Виды бп. Блок питания для компьютера - как правильно подобрать по мощности, производителю и стоимости. Параметры и характеристики блока питания

Блок питания - это важнейший компонент любого персонального компьютера, от которого зависит надежность и стабильность вашей сборки. На рынке довольно большой выбор продукции от различных производителей. У каждого из них по две-три линейки и больше, которые включают в себя еще и с десяток моделей, что серьезно запутывает покупателей. Многие не уделяют этому вопросу должного внимания, из-за чего часто переплачивают за избыточную мощность и ненужные "навороты". В этой статье мы разберемся, какой же блок питания подойдет для вашего ПК лучше всего?

Блок питания (далее по тексту БП), это прибор, преобразующий высокое напряжение 220 В из розетки в удобоваримые для компьютера значения и оснащенный необходимым набором разъемов для подключения комплектующих. Вроде бы ничего сложного, но открыв каталог , покупатель сталкивается с огромным числом различных моделей с кучей зачастую непонятных характеристик. Прежде, чем говорить о выборе конкретных моделей, разберем, какие характеристики являются ключевыми и на что стоит обращать внимание в первую очередь.

Основные параметры.

1. Форм-фактор . Для того, чтобы блок питания банально поместился в ваш корпус, вы должны определиться с форм-факторов, исходя из параметров самого корпуса системного блока . От форм-фактор зависят габариты БП по ширине, высоте и глубине. Большинство идут в форм-факторе ATX, для стандартных корпусов . В небольших системных блоков стандарта microATX, FlexATX, десктопов и других, устанавливаются блоки меньших размеров, такие как SFX , Flex-ATX и TFX .

Необходимый форм-фактор прописан в характеристиках корпуса, и именно по нему нужно ориентироваться при выборе БП.

2. Мощность. От мощности зависит, какие комплектующие вы сможете установить в ваш компьютер, и в каком количестве.
Важно знать! Цифра на блоке питания, это суммарная мощность по всем его линиям напряжений. Так как в компьютере основными потребителями электроэнергии являются центральный процессор и видеокарта, то основная питающая линия, это 12 В, когда есть еще 3,3 В и 5 В для питания некоторых узлов материнской платы, комплектующих в слотах расширения, питание накопителей и USB портов. Энергопотребление любого компьютера по линиям 3,3 и 5 В незначительно, по этому при выборе блока питания по мощности нужно всегда смотреть на характеристику "мощность по линии 12 В ", которая в идеале должна быть максимально приближена к суммарной мощности.

3. Разъемы для подключения комплектующих , от количества и набора которых зависит, сможете ли вы, к примеру, запитать многопроцессорную конфигурацию, подключить парочку или больше видеокарт, установить с десяток жестких дисков и так далее.
Основные разъемы, кроме ATX 24 pin , это:

Для питания процессора - это 4 pin или 8 pin коннекторы (последний может быть разборным и иметь запись 4+4 pin).

Для питания видеокарты - 6 pin или 8 pin коннекторы (8 pin чаще всего разборный и обозначается 6+2 pin).

Для подключения накопителей 15-pin SATA

Дополнительные:

4pin типа MOLEX для подключения устаревших HDD с IDE интерфейсом, аналогичных дисковых приводов и различных опциональных комплектующих, таких как реобасы, вентиляторы и прочее.

4-pin Floppy - для подключения дискетных приводов. Большая редкость в наши дни, поэтому такие разъемы чаще всего идут в виде переходников с MOLEX.

Дополнительные параметры

Дополнительные характеристики не так критичны, как основные, в вопросе: "Заработает ли этот БП с моим ПК?", но они так же являются ключевыми при выборе, т.к. влияют на эффективность блока, его уровень шума и удобство в подключении.

1. Сертификат 80 PLUS определяет эффективность работы БП, его КПД (коэффициент полезного действия). Список сертификатов 80 PLUS:

Их можно разделить на базовый 80 PLUS, крайний слева (белый), и цветные 80 PLUS, начиная от Bronze и заканчивая топовым Titanium.
Что такое КПД? Допустим, мы имеем дело с блоком, КПД которого 80% при максимальной нагрузке. Это означает, что на максимальной мощности БП будет потреблять из розетки на 20% больше энергии, и вся эта энергия будет преобразована в тепло.
Запомните одно простое правило: чем выше в иерархии сертификат 80 PLUS, тем выше КПД, а значит он будет меньше потреблять лишней электроэнергии, меньше греться, и, зачастую, меньше шуметь.
Для того, чтобы достичь наилучших показатель в КПД и получить "цветной" сертификат 80 PLUS, особенно высшего уровня, производители применяют весь свой арсенал технологий, наиболее эффективную схемотехнику и полупроводниковые компоненты с максимально низкими потерями. Поэтому значок 80 PLUS на корпусе говорит еще и о высокой надежности, долговечности блока питания, а так же серьезном подходе к созданию продукта в целом.

2. Тип системы охлаждения. Низкий уровень тепловыделения блоков питания с высоким КПД, позволяет применять бесшумные системы охлаждения. Это пассивные (где нет вентилятора вообще) , либо полупассивные системы , в которых вентилятор не вращается на небольших мощностях, и начинает работать, когда БП становится "жарко" в нагрузке.

При подборе БП стоит обратить внимание и на длину кабелей, основного ATX24 pin и кабеля питания CPU при установки в корпус с нижним расположением блока питания.

Для оптимальной прокладки питающих проводов за задней стенкой, они должны быть длиной как минимум от 60-65 см , в зависимости от размеров корпуса. Обязательно учтите этот момент, чтобы потом не возиться с удлинителями.
На количество MOLEX нужно обращаться внимание только если вы ищете замену для своего старого и допотопного системного блока с IDE накопителями и приводами, да еще и в солидном количестве, ведь даже у самых простых БП есть минимум пара-тройка стареньких MOLEX, а в более дорогих моделях их вообще десятки.

Надеюсь этот небольшой путеводитель по каталогу компании DNS поможет вам в столь сложном вопросе на начальном этапе вашего знакомства с блоками питания. Удачных покупок!

Не секрет, что для стабильной работы компьютера необходим надежный источник питания, а чтобы понять как выбрать блок питания для компьютера, необходимо определить для себя ряд критериев, по которым будет происходить отбор. Прежде всего мы говорим о мощности. Блок питания (БП) должен быть достаточно мощным, причем желательно выше нормы, чтобы оставался некий «запас прочности» на случай непредвиденной ситуации.

Особенно это касается игровых компьютеров, где основными потребителями являются такие компоненты, как: видеокарта и процессор. После проведения необходимо прибавить к полученному значению порядка 30%, это и будет тот самый запас, который не только повысит надежность вашего компьютера в дальнейшем, но и пригодится для будущих апгрейдов системы, и вам не придется покупать новый БП.

Если вы выбираете БП для офисного компьютера, то подойдут модели мощностью ± 400 Вт. Для компьютеров среднего ценового сегмента (средней производительности) - 450–500 Вт. Для всех остальных случаев 500–700 Вт будет более чем достаточно. Однако, если планируете поставить, например, две видеокарты в режиме SLI/CROSSFIRE, вполне возможно понадобятся уже БП до 1000 Вт. Опять же, каких-либо четких градаций ни я, ни кто-либо другой вам назвать не сможет, для этого и существуют подобные калькуляторы.

Не стоит также забывать о том, что далеко не все блоки питания указывают на упаковке реальную мощность. Поясню: она бывает номинальная и пиковая, пиковая обозначается английским «PEAK». Обычно в угоду маркетингу указывают как раз последнюю, которая может довольно сильно отличаться в большую сторону от номинальной (та, на которой БП может работать длительное время). Как это узнать? Да очень просто, на самом БП есть наклейка со всеми характеристиками, где, в том числе, есть и этот параметр. Выглядит это вот так:

Линии 12V

12-вольтовые линии, это те, по которым как раз и передается «львиная» доля мощности. Чем больше этих линий, тем лучше. Обычно это количество не выходит за рамки диапазона 1–6 линий. Но наибольший интерес представляет параметр «суммарный ток по линиям 12V», соответственно чем он больше, тем больше будет мощность, идущая от БП к основным потребителям: процессор, видеокарты, жесткие диски. Всю необходимую информацию можно поглядеть на этикетке, опять же.

Коррекция мощности

Очень важный параметр. Если точнее - коэффициент коррекции мощности (PFC). Есть несколько типов БП - с активным PFC (APFC), и с пассивным (PPFC). Коэффициент определяет - насколько эффективно работает БП, иными словами его КПД. У БП с пассивным PFC КПД не может быть больше 80%, а у БП с активным PFC он варьируется в пределах 80–95%. Оставшиеся проценты характеризуют потери энергии на нагрев в процессе преобразования. Если там, где вы живете электроэнергия стоит дорого, тогда рекомендую присмотреться к БП с активным PFC, бонусом к этому вы получите меньший нагрев самого БП, в итоге можно будет сэкономить на охлаждении. Кроме того, БП с активным PFC менее чувствительны к пониженному сетевому напряжению - если вдруг в сети напряжение станет меньше 220В, то БП не отключит питание компьютеру.

Сертификат 80 PLUS

Наличие данного сертификата как раз показывает, насколько эффективно БП может работать, то есть указывает на его КПД. Есть несколько видов данных сертификатов, самые распространенные: 80 plus bronze, silver, gold. Лучше выбирать БП с сертификатом не ниже 80 PLUS Bronze, поскольку все остальные стоят уже на порядок дороже. Еще, высокий КПД просто необходим на крупных предприятиях, где количество компьютеров исчисляется сотнями, в таких масштабах даже пусть небольшая экономия электроэнергии на каждом конкретном компьютере в итоге принесет ощутимые деньги.

Защита от короткого замыкания

Должна быть в обязательном порядке, во избежание…Также необходима защита от перегрузки - когда ток на выходе БП слишком большой, для того, чтобы не сгорели комплектующие компьютера. Защита от перенапряжения тоже не помешает - когда напряжение на выходе БП слишком велико, подача электроэнергии на материнскую плату отключается.

О «Безымянных» БП

К сожалению, в продаже еще до сих пор можно встретить так называемые «no name» блоки питания, то есть те, на которых не указан ни производитель, ни какие-либо характеристики. Часто они продаются даже без коробки - этакий «кот в мешке». Крайне не рекомендуется покупать такого вида БП, а соблазн есть, надо сказать, ибо зачастую они стоят на порядок дешевле (самые дешевые) других, представленных в магазине. Но дело-то даже не в наклейках. Ведь подавляющему большинству людей по большому счету абсолютно «по барабану» как выглядит их БП, ведь для того чтобы его разглядеть, нужно разобрать системный блок компьютера, а если быть точным - снять его боковую крышку, потому как далеко не у каждого на системнике присутствует прозрачное окно сбоку.

Нажмите, чтобы увеличить

«no name» БП опасны не этим, а тем из чего они состоят - некачественные, мягко говоря, компоненты, либо вообще отсутствие необходимых компонентов на плате (на фото выше это хорошо видно). Такой БП может перегореть в любой момент, независимо от того, на гарантии он еще, или уже нет. Кстати, гарантийный период у них такой же короткий, как теплые летние деньки в Сибири. Надеюсь, мне удалось отговорить вас от идеи покупки такого вот БП, если такая идея у вас закралась.

Пару слов о производителях

И тут мы плавно переходим к вопросу о том, а какой фирмы выбрать БП? Где гарантия, что не «no name» БП вдруг не развалится (взорвется/коротнет) точно таким же образом? Тут нужно смотреть уже на авторитет производителя. Но не стоит впадать в крайности, не нужно гнаться за самыми брендовыми БП из этого списка, ведь никто не хочет переплачивать за имя. Из недорогих, но качественных можно выделить: FSP, Chieftec, Cooler Master.

Стандарт ATX, разъемы

Этот стандарт определяет набор разъемов, необходимых для подключения оборудования к БП, так же, как и размер - 150x86x140 мм (ШхВхГ). Такими БП комплектуются большинство компьютеров на сегодня. Есть несколько версий этого стандарта: ATX 2.3, 2.31, 2.4 и др. К приобретению рекомендуются БП стандарта ATX не ниже 2.3 версии, поскольку начиная с этой версии появился 24-pin разъем, необходимый для питания всех существующих на сегодня современных материнских плат (до этого использовали 20-pin разъем), а также с этой версии КПД БП превысил порог в 80% и теперь может составлять почти 100%. Помимо вышеупомянутого разъема, есть еще несколько: питания видеокарты, процессора, жестких дисков, оптических приводов, кулеров. Надо ли говорить, что чем больше их будет - тем лучше.

