Устройство персонального компьютера ( Теоретическая часть)

Содержание:

Введение

Компьютер в жизни человека занимает не последнее место. Нужно знать и уметь им пользоваться. Каждый человек, который работает на персональном компьютере (далее – ПК), не всегда представляет себе из чего сосотит ПК. Поэтому в своей работе хочется изучить все особенности ПЭВМ. Изучить устройство ПК и его основных компонентов. К каждому компоненту уделить должное внимание и изучить особенности. Научиться правильно собирать и разбирать компоненты. Правильно подключить все периферийные устройства.

1. Теоретическая часть

• 1. Устройство ПК

Персональный компьютер состоит из двух частей аппаратной и программной. Состав ПК приведен на рис. 1.

Рис. 1. Конфигурация ПК

1. Монитор.
2. Модем.
3. Системный блок.
4. Мышь.
5. Акустическая система.
6. Принтер.
7. Клавиатура.

Системный блок состоит из:

1. Корпус.
2. Блок питания.
3. Жесткий диск.
4. Материнская плата.
5. Процессор.
6. Оперативная память.

1.2 Корпуса

Корпус системного блока представляет собой металлическое шасси и снимаемую оболочку, а также пластиковую переднюю панель для эстетического вида. Корпус системного блока содержит основные компоненты компьютерной системы. Существует множество разновидностей корпусов ПК. Каждая разновидность обладает характеристиками, рассчитанными для работы в определенной среде. Основными характеристиками корпуса являются следующие:

·    вентиляционные возможности;

·    общая емкость жестких дисков;

·    портативность;

·    способы установки печатных плат;

1. Кнопка Power - для включения и выключения персонального компьютера.
2. Кнопка Reset - производит перезагрузку персонального компьютера.
3. Индикатор включения. Этот индикатор горит зелным цветом, значит напряжение поступает на материнскую плату с блока питания.
4. Индикатор HDD. Этот индикатор горит оранжевым цветом в момент обращения к накопителю.
5. Оптический накопитель, дисковод для компакт – дисков.

На задней панели корпуса есть планка с отверстиями для разъемов:

1. Разъем для подключения мыши и клавиатуры (PS/2 или USB).
2. Разъем для подключения USB устройств.
3. Для подключения принтера так же используют порт USB.
4. Линейный аудиовыход.
5. Линейный аудиовход.
6. Разъем для микрофона.
7. D-Sub (VGA) разъем, который считается устаревшим либо через DVI.
8. Разъем для подключения шнура питания.
9. Выключатель напряжения питания.

Можно выделить следующие четыре основных типа корпусов ПК:

1. Desktop.
2. Tower.
3. Low-profiledesktop.
4. Portable.

Настольные (desktop) ПК предназначены для горизонтального размещения на рабочем столе.

Башни (tower). Корпуса вертикального типа, обычно они размещаются под столом. Минибашни (minitower) имеют малый размер, а башни среднего размера (midtower) ростом повыше. Вертикальные корпуса можно также ставить на стол.

Настольные низкого профиля (low-profiledesktop). Особенность настольного корпуса уменьшенной высоты, достигаемой применением объединительной платы (backplane), которая позволяет монтировать платы расширения горизонтально.

Портативные (portable), также называемые ноутбуками (notebook) или лэптопами (laptop). Предоставляют возможность мобильности.

• 1. Блок питания

Блок питания (далее – БП) персонального компьютера является основным источником энергии от которого зависит работа системы. Задача БП преобразовывать переменное сетевое напряжение в постоянное: 3.3 и 5В – для питания микросхем; 12В – для: процессора, видеокарты, жёсткого диска, привода, системы охлаждения.

Мощность, (Вт) является главным параметром БП. Желательно использовать БП с запасом мощности, чтобы обеспечить максимально эффективную работу системы под нагрузкой.

• 1. Жесткий диск

Жёсткий диск (HDD) – запоминающее устройство, назначение которого это хранение данных. Информация сохраняется на жестких носителях имеющих ферромагнитное покрытие.

Гермозона включает в себя: корпус из прочного сплава, диски с магнитным покрытием, блок головок с устройством позиционирования и электропривод шпинделя.

