Устройство персонального компьютера

Введение

Компьютер в жизни человека занимает далеко не последнее место. Нужно знать его, уметь им пользоваться. Не каждый человек, который работает на компьютере, представляет себе полностью точный состав ПК. Поэтому в своей работе я хочу изучить особенности ПЭВМ. Изучить устройство персонального компьютера и его основных компонентов. К каждому компоненту подойти более подробно, изучив, все его особенности. 
Актуальность выбранной темы связана с тем, что современный рынок компьютерной техники столь разнообразен, что довольно не просто определить конфигурацию ПК с требуемыми характеристиками. Без специальных знаний здесь практически не обойтись.
В этой связи целью работы является изучение основных устройств современного ПК. В соответствии с целью были поставлены следующие задачи:
– изучить основные компоненты ПК
– освоить их основные свойства и характеристики
В настоящее время современное общество, рынок товаров, услуг и труда могут характеризоваться значительными изменениями, вызванными во многом интенсивным развитием информационных и компьютерных технологий. Роль компьютера в жизни любого человека, в деятельности предприятий и организаций стремительно растет. Сегодня компьютер интенсивно используется практически во всех сферах жизни общества, государства: в образовании, медицине, телевидении, промышленности, сельском хозяйстве и др. Компьютер является эффективным инструментом в жизни практически всех граждан, в деятельности всех предприятий и организаций.
С помощью компьютеров осуществляется документирование, передача информации и связь с банками данных. Сегодня компьютеры используются в широком спектре производственных задач, обеспечивают непрерывную работу различных устройств на производстве. Локальные компьютерные сети соединяют разных пользователей в одном учреждении, а глобальные сети, такие как Интернет, имеют возможность соединять пользователей в разных регионах страны и даже по всему миру.
Все это говорит о том, что важным условием полноценной жизни в информационном сообществе и успешной профессиональной деятельности человека является компьютерная грамотность. То есть в наше время любой человек должен иметь хотя бы элементарное представление о принципах работы персонального компьютера, операционной системы, уметь работать в приложениях Microsoft Office, уметь пользоваться сервисами глобального интернета.

УСТРОЙСТВО КОМПЬЮТЕРА

Системный блок является центральной частью компьютера, где расположены все наиболее важные компоненты. Все, что заставляет компьютер работать. Выпускаются различные системные блоки, которые различаются по размерам, конструкции и способу сборки. 

1.1 Материнская плата
Материнская плата является самой большой платой в системном блоке. На ней установлены основные устройства компьютера: процессор, оперативная память, видеокарта, слоты (разъемы), BIOS, DVD-диск, жесткий диск, клавиатура, мышь и т. д. Подключаются к материнской плате с помощью кабеля. Основная задача материнской платы - подключить все эти устройства и заставить их работать как одно целое. Кроме того, у нее есть контроллеры. Контроллеры представляют собой электронные карты, которые вставляются в слоты на материнской плате, они управляют устройствами, подключенными к компьютеру. Некоторые контроллеры являются частью материнской платы. Такие контроллеры называются встроенными. Таким образом, контроллеры мыши и клавиатуры всегда встроены. Добавляя и заменяя платы контроллера, вы можете расширить возможности своего компьютера и настроить его в соответствии со своими потребностями. Например, пользователь может добавить дополнительную звуковую карту, которая может работать с новыми многоканальными динамиками.
Основные функции материнской платы:
* передача управляющих сигналов от центрального процессора на различные устройства;
* обмен данными между процессором и памятью (постоянный и оперативный);
* организация устройств долговременного хранения (жестких дисков и других внешних носителей) и доступа к ним;
* подключение внешних устройств (видеокарты, обработка звука, внешняя память, сетевые адаптеры, принтеры и т. д.);
* обеспечение ввода от пользователя или другого компьютера.
Все компоненты, входящие в состав материнской платы, жестко прикрепляются пайкой, склеиванием или любым другим способом соединены, а иногда и комбинацией обоих. Теоретически для обычного пользователя материнская плата неразделима.
Обычно компоненты на плате сгруппированы по функциям. Например, чипсет, модули памяти и система питания расположены ближе к процессору. Под слотами расширения берется большая часть свободной поверхности материнской платы, так что большие устройства (например, видеокарты) размещаются там без проблем.
Периферийные разъемы расположены по периметру материнской платы, считается, что такое расположение облегчает подключение устройств к ним.
Материнские платы, которые подходят для одних и тех же процессоров и имеют одинаковые чипсеты, могут выпускаться в разных вариантах исполнения. Прежде всего, это касается их размеров. Есть понятие форм-фактора или размера материнской платы, посмотрим, что это.
Геометрические размеры имеют стандартные значения для унификации используемых системных блоков и различных периферийных устройств. Рассмотрим их более подробно:

