Сборка компьютера

Сборка компьютера

Компьютер – многофункциональное электронное вычислительное устройство для получения, хранения, обработки и передачи информации.

ПЗУ –постоянное запоминающее устройство. Выполняет тестирование всех узлов компьютера и при нормальной их работе дает указания процессору заключить операционную систему.

ВЗУ – внешнее запоминающее устройство. Например, дискета, CD, DVD, винчестер.

С ВЗУ и ПЗУ информация сохраняется.

Устройство ввода – клавиатура, мышь, сканер, микрофон и т.п.

Устройства вывода – принтер, монитор, колонки и т.п.

ОЗУ – оперативное запоминающее устройство.  Собрано в виде микросхемы и является самым быстрым. При выключении компьютера информация не сохраняется.

Тактовая частота процессора – количество операций, обрабатывающихся процессором за 1 секунду.

Быстрота работы компьютера определяется тактовой частотой процессора и объемом ОЗУ.

ЭВМ – электронная вычислительная машина.

Программное обеспечение ЭВМ

1.                     Системное программное обеспечение – набор программ, необходимый для нормального функционирования самого компьютера (операционные системы, драйвера, утилиты и т.д.);

2.                     Прикладное программное обеспечение – набор программ, облегчающий деятельность пользователя (текстовые, графические, музыкальные редакторы, электронные таблицы, базы данных);

3.                     Системы программирования – программы, позволяющие разрабатывать сами программы (языки программирования – язык Pascal, VisualBasic, C/C++).

Операционные системы – программы, обеспечивающие взаимодействие отдельных узлов компьютера друг с другом и диалог пользователя с компьютером.

Драйвер – программа, обеспечивающая нормальное функционирование какого-либо внешнего устройства.

Утилита – вспомогательная компьютерная программа, в составе общего программного обеспечения для выполнения специализированных типовых задач, связанных с работой оборудования и операционной системы.

Утилиты предоставляют доступ к возможностям (параметрам, настройкам, установкам), недоступным без их применения, либо делают процесс изменения некоторых параметров проще (автоматизируют его).

Утилиты могут входить в состав операционных систем, идти в комплекте со специализированным оборудованием или распространяться отдельно. 

Буфер обмена – это часть оперативной памяти, выделяемого для временного хранения помещаемой в него информации.  

Комплектующие компьютера

Блок питания

Компьютерный блок питания – вторичный источник электропитания, предназначенный для снабжения узлов компьютера электроэнергией постоянного тока, путем преобразования сетевого напряжения до требуемых значений.

Для домашних компьютеров применяются следующие типы блоков питания:

1.    AT. Морально устаревший. Такой тип блока питания сейчас довольно сложно найти в магазинах.

2.    ATX. Распространенный тип блока питания, который используется в большинстве современных персональных компьютеров.

Качество блока питания в значительной степени определяет долговечность внутренних компонентов. Если блок питания стал работать некорректно, то, во-первых, никакие внешние устройства питания (фильтры, стабилизаторы и т.д.) не помогут. Во-вторых, эти сбои трудно диагностировать и можно потратить массу времени на проверку системной платы, памяти и тому подобного, пока дойдет очередь до блока питания.

Материнская плата

Материнская плата – сложная многослойная печатная плата, являющая основой построения вычислительной системы.

Материнская, или системная, плата является самым важным компонентом в компьютере, так как к ней подключаются все остальные платы расширения, процессор, память, а также другие устройства, такие как жесткий диск и DVD-привод. Также посредством материнской платы другим частям компьютера подается электропитание, которое сама плата в свою очередь получает от блока питания.

Материнская плата является самой большой платой в компьютере, и часто самым дорогим его компонентом.

Современная материнская плата формата АТХ предоставляет другим компонентам компьютера не только электропитание. На ней есть разъемы для клавиатуры и мыши, различные порты для периферийных устройств, например принтера, сканера, при наличии встроенного видеоадаптера – порт для монитора, а для строенного сетевого адаптера – порт Ethernet.

Материнская плата является связующим звеном для всех деталей компьютера. На ней расположено множество магистралей, по которым передается информация одного компонента к другому.