Блок головок пакет рычагов из пружинистой стали с закрепленными головками на концах.

Пластины изготовлены из металлического сплава и покрыты напылением ферромагнетика. Диски жёстко закреплены на шпинделе, который вращается со скоростью несколько тысяч оборотов в минуту.

1.5 Материнская плата

Материнская плата — основной элемент архитектуры ПК, представляет собой многослойную плату с предустановленным набором микросхем, служит для объединения компонентов в единую систему (компьютер).

Логическая схема материнской платы

Любая материнская плата имеет общепринятую архитектуру, которая обеспечивает совместимость между комплектующими. Рис.2

Рис. 2. Логическая схема материнской платы

Основным элементом логической схемы материнской платы является чипсет, от которого зависит слаженная работа всех компонентов ПК. Чипсет содержит северный и южный мосты. Северный мост отвечает за взаимодействие процессора с оперативной памятью (ОЗУ) и видеокартой. Южный мост отвечает за работу шин PCI и PCI-Express, контроллеров: SATA, USB , Ethernet и т.д., также взаимодействует с базовой системой ввода-вывода (BIOS).
 

Рис. 2. Конструкция материнской платы

Схема материнской платы включает в себя множество слотов для установки компонентов. Для установки процессора используется гнездо — сокет (socket). Для того, чтоб использовать оперативную память, её достаточно разместить в слотах, которые находятся справа от гнезда процессора. Видеокарта, размещается в слоте x16 шины PCI-Express. Другие комплектующие выпускаются под слоты PCI-Express x1 и PCI. Шина PCI является устаревшей. Для подключения жёстких дисков используют SATA-разъёмы. Материнская плата имеет коннекторы для подключения: фронтальной панели системного блока, индикаторов, кнопок старта и перезагрузки.

1.6 Процессор

Процессор (микропроцессор, центральное процессорное устройство) – сложная микросхема, является главной составной частью любого компьютера. Это устройство осуществляет обработку информации, выполняет команды пользователя, а также руководит другими частями компьютера.

Сокет (socket) – это гнездовой разъём на материнской плате, в который устанавливается процессор.

Определенный процессор можно установить только на материнскую плату с подходящим разъемом, имеющим соответствующие размеры, необходимое количество и структуру контактных элементов.

1.7 Оперативная память

Оперативное запоминающее устройство – (ОЗУ) – это один из главных элементов компьютера, который представляет собой временную память. Такое название получено благодаря быстрой работе и способности создавать условия для мгновенного считывания процессором информации.

Существует несколько типов модулей памяти:

1. DDR (с частотой 200-400 МГц) — является устаревшим видом ОЗУ, который на сегодняшний день не используется. Этот модуль представляет собой 184-контактную плату. Стандартным напряжением является напряжение в 2,5 В.

2. DDR2 – является устаревшим видом ОЗУ. DDR2 (с частотой 533-1200 МГц) делает выборку 4 бита данных за один такт работы процессора, в то время как DDR только 2 бита. Такой модуль имеет по 120 контактов с двух сторон, и стандартным напряжением для него 1,8 В.

3. DDR3 (частота 800-2400 МГц) – не часто используемый тип, который дает возможность делать выборку 8 бит данных за один такт работы процессора. Он также представляет собой 240-контактную плату, но имеет на 40% меньше энергопотребления, чем у DDR2, а рабочее напряжение 1,5 В.

4. DDR4 — новый тип, который является следующим шагом эволюционного развития. Данный тип имеет большую частоту (от 2133 до 4266 МГц) и меньшее энергопотребление. Также значительно повысилась надежность работы благодаря механизму контроля чётности на шинах адреса и команд. Массовое распространение получила в 2016 году после выхода нового поколения процессоров Intel Skylake.

1. Внешние комплектующие

Внешние комплектующие – комплектующие которые размещаются вне корпуса компьютера и подключаются к нему через различные интерфейсные разъемы.

Внешние комплектующие:

1. Мышь.
2. Клавиатура.
3. Монитор.
4. Принтер.