EATX
Размер: 12 на 13 дюймов (305 на 300 мм).
В основном используется для серверного, так называемого" стоечного " исполнения. Тем не менее, может использоваться для ПК, Если вам нужно подключить несколько больших устройств, таких как видеокарты. Имеют максимальный набор периферийных устройств, но их стоимость может превышать стоимость обычной материнской платы. Количество больших слотов расширения, поддерживающих шину PCIE-16, достигает 4.

Стандартный ATX
Размер: 12 на 9,6 дюйма (305 на 244 мм).
Обычные доски используются в большинстве современных ПК. Количество слотов расширения-до 3.

microATX
Размер: 9,6 на 9,6 дюйма (244 на 244 мм).
Урезанная версия ATX.

Mini-ITX
Размер: 6,7 на 6,7 дюйма (170 на 170 мм).
Специализированные для небольших системных блоков, главным образом используемые для решений офиса. Слот расширения либо отсутствует, либо имеет урезанную версию. Процессор встроен в материнскую плату и не подлежит замене. Они имеют очень низкое энергопотребление. Электропитание ограничено до 100W. Для сравнения, мощность" легкой " платы microATX требует питания не менее 300 Вт.

Mini-STX
Размер: 5,7 на 5,5 дюйма (147 на 140 мм).
Также специализированные платы для микрокомпьютеров

. Слотов расширения нет, однако процессор можно заменить. Видеосистема встроена.

Рис.1 –Разновидности материнских плат

1.2 Процессор
Центральный процессор (ЦП) является основным элементом компьютера, его «мозгом». Он отвечает за все расчеты и обработку информации. Кроме того, он управляет всеми устройствами на вашем компьютере. От его мощности зависит производительность компьютера и его возможности.
Если посмотреть на процессор физически, то это небольшая тонкая квадратная плата. Она имеет небольшой размер и сверху покрыт металлической крышкой.
Нижняя часть чипа занята контактами, через которые чипсет взаимодействует с остальной системой. Открыв крышку системного блока компьютера, вы можете легко найти процессор, если он не закрыт системой охлаждения.

Пока процессор не выдаст соответствующую команду, компьютер не сможет выполнить даже самую простую операцию, например, сложить два числа. Что бы вы ни хотели реализовать на своем ПК, любое действие предполагает обращение к процессору. Именно поэтому это такая важная часть компьютера.
Сначала программа загружается в оперативную память, откуда черпает все необходимые сведения и набор команд обязательных к выполнению управляющий блок процессора. Затем все эти данные поступают в буферную память, так называемый КЭШ процессора.
Из буфера выходит информация, которую делят на два типа: инструкции и значения. И те и те попадают в регистры. Регистры представляют собой ячейки памяти, встроенные в чипсет. Они также бывают двух видов, в зависимости от типа информации, которую они получают: регистры команд и регистры данных.
Разобравшись с принципом работы ЦП, пришло время сравнить разные его виды. Видов процессора много. Бывают как слабые одноядерные модели, так и мощные устройства с множеством ядер. Есть те, которые предназначены исключительно для офисной работы, а есть такие, что необходимы для самых современных игр.
На данный момент есть два основных создателя процессоров – это AMD и Intel. Именно они и производят самые актуальные и востребованные чипы. Нужно понимать, что разница между чипами этих двух компаний заключается не в количестве ядер или общей производительности, а в архитектуре.
То есть, продукты этих двух компаний строятся по разным принципам. И у каждого создателя свой уникальный вид процессора, имеющий отличную от конкурента структуру.