Процессор

Процессор - это «мозг» компьютера. Процессором называется устройство, способное обрабатывать программный код и определяющее основные функции компьютера по обработке информации.

Конструктивно процессоры могут выполниться как в виде одной большой монокристальной интегральной микросхемы — чипа, так и в виде нескольких микросхем, блоков электронных плат и устройств.

Чаще всего процессор представлен в виде чипа, расположенного на материнской плате. На самом чипе написана его марка, его тактовая частота (число возможных операций, которые он может выполнить в единицу времени) и изготовитель.

В настоящее время микропроцессоры и процессоры вмещают в себе миллионы транзисторов и других элементов электронной логики и представляют сложнейшие высокотехнологичные электронные устройства. Персональный компьютер содержит в своем составе довольно много различных процессоров. Они входят в состав систем ввода/вывода контроллеров устройств. Каждое устройство, будь то видеокарта, системная шина или еще что-либо, обслуживается своим собственным процессором или процессорами. Однако архитектуру и конструктивное исполнение персонального компьютера определяет процессор или процессоры, контролирующие и обслуживающие системную шину и оперативную память, а также, что более важно, выполняющие объектный код программ. Такие процессоры принято называть центральными или главными процессорами (Central Point Unit — CPU). На основе архитектуры центральных процессоров строится архитектура материнских плат и проектируется архитектура и конструкция компьютера.

Скорость работы процессора измеряется в герцах. Герц – это единица изменения частоты либо количество циклов или шагов, выполняемых процессором в секунду. Соответственно, процессор, работающий со скоростью 1 ГГц (гигагерц), выполняет 1 миллиард шагов в секунду.

Системная память

Системная память – это хранилище, в котором персональный компьютер хранит свои программы и используемые данные.

Системная память необходима для временного хранения информации, которую довольно быстро может получить процессор. Объем оперативной памяти измеряется в мегабайтах (Мбайт). 1 мегабайт приблизительно равен 1 миллиону байт.

Модули памяти бывают нескольких типов, но наиболее распространенными являются модули DIMM (Dual In-Line Memory Module – модуль памяти с двухрядным расположением выводов). Также память различается по семействам (DDR, DDR2, RDRAM и др.). Все эти семейства отличаются методами работы, а также формой и количеством контактов модуля и, соответственно, разъемом для них на материнской плате.

Динамическая память DRAM не может постоянно хранить информацию, она ее постоянно «забывает», поэтому специальный контроллер памяти все время выполняет операции считывания и записи, чтобы данные не терялись. Более того, при выключении компьютера вся информация, которая была в памяти, исчезает, именно поэтому нам необходимы жесткие диски, дисководы CD- и DVD-приводы, на которых можно эту информацию хранить.

Дисковод

Дисковод – это устройство компьютера, позволяющее осуществить чтение и запись информации на съемный носитель информации.

Дисковод, вероятно, самый старый компонент персонального компьютера, который не претерпел практически никаких изменений. Менялись только функции дисковода. В свое время использование гибких дисков или, другими словами, дискет являлось главным методом хранения информации, так как даже после того, как появились первые жесткие диски, их стоимость равнялась стоимости всего компьютера, и мало кто мог их себе позволить. Но даже после того, как жесткие диски стали доступными, без дисковода на только что приобретенный, новый компьютер нельзя было установить операционную систему. Сегодня роль дисководов выполняют загрузочные диски CD-ROM.

Жесткий диск

Жесткий диск (винчестер) – это запоминающее устройство (устройство хранения информации) произвольного доступа, основанное на принципе магнитной записи.

Самым главным устройством для хранения ваших данных, несомненно, является жесткий диск. Современный жесткий диск может вмещать огромное количество информации. На жестком диске обычно хранятся операционная система (иногда даже и не одна), прикладные программы, например, текстовый и графический редакторы, базы данных, игры и др.

Жесткий диск выгодно отличается от оперативной памяти тем, что данные после выключения компьютера на нем сохраняются. Среднее время работы такого диска составляет 5-7 лет, в зависимости от модели и производства. Поломка жесткого диска может быть вызвана перегревом, скачками электропитания или физическими повреждениями.

