Главные компоненты материнской платы

Устройство современного компьютера

 

 

Устройство современного компьютера

В этой статье я хочу рассказать о внутреннем устройстве современного компьютера и помочь вам разобраться в трудных названиях, которые не для профессионала кажутся непонятными. Итак, из каких компонентов состоит наш современный компьютер, ноутбук. Их можно разделить на семь групп: центральный процессор, жесткий диск, оптический привод, системная плата, оперативная память, видеокарта, блок питания, корпус.

Теперь каждый из них рассмотрим более подробно. В конце нашего обзора коротко коснёмся дополнительных устройств, устанавливаемые в мобильные и настольные компьютеры для увеличения их функциональных способностей.

Центральный процессор (ЦП) ещё его называют (ЦПУ) центральное процессорное устройство - это главная часть компьютера он является электронно-вычислительным мозгом. У ЦПУ имеется некоторое количество основных характеристик, однако для обычного обывателя главными являются только 2-е – тактовая частота и количество ядер. Для значительного повышения вычислений, каждый современный процессор оборудован интегрированной памятью с быстрым доступом, которая нужна для хранения информации, которая может быть запрошены процессором с большей вероятностью. Называется - это кэшем он в свою очередь он может быть первого (L1), второго (L2) либо 3 (L3) уровня. Самой быстрой памятью и, неотъемлемой частью процессора, считается память первого уровня, объём которой невысок и составляет 128 Кб (64x2). Большинство современных ЦП без кэша L1 работать не могут. 2-ой по быстродействию идёт L2-кэш и он уже в своём размере может достигать 1-12 Мб. Ну и самой медленной, но зато и самой внушительной по объему (может быть более 24 Мб) считается кэш 3 значения, но она имеется в наличии далеко не у всех ЦП. Еще одним важным фактором считается вид разъёма или гнезда процессора, именуемого сокетом (Socket), в который данный процессор и устанавливается. Разные поколения или семейства центральных процессоров, как правило, устанавливаются в собственные уникальные разъемы и данный факт нужно учесть при выборе материнской платы.

Из сложности и высоко технологичности изготовления, и высокими условиями к качеству продукции, конкурентоспособных фирм выпускающих ЦП не так уж и много, а для рынка настольных компьютеров их всего две –Intel и AMD. У компаний Advanced Micro Devices продукция всегда отличалась привлекательным балансом производительность/стоимость при довольно демократичной розничной цене на собственную продукцию, что дает ей право достаточно твердо удерживать собственную долю рынка, равняющейся около 19% в мировой доли.

Для комфортного позиционирования на рынке, каждый изготовитель разделяет совою продукцию на различные семейства, в зависимости от возможностей процессора и его производительности. В рамках предоставленной статьи я познакомлю вас лишь с теми линейками фирм, которые являются, актуальны на данный момент и находятся в розничной сети.

AMD

Sempron – самый экономный процессор для настольных компьютеров и мобильных устройств являющийся непосредственным конкурентом процессорам Celeron компании Intel. Главной нишей предоставленного процессора считаются простые приложения для ежедневной работы.

PhenomII - семейство многоядерных процессоров компании AMD, специализированных на выполнения любых задач. Является передовой линейкой для настольных компьютеров и включает в себя процессоры с количеством ядер с 2 до 6.

AthlonII это семейство многоядерное процессоров, созданные как бюджетная альтернатива наиболее дорогим процессорам серии Phenom II. Специализирован для решения ежедневных задач, ориентирован как вариант для "экономных" игровых систем и компьютеров с очень мощной производительностью.

A-Series– являются новейшей четырехъядерным семейством процессоров, это последняя разработкой фирмы AMD на данный момент, поступившей в продажу. Характерными свойствами данной серии служит интегрированная в ядро процессора, графичная видеокарта Radeon.

INTEL

Celeron – огромное семейство низкобюджетных процессоров, специализированное на применения в домашних и офисных компьютерах начального уровня.

PentiumDual-Core – старое семейство экономных двухъядерных процессоров для доступных домашних и офисных решений. Не смотря на то, что процессоры данной серии до сих пор везде продаются, большая часть пользователей в настоящее момент делают свой выбор в пользу наиболее актуального и рентабельного Core i3.

Core i3 это последнее семейство двухъядерных ЦП начального и среднего уровня стоимости и производительности. Они должны заместить морально отжившие Pentium Dual-Core в архитектуре старого поколения Intel Core 2. Имеют интегрированный графический процессор и контроллер памяти.

