Устройство персонального компьютера и его комплектующие

Устройство персонального компьютера и его основных компонентов.

Введение

Компьютер в жизни человека занимает далеко не последнее место. Нужно знать его, уметь им пользоваться. Не каждый человек, который работает на компьютере, представляет себе полностью  точный состав ПК. Поэтому в своей  работе я хочу изучить особенности  ПЭВМ. Изучить устройство персонального  компьютера и его основных компонентов. К каждому компоненту подойти  более подробно, изучив, все его  особенности. Научиться правильно  собирать и разбирать корпус, установить в него материнскую плату и  все компоненты, которые находятся  на материнской плате. Правильно  подключить все периферийные устройства.

1. Теоретическая часть

Устройство ПК

Персональный компьютер  состоит из двух основных частей аппаратной и программной. Состав ПК приведен на рис. 1.

Рис. 1. Конфигурация современного ПК

Монитор.

Модем.

Системный блок.

Мышь.

Акустическая система.

Принтер.

Клавиатура.

Системный блок состоит из:

Корпус.

Блок питания.

Жесткий диск.

Накопитель флоппи – дисков.

Материнская плата.

Процессор.

Оперативная память.

1.1.1 Корпуса

В корпусе (case) размещаются все внутренние компоненты компьютера: блок питания, жесткий диск, накопитель флоппи – дисков, накопитель компакт – (или DVD) дисков, материнская плата, процессор, оперативная память, а также прочие компоненты. Корпус персонального компьютера вместе с находящимися в нем вышеперечисленными компонентами называется системным блоком. На передней панели корпуса находятся кнопки:

Кнопка Power. Включает и выключает компьютер.

Кнопка Reset (сброс). Производит принудительную перезагрузку компьютера.

Индикатор включения.

Индикатор доступа к HDD. Этот индикатор горит в момент обращения  различных программ к накопителю на жестких магнитных дисках.

Оптический накопитель, дисковод для компакт – дисков.

Флоппи – накопитель.

На задней панели корпуса  находятся отверстия для разъемов:

Разъем для подключения  мыши.

Разъем для подключения  клавиатуры.

Разъем для подключения USB устройств.

9 – контактный разъем  последовательного порта COM.

Параллельный порт LPT для  подключения принтера.

Линейный аудиовыход.

Линейный аудиовход.

Разъем для микрофона.

15 – контактный разъем VGA для подключения монитора или  9 – контактный разъем последовательного  порта COM.

Разъем для подключения  шнура питания.

Выключатель напряжения питания.

Существует несколько  типов корпусов:

Desktop.

Mini – Tower.

Midi – Tower.

Big – Tower.

Desktop - это настольный блок, предназначенный находится на столе под монитором. Корпуса типа Tower (башни) – это вертикальные блоки, они же являются и самыми распространенными. Приставка «Mini-», «Midi-», «Big-» означает размер корпуса по вертикали.

Блок питания

Блок питания преобразует  переменное напряжение электросети  в постоянное напряжение различной  полярности и величины, необходимое  для питания системной платы  и внутренних устройств.

Основной характеристикой  БП является мощность. Стандартная  мощность блока питания современного компьютера составляет 300 Вт или 400 Вт.

Блок питания содержит вентилятор, создающий циркулирующие  потоки воздуха для охлаждения системного блока. Электропитание из единого блока  питания подводится ко всем схемам и устройствам системного блока.

Жесткий диск

Жесткий диск, винчестер (HDD) — устройство предназначенное для  хранения больших объемов информации (значительно больших, чем может  вмещать оперативная память) и  не теряющее эту информацию при выключении компьютера. Именно на жестком диске  хранится операционная система и  все программы, установленные на компьютере. Жесткий диск представляет собой металлический корпус небольших  размеров, внутри которого расположено  несколько очень быстро вращающихся  дисков. Считывание информации с дисков и запись на них производятся посредством  специальных магнитных головок, которые могут перемещаться над  поверхностью диска (позиционируясь над  одной из дорожек информации, записанной на его поверхности).

1.1.4 Накопитель флоппи–дисков

Дисковод для гибких дисков, дисковод для флоппи-дисков (FDD) - устройство для чтения информации с гибких дисков (дискет) и записи на них. Дискета  представляет собой небольшой трехдюймовый гибкий диск в защитном чехле, на который  магнитным способом записывается информация. На гибких дисках можно хранить информацию совсем небольшого объема (до 1,44 Мбайт), в настоящее время они уже  практически не используются.

1.1.5 Материнская плата

Материнская плата, системная  плата (mainboard, motherboard) — плата больших размеров с установленными на ней микросхемами и разъемами для подключения процессора, оперативной памяти и остальных компонентов компьютера.

