Основные компоненты персонального компьютера (ПК)

 

Персональный компьютерпредставляет собой универсальную техническую систему. Его конфигурацию (состав оборудования) можно гибко изменять по мере необходимости. Существует понятие базовой конфигурации, которую считают типовой. Понятие базовой конфигурации может меняться. В настоящее время в базовой конфигурации рассматривают следующие устройства:

• системный блок;

• монитор;

• клавиатуру;

• мышь.

Системный блок персонального компьютера служит для компактного размещения в металлическом корпусе: материнской (системной) платы, динамика, источника питания, плат расширения (видеокарты, звуковой карты), дисковода для магнитных дисков, оптического (лазерного) диско­вода.

Системный блок обычно имеет несколько параллельных и последовательных портов для подключения устройств ввода и вывода, таких как клавиатура, мышь, монитор, принтер.

Источник питания обеспечивает преобразование напряжения сети 220 вольт в напряжение постоянного тока для питания всех электронных схем системного блока. Корпуса системного блока могут различаться габаритами и формой. В некоторых моделях домашних ПК системный блок с монитором собраны в едином корпусе (Apple iMac, Aser Aspire, Compaq Presario).

Материнская плата(Main Board или Mother Board) служит для раз­мещения основных электронных компонентов компьютера и отдельных адаптеров. На ней размещаются процессор, микропроцессорный комплект (чипсет), шины, оперативная память, постоянная память, кэш-память. Материнская плата является главным узлом, определяющим возможности компьютера.

Процессор.Преобразованием информации в компьютере занимается центральный процессор (ЦП или CPU - Central Processor Unit). Он играет роль главного вычислителя, реализуя наиболее важные операции с данными, устанавливает очередность задач, выполняемых системой, управляет передачей информации, воспринимает и обрабатывает управляющие сигналы.

Процессор путем выбора из оперативной памяти по очередному адресу команды (с последующим ее декодированием для определения исполняемой операции, а также абсолютных адресов операндов) исполняет ее. Ре­зультат исполнения операции заносится по адресу, определяемому выбранной командой.

Основными характеристиками процессора являются тип архитектуры (Pentium, Itanium), разрядность, тактовая частота. Разрядность показывает сколько бит данных может обработать процессор за один раз. В настоящее время выпускаются 32-х разрядные (например, Intel Pentium) и 64-х раз­рядные (например, Intel Itanium) процессоры.

Тактовая частота определяет количество элементарных операций, выполняемых процессором в единицу времени. Чем больше тактовая частота, тем выше производительность процессора. Тактовая частота измеряется в герцах, мегагерцах (МГц), тактовая частота современных ПК достигает 1-2 Гигагерц.

Основными производителями процессоров являются фирмы Intel (Pentium, Itanium), AMD (Athlon), Cyrix (M-2).

Чипсет(chipset) — набор микросхем, управляющих работой внутренних устройств ПК и определяющих основные функциональные возможно­сти материнской платы.

Память.Компьютеры используют несколько видов памяти, различающихся назначением, длительностью хранения информации, размером, быстродействием и другими параметрами.

Оперативная память(ОП или RAM — Random Access Memory) — набор микросхем, предназначенный для временного хранения данных, по­ка ПК включен или пока вы не завершили сеанс. Во время работы ПК в ОП загружаются операционная система, программа и данные, с которыми вы работаете. Например, минимальный объем памяти, необходимый для работы Windows' 2000 составляет 64 Мб, для работы Microsoft Office XP — 128 Мб.

Постоянная память(ПЗУ — постоянное запоминающее устройство) обычно содержит такую информацию, которая не должна меняться в ходе выполнения микропроцессором различных программ. Постоянная память энергонезависима, т. е. может сохранять информацию и при отключенном питании. Все микросхемы постоянной памяти по способу занесения в них информации делятся на масочные, программируемые изготовителем (ROM — Read Only Memory), однократно программируемые пользователем (Programmable ROM) и многократно программируемые пользователем (Erasable PROM). Последние, в свою очередь, подразделяются на стираемые электрически и с помощью ультрафиолетового облучения. К элементам EPROM с электрическим стиранием информации относятся, например, микросхемы флэш-памяти(flash). От обычных EPROM они отличаются высокой скоростью доступа и быстрым стиранием записанной информации. Данный тип памяти сегодня широко используется для хранения BIOS и другой постоянной информации.

