Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
Подписываем
ГЛАВА 3
АППАРАТНОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ
ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫХ СИСТЕМ
В данном разделе будут подробно рассмотрены вопросы, связанные с аппаратным обеспечением ВС, или так называемым «железом». Особенностью аппаратного обеспечения является очень быстрое его моральное устаревание. Поэтому когда в данном разделе будут рассматриваться конкретные параметры и характеристики компонентов ПК, следует учитывать, что «современными» эти комплектующие и их параметры являются только на момент написания книги (2007 г) и в последующие 34 года.
Как уже отмечалось в разделе 1.3, к базовому аппаратному обеспечению относят: системный блок, монитор (или другое средство отображения информации), клавиатуру и мышь, рис. 3.1.
К ПК могут подключаться различные дополнительные устройства называемые периферийными, расширяющие возможности ПК: принтер, сканер, плоттер, дигитайзер, Web-камера, звуковые колонки.
Рис. 3.1. Базовая конфигурация компьютера
3.1. СИСТЕМНЫЙ БЛОК ПЕРСОНАЛЬНОГО КОМПЬЮТЕРА
Системный блок может состоять из следующих компонентов, рис. 3.2:
корпус;
блок питания;
материнская плата (системная плата);
процессор с системой охлаждения;
оперативная память;
жесткий диск (винчестер, HDD, накопитель на жестком диске);
накопитель на гибких магнитных дисках (дисковод, FDD);
привод оптических дисков (CD/DVD-ROM);
видеокарта (видеоплата, видеоадаптер);
звуковая плата;
модем;
сетевая плата;
платы расширения специального назначения.
Не обязательно в системном блоке ПК установлены все перечисленные компоненты. Так например сейчас многие ПК часто не комплектуются дисководом (для дискет), некоторые материнские платы содержат встроенный видеоадаптер, а большинство современных материнских плат содержат в своем составе встроенные звуковую и сетевую платы, модем. Последние пять компонентов из состава системного блока являются платами расширения.
Рис. 3.2. Общее строение системного блока ПК
3.1.1. Корпус и блок питания. По внешнему виду системные блоки различаются формой и размерами корпуса. Корпуса выпускают в горизонтальном (desktop) и вертикальном (tower) исполнении, рис. 3.3. К наиболее распространенным типам корпусов относятся miditower и middletower корпуса среднего размера. Как правило имеют 3 или 4 отсека размера 5,25″ и 1 или 2 отсека 3,5″. Bigtower разработан специально для серверов, самый большой тип корпуса, часто комплектуется двумя блоками питания (основной и резервный). Minitower самый маленький по размеру корпус. Низкопрофильные корпуса Slim являются малогабаритной разновидностью desktop, в котором можно устанавливать только низкопрофильные платы расширения. Существуют также моноблочные конструкции, в которых монитор, системный блок и звуковые колонки совмещены в единую конструкцию.
Кроме формы, для корпусов важен параметр, называемый форм-фактором. Форм-фактор имеет три основные разновидности: AT, ATX (полноразмерный ATX; Mini ATX; Micro ATX; Flex ATX) и BTX (полноразмерный BTX (или BTX-tower); micro-BTX; pico-BTX). В настоящее время на большинстве ПК используются полноразмерные корпуса стандарта ATX (спецификация 2.2). Форм-фактор AT является устаревшим. Micro ATX и Flex ATX применяются для нестандартных горизонтальных корпусов (плоских и особо плоских). BTX новый стандарт идущий на смету ATX, с усовершенствованной системой охлаждения.
Рис. 3.3. Виды корпусов системных блоков
Основные отличия корпусов форм-факторов ATX от AT:
размеры и координаты гнезд;
другой блок питания (имеет дополнительное напряжение +3,3 В);
тумблер питания находится сзади;
возможность программного управления включения и выключения ПК (расширенные возможности управления питанием).
На рис. 3.4 (а) схематично представлен примерный общий вид задней части системного блока стандарта ATX и отдельно (б), вид панели интерфейсных разъемов (в зависимости от модели материнской платы расположение и количество интерфейсных разъемов может различаться).
Рис. 3.4. Общий вид задней части системного блока (а) и интерфейсного разъема
материнской платы (б)
Блоки питания стандарта ATX 2.2 дают напряжение ± 12В, ± 5В, +3,3В. Все необходимые для работы напряжения питания подаются через один 20-контактный двухрядный разъем. Мощность блока питания обычно лежит в диапазоне питания 250500 Вт. Для питания современных мощных процессоров в спецификации ATX 12V в блоке питания предусмотрена 4-контактная вилка SFx12V, через которую напряжение +12В подается на разъем установленный на материнской плате рядом с процессором.
3.1.2. Материнская плата (Mother board). Основное назначение материнской платы соединение всех узлов компьютера в одно устройство. Все расположенные на ней элементы носят вспомогательный характер, служа для развязки и согласования сигналов.
На материнской плате находятся, рис. 3.5:
чипсет;
слоты под процессор и оперативную память;
микросхема BIOS;
слота PCI, PCI Express, AGP;
разъемы для подключения жестких дисков (PATA(Parallel ATA или IDE), SATA, SCSI), дисковода, клавиатуры, мыши, принтера, USB-разъемы.
На материнской плате также может быть:
звуковой кодек (микросхема обработки и генерации звука);
модемный кодек;
микросхема сетевой карты (Ethernet 10/100 Mbit или Gigabit Ethernet);
микросхема встроенного видеоадаптера.
Чипсет представляет собой две микросхемы, одну из которых называют северный мост, а другую южный мост, (см. рис. 3.5). Чипсеты производят очень ограниченное число фирм: Intel, AMD, Sis, Via, nVidia, Ali. В то время, как производителей материнских плат гораздо больше: ASUStek, Intel, Abit, MicroStar, Gygabyte, Chaintech и т.д. Это связано с высокой сложностью разработки и изготовления микросхем чипсета. Поэтому следует различать производителя чипсета и производителя самой материнской платы. Часто бывает, что чипсет и саму плату изготавливают разные производители. Лучшими считаются платы ASUS на чипсете Intel.
Северный мост отвечает за обмен данными между процессором, оперативной памятью, AGP портом, а также, южным мостом.
Южный мост как правило, обеспечивает взаимосвязь контроллеров USB, ATA (IDE), SATA, PCI, звукового кодека и микросхем встроенных модема и сетевой платы.
Форм-фактор корпуса системного блока напрямую связан со стандартом устанавливаемой в него материнской платы. На материнскую плату существуют следующие стандарты (форм-факторы):
AT (устарел);
ATX (полноразмерная ATX (Full size ATX), Mini ATX; Micro ATX; Flex ATX);
BTX (полноразмерный BTX (или BTX-tower); micro-BTX; pico-BTX).
Отличие материнских плат перечисленных стандартов заключается в их размере. Так например полноразмерная материнская плата стандарта ATX имеет размеры 30,424,4 см; Micro ATX 24,424,4 см, Flex ATX 22,919,1 см. На большинстве ПК сейчас стоят материнские платы стандарта ATX.
Разъем для установки процессора на материнской плате носит название сокет (soket). а цифры в маркировке сокета в большинстве случаев говорят о числе контактов. Материнская плата подходит под определенные группы процессоров, которые указываются в ее паспорте. Поскольку в большинстве ПК в РФ используются процессоры фирм Intel и AMD, имеет смысл рассматривать лишь платы ориентированные на эти процессоры.
