Конструкция системного блока основы

1. Устройство системного блока

1.1 Конструкция системного блока основы

Эта глава содержит разного рода основополагающие сведения обо всем, что касается персональных компьютеров (ПК): определение персонального компьютера, обзор его компонентов и технологий их изготовления, краткое описание системных ресурсов, рекомендации по сборке, покупке и обновлению компьютеров, а также по избавлению от старых компьютеров.

1.1.1. Определение понятия “персональный компьютер”

Как вы думаете, кто решает, какой компьютер считать персональным, а какой - нет? Этот вопрос не так прост, как кажется на первый взгляд, потому что никогда не существовало и, вероятно, никогда не будет существовать всеобъемлющего стандарта де-юре, который определял бы персональный компьютер. Фирма IBM создала стандарт персонального компьютера де-факто (и зарегистрировала словосочетание "Personal Computer" как торговую марку), когда в 1981г. она продала первый персональный компьютер IBM Personal Computer. Более пяти лет, до представления IBM печально известной линейки PS/2 в 1987г., именно эта фирма определяла стандарт персонального компьютера. Затем некоторое время считалось, что теперь все решает Compaq. Сейчас уже можно утверждать, что дни, когда какая-либо одна фирма может определять стандарт персонального компьютера, давно прошли.

На данный момент Intel и Microsoft вместе решают, что считать персональным компьютером, создавая стандарт де-факто. По сути дела, хорошее рабочее определение персонального компьютера может быть таким: это компьютер, в котором установлен процессор Intel или совместимый с ним и на котором может быть установлена операционная система Microsoft. Любой компьютер, соответствующий обоим требованиям, может быть назван персональным. Если же требования не выполняются - это не персональный компьютер. Некоторые компьютеры с процессорами Intel не могут работать под управлением операционных систем Microsoft и, следовательно, не могут считаться персональными. С другой стороны, некоторые компьютеры с процессорами, несовместимыми с Intel, могут работать с операционными системами Microsoft, но также не могут считаться персональными. Например, миникомпьютеры DEC Alpha с системой Windows NT 4 не являются персональными.

Два документа, описанные в последующих разделах, определяют совместные стандарты Intel/Microsoft на системы и компоненты, с которыми вам, скорее всего, и придется работать. Их можно считать стандартами де-факто в том смысле, что производители систем и периферийного оборудования не обязаны с ними считаться. С другой стороны, только соответствие этим стандартам позволяет оборудованию попасть в списки совместимого оборудования Windows 2000/XP, а сейчас это практически обязательное требование для успешной продажи компьютерных комплектующих. В этом смысле упомянутые документы могут считаться стандартами де-юре.

1.1.2. PC 99 - руководство по разработке компьютерных систем

Руководство по разработке систем PC 99 (PC 99 System Design Guide) - это целая книга, определяющая обязательные, рекомендуемые и необязательные (не обязательные и не рекомендуемые, но обязанные соответствовать стандарту, если они указываются в документации) характеристики персональных компьютеров различных классов. Список классов включает Basic PC 99 (персональный компьютер в базовой конфигурации, делится на Consumer PC 99 - пользовательский - и Office PC 99 - офисный), Workstation PC 99 (рабочая станция), Entertainment PC 99 (игровой) и Mobile PC 99 (портативный).

Рекомендуемые материалы

PC 99 -предпоследний документ из целой серии, начавшейся в 1990г. с появлением первого стандарта MPC. Его предшественники - это документы PC 95, PC 97 и PC 98. Документу был присвоен официальный статус в середине 1998г.; частично он вступил в действие в июле 1999г. по отношению к компьютерам, которые должны были быть поставлены покупателям в четвертом квартале того же года. 1 января2000г. этот стандарт стал действовать полностью, и действовал он до конца 2001г.

