В предыдущей статье были рассмотрены основные периферийные устройства компьютера . Если Вы её не читали, то рекомендую ознакомиться перед прочтением данной статьи. Также рекомендую почитать про то, как пользоваться сайтом . Сегодня же мы заберёмся в "святую святых": системный блок или "системник " в обиходе. Чтобы было наглядно я разобрал собственный системный блок и сделал фотографии, которые Вам и предоставлю в качестве наглядного пособия, скажем так, устройство системного блока в картинках . Начнём с внутреннего устройства системного блока , а потом перейдём к наружному. Приступим!

Для начала стоит оговориться, что системный блок по форме может быть горизонтальным (называется Desktop), который обычно находится под монитором, или вертикальным, который называется Tower (c англ."башня"). Корпус Tower в зависимости от размера может быть big, midi и mini. Наиболее распространён корпус mini tower, его Вы можете как раз и увидеть на фотографиях. Кстати, Вы можете ознакомиться с устройством системного блока своего персонального компьютера , однако нужно быть весьма и весьма аккуратными и сперва полностью обесточить компьютер, а только потом уже начинать что-то делать. Желательно отсоединить все провода, однако если возникнут проблемы с их подключением, то лучше не стоит. О подключении устройств к системному блоку мы поговорим в цикле статей, разобравшись с внешними разъёмами системного блока . Если системный блок нужно достать из под стола, к примеру, то это надо делать весьма аккуратно, избегая сотрясений и ударов. Мне, чтобы увидеть, что находится в системном блоке, необходимо снять боковую крышку, открутив 2 шурупа на задней стенке, однако устройство корпуса может быть весьма разнообразным. Главное внимательно осмотреть корпус и понять на чём крепится крышка. Он должна сниматься без особых усилий, поэтому не стоит усердствовать. Итак, крышка снята, давайте разбираться что для чего нужно.

Начнём с системной платы , которую ещё называют материнской , а иногда и вовсе ласково "мать". И немудрено: она самая большая и (как и положено матери) следит за оравой других устройств и координирует их работу, передаёт сигнал от одного к другому. Найти её несложно, материнская плата, как я уже сказал, большая. На фото она выделена зелёной рамочкой и помечена цифрой (1) в уголке.

Под цифрой (2) скрывается в системном блоке процессор. Он действительно скрывается, потому что на фото и вообще его не видно. Однако выглядит он вот так:

– это специально выращенный камень кремния, в котором, к тому же, находится невероятно много других элементов: транзисторов, которые соединены между собой. Процессор является своеобразным «мозгом», ведь он обрабатывает поступающую информацию. Одной из его важнейших характеристик является тактовая частота, которая представляет собой количество самых простых (элементарных) операций может выполнить за единицу времени (секунду). Измеряется в МГц (мегагерцах – то есть в миллионах герц) или ГГц (гигагерцах – миллиардах герц). Немало, правда ли? Обычно Вы можете увидеть эти цифры в описании комплектации купленного компьютера или в объявлении по продаже. К примеру 3000 МГц. Самые распространенные процессоры марки Intel и AMD. Во время работы процессор нагревается, поэтому на него устанавливается радиатор , который отводит всю эту теплоту, а сверху ещё устанавливается кулер – это маленький вентилятор, который гоняет воздух и охлаждает радиатор. Как раз его Вы и видите под цифрой (2), а под ним заметен радиатор. Давайте посмотрим ещё раз на более крупном фото:

Компьютер оперирует информацией, поэтому её надо где-то хранить. Проведём аналогию с человеком: есть вещи, которые нам нужны только во время работы, к примеру, формула. Нам её помнить необязательно, да и невозможно держать всё в голове, поэтому она записана где-то в книге или в записной книжке. Так и компьютер: все данные хранит на накопителях, а когда какие-то данные нужны для работы и ими надо воспользоваться, то загружает их в оперативную память (ОЗУ – оперативное запоминающее устройство ). Она под номером (3) на общем фото. Загружает потому, что так с ней быстрее работать, ведь эта память очень быстрая. Когда компьютер выключен, то в этой памяти ничего нет, всё стирается, так же, как и у нас, когда мы спим – мы не можем думать в это время. И вот в это время информация на компьютере находится только на накопителях.

Под обозначениями (7а) и (7б) и выделенные жёлтым цветом, как раз жёсткие диски . Жёсткий диск ещё называют винчестером , а в обиходе "винтом" или "веником". На нём данные хранятся даже когда компьютер выключен. Характеризуются по многим параметрам, но Вам необходимо иметь в виду разве что объём, который показывает сколько данных можно туда записать, да скорость доступа. Однако с единицами измерения информации стоит познакомиться в отдельной статье, пока опустим это. Давайте посмотрим на винчестер поближе изнутри.

Ещё мы можем увидеть кабели. Естественно каждому устройству необходима электроэнергия, поэтому к каждому идёт кабель питания от блока питания , о котором будет немного ниже рассказано. А также Вы можете увидеть вот такой широкий шлейф, на картинке он подписан как «кабель IDE». Не стоит пугаться, следует только знать, что есть IDE-винчестер и SATA, это зависит от того, как они соединяются с материнской платой , не будем вдаваться в подробности, но у последнего кабель гораздо уже. По этому кабелю как раз и передаётся информация.

