Организация и устройство ПК

1.Системный  блок персональной ЭВМ. Корпус, блок питания, органы управления.Стандарты  AT,ATX, NLX.Основные элементы системного блока,их функциональное назначение.

2.Назначение  оперативной памяти PC.Структурная схема и принцип работы динамической памяти.Основные характеристики микросхем памяти.Разновидности динамической памяти.Модули памяти.

3.Шины.Назначение  линий шины,разрядность,пропускная  способность,интерфейс.Системные шины.Шины  ввода/вывода,разновидности,иерархия,сравнительные  характеристики. 
 

1. СИСТЕМНЫЙ БЛОК:

      Системный блок персонального  компьютера представляет собой  прямоуголь-

ный   каркас(корпус),  в котором  размещены  основные узлы  компьютера:

материнская (системная) плата,

 контроллеры,

 дисковод  для гибких дисков(они же дискеты  или флоппи-диски),

 один  или   два  дисковода  (накопителя) на  жестком   магнитном диске     (его   чаще   называют   винчестер),

   кнопки  управления  (выключатель электропитания,   переключатель   тактовой    частоты,   кнопка   сброса   RESET, индикаторы питания и режимов работы), а   также  в   большинстве современных моделей ПК – дисковод для компакт-дисков.

          С тыльной стороны системного  блока находятся штепсельные  разъемы для подключения шнуров  питания и кабелей связи с  внешними (устанавливаемыми вне системного блока) устройствами. Каркас накрывается крышкой или кожухом.

          В настоящее время распространены  три типа системного блока  – “башня” (tower), “мини-башня”   (mini-tower)  и   плоский  (desktop). Внутри системного   блока   предусмотрена   возможность   установки новых устройств, не входящих в стандартную поставку, для   расширения  функциональных возможностей компьютера. Для этой   цели  служат   специальные   разъемы-гнезда (слоты) на материнской плате для подключения адаптеров, плат расширения и других устройств.                                                                                                             Корпус типа Tower 

MiniTower, MidiTower, BigTower – корпуса, представляющие  собой вертикально расположенные  параллелепипеды. Особенностью этих типов является вертикальное расположение материнской платы внутри корпуса. Размеры MidiTower больше, чем MiniTower. В свою очередь BigTower больше , чем MidiTower. Корпуса этих типов выполняются в соответствии со стандартами AT или ATX.

Desktop, Slimline, UltraSlimline – этим типам соответствуют  корпуса, представляющие собой  горизонтально расположенные параллелепипеды  (высота меньше остальных измерений). В таких корпусах материнские  платы устанавливаются горизонтально.  Вариант корпуса Slimline имеет меньшую высоту, чем Desktop. Основным отличием этих двух типов корпусов является то, что электронные платы (видеокарта, звуковая карта, модем и т. д.) при подключении к материнской плате устанавливаются для корпуса Desktop вертикально и непосредственно в материнскую плату, а для Slimline – горизонтально одна над другой в специальную кросс-плату, содержащую слоты PCI и ISA. Сама кросс-плата устанавливается вертикально в материнскую плату. В результате получается, что в корпусах типа Desktop электронные платы и материнская плата расположены под углом 90 градусов друг к другу, а в корпусах Slimline – параллельно. 

В корпусах типа Slimline возможны варианты использования  одной или двух кросс-плат. В Slimline могут быть установлены только те материнские платы, для которых расположение кросс-платы и слота (для кросс-платы) на материнской плате соответствует друг другу.

 
БЛОК ПИТАНИЯ

В настольных системах, как правило, используются стандартные  источники питания ATX.

К важнейшим  техническим характеристикам стандартных источников питания ATX относятся:

надежность и  безопасность;

электрические параметры (мощностные показатели, эффективность, защита на выходе и т.д.);

механические  параметры (габариты, создаваемый воздушный  поток);

электромагнитная совместимость (электромагнитные помехи).

