення до жорсткого диска.
3. Системний динамік - Speaker.
Якщо на платні відсутні написи, а паспорта немає, то призначення інтерфейсних роз'ємів можна визначити по числу контактів: 10-СОМ порт; 16-порт джойстика; 26 -параллельний порт принтера; 34-гнучкі диски; 40-жорсткі диски IDE. Перші контакти роз'єму звичайно пронумеровані і мають контактний майданчик квадратної, а не круглої форми. На сполучних кабелях - шлейфах перший дріт виділяється забарвленням або штрихуванням.