В некоторых отношениях PC 99 чересчур опережал свое время. Например, в качестве стандартных устройств хранения данных рекомендовались Device Bay и 1394. В другом он сильно отставал для некоторых конфигураций достаточным считалось иметь 32Мбайт памяти и процессор на 300МГц. Некоторые характеристики были перекошены в сторону процессоров Intel (например, требование на объем кэша второго уровня (L2) было снижено с 512Кбайт до 256Кбайт, когда фирма Intel выпустила на рынок процессоры Coppermine Pentium III с кэшем второго уровня на256 Кбайт -вероятно, это не было простым совпадением), а другие характеристики были оптимизированы под операционные системы Microsoft. Ни то, ни другое, вообще говоря, не удивительно для документа, определяющего стандарт Wintel. С учетом всего этого PC 99 был и остается важным документом, определявшим развитие персональных компьютеров на начало нового тысячелетия.

Вы можете купить спецификацию PC 99 в печатном виде (издательство Microsoft Press, 1998) или скачать PC 99 1.0 в виде файла формата PDF (http:// developer. intel.com/design/desguide/), а PC 99a (окончательный вариант, с незначительными дополнениями и исправлениями) - в компилированном HTML (http://www. microsoft.com/hwdev/platform/pcdesign/desguide/default.asp). Домашняя страница PC Design Guide (http://www.pcdesguide.org) также содержит ссылки на эти документы в различных форматах.

Если вам когда-нибудь приходилось забираться под стол, чтобы разглядеть значки, нарисованные рядом с разъемами портов, вы оцените одно из наиболее наглядных свидетельств совместимости вашей системы с PC 99 - стандартные цвета разъемов (таблца). Практически все персональные компьютеры и периферийные устройства, поставленные после четвертого квартала 1999г., используют эту расцветку разъемов.

Таблица Рекомендуемые стандартом PC 99 цвета разъемов

1.1.3. PC 2001

Согласно заявлениям Intel и Microsoft руководство по разработке систем PC 2001 (PC 2001 System Design Guide) - последний документ в этой серии. Во многих отношениях PC 2001 является скорее дополнением к PC 99, чем самостоятельным документом. Многие спецификации PC 2001 отсылают читателя к PC 99 и утверждают лишь, что требования первого совпадают с требованиями последнего либо аналогичны им за исключением незначительных изменений, которые и приводятся в тексте. Основные отличия PC 2001 от PC 99таковы.

PC 2001 устраняет предложенное в PC 99 строгое разделение компьютеров по категориям (базовая конфигурация, потребительский компьютер, игровой компьютер и т. д.), хотя он в положенных местах проводит различия между рабочими станциями и портативными компьютерами.

PC 2001 больше не приводит список рекомендуемых требований к компонентам и их возможностям. Остались только обязательные. Необязательные компоненты и возможности просто не упоминаются. Некоторые требования, помеченные как "if implemented" (при наличии), зависят от реальной конфигурации. Если производитель предлагает данный компонент или возможность, он должен обеспечить соответствие этого компонента или возможности стандарту.

PC 2001 отказывается от некоторых из выдвигавшихся ранее требований, потому что Microsoft и Intel более не считают эти требования влияющими на производителей, либо потому, что они "перестали влиять на качество работы пользователя в операционной системе Windows" (чтобы это ни означало).

PC 2001 определяет новые требования, нацеленные на поддержку появившихся и грядущих технологий, реализованных в последних версиях операционных систем Microsoft, включая Windows 2000, Windows Me и Windows XP.

PC 2001 выдвигает более жесткие требования к системам, претендующим на отсутствие или минимальное количество устаревших компонентов. Некоторые вещи запрещаются полностью (например, слоты ISA или зависимость устройств от программ MS-DOS), а другие лишь считаются крайне нежелательными.

PC 2001 поощряет возможности (не требуя их обязательной поддержки), объединенные под общим названием Easy PC Initiative (инициатива “Удобный компьютер”). Эти возможности должны облегчать настройку, использование, наращивание и обслуживание компьютера.

Копию PC 2001 в форматах Word, PDF или Microsoft Compiled Help (компилированный файл справки) можно скачать по адресу http://www.pcdesguide.org.

