Будова персонального комп’ютера

Персональний комп’ютер (ПК) — це пристрій, що виконує операції введення інформації, оброблення її за певною програмою, виведення одержаних результатів у формі, придатній для сприйняття людиною.

ПК
Персональний комп'ютер

Якість комп’ютера характеризується багатьма показниками. Це – набір інструкцій (команд), які комп’ютер здатен розуміти і виконувати; швидкість роботи (швидкодія) центрального процесора (ЦП); кількість пристроїв введення-виведення, які можна приєднати до нього одночасно; споживання електроенергії та ін. Головним показником є швидкодія – кількість операцій, яку ЦП здатний виконати за одиницю часу.

Структура комп’ютера – це модель, що встановлює склад, порядок та принципи взаємодії її компонентів.

Основні функції визначають призначення комп’ютера: оброблення та зберігання інформації, обмін інформацією із зовнішніми об’єктами. Додаткові функції підвищують ефективність виконання комп’ютером основних функцій: забезпечують ефективні режими її роботи, діалог з користувачем, високу надійність. Ці функції комп’ютера реалізуються за допомогою її компонентів – апаратних та програмних засобів.

За кожну функцію відповідають спеціальні блоки комп’ютера: пристрій введення, системний блок, пристрій виведення. Всі ці блоки складаються з окремих дрібніших пристроїв. Номенклатура блоків може варіюватися, але мінімальний комплект складають: системний блок, клавіатура, монітор, маніпулятор (миша). В числі додаткових пристроїв можуть бути: принтер, додатковий накопичувач та ін.

Розіб’ємо частини комп’ютера на чотири основні групи:

  1. Системний блок
  2. Периферійні пристрої
  3. Засоби маніпулювання
  4. Засоби відображення

Системний блок – основна частина комп’ютера, де відбуваються всі обчислювальні процеси. Системний блок досить складний і складається з різних компонентів. Ці компоненти ми розглянемо пізніше.

Засоби маніпуляції: клавіатура, миша, ігровий джойстик. Всі ті пристрої за допомогою, яких ми «говоримо» комп’ютеру що робити, які обчислювальні процеси запускати зараз.

Засоби відображення – це, перш за все монітор. Всі інформація про роботу комп’ютера виводитиметься саме на монітор. Монітор дозволяє відстежувати, що відбувається в комп’ютері в даний час, яким обчислювальним процесом зайнятий комп’ютер.

Периферійні пристрої – пристрої конструктивно відокремлені від системного блоку. Пристрої, що мають власне управління і працюють за командами системного блоку. Служать для зовнішньої обробки даних. До периферійних пристроїв можна віднести принтери, сканери, модеми, зовнішні запам’ятовуючі пристрої.

Системна (материнська) плата

Системна плата (материнська плата, motherboard, MB, mainboard) – це складна багатошарова друкована плата, на якій встановлюються основні компоненти персонального комп’ютера (центральний процесор, контроллер ОЗП і власне ОЗП, завантажувальний ПЗП, контролери базових інтерфейсів вводу-виводу). Як правило, системна плата містить роз’єми (слоти) для під’єднання додаткових контролерів, для підключення яких зазвичай використовуються шини USB, PCI та PCI-Express.

Основні компоненти системної плати:

  1. Сокет – гніздо, в якому знаходиться центральний процесор.

Сокет
Сокет (s1155) під процесори Intel Core i3

  1. Набір системної логіки (англ. chipset) – набір мікросхем, що забезпечують підключення ЦП до ОЗП і контроллерів периферійних пристроїв. Як правило, сучасні набори системної логіки будуються на базі двох НВІС (надвеликих інтегральних схем): «північного» і «південного мостів».

Північний міст (Northbridge), MCH (Memory controller hub), системний контроллер – забезпечує підключення мікропроцесора до вузлів, що використовують високопродуктивні шини: ОЗП, графічний контроллер.

Північний міст
Північний міст Intel X38

Зазвичай до системного контроллера підключається ОЗП. У такому випадку він містить в собі контроллер пам’яті. Таким чином, від типу застосованого системного контроллера зазвичай залежить максимальний об’єм ОЗП, а також пропускна здатність шини пам’яті персонального комп’ютера. Але в даний час є тенденція інтеграція контролера ОЗП безпосередньо в ЦП (наприклад, контролер пам’яті вбудований у процесор в AMD K8 і Intel Core i7), що спрощує функції системного контролера і знижує тепловиділення.