Размер платы (Форм Фактор). Материнская плата должна иметь тот же форм фактор, что и корпус, в который она будет установлена. Форм факторы бывают следующих типов:

1. AT. Устаревший формат. Использовался  в основном в первых поколениях  персональных компьютеров. Компьютеры IBM PC AT имеют форм фактор AT, который  был уменьшен в размерах и  стал называться Baby AT. Размеры обычных плат с форм фактором Baby AT примерно 21,5 сантиметров в ширину и 25 - 27,5 сантиметров в длину. Платы с форм факторами 2/3 и 3/4 Baby AT того же размера, что и обычные платы Baby AT, но на 2,5 - 5 сантиметров короче. Сейчас используется очень редко.

2. ATX. Форм фактор ATX был  представлен и разработан корпорацией  Intel, чтобы устранить проблему, связанную с помехами, влияющими на кабели, которые вызваны большими дополнительными картами и оборудованием для охлаждения процессора.

AT Extension (расширение AT) - на сегодняшний день стандарт корпуса и системной платы для настольных компьютеров. Плата (стандартный размер - 305 x 244) располагается в нем длинной стороной вдоль задней стенки. Блок питания имеет приточную систему вентиляции, процессор устанавливается в непосредственной близости от него для минимизации длины питающих цепей и охлаждения от встроенного вентилятора(для мощных процессоров все же требуется собственный вентилятор). Некоторые блоки имеют автоматическую регулировку скорости вращения вентилятора в зависимости от температуры. На рис. 2 приведена конструкция материнской платы.

Рис. 2. Конструкция материнской  платы

Слот для процессора.

Слоты для ОЗУ.

Разъемы для IDE - устройств (жесткий  диск, флоппи – дисковод, CD – ROM).

Разъемы для IDE - устройств (жесткий  диск, флоппи – дисковод, CD – ROM).

Слот для видеокарты.

Слоты расширения.

Слоты расширения.

Набор контактов для соединения с кнопками и лампочками корпуса.

1.1.6 Процессор

Процессор, центральный процессор (CPU) — главная микросхема в компьютере. Именно он занимается выполнением всех программ, которые запущены на компьютере, и именно от него главным образом  зависит производительность всей системы. Обычно чем выше тактовая частота  процессора, измеряемая в мегагерцах (МГц), тем выше скорость работы всех программ, выполняемых на персональном компьютере с таким процессором. Кроме того, скорость работы центрального процессора определяется еще и его  типом. Основой любого процессора является ядро, которое состоит из миллионов  транзисторов, расположенных на кристалле  кремния.

Разъем процессора – это  разъем на системной плате, куда вставляется  процессор.

Разъемы различаются по внешнему виду и числу контактов. Для каждой модели процессора существует свой тип  материнской платы. Существуют два  типа разъемов:

Сокетный (socket - гнездо). Представляет собой разъем, в который вставляются иголки – контакты ЦП, расположенные на нем снизу по периметру.

Слотовый (slot - щель, желоб). Представляет собой длинный ряд контактов в пластмассовой рамке. Микропроцессор для такого разъема расположен на специальной плате с рядом контактов на одной стороне. Эта плата вставляется вертикально.

1.1.7 Оперативная память

В оперативной памяти элементарная ячейка памяти представляет собой конденсатор, способный в течение короткого  промежутка времени сохранять электрический  заряд, наличие которого можно ассоциировать  с информационным битом. При считывании данных конденсатор разряжается  через схему считывания, и если заряд конденсатора не был нулевым, то на выходе схемы считывания устанавливается  единичное значение.

Существует несколько  типов модулей памяти:

1. SIMM(Single In line Memory Module – модуль памяти с одним рядом контактов) – модуль памяти, вставляемый в зажимающий разъем; применялся во всех платах до Pentium, а также во многих адаптерах, принтерах и прочих устройствах. SIMM имеет контакты с двух сторон модуля, но все они соединены между собой, образуя как бы один ряд контактов.

SIMM бывают двух видов:

30-и контактные (8-разрядная  шина данных) – использовался  в AT286 – 486 платах;

72-х контактные (16-разрядная  шина данных) – использовался  в большинстве 486 и во всех  Pentium платах. SIMM уже очень устарела и сейчас встречается только в старых компьютерах

2. DIMM(Dual In line Memory Module – модуль памяти с двумя рядами контактов) – модуль памяти, похожий на SIMM, но с раздельными контактами (обычно 2 x 84), за счет чего увеличивается разрядность или число банков памяти в модуле. Применяется в современных компьютерах, начиная с Pentium. DIMM имеют 168 контактов.