Таким образом мы с Вами выяснили, что есть оперативная память , в которую данные загружаются по мере надобности при работе компьютера из накопителя , где она хранится постоянно. Однако, когда компьютер включается, то ему необходимы команды, ведь его оперативная память пуста! Представьте, что Вы просыпаетесь, а в голове у Вас пусто! Для этого в компьютере есть постоянное запоминающее устройство (ПЗУ) . В ней находятся базовые программы, которые проверяют состояние системы и её готовность к работе и дают возможность взаимодействовать с монитором, жёстким диском, клавиатурой, дисководом. Все эти программы образуют базовую систему ввода-вывода (BIOS – Basic Input Output System) . Когда Вы включаете компьютер, то сразу видите работу этой самой базовой системы: это вот те белые буковки и циферки на чёрном фоне.

Если Вы обращали внимание, то даже если долгое время компьютер выключен, дата и время остаётся верной. Это происходит благодаря ещё одной микросхеме CMOS , в которой хранятся эти данные и данные об оборудовании компьютера, эти данные микросхема охотно передаёт по требованию в BIOS, после чего и идёт загрузка компьютера. На материнской плате есть батарейка , благодаря которой в CMOS не теряются данные. Её хватает на пару лет, иногда приходится менять.

На этом рисунке Вы как раз можете увидеть 2 планки оперативной памяти и свободный слот для ещё одной. Планка просто туда вставляется и зажимается по бокам держателями. Вы можете их видеть на рисунке, они белого цвета, а на общем фото они под номером (3). Слева под нижней планкой оперативной памяти находится как раз радиатор процессора и над ним видно часть кулера.

Давайте смотреть дальше, что же интересного внутри системного блока персонального компьютера . Вот на следующей фотографии и видно эту батарейку, благодаря которой время на компьютере идёт даже если он выключен. На фото помечены разъёмы, в которые можно вставить другие полезные устройства.

К примеру, вверху на этом фото Вы видите сетевую плату. На общем фото она под номером (5). Она нужна для того, чтобы можно было соединить несколько компьютеров вместе, чтобы они могли обмениваться между собой информацией.

Ниже Вы видите видеокарту (видеоадаптер) , она на общем фото под номером (4). Она нужна для того, чтобы формировать и выводить изображение на монитор.

Конечно, может и не быть такой вот планки, видеокарта может быть встроенной в материнскую плату, но если необходимо намного более качественное изображение, если нужно, чтобы можно было поиграть в современные игры, то конечно возможностей встроенной видеокарты недостаточно. У видеокарты есть собственная память, наподобие оперативной. А также у мощных видеокарт есть собственные радиатор и кулер, потому как эти работяги тоже здорово нагреваются.

В один из этих свободных слотов могла бы быть установлена и звуковая карта , однако у меня она встроенная в материнскую плату. Звукорежиссёры и меломаны да и все, кто любит качественный звук такую карту конечно приобретают.

Не стоит оставлять без внимания такое важное устройство как блок питания . Номер (6) на общей схеме и прямо перед Вами на следующем фото.

Этот массивный товарищ занимается распределением энергии между всеми устройствами. Питание, конечно, должно быть стабильным, а блок мощным. У меня стоит на 300 ватт, но компьютер довольно старый. Сейчас мощности больше, потому как и потребности тоже. У системного блока есть даже собственный кулер. Его мы увидим в следующей статье, где посмотрим на «наружности» системного блока.

И напоследок у нас остались несколько устройств, которые тоже позволяют сохранять информацию на накопителях.

Привод для CD/DVD . Номер 9 на общем фото и крупным планом прямо над этим текстом. Он позволяет записывать и считывать информацию с помощью лазера на диски. Про них более подробно будет рассказано в статье про хранение информации. К нему тоже идёт кабель питания и кабель, по которому передаётся информация. Основной характеристикой является скорость чтения данных.

Кое-где на компьютерах остались ещё продолговатые прорези спереди на системном блоке. Это дисковод для дискет (FDD - floppy disk drive) . Дискеты уже почти нигде не используются ввиду малой ёмкости (то есть на них вмещается мало информации).

Итак, блиц-осмотр внутренностей системного блока компьютера закончен. Закрываем его крышку, завинчиваем шурупы, пора подключать всё назад и приниматься за работу!

Итак, из этой статьи Вы узнали:

как устроен системный блок , что находится внутри него

• как выглядят и для чего нужны комплектующие системного блока

Технологический институт

Федерального государственного автономного образовательного учреждения

высшего профессионального образования

«Южный федеральный университет» в г. Таганроге

Факультет управления в экономических и социальных системах

Кафедра Государственного и муниципального права и управления

Реферат

«Внутренние устройства системного блока компьютера»

Выполнила студентка гр. МЗ-70 Руденко Е.И.

Проверил Тюшняков В.Н.

Таганрог 2011

Цель.

Целью написания данного реферата является изучение внутренностей системного блока компьютера и их основных свойств и характеристик. Так же получить основы знаний о функционировании некоторых элементов.

Общие сведения.