Рис. 3.5. Схема строения материнской платы
Современные материнские платы имеют следующие основные сокеты:
для процессоров Intel:
soket 775 (под процессоры Intel Pentium 4 и Celeron (основанные на ядрах Northwood и Prescott));
soket 478 (mPGA 478) (под процессоры Intel Pentium 4 и Celeron (основанные на ядрах Northwood, Prescott и Willamette));
soket 423 (под процессоры Intel Pentium 4 и Celeron (основанные на ядре Willamette));
для процессоров AMD:
soket AM2 (под одноядерные процессоры Athlon 64 и Sempron, а также двухядерные Athlon 64 X2 и Athlon 64 FX);
soket 939 (под процессоры AMD Athlon 64 и AMD Athlon FX с поддержкой двухканального режима работы с памятью);
soket 754 (под процессоры AMD Athlon 64 нижнего уровня и процессоры Sempron с поддержкой только одноканального режима работы с памятью);
soket 940 (под процессоры AMD Opteron и ранние AMD Athlon FX);
soket A (soket 462) (под семейство процессоров AMD K7 (Athlon, Athlon XP, Sempron и Duron)).
Сокеты 775, 478, АМ2, 939 самые передовые.
На материнской плате может быть несколько слотов расширения (различающихся шинами по которым осуществляется передача сигналов):
PCI;
PCI Express (PCIe или PCI-E);
AGP.
Слот PCI предназначен для установки плат дополнительных устройств (модема, сетевой платы, звуковой карты и пр.). На материнской плате слот PCI обычно белого цвета. Частота шины: 33,33 или 66,66 МГц, передача синхронная. Разрядность шины: 32 или 64 бита. Пиковая пропускная способность для 32-разрядного варианта, работающего на частоте 33,33 МГц 133 МБ/с;
PCI Express компьютерная шина, использующая программную модель шины PCI и высокопроизводительный физический протокол, основанный на последовательной передаче данных. Для подключения устройства PCI Express используется двунаправленное последовательное соединение типа точка-точка, называемое lane; это резко отличается от PCI, в которой все устройства подключаются к общей 32-разрядной параллельной однонаправленной шине.
Слоты PCI Express имеют следующие разновидности:
PCI Express 16x: предназначен для подключения видеокарты (пропускная способность 8 ГБ/с, поскольку каждый канал шины имеет пропускную способность 250 МБ/с в одну сторону, а таких каналов 16. Но информации передаётся только 6400 МБ/с., т.к. остальное уходит на сигналы управления);
PCI Express 4x и 8x: для устройств требовательных к скорости шины (2 и 4 ГБ/с);
PCI Express 1x: для установки прочих устройств (0,5 ГБ/с).
Слот AGP (от англ. Accelerated Graphics Port, ускоренный графический порт) разработанная в 1997 году компанией Intel, специализированная 32-битная системная шина для видеокарты. Основное преимущество шины AGP состояло в прямом обращении к памяти. Частота шины: 66 МГц, по сравнению с PCI обладает большей пропускной способностью. В настоящее время, шина исчерпала свои возможности и полностью вытеснена шиной PCI Express. Разъем AGP на плате обычно коричневого цвета.
Слота под оперативную память. На материнских платах можно встретить несколько типов разъемов под память: SDR SDRAM, DDR SDRAM, RDRAM (Rambus), DDR2 SDRAM. С точки зрения работы с памятью наиболее производительными являются материнские платы поддерживающие двухканальный режим работы с памятью DDR2. Частоты шины памяти: 800200 МГц. Обычно присутствует от 2-х до 4-х слотов для установки оперативной памяти.
Системная шина (или шина процессора) (англ. Front side bus, FSB) предназначена для передачи сигналов между процессором и чипсетом. Системную шину можно упрощенно представить как совокупность сигнальных линий (набора проводников), объединенных по их назначению (данные, адреса, управление), которые также имеют вполне определенные электрические характеристики и протоколы передачи информации. Системная шина различается по разрядности (битности) и частоте. Системная шина имеет разрядность 64 бита (8 байт), а вот частота работы этой шины бывает разной, и именно частота системной шины влияет на быстроту работы процессора. Она бывает: 66, 100, 133, 166, 200, 266, 333, 400, 533, 800 и 1000, 1066, 1333, 1600 и 2000 МГц. При этом в материнских платах, разработанных для процессоров Intel, следует иметь в виду, что несмотря на столь большие частоты, как например, 800, 1066, 1333 МГц, реальные частоты работы системной шины меньше, и лежат в диапазоне от 66 до 333 МГц. Столь высокие результирующие значения FSB достигаются за счет передачи четырех пакетов за один такт шины, поэтому 800МГц = (2004) МГц. В материнских платах для процессоров AMD в системной шине используется технология HyperTransport, позволяющая системной шине работать с частотами 2002600 МГц.
Шина памяти связывает оперативную память с чипсетом. Современные ПК имеют разрядность шины равную разрядности шины процессора (64 бита), частота работы у шины памяти своя, в идеале она должна работать с той же частотой что и у шина процессора, чтобы обмен информацией между этими двумя устройствами проходил без «торможения». Если какая-либо шина работает на большей частоте, то работа идёт на частоте более медленной шины.
Для повышения производительности на материнских платах используют режим двухканального обращения к памяти (Dual Channel). Например, на материнской плате с FSB 800 МГц, в режиме Dual Channel оптимально использование двух модулей памяти с рабочей частотой 400 МГц.
Встроенный видеоадаптер. Некоторые материнские платы имеют встроенный видеоадаптер. Преимущество такой интеграции удешевление стоимости ПК, т.к. нет необходимости устанавливать отдельный видеоадаптер.
Недостатки встроенных видеоадаптеров:
низкая производительность;
расход оперативной памяти и дополнительная нагрузка на северный мост;
невозможность работы на высоких разрешениях и большой глубиной цвета.
Однако, если ПК не планируется использовать для серьезной обработки графики, систем автоматизированного проектирования или игр, а только для офисной работы, то применение встроенного видеоадаптера является оправданным.
Встроенный звуковой адаптер, обычно выполняется в виде отдельной микросхемы. Практически все современные материнские платы оснащены встроенным звуковым адаптером. У таких плат имеются аудиоразъемы: вход (line in), выход (line out), микрофон (mic), а также порт для подключения джойстика (midi). Иногда таких разъемов больше, в частности могут быть дополнительные аудиоразъемы для поддержки 5.1-канального звука или один коаксиальный/цифровой разъем S/PDIF.
Интерфейс (разъемы) IEEE 1394 (FireWire, i.Link) высокоскоростная последовательная шина, предназначенная для обмена данными между ПК и другим устройством. Поддерживает горячее включение. Обеспечивает скоростную передачу данных, до 400 МБ в секунду. Существуют три вида разъемов: 4pin (IEEE 1394a без питания) стоит на ноутбуках и видеокамерах; 6pin (IEEE 1394a); 9pin (IEEE 1394b).