1.1.4. Компоненты, технологии, оборудование

Одним из замечательных достоинств персонального компьютера является его масштабируемость. Дополнительных компонентов существует великое множество. Они позволяют персональным компьютерам делать такие вещи, о которых разработчики этих компьютеров никогда и не помышляли. Однако большинство современных персональных компьютеров содержат более или менее стандартный набор компонентов, о котором мы и будем говорить.

Материнская плата (motherboard), - это сердце персонального компьютера. Она служит своего рода командным центром, координирующим действия других элементов системы. Тип материнской платы во многом определяет возможности сего компьютера. Сама плата содержит следующие компоненты:

а.)  чипсет (набор микросхем, chipset) - это "мозг" материнской платы. От чипсета зависит, какие процессоры, микросхемы памяти и другие компоненты могут быть установлены на материнскую плату. Большинство чипсетов разделены на две части как на физическом, так и на логическом уровне.

б.)  Компонент Northbridge (Северный мост) контролирует кэш и оперативную память, а также шину процессора (host bus) и шины PCI.

в.)  Компонент Southbridge (Южный мост) управляет шиной ISA, осуществляет сопряжение шин ISA и PCI, а также содержит интегрированный контроллер ввода-вывода (Super I/O controller), обеспечивающий работу последовательных и параллельных портов, интерфейса IDE и некоторые другие возможности. Некоторые современные чипсеты, в частности изготовленные Intel, больше не описываются в старых терминах North-bridge/Southbridge, хотя функциональность и разделение задач у этих чипсетов не изменились. Другие чипсеты последних моделей возлагают все обязанности на одну микросхему;

г.)  слот (ы) и сокет (ы) процессора (CPU slots/sockets) используются для установки процессора. От типа слота или сокета зависит, какие процессоры могут быть использованы с данной материнской платой. Наиболее популярны Socket 370 (современные процессоры Intel Pentium III и Celeron), Socket A (современные процессоры AMD Athlon и Duron), Socket 478 (современный процессор Pentium 4), Socket 423 (старый Pentium 4), Slot 1 (старые Pentium II/III и Celeron), Slot A (старый Athlon). Практически вышел из употребления разъем Socket 7 (процессоры Intel Pentium и AMD K6). Некоторые материнские платы содержат несколько разъемов под процессоры, что позволяет установить на них несколько процессоров. Редко встречаются материнские платы с разъемами Slot 1 и Socket 370[1], на которые можно установить процессор одного из этих двух типов (но не два процессора одновременно);

д.)  регулятор напряжения (Voltage Regulator Module - VRM) подает очищенное от помех строго постоянное напряжение на процессор. Быстрые процессоры потребляют больший ток. Хорошие блоки VRM стоят дорого, поэтому некоторые производители материнских плат устанавливают на них самые плохие VRM, без всякого запаса отвечающие требованиям самого быстрого процессора, на который рассчитана материнская плата. Хороший VRM позволит установить на плату еще более быстрый процессор, для чего потребуется лишь обновить прошивку BIOS;

е.)  слоты для памяти (memory slots) используются для установки микросхем памяти. От их количества и типа, как и от возможностей чипсета, зависят тип и общий объем памяти, которая может быть установлена в персональный компьютер. Большинство современных материнских плат поддерживают 168 ^ми контактные модули DIMM SDRAM либо 168 ^ми или 184 ^х контактные модули Rambus RIMM (либо те и другие). Многие современные платы поддерживают 184 ^х контактные модули DDR-SDRAM DIMM. Старые платы работают с 30 ^ю или 72 ^мя контактными модулями SIMM;

ж.) слоты расширения (expansion bus slots) используются для установки карт расширения. Их тип и количество определяют количество карт, которые могут быть добавлены в компьютер. Большинство современных плат имеют слоты PCI и ISA, хотя самые последние модели могут и не иметь ISA-слотов;

з.)  интегрированные функции (integrated functions) - установка на самой материнской плате встроенного видеоадаптера или звуковой карты (реже - контроллеров SCSI и сетевых адаптеров). Раньше эти возможности обеспечивались отдельными картами расширения. Преимущества интеграции - уменьшение стоимости, лучшая совместимость и более высокая надежность. Недостатки - трудность или невозможность обновления встроенных компонентов, а также необходимость платить за них вне зависимости от того, нужны они вам или нет. Материнские платы с интегрированными контроллерами отлично подходят для обычных задач, но большинство читателей этой книги, скорее всего, постараются держаться от них подальше и будут строить высокопроизводительные системы из отдельных компонентов.