2.1 Мышь

Мышь– устройство управления. Манипулятор «мышь» (разговорное «мышка») — одно из устройств ввода, обеспечивающих интерфейс пользователя с компьютером. Мышь воспринимает своё перемещение в рабочей плоскости и передаёт эту информацию компьютеру.

Типы компьютерных мышей (манипуляторов).

Механические мыши

В старых моделях, для управления движением курсора по экрану, использовались поперечное и продольное колесики, управлявшие, движением по вертикали и горизонтали.

Далее появилась более совершенная конструкция – пластиковый шарик, приводящий в движение ролики. На сегодняшний день, механические мыши полностью отсутствуют в продажах.

Оптические мыши.

Основной компонент с системой линз, фиксирующий перемещение манипулятора по рабочей плоскости, с помощью непрерывно следующих друг за другом снимков.

Могут использоваться на любой ровной поверхности, кроме стекла, зеркала и других отражающих покрытий. Сегодня это один из распространенных типов компьютерных мышек.

Лазерные мыши

Вместо сенсора используется узконаправленный лазерный луч. По сравнению с предыдущим вариантом, он обеспечивает более точное позиционирование, но стоит существенно дороже. Работает на зеркальных, стеклянных и других отражающих покрытий.

Трекбол

Разновидность, которая ни формой, ни принципом действия не напоминает прародителя. Для управления движением курсора используется сфера, расположенная в верхней части устройства.

Индукционные мыши

Работают только со специальным ковриком. Обеспечивают точное позиционирование и не нуждаются в дополнительных элементах питания.

Гироскопические мыши

Такое устройство оборудовано гироскопом, поэтому фиксирует движение во всех трех плоскостях. Управление требует определенной сноровки, и на сегодня для таких мышек нет работающих на 100% программного обеспечения.

Сенсорная мышь

Это разработка компании Apple. Мышь не нужно двигать по коврику. Она К лишена кнопок – все заменяет сенсорная поверхность.

2.2 Клавиатура

Клавиатура компьютера – элемент персонального компьютера или ноутбука, состоящий из кнопок, функция которого заключается в вводе текста (данных). Состоит из расположенных в определенном порядке буквенных, цифровых и дополнительных функциональных клавиш.

Одним словом, клавиатура — это то, с помощью чего вы можете вносить данные в компьютер: набирать текст, вызывать какие-то действия сочетаниями клавиш.

Роль клавиатуры в персональном компьютере достаточно велика, как для обычного пользователя, использующего ее для развлечения, так и для того, кто работает за компьютером. Нельзя сказать, что без физической клавиатуры вы не сможете пользоваться ПК. Сможете, но это будет достаточно долго и неудобно. Вам понадобиться мышь при помощи которой необходимо нажимать клавиши на экранной клавиатуре.

2.3 Монитор

Монитор – это устройство, предназначенное для вывода информации в визуальном представлении: текст, графика, видео на экран. Устройство является одним из основных интерфейсов взаимодействия пользователя и ПК.

Основные характеристики монитора:

У монитора существует несколько характеристик - это диагональ экрана, соотношение сторон, разрешение ЖК-матрицы, частота обновления, набор интерфейсов для подключения к ПК.

Диагональ матрицы (экрана)

Размер матрицы монитора обычно указывают в дюймах (17”, 19”, 22”). Большинство производителей предоставляют большой выбор мониторов с диагональю от 19 до 55 дюймов. Размер матрицы монитора сильно влияет на комфорт в работе: больше информации отображается одновременно, текст более четкий, фильмы, игры лучше воспринимаются.

Соотношение сторон

На сегодняшний день мониторы с соотношением сторон 3:4 выведены из эксплуатации их практически нет на рынке. В основном, все современные мониторы обладают широкоформатным соотношением 16:9. Самое большое распространение получили мониторы формата 16:9. Не все, но часть производителей мониторов предлагают очень узкие мониторы с соотношением сторон 21:9. Они очень удобны при работе с видео, графикой, текстом, электронными таблицами, а также отлично подходят для высококачественных игр. Диагональ такого монитора, как правило, составляет 29 дюймов и имеет разрешение 2560х1440 точек на дюйм.

