Персональный компьютер можно разделить на три части (рис.2.1):
· системный блок, содержащий большинство электроники, ответственной за работоспособность ПК (устройство обработки информации);
· монитор, устройство отображения визуальной информации (устройство вывода информации);
· клавиатура, позволяющая вводить в компьютер информацию и управляющие команды (устройство ввода информации).
Рис.2.1. Структурная схема ПК.
Физически составляющие ПК можно разделить на компоненты системного блока и компоненты блока расширения. Все основные платы, входящие в состав любой модели ПК, размещаются в большом блоке, получившем название системного. Системный блок включает все необходимые компоненты, позволяющие компьютеру работать без каких-либо дополнений. Системный блок расположен в основании ПК и заключен в корпус. Прежде, чем перейти к элементам, входящим в системный блок, определим некоторые основные термины, относящиеся к аппаратным средствам современных компьютеров.
Толковый словарь по вычислительным системам определяет понятие интерфейс (interface) как:
· границу раздела двух систем, устройств или программ;
· элементы соединения и вспомогательные схемы управления, используемые для соединения устройств;
· совокупность средств сопряжения и связи компьютера, обеспечивающая их эффективное взаимодействие между собой.
Системной (System Board) или материнской платой (Mother Board) называют основную печатную плату, на которую устанавливают процессор, оперативную память, ROM, BIOS и другие системные компоненты.
Платой или картой расширения (Expansion
Card) называют
печатную плату с краевым разъемом, устанавливаемую в слот расширения. Карты
расширения, обеспечивающие какой-либо дополнительный интерфейс, называют
интерфейсными картами (Interface Card). Их также называют адаптерами
(Adapter). Например, дисплейный адаптер (Display
adapter) служит для подключения монитора.
Платы расширения могут использоваться для двух основных целей: для увеличения объема памяти и подключения дополнительных устройств. Если оборудование умещается на одной плате, то его можно разместить внутри корпуса ПК. Если же оно не помещается в корпус, например, в случае с дисплеем, то внутри размещается только плата управления, соединяющаяся с оборудованием с помощью кабеля, который можно пропустить через отверстие в задней стенке корпуса.
Контроллер. Для каждого внешнего устройства в компьютере имеется электронная схема, которая им управляет. Эта схема называется контроллером. Некоторые контроллеры (например, контроллер дисков) могут управлять сразу несколькими устройствами.
Все контроллеры и адаптеры взаимодействуют с микропроцессором и оперативной памятью через системную магистраль передачи данных, которую в просторечии обычно называют шиной.
Шины. С основными устройствами компьютера микропроцессор связан через системную шину. По шине осуществляется не только передача информации, но и адресация устройств, а также обмен специальными служебными сигналами. Как правило, подключение дополнительных устройств к системной шине производится через разъемы расширения.
Сокет (Socket) - гнездо, в которое устанавливаются микросхемы. Его контакты рассчитаны на микросхемы со штырьковыми выводами в корпусах DIP и PGA во всех модификациях или же микросхемы в корпусах SOJ и PLCC с выводами в форме буквы "J". ZIF-Socket (Zero Insertion Force - с нулевым усилием вставки) предназначен для легкой установки при высокой надежности контактов.
Эти гнезда имеют замок, открыв который можно установить или изъять микросхему без приложения усилия к ее выводам. После установки замок закрывают, при этом контакты сокета плотно обхватывают выводы микросхемы.
Джампер (Jumper)
- съемная перемычка, устанавливаемая
на торчащие из печатной платы штырьковые контакты . Джамперы
используются для конфигурирования различных компонентов,
которые не требуют оперативного управления. Джамперы переставляют с
помощью пинцета при выключенном питании.
DIP-переключатели (DIP Switch) - малогабаритные выключатели в корпусе DIP , применяемые для тех же целей, что и джамперы, но они более легки в переключении. Недостатками являются большее занимаемое на плате место и более высокая цена. Обычно являются только выключателями, что делает их применение менее гибким по сравнению с джамперами.
Платы (карты), в которых нет джамперов, называют Jumperless Cards. Компоненты, которые после установки конфигурируются автоматически, относят к классу РпР (Plug and Play - вставляй и играй).
Чип (Chip) - полупроводниковая микросхема.
Чипсет (Chip Set) – набор специализированных интегральных схем, при подключении которых друг к другу формируется функциональный блок вычислительной системы. Это одна или несколько микросхем, таймеры, система управления, специально разработанных для «обвязки» микропроцессора.
Чипсеты применяются в системных платах, графических контроллерах и других устройствах, функции которых нельзя реализовать в одной микросхеме. Внешне микросхемы чипсета выглядят, как самые большие после процессора, с количеством выводов от нескольких десятков до двух сотен.
Порт. Под портом понимают совокупность средств, унифицирующих и упрощающих способ взаимодействия микропроцессора с «внешним миром». Порт обеспечивает единственную возможность приема или передачи данных любым объектам кроме памяти.
Всем устройствам, с которыми должен взаимодействовать процессор, таким как клавиатура, дисководы или динамик, выделяется собственный порт. Порт представляет собой гипотетический путь данных, которому присвоен номер и который может принимать или передавать данные по команде процессора. Современные устройства поддерживают стандарт Plag & Play (рассмотрен в п.3.3.3.2.).
Слот (Slot)
представляет собой щелевой разъем, в который
устанавливается какая-либо печатная плата. Слот расширения (Expansion Slot) в ПК
представляет собой разъем системной шины в совокупности с
прорезью в задней стенке корпуса компьютера - то есть посадочное место для
установки карты расширения.
