Основные компоненты современного ПК, их виды и характеристики

Одним из существенных достоинств современного ПК является гибкость архитектуры, обеспечивающая ее адаптивность к разнообразным применениям в сфере управления, науки, образования и в быту. Исторически компьютер появился как машина для вычислений и назывался электронной вычислительной машиной – ЭВМ. Его структурный состав сильно отличался от состава современных компьютеров.

К основным компонентам современного ПК, без которых ЭВМ не сможет полнофункционально работать, относят:

– монитор;

– системный блок;

– клавиатура;

– мышь.

Монитор

Монитор (дисплей) – это основное устройство для отображения информации, выводимой во время работы программы на компьютере. Дисплеи могут существенно различаться, от их характеристик зависят возможности компьютера и используемого программного обеспечения.

По конструкции монитор аналогичен электронно-лучевой трубке (ЭЛТ) цветного телевизора. Однако, в отличие от телевизионного, экран монитора строит изображение из более мелких точек и сменяет их со значительно большей частотой (около 100 раз в секунду, а телевизионное изображение имеет частоту смены – 25 раз в секунду). Благодаря этому изображение на экране монитора не мерцает и выглядит более четким и красочным. Размер экрана определяется по диагонали в дюймах. Современные мониторы имеют размеры 15, 17 и 19 дюймов. Применяют мониторы и больших размеров, но они значительно дороже.

Наиболее распространенными являются ЖК-дисплеи (их еще называют LCD-мониторы), плазменные панели, OLED и LEP дисплеи [ссылка 4].

Жидкокристаллический дисплей (ЖК) – плоский дисплей на основе жидких кристаллов, а также монитор на основе такого дисплея.

LCD (Liquid Сrystal Display ) – разновидность жидкокристаллического дисплея, в котором используется активная матрица, управляемая тонкоплёночными транзисторами. Усилитель для каждого субпиксела применяется для повышения быстродействия, контрастности и чёткости изображения дисплея. Жидкокристаллические дисплеи были разработаны в 1963 году в исследовательском центре Давида Сарнова компании RCA.

Плазменная панель представляет собой матрицу газонаполненных ячеек, заключенных между двумя параллельными стеклянными пластинами, внутри которых расположены прозрачные электроды, образующие соответственно шины сканирования, подсветки и адресации. Разряд в газе протекает между разрядными электродами на лицевой стороне экрана и электродом адресации на задней стороне.

LED (Light Emitting Diode ) – монитор с жидкокристаллическим экраном, подсветка которого осуществляется светодиодной матрицей (LED).

С потребительской точки зрения ЖК-телевизоры со светодиодной подсветкой отличают четыре улучшения относительно ЖК c подсветкой электролюминесцентными лампами:

– улучшенная контрастность (не реализовано на Edge-LED);

– улучшенная цветопередача (особенно с RGB-матрицей);

– пониженное энергопотребление, если сравнивать с ЖК (CCFL), то на 40;

– чрезвычайно малая толщина (только у Edge-LED).

Системный блок

Системный блок – функциональный элемент, защищающий внутренние компоненты компьютера от внешнего воздействия и механических повреждений, поддерживающий необходимый температурный режим внутри, экранирующий создаваемые внутренними компонентами электромагнитное излучение и являющийся основой для дальнейшего расширения системы.

Системные блоки массово изготавливают заводским способом из деталей на основе стали, алюминия и пластика. Для креативного творчества используются такие материалы, как древесина или органическое стекло. В качестве привлечения внимания к проблемам защиты окружающей среды, выпущен корпус из гофрокартона.

Основными компонентами, который входят в системный блок, являются микропроцессор, материнская плата, оперативная память, жесткий диск, CD-DVD привод, видеокарта, блок питания.

Микропроцессор

Микропроцессор – устройство, выполняющее алгоритмическую обработку информации, и, как правило, управление другими узлами компьютера или иной электронной системы.

По функциональной направленности микропроцессоры разделяются на [ссылка 7]:

– процессоры общего назначения. Такие процессоры могут достаточно эффективно решать широкий класс задач управления, вычислительных и пр. Именно процессоры этого класса используются в качестве центрального процессора в настольных рабочих станциях.

– процессоры цифровой обработки сигналов (ПЦОС). Эти процессоры специализированы под вычислительные задачи, связанные с цифровой обработкой сигналов. Функциональные устройства этих процессоров особенно эффективно выполняют характерные для этого класса задач операции: свёртки, фильтрации, перемножение векторов и матриц. В процессорах этого типа наиболее широко используется архитектура явного параллелизма. Также важной особенностью ПЦОС является малая энергозатратность на единицу вычислительной мощности, что обеспечило их применение в таких устройствах, как плееры, мобильные телефоны, фото-, видеокамеры и пр.

– микроконтроллеры. Задачи микроконтроллеров связаны в первую очередь с управлением устройствами в реальном времени, что определило и основные свойства микропроцессорных ядер в них: широкий набор операций ввода-вывода, лёгкая предсказуемость поведения во времени, большая скорость реакции на прерывания. Это очень простые процессоры, большинство из них 8-битные, и интегрированы со специфической периферией: таймерами, контроллерами последовательных каналов связи, двунаправленными портами ввода-вывода. Они широко используются в разнообразных портативных устройствах.

