Системные блоки – корпуса персональных компьютеров

 

 

Системные блоки  – корпуса персональных компьютеров  

 

Системные блоки IBM РС выполняются в различных геометрических вариантах. Так по форме, расположению внутренних узлов, рабочему положению и размерам, обычно, выделяют корпуса с вертикальным и горизонтальным пространственным расположением элементов.

Корпуса с горизонтальным расположением делят на типы: нормальный (normal), малый (baby) и сверх малый (slim)

Корпуса с вертикальным расположением  называют типом башня (tower) и делят на виды: 1 – малый (mini tower), 2 – средний (midi tower) и 3 – большой (big tower). Как правило, корпуса такого исполнения отличаются друг от друга видом передней панели и общей полезной высотой, в то время как, их ширина, длинна и глубина различаются незначительно. На передней панели системного блока располагаются некоторые элементы управления, а именно: тумблер-выключатель напряжения питания сети (Power), кнопка сброса – перезагрузки (Reset), кнопка включения/выключения режима турбирования (Turbo), индикаторы этих режимов, индикатор обращения к жесткому диску, передние панели дисковых и ленточных устройств - накопителей информации со сменными носителями и другие комплектующие элементы и части устройств, требующие простого и частого доступа при использовании.

Внутри системного блока  размещаются основные внутренние компоненты персонального компьютера: материнская плата – 3,

платы адаптеров, интерфейсов, контроллеров устройств, карт, расширений и их разъемы – 10,

дисковые  накопители – 8 и 13,

блок  питания – 6,

соединительные шлейфы, шнуры и кабели – 4, 7,

вентилятор системы охлаждения внутренних элементов – 1,

вентилятор и радиатор системы охлаждения центрального процессора – 2,

слоты системной шины – 9,

отверстие разъема клавиатуры – 11 и входной и выходной разъемы подключения питания – 12 и т.д..

Так как многие компоненты могут быть интегрированы на материнской  плате, то не все они могут быть представлены как отдельные комплектующие  элементы. Задняя панель, как правило, содержит панели плат расширений с  разъемами, заглушки разъемов, вентиляционное отверстие вентилятора блока  питания – 5 и др.  

 

Корпус может быть выполнен из металла, пластика и комбинации того и другого. Как правило, все комплектующие  элементы, расположенные внутри системного блока, крепятся изнутри к металлической  раме – 3, состоящей из днища – 8, задней панели – 3 и передней панели – 7, на которую затем надевается кожух – 2. В передней панели имеется  одно или несколько окон – 1, предназначенных  для вывода на лицевую – переднюю часть управляющих панелей устройств, требующих постоянного доступа  во время эксплуатации (магнитные, оптические, магнитооптические дисководы, ленточные накопители и др.). Задняя панель, также, имеет отверстия и окна для вывода на заднюю часть системы охлаждения блока питания – 4, разъемов интерфейсов периферийных устройств – 5, заглушек плат интерфейсных карт – 6.

 

 

Материнская плата  – основа PC.

Различные материнские платы

Материнские или системные платы представляют собой сложные электронные устройства – многослойные печатные монтажные платы с расположенными на них:

1. Наборами больших однокристальных  электронных микросхем – чипов (центральный процессор, другими процессорами, интегрированными контроллерами устройств и их интерфейсами) 
2. Микросхемами оперативной памяти и разъемами их плат 
3. Микросхемами электронной логики 
4. Простыми радиоэлементами (транзисторы, конденсаторы, сопротивления и др.) 
5. Разъемами системной шины (стандартов ISA, EISA, VESA, PCI и др.) 
6. Слотами для подключения плат расширений (видеокарт или видеоадаптеров, звуковых карт, сетевых карт, интерфейсов периферийных устройств IDE, EIDE, SCSI…) 
7. Разъемами портов ввода/вывода (COM, LPT)

Материнские платы предназначены  для размещения или подключений  всех остальных внутренних устройств  компьютера – служат своеобразной платформой, на базе которой строится конфигурация всей системы. Различные  форм-факторы образуют группы материнских  плат. Они диктуют комплектацию и  пространственное расположение отдельных  элементов на плате, а также некоторые  стандарты системных устройств (таких  как системная шина, контроллеры периферийных устройств и др.).

Системные платы могут  включать в себя некоторые периферийные устройства, и их контроллеры (видеокарты или видеоадаптеры, звуковые карты, интерфейсы периферийных устройств, порты ввода/вывода, накопители информации и др.), которые, в таком случае, носят название интегрированных на материнской плате. Практически, интегрироваться может любое устройство, выпускаются персональные компьютеры материнские платы которых интегрируют даже дисковые накопители информации. Однако, интеграция на материнской плате различных комплектующих элементов не является положительным свойством в общем развитии архитектуры и применяется либо для общего удешевления системы, либо в случаях, когда определенные форм-факторы дальнейшего назначения диктуют свои условия (например, переносные компьютеры, компьютеры записные книжки и карманные компьютеры должны иметь минимальные размеры, в связи с чем их комплектующие элементы максимально интегрируются на материнских платах, которые предназначены только для такого типа компьютеров и часто, даже, не допускают дальнейшей модернизации).