Системный блок представляет собой основной узел, внутри которого установлены наиболее важные компоненты. Устройства, находящиеся внутри системного блока, называют внутренними, а устройства, подключаемые к нему снаружи, - внешними. Внешние дополнительные устройства, предназначенные для ввода, вывода и дли­тельного хранения данных, также называют периферийными.

По внешнему виду системные блоки различаются формой корпуса. Корпуса персо­нальных компьютеров выпускают в горизонтальном (desktop) и вертикальном (tower) исполнении. Корпуса, имеющие вертикальное исполнение, различают по габаритам: полноразмерный (big tower), среднеразмерный (midi tower) и малоразмерный (mini tower). Среди корпусов, имеющих горизонтальное исполнение, выделяют плоские и особо плоские (slim).

Кроме формы, для корпуса важен параметр, называемый форм-фактором. От него зависят требования к размещаемым устройствам. Прежним стандартом корпуса персональных компьютеров был форм-фактор Л Г, в настоящее время в основном используются корпуса форм-фактора АТХ. Форм-фактор корпуса должен быть обязательно согласован с форм-фактором главной (системной) платы компьютера, так называемой материнской платы (см. ниже).

Корпуса персональных компьютеров поставляются вместе с блоком питания и, таким образом, мощность блока питания также является одним из параметров корпуса. Для массовых моделей достаточной является мощность блока питания 250-300 Вт.

Внутренние устройства системного блока

Материнская плата

Материнская плата - основная плата персонального компьютера. На ней размещаются:

• процессор - основная микросхема, выполняющая большинство математических
  и логических операций;
• микропроцессорный комплект (чипсет) - набор микросхем, управляющих рабо­той внутренних устройств компьютера и определяющих основные функцио­нальные возможности материнской платы;
• шины - наборы проводников, по которым происходит обмен сигналами между
  внутренними устройствами компьютера;
• оперативная память (оперативное запоминающее устройство, ОЗУ) - набор
  микросхем, предназначенных для временного хранения данных, когда компью­тер включен;
• ПЗУ (постоянное запоминающее устройство) - микросхема, предназначенная
  для длительного хранения данных, в том числе и когда компьютер выключен;
• разъемы для подключения дополнительных устройств (слоты).

Устройства, входящие в состав материнской платы, рассмотрим отдельно.

Жесткий диск

Жесткий диск - основное устройство для долговременного хранения больших объемов данных и программ. На самом деле это не один диск, а группа сборных дисков, имеющих магнитное покрытие и вращающихся с высокой скоростью. Таким образом, этот «диск» имеет не две поверхности.

Над каждой поверхностью располагается головка, предназначенная для чтения-записи данных. При высоких скоростях вращения дисков (90-250 об/с) в зазоре между головкой и поверхностью образуется аэродинамическая подушка, и головка парит над магнитной поверхностью на высоте, составляющей несколько тысячных долей миллиметра. При изменении силы тока, протекающего через головку, происходит изменение напряженности динамического магнитного поля в зазоре, что вызывает изменения в стационарном магнитном поле ферримагнитных частиц, образующих покрытие диска. Так осуществляется запись данных на магнитный диск.

Операция считывания происходит в обратном порядке. Намагниченные частицы покрытия, проносящиеся на высокой скорости вблизи головки, наводят в ней ЭДС самоиндукции. Электромагнитные сигналы, возникающие при этом, усиливаются и передаются на обработку.

Управление работой жесткого диска выполняет специальное аппаратно-логическое устройство - контроллер жесткого диска. В прошлом оно представляло собой отдельную дочернюю плату, которую подключали к одному из свободных слотов материнской платы. В настоящее время функции контроллеров дисков частично интегрированы в сам жесткий диск, а частично выполняются микросхемами, вхо­дящими в микропроцессорный комплект (чипсет).

Дисковод гибких дисков

Информация на жестком диске может храниться годами, однако иногда требуется ее перенос с одного компьютера на другой. Несмотря на свое название, жесткий диск является весьма хрупким прибором, чувствительным к перегрузкам, ударам и толчкам. Теоретически, переносить информацию с одного рабочего места на другое путем переноса жесткого диска возможно, и в некоторых случаях так и поступают, но все-таки этот прием считается нетехнологичным, поскольку требует особой акку­ратности и определенной квалификации.

Для оперативного переноса небольших объемов информации используют так называемые гибкие магнитные диски (дискеты), которые вставляют в специальный накопитель - дисковод. Приемное отверстие накопителя находится на лицевой панели системного блока. Правильное направление подачи гибкого диска отмечено стрелкой на его пластиковом кожухе.

Основными параметрами гибких дисков являются: технологический размер (измеря­ется в дюймах), плотность записи (измеряется в кратных единицах) и полная емкость.

Первый компьютер IBM PC (родоначальник платформы) был выпущен в 1981 году. К нему можно было подключить внешний накопитель, использующий односто­ронние гибкие диски диаметром 5,25 дюйма. Емкость диска составляла 160 Кбайт. В следующем году появились аналогичные двусторонние диски емкостью 320 Кбайт. Начиная с 1984 года выпускались гибкие диски 5,25 дюйма высокой плотности (1,2 Мбайт). В наши дни диски размером 5,25 дюйма не используются, так что производство и применение соответствующих дисководов практически прекратилось с середины 90-х годов.