Разъемы, кабели
	24-х контактный разъем питания материнской платы. На любом блоке питания можно найти 1 такой разъем. При желании можно «отстегнуть» 4-pin кусочек от общего разъема для совместимости со старыми материнскими платами.
	Разъем для питания центрального процессора 4-pin, некоторые процессоры требуют наличия двух таких разъемов.
	Разъемы для дополнительного питания видеокарты 6-pin (бывают еще 8-pin). Обычно геймерские видеокарты требуют 2 таких разъема. Но если на БП их нет, не беспокойтесь, можно наколхозить при помощи переходника и 2 свободных MOLEX-разъемов.
	15-контактный SATA-разъем для питания жестких дисков и оптических приводов. Обычно на одном проводе (шлейфе), идущем прямо из БП, расположены 2-3 таких разъема. То есть можно подключить 3 жестких диска к одному шлейфу сразу. Чем больше будет таких проводов, тем лучше. Если таких мало, то, опять же, на помощь приходит переходник с «всемогущего» MOLEX-а.
	«Тот самый» 4-х контактный разъем MOLEX, который раньше повсеместно использовался взамен тому, что изображен на предыдущей картинке.
	Старый - как планета «Земля», раньше использовался для дисководов гибких дисков - дискет.

Модульность

Существуют два типа БП - модульные и, соответственно, не модульные. Это значит, что в первом случае можно будет без проблем отсоединить все неиспользуемые в данный момент кабели, дабы освободить драгоценное место в системном блоке, тем самым улучшив охлаждение внутри него. Поток холодного воздуха будет беспрепятственно проходить через все комплектующие компьютера, равномерно охлаждая их, чего в случае с не модульной конструкцией довольно проблематично достичь. К тому же, освобождая внутреннее пространство от клубка проводов, вы добьетесь куда более эстетичного вида. В общем, эстетам эта функция точно придется по душе. Правда есть один нюанс, модульные БП стоят несколько дороже, а среди дешевых БП таких вообще не встретить.

Охлаждение

Поскольку БП (особенно игровых компьютеров) является нагруженным элементом, во время своей работы он выделяет большое количество тепла, соответственно необходимы вентиляторы активного охлаждения (кулер), которые будут обдувать внутренности БП. Когда-то давно на БП преимущественно устанавливались вентиляторы диаметром всего лишь 80 мм. По нынешним меркам это просто - «ни о чем». В подавляющем большинстве современных БП стоит кулер диаметром 120–140 мм, что не только способствует более эффективному охлаждению, но и снижает уровень шума. Тут можно провести следующую аналогию: чем больше внешний диаметр, к примеру, колеса, тем с меньшей скоростью его нужно будет вращать для достижения той же самой скорости на автомобиле. Поэтому правильней будет выбрать БП с максимально большим вентилятором из тех вариантов, которые вы заранее для себя присмотрели.

Итоги

А теперь, предлагаю подытожить все вышесказанное, для лучшего усвоения, так сказать. Итак, что нужно, чтобы правильно выбрать БП:

1. Необходимо выбирать только качественные БП проверенных производителей, о «no name» БП лучше забыть.
2. Обращайте внимание на реальную мощность, а не на ту, которая указана на упаковке с целью привлечь ваше внимание.
3. Лучше, чтобы количество линий 12В было больше одной, но если она всего одна - не страшно. Гораздо важнее - чтобы львиная доля мощности БП передавалась именно по этим линиям, а не по каким-либо другим.
4. БП желательно должен быть стандарта ATX 2.3 и иметь достаточное количество разъемов для подключения к ним комплектующим в дальнейшем.
5. КПД БП должен быть больше 80%. БП в этом случае будет иметь сертификат 80 plus и активный PFC.
6. Поинтересуйтесь, если ли у БП защита от короткого замыкания, перегрузки, перенапряжения.
7. Выбирайте БП с кулером как можно большего диаметра, это понизит уровень шума. Кроме того, на современных БП количество оборотов вентилятора зависит от нагрузки на БП, то есть в простое БП вообще не будет слышно.
8. (Не обязательно) Модели с отстегивающимися проводами гораздо удобнее в использовании, но и стоят дороже.
9. Не советую покупать корпус системного блока, в котором уже стоит БП, так называемая «сборка». Обычно вместе с корпусом ставят слабые БП, либо по характеристикам они могут вас не устроить. Если есть возможность купить по отдельности, сделайте это. Кроме того, так даже выйдет несколько дешевле.

В корпусе системного блока настольного персонального компьютера располагаются: материнская плата с платами расширения, приводы накопителей и блок питания. От типа корпуса системного блока зависят тип, размеры и размещение используемой системной платы, минимальная мощность блока питания и максимальное количество устанавливаемых приводов накопителей. Монтажные (установочные) места, или отсеки для накопителей могут быть двух типов - с внешним и внутренним доступом. Доступ к накопителям, смонтированным в установочные места последнего типа, может осуществляться только при открытой крышке корпуса системного блока.

В настоящее время используются два типоразмера накопителей: шириной 5,25 дюймов (приводы CD-ROM, некоторые жесткие диски) и 3,5 дюймов (дисководы, жесткие диски). Реальная ширина 5,25- и 3,5-дюймовых устройств несколько больше, чем 5,25 и 3,5 дюйма. Их название исторически обусловлено габаритами дисководов для 5,25- и 3,5-дюймовых дискет. Количество, расположение и типоразмер отсеков для накопителей во многом определяет потребительские качества корпуса компьютера.

К горизонтальным относятся корпуса типа desktop (настольный), small-footprint (низкопрофильный), slimline (тонкий, стройный) и (ultra) superslimline (сверхкомпактный). Системная плата в этих корпусах также располагается горизонтально. В корпусе типа desktop обычно два 5,25-дюймовых и один-два 3,5-дюймовых отсека с внешним доступом.

Корпуса с вертикально расположенной материнской платой напоминают по внешнему виду башню (по-английски башня - tower) и обычно представлены тремя разновидностями: mini-tower, midi-tower и big-tower, которые обычно отличаются друг от друга количеством 5,25-дюймовых отсеков с внешним доступом (2, 3, 4 и более), габаритами и мощностью установленного блока питания, а следовательно, возможностями установки дополнительных плат расширения и приводов накопителей.

Одним из наиболее распространенных корпусов для персонального компьютера является корпус типа mini-tower. Обычно он имеет по два 5,25-дюймовых и 3,5-дюймовых отсека с внешним доступом, два 3,5-дюймовых отсека с внутренним доступом и содержит блок питания мощностью 200 ватт. В корпусе типа mini-tower можно расположить стандартный набор накопителей и плат расширения. Более широкие возможности расширения обеспечивает корпус midi-tower (три 5,25 и два 3,5-дюймовых внешних и три-четыре 3,5-дюймовых внутренних отсека, более мощный блок питания). Корпуса типа big-tower используются для сетевых серверов, содержат один или несколько блоков питания с мощностью более 300 ватт и имеют самые широкие возможности расширения. В корпусах типа slim обычно установлен слабый источник питания (90-100 ватт), а также предусмотрено не более одного внутреннего и одного внешнего отсека, что делает модернизацию ПК в таком корпусе проблематичной.

Как правило, на корпусе системного блока располагаются несколько кнопок для управления компьютером (Reset, Turbo), светодиодные и цифровые индикаторы режимов работы (Turbo, Power, HDD, частота), замок для блокировки клавиатуры (Lock), встроенный динамик и выключатель питания (Power).

Корпуса различных фирм могут несколько отличаться по дизайну и габаритам.

Существуют специальные корпуса для мультимедиа-компьютеров, оснащенные стереоколонками и манипуляторами аудиовыхода. Для комфортной работы выпускаются корпуса с низким уровнем шума (low-noise), в которых применяются блоки питания с малошумящими вентиляторами.

Типоразмеры AT и ATX

Тип, внутренние размеры корпуса и применяемый блок питания зависят от используемой материнской платы. В настоящее время существует несколько несовместимых между собой типоразмеров корпусов - старые стандарты AT (для корпусов типа desktop и tower) и LPX (для корпусов типа slim) и предложенные Intel новые стандарты ATX (desktop и tower) и NLX (slim). Они отличаются как размерами и расположением материнской платы, так и номиналами напряжений, вырабатываемых источниками питания.

Для корпусов ATX характерен более легкий доступ к внутренним узлам компьютера, улучшенная вентиляция внутри корпуса, возможность установки большего числа полноразмерных плат расширения, расширенные возможности по управлению энергопотреблением. Этот стандарт может быть не особенно актуален для работы, но для разгона он просто незаменим. Не только потому, что охлаждение элементов стало лучше, но и потому, что стало проще поменять память или добраться до процессора. Хорошей матери нужен хороший корпус.

Какой корпус выбрать? Для начала вы должны для себя определить, нужно Вам удобство залезания в корпус или нет? Если нет, то Вам подойдет обычный корпус за 30$ с возможностью установки дополнительного вентилятора. Вы соберете компьютер, закроете его и больше этот корпус Вас мучить не будет.

Чем плохи такие корпуса? Во-первых очень тонкий металл, соответственно хуже экранирование и меньше механическая прочность. Если вы собираетесь купить Desktop и поставить на него монитор, то о дешевых корпусах можете забыть - он прогнется под весом 15" монитора, а 17" не выдержит вообще. Во-вторых, Вы будете резать руки об острые края, выламывая неподдающиеся заглушки. Чем дешевле корпус, тем менее он удобен для сборки. Блок питания нависнет над платой, винчестер грозно приблизится к памяти, шумная вертушка будет сводить Вас с ума ночами.

Фактор формы (как выбрать корпус).

Сотни лет философы спорили, что важнее - форма или содержание, и, наконец, сошлись на том, что эти категории находятся в диалектическом единстве (и, в то же время, в непрерывной борьбе, как отметил бы вождь мирового пролетариата). На компьютерном уровне это самое единство состоит в том, что «содержание» (системная плата с процессором и контроллерами) установлено в «форму» (корпус), и они должны друг другу соответствовать. А борьба проявляется в том, что постепенно меняются как технические (технологичность, вентиляция), так и эргономические (внешний вид, шумоизоляция и пр.) требования к конструкции корпуса и, соответственно, к конструкции системной платы.

Еще пару лет назад вариантов для настольных ПК практически не было - рынок SOHO был монополизирован платами и корпусами типа AT. Сейчас предлагаются два основных типа настольных ПК - AT и ATX. Так что имеет смысл подумать - какой из них выбрать для нового компьютера или при проведении модернизации?

Как известно, системный блок компьютера состоит из корпуса, в котором установлены источник питания, встроенные накопители (дисководы, CD-ROM), несколько кнопок и лампочек, маленький динамик («пищалка») и, конечно, основной элемент, ради которого все это собиралось - системная плата.

Основными типоразмерами (форм-факторами) системных плат для настольных ПК являются AT, ATX с разновидностями mini-ATX и micro-ATX, и NLX. Последний тип был представлен фирмой Intel в 1997 году как наиболее технологичный стандарт (в нем контроллеры устанавливаются параллельно системной плате через переходник, называемый riser card, что удобно при сборке и ремонте), но до сих пор NLX практически не получил распространения. Остальные типы плат активно конкурируют на рынке.

Что касается корпусов, то они также делятся по типоразмерам на AT и ATX с разновидностью micro-ATX. К каждому типу подходит свой источник питания, которые также называются AT или ATX. У этих источников разные возможности (ATX - умнее, понимает команды процессора, поэтому может, скажем, выключить питание при завершении работы ОС), и совершенно разные разъемы для подключения к системной плате.

Таким образом, отнюдь не каждая плата подойдет к тому или иному корпусу, и наоборот. В Таблице указаны размеры системных плат и их совместимость с корпусами и блоками питания.

Как видно из таблицы, у каждого форм-фактора системных плат ширина постоянна, а длина может изменяться. Например, различные модели плат AT могут иметь размеры 250x220, 230x220 и т.п. Тем не менее, все платы одного типа подходят к соответствующим корпусам благодаря стандартному положению внешних разъемов и крепежных отверстий. Правда, в семействе ATX насчитывается аж целых десять стандартов на расположение внешних разъемов, из которых широко распространены три, поэтому производители корпусов ATX часто поставляют несколько различных декоративных планок для задней панели.