Тип и характеристики различных  элементов и устройств материнской  платы, как правило, определяется типом  и архитектурой центрального процессора (материнские платы на базе процессоров фирм Intel, AMD, Cyrix и др. – 8086/8088/80188, 286, 386, 486/586/686, Pentium, Pentium pro). Как правило, именно центральный процессор или процессоры, их семейство, тип, архитектура и исполнение определяют тот или иной вариант архитектурного исполнения материнской платы. По числу процессоров, составляющих центральный процессор, различают однопроцессорные и многопроцессорные (мультипроцессорные) материнские платы. Большинство персональных компьютеров являются однопроцессорными системами и комплектуются однопроцессорными материнскими платами. На вид и комплектацию материнских плат влияют, также, требуемые эксплуатационные характеристики и будущее назначение компьютера. Так, размеры материнской платы портативных компьютеров “записных книжек” будут значительно меньше стандартных, а их комплектация – шире, за счет интегрирования дополнительных элементов, например, видеокарт и интерфейсов дисковых накопителей, а материнских плат – предназначенных для комплектации серверов распределенных компьютерных сетей и баз данных – будут большого размера с минимальным числом интегрированных устройств.

Рассмотрим внешний  вид и конфигурацию материнской  платы на базе

процессора Pentium с интегрированными периферийными  устройствами:

1 – Разъем типа Intel ZIP Socket 7 для подключения центрального процессора типа Pentium, Cyrix 6x86 или AMD 5k86. 2 – Чип Intel 82430HX Pentium PCI Set. 3 – Разъем – слот системной шины стандарта PCI Local Bus. 4 – Разъем – слот системной шины стандарта ISA. 5 – Чипы кэш-памяти центрального процессора (256К Pipelined Burst Cache). 6 – Разъем – слот подключения 72-pin SIMM модулей – плат RAM памяти. 7 – Разъем интерфейса EIDE накопителей на жестких дисках (HD). 8 – Разъем интерфейса SCSI типа Adaptec AIC 7S50/7880 или Ultra Wide SCSI (AHA-2940uw). 9 – Разъем интерфейса дисководов – накопителей на гибких магнитных дисках (FD). 10 – Разъем последовательного порта типа 16550 Fast UART или совместимого. 11 – Разъем параллельного порта типа EPP/ECP . 12 – Чип интегрированного видеоконтроллера типа S3-Trio. 13 – Разъем типа SVGA для подключения монитора. 14 – Чипы видеопамяти типа EDO DRAM. 15 – Разъем подключения модуля MPEG. 16 – Чип интегрированного звукового контроллера типа Creative. 17 – Разъем подключения звуковых динамических колонок. 18 – Разъем подключения звукового синтезатора. 19 – Чип памяти ROM, содержащий базовую систему ввода/вывода (Basic Input/Output System – BIOS) . 20 – Чип контроллера портов ввода/вывода. 21 – Разъем типа PS/2 для подключения манипулятора “мышь” и клавиатуры . 22 – Разъемы типов AT и ATX для подключения питающего напряжения. 23 – Разъем портов типа Universal Serial Bus (USB) . 24 – Разъем шины LPB MPEG и TV-тюнера.

 

 

Центральный процессор, процессоры

Процессором называется устройство способное выполнять программный  код и определяющее основные функции  компьютера по обработке информации. Конструктивно, процессоры могут выполняться  как в виде одной большой монокристальной  интегральной микросхемы – чипа, так и в виде нескольких микросхем, блоков электронных плат и устройств. В настоящее время, микропроцессоры и процессоры вмещают в себе миллионы транзисторов и других элементов электронной логики и представляют сложнейшие высокотехнологичные электронные устройства. Персональный компьютер содержит в своем составе довольно много различных процессоров. Они входят в состав систем ввода/вывода контроллеров устройств. Каждое устройство (системная шина, оперативная память, интерфейсы накопителей информации, видеоадаптеры, звуковые адаптеры, клавиатура, периферийные устройства и др.) обслуживается своим собственным процессором или процессорами. Однако, архитектуру и конструктивное исполнение персонального компьютера определяет процессор или процессоры, контролирующие и обслуживающие системную шину и оперативную память, и, что более важно, выполняющие объектный код программ. Такие процессоры принято называть центральными или главными процессорами (Central Point Unit – CPU, Main processor). Центральные процессоры проектируются специально для разработки типовых моделей вычислительных устройств и устройств связи. На основе архитектуры центральных процессоров строится архитектура материнских плат, и проектируется архитектура и конструкция компьютера.

