Апаратне забезпечення ПК

Навряд чи вам доводилося бачити ЕОМ другого чи третього покоління. Однак вигляд настільного персонального комп'ютера для вас є звич­ним. ПК складається з мінімального набору окремих компонентів: системного блока, монітора, клавіатури та миші. До комп'ютера можуть бути підключені інші пристрої: принтер, акустичні колонки, сканер тощо.

Залежно від свого призначення та конструктивних особливостей розрізняють такі категорії ПК: настільні, або desktop (їх вигляд є звичним для більшості користувачів), переносні (portable), наколінні (laptop), блокнотні (notebook) та карманні (pocket) комп'ютери.

Найпродуктивнішими є настільні ПК. Слід зазначити, що продуктивність комп'ютера визначається обсягом операцій, які він виконує за одиницю часу. Настільні комп'ютери, як правило, розраховані для стаціонарного встановлення в офісі, комп'ютерному класі або вдома. Іноді настільні ПК виконуються у напільному варіанті.

Склад системного блока

Усі основні вузли настільного ПК розташовані всередині системного блока. Системний блок, як правило, містить такі вузли:

·     електронні схеми, що керують роботою ПК (мікропроцесор, пам'ять, си­стемна шина тощо);

·     накопичувані на жорстких та магнітних дисках, на оптичних дисках (CD-ROM);

·     блок живлення, який перетворює змінну напругу мережі на низьку постійну напругу, необхідну для роботи електронних схем;

·     система вентиляції, яка забезпечує необхідний температурний режим для МП та інших електронних вузлів ПК;

·     додаткові вузли: дисковод для компакт-дисків, звукова карта, внутрішній модем тощо.

Розташування зазначених вузлів всередині блока залежить від типу його корпусу (див. наступний пункт). Обладнання, розміщене ззовні системного блока, належить до зовнішніх пристроїв введення-виведення. Це обладнання також називають периферійними пристроями. Однак до периферійних при­строїв можна віднести і деякі пристрої всередині самого системного блока (приміром, усі типи накопичувачів). Далі докладніше розглянемо складові системного блока.

Корпус

Корпус визначає не тільки зовнішній вигляд системного блока, він задає певне розташування материнської плати та інших вузлів комп'ютера. Для на­стільних ПК промисловість випускає корпуси з горизонтальним розташуванням материнської плати (desktop, footprint, slimline) та корпуси з вертикальним роз­ташуванням материнської плати, тобто корпуси типу «вежі» (mini-tower, midi­tower, big-tower). Нині найчастіше використовуються корпуси tower, які зай­мають мало місця та мають досить відсіків для різноманітних пристроїв.

Слід зазначити, що тип використовуваного корпусу визначається насам­перед типорозміром або, інакше кажучи, форм-фактором материнської плати, наприклад (Вставити назви).

На передній панелі системного блока є, як правило, кнопки Power (жив­лення) та Reset (перезавантаження), а також індикаторні лампочки Power (сигналізує про ввімкнене живлення) та HDD (сигналізує про роботу жорсткого диска).

Материнська плата

Найважливішим вузлом ПК є материнська плата. На ній розміщуються мікропроцесор (МП), запам'ятовуючі пристрої, генератор тактової частоти, кеш-пам'ять, центральна магістраль, а також компонент мікросхем логіки, що підтримують роботу плати (так званий чипсет - анг. chipset). Тип чипсету ви­значає основні можливості материнської плати. З'єднання елементів плати між собою здійснюється за допомогою смужок фольги зі зворотного боку плати.

Материнська плата характеризу­ється форм-фактором, який визначає її розміри, тип рознімних з'єднань жив­лення, розташування отворів кріплення тощо.

(Вставити назви)

Мікропроцесор

Центральний пристрій комп'ютера — це мікропроцесор. Фізично МП є надвеликою інтегральною схемою (НВІС), встановленою на материнській платі. У сучасних комп'ютерах над корпусом МП розміщаються невеликий вентилятор та радіа­тор, які забезпечують охолодження МП у процесі роботи. До материнської плати МП підключається за допомогою спеціальних рознімних з'єднань (Socket 7, Socket A, Slot 1 (Socket 370), Socket 423 або Socket 478). На корпусі БІС звичайно вказується тип процесора, скажімо, Pentium III. (Вставити назви) За типом МП називається і сам комп'ютер.