Кроме перечисленных в таблице типов корпусов встречаются еще и совмещенные AT/ATX, в которые можно установить любую системную плату. Однако они конструкционно сложнее и существенно дороже, и потому не находят широкого применения.

Форм-фактор AT появился при переходе с восьмиразрядных моделей ПК на шестнадцатиразрядные, то есть когда на смену IBM PC XT пришли IBM PC AT, в названии которых отразилось применение нового форм-фактора. Сначала большинство моделей были горизонтальными, «лежачими» (desktop), но постепенно «стоячий» вертикальный вариант (tower) полностью перехватил инициативу, и сегодня корпус desktop - большая редкость. Системные платы со второго по пятое поколение, то есть от 286SX и до моделей под Pentium, K6, M2, прекрасно помещались в AT, поэтому других форм-факторов для ПК не требовалось.

ATX появился позже, поэтому можно с уверенностью утверждать, что это более прогрессивный конструктив, в котором исправлены некоторые присущие AT недостатки и учтены новые, возросшие технические и технологические требования. Сначала модели ATX были существенно дороже AT, из-за чего не получали широкого распространения. Но постепенно ситуация выровнялась, и сегодня ATX не только активно конкурирует на рынке с AT, но и начинает его постепенно вытеснять. Приведу статистические данные о процентном соотношении выпускаемых моделей системных плат разного типа под процессоры пятого (Pentium, K6, M2 под разъем Socket7) и шестого (Pentium II/III под разъем Slot1/2 и Celeron, M3 в корпусе PPGA под разъем Socket370). Статистика набрана по данным справочника «Современная компьютерная техника», в котором содержится информация о более чем 800 современных моделях.

Как видно, для каждого из трех основных классов процессоров (Pentium, PentiumII/III и Celeron) существует свой наиболее распространенный форм-фактор. И если для процессоров пятого поколения AT - безусловный лидер, то в шестом поколении его популярность существенно снизилась. Многие серьезные производители (в том числе Intel, Chaintech, SuperMicro, Tekram и другие) считают, что AT вообще не подходит для плат под Slot1, поэтому в их номенклатуре не ни одной системной платы AT для PentiumII/III. Лидером среди плат под Celeron является форм-фактор micro-ATX, однако это не значит, что для таких плат обязательно приобретать корпус micro-ATX: можно использовать и более универсальный ATX, в который помещаются все разновидности этого семейства.

Теперь рассмотрим основные отличия между форм-факторами. Что касается внешнего вида корпусов, разница почти незаметна, даже если поставить их рядом: стандартный ATX (mini-tower) всего на сантиметр выше, на два сантиметра шире и на три глубже, чем AT. Тем не менее, эта небольшая прибавка к размерам позволяет добиться важного преимущества: на платах ATX разъем Slot1 для процессора PentiumII/III ставится вдоль, а не поперек платы, что, наряду с увеличением внутреннего объема корпуса, существенно улучшает вентиляцию.

Источник питания ATX, в отличие от источника AT, имеет командный интерфейс, что позволяет реализовать все заложенные в современных платах функции управления питанием и энергосбережения (стандарт ACPI).

На системных платах AT стандартизованы положение разъема для клавиатуры и линейки слотов для подключения карт - контроллеров устройств. В ATX и micro-ATX к этому списку добавились разъемы для мыши, принтера, шины USB, COM-портов, миди/джойстика, а также аудио- и видеоустройств, если они интегрированы на системной плате. Это повышает надежность системы по сравнению с AT, где сигналы для большинства внешних устройств выводятся с платы на заднюю панель короткими кабелями-переходниками, а, как известно, разъемные соединения являются существенным источником отказов из-за плохого (окислившегося, отошедшего) контакта. Кроме того, переходники зачастую занимают на задней стенке позицию, отведенную для слота, что уменьшает возможное количество установленных контроллеров.

На платах ATX, в отличие от AT, для подключения клавиатуры и мыши используются миниатюрные разъемы типа PS/2. У них есть ряд недостатков: во-первых, они одинаковые и их можно перепутать, во-вторых, мышь PS/2 не следует пересоединять при включенном питании - это может вывести из строя микросхему в самой мыши или на системной плате. Правда, недостатки мыши PS/2 легко устранимы: любители переключений «на ходу» могут использовать в ATX обычную мышь, подсоединив ее через последовательный канал, как в AT. Но для многих важнее другое: мышь PS/2 не занимает COM-порта, поэтому оба установленных на системной плате последовательных канала остаются свободными для подключения внешних устройств. Все остальные типы разъемов, применяемых в ATX, точно такие же, как в AT.

Теперь о ценах. Сами системные платы ATX и micro-ATX если и дороже аналогичных по параметрам и качеству плат AT, то уже совсем не намного. Мыши и клавиатуры стоят практически одинаково. Несколько дороже сам корпус - за самый простой ATX придется отдать долларов на пять-десять больше, чем за AT.

Мы не можем здесь дать однозначный ответ на вопрос: какой же все-таки типоразмер подойдет именно Вам, и стоят ли преимущества форм-фактора ATX тех денег, которые нужно за него доплатить. По конкретной конфигурации такой ответ помогут найти продавцы в наших торговых залах. А главная задача этого обзора - показать, что в отличие от ситуации одно- или двухлетней давности, сейчас на рынке есть реальная конкуренция между AT и ATX и выбор, как говорится, за Вами.

Источник (или блок) питания обычно смонтирован и поставляется вместе с корпусом системного блока, для которого он предназначен. Мощность источника питания компьютера должна полностью и даже с некоторым запасом обеспечивать энергопотребление всех подключенных к нему устройств. Чем больше устройств может быть установлено в системный блок, тем большую мощность должен иметь блок питания. В среднем мощность блоков питания варьирует от 90 до 150 ватт для низкопрофильных и настольных ПК и до 200-330 ватт для mini-tower и big-tower. Некоторые из блоков работают в режиме малого потребления (70-75 ватт), удовлетворяющего требованиям программы Energy Star. В современных блоках используются малошумящие вентиляторы.

На корпусе типового блока питания IBM PC-совместимого компьютера, как правило, расположены один или два охлаждающих вентилятора, сетевой выключатель (или соединитель для него), переключатель напряжения сети (на 220 и 110 В), общий сетевой разъем, сетевой разъем для подключения монитора, кабели питания с разъемами для системной платы и накопителей. На некоторых блоках питания имеется также внешний патрон для плавкого предохранителя. Для подключения к системной плате обычно используются два шестиконтактных разъема (реже один общий). Для питания накопителей предназначены четырехконтактные разъемы. Данные разъемы отличаются по размеру: large style и small style. Если разъемов не хватает, можно использовать специальные Y-разветвители.

По вырабатываемым номиналам напряжения и конструктивным особенностям блоки питания делятся на блоки для AT-корпусов и блоки для ATX-корпусов. AT-блоки вырабатывают +5В, -5В, +12 и -12В постоянного тока, имеют механический выключатель и подключаются к материнской плате при помощи двух одинаковых шестиконтактных разъемов (при самостоятельном подключении их можно легко перепутать с самыми плачевными для материнской платы последствиями).

ATX-блоки, помимо перечисленных выше номиналов, вырабатывают также напряжение 3,3В и подключаются к материнской плате через 20-контактный разъем, исключающий возможность неправильной установки. Кроме того, ATX-блоки, как правило, не имеют механического выключателя. Будучи подключенными к электрической сети, они находятся в состоянии пониженного потребления (standby), из которого могут быть включены по нажатию электронного выключателя на корпусе, либо по программной команде в ответ на какое-либо внешнее событие. Например, это может быть команда по сети (эта функция называется wake on LAN) или телефонный звонок, принятый и обработанный модемом. Выключение в состояние standby также может быть выполнено программно.

Проблемы в электропитании

Статистика свидетельствует, что по причинам, связанным со сбоями в электросети, в 75% случаев происходит потеря информации и в 65% выходит из строя само электронное оборудование, поэтому стабильное электропитание компьютеров имеет особую важность. Существенным моментом при оборудовании офиса является правильная разводка линий электропитания (220 В). Все узлы персонального компьютера и подключенное к нему периферийное оборудование должны запитываться от одной фазы электросети. Шины должны быть выполнены радиально с одной общей точкой. Для отключения компьютерного оборудования должен использоваться отдельный щит с автоматами защиты и общим рубильником. Помимо полного отключения сетевого напряжения проблемы в электропитании компьютера могут возникать из-за его кратковременных провалов, перенапряжений, гармонических искажений, различных электромагнитных и радиочастотных шумов. Чтобы исключить подобные неприятности, следует воспользоваться специальными устройствами защиты.

Последствием внезапного отключения электропитания компьютера (независимо от его причины) может стать полная потеря данных в оперативной и кэш-памяти, а при работе в сетевой операционной системе вероятен крах таблиц размещения файлов на диске. В худшем случае может произойти повреждение самих электронных элементов. К таким же последствиям могут привести кратковременные питающего напряжения в течение долей секунды (Sags, или Brownout) и (подвижное во времени, но не периодическое) понижение питающего напряжения (Rolling Brownout). Иногда в сети возникает кратковременное повышение питающего напряжения на доли секунды (Surge) и импульсное повышение с амплитудой не менее 100% от номинального (Spike), которое может вывести из строя импульсные источники питания компьютера.

Под воздействием сильных электрических помех, порождаемых либо работой электрических машин (Electro Magnetic Interference, EMI), либо функционированием радиоизлучающих устройств (Radio Frequency Interference, RFI), форма синусоидального питающего напряжения может быть серьезно искажена, что ведет, как правило, к аппаратным сбоям (Glitch) и ошибкам при выполнении программ.

Для обеспечения бесперебойного электропитания компьютера применяются различные источники бесперебойного питания.

Простейшую защиту электропитания компьютера обычно обеспечивают так называемые ограничители перенапряжений. Эти устройства предохраняют питаемые узлы компьютера от различного рода выбросов и всплесков питающего напряжения электросети, а также радиочастотных шумов (см. Проблемы в электропитании).

Более высокий уровень защиты обеспечивают устройства нормализации, которые надежно питающее напряжение от всевозможных шумов и позволяют регулировать его в достаточно широком диапазоне. В том случае, когда в данных приборах используется технология феррорезонансного преобразования, они могут обеспечивать полную гальваническую развязку по частоте, не допуская проникновения высокочастотных шумов в цепи нагрузки.

Феррорезонансный трансформатор к тому же превосходно защищает от скачков напряжения, всплесков и выбросов в питающей сети. Большая часть повреждений системных, модемных и факс-модемных и сетевых плат является последствием импульсов высокого напряжения, попадающих в интерфейсный порт не по сети питания, а по кабелям данных. Чтобы избежать столь неприятных эффектов, необходимо использовать дополнительные устройства.

Обеспечить работу компьютера при полном отключении электропитания (Blackout) может только устройство, называемое ИБП (источник бесперебойного питания) или UPS (Uninterruptible Power Supply). Функционально такой прибор состоит из устройства подавления помех, зарядного устройства, батареи аккумуляторов и преобразователя напряжения (инвертора). На отечественном рынке наиболее известны ИБП компаний APC, Exide Electronics, MGE и ViewSonic.Все предлагаемые в настоящее время ИБП можно условно подразделить на несколько групп.

К самой немногочисленной группе относятся так называемые встраиваемые (Internal) UPS. Это самый дешевый и простой тип бесперебойных источников питания. Конструктивно данное устройство выглядит как отдельная плата расширения, вставляемая в соответствующий разъем на системной плате компьютера, либо как устройство для установки в свободный 5,25-дюймовый отсек накопителей.

Наиболее многочисленную группу ИБП составляют устройства, работающие по технологии On-Line (постоянно включенные) и Off-Line, или Standby (резервные). Подгруппа устройств, выполненных по технологии Line-Interactive (интерактивные ИБП), выглядит несколько обособленно, хотя чаще всего подобные устройства относят к типу Standby (или Hybrid) UPS. Постоянно включенные ИБП обеспечивают стабильное энергоснабжение подключенных устройств независимо от состояния электросети, в то время как резервные UPS переходят на режим работы от аккумуляторов только при отключении внешнего питающего напряжения и характеризуются поэтому неким конечным временем переключения. Одним из основных отличий интерактивных UPS является наличие узла Smart-Boost, который позволяет при кратковременных провалах напряжения не переходить на питание от аккумуляторов, а усиливать входное напряжение.