Гибкие диски размером 3,5 дюйма выпускают с 1980 года. Односторонний диск обычной плотности имел емкость 180 Кбайт, двусторонний - 360 Кбайт, а двусто ронний двойной плотности - 720 Кбайт. Ныне стандартными считают диски разме­ром 3,5 дюйма высокой плотности. Они имеют емкость 1440 Кбайт (1,4 Мбайт) и маркируются буквами HD ( high density - высокая плотность).

Дисковод компакт-дисков CD - ROM

В период 1994-1995 годов в базовую конфигурацию персональных компьютеров перестали включать дисководы гибких дисков диаметром 5,25 дюйма, но вместо них стандартной стала считаться установка дисковода CD - ROM , имеющего такие же внешние размеры.

Аббревиатура CD - ROM ( Compact Disc Read - Only Memory ) перево­дится на русский язык как посто­ янное запоминающее устройство на основе компакт-диска. Прин­цип действия этого устройства состоит в считывании числовых данных с помощью лазерного луча, отражающегося от поверх­ности диска. Цифровая запись на компакт-диске отличается от записи на магнитных дисках очень высокой плотностью, и стандартный компакт-диск может хранить примерно 650 Мбайт данных.

Большие объемы данных характерны для мультимедийной информации (графика, музыка, видео), поэтому дисководы CD - ROM относят к аппаратным средствам мультимедиа. Программные продукты, распространяемые на компакт-дисках, назы­вают мультимедийными изданиями. Сегодня мультимедийные издания завоевы­вают все более прочное место среди других традиционных видов изданий. Так, например, существуют книги, альбомы, энциклопедии и даже периодические изда­ния (электронные журналы), выпускаемые на CD - ROM .

Основным недостатком стандартных дисководов CD - ROM является невозможность записи данных, но параллельно с ними сегодня существуют и устройства записи компакт-дисков - дисководы CD - RW . Для записи используются специальные заго­товки. Некоторые из них допускают только однократную запись (после записи диск превращается в обычный компакт-диск CD - ROM , доступный только для чтения), дру­гие позволяют стереть ранее записанную информацию и выполнить запись заново.

Основным параметром дисководов CD - ROM является скорость чтения данных. Она измеряется в кратных долях. За единицу измерения принята скорость чтения музы­кальных компакт-дисков, составляющая в пересчете на данные 150 Кбайт/с.

Видеокарта (видеоадаптер)

Совместно с монитором видеокарта образует видеоподсистему персонального ком­пьютера. Видеокарта не всегда была компонентом ПК. На заре развития персональ­ной вычислительной техники в общей области оперативной памяти существовала небольшая выделенная экранная область памяти, в которую процессор заносил данные об изображении. Специальный контроллер экрана считывал данные о ярко­сти отдельных точек экрана из ячеек памяти этой области и в соответствии с ними управлял разверткой горизонтального луча электронной пушки монитора.

С переходом от черно-белых мониторов к цветным и с увеличением разрешения экрана (количества точек по вертикали и горизонтали) области видеопамяти стало недостаточно для хранения графических данных, а процессор перестал справляться с построением и обновлением изображения. Тогда и произошло выделение всех операций, связанных с управлением экраном, в отдельный блок, получивший назва­ние видеоадаптер. Физически видеоадаптер выполнен в виде отдельной дочерней платы, которая вставляется в один из слотов материнской платы и называется видео­ картой. Видеоадаптер взял на себя функции видеоконтроллера, видеопроцессора и видеопамяти.

За время существования персональных компьютеров сменилось несколько стандар­тов видеоадаптеров: MDA (монохромный)] CGA (4 цвета)", EGA (16 цветов); VGA (256 цветов). В настоящее время применяются видеоадаптеры SVGA , обеспечива­ющие по выбору воспроизведение до 16,7 миллионов цветов с возможностью про­извольного выбора разрешения экрана из стандартного ряда значений (640x480, 800x600,1024x768, 1152x864; 1280x1024 точек и далее).

Разрешение экрана является одним из важнейших параметров видеоподсистемы. Чем оно выше, тем больше информации можно отобразить на экране, но тем меньше размер каждой отдельной точки и, соответственно, тем меньше видимый размер элементов изображения.

Звуковая карта

Звуковая карта явилась одним из наиболее поздних усовершенствований персо­нального компьютера. Она устанавливается в один из разъемов материнской платы в виде дочерней карты и выполняет вычислительные операции, связанные с обработ­кой звука, речи, музыки. 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.

Основным параметром звуковой карты является разрядность, определяющая коли­чество битов, используемых при преобразовании сигналов из аналоговой в цифро­вую форму и наоборот. Чем выше разрядность, тем меньше погрешность, связанная с оцифровкой, тем выше качество звучания. Минимальным требованием сегодняш­него дня являются 16 разрядов, а наибольшее распространение имеют 32-разряд­ные и 64-разрядные устройства.

В области воспроизведения звука наиболее сложно обстоит дело со стандартиза­цией. В отсутствие единых централизованных стандартов, стандартом де-факто стали устройства, совместимые с устройством SoundBlaster , торговая марка на кото­рое принадлежит компании Creative Labs .