USB-интерфейс. Шина USB (англ. Universal serial bus) представляет собой последовательный интерфейс передачи данных для среднескоростных и низкоскоростных периферийных устройств. Для высокоскоростных устройств лучше применять FireWire. USB позволяющей без отключения питания подключать до 127 устройств. Имеются три вида разъемов USB (тип А, тип B и тип B mini).
Существует четыре разновидности USB:
USB 1.1 (скорость передачи данных от 1,5 до 12 Мбит/с).
USB 2.0 (отличается от USB 1.1 только большей скоростью и небольшими изменениями в протоколе передачи данных для режима Hi-speed (480Мбит/сек). Существуют три скорости работы устройств USB 2.0 :
Low-speed 10—1500 Кбит/c (используется для интерактивных устройств: Клавиатуры, мыши, джойстики)
Full-speed 0,5—12 Мбит/с (аудио/видео устройства)
Hi-speed 25—480 Мбит/с (видео устройства, устройства хранения информации)
На самом деле хотя и в теории скорость USB 2.0 может достигать 480Мбит/с, устройства типа жёстких дисков и вообще любых носителей информации в реальности никогда не достигают такой скорости обмена по шине, хотя и могут развивать её. Это можно объяснить достаточно большими задержками шины USB между запросом на передачу данных и собственно началом передачи. Например, другая шина FireWire хотя и обеспечивает максимальную скорость в 400Мбит/с, что на 80Мбит/с меньше чем у USB, в реальности позволяет достичь больших скоростей обмена данными с жёсткими дисками и другими устройствами хранения информации.
USB OTG (англ. от On-The-Go) дальнейшее расширение спецификации USB 2.0, предназначенное для лёгкого соединения периферийных USB-устройств друг с другом без необходимости подключения к ПК. Например, цифровой фотоаппарат можно подключать к фотопринтеру напрямую, если они оба поддерживают стандарт USB OTG.
USB Wireless новейшая технология USB, позволяет организовать беспроводную связь с высокой скоростью передачи информации (до 480 Мбит/с на расстоянии 3 метра и до 110 Мбит/с на расстоянии 10 метров).
3.1.3. Процессор
Процессор (или англ. CPU Central Processing Unit) представляет собой центральное устройство компьютера, его «сердце». Процессор выполняет заданные программой преобразования информации и осуществляет управление всем вычислительным процессом и взаимодействием устройств в ВС.
В состав процессора входят, рис .3.6:
устройство управления;
арифметико-логическое устройство;
запоминающее устройство на основе регистров, процессорной памяти и кэш-памяти;
устройство ввода-вывода (шины).
Основными производителями процессоров являются конкурирующие фирмы Intel и AMD.
Большинство современных процессоров основаны на той или иной версии циклического процесса последовательной обработки информации, разработанного фон Нейманом.
Принципы фон Неймана:
1. Принцип программного управления. Из него следует, что программа состоит из набора команд, которые выполняются процессором автоматически друг за другом в определенной последовательности. Выборка программы из памяти осуществляется с помощью счетчика команд. Этот регистр процессора последовательно увеличивает хранимый в нем адрес очередной команды на длину команды. А так как команды программы расположены в памяти друг за другом, то тем самым организуется выборка цепочки команд из последовательно расположенных ячеек памяти. Если же нужно после выполнения команды перейти не к следующей, а к какой-то другой, используются команды условного или безусловного переходов, которые заносят в счетчик команд номер ячейки памяти, содержащей следующую команду. Выборка команд из памяти прекращается после достижения и выполнения команды «стоп». Таким образом, процессор исполняет программу автоматически, без вмешательства человека.
Рис. 3.6. Упрощенная принципиальная схема процессора
2. Принцип однородности памяти. Программы и данные хранятся в одной и той же памяти. Поэтому компьютер не различает, что хранится в данной ячейке памяти число, текст или команда. Над командами можно выполнять такие же действия, как и над данными. Это открывает целый ряд возможностей. Например, программа в процессе своего выполнения также может подвергаться переработке, что позволяет задавать в самой программе правила получения некоторых ее частей (так в программе организуется выполнение циклов и подпрограмм). Более того, команды одной программы могут быть получены как результаты исполнения другой программы. На этом принципе основаны методы трансляции перевода текста программы с языка программирования высокого уровня на язык конкретной машины.
3. Принцип адресности. Структурно основная память состоит из перенумерованных ячеек; процессору в произвольный момент времени доступна любая ячейка. Отсюда следует возможность давать имена областям памяти, так, чтобы к запомненным в них значениям можно было впоследствии обращаться или менять их в процессе выполнения программ с использованием присвоенных имен. Компьютеры, построенные на этих принципах, относятся к типу фон-неймановских.
Упрощенно принцип работы процессора заключается в том, что на вход процессора по системной шине поступают сигналы в виде логических 0 или 1, эти сигналы декодируются на основании различных наборов инструкций, выстроенных в процессоре и управляющих его работой. На выход процессора поступают результаты его работы в виде логических 0 или 1, которые определяют напряжения на линиях шины.
Устройство управления организует процесс выполнения программ и координирует взаимодействие всех узлов ПК.
Арифметико-логическое устройство выполняет арифметические и логические операции над данными: сложение, вычитание, умножение, сравнение и т.д.
К запоминающим устройствам процессора относятся регистры и кэш-память.
Регистры служат промежуточной быстрой памятью, используя которую процессор выполняет расчеты и сохраняет промежуточные результаты.
Для ускорения работы с оперативной памятью используется кэш-память разных уровней, в которую с опережением подкачиваются команды и данные из оперативной памяти, необходимые процессору для последующих операций.
С остальными устройствами (через северный мост) процессор связан посредством системной шины. Системная шина состоит из:
шины данных;
адресной шины;
шины команд.
По шине данных осуществляется копирование данных из оперативной памяти в регистры процессора и обратно. В большинстве случаев, шина данных 64-разрядная, т.е. состоит из 64 линий, по которым за один раз на обработку поступает сразу 8 байтов.
Адресная шина служит для передачи адреса ячейки памяти в которую или из которой пересылаются данные. Разрядность адресной шины определяет максимальный объем памяти адресуемый процессором. Как правило, ее разрядность равна 32.
Основные характеристики процессора:
а). Тактовая частота. Из-за того, что быстродействие ядра процессора существенно превышает быстродействие всех остальных устройств ПК, у процессора существуют две тактовые частоты: внешняя и внутренняя, рис. 3.7. Тактовая частота измеряется в МГц.
Внешняя тактовая частота (FSB) процессора соответствует частоте на которой работает системная шина, находящаяся на материнской плате и синхронизирующая операции обмена данными между процессором и другими устройствами. Внешние частоты процессора бывают: 66, 100, 133, 166, 200, 266, 400, 533, 800, 1000, 1066, 1333, 1600 и 2000 МГц.
Рис. 3.7. Схема распределения частот процессора
Внутренняя тактовая частота соответствует частоте, на которой работает кристалл процессора. Внутренняя частота образуется путем умножения внешней частоты на фиксированный коэффициент умножения, например, 1,5; 2; 2,5; 3; 4 и т.д. Внутренние частоты современных процессоров лежат в интервале 7003800 МГц. В связи с этим, так называемый «разгон» или «overclocking» процессора (увеличение его производительности) можно производить двумя способами: повышая частоту системной шины (FSB) и увеличивая значение коэффициента умножения (множителя). Первый способ называется внешним способом разгона, второй внутренним. Следует отметить, что у процессоров AMD для обозначения производительности используется не частота, а так называемый рейтинг процессора (ил индекс производительности), обозначаемы знаком «+», например, 3800+. Рейтинг указывает на частоту эквивалентного процессора Intel с такой же производительностью. Так процессор AMD 3800+ обладает частотой лишь 2000 МГц.