Рис. 2-Процессор

Основные характеристики  центрального процессора:
количество ядер
тактовая частота
кэш
сокет
Тактовая частота
Эта характеристика указывает скорость, с которой процессор выполняет команды. Тактовый период, необходимый процессору для выполнения основных операций.
Блок из одного бара считается 1 Гц (герц). Это означает, что если частота составляет 1 ГГц (гигагерц), то ядро ​​процессора выполняет 1 миллиард тактовых циклов.

КЭШ
Кэш позволяет существенно ускорить расчеты. Это сверхбыстрая память, встроенная в процессор и содержащая данные, к которым процессор часто обращается. Кэш может быть первого (L1), второго (L2) или третьего (L3) уровня.
1.3 Оперативная память 
Оперативная память  - это относительно быстрая, изменяемая оперативная память компьютера, в которой происходит большая часть обмена данными между устройствами. Она нестабильна, то есть, когда питание отключено, все данные с нее стираются.
Оперативная память - это хранилище всех информационных потоков, которые должны обрабатываться процессором или ожидать своей очереди в оперативной памяти. Все устройства подключаются к оперативной памяти через системную шину, а с ней, в свою очередь, обмениваются через кэш или напрямую.

Рис.3 -Оперативная память

Оперативная память с произвольным (прямым) доступом.
Это означает, что при необходимости память может напрямую обращаться к одному необходимому блоку, не затрагивая другие. Скорость произвольного доступа не меняется из-за расположения необходимой информации, что является огромным плюсом.
Оперативная память выгодно отличается от энергозависимой памяти, практически нулевое влияние количества операций чтения на срок службы и долговечность. Что касается всех тонкостей в производстве, оперативная память редко дает сбой. В большинстве случаев поврежденная память начинает совершать ошибки, которые приводят к отказу системы или нестабильной работе многих компьютерных устройств.
ОЗУ может представлять собой отдельный модуль, который может быть дополнительно изменен и добавлен (например, компьютер), как отдельный блок устройства или микросхемы (как в микроконтроллерах или простых SoC).

1.4 Видеокарта
Видеокарта - это устройство, отображающее все действия и процессы, выполняемые на компьютере. С помощью видеокарты данные, передаваемые компьютером, преобразуются в видеосигнал и передаются на монитор.
Интегрированные и дискретные видеокарты
Существует два основных типа видеокарт: встроенные и дискретные.
- Интегрированные (встроенные) - являются неотъемлемой частью процессора или материнской платы, так как они являются встроенными. Интеграция видео снижает стоимость и энергопотребление компьютера, но производительность этих видеокарт ограничена. У них часто нет собственной видеопамяти, поэтому они используют оперативную память компьютера. Кроме того, встроенная видеокарта не имеет отдельной системы охлаждения, что экономит место внутри системного блока или ноутбука. Этот тип видеокарт в основном используется в офисных и простых домашних компьютерах, не требующих высокой мощности и производительности.
- Дискретная дискретная видеокарта представляет собой отдельную плату, установленную в специальном слоте (PCI Expressx16) и содержащую все необходимое для завершения работы. Это позволяет повысить производительность вашего компьютера и использовать его для игр с высоким уровнем графики или для работы с мощными графическими приложениями. Дискретные видеокарты имеют собственную видеопамять. Их основными недостатками являются высокая стоимость и потребление большого количества энергии, что играет важную роль для ноутбуков.
Основные особенности видеокарт
Графический чип (GPU). Это основной процессор видеокарты; он выполняет вычисление выходного изображения, что позволяет процессору компьютера или ноутбука освободиться от этой операции. Это основной элемент видеокарты, так как он влияет на производительность и возможности всего устройства