Устройства системного блока компьютера IBM PC

 

Персональные компьютеры IBM PC состоят из трех частей:

- системного блока;

- клавиатуры;

- дисплея.

В системном блоке располагаются

все основные узлы компьютера:

§ электронные схемы, управляющие работой компьютера (микропро-цессор, оперативная память, сис-темная плата, видеоадаптер, контролеры, системная шина);

§ блок питания, который преобразует электропитание сети в постоянный ток низкого напряжения, подаваемый на электронные схемы компьютера;

§ накопитель для гибкого магнитного диска (FDD – Floppy Disk Drivers);

§ накопитель на жестком магнитном диске (HDD – Hard Disk Drivers);

§ другие устройства {накопитель для компакт-диска (CD-ROM или CD-RW), звуковая карта (Soundcard), сетевая карта (NetCard)} и т. д.

Системный блок состоит из корпуса с блоком питания и системной платы.

Системная плата (материнская, motherboard) является основной частью компьютера, при помощи которой части компьютера объединяются в одно целое. Системная плата представляет собой большую плоскую плату, на которой укреплены электронные компоненты и различные разъемы. В материнской плате обычно располагаются микропроцессор, оперативная память, шина, BIOS и контроллеры. Системные платы унифицированы по типоразмерам (форм-факторам). На данный момент преобладают типоразмеры AT, ATX, LPX и NLX.

В компьютере имеется постоянная память ROM (read only memory – память только для чтения), в которую данные занесены при ее изготовлении. Как правило, эти данные не могут быть изменены, выполняемые на компьютере программы могут только их считывать. Поскольку большая часть этих программ связана с обслуживанием ввода-вывода, часто содержимое постоянной памяти называется BIOS (Basic Input-Output System, базовая система ввода-вывода). В набор программ BIOS входят программа тестирования компьютера и его устройств, которая запускается при включении компьютера, и программа setup, которая позволяет изменять параметры, определяющие конфигурацию компьютерной системы и необходимые для работы программ BIOS. Конфигурационные параметры хранятся в специальной микросхеме, которая в настоящее время исполняется на основе технологии флэш-памяти. Кроме этого в компьютере имеется небольшой участок памяти для хранения параметров конфигурации компьютера CMOS (complementary metal-oxide semiconductor).

Системная шина предназначена для передачи информации между компонентами компьютерной системы. Шины бывают синхронными, когда данные передаются в соответствии с тактовой частотой, и асинхронными, когда передача данных осуществляется в произвольные моменты времени. В современных компьютерах применяются шины EISA, PCI и AGP.

Контроллеры. Электронные схемы, управляющие различными устройствами компьютера, называется контроллерами. Во всех компьютерах имеются контроллеры для управления клавиатурой, дисплеем, дисководами для дискет и жестким дискам.

При вставке в разъем системной платы контроллер включается к системной шине - магистрали передача данных между оперативной памяти и контроллерами. Одним из контроллеров, которые присутствуют почти в каждом компьютере, является контроллер портов ввода-вывода.

Контроллер портов ввода-вывода соединяется кабелями с разъемами (слоты) на задней стенке компьютера, через которые к компьютеру подключается дополнительные устройства.

Порты ввода- вывода бывают следующих типов:

§ параллельные порты (обозначаемые LPT1 - LPT4);

§ последовательные порты (обозначаемые COM1 - COM3);

§ инфракрасный порт;

§ порт USB.

Параллельный порт чаще используется для подключения принтера. Современные стандарты параллельных интерфейсов поддерживают скорость передачи данных на уровне 2-5 Мбит/с. Подключаемые устройства должны располагаться в непосредственной близости от компьютера.

Последовательный порт используется для многих устройств, таких как мышь, внешний модем и др. Скорость обмена данными не превышает 9600 бит/с, но данные могут передаваться на значительное расстояние. Параллельный порт передает информацию побайтно, а последовательный порт передает информацию по одному биту.

Инфракрасный порт используется для подключения устройств к портативным компьютерам, а также для подключения принтеров. Стандарты инфракрасного порта основываются на стандарте последовательного порта. Это беспроводное соединение, основанное на инфракрасном излучении, обеспечивает скорость передачи данных до 4 Мбит/с.

Порт USB устанавливается на каждый современный компьютер. Он должен заменить последовательный и параллельный порты. Порт USB реализует последовательный интерфейс. Через этот порт можно подключить до 128 устройств. Скорость передачи данных составляет 12 Мбит/с.