При расчете коэффициента умножения процессора Intel следует учитывать, что внутреннюю частоту следует делить не на высокое «результирующе» значение FSB, например 800 МГц, а на реальное значение FSB, которое для процессора Intel составит лишь 200 МГц (800 = 2004). Умножаем 200 на 4, т.к. процессор Intel обрабатывает 4 пакета за один такт. Поэтому для процессора Intel c внутренней частотой 3200 МГц коэффициент умножения составит 16, а не 4.
б). Форм-фактор. Под форм-фактором процессора понимают не только его геометрические размеры, но и количество и расположение контактов, с помощью которых процессор соединяется с материнской платой, т.е. определяют тип сокета (англ. soket) процессора, подробно см. также раздел 3.1.2. Например, сокет 478, АМ2, 754, 940, 939. Трехзначные числа в названиях сокетов несут информацию о числе контактов у процессора.
в). Технологический шаг процессора (техшаг). Процессор состоит из миллионов транзисторов (которые условно можно представить себе в виде квадратиков, расположенных в узлах прямоугольной сетки). Тогда техшаг можно мыслить себе как расстояние между транзисторами и проводниками. Чем меньше техшаг, тем лучше, т.к. размеры транзисторов и процессора снижают тепловыделения и себестоимость изготовления процессора. Техшаг измеряют в мкм (микрометрах) или нм (нанометрах): 0,18; 0,13; 0,09; 0,065 мкм (или 65 нм). В ближайшем будущем планируется уже переход на технологию 45 нм.
г). Наборы инструкций представляют собой наборы команд которые поддерживает процессор. Процессоры восьмого поколения (с зависимости от фирмы-производителя) могут поддерживать следующие инструкции: MMX, MMX Extended, 3Dnow, 3Dnow Extended, SSE, SSE2, SSE3, SSE3, SSE4.
д). Разрядность процессора, определяется разрядностью внутренних регистров, которая определяет разрядность данных, обрабатываемых за один прием. Разрядность регистров процессора также определяет характеристики программного обеспечения и команд, выполняемых процессором. Сейчас преимущественно используются 32-разрядные процессоры 7-го поколения (Pentium 4, Celeron, Athlon, Athlon XP, Duron, Pentium M, Celeron M, mobile Athlon XP-M) и 64-разрядные процессора 8-го поколения (Athlon 64 [Fx, X2], Sempron, Intel Core2 [solo, duo, quad, extreme], Pentium D, Celeron D, Pentium 4 [6xx, 8xx, 9xx], Itanium, Itanium 2, Opteron, Xeon, Turion [64, X2]).
е). Размер кэш-памяти (L1, L2, L3). Размер кэш-памяти первого уровня L1 составляет 8128 КБ, L2: 128 КБ4 МБ. Чем больше размер кэш-памяти, тем лучше.
Пример развернутой характеристики процессора: Процессор Intel Pentium 4 3E
Характеристика: Ядро Prescott (буква «Е» в названии); Внутренняя частота 3 ГГц; техшаг 90 нм; процессор состоит из 125 млн. транзисторов; L2 = 1 МБ; Внешняя частота FSB 800 МГц; напряжение питания 1,5 В.
е). Число ядер в процессоре. Процессоры бывают одно-, двух и четырехядерными. К одноядерным относятся все устаревшие процессоры или процессоры выпущенные до 2007 года, такие как Pentium 4, Celeron D, Athlon 64Fx, Athlon 64, Athlon, Athlon XP, Sempron, Duron, Core 2 solo и т.п. Двуядерные процессоры: Core 2 duo, Athlon 64 X2, Turion X2, Xeon, Pentium D, Pentium EE, Itanium 2, Intel Centrino duo. Четырехядерные процессоры: Intel Core quad.
Кроме процессоров физически имеющими несколько ядер, существуют процессоры с одноядерной архитектурой, но обладающие на логическом уровне двухядерной архитектурой. Это обеспечивается технологией Hiper Threading, заключающейся в том, что в одном реальном процессоре формируются два логических процессора, а операционная система видит вместо одного два, что позволяет в ряде случаев добиться увеличения производительности.
Закон Мура (Гордон Мур один из основателей Intel). При разработке новых полупроводниковых микросхем можно прогнозировать, что каждые 1,52 года количество транзисторов на кристалле будет удваиваться. Последние 25 лет этот закон прекрасно подтверждается на практике.
Современные процессоры. Ниже приводится обзор современных процессоров. В мировом процессоростроении последние годы наметилась тенденция, когда выпускается линейка дорогих процессоров и вместе с тем, линейка бюджетных, с тем же самым ядром, но урезанными техническими возможностями. Например, у Intel это Pentium 4 и Celeron, у AMD (Athlon 64, Athlon XP) и (Sempron, Duron).
Процессоры подразделяются на процессоры для:
домашних ПК;
серверов;
ноутбуков;
портативных ПК.
Процессоры для домашних ПК:
процессоры Intel:
Pentium 4;
Celeron D;
Core 2 [solo, duo, quad, extreme];
Pentium D;
процессоры AMD:
Athlon;
Athlon XP;
Athlon 64 [Fx, X2];
Sempron;
Duron.
Процессоры для серверов:
процессоры Intel:
Itanium, Itanium 2;
Xeon;
процессоры AMD:
Opteron;
Athlon XP.
Процессоры для ноутбуков:
процессоры Intel:
Turion [64, X2];
Mobile AMD Sempron;
Mobile Athlon XP-M;
процессоры AMD:
Pentiun M (по технологии Centrino);
Celeron M (по технологии Centrino).
3.1.4. Оперативная память
Оперативная память (ОП или англ. RAM [Random Access Memory память с произвольным доступом]) предназначена для временного хранения обрабатываемых данных и программного кода. ОП является временным хранилищем информации, потому что данные и программы в ней сохраняются только при включенном компьютере или до нажатия кнопки сброса (reset). Перед выключением или нажатием кнопки сброса все данные, подвергнутые изменениям во время работы, необходимо сохранить на запоминающем устройстве, которое может хранить информацию постоянно (обычно это жесткий диск).
ОП сейчас выпускается в корпусах типа DIMM и бывает следующих видов, рис. 3.8. Физически ОП в системе представляет собой набор микросхем или модулей, содержащих микросхемы, которые обычно подключаются к материнской (системной) плате. Эти микросхемы или модули могут иметь различные характеристики и, чтобы функционировать правильно, должны быть совместимы с системой, в которую устанавливаются. DIMM имеет 64 (без контроля четности) или 72 (с контролем по четности или коду ECC) линии передачи данных. Модули памяти с контролем четности применяются там, где важна повышенная надежность, например, в серверах.
Рис. 3.8. Классификация видов оперативной памяти
Память SDRAM является устаревшей, хотя и широко используется на многих ПК, предназначена для работе на частотах 66, 100 и 133 МГц.