Core i5 эти процессоры среднего уровня стоимости и производительности. Процессоры этой серии могут включать в себя 2 или 4 ядра и так же могут иметь встроенную графическую карту. Оптимальное решение для игровых и мультимедийных решений. Поддерживают такую технологию как TurboBoost, которая состоит в автоматическом разгоне ЦП, а под нагрузкой.

Core i7 – передовая линейка микропроцессоров от фирмы Intel. Устанавливаются в высокопроизводительные системы, специализированы для решения проблем любой сложности. Так же поддерживает технологию Turbo Boost, с которой микропроцессор автоматически повышает производительность тогда, когда это нужно.

Оперативная память (ОЗУ – оперативное запоминающее устройство, она же RAM)— это энергозависимая часть компьютерной системы, в которой временно хранятся данные и команды, необходимые процессору для выполнения им операции. Главными характеристиками памяти являются ее тактовая частота, от неё зависит пропускная способность и её объем.

Так же важным показателем для памяти считается поколение, к которому оно принадлежит. Безусловно, что память различных поколений имеет абсолютно различные свойства ( тактовую частоту, энергопотребление, напряжение питания, пропускную способность и т.д.). В рамках данного материала, я не стану вам об этом рассказывать, единственное, что вам нужно знать, что разъемы для установки модулей памяти для различных поколений различны, и это нужно учесть при выборе способа подключения к материнской плате.

В наше время настольных пк и в ноутбуках в основном применяется память типа DIMM (двухсторонний модуль памяти) DDR (синхронная динамическая память с свободным доступом и удвоенной скоростью передачи информации) 3-х различных поколений. Номер поколения всегда отображается в названии модуля памяти. Необходимо отметить, что память первого поколения DDR считается сильно устаревшей и встречается только лишь в ПК 4-5 летней давности, а память 2-го поколения DDR2 в данное время энергично замещается DDR3.

Иногда оперативная память продается в наборе по 2 или 3 модуля, к примеру: «Оперативная память 4Gb (2x2Gb) PC3-10600 1333MHz DDR3 DIMM». Почему это делается так? В современных компьютерах используется 2 канальный или гораздо реже 3 канальный режим работы памяти, он повышает пропускной режим работы памяти до 70%, что, непременно, увеличивает общую продуктивность системы. Чтоб данный режим подключился, в компьютере модули оперативной памяти обязаны устанавливаться попарно (тройками), а данная пара (тройка) должна иметь одинаковыми характеристики.

И потому производители еще на заводе отбирают парами (по 3) платы памяти и испытывают их на предмет правильной общей работе. Прошедшие испытание модули отсортировывается, и упаковываются вместе и в продажу поступают уже комплектом. Но это далеко не означает, что модули, которые поступают в продажу отдельно, не могут нормально функционировать вместе. Просто есть риск возникновения тот или другой ошибки всё же есть, хотя она совсем мала. Всегда стремитесь использовать многоканальный режим работы оперативной памяти, для роста производительности, устанавливая модули только парами. Помните это.

ВИДЕОКАРТА (графическая плата, графическая карта, видеоадаптер, графический адаптер) – устройство, отвечающее за формирование графического образа на монитор компьютера. В эпоху возникновения настольных компьютеров графические адаптеры выполняли только функцию вывода на монитор уже сформированного микропроцессором изображения. Современное видеокарты не ограничиваются простым выводом изображения на экран, они сами обрабатывают его, так как имеют интегрированный графический процессор.

Все современные видеокарты, могут быть интегрированными (встроенными) в системную плату компьютера, а также могут являться и отдельной платой расширения и устанавливается в разъём, типа (PCI-Express, PCI, ISA, VLB, EISA, MCA) на материнской плате. Встроенные адаптеры, как правило, употребляется в экономных системах для работы с офисными приложениями, где не требуется вывод сложных трехмерных изображений и где требования к графической составляющей не слишком велики. И хоть в последнее время почти все встроенные решения дают пользователям возможность смотреть видео высокой четкости (HD) и наслаждаться трехмерной (3D) графикой начального уровня, их возможности не идут ни в какое сравнение с возможностями графических карт, которые производятся, как независимые платформы.

 

Видеокарта, являющийся самостоятельной платой можно сказать это ещё один компьютер в вашем ПК. Он имеет свой графический процессор (GPU) или же две, памяти (GDDR), систему охлаждения, систему питания, видеоконтроллер и цифроаналоговый преобразователь. Такое сложное устройство видеокарты связано с тем, что к ней предъявляют высокие претензии по выводу трёхмерных изображений. И если вы хотите насладиться всей красотой трёхмерной графики и играть в современные 3D игры то вам нужно иметь графическую карту высокого уровня.