и.) Процессор (processor, CPU) - это мотор компьютера. От процессора зависит быстрота работы системы и возможности по работе с различными программами и операционными системами. На большинстве персональных компьютеров установлены процессоры фирм Intel (Pentium II/III/4 и Celeron) и AMD (Athlon, Duron, K6-2/III). Процессоры отличаются друг от друга скоростью (тактовой частотой), которая на данный момент лежит в диапазоне 700МГц÷3,07ГГц; стоимостью (от 20 долларов до 600 и более); типом разъема (Socket 423, Socket 478, Socket 370, Socket A, Slot 1, Slot 2, Slot A, Socket 7 и т. д.); эффективностью в различных задачах и некоторыми другими характеристиками. Хотя процессорам уделяется большое внимание, реальность такова, что по производительности процессор за 50 долларов отличается от процессора за 250 долларов не так уж сильно - обычно раза в два.

Память (memory) персональный компьютер использует оперативную память (Random Access Memory - RAM), или просто память, для хранения программ и данных, с которыми он работает. Существует множество моделей микросхем памяти, отличающихся друг от друга принципами работы, скоростями и физическим исполнением. Количество и тип памяти, которая может быть установлена в системе, зависят от чипсета, количества и типа слотов, а также некоторых других факторов. Оптимальное количество памяти зависит от операционной системы, количества и рода одновременно запускаемых программ и некоторых других факторов. Обычно новый компьютер содержит от 64Мбайт памяти, чего с натягом хватает для некоторых задач, до 256Мбайт, чего вполне достаточно для многих пользователей. Редкие коммерческие настольные системы поставляются с 512Мбайт памяти и более - они рассчитаны на пользователей с самыми серьезными запросами. Добавление памяти часто является экономически выгодным способом обновления старых систем, большинству из которых часто совершенно не хватает объема памяти для работы с современными операционными системами и программами.

Дисковод для гибких дисков (Floppy Disk Drive - FDD) раньше использовался для множества целей, начиная с загрузки компьютера и заканчивая хранением данных, работой с программами и архивацией. Сейчас дисководы в основном используются редко - для создания аварийных загрузочных дискет, установки обновленных драйверов, запуска диагностических программ и переноса документов на другие компьютеры, то есть без сети. Многие пользователи месяцами не обращаются к своим дисководам. Дисковод для гибких дисков официально объявлен устаревшим устройством, так что многие производители компьютеров перестали его устанавливать уже во второй половине 2000 года. При всем этом дисководы остаются полезными и необходимыми для миллионов пользователей персональных компьютеров, потому что только это устройство чтения-записи присутствует на большинстве компьютеров. В главе 6 вы узнаете о дисководах все, что вам может понадобиться.

Привод чтения компакт-дисков (CD-ROM drive) приводы CD-ROM начали появляться в рядовых персональных компьютерах в начале 90 ^х. Сейчас они распространились повсеместно, практически не изменившись за время своего существования, за исключением повышения скорости чтения и надежности. На компакт-диски помещается 600Мбайт и более данных, которые доступны только для чтения. Благодаря большому объему и дешевым технологиям производства они чаще других носителей используются для распространения программ и данных. Приводы CD-ROM способны воспроизводить звуковые компакт-диски (CD-DA) и мультимедийные диски, что обеспечило им популярность среди любителей музыки и игр. К настоящему времени появились и получили широкое признание новые типы оптических приводов. приводы DVD-ROM - шаг вперед по сравнению с CD-ROM. Эти приводы могут использоваться для просмотра фильмов, а также для работы с очень большими базами данных. DVD аналогичны приводам CD-R/RW, но позволяют сохранить в семь раз больше данных на одном диске.