RDRAM (Rambus) высокопроизводительная ОП, но очень дорогая. используется в высокопроизводительных серверах и рабочих станциях, где важна производительность ВС. Эффективная частота достигает 800 МГц.
Для использования с процессорами Pentium 4 и Athlon было разработано второе поколение микросхем SDRAM DDR SDRAM. Технология DDR SDRAM позволила удвоить пропускную способность ОП, а технология DDR2 SDRAM учетверить ее.
Характеристики ОП:
а). Объем ОП. Измеряется в МБ и ГБ. Модули (планки) ОП бывает 128, 256, 512, 1024 и 2048 МБ.
б). Тип памяти, см. рис. 3.8.
в). Спецификация стандарт, которому удовлетворяет модуль памяти. У современных ПК используется ОП следующих стандартов:
для ОП SDRAM: PC100 (SDRAM 100); PC133 (SDRAM 133);
для ОП RDRAM: PC600; PC800; PC1066;
для ОП DDR: PC1600 (DDR 200); PC2100 (DDR 266); PC2400 (DDR 300); PC2700 (DDR 333); PC3200 (DDR 400); PC3500 (DDR 433); PC3700 (DDR 466); PC4000 (DDR 500); PC4200 (DDR 533);
для ОП DDR2: PC2 3200 (DDR2 400); PC2 4200 (DDR2 533); PC2 5300 (DDR2 667); PC2 6400 (DDR2 800);
Номер стандарта характеризует пропускную способность канала «Память процессор», МБ/с (при работе в одноканальном режиме).
Число в скобках указывает на частоту шины памяти, на которой может работать данный модуль памяти.
г). Частота работы характеризует частоту с которой память обменивается данными с системной шиной на материнской плате. За один период тактовой частоты запоминающей матрицы памяти DRAM (100, 133, 166, 200, 266, 333, 400 МГц) читаются несколько порций данных с результирующей частотой (соответствующей частоте работы шины памяти, равной по частоте системной шине FSB) в несколько раз превышающей тактовую. На рис. 3.9 проиллюстрирована взаимосвязь между частотой запоминающей матрицы и частотой шины памяти FSB для различных типов ОП. Частоты ОП бывают: 100, 133, 266, 333, 400, 433, 466, 500, 533, 667, 800, 1000 и 1066 МГц. Однако, как показывают исследования и тесты ОП, увеличение частоты выше 400 МГц практически не дает никакого выигрыша по производительности.
Кроме перечисленных на рис. 3.8 стандартов ОП, появился новейший стандарт DDR3, имеющий рабочие частоты в диапазоне от 800 до 1600 МГц.
Если используется двухканальная организация работы памяти (Dual Channel) или поочередное чтение из двух банков данных, то результирующая частота может увеличиться до 800 (или 1066 МГц). Для работы памяти в двухканальном режиме требуется 2 (или 4) модуля памяти.
д). Номинальное время доступа величина, характеризующая быстродействие ОП. Быстродействие задержка сигнала выраженная в наносекундах (нс). Чем меньше задержка, тем выше быстродействие памяти. Величины быстродействия ОП лежат в диапазоне 210 нс. Часто при описании технических характеристик памяти пользуются понятием тайминга, который характеризует задержку при обращении к памяти. Тайминг представляет собой четыре числа, записанные через дефис, например, 4-4-4-12. Чем ниже эти числа, тем лучше.
Рис. 3.9. Схема изменения частоты и производительности памяти от ее типа
В офисной работе, и, в частности, в работе отдела охраны труда на производстве, вряд ли встретятся такие задачи, для решения которых было бы экономически оправданно использование самых последних типов модулей ОП. В то же время очевидно, что ОП объемом 128 или 256 МБ мала для современного ПК, если, конечно, его задачи не сводятся к банальному набору текстов. Для более-менее полноценной машины для офисных задач и делопроизводства вполне будет достаточно 512 МБ, которые позволят комфортно выполнять большинство рабочих моментов: набор текстов, работу с таблицами, подготовку отчетов. презентаций и пр.
Основные производители ОП: Corsair, Hynix, Infineon, Kingston, Micron, Samsung.
3.1.5. Видеокарта
Видеокарта (видеоадаптер) устройство, предназначенное для обработки, хранения и формирования изображения в ПК, рис. 3.10.
Типовой видеоадаптер состоит из следующих основных устройств:
графического процессора;
видеопамяти;
видеоконтроллер;
цифро-аналогового преобразователя (ЦАП);
видео-ПЗУ;
система охлаждения.
Рис. 3.10. Общий вид современной
видеокарты.
Таким образом видеоадаптер представляет собой по сути отдельный микрокомпьютер и от ее производительности в значительной мере зависит мощность и производительность всего ПК. Хотя безусловно следует отметить, что повышенные требования к видеоадаптеру предъявляются исключительно игровым ПО и системами автоматизированного проектирования, работающими с трехмерными объектами, типа ArchiCAD. Для работы с офисными приложениями и программами автоматизирующими рабочее место инженера по ОТ, вполне хорошо справляются как встроенные видеоадаптеры (в материнскую плату), так и самые простейшие и дешевые модели видеокарт.
Графический процессор (англ. GPU) занимается расчетами выводимого изображения, освобождая от этой обязанности центральный процессор, производит расчеты для обработки команд трехмерной графики. Является основой графической платы, именно от него зависят быстродействие и возможности всего устройства. Современные графические процессоры по сложности мало чем уступают центральному процессору компьютера, и зачастую превосходят их по числу транзисторов. Архитектура графического процессора обычно предполагает наличие нескольких блоков обработки информации, а именно: блок обработки 2D графики, блок обработки 3D графики, в свою очередь, обычно разделяющийся на геометрическое ядро и блок растеризации и др.
Видеопамять служит для хранения изображения. От ее объема зависит максимально возможное разрешение видеокарты. Например, для стандартного изображения с размерами 12801024 пикселя и 24-битным цветом (True Color) необходимо минимум 12801024(24/8) = 4 МБ. Однако чтобы комфортно работать с современным ПО желательно гораздо больший объем видеопамяти.
Видеоконтроллер отвечает за формирование изображения в видеопамяти, регенерацию ее содержимого, формирование сигналов развертки для монитора. Кроме этого, обычно присутствуют контроллер внешней шины данных (например PCI Express или AGP), контроллер внутренней шины данных и контроллер видеопамяти. Ширина внутренней шины и шины видеопамяти обычно шире внешней и составляет (64, 128 или 256 разрядов). Обычно графические видеоадаптеры имеют не менее двух видеоконтроллеров, работающих независимо друг от друга и управляющих одновременно одним или несколькими дисплеями каждый.
ЦАП (англ. DAC) служит для преобразования результирующего цифрового потока данных, формируемого видеоадаптером, в аналоговый сигнал, подаваемый на монитор (если имеется аналоговый D-sub выход). Современные видеоадаптеры, часто имеющие только цифровой DVI выход (интерфейс), не содержат ЦАП.
Видео-ПЗУ постоянное запоминающее устройство, в которое записано видео-BIOS, экранные шрифты, служебные таблицы и т.п. Видео-ПЗУ необходимо только для первоначального запуска видеоадаптера при загрузке ПК и работы в режиме MS-DOS.