Для очень важных данных часто прибегают к технологии хранения данных RAID (Redundant Array of Independent Disks – массив независимых дисковых накопителей с избыточностью). Эта технология позволяет в автоматическом режиме сохранять и дублировать данные сразу на нескольких объединенных жестких дисков. Таким образом увеличивается производительность, а в случае выхода из строя одного из дисков данные не только не теряются, но и не останавливается процесс работы.

Привод CD-ROM

Оптический привод – это устройство, имеющее механическую составляющую, управляемую электронной схемой и предназначенное для считывания и записи информации с оптических носителей информации в виде пластикового диска с отверстием в центре.

Современные приводы CD-ROM могут проигрывать музыкальные диски без участия какого-либо дополнительного оборудования, более того, на передней панели многих приводов есть гнездо для подключения наушников или динамиков. На компакт диски можно записывать и данные. Различия между музыкальными и информационными CD заключается в форматировании самого диска. Скорость, с которой привод CD-ROM проигрывает музыкальные диски, равна скорости, с которой их же проигрывает обычный музыкальный CD-проигрыватель, и для компьютерного стандарта он принят, как одна скорость. Привод, работающий на стандартной скорости вращения, считывает данные со скоростью 150 Кбайт/с. Объем обычного компакт-диска может достигать 650 Мбайт.

Дешевые диски обычно не имеют с обратной стороны защитного лакового слоя, и поэтому даже мелкая царапина на этой стороне привести к невозможности чтения соответствующей области диска.

Привод DVD-ROM

Первоначально аббревиатура DVD расшифровывалась как Digital Video Disc, что означает оптические диски с большой емкостью. Эти диски используются для хранения компьютерных программ и приложений, а также полнометражных фильмов и высококачественного звука.

Диски DVD могут хранить в 26 раз больше данных по сравнению с обычным СD-ROM. Стандартный, однослойный диск DVD может хранить 4,7 Гбайт данных.

Сегодня существуют комбинированные устройства, позволяющие записывать диски CD-R и CD-RW и проигрывать DVD. Также можно приобрести DVD-привод, позволяющий записывать DVD-диски, но и стоимость их выше.

Модем

Модем – это устройство, позволяющее подсоединиться к другому компьютеру с помощью обычной телефонной (аналоговый модем) или выделенной линии. Так, модем помогает передавать данные с вашего домашнего компьютера на компьютер поставщика услуг Интернет, а затем поставщик передает ваши запросы дальше в цифровую «Вселенную».

Модем внешне представляет собой устройство, имеющее цифровой интерфейс с компьютером (обычно последовательный порт RS-232) и аналоговый интерфейс с каналом связи (телефонной линией) – разъем для телефонного кабеля (RJ-11). Внутри модем представляет собой микрокомпьютер с достаточно мощным процессором (иногда несколькими), постоянной и оперативной памятью, аналоговой частью, ответственной за сопряжение модема с телефонной сетью – устройство набора номера, усилитель, АЦП и ЦАП – аналого-цифровой и цифроаналоговый преобразователи, ответственные за преобразование сигнала из аналоговой формы в цифровую и наоборот.

По сравнению с остальными компонентами персонального компьютера, модем работает с очень низкой скоростью. Например, обычный аналоговый модем может передавать данные со скоростью, не превышающей 56 Кбит/с. Специальные модемы, которые подключаются к выделу иной линии, могут передавать данные с гораздо большей скоростью.

Сетевой адаптер

Сетевой адаптер – это дополнительное устройство, позволяющее компьютеру взаимодействовать с другими устройствами сети. 

Соединять ваш компьютер с сетью позволяет сетевой адаптер. По сути, сетевой адаптер играет роль модема, который работает с огромной скоростью. Тогда как обычный модем позволяет передавать данные со скоростью до 56 Кбит/с, современный сетевой адаптер передает данные со скоростью 100 Мбит/с, что в 1785 раз быстрее. Существуют адаптеры, работающие на скорости 1 Гбит/с.