Для локальных вычислительных сетей большое значение имеет автоматический контроль состояния ИБП, подключенного к серверу. Для этой цели в сетевые операционные системы включаются специальные программы, а ИБП либо доукомплектовываются соответствующими платами контроля (UPS Monitoring Board), либо изначально обладают возможностью обмениваться данными с компьютером через последовательный порт.

Основные параметры ИБП

На выбор наиболее подходящей модели ИБП влияет множество параметров, наиболее значимые из которых - уровень защиты, мощность устройства, схема его работы, форма выходного напряжения и т. д.

Если защищаемое устройство не содержит данных, которые могут быть потеряны при выключении питания, или оно необходимо только от случая к случаю (например, бездисковый терминал, сканер, модем или принтер), то достаточным уровнем защиты для него будет качественный сетевой фильтр типа Pilot. Для компьютера, на котором выполняется важная работа, и тем более для сервера локальной сети наличие ИБП обязательно. Никогда не следует подключать через ИБП лазерный принтер из-за больших мощностей, потребляемых им при работе.

Обычно мощность устройства ИБП указывается в вольт-амперах, для приведения которой к мощности в ваттах ее следует разделить примерно на 1,5.

Рекомендуется, чтобы мощность ИБП по крайней мере на 15-20% превышала суммарную мощность подключенных к нему устройств. Для защиты простого офисного или домашнего ПК с 14-15-дюймовым монитором достаточно ИБП на 200-450 ВА, для мощного домашнего мультимедийного компьютера с 17-19-дюймовым монитором требуется ИБП на 400-750 ВА, а для защиты сервера локальной сети может потребоваться ИБП от 750 ВА до нескольких кВА.

Источник Off-Line переключается с питания от сети на питание от батарей при повышении параметров напряжения сети сверх допустимых границ, однако бессилен против распространенных в наших сетях случаев пониженного напряжения. В отечественных условиях наиболее эффективен источник Line-Interactive, содержащий стабилизатор напряжения и переходящий на батареи только тогда, когда напряжение сети вышло за все мыслимые границы (обычно диапазон напряжений 80-260 В еще считается рабочим). Существуют и источники On-Line, в которых входное напряжение преобразуется в постоянный ток батареи, а затем на его основе генерируется синусоидальное напряжение. Применяется обычно только для устройств, особо критичных к качеству питания, поскольку из-за постоянной работы от батарей имеет меньшие КПД и срок службы аккумуляторов и стоит существенно дороже.

Источники бесперебойного питания позволяют регулировать форму выходного напряжения от чисто синусоидальной (что требуется для работы на индуктивную нагрузку, например, трансформатору) до почти прямоугольной, что приемлемо для аппаратуры с импульсными блоками питания (компьютеры и периферия). Все ИБП используют аккумуляторные батареи с ограниченным сроком службы, зависящем от интенсивности и правильности их эксплуатации (этот срок обычно не превышает 2-3 лет). Некоторые ИБП позволяют включать обслуживаемые ими устройства при полном отсутствии напряжения во внешней сети (так называемый), что особенно важно при необходимости считать информацию с ПК.

Прилагаемое к ИБП ПО обычно позволяет вести мониторинг текущего состояния напряжения в сети, а также управлять остановкой и запуском операционной системы и приложений, а также выключением/включением компьютера при перепадах напряжения в сети.

К дополнительным возможностям ИБП относится работа в качестве сетевого фильтра на несколько дополнительных розеток, фильтрация бросков напряжения и помех в телефонных сетях и сетях Ethernet, а также расширенные возможности самоконтроля.

По материалам: «Большая Энциклопедия Кирилла и Мефодия», «Персональный компьютер от А дор Я», «Overclocking»

Лабораторная работа № 1. Подключение оборудования к системному блоку………………………………………………………………………...3

Лабораторная работа № 2. Изучение содержимого системного блока……………………………………………………………………….10

Лабораторная работа № 3. Изучение компонентов материнской платы……………………………………………………………………….19

Лабораторная работа № 1. Подключение оборудования

к системному блоку

Цель: изучение основных компонентов персонального компьютера и основных видов периферийного оборудования, способов их подключения, основных характеристик (название, тип разъема, скорость передачи данных, дополнительные свойства). Определение по внешнему виду типов разъемов и подключаемого к ним оборудования.

Оборудование: макет системного блока, монитор, клавиатура, мышь, кабели в комплекте, периферийные устройства с различными типами разъемов (принтер, модем и другие).

Базовые сведения

Основные разъемы для подключения периферийного оборудования и устройств приведены на рис. 1.

Рис. 1. Основные разъемы для подключения

периферийного оборудования и устройств

Таблица 1

Вопросы к защите:

Классификация ЭВМ. Классификация по назначению: большие ЭВМ, мини-ЭВМ, микро-ЭВМ и персональные компьютеры, которые, в свою очередь, подразделяют на массовые, деловые, портативные, развлекательные и рабочие станции. Классификация по уровню специализации: универсальные и специализированные. Классификация по типоразмерам: настольные, портативные и карманные модели. Классификация по совместимости: аппаратная совместимость, совместимость на уровне операционной системы, программная совместимость, совместимость на уровне данных.

Типовая аппаратная конфигурация компьютера. В настоящее время в базовой конфигурации рассматривают четыре устройства: системный блок, монитор, клавиатура, мышь.

Основные характеристики системного блока. Системный блок представляет собой основной узел, внутри которого установлены наиболее важные компоненты. Для корпуса важен параметр, называемый форм-фактором (в настоящее время в основном используются корпуса форм-фактора ATX ). Так же важна мощность блока питания (250-300 Вт).

Основные характеристики монитора. Монитор – устройство визуального представления данных. Сейчас наиболее распространены мониторы двух основных типов на основе электронно-лучевой трубки (ЭЛТ) и плоские жидкокристаллические (ЖК). Размер монитора измеряется по диагонали в дюймах (14, 15, 17, 19, 20, 21). Частота регенерации (обновления) изображения показывает, сколько раз в течение секунды монитор может полностью сменить изображение (Гц). Для ЭЛТ-мониторов минимальным считают значение 75 Гц, нормативным – 85 Гц и комфортным – 100 Гц.

Основные характеристики типового периферийного оборудования.

Периферийные устройства персонального компьютера подключаются к его интерфейсам и предназначены для выполнения вспомогательных операций. Благодаря ним компьютерная система приобретает гибкость и универсальность. По назначению периферийные устройства можно подразделять на: устройства ввода данных, устройства вывода данных, устройства хранения данных, устройства обмена данными.

Характеристики (тип разъема, количество контактов, скорость передачи данных) разъемов:

видеоадаптера;

последовательных портов;

параллельного порта;

• питания системного блока;

  питания монитора.

Смотри таблицу 1.

Типы периферийных устройств. Устройства ввода знаковых данных (специальные клавиатуры), Устройства командного управления (специальные манипуляторы), Устройства ввода графических данных (планшетные сканеры, ручные сканеры, барабанные сканеры, сканеры форм, штрих-сканеры, графические планшеты, цифровые фотокамеры), Устройства вывода данных (матричные, светодиодные, лазерные и струйные принтеры), Устройства хранения данных (стримеры, накопители на съемных магнитных дисках, магнитооптические устройства, флеш-диски), Устройства обмена данными (модемы).

Основные характеристики ЭВМ и вычислительных систем различных классов. 1) технические и эксплуатационные характеристики ЭВМ (быстродействие и производительность, показатели надежности, достоверности, точности, емкость оперативной и внешней памяти, габаритные размеры, стоимость технических и программных средств, особенности эксплуатации); 2) характеристики и состав функциональных модулей базовой конфигурации ЭВМ; 3) состав программного обеспечения ЭВМ и сервисных услуг (операционная система или среда, пакеты прикладных программ, средства автоматизации программирования).

Понятие о семействах ЭВМ. Супер-ЭВМ, мини-ЭВМ, микро-ЭВМ и ПЭВМ. Большие ЭВМ – самые мощные компьютеры. Их применяют для обслуживания очень крупных организаций и даже целых отраслей народного хозяйства. Мини-ЭВМ используются крупными предприятиями, научными учреждениями и некоторыми высшими учебными заведениями, сочетающими учебную деятельность с научной. Их часто применяют для управления производственными процессами. Микро-ЭВМ доступны многим предприятиям. Организации, использующие микро-ЭВМ, обычно не создают вычислительные центры. Персональные компьютеры (ПК) предназначены для обслуживания одного рабочего места.

Устройства ввода данных в системах обработки данных, построенных на базе ПЭВМ. К ним относятся: клавиатуры, сканеры, графические планшеты, цифровые фото-видео камеры.

Устройства ввода изображений (электронные фотоаппараты, проекционные сканеры, видеокамеры, графоповторители). Цифровые фотоаппараты, видеокамеры и сканеры воспринимают графические данные с помощью приборов с зарядовой связью, объединенных в прямоугольную матрицу. Основным параметром является разрешающая способность, которая напрямую связана с количеством ячеек ПЗС в матрице.

Устройства ввода и распознавания рукописного текста. Клавиатуры. Манипуляторы. Клавиатура – основное устройство ввода данных. Манипуляторы: трекболы, пенмаусы, инфракрасные мыши и джойстики. Трекбол устанавливается стационарно и его шарик приводится в движение ладонью руки. Пенмаус – аналог шариковой авторучки, на конце которой вместо пишущего узла установлен узел, регистрирующий величину перемещения. Инфракрасная мышь отличается от обычной наличием устройства беспроводной связи с системным блоком. Джойстики применяются для компьютерных игр и в некоторых специализированных имитаторах.

Устройства ввода данных в системах с мобильными ПЭВМ. Программное обеспечение, необходимое для работы с современными устройствами ввода данных. К ним относятся: клавиатуры, тачпады. Для работы необходимы текстовые и графические редакторы, программы просмотра видео и изображений.

Устройства вывода информации в системах обработки данных, построенных на базе ПЭВМ. В качестве устройств вывода данных, дополнительных к монитору, используют печатающие устройства (принтеры), позволяющие получать копии документов на бумаге или прозрачном носителе. По принципу действия различают матричные, лазерные, светодиодные и струйные.

Современные средства визуального отображения информации – мониторы, принтеры, графопостроители. Монитор – основное средство отображения информации. Сейчас в основном используются ЖК и плазменные мониторы размерами 15, 17, 19, 21 и более дюймов. Основными критериями выбора мониторов являются время регенерации, размер зерна, угол обзора и максимальная разрешающая способность. Принтер – средство, позволяющее переносить данные (изображения, текст) на бумагу или пластиковые носители. Сейчас наибольшее распространение получили струйные и лазерные принтеры. Их выбирают исходя из параметров скорости печати, ее качества, объема собственной оперативной памяти и разрешающей способности. Графопостроитель - устройство для автоматического вычерчивания с большой точностью рисунков, схем, сложных чертежей, карт и другой графической информации на бумаге размером до A0 или кальке.

Основные требования к современным средствам отображения информации. Основными требованиями к современным средствам отображения информации является их высокая производительность и доступность, удобство в использовании и эргономичность.

Современные мониторы – принципы действия и характеристики. Монитор – устройство визуального представления данных. Сейчас наиболее распространены мониторы двух основных типов на основе электронно-лучевой трубки (ЭЛТ) и плоские жидкокристаллические (ЖК). Размер монитора измеряется по диагонали в дюймах (14, 15, 17, 19, 20, 21). Частота регенерации (обновления) изображения показывает, сколько раз в течение секунды монитор может полностью сменить изображение (Гц).

Печатающие устройства. Принципы действия, особенности и характеристики принтеров. Матричные принтеры – простейшие печатающие устройства. Данные выводятся на бумагу в виде оттиска, образующегося при ударе цилиндрических стержней («иголок») через красящую ленту. Качество печати напрямую зависит от количества иголок в печатающей головке. Лазерные принтеры обеспечивают высокое качество печати. Итоговое изображение формируется из отдельных точек. Светодиодные принтеры принципом действия похожи на лазерные, но источником света в данном случае является не лазерная головка, а линейка светодиодов. Струйные принтеры – изображение на бумаге формируется из пятен, образующихся при попадании капель красителя на бумагу. Выброс микрокапель красителя происходит под давлением, которое развивается в печатающей головке за счет парообразования.