Слоты расширения имеют разъемы шин:
· ISA (Industry Standard Architecture - архитектура промышленного стандарта) - основная шина на компьютерах типа PC AT (другое название - AT-Bus);
· EISA (Enhanced ISA - расширенная ISA) - функциональное и конструктивное расширение ISA. Внешне разъемы имеют такой же вид, как и ISA, и в них могут вставляться платы ISA, но в глубине разъема находятся дополнительные ряды контактов EISA;
· MCA (Micro Channel Architecture - микроканальная архитектура) - шина компьютеров PS/2 фирмы IBM;
· PCMCIA (Personal Computer Memory Card International Association - ассоциация производителей плат памяти для персональных компьютеров) - внешняя шина компьютеров класса NoteBook. Другое название модуля PCMCIA - PC Card;
· PCI (Peripheral Component Interconnect - соединение внешних компонент) - развитие VLB в сторону EISA/MCA. Не совместима ни с какими другими. Самая популярная шина в настоящее время, используется также на других компьютерах. Разъем похожа на MCA/VLB, но чуть длиннее (124 контакта). 64-разрядный разъем имеет дополнительную 64-контактную секцию с собственным ключом. Все разъемы и карты к ним делятся на поддерживающие уровни сигналов 5 В, 3.3 В и универсальные; первые два типа должны соответствовать друг другу, универсальные карты ставятся в любой разъем.
· AGP (Accelerated Graphics Port - ускоренный графический порт) - интерфейс для подключения видеоадаптера к отдельной магистрали AGP, имеющей выход непосредственно на системную память. В системной памяти размещаются преимущественно параметры трехмерных объектов, требующие быстрого доступа со стороны, как процессора, так и видеоадаптера. Интерфейс выполнен в виде отдельного разъема, в который устанавливается AGP-видеоадаптер.
На рис.2.2. Показаны некоторые из перечисленных слотов.
Рис.2.2. Геометрические размеры слотов различных типов.
Для соединения устройств и узлов ПК применяют различные разъемы, они же коннекторы (Connector). Среди них чаще всего встречаются следующие:
- разъемы D-muna (рис. 2.3) используются для подключения внешних устройств - мониторов, принтеров, модемов и т. д. Розетки (Female, "мамы") обозначаются как DB-xxS, где хх - количество контактов.
- вилки (Male, "папы") обозначаются как DB-xxP. Ключом является D – образный кожух. Назначение разъемов, выходящих на заднюю стенку ПК, стандартизовано (табл. ниже).
Рис.2.3. Разъём D- типа (вид с наружной стороны).
|
Тип разъема |
Назначение |
|
DB-9P (вилка) |
СОМ-порт |
|
DB-9S (розетка) |
Выход на монитор (Mono, CGA, EGA) |
|
DB-15S (розетка) двухрядный |
Game-порт, MIDI |
|
DB-15S (розетка) трехрядный |
Выход на монитор (VGA/SVGA) |
|
DB-25P (вилка) |
СОМ-порт |
|
DB-25S (розетка) |
LPT-порт |
- разъемы IDC (Insulation - Displacement Connector - разъем, смещающий изоляцию) получили свое название из-за способа присоединения кабеля. Контакты разъема со стороны, обращенной к кабелю, имеют ножи, подрезающие и смещающие изоляцию проводников кабеля. Разъемы предназначены для ленточных кабелей шлейфов. Разъемы IDC существуют для краевых печатных разъемов и штырьковых контактов. Разъемы могут иметь ключи: для печатных разъемов это прорезь и соответствующая ей перемычка, расположенная ближе к первым контактам. Для штырьковых разъемов ключом является выступ на корпусе, но этот ключ сработает, только если ответная часть имеет пластмассовый бандаж с прорезью. Ключом может являться отсутствующий штырек – на разъеме для него не оставляют отверстия (такой ключ рекомендуется стандартом АТА). На ленточном кабеле крайний провод, соединяемый с контактом "I", маркируют цветной краской. Разъемы IDC и ленточные кабели-шлейфы применяют для подключения внешних разъемов к системной плате и картам расширения и для подключения накопителей.
- разъемы типа Centronics (рис. 2.4) применяют на принтерах и внешних устройствах SCSI.
Рис.2.4. Разъёмы типа Centronics.
- соединительные шлейфы (рис.2.5) предназначены для подключения к материнской плате таких устройств, как дисководы жёстких и гибких дисков, устройство для чтения компакт - дисков и т.п.
Рис.2.5. Соединительные шлейфы.
Блок питания обеспечивает электроэнергией все электронные устройства ПК. Характеризуется максимальной отдаваемой мощностью в среднем 200-250 Вт. Внешний вид блока питания показан на рис.2.6.
Рис.2.6. Блок питания.
На системной (рис.2.7) (материнской) плате размещаются:
· микропроцессор;
· генератор тактовых импульсов – генерирует последовательность электрических импульсов, которые используются микропроцессором и другими устройствами ПК для работы;
· контроллеры устройств интегрированных в материнскую плату – группа микросхем, которые совместно управляют всеми отдельными компонентами ПК.
· микросхемы Оперативного Запоминающего Устройства (ОЗУ) и Постоянного Запоминающего Устройства (ПЗУ)
· шинный интерфейс – обеспечивает сопряжение и связь всех устройств компьютера между собой.
· адаптеры портов ввода-вывода – обеспечивают возможность вывода информации из компьютера на внешнее устройство для получения твердой копии, дальнейшей обработки или передачи по линиям связи;
· адаптеры клавиатуры, дисководов и т. д. – обеспечивают возможность подключения, управления и взаимодействия внешних устройств ввода-вывода для компьютера.
Рис.2.7. Материнская плата