Кэш - память (Cache)является буфером между ЦП и оперативной памятью и служит для увеличения быстродействия компьютера. Информация в нее записывается аппаратными средствами автоматически. Необходимость применения кэш-памяти обусловлена тем, что процессор может обрабатывать данные гораздо быстрее, чем их поставляет большинство сис­тем памяти. Когда это происходит, процессор простаивает, не используя свои возможности на полную мощность. Кэш-память второго уровня, расположенная на материнской плате, может существенно ускорить работу процессора. Объем кэш-памяти, обеспечивающий хорошее быстродействие ПК составляет 256 Кб-512 Кб, серверы могут иметь кэш-память второ­го уровня 2 и более Мб

CMOS (Complementory Metal— Oxide Semiconductor)— памятьпредназначена для хранения наиболее важной информации о параметрах настройки компьютера. В ней запоминается пароль пользователя, если он был установлен, текущее время и дата. Для питания этой памяти при выключении компьютера предусмотрена специальная батарейка, или аккумулятор. Доступ к содержимому CMOS — памяти выполняет при помощи команд BIOS. CMOS можно скорректировать.

Системная магистраль (шина или bus)осуществляет физическое соединение процессора, оперативной памяти и адаптеров внешних устройств, а также позволяет реализовывать принцип «открытой архитектуры» подключением дополнительных устройств. Системная шина находится непосредственно на системной плате. Наиболее быстрой шиной является шина PCI. Локальная шина PCI увеличивает скорость ввода/вывода, особенно графического.

ВидеоподсистемаПК включает в себя видеокарту и монитор (дис­плей).

Мониторслужит окном в компьютер. Любую информацию из компьютера можно вывести на экран монитора. Подавляющее большинство со­временных ПК используют мониторы на базе электронно-лучевых трубок (ЭЛТ). Плоские мониторы имеют несомненные преимущества (небольшая толщина, малый вес, экономное энергопотребление). Плоские мониторы могут использовать различную технологию, например, газоплазменную (янтарный цвет экрана), электролюминисцентную (желтый экран) и жидких кристаллов. Жидкокристаллические экраны преобладают на рынке мониторов для переносных компьютеров.

Основными характеристиками монитора являются цветность, разре­шающая способность, размер экрана, кадровая частота.

Цветные мониторы в зависимости от класса могут обеспечить от 16 до 16,8 млн. цветов.

Разрешающая способность монитора зависит от количества точек, отображаемых по горизонтали и вертикали. Мониторы SVGA могут иметь разрешающую способность 800x600, 1024x768, 1280x1024, 1600x1200 и передавать до 16,8 млн. цветов.

Размер экрана определяется диагональю: 14, 15, 17, 20, 21, 24 дюйма (1 дюйм = 2,15 см). Для работы при разрешении 1024x768 точек и более необходим монитор с размером экрана не менее 17 дюймов.

Размер точки. На качество изображения существенное влияние оказывает такой физический параметр монитора, как размер точки покрытия экрана. Принято характеризовать этот параметр, указывая расстояния между точками. У современных мониторов этот параметр колеблется от 0,32 мм до 0,25мм. У хороших мониторов этот параметр должен быть не более 0,28 мм.

Кадровая частота влияет на устойчивость изображения, отсутствие мерцания. Рекомендуется пользоваться мониторами с кадровой частотой не менее 80 Гц.

Мониторы для офисного и домашнего использования имеют кадровую частоту более 80 Гц при разрешении 1024x768. В основном это 15-17 дюй­мовые модели. Мониторы этого класса поддерживают частоту 85 Гц при разрешении 1600x1280 и размер экрана 17-21 дюйм.

Стандарты безопасности для мониторов.Эргономичность монитора и соответствие стандартам безопасности являются очень важными для пользователя. На пользователя действуют: рентгеновское излучение, электростатические, электрические и магнитные поля. Работа за компьютером может ухудшить зрение. Определенной гарантией могут служить стандар­ты, предъявляемые к мониторам:

· ISO 9241-3 - стандарт на эргономические требования;

· MPR II, MPR 1990:10 - Шведские стандарты безопасности по излучению, электрическому и магнитным полям (стандарты ЕС);

· TCO-1992, TCO-1995, TCO-1999 - стандарты Шведского союза профессиональных служащих по визуальным эргономическим параметрам, переменным электрическим и магнитным полям;

· Blue Angel - отказ от использования токсичных материалов при производстве;

· NUTEK - сниженное потребление энергии;

· EPA -Energy Star - американский стандарт на энергосбереже­ние.

