1.3. Внутреннее устройство компьютера и периферийные устройства

Как устроена архитектура персонального компьютера?

Подумай

  • Что такое бионика?
  • Какое отношение имеет бионика к компьютеру?
  • Что такое архитектура компьютера?
  • Как вы думаете какие идеи взяты за основу при разработке архитектуры компьютера?

Бионика

   Биóника (от др.-греч. βίον — живущее) – прикладная наука о применении в технических устройствах и системах принципов организации, свойств, функций и структур живой природы, то есть формы живого в природе и их промышленные аналоги.

Новые знания

Внутреннее устройство компьютера

   Персональный компьютер – универсальная техническая система. Его конфигурацию (основная конфигурация: системный блок, монитор, клавиатура) можно изменять по своему усмотрению.
   ​Системный блок считается основным устройством. Устройства, расположенные внутри системного блока, называются внутренними, а устройства, присоединяемые к нему снаружи, называются внешними или периферийными.

Внутренние устройства системного блока:

  • Материнская плата;
  • Процессор или микропроцессор;
  • Оперативная память (ОЗУ);
  • Жесткий диск;
  • Привод оптических дисков (СD и DVD);
  • Видеографический адаптер;
  • Звуковая карта;
  • Сетевая плата;
  • Порты ввода-вывода;
  • Блок питания;

Материнская плата

Рисунок 1. Материнская плата

   Материнская плата (англ. motherboard или mainboard) – это основа компьютера, к которой подключаются все его остальные элементы. Она представляет собой печатную плату, на которой установлены различные микросхемы, элементы и разъемы, и служит посредником при взаимодействии различных узлов компьютера (рис. 1).

   На материнской плате располагаются основные элементы: процессор, оперативная память, набор управляющих микросхем (чипсет), BIOS (Basic Input Output System – базовая система ввода-вывода), кеш-память, шины, слоты расширения и другие устройства. На материнской плате имеются разъемы для параллельных и последовательных портов (для подключения клавиатуры и мыши), источника питания, встроенного динамика, индикаторов и кнопок, находящихся на передней панели системного блока.

Процессор

Рисунок 2. Процессор

   Процессор – это электронная микросхема, состоящая из множества полупроводниковых элементов (кристаллов), управляющая работой каждого устройства компьютера, а также выполняющая все вычисления и обработку информации на нем. Полупроводниковый кристалл выполняется из особо чистого кремния. При его изготовлении используют высокоточные технологии.
   ​На одном кристалле располагаются сотни тысяч взаимосвязанных электронных молекул, выполняющих сложные преобразования информации. Разрядность процессора определяет, какое количество бит информации он примет и обработает через свои регистры за один такт. Количество элементарных операций (тактов), выполняемых процессором за единицу времени, определяется тактовой частотой. Единицы измерения тактовой частоты – герц (Гц), мегагерц (МГц), гигагерц (ГГц).

Компьютерный блок питания

Рисунок 3. Блок питания

   Компьютерный блок питания (или сокращенно – блок питания, БП) – вторичный источник электропитания, предназначенный для снабжения узлов компьютера электроэнергией постоянного тока путем преобразования сетевого напряжения до требуемых значений. Как правило, компьютер использует 5 или 12 вольт низкого напряжения. Различие блоков питания зависит от мощности и стабилизации напряжения. Разноцветные провода определяют величину напряжения: желтый +12 В, красный +5 В, черный 0. Мощность БП от 150 ватт до 320 ватт. В блоке питания расположен вентилятор, который охлаждает все устройства, расположенные в системном блоке.

Шина

   Шина (англ. computer bus) в архитектуре компьютера — подсистема, служащая для передачи данных между его функциональными блоками. Имеется три основных вида шин: шина данных, адресная шина и командная шина. Шина данных – часть общей шины, предназначенная для параллельной передачи данных двоичного разряда между устройствами компьютера. Шина адреса представляет собой набор проводников, по которым передается адрес ячейки памяти, в которую или из которой пересылаются данные. Типы шин: ISA, MCA, EISA, SCSI, VLB, PCI, AGP, USB и т. д.

Рисунок 4. Шина

Чипсет

   Чипсет (англ. сhipset) – набор микросхем, спроектированных для совместной работы с целью выполнения набора заданных функций. Обеспечивает взаимодействие центрального процессора c различными типами памяти, устройствами ввода-вывода, контроллерами и адаптерами периферийных устройств.

Рисунок 5. Чипсет

BIOS

   BIOS – считается одним из основных устройств компьютера и располагается на материнской плате. Микросхема BIOS предназначена для установления параметров системы.

Рисунок 6. BIOS

BIOS выполняет следующие функции:

  • Тестовая система POST проверяет после включения компьютера его основные компоненты;
  • Настраивает параметры аппаратных устройств;
  • Обеспечивает загрузку операционной системы с диска;
  • Обеспечивает взаимодействие системных и аппаратных компонентов.

   В настоящее время существует множество видов BIOS, самыми распространенными видами являются Award BIOS, AMIBIOS, Phoenix BIOS и UEFI BIOS.