Интерфейс USB поддерживает автоопределение и автоконфигурацию подключаемого устройства и возможность подключения без перезагрузки компьютера.

Интерфейс FireWare используется для подключения высокоскоростных устройств, для которых недостаточна скорость порта USB. Интерфейс поддерживает синхронную и асинхронную передачу данных со скоростью до 400 Мбит/. Скорость обмена данными может меняться для разных устройств.

 

Рис 1.6. Блок-схема компьютера

 

Видеоадаптер представляет собой специальное устройство, сконструированное в виде отдельной платы расширения. Видеоадаптер управляет выводом информации на монитор. Характеристики видеосистемы зависят как от параметров используемого монитора, так и от установленного в компьютере видеоадаптера.

Звуковая карта применяется в мультимедийном компьютере для записи и воспроизведения речи и музыки. В настоящее время существует большое количество звуковых карт, различающихся как разрядностью (8 или 16 bit), так и способам формирования звука. Стандартом является звуковые карты корпорации Sound Bluster.

Сетевая карта позволяет подключать компьютер к локальной сети (LAN - local area network). Локальная сеть - это группа из нескольких компьютеров в одном здании, соединенных между собой посредством кабелей. Сеть позволяет легко организовать обмен данными между ними.

Устройства хранения информации называются накопителями. В основе их работы лежат разные принципы (в основном это магнитные или оптические устройства), но используются они для одной цели - для хранения информации для последующего многократного использования. Накопители бывают внешними (собственный корпус и источник питания) и внутренними (встраиваются в корпус компьютера), со сменными и несменными носителями. Накопители имеют разные характеристики: максимально возможный объем хранимой информации и время доступа. Отличительной особенностью таких устройств является использование в качестве носителей информации круглых дисков разного диаметра, отличающихся форм- фактором.

Накопитель на жестком магнитном диске (HDD – Hard Disk Drivers) представляют собой систему, состоящую из механического привода, головок чтения/записи, нескольких носителей и контроллера, обеспечивающего работу всего устройства и передачу данных. Носитель информации состоит из нескольких дисков, каждый из которых имеет две рабочих поверхности. Каждая поверхность любого из дисков разбивается на отдельные дорожки. Дорож­ки на одной вертикали на всех поверхностях образуют цилиндр. Дорожка разби­вается на секторы. Доступ к необходимой информации осуществляется по номе­ру дорожки номеру цилиндра, номеру сектора. При записи информации используются магнитные свойства слоя, нанесенного на поверхность.

Жесткий диск (hard disk) предназначен для постоянного хранения информации, используемого при работе с компьютером. Основная характеристика жесткого диска (иногда называют винчестером) - это его емкость, то есть количество информации, размещаемой на диске. Компьютеры IBM PC часто имеют диски с емкостью от 120 Mb до 40 Gb.

В настоящее время наиболее распространение получали винчестеры двух основных типов:

Винчестеры типа ATARI . (Их часто называют винчестерами IDE). В винчестерах этого типа контроллер встроен на жестком диске, вследствие чего изготовители могут настроить контроллер для каждого конкретного винчестера.

Винчестеры типа SCSI (Small Computer System Interface). Эти винчестеры дороже винчестеров типа IDE. Их применяют, когда хотят встроить в один компьютер более четырех винчестеров вместе.

В одном компьютере можно установить не более четырех винчестеров с интерфейсом ATARI и до семи винчестеров с интерфейсом SCSI.

Накопитель для гибкого магнитного диска (FDD – Floppy Disk Drivers) появилась уже на первых персональных компьютерах. Операция чтения/записи осуществляются контактным способом, когда магнитная головка устройства соприкасается с поверхностью носителя. У таких устройств невысокая плотность записи, скорость обмена, значительное время доступа.

Дискета (floppy disk) позволяет перенести файлов с одного компьютера на другой. Практически все компьютеры имеют хотя бы один дисковод для дискет. Наиболее распространены дискеты с размером 3,5 дюйма (89 мм), которые имеют емкость до 1,44 Мb. Емкость дискеты зависит от того, каким образом она отформатирована. Форматирование – это процесс записи на диск специальной управляющей информации, определяющей точки начало и конца отдельных секторов дискеты.