 

Важными характеристиками графической карты являются тактовые частоты видеопроцессора и видеопамяти, ширина шины видеопамяти (действует на количество переданной памятью информации за один такт) и её объем. Современные видеокарты имеют несколько выходов с схожими либо различными графическими интерфейсами для подключения различных мониторов и тв. В данный момент более популярными считаются аналоговый интерфейс VGA и цифровые: DVI, HDMI (miniHDMI), DisplayPort (miniDP). Последние два, кроме видеоряда дают и звук.

Созданием плат видеокарт в этот момент занимается довольно много фирм, но основными производителями считаться AMD(ATI) и NVIDIA между этими компаниями развёрнута большая конкуренция. Правда не той и не другой компаний за годы борьбы так и не удалось склонить пользователей в свою сторону, и на сегодняшний день их доля по продажам видеокарт на рынке составляет 50/50. Все графические платы для широкого применения (для домашних компьютеров), произведённые на базе графических чипов от фирмы ATI (AMD) имеет название Radeon, а выпущенные компанией NVIDIA – именуются GeForce. Также у этих компаний есть решения для рабочих станций (Quadro от NVIDIA и FireGL от ATI (AMD).

Сейчас на прилавках магазинах компьютерной техники можно встретить видеокарты, построенные на графических чипах сразу 2-ух поколений, а в некоторых вариантах даже 3-х. У NVIDIA это GT2XX(сильно устаревшая модель и сейчас на рынке в основном остались лишь низкобюджетные модификации), GT4XX и GT5XX, а у AMD (ATI) HD 5XXX и HD 6XXX. Основы формирования модельной линии графических карт двух фирм идентичен. Как правило, модели серии различаются тактовыми частотами видеочипа и памяти, разным количеством отключенных исполнительных блоков и шириной шины памяти. И от этих данных зависит основная производительность видеокарты и её цена. Полагаю, не нужно разъяснять, что чем больше производительность и возможности видеопроцессора, тем больше его стоимость. Дальше приведена таблица наиболее известных графических процессоров и их экономное позиционирование на рынке.

Ещё хотелось бы сказать о таких важных технологиях, как SLI (3-Way SLI) от NVIDIA и CrossFire (CrossFire X) от AMD (ATI), позволяющих соединять вычислительную мощность 2-ух, 3-х и даже 4 видеокарт установленных в один ПК. Это решение может быть довольно интересно, так как соединение нескольких видеокарт в одну может дать большею производительность, а где-то и выиграть в цене, так как стоимость аналогичной видеокарты может быть гораздо больше. Но для этого нужно наличие в исходной плате 2-ух и более слотов для графических карт PCI-Express, да и поддержка таких технологий чипсетом системной платы.

Чтобы упростить жизнь разработчикам игр и мультимедийных приложений, компанией Microsoft был разработан независящий программный продукт DirectX, он избавляет разработчиков приложений от написания программ под любую отдельную видеокарту и даёт возможность использовать уже готовые решения из этой библиотеки. Но при этом и видеокарты со своей стороны также обязаны поддерживать ту либо другую версию библиотеки DirectX, воздействующей на способность видеоадаптера выполнять определенный набор функций на аппаратном уровне. При поддержке видеокарты более поздних версий DirectX , то тогда она будет выполнять больше функций и, поэтому, шире ее способности по созданию особых эффектов. В случае, если игра была создана с внедрением новой версии DirectX, и если графическая карта ее не поддерживает, то вы не сможете в полной мерке насладиться всеми видеоэффектами, придуманными разработчиками.
Современные графические карты поддерживают версию DirectX 11. Однако необходимо учитывать, что она работает лишь под Windows Vista либо Windows 7, ежели у вас Windows XP - нужно ограничиться версией 9.0c.

ЖЕСТКИЙ ДИСК (HDD) – или ещё его называют (винчестер) устройство хранения данных, основанное на принципах магнитной записи. Главное устройство в вашем ПК, на нём размещается вся информация, начиная с установленной операционной системы и завершая вашими личными файлами.

Главными характеристиками данного устройства являются:

Емкость - количество данных, которые могут храниться накопителем. Еще не так давно жёсткие диски укладывались в диапазон от 80 до 1000Гб. Но уже сейчас их ёмкость превысила этот порок и составляет 3000Гб благодаря развивающейся технологии перпендикулярной записи.

Физический размер. Почти все современные накопители для ПК и серверов имеют ширину либо 3,5, либо 2,5 дюйма — под размер стандартных креплений для них соответственно в настольных компьютерах и ноутбуках.