В последнее время обработка звука рассматривается как относительно простая операция, которую, в связи с возросшей мощностью процессора, можно возложить и на него. В отсутствие повышенных требований к качеству звука можно исполь­зовать интегрированные звуковые системы, в которых функции обработки звука выполняются центральным процессором и микросхемами материнской платы. В этом случае колонки или иное устройство воспроизведения звука подключается к гнез­дам, установленным непосредственно на материнской плате.

Системы, расположенные на материнской плате

Оперативная память

Оперативная память ( RAM - Random Access Memory ) - это массив кристалли­ческих ячеек, способных хранить данные. Существует много различных типов опе­ративной памяти, но с точки зрения физического принципа действия различают динамическую память ( DRAM ) и статическую память ( SRAM ).

Ячейки динамической памяти ( DRAM ) можно представить в виде микроконденса­торов, способных накапливать заряд на своих обкладках. Это наиболее распрост­раненный и экономически доступный тип памяти. Недостатки этого типа связаны, во-первых, с тем, что как при заряде, так и при разряде конденсаторов неизбежны переходные процессы, то есть запись данных происходит сравнительно медленно. Второй важный недостаток связан с тем, что заряды ячеек имеют свойство рассеи­ваться в пространстве, причем весьма быстро. Если оперативную память постоянно не «подзаряжать», утрата данных происходит через несколько сотых долей секунды. Для борьбы с этим явлением в компьютере происходит постоянная регенерация (освежение, подзарядка) ячеек оперативной памяти. Регенерация осуществляется несколько десятков раз в секунду и вызывает непроизводительный расход ресур­сов вычислительной системы.

Ячейки статической памяти ( SRAM ) можно представить как электронные микро­элементы - триггеры, состоящие из нескольких транзисторов. В триггере хранится не заряд, а состояние (включен/выключен), поэтому этот тип памяти обеспечивает более высокое быстродействие, хотя технологически он сложнее и, соответственно, дороже.

Микросхемы динамической памяти используют в качестве основной оперативной памяти компьютера. Микросхемы статической памяти используют в качестве вспо­могательной памяти (так называемой кэш-памяти), предназначенной для оптими­зации работы процессора.

Каждая ячейка памяти имеет свой адрес, который выражается числом. В большинстве современных процессоров предельный размер адреса обычно составляет 32 разряда, а это означает, что всего независимых адресов может быть 2 32 . Одна адресуемая ячейка содержит восемь двоичных ячеек, в которых можно сохранить 8 бит, то есть один байт данных.

Таким образом, в современных компьютерах возможна непосредственная адресация к полю памяти размером 2 32 байт = 4 Гбайт. Однако это отнюдь не означает, что именно столько оперативной памяти непременно должно быть в компьютере. Предель­ный размер поля оперативной памяти, установленной в компьютере, определяется микропроцессорным комплектом (чипсетом) материнской платы и обычно не может превосходить нескольких Гбайт. Минимальный объем памяти определяется требо­ваниями операционной системы и для современных компьютеров составляет 128 Мбайт.

Представление о том, сколько оперативной памяти должно быть в типовом компью­тере, непрерывно меняется. В середине 80-х годов поле памяти размером 1 Мбайт казалось огромным, в начале 90-х годов достаточным считался объем 4 Мбайт, к середине 90-х годов он увеличился до 8 Мбайт, а затем и до 16 Мбайт. Сегодня типичным считается размер оперативной памяти в 256 Мбайт, но тенденция к росту сохраняется.

Оперативная память в компьютере размещается на стандартных панельках, называ­емых модулями. Модули оперативной памяти вставляют в соответствующие разъемы на материнской плате. Если к разъемам есть удобный доступ, то операцию можно выполнять своими руками. Если удобного доступа нет, может потребоваться непол­ная разборка узлов системного блока, и в таких случаях операцию поручают специ­алистам.

Основными характеристиками модулей оперативной памяти являются объем памяти и скорость передачи данных. Сегодня наиболее распространены модули объемом 128-512 Мбайт. Скорость передачи данных определяет максимальную пропуск­ную способность памяти (в Мбайт/с или Гбайт/с) в оптимальном режиме доступа. При этом учитывается время доступа к памяти, ширина шины и дополнительные возможности, такие как передача нескольких сигналов за один такт работы. Одина­ковые по объему модули могут иметь разные скоростные характеристики.

Иногда в качестве определяющей характеристики памяти используют время доступа. Оно измеряется в миллиардных долях секунды {наносекундах, не). Для современных модулей памяти это значение может составлять 5 не, а для особо быстрой памяти, используемой в основном в видеокартах, - снижаться до 2-3 не.

Процессор

Процессор - основная микросхема компьютера, в которой и производятся все вычисления. Конструктивно процессор состоит из ячеек, похожих на ячейки опера­тивной памяти, но в этих ячейках данные могут не только храниться, но и изменяться. Внутренние ячейки процессора называют регистрами. Важно также отметить, что данные, попавшие в некоторые регистры, рассматриваются не как данные, а как команды, управляющие обработкой данных в других регистрах. Среди регистров процессора есть и такие, которые в зависимости от своего содержания способны модифицировать исполнение команд. Таким образом, управляя засылкой данных в разные регистры процессора, можно управлять обработкой данных. На этом и основано исполнение программ.