Накопитель для компакт-диска (CD-ROM) предназначен только для чтения содержащейся на компакт-диске информации емкостью до 650 Мбайт. Компакт-диск представляет собой диск со светоотражающим слоем на одной стороне, на которой хранится информация. На диск нанесена дорожка-спираль от центра к краю диска, состоящая из отражающих и не отражающих свет точек. Считывание производится лазерным лучом. Компакт-диски очень дешевы в производстве, поэтому сейчас программные пакеты, игры и энциклопедии распространяются на компакт-дисках. В последнее время получили широкое распространение однократно записываемые (CD-R) и многократно перезаписываемые (CD-RW) компакт-диски.

Накопители для компакт-диска DVD (Digital Versatile Disk) - цифровой универсальный диск. Предназначен для хранения видео, аудио высокого качества, компьютерной информации большого объема. Диски размером 5 дюймов, могут нести до 17 Gb информации. Накопители DVD могут читать обычные CD-ROM диски. Накопители DVD-RAM позволяют записывать и перезаписывать информации.

Накопители на жестких сменных дисках используют технологию винчестеров. Параметры таких устройств приближаются к параметрам устройств с жесткими несъемными дисками. Как правило, используется форм-фактор 3,5". В последнее время используются специальные съемные дискеты Iomega Zip (емкость до 100 Mb) и Iomega Jazz (емкость до 2 Gb) с соответствующими накопителями.

 

Клавиатура

 

Клавиатура (keyboard) -предназначена для ввода информации и управления работой компьютера.

На современных компьютерах используется 101-клавишная клавиатура (иногда с небольшими модификациями). В настоящее время существует большое количество видов клавиатур, отличающихся в основном эргономическими качествами.

Клавиши клавиатуры условно делятся на следующие группы:

§ алфавитно-цифровые клавиши;

§ функциональная клавиша;

§ клавиша управления курсором;

§ дополнительная клавиатура;

§ специальные клавиши.

Алфавитно-цифровые клавиши. На стандартной 101- клавишной клавиатуре в левом большом нижнем блоке клавиш белым цветом выделены так называемые алфавитно-цифровые клавиши. При нажатии на эти клавиши в память компьютера вводится алфавитно-цифровой символ в зависимости от режима ввода латинских или русских букв. Самая большая клавиша, располагающая при блоке алфавитно-цифровых клавиш применяется для ввода пробела (пустого символа).

В режиме ввода латинских букв при нажатии на любую алфавитно-цифровую клавишу вводится латинская буква или символ, изображенный в левой части клавиши. Обычно эти буквы и символы нарисованы черным цветом. А в режиме ввода русских букв вводится русская буква или символ, изображенный в правой части клавиши.

Обычно эти буквы и символы нарисованы на клавишах красным цветом в правой части клавиш. Переключение этих режимов выполняется с помощью комбинации клавиш, определенных используемым драйвером клавиатуры.

Для ввода прописных букв и других символов, нарисованных в верхней части клавиши имеется клавиши Shift. Так чтобы ввести строчную букву “а”, надо нажать клавишу А, а чтобы ввести прописную букву “А”, надо нажать Shift и не отпуская ее, нажать на клавишу А. Аналогично, ввод символа “=” осуществляется без нажатия клавиши Shift, а ввод символа “+” – нажатиям на ту же клавишу при нажатой клавише Shift.

Функциональные клавиши. На верхней части клавиатуры расположены функциональные клавиши F1-F12. Порядок использования этих клавиш определяется прикладной программой или операционной системой.

Клавиши управления курсором. Клавиши ®, , ­, ¯, Home, End, PgUp, PgDn, Insert, Delete называются клавишами управления курсором.

Курсор* - указывает текущее место ввода на экран. После вывода символа на экран курсор перемещается вправо на следующую позицию строки.

Назначение клавиш управления курсором:

® - перемещение курсора вправо

- перемещение курсора влево

­  - перемещение курсора вверх

¯  - перемещение курсора вниз

Home    - перевод курсора к началу строки

End - перевод курсора к концу строки

PgUp - перемещение на “страницу” вверх

PgDn - перемещение на “ страницу” вниз

Insert - используется либо для вставки символов, либо для переключения между двумя режимами ввода символов: ввода с раздвижкой символов (режим вставки) и ввода с замещением ранее набранных символов (режим замены).