Для надежной работы системы выходная мощность блока питания должна превышать максимальную суммарную мощность, требуемую для планируемой системы. В стандартных настольных системах мощность блока питания обычно меньше, чем суммарная мощность всех компонентов системы.

Причина этого  в том, что одновременно использовать все компоненты с мак- симальной  мощностью фактически невозможно. Поэтому  следует принимать во внимание коэффициент  нагрузки компонентов.

Эмпирическая формула предлагает рассчитывать минимальную выходную мощность блока питания как мощность, потребляемую процессором, плюс 80% общей мощности, потребляемой остальными компонентами системы.

Для рабочих  станций и серверов лучше всего  рассчитывать мощность источника питания исходя из полной нагрузки.

Сначала необходимо узнать мощность, потребляемую процессором. В качестве ориентира допустимо  использовать максимальную рассеиваемую тепловую мощность. Затем следует  оценить потребляемую мощность остальных  компонентов системы, «привязанных» к блоку питания (в скобках указаны типовые значения в ваттах):

 системная  плата (25),

вентиляторы блока  питания (3),

системный вентилятор (2),

вентилятор процессора (3),

модули памяти DDR и DDR II (30),

видеокарта (30-210), жесткий диск (30),

оптические приводы CD-ROM/RW/DVD (по 20) и прочие компоненты. Для  обычной настольной офисной системы  с одним жестким диском суммарная  мощность компонентов не превышает 200 Вт. При уровне загрузки 80% получаем мощность 160 Вт. Прибавив к ним мощность процессора (около 80 Вт), оцениваем общую мощ- ность системы в 240 Вт. Для навороченной системы (несколько жестких дисков, спутниковый тюнер, мощная видеокарта и прочие ресурсоем- кие компоненты) потребляемая мощность может доходить до 450-550 Вт. В среднем можно считать, что блок питания мощностью в 350 Вт покроет потребности для примерно 90% вариантов конфигураций настольных ситем.

Таблица расчета  мощности системы 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Таблица расчета мощности системы 

При выборе блока  питания следует учитывать тот факт, что не так давно появились блоки питания категории EPS (Enhanced Power Supply). Ранее такие блоки питания применялись исключительно в серверной технике. Эти блоки питания обеспечивают более качественное электропитание компьютера. По внешнему виду они отличаются лишь ATX-коннектором.

Стандартный блок питания форм-фактора ATX имеет 20-контактный АТХ-коннектор, а блоки питания ATX EPS – 24-контактный коннектор. Разъем ATX EPS отличается от разъема АТХ тем, что содержит дополнительные контакты № 11, 12, 23 и 24.

 АТХ коннектор  блока питания должен соответствовать коннектору на самой материнской плате. Чаще всего в блоке питания установлен один вытяжной вентилятор размером 80х80 мм.

Иногда встречаются  блоки питания с двумя вентиляторами – например, блок питания Gembird 600W, в котором один вентилятор нагнетает воздух в блок питания, второй вентилятор является вытяжным. Встречаются так же блоки питания с одним нагнетающим вентилятором размером 120х120 мм, например, блок питания FSP 12 cm fan. Вентилятор такого блока питания является менее шумным по сравнению с вентиляторами размером 80х80 мм.

AT (Baby AT), ATX, NLX, LPX – спецификации конструкции корпуса  системного блока компьютера. Эти  стандарты определяют также типоразмеры  материнских плат.

В настоящее  время наибольшее распространение  получили корпуса стандарта ATX (AT eXtension – расширение формата AT). Эта спецификация имеет следующие особенности по сравнению с AT:

учтены новые  требования к тепловому режиму, введение интегрированных портов уменьшило количество кабелей внутри корпуса, все порты ввода/вывода размещены на задней стенке корпуса (и, соответственно, материнской платы), разъемы HDD и FDD размещены рядом с местами установки соответствующих компонентов, установлен блок питания нового поколения.

В корпусе ATX материнская  плата (стандартного размера 305x244 мм) располагается  длинной стороной вдоль задней стенки. Процессор на плате устанавливается  в непосредственной близости от разъема  питания для минимизации длины  питающих цепей и охлаждения от встроенного вентилятора блока питания. Некоторые блоки имеют автоматическую регулировку скорости вращения вентилятора в зависимости от температуры.