С остальными устройствами компьютера, и в первую очередь с оперативной памятью, процессор связан несколькими группами проводников, называемых шинами. Основ­ных шин три: шина данных, адресная шина и командная шина.

Адресная шина. У процессоров семейства Pentium (а именно они наиболее распро­странены в персональных компьютерах) адресная шина 32-разрядная, то есть состоит из 32 параллельных проводников. В зависимости от того, есть напряжение на какой-то из линий или нет, говорят, что на этой линии выставлена единица или ноль. Комбинация из 32 нулей и единиц образует 32-разрядный адрес, указывающий на одну из ячеек оперативной памяти. К ней и подключается процессор для копиро­вания данных из ячейки в один из своих регистров.

Шина данных. По этой шине происходит копирование данных из оперативной памяти в регистры процессора и обратно. В современных персональных компью­терах шина данных, как правило, 64-разрядная, то есть состоит из 64 линий, по которым за один раз на обработку поступают сразу 8 байтов.

Шина команд. Для того чтобы процессор мог обрабатывать данные, ему нужны команды. Он должен знать, что следует сделать с теми байтами, которые хранятся в его регистрах. Эти команды поступают в процессор тоже из оперативной памяти, но не из тех областей, где хранятся массивы данных, а оттуда, где хранятся про­граммы. Команды тоже представлены в виде байтов. Самые простые команды укла­дываются в один байт, однако есть и такие, для которых нужно два, три и более байтов. В большинстве современных процессоров шина команд 32-разрядная, хотя существуют 64-разрядные процессоры и даже 128-разрядные.

Система команд процессора. В процессе работы процессор обслуживает данные, находящиеся в его регистрах, в поле оперативной памяти, а также данные, находя­щиеся во внешних портах процессора. Часть данных он интерпретирует непосред­ственно как данные, часть данных - как адресные данные, а часть - как команды. Совокупность всех возможных команд, которые может выполнить процессор над данными, образует так называемую систему команд процессора. Процессоры, отно­сящиеся к одному семейству, имеют одинаковые или близкие системы команд. Процессоры, относящиеся к разным семействам, различаются по системе команд и невзаимозаменяемы.

Процессоры с расширенной и сокращенной системой команд. Чем шире набор системных команд процессора, тем сложнее его архитектура, тем длиннее формальная запись команды (в байтах), тем выше средняя продолжительность исполнения одной команды, измеренная в тактах работы процессора. Так, например, система команд процессоров семейства Pentium в настоящее время насчитывает более тысячи различных команд. Такие процессоры называют процессорами с расширенной систе­ мой команд - CISC -процессорами ( CISC - Complex Instruction Set Computing ).

В противоположность C/SC-процессорам в середине 80-х годов появились процес­соры архитектуры RISC с сокращенной системой команд ( RISC - Reduced Instruction Set Computing ). При такой архитектуре количество команд в системе намного меньше и каждая из них выполняется намного быстрее. Таким образом, программы, состоя­щие из простейших команд, выполняются этими процессорами много быстрее. Оборотная сторона сокращенного набора команд состоит в том, что сложные опера­ции приходится эмулировать далеко не эффективной последовательностью прос­тейших команд сокращенного набора.

В результате конкуренции между двумя подходами к архитектуре процессоров сложилось следующее распределение их сфер применения:

CISC-процессоры используют в универсальных вычислительных системах;

RISC-процессоры используют в специализированных вычислительных системах
или устройствах, ориентированных на выполнение единообразных операций.

Персональные компьютеры платформы IBM PC ориентированы на использование CISC-процессоров.

Совместимость процессоров. Если два процессора имеют одинаковую систему команд, то они полностью совместимы на программном уровне. Это означает, что программа, написанная для одного процессора, может исполняться и другим про­цессором. Процессоры, имеющие разные системы команд, как правило, несовмес­тимы или ограниченно совместимы на программном уровне.

Группы процессоров, имеющих ограниченную совместимость, рассматривают как семейства процессоров. Так, например, все процессоры Intel Pentium относятся к так называемому семейству х86. Родоначальником этого семейства был 16-разряд­ный процессор Intel 8086, на базе которого собиралась первая модель компьютера IBM PC. Впоследствии выпускались процессоры Intel 80286, Intel 80386, Intel 80486, несколько моделей Intel Pentium] несколько моделей Intel Pentium MMX, модели Intel Pentium Pro, Intel Pentium II, Intel Celeron, IntelXeon, Intel Pentium III, Intel Pentium 4 и другие. Все эти модели, и не только они, а также многие модели процессоров компании AMD и некоторых других производителей относятся к семейству х86 обладают совместимостью по принципу «сверху вниз».