Delete- служит для удаление символа, на котором находится курсор.

Дополнительная клавиатура. Блок клавиш в правой части стандартной 101-клавишной клавиатуры используется для двух целей. В режиме блокировки цифр этот блок удобен для ввода числовой информации и знаки арифметических действии. В этом режиме при нажатии клавиш вводятся цифры от 0 до 9. А если этот режим выключен, то эти клавиши дублируют клавиши управления курсором. Включение и выключение режима блокировки цифр осуществляется нажатием клавиши NumLock.

Специальные клавиши. Кроме перечисленных клавиш, на клавиатуре имеется еще несколько специальных клавиш:

Enter – используется для окончания ввода;

Backspace – (шаг назад) удаляет символ, находящийся слева от курсора;

Esc – Escape (убегать, спасаться) используется для отмены какого-либо действия, выхода из режима программы и т. д;

Tab – при редактировании текстов обычно используется для перехода к следующей позиции табуляции. В других программах ее значение может быть иным: переключение между полями запроса и т. д;

CapsLock – служит для фиксации режима прописных букв;

Shift – временный переход в режим прописных букв;

Ctrl – клавиши Control (управление) и Alt - Alternative (альтернативное) предназначены для изменения значений других клавиш. Многие программы позволяют использовать для выполнения определенные действий комбинациями с различными клавишами;

PrtScr – Print Screen (печать экрана) – используется для печати содержимого экрана на принтер или копирования его в буфер обмена Windows.

Scrool Lock – режим блокировки прокрутки;

Pause – ииспользуется для “паузы” в программе.

Индикаторы режимов. В правом верхнем углу 101-клавишной кла-виатуры располагается индикаторы режима блокировки цифр (Num Lock), режима прописных букв (Caps Lock) и режима блокировки прокрутки (Scrool Lock). Эти индикаторы зажигаются при включении соответствующих режимов, а при выключении - погасают. Включение и выключение указан-ных режимов осуществляется нажатием на одноименные клавиши.

Особые комбинации клавиш. Имеются комбинации клавиш, обра-батываемые специальным образом:

Ctrl + Alt + Del –перезагрузка компьютера;

PrtScr (или Shift + PrtScr) –печать на принтере копии содержимого экрана в MS DOS или помещение копии образа экрана на буфер обмена в Windows.

Клавиша Alt и клавиши 0 – 9, расположенные в правой части клавиатуры, дают возможность вводить в компьютер произвольные символы, в том числе и те, которых нет на клавиатуре. Для этого необходимо нажать клавишу Alt, не отпуская ее, набрать код нужного символа на клавишах 0-9, а затем отпустить клавишу Alt.

 

Дисплей

Дисплей (display) предназначен для вывода на экран текстовой и графической информации. Дисплей работает под управлением специального аппаратного устройства - видеоадаптера, который предусматривает два возможных режима - текстовой и графической.

В настоящее время распространены цветные дисплеи с видео-адаптерами EGA (Enhanced Graphic Adapter-улучшенный графический адаптер), VGA (Video Graphic Array –видеографическая матрица) и SVGA (Super VGA).

В текстовом режиме экран разбивается на 25 строк по 80 позиции в каждой строке. В каждую позицию может быть выведен один их 256 заранее заданных символов. В текстовом режиме каждой позиции на экране этих дисплеев соответствует один из 16 цветов фона и один из 16 цветов символа, выведенного в данную позицию.

В графическом режиме изображение формируется совокупностью точек, каждая из которых окрашена в тот или иной цвет. Основные характеристики изображения в графическом режиме - разрешающая способ-ность видеоадаптера, т. е. количество точек, выводимых по горизонтали и вертикали, и число возможных цветов каждой точки (палитра). В типичных случаях EGA выводит на экран 640 точек по горизонтали и 350 точек по вертикали, VGA- 640Х480, SVGA от 640Х480 до 1600Х1280. Палитра точки зависит от типа адаптера, и от его разрешения, и объема видеопамяти, отводимой компьютером адаптеру. Минимальный элемент изображения на экране (точка) называется пикселем (picture element). Размеры экрана по диагонали 14, 15, 17, 20 или 21 дюймов (1дюйм = 2.54 см).

Для нормальной работы дисплей должен объязательно соответствовать стандарту безопасности MPR-II (Швеция) или стандарту безопасности TCO-99 (Россия)[2].