Система охлаждения предназначена для сохранения температурного режима видеопроцессора и видеопамяти в допустимых значениях.
Видеоадаптер может быть выполнен в виде отдельной платы (видеокарты, видеоплаты), вставляемой в PCI Express или AGP слот расширения материнской платы, или может быть непосредственно встроен (интегрирован) в материнскую плату.
Характеристики видеоадаптера:
а). Объем видеопамяти, измеряется в МБ. Видеопамять представляет собой встроенную оперативную память на самой видеоплате, значение показывает, какой объем информации одновременно может хранить графическая плата. Чем больше объем видеопамяти, тем лучше. Объем видеопамяти лежит в интервале 32768 МБ. В видеоадаптере используются особые типы памяти: DDR, RDRAM, DDR1, DDR2, DDR3, DDR4, GDDR3 и ряд других. DDR3, DDR4, GDDR3 наиболее производительная видеопамять.
б). Ширина шины памяти, характеризуется разрядностью и измеряется в битах, представляет собой количество бит данных, передаваемое за такт. Разрядность видеоадаптера бывает 32, 64, 128, 256 бит.
в). Тактовая частота видеопроцессора (200600 МГц).
г). Тактовая частота видеопамяти (3001500 МГц).
д). Тип внешней шины. Внешняя шина представляет собой интерфейс взаимодействия графического адаптера с другими устройствами ПК. Бывают: PCI (устарели), AGP и PCI Express 16х. AGP интерфейс бывает следующих видов: 1х, 2х (спецификация 1.0), 4х (спецификация 2.0) и 8х (спецификация 3.0), обладающий большей производительностью. Наибольшую производительность имеют видеоадаптеры с шиной PCI Express 16х. Подробнее см. раздел 3.1.2.
е). Максимальное разрешение. Как правило, современные видеоадаптеры поддерживают разрешение 16001200 пикселей (16,7 млн. цветов) и более.
ж). Тип видеовыхода. Раньше видеоадаптер имел всего один аналоговый разъём D-sub (VGA), сейчас платы оснащают в дополнение цифровым выходом DVI-I или просто с двумя DVI-I для подключения двух ЖК-мониторов, видеовыходом S-Video, а также композитными видеовыходом и видеовходом (обозначается, как ViVo).
Так же как и у материнской платы, у видеоадаптеров, как правило, чипсет делают одни производители (ATI, nVidia), а непосредственно саму видеоплату выпускают совсем другие производители, например Gigabyte, MSI, ASUS и др. Редкое исключение составляют лишь фирмы Matrox и 3Dlabs. Для чипсетов ATI существует линейка моделей под общей маркой Radeon, а для nVidia, линейка GeForce.
3.1.6. Устройства постоянного хранения данных (накопители данных)
Виды накопителей данных:
жесткий диск (винчестер или HDD (англ. Hard Drive Disk));
оптические накопители (CD, DVD, Blu ray);
накопители на гибких магнитных дисках (ГМД);
флэш-память (твердотельные накопители информации).
3.1.6.1. Жесткий диск самое распространенное устройство хранения больших объемов данных в ПК. Информация на жесткий диск записывается на обеих сторонах специальных пластин покрытых ферромагнитным веществом. Информация записывается и снимается с помощью магнитных головок (все почти как в магнитофоне). Внутри жесткого диска может быть установлено несколько пластин (дисков), рис. 3.11. Двигатель, вращающий диск, включается при подаче питания на диск и остается включенным до снятия питания. Считывание и запись данных осуществляется с помощью магнитных головок, число которых равно числу сторон диска.
Основные технические характеристики жесткого диска:
а). Форм-фактор. Под форм-фактором подразумевают габаритные размеры жесткого диска, которые бывают: 3,5, 2,5 и 1. Также существуют различные конструкции внешних жестких дисков.
б). Объем диска. Измеряется в ГБ (раньше в МБ), обычно составляет 10750 ГБ. Следует отметить, что производители дисков указывают объем своих изделий в десятичной системе счисления, считая, что 1000 байт = 1 КБ, 1000 КБ = 1 МБ и т.д., хотя корректной считается двоичная система, когда 1024 байт = 1 КБ, 1024 КБ = 1 МБ, и. т.д. (которая и используется ПО), что приводит к тому, что фактический объем диска (в байтах) оказывается на 7,34% меньше номинального. Например, на жесткий диск объемом 120 ГБ можно записать лишь приблизительно 114 ГБ.
в). Временные параметры (измеряются в мс):
время доступа (access time) время от начала операции чтения до момента, когда начинается чтение данных;
время поиска (seek time) время необходимое для установки в нужную позицию на дорожку, где будет производиться операция чтения-записи данных;
среднее время поиска (average seek time) усредненное время, необходимое для установки головок на случайно заданную дорожку; обычно составляет порядка 8,5 мс;
время поиска при переходе на соседнюю дорожку (track-to-track seek time); обычно составляет около 1 мс.
г). Объем буфера данных (кэш-памяти), составляет 28 МБ. Буферизация данных используется для ускорения процесса чтения-записи. При этом жесткий диск считывает не один (нужный в данный момент сектор), а целую дорожку и при новом запросе на чтение следующего сектора контроллер жесткого диска проверит наличие нужных данных в буфере, не проводя реального чтения данных с поверхности магнитных дисков.
д). Интерфейс способ, использующийся для передачи данных. Современные накопители могут использовать интерфейсы ATA (он же IDE [Integrated Drive Electronic] и EIDE [Enhanced IDE]), SATA, SCSI (Small Computer System Interface), IEEE 1394, SAS, FireWire, USB, SDIO и Fibre Channel. После введения в 2003 году стандарта SATA («Последовательный ATA»), традиционные Интерфейсы АТА (IDE и EIDE) стали именовать PATA (Parallel ATA), имея в виду, способ передачи данных по 40- или 80-жильному кабелю. Долгое время шлейф ATA содержал 40 проводников, но с введением режима Ultra DMA/66 (UDMA4) появилась его 80-проводная версия. Интерфейсом PATA приведен на рис. 3.23.
Интерфейсы PATA в настоящее время вытесняется новым стандартом SATA. SATA устройства используют два разъёма один (семи контактный, рис. 3.12.б), для подключения шины данных и второй (15-ти контактный, рис. 3.12.в), для подключения питания. На материнской плате разъем SATA обычно имеет красный цвет, рис. 3.12.а. вместо громоздкого 80-жильного кабеля используется тонкий коаксиальный кабель длиной до 1 м. SATA обладает не только компактными разъемами, но и увеличенной скоростью передачи данных: для SATA/150 150 МБ/с; SATA/300 300 МБ/с.
Стандарт SATA отказался от традиционного для PATA подключения по два устройства на шлейф; каждому устройству полагается отдельный кабель, что снижает задержки при одновременной работе двух устройств на одном кабеле, уменьшает возможные проблемы при сборке (проблема конфликта Slave/Master устройств для SATA отсутствует).