Способы использования устройств вывода информации в комплексах обработки данных, построенных на базе ПЭВМ. Программное обеспечение, необходимое для работы с современными устройствами вывода информации. В качестве основного устройства вывода информации на ПЭВМ используется монитор, а стандартным программным обеспечением является драйвер монитора.

Устройства ввода и вывода анимационной и акустической информации. Аппаратная основа построения систем Multi-Media. К устройствам ввода и вывода анимационной и акустической информации относятся видео и звуковые адаптеры (карты). К их параметрам относятся: объем собственной оперативной памяти, частота, количество входных и выходных каналов и способы связи с внешними устройствами. Мультимедиа - одновременное использование различных форм представления информации и ее обработки в едином объекте-контейнере. Например, в одном объекте-контейнере может содержаться текстовая , аудио , графическая и видео информация, а также, возможно, способ интерактивного взаимодействия с ней.

Устройства накопления данных современных вычислительных систем. Накопители на магнитных лентах (НМЛ, стримеры) и жестких магнитных дисках (НЖМД) большой емкости. Стримеры – накопители на магнитной ленте. Емкость магнитных кассет для стримеров достигает нескольких десятков гигабайт. Накопители на съемных магнитных дисках (ZIP -накопители) работают с дисковыми носителями, по размеру незначительно превышающими стандартные гибкие диски и имеющие емкость 100/250/750 Мбайт. Жесткий диск – основное устройство для долговременного хранения больших объемов данных и программ.

Особенности контроллеров НЖМД для построения серверов ЛВС.

Для построения серверов ЛВС используются НЖМД высокого класса с интерфейсом SCSI у которых рабочие параметры значительно выше чем у стандартных НМЖД. К основным рабочим параметрам относятся: частота вращения и время поиска.

Оптические диски и CD-ROM, особенности применения для распространения и хранения информации. CD - ROM – постоянное запоминающее устройство на основе компакт-диска. Принцип действия состоит в считывании числовых данных с помощью лазерного луча, отражающегося от поверхности диска. Оптический диск - собирательное название для носителей информации , выполненных в виде дисков, запись на которые ведётся с помощью оптического излучения . Диск обычно плоский, его основа сделана из поликарбоната, на который нанесен специальный слой, который и служит для хранения информации.

Что такое SPP, ECP, EPP?Это режимы работы параллельного (LPT) порта: SPP (стандартный параллельный порт) - обычный интерфейс PC AT. Осуществляет 8-разрядный вывод данных с синхронизацией по опросу или по прерываниям. Максимальная скорость вывода - около 80 кб/с. Может использоваться для ввода информации по линиям состояния. EPP (расширенный параллельный порт) - скоростной двунаправленный вариант интерфейса. Возможность адресации нескольких логических устройств и 8-разрядного ввода данных, 16-байтовый аппаратный FIFO-буфер. Максимальная скорость обмена до 2 Мб/с. ECP (порт с расширенными возможностями) - интеллектуальный вариант EPP. Возможность разделения передаваемой информации на команды и данные, поддержка DMA и сжатия передаваемых данных методом RLE.

Что такое IR Connector? Infrared Connector - разъем для инфракрасного излучателя/приемника. Подключен к одному из встроенных COM-портов (обычно - COM2) и позволяет установить беспроводную связь с любым устройством, снабженным подобным излучателем и приемником. Работает по тому же принципу, что и пульты управления бытовой радиоаппаратурой.

Что такое USB, AGP, ACPI? USB (универсальная последовательная магистраль) - новый интерфейс для подключения различных внешних устройств. Предусматривает подключение до 127 внешних устройств к одному USB-каналу, реализации обычно имеют по два канала на контроллер. Обмен по интерфейсу - пакетный, скорость обмена - 12 Мбит/с. AGP (ускоренный графический порт) - интерфейс для подключения видеоадаптера к отдельной магистрали AGP, имеющей выход непосредственно на системную память. Интерфейс выполнен в виде отдельного разъема, в который устанавливается AGP-видеоадаптер. ACPI (интерфейс расширенной конфигурации по питанию) - предложенная Microsoft единая система управления питанием для всех компьютеров.

Устройства вывода (принтеры - матричный, струйный, лазерный; монитор). В качестве устройств вывода данных, дополнительных к монитору, используют печатающие устройства (принтеры), позволяющие получать копии документов на бумаге или прозрачном носителе. Матричные принтеры – простейшие печатающие устройства. Данные выводятся на бумагу в виде оттиска, образующегося при ударе цилиндрических стержней («иголок») через красящую ленту. Лазерные принтеры обеспечивают высокое качество печати. Итоговое изображение формируется из отдельных точек. Светодиодные принтеры принципом действия похожи на лазерные, но источником света в данном случае является не лазерная головка, а линейка светодиодов. Струйные принтеры – изображение на бумаге формируется из пятен, образующихся при попадании капель красителя на бумагу.

Коммуникационные устройства (сетевая плата, модем). Модем – устройство, предназначенное для обмена информацией между удаленными компьютерами по каналам связи. При этом под каналом связи понимают физические линии (проводные, оптоволоконные, кабельные, радиочастотные), способ их использования (коммутируемые и выделенные) и способ передачи данных (цифровые или аналоговые сигналы). Сетевая плата (сетевая карта , сетевой адаптер , Ethernet-адаптер ) - периферийное устройство, позволяющее компьютеру взаимодействовать с другими устройствами сети .

Лабораторная работа № 2. Изучение содержимого

системного блока

Цель: знать основные устройства системного блока, их назначение и основные характеристики; научиться определять тип и назначение устройств системного блока по внешнему виду, уяснить порядок и способы их соединения.

Оборудование: системный блок в сборе, видеоадаптер, сетевая плата, материнская плата, жесткий диск, дисководы накопителя на флоппи-дисках, СD, интерфейсные кабели.

Базовые сведения

Как известно, корпуса компьютеров делятся на два больших класса:

"Настольный" (desktop) - располагается горизонтально.

"Башня" (tower) - располагается вертикально.

Существует несколько типоразмеров desktop-корпусов: АТХ, Micro-ATX, Slim-ATX, NLX и несколько типоразмеров tower-корпусов: Mini, Middle, Big, Full.

Таблица 2

Вопросы к защите:

Общие принципы построения современных ЭВМ. Основным принципом построения современных ЭВМ является программное управление. В его основе лежит представление алгоритма решения любой задачи в виде программы вычислений. Алгоритм это конечный набор предписаний, определяющий решение задачи посредством конечного количества операций. Программа – это упорядоченная последовательность команд, подлежащая обработке.

Функции аппаратного и программного обеспечения. Программное обеспечение наряду с аппаратными средствами, важнейшая составляющая информационных технологий , включающая компьютерные программы и данные , предназначенные для решения определённого круга задач и хранящиеся на машинных носителях . Программное обеспечение представляет собой либо данные для использования в других программах, либо алгоритм , реализованный в виде последовательности инструкций для процессора . В области вычислительной техники и программирования программное обеспечение - это совокупность всей информации, данных и программ, которые обрабатываются компьютерными системами. Аппаратное обеспечение включает в себя все физические части компьютера , но не включает данные, которые он хранит и обрабатывает, и программное обеспечение , которое им управляет.

Структурная схема и основные компоненты современной ПЭВМ.

Рис. 2. Структурная схема ПЭВМ

Соединение всех устройств в единую машину обеспечивается с помощью общей шины, представляющей собой линии передачи данных, адресов, сигналов управления и питания. Все передачи данных по шине осуществляются под управлением сервисных программ. Ядро ПЭВМ образуют процессор и основная память, состоящая из оперативной памяти и постоянного запоминающего устройства. Подключение всех внешних устройств, дисплея, клавиатуры и других обеспечивается через адаптеры - согласователи скоростей работы сопрягаемых устройств или контроллеры - специальные устройства управления периферийной аппаратурой. Контроллер играют роль каналов ввода-вывода.

Оперативная память современных ПЭВМ. Оперативная память - память, предназначенная для временного хранения данных и команд, необходимых процессору для выполнения им операций. Оперативная память передаёт процессору команды и данные непосредственно, либо через кэш-память . Каждая ячейка оперативной памяти имеет свой индивидуальный адрес. В современных вычислительных устройствах, оперативная память представляет собой динамическую память с произвольным доступом . Понятие памяти с произвольным доступом предполагает, что в процессе обращения к данным не учитывается порядок их расположения в ней. Она может изготавливаться как отдельный блок, или входить в конструкцию однокристальной ЭВМ или микроконтроллера .

Архитектура персонального компьютера. Архитектура современного персонального компьютера - это схема его чипсета . Раньше компьютер имел до 2-х сотен микросхем на материнской плате . Современные компьютеры содержат две основные большие микросхемы чипсета: 1) контроллер -концентратор памяти или Северный мост, который обеспечивает работу процессора с памятью и с видеоподсистемой; 2) контроллер-концентратор ввода-вывода или Южный мост, обеспечивающий работу с внешними устройствами. Выбор типа чипсета зависит от процессора , с которым он работает, и определяет разновидности внешних устройств (видеокарты , винчестера и другие).

Состав системного блока. Он состоит из металлического корпуса, в котором располагаются основные компоненты компьютера: 1) микропроцессор , который выполняет все поступающие команды, производит вычисления и управляет работой всех компонентов компьютера; 2) оперативная память, предназначенная для временного хранения программ и данных; 3) системная шина, осуществляющая информационную связь между устройствами компьютера; 4) материнская плата , на которой находятся микропроцессор, системная шина, оперативная память, коммуникационные разъемы, микросхемы управления различными компонентами компьютера, счётчик времени, системы индикации и защиты; 5) блок питания, преобразующий электропитание сети в постоянный ток низкого напряжения, подаваемый на электронные схемы компьютера; 6) вентиляторы для охлаждения греющихся элементов; 7) устройства внешней памяти , к которым относятся накопители на гибких и жестких магнитных дисках, СD-ROM, предназначенные для длительного хранения информации.

Назначение, основные характеристики, интерфейс устройств персонального компьютера (по каждому устройству), входящих в состав системного блока. Таблица 2.

Устройство жесткого диска. Жесткий диск – основное устройство для долговременного хранения больших объемов данных и программ. Этот диск имеет 2 n поверхностей, где n – число отдельных дисков в группе. Над каждой поверхностью располагается головка, предназначенная для чтения-записи данных. При высоких скоростях вращения дисков 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 ферромагнитных частиц, образующих покрытие диска. Так осуществляется запись данных на магнитный диск. Операция считывания происходит в обратном порядке.

Устройство гибкого магнитного диска. Гибкие магнитные диски используются для оперативного переноса и хранения небольших объемов информации. С нижней стороны гибкий диск имеет центральную втулку, которая захватывается шпинделем дисковода и приводится во вращение. Магнитная поверхность прикрыта сдвигающейся шторкой для защиты от грязи, влаги и пыли.

Интерфейс системной шины. PCI – это интерфейс локальной шины, связывающей процессор с оперативной памятью, в которую врезаны разъемы для подключения внешних устройств. Данный интерфейс поддерживает частоту шины 66 МГц и обеспечивает пропускную способность 528 Мб/с.

Интерфейсы внешних запоминающих устройств (ВЗУ) ПЭВМ. Внешняя память предназначена для длительного хранения программ и данных, и целостность её содержимого не зависит от того, включен или выключен компьютер. В отличие от оперативной памяти, внешняя память не имеет прямой связи с процессором. В состав внешней памяти компьютера входят: 1) накопители на жёстких магнитных дисках; 2) накопители на гибких магнитных дисках; 3) накопители на компакт-дисках; 4) накопители на магнитно-оптических компакт-дисках; 5) накопители на магнитной ленте (стримеры) и другие.