Які моделі мікропроцесорів найчастіше застосовуються в ПК? У ком­п'ютерах типу IBM PC це МП фірми Intel, а також сумісні з ним моделі МП інших фірм (AMD, Cyrix, IBM тощо). Наведемо список МП фірми Intel за порядком зростання їх продуктивності: Intel 8088, 80286, 80386 (SX і DX), 80486 (SX, SX2,DX, DX2 і DX4), Pentium, Celeron, Pentium II, MMX, Pentium III, Pentium 4. Нині найбільше поширені процесори фірми AMD, а саме: К6, К6-2, Athlon, Athlon XP. (Вставити назви)

Пам'ять

На материнській платі розміщуються пристрої пам'яті (запам'ятовуючі пристрої), призначені для зберігання інформації.

Найважливішими характеристиками пам'яті є її обсяг та швидкодія. Для роботи сучасних операційних систем та додатків потрібно не менше 256 Мбайт оперативної пам'яті. Комфортна робота у графічних пакетах та з мультиме­дійними додатками можлива за умови, якщо обсяг пам'яті не менший 512 (краще 1 або 2  Гбайт).

Блок живлення

Звичайно системний блок ПК комплектується блоком живлення, який перетворює змінну напругу мережі на постійну напругу. Потужності джерела живлення (230, 250 і більше Вт) має бути достатньо, щоб цілком і навіть з невеликим запасом забезпечити енергоспоживання всіх підключених до нього пристроїв.

У корпусі блока живлення в більшості випадків вмонтовано охолоджуючий вентилятор (кулер), перемикач мережної напруги, рознімні з'єднання для мережного шнура та для шнура живлення монітора. Блок живлення виробляє вихідні на­пруги для електронних компонентів ПК, для двигунів приводів дисководів та кулерів.

Дисководи

Для зберігання інформації існують різні накопичувачі на дисках. Практично всі IBM PC - сумісні комп'ютери мають дроти для роботи з жорсткими та гнучкими магнітними дисками. Ці дроти містяться у системному блоці ПК у спеціально відведених для них відділеннях. Двигун приводу обертає магнітний диск, і магнітні головки здійснюють запис або зчитування інформації з диска. Докладніше накопичувачі інформації на магнітних дисках розглянемо у статті  про зовнішню пам'ять комп'ютера.

Порти

Підключення до ПК зовнішніх пристроїв (монітора, миші, клавіатури, прин­тера, модема тощо) виконується через спеціальні інтерфейси тощо. Ці інтерфейси називаються також портами введення-виведення. Відповідні рознімні з'єднання для підключення знаходяться на задній стінці системного блока.

Існують послідовні та паралельні порти, які відрізняються способом передачі даних. Для послідовного порту характерною є послідовна у часі передача даних (біт за бітом), а для паралельного — одночасна передача кількох бітів (порції по 8 бітів, тобто по одному байту).

Через послідовні порти до системного блока підключаються миша, джой­стик, модем та інші периферійні пристрої. Позначається послідовний порт як COM (COMmunication port). Якщо в комп'ютері є кілька послідовних портів, вони мають імена від СОМ1 до COM4.

Паралельні порти в IBM-сумісному комп'ютері служать загалом для під­ключення принтера. Тому цей порт називають також принтер-портом та позна­чають LPT (Line PrinTer - лінія принтера). В окремих випадках паралельний порт може використовуватися для підключення сканера та плотера.

Функціональна схема комп'ютера

Згадаймо, що основними вузлами комп'ютера з функціональної точки зору є процесор, що поєднує в собі АЛП та ПУ  оперативна пам'ять та зовнішні пристрої. Якщо на функціональній схемі відобразити при­строї, які звичайно підключаються до персонального комп'ютера, вона матиме такий вигляд.

Системна шина - магістраль

Різноманітні вузли комп'ютера пов'язані з мікропроцесором та між собою через пристрій, що називається системною шиною. Слово "шина" спочатку було введено в електротехніці та означало товстий мідний дріт для передачі великих струмів. У комп'ютерній техніці "шиною" називають пристрій для зв'язку між собою кількох вузлів комп'ютера. Оскільки основний обмін даними відбувається через системну шину, її також називають магістраллю.

Магістраль містить такі три шини:

• шина управління, яка служить для управління з боку МП усіма системами та процесами, що відбуваються в комп'ютері;
• шина адреси (адресна шина), за допомогою якої здійснюється вибір по­трібної комірки пам'яті, а також портів введення-виведення;
• шина даних, по якій інформація передається від МП до будь-якого прист­рою або, навпаки, від пристрою до МП.