Блок питания ATX, кроме стандартных для AT напряжений и сигналов, вырабатывает также напряжение 3.3 В, что избавляет от необходимости формировать это напряжение на материнской плате. Кроме того, он поддерживает управление питанием по сигналу с материнской платы, которая имеет для этого программный интерфейс.

Важной является проблема охлаждения работающих устройств внутри корпуса. Задача эта решается с помощью вентилятора блока питания.

В блоке питания  корпуса AT используется “вытяжной” вентилятор. Воздух засасывается внутрь корпуса  через имеющиеся щели или специально предусмотренные отверстия и, аккумулировав тепло имеющих более высокую температуру компонентов, выбрасывается наружу. Как правило, в корпусах стандарта AT каких-либо специальных мер по распределению потока охлаждающего воздуха не предусмотрено.

В блоках питания  корпусов типа ATX, как правило, используется вентилятор нагнетающего типа. Наружный воздух захватывается крыльчаткой вентилятора и подается внутрь корпуса через прорези в блоке питания. Многие корпуса стандарта ATX спроектированы с учетом перераспределения поступающего потока воздуха к отдельным компонентам – процессору, винчестерам, электронным платам. Однако иногда в корпусах ATX применяются блоки питания с вытяжными вентиляторами. Обычно в таких конструкциях не предусмотрены дополнительные меры по охлаждению.

Расширением спецификации ATX для корпуса и материнской платы явился стандарт NLX, разработанный совсем недавно и еще не успевший получить широкое распространение.

Другой стандарт, определяющий конструкцию корпуса  и, одновременно, типоразмер материнских  плат, получил название LPX и используется в сверхнизких корпусах Slim.

Стандарт NLX

Технические требования NLX, также разработанные Intel, определяют низкопрофильную системную плату, во многом похожую на ATX. Однако в  этом стандарте используется меньший  формфактор. Как в предыдущих системах Slimline, системная плата NLX использует выносную плату для разъемов расширения. Системная плата NLX также разработана для упрощения доступа и обслуживания; системную плату легко выдвинуть из блока. Формфактор NLX предназначен для замены LPX (как формфактор ATX функционально заменил Baby-AT).

Технические требования NLX не определяют новый формфактор источника  питания, но существует отдельный документ, в котором приведены рекомендации для источника питания NLX. Чтобы  источник питания поместился в корпус NLX, он должен соответствовать размерам формфактора LPX, но в нем должны использоваться разъем с 20 контактами, сигналы напряжения, в соответствии со спецификацией ATX (и даже вентилятор должен быть расположен как в блоке питания ATX). Хотя иногда можно приспособить источник питания для LPX, некоторые изготовители начали производить источники питания, специально созданные для использования в системах NLX.

ОСНОВНЫМИ ЭЛЕМЕНТЫ ВХОДЯЩИЕ В СОСТАВ СИСТЕМНОГО БЛОКА  :

материнская (системная) плата, на которой размещены основные узлы компьютера: микропроцессор,

 оперативная  память,

контроллеры  дисковых устойств,

 видеоадаптер   (он  же  видеокарта,  видеоконтроллер), 

микросхемы  поддержки,

 шина данных  с  контроллером и несколько   разъемов-гнезд,  которых называют также слотами (slot - щель).   Служат они для   установки устройств,  в том числе и для расширения функциональных возможностей компьютера. Часть слот в исходной конфигурации остаются свободными.

        Микропроцессор представляет собой по существу миниатюрную электронно-

вычислительную   машину,  размещенную  в  сверхбольшой   интегральной схеме (СБИС).   На одном     кристалле  сверхчистого   кремния   с   помощью   сложного, многоступенчатого, высокоточного технологического процесса создано несколько миллионов транзисторов и других схемных элементов, соединительные провода и точки их подключения внешних выводов.