Способы организации совместной работы периферийных и центральных устройств. Связь двух ЭВМ и внешнего устройства или двух ЭВМ друг с другом может быть организована в трех режимах: симплексном, полудуплексном и дуплексном. В симплексном режиме передача данных может вестись только в одном направлении: один передает, другой принимает. Полудуплексный режим позволяет выполнять поочередный обмен данными в обоих направлениях. В каждый момент времени передача может вестись только в одном направлении: один передает, другой принимает. И пока передача не закончилась, принимающий ничего не может сообщить передающему. Дуплексный режим позволяет вести передачу и прием одновременно в двух встречных направлениях. В симплексном режиме может быть осуществлена связь, например, между ЭВМ и принтером, клавиатурой и ЭВМ или ЭВМ и дисплеем, а также между двумя ЭВМ, находящимися всегда в односторонней связи. Для организации симплексного режима необходимо, чтобы передатчик одной ЭВМ был связан с приемником другой ЭВМ двухпроводной линией связи. Для организации полудуплексного режима можно применить либо специальное коммутационное устройство у каждой ЭВМ, переключающее линию связи с выхода передатчика на вход приемника и обратно, либо линию связи с большим количеством проводов. Для организации дуплексного режима необходимо, чтобы аппаратурные средства обеспечивали возможность одновременной передачи информации во встречных направлениях.

Последовательный и параллельный интерфейсы ввода-вывода. В состав микропроцессорного комплекта входит большая интегральная схема УСАПП (универсальный синхронно-асинхронный приемопередатчик), предназначенная для реализации интерфейса типа RS-232. УСАПП является программируемой микросхемой, преобразующей параллельный код, получаемый от шины данных системной магистрали, в последовательный, для передачи по двухпроводной линии связи. В качестве УСАПП используются БИС i8250, П6450, П6550 и другие. Функции, выполняемые этими микросхемами, одинаковы. Различия заключаются в обеспечиваемом ими быстродействии. От микропроцессора передаваемый байт данных поступает по шинам данных в буфер данных УСАПП на входной регистр, затем через внутреннюю шину передается в регистр передатчика. В момент передачи содержимое регистра передатчика серией сдвигов выдвигается в канал с преобразованием в последовательный код. Передаваемый последовательный код перед выходом из передатчика УСАПП в линию связи комплектуется управляющими сигналами, необходимыми для настройки приемника. В УСАПП-приемнике поступившая от канала связи кодовая комбинация проверяется в соответствии с установленным заранее режимом контроля, освобождается от управляющих сигналов и передается в шину данных системной магистрали параллельным кодом. Параллельный интерфейс представлен в микропроцессорном комплекте микросхемой типа i8255 - контроллером параллельного интерфейса или программируемым интерфейсным адаптером.

Типы электронных плат управления работой компьютера. Для упрощения подключения устройств электронные схемы IBM PC состоят из нескольких модулей электронных плат. На основной плате компьютера - системной, или материнской, плате - обычно располагаются основной микропроцессор, сопроцессор, оперативная память и шина. Схемы, управляющие внешними устройствами компьютера (контроллеры или адаптеры),находятся на отдельных платах, вставляющихся в унифицированные разъемы (слоты) на материнской плате. Через эти разъемы контроллеры устройств подключаются непосредственно к системной магистрали передачи данных в компьютере - шине. Таким образом, наличие свободных разъемов шины обеспечивает возможность добавления к компьютеру новых устройств. Чтобы заменить одно устройство другим (например, устаревший адаптер монитора на новый), надо просто вынуть соответствующую плату из разъема и вставить вместо нее другую. Несколько сложнее осуществляется замена самой материнской платы.

Основные характеристики материнской платы. Материнская плата – основная плата персонального компьютера. Именно на материнской плате монтируются все основные устройства компьютера, к ней же подключается внешнее оборудование вычислительной машины. Основные характеристики современных материнских плат: 1) компания-производитель; 2) тип установленного на плате чипсета; 3) тип и быстродействие поддерживаемых платой процессоров; 4) тип и быстродействие поддерживаемых платой модулей оперативной памяти; 5) наличие и количество слотов для подключения встроенного оборудования; 6) наличие и количество портов для подключения периферийных устройств; 7) форм-фактор.

Устройства, расположенные на материнской плате, их характеристики. На материнской плате размещаются: 1) процессор – основная микросхема, выполняющая большинство математических и логических операций; 2) микропроцессорный комплект (чипсет) – набор микросхем, управляющих работой внутренних устройств компьютера и определяющих основные функциональные возможности материнской платы; 3) шины – наборы проводников, по которым происходит обмен сигналами между внутренними устройствами компьютера; 4) оперативная память – набор микросхем, предназначенных для временного хранения данных, когда компьютер выключен; 5) постоянное запоминающее устройство – микросхема, предназначенная для длительного хранения данных, в том числе и когда компьютер выключен; 6) разъемы для подключения дополнительных устройств.

Характеристики шин - тип подключаемых устройств, скорость передачи данных. XT-Bus - шина архитектуры XT - первая в семействе IBM PC. Относительно проста, поддерживает обмен 8-разрядными данными внутри 20-разрядного адресного пространств, работает на частоте 4.77 МГц. Совместное использование линий IRQ в общем случае невозможно. ISA (архитектура промышленного стандарта) - основная шина на компьютерах типа PC AT. Является расширением XT-Bus, разрядность - 16/24, тактовая частота - 8 МГц, предельная пропускная способность - 5.55 Мб/с. Разделение IRQ невозможно. EISA (расширенная ISA) - функциональное и конструктивное расширение ISA. Платы EISA имеют более высокую ножевую часть разъема с дополнительными рядами контактов. Разрядность - 32/32, работает на частоте 8 МГц. Предельная пропускная способность - 32 Мб/с. Поддерживает Bus Mastering - режим управления шиной со стороны любого из устройств на шине, имеет систему арбитража для управления доступом устройств на шине, позволяет автоматически настраивать параметры устройств, возможно разделение каналов IRQ и DMA. MCA (микроканальная архитектура) - шина компьютеров PS/2 фирмы IBM. Не совместима ни с одной другой, разрядность - 32/32. Поддерживает Bus Mastering, имеет арбитраж и автоматическую конфигурацию, синхронная, предельная пропускная способность - 40 Мб/с. VLB (локальная шина стандарта VESA) - 32-разрядное дополнение к шине ISA. Разрядность - 32/32, тактовая частота - 25..50 МГц, предельная скорость обмена - 130 Мб/с. PCI (соединение внешних компонент) - развитие VLB в сторону EISA/MCA. Не совместима ни с какими другими, разрядность - 32/32, тактовая частота - до 33 МГц, пропускная способность - до 132 Мб/с, поддержка Bus Mastering и автоконфигурации. PCMCIA (ассоциация производителей плат памяти для персональных компьютеров) - внешняя шина компьютеров класса NoteBook. Предельно проста, разрядность - 16/26, поддерживает автоконфигурации, возможно подключение и отключение устройств в процессе работы компьютера.

Контроллеры и адаптеры, их назначение и основные характеристики. Контроллеры и адаптеры Контроллер

Порядок установки и удаления устройств. Установка устройств должна происходить при отключенном питании ПК. Затем включая его необходимо произвести обновление конфигурации оборудования и установить необходимое для работы программное обеспечение и драйвера. Исключение составляют устройства, подключающиеся через шину USB . Они не требуют отключения питания, и, как правило, пользуются ресурсами операционной системы компьютера, не требуя для работы драйверов и специального программного обеспечения. Для удаления устройства необходимо откатить его программное обеспечение и вручную отключить его внутри системы, затем отключается питание компьютера, и устройство извлекается механически.

Контроллер. Адаптер. Драйвер устройства. Драйвер - компьютерная программа , с помощью которой другая программа получает доступ к аппаратному обеспечению стандартным образом. В общем случае для использования каждого устройства, подключённого к компьютеру , необходим специальный драйвер. Обычно с операционными системами поставляются драйверы для ключевых компонентов аппаратного обеспечения, без которых система не сможет работать. Однако для более специфических устройств могут потребоваться специальные драйверы, обычно предоставляемые производителем устройства. Контроллеры и адаптеры представляют собой наборы электронных цепей, которыми снабжаются устройства компьютера с целью совместимости их интерфейсов. Контроллер - устройство, которое связывает периферийное оборудование или каналы связи с центральным процессором, освобождая процессор от непосредственного управления функционированием данного оборудования.

Чем отличаются шины XT-Bus, ISA, EISA, VLB, PCI, PCMCIA и MCA? XT-Bus - шина архитектуры XT - первая в семействе IBM PC. Относительно проста, поддерживает обмен 8-разрядными данными внутри 20-разрядного адресного пространств, работает на частоте 4.77 МГц. Совместное использование линий IRQ в общем случае невозможно. ISA (архитектура промышленного стандарта) - основная шина на компьютерах типа PC AT. Является расширением XT-Bus, разрядность - 16/24, тактовая частота - 8 МГц, предельная пропускная способность - 5.55 Мб/с. Разделение IRQ невозможно. EISA (расширенная ISA) - функциональное и конструктивное расширение ISA. Платы EISA имеют более высокую ножевую часть разъема с дополнительными рядами контактов. Разрядность - 32/32, работает на частоте 8 МГц. Предельная пропускная способность - 32 Мб/с. Поддерживает Bus Mastering - режим управления шиной со стороны любого из устройств на шине, имеет систему арбитража для управления доступом устройств на шине, позволяет автоматически настраивать параметры устройств, возможно разделение каналов IRQ и DMA. MCA (микроканальная архитектура) - шина компьютеров PS/2 фирмы IBM. Не совместима ни с одной другой, разрядность - 32/32. Поддерживает Bus Mastering, имеет арбитраж и автоматическую конфигурацию, синхронная, предельная пропускная способность - 40 Мб/с. VLB (локальная шина стандарта VESA) - 32-разрядное дополнение к шине ISA. Разрядность - 32/32, тактовая частота - 25..50 МГц, предельная скорость обмена - 130 Мб/с. PCI (соединение внешних компонент) - развитие VLB в сторону EISA/MCA. Не совместима ни с какими другими, разрядность - 32/32, тактовая частота - до 33 МГц, пропускная способность - до 132 Мб/с, поддержка Bus Mastering и автоконфигурации. PCMCIA (ассоциация производителей плат памяти для персональных компьютеров) - внешняя шина компьютеров класса NoteBook. Предельно проста, разрядность - 16/26, поддерживает автоконфигурации, возможно подключение и отключение устройств в процессе работы компьютера.

Лабораторная работа № 3. Изучение компонентов

материнской платы

Цель: знать устройства, расположенные на материнской плате персонального компьютера.

Оборудование: макет материнской платы, процессора, модулей оперативной памяти.

Базовые сведения: основные характеристики памяти компьютера.

Таблица 3

Таблица 4

Таблица 5

Вопросы к защите:

Логические основы ЭВМ. Основные понятия и законы алгебры-логики. Алгебраическая интерпретация понятий традиционной логики получила свое ясное оформление в трудах английского математика Джорджа Буля (1815-1864), таких как "The mathematical analysis of logic", 1847 и "An investigation of the laws of thought ...", 1854. Категорические суждения логики стали рассматриваться как уравнения относительно символов, обозначающих термины суждения. Логическая переменная в алгебре логики может принимать одно из двух возможных значений: TRUE - истина, FALSE - ложь. Эти значения в цифровой технике принято рассматривать как логическую "1" (TRUE) и логический "0" (FALSE), или как двоичные числа 1 и 0. Физически это может означать присутствие или отсутствие некоторого сигнала, уровень потенциала на электронном элементе, протекание или отсутствие тока в некоторой цепи и тому подобное. Логические переменные позволяют легко описать состояние таких объектов, как тумблеры, кнопки, реле, триггеры и других, которые могут находиться в двух четко различимых состояниях: включено - выключено.

Понятие о минимизации логических функций. Техническая интерпретация логических функций. Минимизация логических функций основана на применении законов склеивания и поглощения. Различают аналитический и табличный методы минимизации логической функции. Среди аналитических методов наиболее известным является метод Квайна-МакКласки, среди табличных методов - с применением диаграмм Вейча. По логическим выражениям проектируются схемы ЭВМ. При этом следует придерживаться следующей последовательности действий: 1) Словесное описание работы схемы. 2) Формализация словесного описания. 3) Запись функции в дизъюнктивной совершенной нормальной форме по таблицам истинности. 4) Минимизация логических зависимостей с целью их упрощения. 5) Представление полученных выражений в выбранном логически полном базисе элементарных функций. 6) Построение схемы устройств.