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

Комп’ютерна шина (Computer bus, bidirectional universal switch – двонаправлений універсальний комутатор) – в архітектурі комп’ютера підсистема, яка передає дані між функціональними блоками комп’ютера. Зазвичай шина управляється драйвером. На відміну від зв’язку точка-точка, до шини можна підключити кілька пристроїв по одному набору провідників. Кожна шина визначає свій набір конекторів (з’єднань) для фізичного підключення пристроїв, карт і кабелів.

Шина HyperTransport (HT), раніше відома як Lightning Data Transport (LDT), – це двонаправлена послідовно/паралельна комп’ютерна шина з високою пропускною здатністю і малими затримками. Шина HyperTransport знайшла широке застосування, в основному, в якості заміни шини процесора. Комп’ютери, що використовують HyperTransport більш універсальні і прості, а також більш продуктивні.

Стандарт HyperTransport
Порівняльна схема материнських план на базі стандартної FSB-шини та шини Hyper-Transport

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

ISA (Industry Standard Architecture) – 8- або 16-розрядна шина вводу/виводу IBM PC-сумісних комп’ютерів. Служить для підключення плат розширення стандарту ISA. Конструктивно виконується у вигляді 62-х або 98-контактного роз’єму на материнській платі.

ISA
ISA шина

PCI (Peripheral component interconnect, дослівно – взаємозв’язок периферійних компонентів) – шина вводу/виводу для підключення периферійних пристроїв до материнської плати комп’ютера.

В даний час інтерфейс PCI поступово витісняється інтерфейсами PCI Express, HyperTransport і USB. На сучасні материнські плати (станом на 2010 рік) встановлюється лише один, рідко два PCI роз’єми, замість 5-6, що встановлювалися раніше. На деякі сучасні материнські плати (в основному High-End класу) PCI роз’єм не встановлюється зовсім.


Сучасна материнська плата з шинами PCI та PCIe

PCI-пристрої з точки зору користувача самонаштовувані (Plug and Play). Після старту комп’ютера системне програмне забезпечення обстежує конфігураційний простір PCI кожного пристрою, підключеного до шини, і розподіляє ресурси.

Специфікація шини PCI

  • частота шини – 33,33 або 66,66 МГц, передача синхронна;
  • розрядність шини – 32 або 64 біта, шина мультиплексована (адреса і дані передаються по одних і тих самих лініях);
  • пікова пропускна здатність для 32-розрядного варіанта, що працює на частоті 33,33 МГц – 133 Мбайт/с;
  • напруга 3,3 чи 5 В.

PCI Express (PCIe, PCI-E) – комп’ютерна шина, що використовує програмну модель шини PCI і високопродуктивний фізичний протокол, заснований на послідовній передачі даних.

Висока пікова продуктивність шини PCI Express дозволяє використовувати її замість шин AGP і тим більше PCI і PCI-X. PCI Express замінила ці шини в персональних комп’ютерах.

Для підключення пристрою PCI Express використовується двонаправлене послідовне з’єднання типу точка-точка; це різко відрізняється від PCI, в якій всі пристрої підключаються до загальної 32-розрядної паралельної двобічної шини.

З’єднання між двома пристроями PCI Express складається з однієї (x1) або декількох (x2, x4, x8, x12, x16 і x32) двонаправлених послідовно з’єднаних ліній. Кожен пристрій має підтримувати з’єднання принаймні з однією лінією (x1).

Південний міст (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 ПЗП; також шина LPC використовується для підключення мультиконтролера (англ. Super I/O) – мікросхеми, що забезпечує підтримку «застарілих» низькопродуктивних інтерфейсів передачі даних: послідовного та паралельного інтерфейсів, контролера клавіатури і миші).

Південний міст
Південний міст Intel

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

  1. Роз’єми для оперативної пам’яті.

Роз'єми для ОЗП
Слоти для ОЗП типу DDR3

Оперативна пам’ять (оперативний запам’ятовуючий пристрій, ОЗП) – пам’ять, частина системи пам’яті ЕОМ, до якої процесор може звернутися за одну операцію. Призначена для тимчасового зберігання даних і команд, необхідних процесору для виконання ним операцій. Оперативна пам’ять передає процесору дані безпосередньо, або через кеш-пам’ять. Кожна комірка оперативної пам’яті має свою індивідуальну адресу.