Разрешение экрана

Эта, величина которая указывает на количество пикселей по горизонтали и вертикали каким обладает матрица монитора. Чем выше качество матрицы, тем больше будет пикселей, а это, сильно влияет на качество изображения. Самыми популярными мониторами являются с минимальным количеством пикселей – 1920 на 1080, что соответствует разрешению Full HD.

Частота обновления экрана монитора

Параметр указывает на количество формируемых кадров в секунду при построении картинки. Чем выше частота обновления экрана монитора, тем более плавно передаются движения. В основной своей массе, современные мониторы имеют частоту обновления экрана – 60 Гц, что вполне достаточно для домашнего ПК. Самая высока частота обновления экрана (до 150 Герц) присутствует в наиболее дорогих моделях с поддержкой 3D-контента.

Интерфейсные разъемы

Недорогие мониторы обычно подключаются к ПК через D-Sub (VGA) разъем, который считается устаревшим либо через DVI. Интерфейс DVI бывает двух типов: DVI-D – цифровой и DVI-I (аналоговый/цифровой). Мониторы обладающие большой диагональю, подключаются через HDMI-интерфейс. HDMI способен передавать видео и аудио сигналы одновременно.
 

2.4 Принтер

Принтер — это устройство, назначение которого переносить текст или изображения на бумагу и прочие твердые поверхности. Это простое определение.

Виды, типы, классификация печатающих устройств

Матричные

Струйные

Лазерные

Сублимационные

Матричный

Считается самой старой моделью. Устройство похоже на печатную машинку. У матричного принтера количество иголок может превышать 20 штук (стандартное количество 9 штук). Они делают удары по красящей ленте, в следствии чего текст появляется на бумаге. Диаметр иголки влияет на диагональ точек, которые создают символ. Для матричных принтеров используется специальная бумага. Рулонная или фальцованная. Важная характеристика – это надпись, которую сделал принтер которую невозможно исправить или незаметно изменить. Матричные используются в банках, кассах и других специфических заведениях.

Струйные

Работает методом вытекания чернил через сопла. Дюзы маленькие и расположены вдоль поверхности картриджа или головки. В матричной и в струйной конструкции изображение наносится путем создания точек. Но в этом случае применяется матрица, которая печатает при помощи жидкой краски. Иногда непосредственно на картридже присутствует печатная головка. Сейчас очень популярной считается система, которая подает чернила непрерывно. Печать становится качественнее, а цена доступнее.

Лазерный

Работает методом фотокопирования. Такой вид печати разработан еще до начала Второй мировой войны. Основой считается фотобарабан, удерживающий электрические заряды. Луч лазера, попавший на эту деталь, снимает заряд с определенного перечня точек. А на покрытие барабана переносится тонер – чернильный порошок. Он переносится на бумагу, что позволяет создавать изображение, и прилипает к бумаге под воздействием высокой температуры и остается на ней.

Сублимационный

Еще называется термосублимационным. У принтера нестандартные функции – он может делать распечатки на плотной поверхности (например, пластик). Внутри исполняются черный, цветной, а также защитный картриджи. Процесс нанесения красителя выглядит примерно таким образом:

1. Поверхность, на которую наносится изображение, нагревается до нужной температуры.
2. В микропоры вводятся чернила на большой скорости и в нужном количестве.
3. Каждый цвет наносится отдельно от других.
4. Краска наносится поперечными линиями аналогично струйной печати.
5. Для защиты от вымывания, стирания и выцветания наносится защитный слой.

6. Практическая часть

3.1 Сборка компьютера

Инструкция по сборке ПК. Основные компоненты сборки:

1. Корпус.
2. Блок питания
3. Материнская плата с документацией к ней.
4. Процессор.
5. Кулер (вентлиятор охлаждения) для процессора.
6. Модули оперативной памяти.
7. Привод DVD – RW.
8. Жесткий диск, ssd –диск (твердотелый накопитель).
9. Видеокарта.
10. Монитор.
11. Клавиатура.
12. Мышь.
13. Принтер.

Инструменты.