Принцип совместимости «сверху вниз» - это пример неполной совместимости когда каждый новый процессор «понимает» все команды своих предшественников но не наоборот. Это естественно, поскольку двадцать лет назад разработчики процессоров не могли предусмотреть систему команд, нужную для современных про грамм. Благодаря такой совместимости на современном компьютере можно выполнять любые программы, созданные в последние десятилетия для любого и предшествующих компьютеров, принадлежащего той же аппаратной платформе

Основные параметры процессоров. Основными параметрами процессоров явля­ются: рабочее напряжение, разрядность, рабочая тактовая частота, коэффициент внутреннего умножения тактовой частоты и размер кэш-памяти.

В основе работы процессора лежит тот же тактовый принцип, что и в обычных часах. Исполнение каждой команды занимает определенное количество тактов. В настенных часах такты колебаний задает маятник; в ручных механических часах их задает пружинный маятник; в электронных часах для этого есть колебательный контур, задающий такты строго определенной частоты. В персональном компью­тере тактовые импульсы задает одна из микросхем, входящая в микропроцессор­ный комплект (чипсет), расположенный на материнской плате. Чем выше частота тактов, поступающих на процессор, тем больше команд он может исполнить в еди­ницу времени, тем выше его производительность. Первые процессоры х86 могли

работать с частотой не выше 4,77 МГц, а сего дня рабочие частоты некоторых про­цессоров уже превосходят 3 миллиарда тактов в секунду (3 ГГц).

Микросхема ПЗУ и система BIOS

В момент включения компьютера в его оперативной памяти нет ничего - ни дан­ных, ни программ, поскольку оперативная память не может ничего хранить без подзарядки ячеек более сотых долей секунды, но процессору нужны команды, в том числе и в первый момент после включения. Поэтому сразу после включения на адресной шине процессора выставляется стартовый адрес. Это происходит аппаратно, без участия программ (всегда одинаково). Процессор обращается по выстав­ленному адресу за своей первой командой и далее начинает работать по программам.

Этот исходный адрес не может указывать на оперативную память, в которой пока ничего нет. Он указывает на другой тип памяти - постоянное запоминающее уст­ ройство (ПЗУ). Микросхема ПЗУ способна длительное время хранить информа­цию, даже когда компьютер выключен. Программы, находящиеся в ПЗУ, называют «зашитыми» - их записывают туда на этапе изготовления микросхемы.

Шинные интерфейсы материнской платы

Связь между всеми собственными и подключаемыми устройствами материнской платы выполняют ее шины и логические устройства, размещенные в микросхемах микропроцессорного комплекта (чипсета). От архитектуры этих элементов во мно­гом зависит производительность компьютера.

ISA. Историческим достижением компьютеров платформы IBM PC стало внедре­ние почти двадцать лет назад архитектуры, получившей статус промышленного стандарта ISA ( Industry Standard Architecture ). Она не только позволила связать все устройства системного блока между собой, но и обеспечила простое подключение новых устройств через стандартные разъемы (слоты). Пропускная способность шины, выполненной по такой архитектуре, составляет до 5,5 Мбайт/с, но, несмотря на низкую пропускную способность, эта шина еще может использоваться в некото­рых компьютерах для подключения сравнительно «медленных» внешних устройств, например звуковых карт и модемов.

EISA. Расширением стандарта ISA стал стандарт EISA ( Extended ISA ), отличаю­щийся увеличенным разъемом и увеличенной производительностью (до 32 Мбайт/с). Как и ISA , в настоящее время данный стандарт считается устаревшим. После 2000 года выпуск материнских плат с разъемами ISA / EISA и устройств, подключа­емых к ним, практически прекращен.

VLB. Название интерфейса переводится как локальная шина стандарта VESA ( VESA Local Bus ). Понятие «локальной шины» впервые появилось в конце 80-х годов. Оно связано тем, что при внедрении процессоров третьего и четвертого поко­лений ( Intel 80386 и Intel 80486) частоты основной шины (в качестве основной использовалась шина IS A / EISA ) стало недостаточно для обмена между процессором и оперативной памятью. Локальная шина, имеющая повышенную частоту, связала между собой процессор и память в обход основной шины. Впоследствии в эту шину «врезали» интерфейс для подключения видеоадаптера, который тоже требует повы­шенной пропускной способности, - так появился стандарт VLB , который позволил поднять тактовую частоту локальной шины до 50 МГц и обеспечил пиковую про­пускную способность до 130 Мбайт/с.

Основным недостатком интерфейса VLB стало то, что предельная частота локаль­ной шины и, соответственно, ее пропускная способность зависят от числа устройств, подключенных к шине. Так, например, при частоте 50 МГц к шине может быть подключено только одно устройство (видеокарта). Для сравнения скажем, что при частоте 40 МГц возможно подключение двух, а при частоте 33 МГц - трех уст­ройств. Активное использование шины VLB продолжалось очень недолго, она была вскоре вытеснена шиной PCL

PCI. Интерфейс PCI ( Peripheral Component Interconnect - стандарт подключения внешних компонентов) был введен в персональных компьютерах во времена про­цессора 80486 и первых версий Pentium . По своей сути это тоже интерфейс локаль­ной шины, связывающей процессор с оперативной памятью, в которую врезаны разъемы для подключения внешних устройств. Для связи с основной шиной ком­пьютера ( ISA / EISA ) используются специальные интерфейсные преобразователи -мосты PCI ( PCI Bridge ). В современных компьютерах функции моста PCI выпол­няют микросхемы микропроцессорного комплекта (чипсета).