Сетевой адаптер – относительно недорогой компонент компьютера, кроме того, в некоторые материнские платы такой адаптер уже встроен, его останется только настроить. Современные операционные системы изначально поддерживают работу пользователя в сети, и вам не придется устанавливать какое-либо дополнительное программное обеспечение.

USB- и другие порты

Для того, чтобы к компьютеру можно было подключать периферийные устройства, в первых моделях было предусмотрено несколько портов: специальный параллельный порт для принтера и два последовательных порта. После нескольких усовершенствований, в частности увеличения скорости передачи данных и реализации двунаправленной связи, к параллельному порту можно было подключать не только принтер, но и другие периферийные устройства, а также соединять два компьютера между собой.

К последовательным портам обычно подключались такие устройства, как мышь и модем. После того, как для мыши начали использовать порт PS/2, последовательные порты практически не задействуются. Они могут понадобиться для подключения старых цифровых камер, карманных компьютеров и некоторых аналоговых модемов. Также существовал отдельный игровой порт, к которому  подключались самые разнообразные игровые манипуляторы. Такой порт обычно находился на звуковой или прямо на системной плате, если звуковой адаптер был в нее встроен.

Со временем появлялось все больше и больше устройств, которые можно было подключить к компьютеру, поэтому был разработан универсальный порт USB (Universal Serial Bus - универсальная последовательная шина). Преимущество такого порта, прежде всего, заключается в том, что для подключения или отсоединения того или иного не нужно выключать компьютер, программное обеспечение само определяет наличие или отсутствие соединения. К такому потру можно подключать самое разнообразное оборудование – принтеры, игровые манипуляторы, цифровые камеры, модемы, сканеры, мобильные телефоны и многое другое. Также по USB-порту подается питание, поэтому некоторые устройства даже не нужно включать в электрическую розетку (например, сканер). В современных материнских платах имеется два (и более) встроенных USB-порта, кроме того, если этих портов не хватает, можно включить специальный USB-концентратор, увеличивающий их недостаток.

Звуковая система и динамики

Динамики – это простейшее устройство воспроизведения звука.

Звуковая плата – это дополнительное оборудование персонального компьютера, позволяющее обрабатывать звук (выводить на акустические системы и/или записывать).

Для того, чтобы на персональном компьютере можно было слушать музыку, а в играх появился звук, необходим звуковой адаптер. Принцип работы звуковой платы заключается в преобразовании цифровой информации, хранящейся у вас на жестком диске, в аналоговый сигнал, который в свою очередь передается на динамики.  Также возможно и обратное преобразование. К звуковой плате можно подключить магнитофон или микрофон, и она оцифрует принятый аналоговый сигнал. Звуковые адаптеры отличаются друг от друга мощностью и чистотой выдаваемого сигнала.

Часто, говоря о звуковых  адаптерах, упоминают параметр WaveTable (таблица волн). WT – это метод воспроизведения заранее записанных в цифровом виде звучаний – сэмплов (samples). Такой метод используется, например, при проигрывании MIDI-файлов (Musical Instrument Digital Interface – цифровой интерфейс музыкальных инструментов). Звук инструментов с малой длительностью звучания обычно записывается полностью, а для остальных может записываться лишь начало/конец звука и небольшая «средняя» часть, которая затем проигрывается в цикле в течение нужного времени.

Клавиатура и мышь

Клавиатура и мышь являются самыми дешевыми компонентами компьютера. Часто при покупке готового компьютера они даже не указываются в спецификации. Их наличие подразумевается по умолчанию.

Мыши отличаются только количеством кнопок (от двух до пяти), типом сенсора (оптический или механический) и методом подключения к компьютеру (с помощью кабеля к PS/2, устаревшего последовательного COM-порта, USB-порта или беспроводное подключение).

Существуют также несколько видов клавиатур – от обыкновенных, прямоугольных с 104-105 клавишами, до V-образных с дополнительными клавишами, которым можно присваивать самые разнообразные функции.

Видеоадаптер

Видеоадаптер – это устройство, преобразующее графический образ, хранящийся как содержимое памяти компьютера (или самого адаптера), в форму, пригодную для дальнейшего вывода на экран монитора. 

Любой видеоадаптер состоит их четырех основных компонентов (или устройств) – памяти, контроллера, ЦАП и ПЗУ.   