1. Крестовая отвертка.
2. Плоская отвертка.
3. Пинцет.
4. Термопаста, для нанесения на поверхность процессора, для передачи максимального количества тепла.
5. Набор винтов разного типа для крепления компонентов компьютера к корпусу.
6. Комплект шлейфов SATA (для подключения жесткого диска, ssd- диска (твердотелый накопитель), а так же привода DVD-RW).
   1. Подготовка корпуса к установке компонентов

1. Снять боковые стенки корпуса отвернув винты держащие боковые стенки, либо отстегнуть держатели на боковых стенках.

2. Снять передние планки корпуса. Они пластмассовые, и держатся на защелках. Достаточно просто выдавить их внаружу, не придавая физических усилий.

3.3 Установка материнской платы

1. Прикоснуться к батареи, что бы снять с себя статический заряд.

2. Установливаем материнскую плату в корпус, так что бы отверстия на материнской плате и на корпусе совпадали.

3.4 Установка компонентов на материнскую плату

1. Под материнскую плату необходимо подложить транспортировочный материал (поролон) который находится в комплекте с материнской платой.

2. Находим на материнской плате разъем для процессора. Сбоку от разъема есть небольшой металический фиксатор. Приподнять его.

3. Устанавливаем процессор, обычно на процессоре есть метка на одном из углов процессора. Не прилагая никаких усилий вставляем в разъем процессор. Опускаем металлический фиксатор и фиксируем процессор.

4. Наносим на всю поверхность процессора равномерный слой термопасты.

5. Находим на вентиляторе (кулере) небольшую выемку и на разъеме процессора. Установливаем вентилятор.

6. Выбираем разъем для модулей памяти (DDR4,DDR5).

7. Находим выемку (срез) на модуле памяти. Повернуть модуль памяти так, что бы выемки (срез) совпадали с выступами на разъеме.

8. Развести пластмассовые фиксаторы в стороны. Установить модуль памяти в разъем, надавить на него сверху, с обоих сторон, так что бы он плотно вошел в разъем. Закщелкнуть фиксаторы.

9. Установить материнскую плату в корпус. Закрепить винтами.

10.Установить графическую карту (видеокарта) в разъем PCI-Express. Закрепить видеокарту прикуртив к задней стенке корпуса винтом.

3.5 Подключение жесткого диска и DVD/RW

Найти внутри корпуса отсеки и установить в них жесткий диск или ssd-диск (твердотелый накопитель). Закрепить с помощью винтов. Устанавливаем в самый верхний отсек DVD-RW тем самым мы оставляем небольшое пространство снизу, для охлаждения жесткого диска воздушным потоком.

3.6 Подключение проводов

От блока питания выходит пучок проводов питания. Подключаем провода питания к жесткому диску, приводу DVD-RW.

Подключаем провод питание к материнской плате с 20-контактным разъемом на конце проводов.

Подключаем шлейфы SATA к жесткому диску, DVD-RW и к материнской плате в соотвествующие слоты. На сегодняшний день, все слоты на материнской плате обозначены цветами. Это сделано для простоты и удобсвтва подключения компнентов.

3.7 Подключение аппаратной части

Подключаем мышь в разъем USB. Подключаем клавиатуру к разъему USB. Подключаем монитор кабелем к разъему DVI или VGA, смотря какой видео вход.

Заключение

Я провел огромную работу, изучил устройство персонального компьютера и его основных компонентов (комплектующих). С каждым компонентом провел отдельные работы и более подробно их изучил. Научился правильно собирать и разбирать компоненты в корпус, устанавливать все компоненты на материнскую плату, подключать все периферийные устройства. Изучил все особенности которые могут встречаться в конструкции ПЭВМ. Проведя эту работу я достиг своей цели, которую я ставил перед собой.

Список используемой литературы

1. В.В. Старков Архитектура персонального компьютера: организация, устройство, работа. Учебное пособие для вузов. - 2-е изд., стереотип. / В.В. Старков. - М.: 2016.

2. А.Г. Жадаев Персональный компьютер. Сборка, запуск, диагностика / А.Г. Жадаев. - М.: НТ Пресс, 2008.

3. В.В. Мельниченко Оптимальный ПК. Устройство, сборка, настройка / В.В. Мельниченко, Д.В. Капитун, А.В. Легейда. - Москва: 2008.