Стандарт РАТА (ATA, IDE, EIDE) позволяет передавать данные со скоростью до 33 МБ/с по 40-жильному кабелю, а ULTRA ATA/66 (UDMA 66), ULTRA ATA/100 (UDMA 100)и ULTRA ATA/133 (UDMA 133) по 80-жильному кабелю позволяет осуществлять передачу данных со скоростью 66, 100 и 133 МБ/с, соответственно. Спецификация PАТА определяет, что на материнской плате установлен контроллер PАТА-интерфейса с двумя одинаковыми каналами, к каждому из которых может подключаться до 2-х PАТА устройств. При этом, одно из устройств с помощью специальных джемперов (перемычек или переключателей) должно быть сконфигурировано как Master (ведущий, устанавливается на конец кабеля), другое, как Slave (ведомый).
Рис. 3.12. Интерфейс SATA: а вид разъема на материнской плате;
б информационный разъем (шина данных); в разъем питания.
Последовательный интерфейс SCSI применяется главным образом в серверах, т.к. обеспечивает большую скорость передачи данных и повышенную надежность, недостаток высокая цена.
Интерфейсами IEEE 1394, FireWire, USB оснащаются внешние переносные жесткие диски, что позволяет осуществлять их «горячее» подключение, т.е. подключение «на ходу» без перезагрузки системы. Интерфейсы PATA, SATA, SCSI используют для подключения жестких дисков стационарно установленных в системном блоке.
е). Скорость вращения шпинделя с установленными пластинами, бывает: 5400, 7200, 10000 и 15000 об/мин (англ. rpm). У PATA и SATA жестких дисков скорость вращения составляет 5400 или 7200 об/мин, у SCSI 10000 или 15000 об/мин.
ж). Количество пластин (дисков) лежит в интервале от 1 до 4 штук.
Основные производители жестких дисков: Seagate, Hitachi, Maxtor, IBM, Western Digital, Samsung, Fujitsu, Toshiba.
3.1.6.2. Оптические накопители (CD, DVD, Blu ray). В настоящее время из-за разногласий между производителями и проблем в стандартизации существует множество видов оптических дисков, и, соответственно, приводов для их чтения-записи. Оптические накопители представляют собой диски изготовленные из прозрачного поликарбоната, диаметра 120 и толщиной 1,2 мм, со специальным отражающим напылением.
Оптические диски бывают (основные типы):
CD:
CD-DA;
CD-ROM;
CD-R;
CD-RW;
DVD:
DVD-ROM;
DVD-RAM;
DVD-video;
DVD-audio;
DVD-R;
DVD-RW;
DVD+RW;
Blu-ray.
CD-DA (Compact Disk Digital Audio) является стандартом для дисков с цифровой аудиозаписью.
CD-ROM (Compact Disk Read Only Memory) диски обычно служат для фабричной записи программного обеспечения и другой компьютерной информации.
CD-R (Compact Disk Recordable) стандарт дисков с возможностью однократной записи.
CD-RW (Compact Disk Rewritable) стандарт дисков с возможностью многократной записи.
Обычные CD диски вмещают до 700 МБ информации.
DVD (Digital Video Disc или Digital Versatile Disc) по структуре данных бывают трёх типов:
DVD-Video и HD DVD содержат фильмы (видео и звук). Обычный DVD-Video диск содержит 4,7 ГБ информации, однослойный HD DVD имеет ёмкость 15 ГБ, двухслойный 30 ГБ.
DVD-Audio содержат аудиоданные высокого качества (гораздо выше, чем на аудио компакт-дисках);
DVD-Data содержат любые данные.
DVD как носители бывают следующих типов:
DVD-ROM штампованные на заводе диски;
DVDR/RW диски однократной (R Recordable) и многократной (RW ReWritable) записи;
DVD-RAM диски многократной записи с произвольным доступом (RAM Random Access Memory).
DVD может иметь одну или две рабочие стороны и один или два рабочих слоя на каждой стороне. От их количества зависит вместимость DVD диска:
однослойные односторонние (DVD-5) вмещают 4,7 ГБ информации;
двухслойные односторонние (DVD-9) вмещают 8,7 ГБ информации;
однослойные двусторонние (DVD-10) вмещают 9,4 ГБ информации;
двухслойные двусторонние (DVD-18) вмещают 17,4 ГБ информации.
Blu-ray Disc или сокращённо BD (от англ. blue ray голубой луч) следующие поколение формата оптических дисков, используемый для хранения цифровых данных, включая видео высокой чёткости с повышенной плотностью (HD).
Устройство оптического диска и способ записи информации. Принцип записи и считывания информации с любого оптического носителя заключается в изменении его оптических (отражающих) свойств.
Для записи CD-DA и CD-ROM дисков на прозрачном поликарбонатном диске с помощью металлической матрицы методом выдавливания создается спиральная информационная дорожка, а для улучшения отражающих свойств на поверхность диска наносится слой алюминия. Информация на диске записывается (посредством механического выдавливания) на спиральную дорожку в виде последовательности площадок и углублений (питов), выдавленных на алюминиевом слое. Длина пита составляет примерно 0,83 мкм. Расстояние между соседними дорожками спирали 1,5 мкм. Данные с диска читаются при помощи лазерного луча с длиной волны 780 нм, который просвечивает поликарбонатный слой, отражается от алюминиевого и считывается фотодиодом. Соответственно из углублений луч не отражается, а от площадок отражается. Отраженный луч интерпретируется как двоичный 0, неотраженный как 1.
Для записи CD-R и CD-RW дисков используется другая технология. Вместо печати питов как физических углублений в материале CD, используется дополнительный термочувствительный окрашивающийся слой. При записи CD-R данные записываются на диск лучом лазера повышенной мощности, чтобы физически «прожечь» органический краситель записывающего слоя. Когда краситель нагревается выше определённой температуры, он разрушается и темнеет, изменяя отражательную способность «прожжённой» зоны. Таким образом при записи, управляя мощностью лазера, на записывающем слое получают чередование тёмных (неотражающих) и светлых (отражающих) пятен, которые при чтении интерпретируются как питы, т.е. двоичные 0 и 1. При чтении лазер имеет значительно меньшую мощность, чем при записи, и не разрушает краситель записывающего слоя.
Более плотные DVD диски имеют интервал между дорожками 0,74 мкм, а длину пита 0,4 мкм, а для чтения используется красный или зеленый лазер.
Скорость передачи (чтения-записи) данных. Первые приводы (устройства воспроизведения) CD-ROM дисков имели скорость чтения данных 150 КБ/с. В следующих поколениях CD и DVD-приводов скорость увеличивалась и для классификации устройств по скорости стали использовать кратность скорости относительно приводов первого поколения. Скорость чтения/записи DVD указывается кратной 1350 КБ/с. Например скорость чтения/записи на 52x (52-скоростном) CD-приводе будет 7,8 МБ/с, а на 16х (16-скоростном) DVD-приводе 21,09 МБ/с.
Приводы оптических дисков различаются по виду считываемых/записываемых дисков (поддерживаемые форматы), интерфейсу, форм-фактору (встраиваемые, внешние) и по скорости чтения/записи. Наиболее перспективные модели приводов могут записывать/считывать как CD, так и DVD диски
Основные производители приводов оптических дисков: Teac, Pioneer, ASUStek, LG, Mitsumi, Samsung.