Данный интерфейс поддерживает частоту шины 33 МГц и обеспечивает пропуск­ную способность 132 Мбайт/с. Последние версии интерфейса поддерживают час­тоту до 66 МГц и обеспечивают производительность 264 Мбайт/с для 32-разряд­ных данных и 528 Мбайт/с для 64-разрядных данных.

Важным нововведением, реализованным этим стандартом, стала поддержка так называемого режима plug - and - play , впоследствии оформившегося в промышлен­ный стандарт на самоустанавливающиеся устройства. Его суть состоит в том, что после физического подключения внешнего устройства к разъему шины PCI про­исходит обмен данными между устройством и материнской платой, в результате которого устройство автоматически получает номер используемого прерывания, адрес порта подключения и номер канала прямого доступа к памяти.

Конфликты между устройствами за обладание одними и теми же ресурсами (номе­рами прерываний, адресами портов и каналами прямого доступа к памяти) вызы­вают массу проблем у пользователей при установке устройств, подключаемых к шине ISA . С появлением интерфейса PCI и с оформлением стандарта plug - and - play появилась возможность выполнять установку новых устройств с помощью автоматических программных средств - эти функции во многом были возложены на операционную систему.

FSB. Шина PC/, появившаяся в компьютерах на базе процессоров Intel Pentium как локальная шина, предназначенная для связи процессора с оперативной памя­тью, недолго оставалась в этом качестве. Сегодня она используется только как шина для подключения внешних устройств, а для связи процессора и памяти, начиная с процессора Intel Pentium Pro , используется специальная шина, получившая назва­ние Front Side Bus ( FSB ). Эта шина работает на частоте 100-200 МГц. Частота шины FSB является одним из основных потребительских параметров - именно он и ука­зывается в спецификации материнской платы. Современные типы памяти ( DDR SDRAM , RDRAM ) способны передавать несколько сигналов за один такт шины FSB , что повышает скорость обмена данными с оперативной памятью.

AGP. Видеоадаптер - устройство, требующее особенно высокой скорости передачи данных. Как при внедрении локальной шины VLB , так и при внедрении локальной шины PCI видеоадаптер всегда был первым устройством, «врезаемым» в новую шину. Когда параметры шины PCI перестали соответствовать требованиям видео­адаптеров, для них была разработана отдельная шина, получившая название A GP ( Advanced Graphic Port - усовершенствованный графический порт). Частота этой шины соответствует частоте шины PC/(33 МГц или 66 МГц), но она имеет много более высокую пропускную способность за счет передачи нескольких сигналов за один такт. Число сигналов, передаваемых за один такт, указывается в виде множи­теля, например A GP4x (в этом режиме скорость передачи достигает 1066 Мбайт/с). Последняя версия шины A GP имеет кратность 8х.

PCMCIA( Personal Computer Memory Card International Association - стандарт меж­дународной ассоциации производителей плат памяти для персональных компью­теров). Этот стандарт определяет интерфейс подключения плоских карт памяти небольших размеров и используется в портативных персональных компьютерах.

USB( Universal Serial Bus - универсальная последовательная магистраль). Этоодно из последних нововведений в архитектурах материнских плат. Этот стандарт опре­деляет способ взаимодействия компьютера с периферийным оборудованием. Он позволяет подключать до 256 различных устройств, имеющих последовательный интерфейс. Устройства могут включаться цепочками (каждое следующее устрой­ство подключается к предыдущему). Производительность шины USB относительно невелика, но вполне достаточна для таких устройств, как клавиатура, мышь, модем, джойстик, принтер и т. п. Удобство шины состоит в том, что она практически исклю­чает конфликты между различным оборудованием, позволяет подключать и отклю­чать устройства в «горячем режиме» (не выключая компьютер) и позволяет объеди­нять несколько компьютеров в простейшую локальную сеть без применения специального оборудования и программного обеспечения.

PCI-E (Peripheral Component Interconnect - Express - стандарт подключения внешних компонентов ) – появился совершенно недавно, его основная роль заменить AGP как уже не справляющуюся с потоком видео данных. скорость передачи превышает 2100 Мбайт/с

Заключение

По итогам написания реферата можно сделать следующие выводы: системный блок это очень сложное устройство, являющееся главным элементом в архитектуре компьютера. Состоящий из большого количества отдельных и зачастую неотъемлемых элементов. В системном блоке проходят все вычислительные процессы. И к нему подключается абсолютно вся периферия компьютера.

Используемая литература

1. Энциклопедия для детей. Т. 14. Техника / Глав. ред. М. Д. Аксёнова. - М.: Аванта+, 1999 - 688 с.: ил.

2. Энциклопедия для детей. Том 22. Информатика/ Глав. ред. Е. А. Хлебалина, вед. науч. ред. А.Г.Леонов.- М.: Аванта+ 2003.-624с.: ил.

3. www.ixbit.com

4. Информатика. Базовый курс. Для ВУЗов 2-е издание / Под ред. С. В. Симоновича. СПб.: Питер, 2007. -640с.: ил.