Рисунок 7. UEFI BIOS

   До 2000 года в большинстве случаев применяли Award BIOS. Это довольно старая система, которая использовалась на компьютерах с процессорами Pentium II, Pentium III. BIOS была очень надежно защищена, так как в случае ее «поломки» будет невозможно запустить компьютер. На современных компьютерах возможность перезаписи BIOS существует, поэтому перешли на систему Phoenix BIOS.
​   UEFI (Unified Extensible Firmware Interface, унифицированный расширенный интерфейс) – самый последний вариант BIOS (рис. 7). Базовая система ввода-вывода определяет ход процесса загрузки компьютера, когда происходит загрузка операционной системы. А дальнейшая работа происходит под управлением ОС, обеспечивается взаимодействие различных устройств и всех комплектующих компьютера между собой.

Сопроцессор

   Сопроцессор – специализированный процессор, расширяющий возможности центрального процессора компьютерной системы. У сопроцессора нет своей программы, он расширяет систему команд и регистров основного процессора, вместе с ним выполняет работу. Он не управляет системой, только ждет команду от центрального процессора. Сопроцессор дает возможность сократить выполнение арифметических операций на 80% и более, ускорить обработку фрагментов видеоизображений.

Рисунок 8. Сопроцессор

Слот расширения

  Слот расширения – разъем на материнской плате, соединенной с системной шиной, который позволяет подключать к нему дополнительные платы, расширяющие конфигурацию устройства. Через слоты обычно подключаются видеокарты, звуковые карты, сетевые карты.

Рисунок 9. Слоты расширения на материнской плате

Слоты расширения компьютера:

  • AGP – видеокарта;
  • AMR – модем, звуковая карта;
  • CNR – модем, сетевая карта, звуковая карта;
  • EISA – SCSI, сетевая карта, видеокарта;
  • ISA – сетевая карта, звуковая карта, видеокарта;
  • PCI – сетевая карта,звуковая карта, SCSI;
  • PCIe – видеокарта, сетевая карта, звуковая и др.

Дополнительные платы, подсоединяемые к материнской плате

   Видеокарта – это устройство, предназначенное для вывода на экран монитора графической информации. При помощи видеокарты данные, передаваемые компьютером, преобразовываются в видеосигнал и передаются на монитор. Видеопамять (Video Memory), или VRAM (Video RAM) – это внутренняя оперативная память для хранения данных, которые используются для формирования изображения на экране монитора. Чем больше объем памяти видеокарты, тем больше данных в ней может храниться.

Рисунок 10. Видеокарта
Рисунок 11. Звуковая карта

   Звуковая карта дает возможность создавать на компьютере высококачественный звук и записывать его. Карта предоставляет расширенные возможности работы со звуком, например, в компьютерных играх и других программах.

   Сетевая карта дает возможность соединения компьютера с компьютерной сетью. Имеется несколько видов сетевых карт: Ethernet, Token Ring и платы, предназначенные для подключения к беспроводной сети (WI-FI).

Рисунок 12. Сетевая карта
Рисунок 13. Порты ввода-вывода

   Порты ввода-вывода – разъемы на передней или задней панели корпуса, к ним с помощью кабеля подсоединяются различные устройства. Виды и количество устройств зависят от вида и количества портов.

          • Сетевая карта
          • дает возможность создавать на компьютере высококачественный звук и записывать его
          • дает возможность соединения компьютера с компьютерной сетью
          • это устройство, предназначенное для вывода на экран монитора графической информации
          • разъемы на передней или задней панели корпуса
          • Звуковая карта
          • Видеокарта
          • Порты ввода-вывода

          Периферийные устройства персонального компьютера

          Рисунок 14. Периферийные устройства компьютера

          Анализ

                          Выполните анализ рисунка 14.

                          • определите названия периферийных устройств компьютера;
                          • выясните функции этих устройств и опишите, к каким дополнительным платам они подсоединяются;
                          • определите какие еще устройства, кроме периферийных, имеются у компьютера.
                          • Видеокарта
                          • Звуковая карта
                          • Сетевая карта
                          • Порты ввода-вывода

                          Вопросы и задания

                          1. Назовите внутренние устройства компьютера.
                          2. Что такое материнская плата?
                          3. Какие устройства подсоединяются к материнской плате?
                          4. Какие функции выполняют периферийные устройства?
                          5. Что такое процессор?
                          6. Каково назначение графического адаптера памяти?
                          7. Какие дополнительные платы есть в компьютере?
                          8. Какие устройства подсоединяются к портам ввода-вывода системного блока?

                          Темы для исследовательской работы:

                          • видеокарта
                          • модем, звуковая карта
                          • модем, сетевая карта, звуковая карта
                          • SCSI, сетевая карта, видеокарта
                          • сетевая карта, звуковая карта, видеокарта
                          • сетевая карта, звуковая карта, SCSI
                          • видеокарта, сетевая карта, звуковая и др
                          • AGP
                          • AMR
                          • CNR
                          • EISA – SCSI,
                          • ISA
                          • PCI
                          • SCSI, PCIe
                          Өтінемін күте тұрыңыз