Скорость вращения шпинделя. Эта, пожалуй главная характеристика, от которой зависит время доступа и средняя скорость передачи данных. Чем больше скорость вращения шпинделя, тем быстрее жёстки диск. Измеряется этот параметр в оборотах в минуту и имеет значения: 5400 о/минут (в большей части ноутбуки либо высокоемкостные диски шириной 3,5”), 7200 о/минут (настольные ПК, редко ноутбуки), 10000 и 15000 о/минут (высокопроизводительные компьютера либо серверы). Если вы не любите сильный шум, то следует помнить, чем быстрее вращение шпинделя, тем выше и шум, и если вы хотите собрать тихую систему тогда рекомендуется приобретать жёсткие диски не более 7200 о/минуту.

Интерфейс подключения – тип разъема и шины, которые применяются для подключения и обмена информацией с жестким диском. Достаточно большой промежуток времени, самым распространённым интерфейсом в настольных ПК и ноутбуках считался Parallel ATA (он же IDE, ATA, Ultra ATA, UDMA 133) с наибольшей проводящей способностью 133 Мбайт/сек, в котором применялся принцип параллельной передачи данных. И в связи с этим разъем подключения был довольно широким и имел 40 контактов, а слишком большие 80-жильные кабели подключения постоянно мешались в корпусе и препятствовали нормальному охлаждению. И хотя многие инновационные системные платы до сих пор снабжаются разъемом IDE, существование данного интерфейса сочтены, и замену ему пришел новый разём – Serial ATA (SATA), использующий последовательный интерфейс передачи данных. Пропускной способностью современной 3-ей ревизии SATA III составляет 600 Мбайт/сек и превосходит возможности PATA в 4,5 раза. Тем более SATA применяет малый 7-контактный разъем, и поэтому, кабель гораздо меньшего размера, чем IDE, из-за этого уменьшается сопротивление воздуху, обдувающему комплектующие компьютера и упрощается развязка проводов внутри системного блока.

Время произвольного доступа - среднее время, за которое жёсткий диск выполняет операцию позиционирования головки чтения/записи на произвольный участок магнитного диска. Как правило, у винчестеров, подготовленных для установки в настольные и переносные компьютеры, оно составляет от 8 до 16 миллисекунд и является главным тормозом скорости работы магнитного накопителя. Для сопоставления, у новых твердотельных накопителей (SSD) оно равняется 1 мсек.

Буфер это промежуточная память, предназначенная для сглаживания различий скорости чтения/записи и передачи её по интерфейсу. В современных винчестерах варьируется от 8 до 64 Мб.

Основными производителями жестких дисков являются: Seagate, Western Digital (WD), Samsung и Hitachi.

ОПТИЧЕСКИЙ ПРИВОД – устройство, предназначенное для считывания, записи информации с оптических носителей информации в виде пластикового диска (CD, DVD, BD)

На сегодняшний день существует несколько видов приводов - это CD-ROM, DVD-ROM , HD DVD, BD-ROM, GD-ROM.

Главными характеристиками оптических приводов считаются скорости чтения, записи и перезаписи данных разных форматов. Как и жесткие диски, оптические приводы могут иметь два интерфейса подключения, старый IDE и современный SATA.

Системная плата (ее чаще называют материнской) это сложная многослойная печатная плата, на которой устанавливается все основные компоненты персонального компьютера (видеокарта, центральный процессор, оптический привод, оперативная память, и т.д.). Как правило, системная плата так же всебя включает разъёмы (слоты) для подсоединения доп плат и устройств по USB, PCI и PCI-Express разёмам.

В рамках предоставленной статьи, для упрощения восприятия, мы с вами рассматривать лишь исходные платы для настольных компьютеров, не забивая себе голову устройством ноутбуков. Тем более для общего понимания темы этого вполне достаточно.

Главные компоненты материнской платы

Главным компонентом материнской платы считается,чипсет (набор системной логики), - набор микросхем обеспечивающих подключение ЦПУ к ОЗУ и контроллерам периферийных устройств. Собственно материнская плата объединяет и связывает работу таких различных по своей сути и функциональности комплектующих, как процессор, оперативная память, платы расширения и различные накопители. Это 2-ой по важности компонент системного блока.

На данный момент все материнские платы можно разделить на два лагеря это материнские платы для процессоров от AMD и для процессоров от компанийIntel. Поэтому и наборы системной логики для процессоров выпускаются этими же компаниями. Между этими группами легко вести разделение по процессорным разъёмам (сокетам). Для процессоров фирмы Intel сейчас, выпускаются материнские платы с 4-мя разновидностями сокетов, а для AMD – 3-мя. Для любого сокета у разработчиков есть некоторое количество наборов системной логики, нацеленных на различные экономные сегменты рынка.