RIMM(Rambus in line Memory Module) – модуль памяти, включающий один или несколько Direct RDRAM-чипов и организует непрерывность канала. Недопустимо оставлять RIMM-слоты свободными, так как это приводит к разрыву канала с терминатором, находящимся на системной плате в конце канала, поэтому необходимо их заполнить continuity RIMM(модули без чипов, а только с каналами).

Модули RIMM имеют размеры, сходные с размерами DIMM. Это позволяет  вставлять их во все материнские  платы с соответствующим форм-фактором. Модули имеют 168 контактов, могут солдержать любое число чипов и могут быть как односторонние так и двусторонние, объем до 1 Гб.

Внешние компоненты

Внешние компоненты – компоненты которые размещаются вне корпуса  компьютера и подключаются к нему через различные интерфейсные разъемы.

Внешние компоненты:

Мышь.

Клавиатура.

Монитор.

Принтер.

1.2.1 Мышь

Мышь (mouse) – устройство, предназначенное для быстрого и точного управления курсором на экране монитора персонального компьютера.

Традиционная мышь представляет собой небольшое устройство, которое  удобно ложится под руку. В верхней  части устройства расположены управляющие  кнопки (обычно их три, причем часто  роль третьей кнопки исполняет колесо прокрутки или скроллинга), позволяющие  задавать начало и конец движения, осуществлять выбор меню и т.п.

Классификации мышей. По способу подключения - кабельное подключение:

1. COM-порт. Устаревшее медленное  соединение, без горячего подключения,  с обязательной ручной установкой  драйверов

2. PS/2-порт. Основной способ  подключения мышей. Горячего подключения  нет, драверы ставить надо, зато при помощи PS/2 Rate можно изменять частоту опроса мыши.

3. USB-порт. Самый быстрый  порт. С горячим подключением, автоматической  установкой, стандартно большая  частота опроса порта. Но часто  таковые возможности для работы  мыши не требуются.

Беспроводное подключение

1. Радио-связь. Весьма надежный вид общения, не требует визуального контакта, слабо чувствителен к помехам.

2. Инфракрасный порт. Работает  только при условии прямой  видимости на расстоянии не  более 2 метров, чувствителен к  помехам в виде света.

По способу действия Механические. У них снизу имеется шарик, при движении он вращает ролики, на них стоят зубчатые колесики, положение последних определяют опто-пары.

Плюсы: относительная простота и дешевизна.

Минусы: чувствительность к  грязи, неизбежные для любого механического  устройства люфт и износ.

На рис. 9 приведен вид механической мыши.

Оптические. Более развитые. Имеют снизу микрокамеру, она  снимает положение мышки (порядка 1000 раз в секунду), ее данные анализируются  процессором.

Плюсы: нечувствительность к  грязи, работоспособность практически  на любой поверхности (кроме зеркальной и отражающей), отсутствие любой  механики.

Минусы: сложность в изготовлении, более дорогие.

Остальные виды характеризуются  смешением: проводные оптические, радио-механические, ИК-оптические на аккумуляторах, с разными  кнопками/колесами/прочими атрибутами и подключающиеся несколькими способами.

Трекбол — небольшая коробка  с шариком, встроенным в верхнюю  часть корпуса. Пользователь рукой  вращает шарик и перемещает, соответственно, курсор. В отличие от мыши, трекбол  не требует свободного пространства около компьютера, его можно встроить в корпус машины. Чаще всего его  используют как замену мыши, особенно для работы с графикой.

1.2.2 Клавиатура

Основным устройством  ввода информации в компьютер  является клавиатура, которая представляет собой совокупность механических датчиков, воспринимающих давление на клавиши  и замыкающих тем или иным образом  определенную электрическую цепь. В  настоящее время распространены два типа клавиатур: с механическими  или с мембранными переключателями. В механической клавиатуре датчик представляет собой традиционный механизм с контактами из специального сплава. В мембранной клавиатуре переключатель состоит  из двух мембран: верхней - активной, нижней - пассивной, разделенных третьей  мембраной-прокладкой.

Внутри корпуса любой  клавиатуры, кроме датчиков клавиш, расположены электронные схемы  дешифрации и микроконтроллер. Обмен  информации между клавиатурой и  системной платой осуществляется по специальному последовательному интерфейсу 11-битовыми блоками. Основной принцип  работы клавиатуры заключается в  сканировании переключателей клавиш. Замыканию и размыканию любого из этих переключателей соответствует  уникальный цифровой код - скан-код. Стандартная  клавиатура 105 клавиш: алфавитно – цифровые клавиши, специальные функциональные клавиши, цифровую клавиатуру для интенсивного ввода цифровых данных. Для обеспечения длительной работы клавиатура может быть оснащена подставкой для кистей рук.