3.1.6.3. Накопители на гибких магнитных дисках (НГМД) специальные устройства называемые дисководами, которые позволяют осуществлять считывание/запись информации на дискет. Дискета портативный магнитный носитель информации, используемый для многократной записи и хранения данных сравнительно небольшого объема. Вместо термина «дискета» иногда используется аббревиатура ГМД «гибкий магнитный диск». Обычно дискета представляет собой гибкую пластиковую пластинку, покрытую ферромагнитным слоем, отсюда английское название «floppy disk» («гибкий диск»). Эта пластинка находится защитной оболочку, защищающую магнитный слой от физических повреждений. Дискеты относятся к устаревшему способ передачи информации, т.к. характеризуются очень низкой надежностью и малой информационной емкостью (1.44 МБ). На данный момент дисководы и дискеты формата 3,5 еще достаточно широко используют для обмена информации, особенно когда нет возможности передачи данных другим способом.
3.1.6.4. Флэш-память (flash) является разновидностью твердотельной полупроводниковой энергонезависимой перезаписываемой памяти. Флэш-память может быть прочитана сколько угодно раз, но писать в такую память можно лишь ограниченное число раз (обычно около 10 тысяч раз). Преимуществом флэш-памяти над жёсткими дисками, CD-ROM-ами, DVD является отсутствие движущихся частей. Поэтому флэш-память более компактна, дешева (с учётом стоимости устройств чтения-записи) и обеспечивает более быстрый доступ. Недостатком, по сравнению с жёсткими дисками, является относительно малый объём: объём самых больших флэш-карт составляет около 8 ГБ. Благодаря своей компактности, дешевизне и отсутствию потребности в энергии, флэш-память широко используется в портативных устройствах, работающих на батарейках и аккумуляторах цифровых фото- и видеокамерах, цифровых диктофонах, MP3-плеерах, карманных ПК, кроме того, ее можно эффективно использовать для сохранения информации из ПК и переноса информации между ПК, а также для хранения данных в различных других устройствах. в качестве элементарных ячеек хранения информации используются полевые двухзатворные МОП-транзисторы (транзисторы с плавающим затвором).
Флэш-память может быть встроенной в какое либо устройство, а может быть съемной. Съемная флэш-память как правило выпускается в виде USB флэш-памяти (USB Flash Drive) и в виде отдельных карт памяти (флэш-карт).
USB флэш-память (флэшка) носитель информации, подключаемый к ПК или иному считывающему устройству через стандартный разъём USB.
Карта памяти (флэш-карта) выполнена в виде отдельного электронного модуля, имеющего пластиковый корпус и контакты. Используются для записи и хранения информации в цифровых устройствах. Карты памяти различаются по форматам (форм-факторам), объему и скорости чтения/записи.
Существуют следующие стандарты карт памяти: MMC, SD Card, Mini SD Card, Micro SD, MMC Mobile Micro MMC, Compact Flash Card, Memory Stick Card, Memory Stick Card Duo, Micro Memory Stick Card, xD-Picture Card. К наиболее популярным и распространенным форматам карт памяти относят MMC и SD.
Для использования карт памяти в ПК используют специальные устройства, называемые карт-ридерами (Card reader). Слабая стандартизация в карт памяти привела к тому, что существуют более пятидесяти различных форматов этих накопителей, приводя к проблемам их совместимости.
Скорость чтения/записи флэш-памяти обычно маркируется в скоростях стандартного CD-привода (150 KБ/с) и лежит в диапазоне 10х150х. Объем карт памяти: 8 МБ8 ГБ.
Основные производители флэш-памяти: Transcend, Kingston, Apacer, Sony.
3.1.7. Звуковая плата, модем и сетевая карта
Звуковая плата (также называемая как звуковая карта, музыкальная плата) (англ. sound card) электронное устройство позволяющее работать со звуком на ПК. В настоящее время звуковые карты бывают: встроенными в материнскую плату; в виде как отдельных платы расширения и как внешние устройства.
Модем устройство для передачи данных между компьютерами (например, по телефонной линии), преобразующее, как правило, цифровые сигналы в аналоговые и обратно. С помощью модема ПК часто подключается к сети Интернет. По расположению относительно системного блока, модемы бывают внутренние и внешние. Последние относятся к периферийному оборудованию ПК.
Основные типы модемов:
Аналоговые (наиболее распространенный тип модемов для обычных коммутируемых телефонных линий);
ISDN (модемы для цифровых коммутируемых телефонных линий);
хDSL (используются для организации выделенных (некоммутируемых) линий используя обычную телефонную сеть. Отличием от коммутируемых модемов в кодировании сигнала. Многие варианты позволяют одновременно с передачей данных осуществлять пользование телефонной линией в обычном порядке);
Кабельные (используются для передачи данных по специализированным кабелям, к примеру, по кабелям систем коллективного телевидения).
64
Системный блок
Монитор
Мышь
Клавиатура
Виды корпусов (по размеру)
Горизонтальный
Вертикальный
Bigtower
Miditower
Minitower
Desktop
Плоский
Особо плоский Slim
(NLX, Booksize)
Middletower
Процессор с системой охлаждения
Винчестер
Дисковод
Память
Видеокарта
Звуковая плата
Сетевая плата
Модем
Корпус
CD/DVD-ROM
Материнская плата
Блок питания
Блок питания
Вентилятор блока питания
Тумблер включения питания
Разъем питания для монитора
Дополнительный
вентилятор
Интерфейсные разъемы
Гнезда для плат расширения
Разъемы видеокарты
Разъем клавиатуры
Разъемы USB
Разъем последовательного порта
Параллельный (принтерный) порт
Микрофонный
вход (Mic in)
Разъем мыши
Разъем встроенного видеоадаптера
Линейный выход
(Line out)
Линейный вход
(Line in)
LAN (разъем встроенной сетевой платы)
а)
б)
Северный мост
Южный
мост
USB 2.0
USB тип B mini
USB тип B
Разъем дисковода
Последовательный порт
Параллельный порт
Разъем мыши
Разъем клавиатуры
USB тип А
Звуковой кодек
Модемный кодек
USB
Моноблочный
Порт FireWire
Контроллер PATA или SATA
Слота
оперативной памяти
Слоты PCI
Шина
Разъемы HDD
Слоты
PCI Express
Сокет
процессора
USB OTG
USB Wireless
Системная шина (FSB)
Устройство управления
Арифметико-логическое
устройство
Регистры
Кэш первого уровня (L1)
Кэш первого уровня (L2)
Ядро
процессора
Процессор
Ядро
процессора
Системная
шина
Слот процессора
Внутренняя тактовая частота
Внешняя тактовая
частота (FSB)
Виды оперативной памяти
SDRAM
RDRAM
(Rambus)
DDR SDRAM
DDR2 SDRAM
Запоминающая
матрица ОП
(DRAM=133 МГц)
Буфер
SDRAM
Скорость передачи данных
133 МГц (FSB частота)
Скорость передачи данных
266 МГц (FSB частота)
DDR
SDRAM
Буфер
Запоминающая
матрица ОП
(DRAM=133 МГц)
Скорость передачи данных
533 МГц (FSB частота)
DDR2
SDRAM
Буфер
Телевизионный выход S-video
Запоминающая
матрица ОП
(DRAM=133 МГц)
Цифровой выход
DVI (на монитор)
Аналоговый выход
D-sub (на монитор)
Внешняя
шина
Пластины
Магнитные головки
Рис. 3.11. Устройство жесткого диска
а)
б)
в)
USB флэш-память
Карты памяти