Элементная база ЭВМ. Классификация элементов и узлов ЭВМ. Как правило, в структуре ЭВМ выделяют следующие структурные единицы: устройства, узлы, блоки и элементы. Нижний уровень обработки реализуют элементы. Каждый элемент предназначается для обработки единичных электрических сигналов, соответствующих битам информации. Узлы обеспечивают одновременную обработку группы сигналов - информационных слов. Блоки реализуют некоторую последовательность в обработке информационных слов - функционально обособленную часть машинных операций. Устройства предназначаются для выполнения отдельных машинных операций и их последовательностей. Элементы ЭВМ можно классифицировать по следующим признакам: тип сигналов, назначение элементов, технология их изготовления. В ЭВМ широко применяют два способа физического представления сигналов: импульсный и потенциальный. При импульсном способе представления сигналов единичному значению некоторой двоичной переменной ставится в соответствие наличие импульса, нулевому значению - отсутствие импульса . При потенциальном представлении сигналов единично значение двоичной переменной отображается высоким уровнем напряжения, а нулевое значение - низким уровнем. По своему назначению элементы делятся на формирующие, логические и запоминающие. К формирующим элементам относятся различные формирователи и усилители. Простейшие логические элементы преобразуют входные сигналы в соответствии с элементарными логическими функциями. Запоминающим элементом называется элемент, который способен принимать и хранить код двоичной цифры.

Комбинационные схемы. Схемы с памятью.Обработка входной информации Х в выходную У в любых схемах ЭВМ обеспечивается преобразователями или цифровыми автоматами двух видов: комбинационными схемами и схемами с памятью . Комбинационные схемы - это схемы, у которых выходные сигналы Y = ( у1 , у2 , ..., у m ) в любой момент дискретного времени однозначно определяются совокупностью входных сигналов Х = ( х1 , х2 , ... , х n ), поступающих в тот же момент времени t . Реализуемый в комбинационной схеме способ обработки информации называется комбинационным потому, что результат обработки зависит только от комбинации входных сигналов и формируется сразу при поступлении входных сигналов. Более сложным преобразователем информации являются схемы с памятью. Наличие памяти в схеме позволяет запоминать промежуточные состояния обработки и учитывать их значения в дальнейших преобразованиях. Выходные сигналы Y = ( y1 , y2 , ..., у m ) в схемах данного типа формируются не только по совокупности входных сигналов Х = ( х1 , х2 , ..., х n ), но и по совокупности состояний схем памяти Q = ( q 1 , q 2 , ..., q k ).

Проблемы развития элементной базы ЭВМ.Уменьшение линейных размеров микросхем и повышение уровня их интеграции заставляют проектировщиков искать средства борьбы с потребляемой Wn и рассеиваемой Wp мощностью. При сокращении линейных размеров микросхем в 2 раза их объемы изменяются в 8 раз. Пропорционально этим цифрам должны меняться и значения Wn и Wp, в противном случае схемы будут перегреваться и выходить из строя. Протекание тока по микроскопическим проводникам сопряжено с выделением большого количества тепла. Поэтому, создавая сверхбольшие интегральные схемы, проектировщики вынуждены снижать тактовую частоту работы микросхем. Таким образом, переход к конструированию ЭВМ на СБИС и ультра-СБИС должен сопровождаться снижением тактовой частоты работы схемы. Дальнейший прогресс в повышении производительности может быть обеспечен либо за счет архитектурных решений, либо за счет новых принципов построения и работы микросхем. Большие исследования проводятся также в области использования явления сверхпроводимости и туннельного эффекта - эффекта Джозефсона. Работа микросхем при температурах, близких к абсолютному нулю, позволяет достигнуть f ma x , при этом Wp=Wn=0. Таким образом, можно сделать вывод, что в настоящее время возможности микроэлектроники еще не исчерпаны, но давление пределов уже ощутимо. Основой для ЭВМ будущих поколений будут БИС и СБИС совместно с ССИС. При этом структуры ЭВМ и ВС будут широко использовать параллельную работу микропроцессоров .

Функциональная и структурная организация ЭВМ. Общие принципы функциональной и структурной организации ЭВМ. ЭВМ имеет большое количество функциональных средств. К ним относятся коды, с помощью которых обрабатываемая информация представляется в цифровом виде: арифметические коды, помехозащищенные коды, цифровые коды аналоговых величин. Кроме кодов на функционирование ЭВМ оказывают влияние: алгоритмы их формирования и обработки, технологии выполнения различных процедур, способы организации работы различных устройств, организация системы прерывания. Функциональную организацию ЭВМ образуют: коды, системы команд, алгоритмы выполнения машинных операций, технология выполнения различных процедур, способы использования устройств при организации их совместной работы, составляющие идеологию функционирования ЭВМ. Идеологию функционирования ЭВМ можно реализовать: аппаратурными, программно-аппаратурными и программными средствами. Таким образом, реализация функций ЭВМ дополняет ее структурную организацию.

Организация функционирования ЭВМ с магистральной архитектурой. ЭВМ представляет собой совокупность устройств, выполненных на больших интегральных схемах. Комплект интегральных схем, из которых состоит ЭВМ, называется микропроцессорным комплектом . Все устройства ЭВМ делятся на центральные и периферийные . Центральные устройства полностью электронные, периферийные устройства могут быть либо электронными, либо электромеханическими с электронным управлением. В центральных устройствах основным узлом, связывающим микропроцессорный комплект в единое целое, является системная магистраль . Она состоит из трех узлов, называемых шинами: шина данных, шина адреса, шина управления. В состав системной магистрали входят регистры-защелки, в которых запоминается передаваемая информация, шинные формирователи, шинные арбитры, определяющие очередность доступа к системной магистрали. Логика работы системной магистрали, количество разрядов в шинах данных, адреса и управления, порядок разрешения конфликтных ситуаций, возникающих при одновременном обращении различных устройств ЭВМ к системной магистрали, образуют интерфейс системной шины.

Организация работы ЭВМ при выполнении задания пользователя. Организация процессов ввода, преобразования и отображения результатов относится к сфере системного программного обеспечения. Это сложные процессы, которые чаще всего делаются незаметными для пользователя. Один из них - реализация задания пользователя: профессиональный пользователь пишет задание для ЭВМ в виде программы на алгоритмическом языке. Написанное задание представляет собой исходный модуль, сопровождаемый управляющими предложениями, указывающими операционной системе ЭВМ, на каком языке написана программа и что с ней надо делать. Исходный модуль перед исполнением должен быть переведен на внутренний язык машины. Эта операция выполняется специальной программой - транслятором . Трансляторы выполняются в виде двух разновидностей: интерпретаторы и компиляторы. Интерпретатор после перевода на язык машины каждого оператора алгоритмического языка немедленно исполняет полученную машинную программу. Компилятор же сначала полностью переводит всю программу, представленную ему в виде исходного модуля, на язык машины.

Особенности управления основной памятью ЭВМ. Основная память – память, в которой размещается выполняемая в данный момент программа, ее данные. Она является важнейшим ресурсом компьютера, требующим тщательного управления со стороны мультипрограммной операционной системы. Распределению подлежит вся оперативная память, не занятая операционной системой. Функции операционной системы по управлению памятью: 1) отслеживание свободной и занятой памяти; 2) выделение памяти процессам и освобождение памяти при завершении процессов; 3) вытеснение процессов из оперативной памяти на диск, когда размеры основной памяти недостаточны для размещения в ней всех процессов, и возвращение их в оперативную память, когда в ней освобождается место.

Понятие адресного пространства. Адресная структура команд микропроцессора и планирование ресурсов. При больших размерах реализуемых программ возникают некоторые противоречия при организации мультипрограммного режима работы, трудности динамического распределения ресурсов. В настоящее время разработано несколько способов решения этих противоречий. Например, для борьбы с фрагментацией основной памяти адресное пространство программы может быть разбито на отдельные сегменты, слабо связанные между собой. Тогда программа может быть представлена в виде ряда сегментов, загружаемых в различные области оперативной памяти. При статическом перемещении программы в процессе загрузки ее в основную память адреса должны быть привязаны к конкретному месту в памяти, на что уходит много времени. Более эффективной является динамическая трансляция адресов , которая заключается в том, что сегменты загружаются в основную память без трансляции адресного пространства, а трансляция адресов каждой команды производится в процессе ее выполнения. Этот тип трансляции называется динамическим перемещением и осуществляется специальными аппаратурными средствами.

Виртуальная память. Виртуальная память - схема адресации памяти компьютера , при которой память представляется программному обеспечению непрерывной и однородной, в то время как в реальности для фактического хранения данных используются отдельные области различных видов памяти, включая кратковременную (оперативную) и долговременную (жёсткие диски, твёрдотельные накопители). В случае расположения данных на внешних запоминающих устройствах память может быть представлена, например, специальным разделом на жёстком диске или отдельным файлом на обычном разделе диска. Также существует термин swap также означающий виртуальную память, или же означает подкачку данных с диска.

Организация многопрограммной работы и понятие о системе прерываний. Современная ЭВМ представляет собой комплекс автономных устройств, каждое из которых выполняет свои функции под управлением местного устройства управления независимо от других устройств машины. Включает устройство в работу центральный процессор. Он передает устройству команду и все необходимые для ее исполнения параметры. При возникновении события, требующего немедленной реакции со стороны машины, центральный процессор прекращает обработку текущей программы и переходит к выполнению другой программы, специально предназначенной для данного события, по завершении которой возвращается к выполнению отложенной программы. Такой режим работы называется прерыванием . Каждое событие, требующее прерывания, сопровождается специальным сигналом, который называется запросом прерывания. Некоторые из этих запросов порождаются самой программой, но время их возникновения невозможно предсказать заранее. Прерывания делятся на три типа: аппаратурные, логические и программные. Аппаратурные прерывания вырабатываются устройствами, требующими внимания микропроцессора. Запросы на логические прерывания вырабатываются внутри микропроцессора при появлении “нештатных” ситуаций. Последние два прерывания используются отладчиками программ для организации пошагового режима выполнения программ и для остановки программы в заранее намеченных контрольных точках.

Центральные устройства ЭВМ.Центральный процессор или (ЦПУ ) - процессор машинных инструкций , часть аппаратного обеспечения компьютера или информации - вычислительный процесс микросхем микропроцессорами . С середины 80-х суперкомпьютеров интегральных схем .

Основная память. Состав, устройство и принцип действия основной памяти. Основная память состоит из микроскопических ячеек, каждая из которых имеет свой уникальный адрес, или номер. Элемент информации сохраняется в памяти с назначением ему некоторого адреса. Чтобы отыскать эту информацию, компьютер «заглядывает» в ячейку и копирует ее содержимое в свой «командный» пункт. Емкость отдельной ячейки памяти называется словом. Обычно длина слова для персонального компьютера составляет 16 двоичных цифр, или битов. Длина в 8 бит называется байтом. Типичные большие компьютеры оперируют словами длиной от 32 до 128 бит, тогда как миникомпьютеры имеют дело со словами в 16–64 бит. Микрокомпьютеры используют, как правило, слова длиной 8, 16 или 32 бит.

Размещение информации в основной памяти ПЭВМ на базе МП Intel TM . Единицей информации основной памяти является байт. Каждый байт, записанный в оперативной памяти, имеет уникальный адрес. При использовании 20-битной шины адреса абсолютный адрес каждого байта является пятиразрядным шестнадцатеричным числом, принимающим значения от 00000 до FFFFF. В младших адресах располагаются блоки операционной системы, в этой же части могут размещаться драйверы устройств, дополнительные обработчики прерываний DOS и BIOS, командный процессор операционной системы. Затем располагается область памяти, отведенная пользователю. Область памяти пользователя заканчивается адресом 9FFFF. Остальное адресное пространство отведено под видеопамять, которая физически размещается не в оперативной памяти, а в адаптере дисплея. После видеопамяти расположено адресное пространство постоянного запоминающего устройства, хранящего программы базовой системы ввода-вывода. Из отведенных 256 Кбайт непосредственно постоянное запоминающее устройство занимает 64 Кб, а остальные 192 Кб оставлены для расширения постоянного запоминающего устройства.