В России также существуют нормативные документы, определяющие вредность работы с компьютером в целом и монитором в частности:

· ГОСТ 50948-96. «Средства отображения информации индивидуального пользователя. Общие эргономические требования и требо­вания безопасности»;

· ГОСТ 50923-96. «Дисплеи. Рабочее место оператора. Общие эргономические требования и требования к производственной среде. Методы измерения»;

· Санитарные правила и нормы. СанПиН 2.2.2.542-96. «Гигиени­ческие требования к видеодисплейным терминалам, персональным электронно-вычислительным машинам и организация работы».

Однако, поскольку мониторы производятся не в нашей стране, то при покупке мы ориентируемся на международные нормы качества.

Видеокарта(видеоадаптер, видеоконтроллер) устройство, обеспечивающее взаимодействие процессора с монитором и реализующее тот или иной режим разрешения и цветности. Видеокарта вставляется в слот материнской платы. Видеопамять — это оперативная память, расположенная на видеокарте, в которой формируется образ картинки с установленным режимом разрешения и цветности. Для нормальной работы с современными программами необходимо не менее 32 Мб видеопамяти.

Графические акселераторы и сопроцессоры — видеоконтроллеры, самостоятельно строящие изображение на экране монитора и работающие параллельно с центральным процессором. Их назначение — разгрузить ЦП и ускорить работу компьютера за счет уменьшения количества информации, передаваемой на монитор процессором. Выполнение части графических задач перекладывается на видеоконтроллер. Разница между графическим акселератором и графическим сопроцессором заключается в степени программируемости, т.е. в возможности изменения их характеристик при работе с различными программами. Графические акселераторы и сопроцессоры необходимы при работе с трехмерной графикой, анимацией, при реализации виртуальной реальности.

Звуковые картыиспользуются для записи и воспроизведения различных звуковых сигналов: речи, музыки, шумовых эффектов. Любая современная звуковая карта может использовать несколько способов воспроизведения звука. Одним из простейших является преобразование ранее оцифро-ванного сигнала снова в аналоговый. Глубина оцифровки сигнала (например, 8 или 16 бит) определяет качество записи и, соответственно, воспроизведения. Так, 8-разрядное преобразование обеспечивает качество звучания кассетного магнитофона, а 16-разрядное — качество компакт-диска. Аппаратные средства, необходимые для прямой записи и воспроизведения сигнала, часто называют цифровым аудиоканалом (digital audio channel).

Другой способ воспроизведения звука заключается в его синтезе. При по­ступлении на синтезатор некоторой управляющей информации (упрощенно говоря — нотной последовательности) по ней формируется соответствую­щий выходной сигнал. В настоящее время применяются две основные формы для синтеза звукового сигнала: синтез на основе использования частотной модуляции (FM-синтез), а также синтез с применением таблицы волн (сэмплов) — так называемый табличный, или WT-синтез (WaveTable) (см. Основные параметры и функции звуковых карт). Поскольку эти виды син-теза также являются цифровыми, для них необходимо преобразование сигнала при помощи цифроаналогового преобразователя (ПАП или DAC — Digital to Analog Converter).

Управляющие команды для синтеза звука могут поступать на звуковую карту, например, от MIDI-устройства (Musical Instruments Digital Interface). MIDI определяет протокол передачи команд по стандартному интерфейсу.

Звук воспроизводится через звуковые колонки, подключаемые к выходу звуковой карты. К звуковой карте можно также подключить микрофон, что позволит записывать речь, музыку и сохранять их на жестком диске.

Внешние запоминающие устройстваиспользуются для длительного хранения информации.

Жесткий диск или винчестер (HDD - Hard Disk Drive). Жесткий диск характеризуется объемом памяти (десятки гигабайт) и способом подклю­чения к материнской плате (стандарты EIDI и SCSI). Жесткий диск нахо­дится внутри системного блока.

Гибкий диск (FDD - Floppy Disk Drive) - сменный диск, объемом 1,44 Мб.

CD-ROM ( Compact Disc Read Only Memory) — компакт диск только для чтения объемом 650 Мб. Принцип действия этого устройства состоит в считывании числовых данных с помощью лазерного луча, отражающегося от поверхности диска.

CD-R (Compact Disc Recorder) - компакт диск однократной записи.

CD-RW (Compact Disc Read and Write) - компакт диск многократной записи.

DVD- цифровые видео диски, объемом от 4 до 17 Гб.

MO - магнитооптические диски, емкость - от сотен Мб до нескольких Гб. Магнитооптические накопители значительно меньше подвержены влиянию внешних электромагнитных полей. Срок гарантийного хранения информации на них от 30 до 50 лет.