Видеопамять служит для хранения изображения. От ее объема зависит максимально возможное полное разрешение видео-платы - A×B×C, где А – количество точек по горизонтали, В – по вертикали, С – количество возможных цветов каждой точки. Например, для разрешения 640×480×16 достаточно 256 Кбайт, для 800×600×256 – 512 Кбайт, для 1024×768×65536 – 2 Мбайт и т.д. поскольку для хранения цветов отводится целое число разрядов, количество цветов всегда является степенью двойки (16 цветов – 4 разряда, 256 – 8 разрядов, 64к – 16, и т.д.).

Видеоконтроллер отвечает за вывод изображения из видеопамяти, регенерацию ее содержимого, формирование сигналов развертки для монитора и обработку запросов центрального процессора (ЦП). Для исключения конфликтов при обращении к памяти со стороны видеоконтроллера и центрального процессора первый имеет отдельный буфер, который в свободное от обращений ЦП время заполняется данными из видеопамяти. 

Многие современные видеоконтроллеры являются потоковыми – их работа основана на создании и смешении воедино нескольких потоков графической информации. Обычно это основное изображение, на которое накладывается изображение аппаратного курсора мыши и отдельное изображение в прямоугольном окне. Видеоконтроллер с потоковой обработкой, а также с аппаратной поддержкой некоторых типовых функций называется акселератором (или ускорителем) и служит для загрузки ЦП от рутинных операций по формированию изображения.

ПЗУ на видео-плате – постоянное запоминающее устройство, в которое записаны BIOS, экранные шрифты, служебные таблицы и т.п. ПЗУ не используется видеоконтроллером напрямую – к нему обращается только центральный процессор, и в результате выполнения им программ из ПЗУ происходят обращения к видеоконтроллеру и видеопамяти.

Монитор

Монитор – это конструктивно законченное устройство, предназначенное для визуального отображения информации.

Через монитор мы воспринимаем всю визуальную информацию с компьютера. От качества и безопасности монитора зависит ваше здоровье – прежде всего зрение.

Существуют следующие мониторы:

1.        CRT-монитор (Cathode Ray Tube – катодно-лучевая трубка).

CRT-, или ЭЛТ (электронно-лучевая трубка) состоит из стеклянной трубки, внутри которой вакуум, т.е. удален весь воздух. С фронтальной стороны внутренняя часть стекла трубки покрыта специальным веществом – люминофором. В качестве люминофоров для цветных ЭЛТ используются довольно сложные составы на основе металлов – иттрия, эрбия, и т.п. Люминофор – это вещество, которое испускает свет при бомбардировке его заряженными частицами. Люминофорный слой, покрывающий фронтальную часть электронно-лучевой трубки, состоит из очень маленьких элементов. Эти люминофорные элементы воспроизводят основные цвета, фактически существует три типа разноцветных частиц, цвета которых соответствуют основным цветам RGB (Red – красный, Green – зеленый, Blue – синий). Кроме электронно-лучевой трубки внутри монитора есть еще и управляющая электроника, которая обрабатывает сигнал, поступающий напрямую от видеоадаптера вашего компьютера.

2.        LCD-монитор (Liquid Crystal Display – жидкокристаллические мониторы).

Экран мониторов LCD сделан из вещества, которое находится в жидком состоянии, но при этом обладает некоторыми свойствами, присущими кристаллическим телам. Фактически это жидкости, обладающие анизотропией свойств (в частности, оптических), связанных с упорядоченностью в ориентации молекул. Молекулы жидких кристаллов под воздействием электричества могут изменять свою ориентацию и, соответственно свойства светового луча, проходящего сквозь них. Экран LCD представляет собой массив маленьких сегментов (пикселей), которыми можно манипулировать для отображения информации. LCD монитор имеет несколько слоев, где ключевую роль играют две панели, изготовленные из свободного от натрия и очень чистого стеклянного материала, называемого субстрат или подложка, между которыми и содержится тонкий слой жидких кристаллов.  

LED-монитор – жидкокристаллический монитор, у которого подсветка экрана сделана не люминесцентными лампами, а светодиодами.