Главные процессоры персональных компьютеров IBM выпускаются различными фирмами-производителями, но имеют сходную базовую архитектуру микро-процессоров фирмы Intel (INTegrated ELectronics) и поддерживают на аппаратном и программном уровне их систему команд и организацию. Развитие индустрии центральных процессоров привело к интеграции в их состав не только устройства, выполняющего программы, но и различных базовых устройств персонального компьютера, таких как кеш память (CPU cache), устройство математического сопроцессора для выполнения арифметических операций с вещественными числами (Floating Point Unit – FPU), контроллер прерываний (Interrupt Controller – IC), контроллер прямого доступа к памяти (Direct Memory Access Controller – DMAc), система часов реального времени (Central Point Unit Clock – CPU Clock) и др.. Все эти устройства, а также устройство оперативной памяти, система ввода/вывода и системная шина, непосредственно участвуют в процессе выполнения программного кода, управлении периферийными устройствами, представляют, собственно, персональный компьютер и определяют его внутреннюю архитектуру. Все остальные устройства, в полной мере, можно назвать дополнительными или периферийными, т.к. они не обеспечивают основных функций персонального компьютера, однако, полноценное его использование без них невозможно.

Основными характеристиками центральных процессоров являются:

1. тип архитектуры или  серия (Intel x86, Intel Pentium, Pentium overdrive, RISC …) 
2. система поддерживаемых команд (standard 86/88, 286, 386, 486, Pentium, MMX) и адресации (real mode, protected mode, virtual mode, EMS, paging). 
3. разрядность (бит) 
4. тактовая частота (МГц) 
5. величина питающего напряжения (Вольт)

Тип архитектуры, как правило, определяется фирмой производителем оборудования. Все крупнейшие фирмы, производящие электронное оборудование для IBM-PC-совместимых компьютеров и выпускающие свои типы центральных процессоров вносят изменения в базовую архитектуру процессоров серии Intel x86 или разрабатывают свою. С типом архитектуры тесно связан набор поддерживаемых команд или инструкций, и их расширений. Эти два параметра, в основном, определяют качественный уровень возможностей персонального компьютера и в большой степени уровень его производительности.

Разрядность центрального процессора определяет его поколение и принципиально  влияет на скорость передачи информации между другими устройствами и  процессором. Первые процессоры серии Intel x86 имели разрядность 8 бит и могли передавать и принимать информацию по одному байту. Современные микро-процессоры персональных компьютеров IBM-PC имеют разрядность 32 бита для передачи информации внешним устройствам и 64 бита – для внутренних операций с информаций. Для конвейерной архитектуры современных процессоров характерно повышение разрядности с развитием технологии производства и удешевлением современных технологий передачи информации и производства однокристальных микро-чипов.

Тактовая частота процессора определяет минимальный квант времени  за который процессор выполняет  некоторую условную элементарную инструкцию. Тактовые частоты измеряются в мегагерцах и определяют количественные характеристики производительности компьютерных систем в целом. Чем больше (выше) тактовая частота, тем быстрее работает центральный  процессор. {ewl MVIMG, MVIMAGE, !cooller1.shg} В настоящее  время технология производства центральных  процессоров с высокой производительностью  предусматривает их работу на очень  высоких тактовых частотах (до 200 МГц и более), вследствие чего, устройства необходимо принудительно охлаждать. Для принудительного охлаждения процессоров используются пассивные системы – в виде радиаторов и активные системы – в виде радиаторов с вентиляторами. Многие процессоры оснащаются внутренними схемами умножения базовой тактовой частоты материнской платы. Такие процессоры имеют маркировку DX2 – удваивают DX4 – утраивют исходную тактовую частоту и, тем самым, работают в два и три раза быстрее. Однако, все остальные устройства работают на базовой тактовой частоте. Необходимо понимать, что тактирующий генератор расположен на материнской плате, а тактовая частота центрального процессора определяет его максимальные возможности работать на соответствующей частоте.

Развитие и совершенствование  микропроцессоров Intel привело к появлению целого семейства процессоров серии 80х86. Ниже представлен хронологический порядок возникновения процессоров данного семейства:

Серия	Год выпуска	Разрядность  (бит)	Тактовая  частота   (МГц)
8080	1973	8	8
8086	1979	16	8
8088	1980	16	8
80186	1981	16	8, 12
80188	1981	16	8, 12
80286	1982	16	8, 12, 14, 16
80386	1985	32	16,20, 25, 33, 50, 66
80486	1987	32	25, 33, 50, 66, 75, 100, 120, 133, 166
Pentium	1989	32/64	75, 100, 120, 133, 166, 200, 230
80586	1992	32	75, 100, 120, 133, 166
80686	1993	32/64	100, 120, 133, 166, 200, 233
Pentium pro	1995	32/64	166, 200, 233
Pentium II	1996	32/64	166, 200, 233, 266, 300

В настоящее время процессоры данной серии, кроме корпорации Intel производят несколько других крупных корпораций (Advanced Micro Devices – AMD, Cyrix corp., Texas Instruments – TI и др.), которые часто перерабатывают ранние, но не отжившие технологии, оставленные их родоначальником - Intel.