Расширение основной памяти ПЭВМ. Физически увеличить объем памяти несложно, для этого необходимо только подключить к системной магистрали дополнительные модули. Но каждый байт дополнительной памяти должен иметь уникальный адрес, а адресного пространства для дополнительной памяти нет. Дополнительная память не обязательно должна была иметь объем 64 Кб. Ее объем мог быть и большим. Желание использовать в реальном режиме всю фактически имеющуюся в наличии дополнительную память привело к созданию двух виртуальных режимов, один из которых стандарт EMS, реализующий принцип банкирования дополнительной памяти. Вся дополнительная память делится на страницы емкостью по 16 Кб; выбираются четыре страницы и объявляются активными. Выбранные активные страницы отображаются на четыре окна UMB, теперь при обращении к одному из окон UMB вместо него подставляется отображенная на него страница дополнительной памяти. Поскольку любое окно UMB можно отобразить на любую страницу дополнительной памяти, то, изменяя отображение в процессе работы, можно использовать всю дополнительную память любого объема.

Центральный процессор ЭВМ. Центральный процессор или центральное процессорное устройство (ЦПУ ) - процессор машинных инструкций , часть аппаратного обеспечения компьютера или программируемого логического контроллера , отвечающая за выполнение основной доли работ по обработке информации - вычислительный процесс . Современные ЦПУ, выполняемые в виде отдельных микросхем , реализующих все особенности, присущие данного рода устройствам, называют микропроцессорами . С середины 80-х последние практически вытеснили прочие виды ЦПУ, вследствие чего термин стал всё чаще и чаще восприниматься как обыкновенный синоним слова «микропроцессор». Тем не менее, это не так: центральные процессорные устройства некоторых суперкомпьютеров даже сегодня представляют собой сложные комплексы больших и сверхбольших интегральных схем .

Структура базового МП. Система команд МП. М икропроцессор - обрабатывающее устройство, служащее для арифметических и логических преобразований данных, для организации обращения к оперативной памяти и для управления ходом вычислительного процесса. В настоящее время существует большое число разновидностей микропроцессоров, различающихся назначением, функциональными возможностями, структурой, исполнением. В современных микропроцессорах реализована расширенная система команд. Во всех современных моделях вводятся и совершенствуются средства, позволяющие повысить производительность микропроцессора: совершенствуются конвейер команд и встроенный блок управления оперативной памятью, вводятся микропрограммное управление операциями, прогнозирование переходов по командам условной передачи управления, скалярная архитектура центрального процессора и мультискалярная архитектура. С помощью операционной системы стало возможным реализовать работу в режиме SVM, то есть на одной ПЭВМ реализовать множество независимых виртуальных машин. SL - микропроцессор изготовлен для работы с пониженным потреблением энергии; SX - данный микропроцессор является переходным - длина машинного слова в нем осталась без изменения от предыдущей модели; DX - длина машинного слова увеличена вдвое по сравнению с микропроцессором предыдущей модели.

Взаимодействие элементов при работе МП. Работа МП при выполнении программного прерывания. Работой МП управляет программа, записанная в оперативной памяти ЭВМ. Адрес очередной команды хранится в счетчике команд IP и в одном из сегментных регистров, чаще всего в CS. Каждый из них в реальном режиме имеет длину 16 бит, тогда как физический адрес оперативной памяти должен иметь длину 20 бит. Несогласованность длины машинного слова (16 бит) и длины физического адреса оперативной памяти (20 бит) приводит к тому, что в командах невозможно указать физический адрес оперативной памяти - его приходится формировать, собирать из разных регистров МП в процессе работы. В реальном режиме вся оперативная память делится на сегменты (длина сегмента - 64 Кбайта). Адрес оперативной памяти разделяется на две части: номер сегмента в оперативной памяти и номер ячейки внутри данного сегмента. Базовый адрес сегмента образуется добавлением к номеру сегмента справа четырех нулей. Сегмент может начинаться не с любой ячейки оперативной памяти, а только с “параграфа” - начала 16-байтного блока. На шину управления выдается команда в оперативную память, предписывающая выбрать число, находящееся по адресу, указанному в системной магистрали. Выбранное число, являющееся очередной командой, поступает из оперативной памяти через шину данных системной магистрали, интерфейс памяти, внутреннюю магистраль МП на регистр команд. Из команды в регистре команд выделяется код операции, который поступает в УУ исполнительного блока для выработки управляющих сигналов, настраивающих микропроцессор на выполнение требуемой операции.

Что такое Memory Relocation? Memory Relocation – это перенос неиспользуемой памяти из системной области в область расширенной памяти. В первых IBM PC устанавливалось 640 кб основной памяти и отдельно - расширенная память, поэтому со старшими 384 кб проблем не возникало. В современных платах вся память представляет собой непрерывный массив, поэтому системную область приходится аппаратно исключать, теряя при этом 384 кб. Большинство чипсетов позволяют использовать часть этой памяти под Shadow Memory, однако некоторые могут переносить ее за пределы первого мегабайта, присоединяя к расширенной памяти. Одни чипсеты могут переносить все свободные от Shadow участки, другие - только все 384 кб целиком.

Что такое Shadow Memory? Shadow Memory – это так называемая теневая память. В адресах памяти от 640 кб до 1 Мб находятся "окна", через которые видно содержимое различных системных ПЗУ. При включении для каких-либо окон режима Shadow содержимое их ПЗУ копируется в участки ОЗУ, которые затем подключаются к этим же адресам вместо ПЗУ, "затеняя" их; запись в эти участки аппаратно запрещается для полной имитации ПЗУ. Это дает в первую очередь ускорение работы с данными ПЗУ за счет более высокого быстродействия микросхем ОЗУ. Кроме этого, появляется возможность модифицировать видимое содержимое ПЗУ.

Что такое кэш и зачем он нужен? Кэш обозначает быстродействующую буферную память между процессором и основной памятью. Кэш служит для частичной компенсации разницы в скорости процессора и основной памяти. Когда процессор первый раз обращается к ячейке памяти, ее содержимое параллельно копируется в кэш, и в случае повторного обращения в скором времени может быть с гораздо большей скоростью выбрано из кэша. При записи в память значение попадает в кэш, и либо одновременно копируется в память, либо копируется через некоторое время. В основном используются две схемы организации кэша: с прямым отображением, когда каждый адрес памяти может кэшироваться только одной строкой, и n-связный ассоциативный, когда каждый адрес может кэшироваться несколькими строками. Ассоциативный кэш более сложен, однако позволяет более гибко кэшировать данные; наиболее распространены 4-связные системы кэширования.

Что такое DIP, SIP, SIPP, SIMM, DIMM, CELP, COAST? DIP (корпус с двумя рядами выводов) - классические микросхемы, применяющиеся в блоках кэш-памяти. SIP (корпус с одним рядом выводов) - микросхема с одним рядом выводов, устанавливаемая вертикально. SIPP (модуль с одним рядом проволочных выводов) - модуль памяти, вставляемый в панель наподобие микросхем DIP/SIP; применялся в ранних AT. SIMM (модуль памяти с одним рядом контактов) - модуль памяти, вставляемый в зажимающий разъем; применяется во всех современных платах, 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. DIMM (модуль памяти с двумя рядами контактов) - модуль памяти, похожий на SIMM, но с раздельными контактами, за счет чего увеличивается разрядность или число банков памяти в модуле. CELP (COAST) - модуль внешней кэш-памяти, собранный на микросхемах SRAM или PB SRAM. По внешнему виду похож на 72-контактный SIMM, имеет емкость 256 или 512 кб. Другое название -. Модули динамической памяти, помимо памяти для данных, могут иметь дополнительную память для хранения битов четности для байтов данных - такие SIMM иногда называют 9- и 36-разрядными модулями.

Какие типы микросхем памяти используются в системных платах? Из микросхем памяти используется два основных типа: статическая и динамическая. В статической памяти ячейки построены на различных вариантах триггеров - схем с двумя устойчивыми состояниями. После записи бита в такую ячейку она может пребывать в этом состоянии столь угодно долго - необходимо только наличие питания. При обращении к микросхеме статической памяти на нее подается полный адрес, который при помощи внутреннего дешифратора преобразуется в сигналы выборки конкретных ячеек. Ячейки статической памяти имеют малое время срабатывания, однако микросхемы на их основе имеют низкую удельную плотность данных и высокое энергопотребление. Поэтому статическая память используется в основном в качестве буферной (кэш-память). В динамической памяти ячейки построены на основе областей с накоплением зарядов, занимающих гораздо меньшую площадь, нежели триггеры, и практически не потребляющих энергии при хранении. При записи бита в такую ячейку в ней формируется электрический заряд, который сохраняется в течение нескольких миллисекунд; для постоянного сохранения заряда ячейки необходимо регенерировать - перезаписывать содержимое для восстановления зарядов. Ячейки микросхем динамической памяти организованы в виде прямоугольной матрицы; при обращении к микросхеме на ее входы вначале подается адрес строки матрицы, сопровождаемый сигналом RAS, затем, через некоторое время - адрес столбца, сопровождаемый сигналом CAS. При каждом обращении к ячейке регенерируют все ячейки выбранной строки, поэтому для полной регенерации матрицы достаточно перебрать адреса строк. Ячейки динамической памяти имеют большее время срабатывания, но большую удельную плотность и меньшее энергопотребление.

Что такое BIOS и зачем он нужен? BIOS - основная система ввода/вывода, зашитая в ПЗУ. Она представляет собой набор программ проверки и обслуживания аппаратуры компьютера, и выполняет роль посредника между DOS и аппаратурой. BIOS получает управление при включении и сбросе системной платы, тестирует саму плату и основные блоки компьютера - видеоадаптер, клавиатуру, контроллеры дисков и портов ввода/вывода, настраивает чипсет платы и загружает внешнюю операционную систему. Обычно на системной плате установлено только ПЗУ с системным BIOS, отвечающим за саму плату и контроллеры FDD, HDD, портов и клавиатуры; в системный BIOS практически всегда входит System Setup - программа настройки системы. Видеоадаптеры и контроллеры HDD с интерфейсом ST-506 и SCSI имеют собственные BIOS в отдельных ПЗУ; их также могут иметь и другие платы - интеллектуальные контроллеры дисков и портов, сетевые карты и тому подобное.

1. Сущность контроля и ревизии на предприятии

   Реферат >> Бухгалтерский учет и аудит

   И осуществляется путем пересчета, взвешивания, обмера, лабараторного анализа и иных приемов, применяемых для...

2. Отчет по лабараторной работе Экономическая оценка инвестиций

   Бизнес-план >> Финансы

   Федеральное агентство по образованию Российской Федерации Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Санкт-Петербургский государственный инженерно-экономический университет» Кафедра экономики и менеджмента в туризме...

Системный блок – корпус компьютера, в котором находятся основные элементы персонального компьютера или сервера. Его задача в защите внутренней компоновки компьютера от воздействия извне и механических повреждений. Так же не маловажное назначение системного блока это поддержка нужной температуры внутри корпуса, так же для экранирования электромагнитного излучения внутренних частей компьютера.

Системные блоки бывают трех видов

1.Горизонтальные

2.Вертикальные

3.Стоечного исполнения (Сервера)

Состав системного блока:

1.Материнская плата, с установленной в ней: Процессором. ОЗУ (оперативно-запоминающее устройство). ПЗУ (Постоянно-запоминающее устройство). Платами расширения (Видеокарта, сетевой адаптер, звуковая карта).

2.Слоты для накопителей (жестких дисков, CD-ROM, DVD-ROM).

3.Блок питания.

4. И фронтальная панель, с индикаторами сети и работы жесткого диска, кнопками питания и сброса компьютера.

Блок питания ПК (БП) - электрический источник питания для обеспечения всех узлов и систем компьютера электроэнергией постоянного тока, а так же преобразования напряжения до нужного вольтажа и стабилизации напряжения (т.е. защита узлов ПК от скачков тока).

Мощность блоков питания варьируется от 50 Ватт (встраиваемые решения) до 1800 Ватт (Сервера и игровые станции).

Выходное напряжения БП: +/-5, +/-12, +3,3 Вольт в режиме работы компьютера и +5 и +3,3 Вольта в режиме ожидания (stand by).

Виды блоков питания:

1. AT (Advanced Technology) - устаревший выключатель питания находится на панели БП и находится в цепи электропитания ПК. Питание в режиме stand by не предусмотрено. И имеет следущую распиновку разъема AT:

2. ATX (Advanced Technology Extended) - современный блок питания, бывают 20-ти контактные, которые использовались до появления шины PCI-Express, а так же 24-х контактные, созданные для поддержки шин PCI-Express.

В случае с 20-ти контактным блоком питания последние 4 провода не используется (11, 12, 23, 24).