На допомогу студенту! Апаратна реалізація комп’ютера

Системна (материнська плата)

Системна плата або материнська плата (англ. Motherboard, MB. Також використовується назва англ. Mainboard - головна плата) - це складна багатошарова друкована плата, на якій встановлюються основні компоненти персонального комп'ютера (центральний процесор, контроллер ОЗУ і власне ОЗУ, завантажувальний ПЗП, контролери базових інтерфейсів вводу-виводу). Як правило, системна плата містить роз'єми (слоти) для підключення додаткових контролерів, для підключення яких зазвичай використовуються шини USB, PCI і PCI-Express.

Основні компоненти, встановлені на системній платі:

Центральний процесор.
набір системної логіки (англ. chipset) - набір мікросхем, що забезпечують підключення ЦПУ до ОЗУ і контролерам периферійних пристроїв. Як правило, сучасні набори системної логіки будуються на базі двох НВІС: «північного» і «південного мостів».

Північний міст (англ. Northbridge), MCH (Memory controller hub), системний контролер - забезпечує підключення ЦПУ до вузлів, що використовують високопродуктивні шини: ОЗУ, графічний контролер.

Для підключення ЦПУ до системного контроллера можуть використовуватися такі FSB-шини, як Hyper-Transport і SCI.

Зазвичай до системного контролеру підключається ОЗУ. В такому випадку він містить в собі контроллер пам'яті. Таким чином, від типу застосованого системного контроллера зазвичай залежить максимальний обсяг ОЗУ, а також пропускна здатність шини пам'яті персонального комп'ютера. Але в даний час є тенденція вбудовування контролера ОЗУ безпосередньо в ЦПУ (наприклад, контролер пам'яті вбудований в процесор в AMD K8 і Intel Core i7), що спрощує функції системного контролера і знижує тепловиділення.

Як шини для підключення графічного контролера на сучасних системних платах використовується PCI Express. Раніше використовувалися загальні шини (ISA, VLB, PCI) і шина AGP.

Південний міст (англ. Southbridge), ICH (I / O controller hub), периферійний контролер - містить контролери периферійних пристроїв (жорсткого диска, Ethernet, аудіо), контролери шин для підключення периферійних пристроїв (шини PCI, PCI-Express і USB), а також контролери шин, до яких підключаються пристрої, які не потребують високої пропускної здатності (LPC - використовується для підключення завантажувального ПЗУ; також шина LPC використовується для підключення мультіконтроллером (англ. SuperI / O) - мікросхеми, що забезпечує підтримку «застарілих» нізкопроїзводітельних інтерфейсів перед чи даних: послідовного і паралельного інтерфейсів, контролера клавіатури і миші).

Як правило, північний і південний мости реалізуються у вигляді окремих НВІС, однак існують і одночиповие рішення. Саме набір системної логіки визначає всі ключові особливості системної плати і те, які пристрої можуть підключатися до неї.

ОЗУ може виготовлятися як окремий блок або входити в конструкцію однокрісталльной ЕОМ або мікроконтролера.

завантажувальний ПЗП - зберігає ПО, яке виповнюється відразу після включення живлення. Як правило, завантажувальний ПЗП містить BIOS, однак може містити і ПО, що працюють в рамках EFI.

Зовнішня (довготривала) пам'ять

Основне призначення зовнішньої пам'яті комп'ютера - довготривале зберігання великої кількості різних файлів (програм, даних і т.д.). Пристрій, який забезпечує запис / зчитування інформації, називається накопичувачем, а зберігається інформація на носіях. Найбільш поширеними є накопичувачі наступних типів:

Накопичувачі на гнучких магнітних дисках (НГМД)-диски діаметром 3,5 "(ємність 1,44 Мб);
Накопичувачі на жорстких магнітних дисках (НЖМД) інформаційної ємністю від 1 ГБ до нескінченності;
Накопичувачі CD-ROM ємністю 700 Мб;
Накопичувачі DVD-ROM ємністю до 17 Гб.
Flash-пам'ять

Жорсткі магнітні диски складаються з декількох дисків, розміщених на одній осі та обертаються з великою кутовою швидкістю (кілька тисяч обертів на хвилину), укладених в металевий корпус. Велика інформаційна ємність жорстких дисків досягається за рахунок збільшення кількості доріжок на кожному диску до декількох тисяч, а кількості секторів на доріжці - до декількох десятків. Велика кутова швидкість обертання дисків дозволяє досягати високої швидкості зчитування / запису інформації (більше 5 Мб / с).

CD-ROM накопичувачі використовують оптичний принцип читання інформації. Інформація на CD-ROM диску записана на одну спиралевидную доріжку (як на грамплатівці), що містить чергуються ділянки з різною що відображає. Лазерний промінь падає на поверхню обертового CD-ROM-диска, інтенсивність відбитого променя відповідає значенням 0 або 1. C допомогою фотоперетворювача вони перетворюються в послідовності електричних імпульсів.

Швидкість зчитування інформації в CD-ROM накопичувачі залежить від швидкості обертання диска. Перші CD-ROM накопичувачі були одношвидкісними і забезпечували швидкість зчитування інформації 150 Кб / с, в даний час все більшого поширення набувають 24-швидкісні CD-ROM накопичувачі, які забезпечують швидкість зчитування інформації до 3,6 Мб / с.

Інформаційна ємність CD-ROM диска може досягати 640 Мб. Виробляються CD-ROM диски або шляхом штампування (диски білого кольору), або записуються (диски жовтого кольору) на спеціальних пристроях, які називаються CD-recorder.

Перше покоління DVD-ROM накопичувачів забезпечувало швидкість зчитування інформації приблизно 1,3 Мбайт / с. В даний час 5-швидкісні DVD-ROM досягають швидкості зчитування до 6,8 Мбайт / с.

Існують CD-RіDVD-R диски (R - recordable, записується), які мають золотистий колір. Спеціальні CD-R і DVD-R дисководи мають досить потужним лазером, який в процесі запису інформації змінюють відображає здатність ділянок поверхні записуваного диска. Інформація на таких дисках може бути записана тільки один раз.

Існують також CD-RWіDVD-RW диски (RW - Rewritable, перезаписуваний), які мають «платиновий» відтінок. Спеціальні CD-RW і DVD-RW дисководи в процесі запису інформації також змінюють відображає здатність окремих ділянок поверхні дисків, проте інформація на таких дисках може бути записана багаторазово. Перед перезаписом записану інформацію «стирають» шляхом нагрівання ділянок поверхні диска за допомогою лазера.

Flash-пам'ять. Flash-пам'ять - це незалежний тип пам'яті, що дозволяє записувати і зберігати дані в мікросхемах. Карти Flash-пам'яті не мають в своєму складі рухомих частин, що забезпечує високу схоронність даних при їх використанні в мобільних пристроях.