Розглянемо схему обміну інформацією між МП та оперативною пам'яттю. Послідовність роботи цієї схеми дуже проста. Процесор сигналізує по шині управління до пам'яті про те, що він збирається зчитати дані, які розмі­щені за певною адресою (тобто у певній комірці). З оперативної пам'яті над­ходить відповідь, що ці дані доступні. Далі МП по адресній шині повідомляє адреси потрібних комірок пам'яті, а по шині даних зчитує інформацію з комірок.

Не зупиняючись на деталях конструкцій шин, можна сказати, що кожна шина - це набір електричних з'єднань-проводів. Адресна шина, наприклад для МП Intel 8088, складається з 20 паралельних дротів - по одному для кожного біта, тобто адресна шина для даного МП є 20-розрядною. 

Контролери, адаптери

Отже, дані, необхідні для роботи програм, вносяться до оперативної пам'яті, туди ж записуються і результати обчислень. Для введення та виведення даних служать зовнішні пристрої, які підключаються до комп'ютера. Однак обмін інформацією між оперативною пам'яттю та зовнішнім пристроєм відбувається не прямо, а через спеціальну електронну схему, яка називається контролером (або адаптером, що у пере­кладі означає „допоміжний пристрій"). Існують контролери дисків, монітора, клавіатури тощо.

Контролер (адаптер) - це електронна схема, яка керує роботою зовнішнього пристрою.

Модулі ПК

IBM PC-сумісний комп'ютер складається з кількох основних модулів, що виготовляються у вигляді окремих плат. Один з таких модулів вам уже зна­йомий - це материнська плата, на якій розміщені процесор, оперативна та інші види пам'яті, схеми BIOS тощо. На материнській платі є слоти розширення, призначені для підключення інших модулів. Цими модулями звичайно є плати зі схемами контролерів зовнішніх пристроїв, наприклад, плата відеоконтролера (так звана відеокарта), що створює сигнал для монітора. Аналогічно на біль­шості материнських плат є слот для звукової карти (звукового адаптера). До звукової карти підключаються колонки та мікрофон.

Ми навели приклади контролерів зовнішніх пристроїв, розміщених на окре­мій платі. Однак деякі пристрої мають контролери, які розташовані безпосе­редньо на материнській платі, це, наприклад, контролери клавіатури, конт­ролери дисків. Крім того, деякі моделі материнських плат самі по собі містять схеми відеокарти та звукової карти. У цьому разі йдеться про інтегровані схеми контролерів відео та звуку.

Завдяки модульному складу ПК користувач може сам комплектувати необхід­ну для себе конфігурацію комп'ютера. Модульний склад полегшує також мо­дернізацію комп'ютера та усунення несправностей. Модульний спосіб конструю­вання комп'ютера разом з магістральним способом обміну інформацією між моду­лями дозволяє вести мову про магістрально-модульний принцип побудови ПК. 

Внутрішня пам'ять ПК

Фізично пам'ять комп'ютера виконана у вигляді окремих мікросхем -запам'ятовуючих пристроїв (ЗП). ЗП поділяються на постійні запам'ятовуючі пристрої (ПЗП) та оперативні запам'ятовуючі пристрої (ОЗП). Перший тип цих пристроїв (ПЗП) призначений тільки для зчитування та застосовується для довготривалого зберігання даних. Інформація до ПЗП звичайно записується виробником комп'ютера та служить, наприклад, для початкового завантаження комп'ютера після його включення?-для керування зображенням на екрані тощо.

ОЗП, або просто оперативна пам'ять, є важливим елементом комп'ютера  Вона виконана у вигляді окремих модулів, які підключаються до материнської плати за допомогою спеціальних рознімних з'єднань. Оперативна пам'ять виготовляється у вигляді НВІС, що забезпечують різноманітну інформаційну ємність (128, 256, 512, 1024, 2048 Мбайти і більше). Сучасні ПК зорієнтовані на роботу з потужним програмним забез­печенням, яке вимагає від 256 до 2048 Мбайт ОЗП.

У процесі роботи комп'ютера дані можуть бути записані до будь-якої комірки ОЗП, а також можуть бути зчитані з будь-якої комірки, тобто пристрої оперативної пам'яті забезпечують доступ до довільної комірки пам'яті. Тому ОЗП називають також пам'яттю з довільним доступом (англійською мовою Random Access , або скорочено RAM).

На відміну від ОЗП вміст пристроїв постійної па­м'яті (ПЗП) не може бути змінений комп'ютером. Про програми та дані, що записані до ПЗП, кажуть, що вони "прошиті" до комірок пам'яті виробником ком­п'ютера. Цим підкреслюється та обставина, що по­стійна пам'ять призначена тільки для зчитування інформації. Тому ПЗП ви­значають терміном ROM (Read Only Memory - пам'ять тільки для читання).