Как видно из данной схемы, разновидностей чипсетов, а значит и системных плат, построенных на их модификациях, довольно много. Так что к выбору материнской платы надо отнестись серьёзно от этого будет зависеть очень многое.

БЛОК ПИТАНИЯ

Блок питания (БП) – устройство специализированое для обеспечения компонентов компьютера электрическим током, и для преобразования сетевого напряжения до нужных значений. В определённых случаях блок питания может выполнять функции по стабилизации и защите компонентов компьютера от небольших скачков напряжения.

Главной характеристикой БП считается его мощность, которая в современных изделиях колеблется от 300 до 1500W (Ватт). Для офисного ПК обычно достаточно мощности в 400 - 450W, а вот для современных игровых компьютеров с установленными несколькими видеокартами может понадобиться очень мощный источник питания, так как в предельной нагрузке потребление таких компьютеров может достигать от 700 - 1000 Вт.

Нужно учесть такой факт, что выбирать мощность блока питания нужно с запасом с расчетной предельной нагрузки, в этом случае он станет меньше нагреваться, а значит, и его система охлаждения станет работать тише. Такой режим работы благоприятно отразится и в сроках эксплуатации. Не нужно забывать и то, что с порой в силу разных фактов, характеристики мощности БП могут опустится на 15 -20% от номинальной.

Обычно чем мощнее блок питания, тем больше разъемов и их модификаций для снабжения энергией компонентов компьютера. Но всё же, в большинстве случаев численность этих самых разъемов чрезмерно, а что бы вместить компактно большой объём проводов в системном блоке, придётся потратить много усилий. Собственно поэтому почти все изготовители выпускают блоки питания с отстёгивающимися проводами, где вы сможете подключить лишь нужные вам разъемы.

Берегитесь покупки недорогих некачественных БП от неизвестных производителей. Все составляющие компьютера потребляют низкое напряжение (+3, + 5 и +12 В) и для того что бы вывести из строя какую-нибудь плату, будет достаточно небольшого разряда статического электричества от наэлектризованной кофты. Тем более не приходится говорить о тех случаях, когда блок питания пропустит даже небольшой скачек напряжения, через себя или начнёт выдавать ненормативные значения. Не недостаточно и высоки их потребительские свойства этих устройств. Как показывает опыт, их настоящее значение мощности, будет гораздо ниже, и может отличаться от тех данных, которые производитель предоставил на этикетке, также и срок эксплуатации их недолог.

Давайте немного коснемся блоков питания для ноутбуков. Они, обычно, используются для зарядки аккумуляторных батарей, а так же для обеспечения ноутбука электричеством минуя сому батарею. Блоки питания у ноутбуков считаются внешними источниками питания. Производятся блоки питания для ноутбуков под определенную модель (серию), и поэтому они обладают различными свойствами, как и разъемами питания, из-за этого у них нет единого стандарта, а также блоки питания не взаимозаменяемы с другими. В случае приобретения нового блока питания для ноутбука, у вас нет практически никаких вариантов, кроме как купить именно тот источник питания, который специализирован для вашей модели ноутбука устройства.

Системный блок (системник, кейс, корпус)– предохраняет внутренние компоненты компьютера от внешнего воздействия и механических повреждений, поддерживает необходимый температурный режим, экранирует создаваемые внутренними компонентами электромагнитное излучение и. Главными характеристиками считаются его цвет, тип может быть MiniTower, Midl или MidiTower, – различаются они по высоте;
- ВИД, вертикальные и горизонтальны; Форм-фактор — стандарт технического устройства описывающий некоторую совокупность его технических параметров, например форму, размер, положение и типы разъёмов, требований к вентиляции, напряжениям и прочих параметров. Так же при выборе корпуса следует учесть количество и расположение аудио-выходов, присутствие выходов FireWire в внешней панели, количество наружных USB портов, и внутренних вентиляторов а так же их размер.

 

Корпуса и блоки питания для ПК могут продаваться как отдельно, так и вместе, одним комплектом. Для простых офисных решений, а также среднего уровня домашних ПК, будет выгоднее покупать комплектом. Но тогда вам, придется примиряться с замысловатым дизайном корпуса и немощным блоком питания. А если вы всё-таки собрались собрать мощный компьютер, с неповторимым дизайном, то выбирать эти составляющие нужно только отдельно, в зависимости от вашего вкуса от возможностей.