Наиболее распространенными видами являются микропроцессоры Intel и Advanced Micro Devices (AMD).

Intel – это компания, которая практически с момента своего основания стала лидером на рынке. Как такое стало возможным? Пожалуй, все дело в том, что Intel всегда представляла собой сплав из умелого маркетинга и ярких инновационных разработок в области вычислительной техники.

Доля AMD на рынке микропроцессоров на протяжении всей её истории была значительно меньше доли Intel. По итогам 2009 года доля AMD составила около 20% от общемирового производства. Продукция вендора всегда отличалась привлекательным соотношением производительность/цена при достаточно демократичной розничной стоимости, в результате в период кризиса компания уверенно удерживала свою долю рынка.

Материнская плата

Один из важнейших модулей компьютера входящих в состав системного блока – это материнская плата. Материнская плата – плата, на которой располагаются основные элементы компьютера.

Форм-фактор системной платы – стандарт, определяющий размеры системной платы для персонального компьютера, места ее крепления к корпусу; расположение на ней интерфейсов шин, портов ввода/вывода, разъёма центрального процессора (если он есть) и слотов для оперативной памяти, а также тип разъема для подключения блока питания.

Форм-фактор носит рекомендательный характер. Спецификация форм-фактора определяет обязательные и опциональные компоненты. Однако подавляющее большинство производителей предпочитают соблюдать спецификацию, поскольку ценой соответствия существующим стандартам является совместимость системной платы и стандартизированного оборудования (периферии, карт расширения) других производителей.

Классификация системных плат:

– современные: АТХ, microATX, Flex АТХ, NLX, WTX, CEB;

– внедряемые: Mini-ITX и Nano-ITX, Pico-ITX, BTX, MicroBTX и PicoBTX.

Существуют системные платы, не соответствующие никаким из существующих форм-факторов. Обычно это обусловлено либо тем, что производимый компьютер узкоспециализирован, либо желанием производителя системной платы самостоятельно производить и периферийные устройства к ней, либо невозможностью использования стандартных компонентов (так называемый «бренд»), например Apple Computer, Commodore, Silicon Graphics, Hewlett Packard, Compaq чаще других игнорировали стандарты; кроме того в нынешнем виде распределённый рынок производства сформировался только к 1987 году, когда многие производители уже создали собственные платформы.

Оперативная память

Оперативная память – энергозависимая часть системы компьютерной памяти, в которой временно хранятся данные и команды, необходимые процессору для выполнения им операции. Передача данных в/из оперативную память процессором производится непосредственно, либо через сверхбыструю память. Оперативное запоминающее устройство (ОЗУ) – техническое устройство, реализующее функции оперативной памяти. ОЗУ обычно бывает 1 Гб, 2 Гб, 4 Гб и реже 8 Гб.

Оперативная память бывает двух типов: динамического и статического.

Память динамического типа (Dynamic Random Access Memory – DRAM).

DRAM – экономичный вид памяти. Для хранения разряда (бита или трита) используется схема, состоящая из одного конденсатора и одного транзистора (в некоторых вариациях конденсаторов два). Такой вид памяти решает, во-первых, проблему дороговизны (один конденсатор и один транзистор дешевле нескольких транзисторов) и во-вторых, компактности (там, где в SRAM размещается один триггер, то есть один бит, можно уместить восемь конденсаторов и транзисторов).

Есть и свои минусы. Во-первых, память на основе конденсаторов работает медленнее, поскольку если в SRAM изменение напряжения на входе триггера сразу же приводит к изменению его состояния, то для того чтобы установить в единицу один разряд (один бит) памяти на основе конденсатора, этот конденсатор нужно зарядить, а для того чтобы разряд установить в ноль, соответственно, разрядить. А это гораздо более длительные операции (в 10 и более раз), чем переключение триггера, даже если конденсатор имеет весьма небольшие размеры.

Второй существенный минус – конденсаторы склонны к «стеканию» заряда; проще говоря, со временем конденсаторы разряжаются. Причём разряжаются они тем быстрее, чем меньше их ёмкость. За то, что разряды в ней хранятся не статически, а «стекают» динамически во времени, память на конденсаторах получила своё название динамическая память.

В связи с этим обстоятельством, дабы не потерять содержимое памяти, заряд конденсаторов для восстановления необходимо «регенерировать» через определённый интервал времени. Регенерация выполняется центральным микропроцессором или контроллером памяти, за определённое количество тактов считывания при адресации по строкам. Так как для регенерации памяти периодически приостанавливаются все операции с памятью, это значительно снижает производительность данного вида ОЗУ.

Память статического типа (Static Random Access Memory – SRAM).

SRAM – ОЗУ, которое не надо регенерировать (и обычно схемотехнически собранное на триггерах), называется статической памятью с произвольным доступом или просто статической памятью.

Достоинство этого вида памяти – скорость. Поскольку триггеры собраны на вентилях, а время задержки вентиля очень мало, то и переключение состояния триггера происходит очень быстро.

Данный вид памяти не лишён недостатков. Во-первых, группа транзисторов, входящих в состав триггера, обходится дороже, даже если они вытравляются миллионами на одной кремниевой подложке. Кроме того, группа транзисторов занимает гораздо больше места, поскольку между транзисторами, которые образуют триггер, должны быть вытравлены линии связи. Используется для организации сверхбыстрого ОЗУ, критичного к скорости работы.