Жесткий диск (Hard Disk Drive - HDD) является основным хранилищем информации в любом персональном компьютере. Основное отличие жесткого диска от оперативной памяти заключается в том, что содержимое памяти при выключении питания стирается, а содержимое жесткого диска - нет. Раньше объемы жестких дисков были крайне небольшими, и пользователи прилагали огромные усилия для экономии свободного места. Современные диски имеют столь большие объемы (20÷100Гбайт и более) и стоят так дешево, что большинство людей считают дисковое пространство практически бесплатным. Недостатком современных дисков является сложность их установки и настройки, в особенности на старых системах. Большая емкость дисков делает совершенно необходимой регулярную архивацию данных на других носителях (например, на магнитной ленте).

Видеоадаптер (video adapter), или графический адаптер (graphics adaper), получает данные об изображении от компьютера и преобразует их в удобную для монитора форму. От того, какой видеоадаптер установлен в вашей системе, зависит не только качество изображения на экране, но и его резкость, количество цветов и стабильность. Большинство современных видеоадаптеров отображают текст и простую графику вполне прилично, но при работе с приложениями, активно использующими сложную графику, различия между моделями становятся весьма существенными.

Ещё посмотрите лекцию "Принципы нормализации" по этой теме.

Монитор (monitor) отображает картинку, передаваемую ему видеоадаптером. Качество изображения, которое вы видите, зависит в первую очередь именно от монитора. Мониторы отличаются размерами, возможностями, дополнительными функциями, а также ценой, и сделать правильный выбор может быть не так-то просто.

Звуковая карта и колонки (sound adapter, speakers) позволяют прослушивать звуковые компакт-диски, играть в игры, смотреть DVD-фильмы с объемным звуком, звонить по телефону через Интернет на другой конец страны, использовать речевой ввод и делать многие другие приятные вещи. Без них персональный компьютер способен лишь издавать предупреждающие сигналы с помощью встроенного динамика. Звуковая карта может быть интегрирована в материнскую плату. Вместо колонок могут использоваться наушники.

Клавиатура (keyboard) и мышь (mouse) - основные средства ввода данных в персональный компьютер. Клавиатура используется для ввода текста; мыши, трекболы и другие координатно-указательные устройства (pointing devices) применяются при работе с графическими интерфейсами пользователя. В современных играх и симуляторах могут использоваться игровые устройства управления (джойстики и т. п.).

Коммуникационные порты (communications ports) позволяют подключать к персональному компьютеру внешние устройства, такие как принтеры и модемы. Последовательные порты, которые отживают свой век, но все еще важны для некоторых приложений. Параллельные порты, которые все еще достаточно широко используются для подключения принтеров. Порты универсальной последовательной шины (Universal Serial Bus - USB), постепенно вытесняющие устаревающие последовательные и параллельные порты.

Корпус и блок питания (case или chassis, power supply) завершают список компонентов персонального компьютера. Внутри корпуса размещается сам персональный компьютер и его внутренние периферийные устройства. Блок питания стабилизирует напряжение и подает его на все компоненты системы, а также обеспечивает вентиляцию внутри корпуса, защищая компоненты от перегрева.

[1] Разъем Socket 370 существует в трех версиях, отличающихся друг от друга по назначению контактов и списку поддерживаемых процессоров. Ранние версии материнских плат Socket 370/PPGA обеспечивали поддержку только процессоров Celeron с ядром Mendocino. Позднее появились платы Socket 370/FC-PGA, поддерживающие процессоры Pentium III FC-PGA с ядром Coppermine и Celeron FC-PGA с ядром Coppermine. Самые новые материнские платы с Socket 370 названы Intel универсальными, потому что на них могут быть установлены любые процессоры, рассчитанные на Socket 370, включая Pentium III и Celeron с ядром Tualatin.