ОЗП може виготовлятися як окремий блок або входити в конструкцію однокристаліної ЕОМ чи мікроконтролера.

  1. Завантажувальний ПЗП – зберігає програмне забезпечення, яке виконується відразу після включення живлення. Як правило, завантажувальний ПЗП містить BIOS, однак може містити й ПЗ, що працює в рамках EFI.

BIOS (basic input/output system – базова система вводу-виводу) – реалізована у вигляді мікропрограм частина системного програмного забезпечення, яке призначається для забезпечення операційній системі API доступу до апаратури комп’ютера і підключеним до нього пристроям.

BIOS
Мікросхема BIOS

У персональних IBM PC-сумісних комп’ютерах, які використовують мікроархітектуру x86, BIOS являє собою набір записаного в мікросхему EEPROM (ПЗП) персонального комп’ютера мікропрограм (утворюють системне програмне забезпечення), які забезпечують початкове завантаження комп’ютера і подальший запуск операційної системи.

Для нових платформ, компанія Intel на заміну традиційному BIOS пропонує EFI.

EFI (Extensible Firmware Interface) – інтерфейс між операційною системою та мікропрограмами, які керують низькорівневими функціями обладнання, його основне призначення: коректно ініціалізувати обладнання при включенні системи і передати управління завантажувачу операційної системи. EFI призначений для заміни BIOS. Перша специфікація EFI була розроблена Intel, пізніше від першої назви відмовилися і остання версія стандарту носить назву Unified Extensible Firmware Interface (UEFI).

Призначення BIOS материнської плати:

  • Ініціалізація і перевірка працездатності апаратури
  • Завантаження операційної системи
  • Утиліти, доступні без завантаження ОС
  • Найпростіший драйвер

Залежно від версії BIOS і моделі материнської плати, функції настройки BIOS можуть змінюватися, а також в різних версіях одні й ті ж функції можуть мати різні назви. Довідкову інформацію з налаштування можна знайти в інструкції до материнської плати або в мережі.

Програма налаштування BIOS (англ. BIOS Setup) може бути викликана після перезавантаження комп’ютера натисканням певної клавіші чи групи клавіш. Найбільш поширені – Del, F2, F10 або Esc.

BIOS Setup
Вікно налаштувань BIOS компанії AMI

Крім того, існують певні комбінації клавіш, що дозволяють запустити мікропрограму відновлення (перезапису) BIOS в мікросхемі в разі пошкодження її апаратно, або вірусом, а також відновити параметри, що дозволяють запустити комп’ютер після невірних установок або у випадку невдалого оверклокінгу за допомогою BIOS’ів комп’ютера.

Невірні налаштування BIOS’а можуть порушити роботу комп’ютера!

Класифікація системних плат за форм-фактором

Форм-фактор системної плати – стандарт, що визначає розміри системної плати для персонального комп’ютера, місця її кріплення до корпусу; розташування на ній інтерфейсів шин, портів вводу/виводу, роз’єму центрального процесора (якщо він є) і слотів для оперативної пам’яті, а також тип роз’єму для підключення блоку живлення.

Застарілі: Baby-AT; Mini-ATX; повнорозмірна плата AT; LPX.


Материнська плата формату Mini-ATX (284 × 208 мм) AIMB-640 s478


Повнорозмірна AT (305 × 279/330 мм) плата з комп'ютера IBM PC XT

Сучасні: АТХ; microATX; Flex-АТХ; NLX; WTX, CEB


Материнська плата формату ATX (305 × 244 мм)
ASRock 870 Extreme3 sAM3


Материнська плата формату microATX (244 × 244 мм) MSI X58M s1366

Впроваджувані: Mini-ITX і Nano-ITX; Pico-ITX; BTX, MicroBTX і PicoBTX


Материнська плата формату Nano-ITX (120 × 120 мм) EPIA-N700 (VIA Chrome9)


Материнська плата формату Pico-ITX (100 х 72 мм) у порівнянні з гральною картою

Існують системні плати, які не відповідають ніяким з існуючих форм-факторів. Зазвичай це обумовлено або тим, що вироблений комп’ютер вузькоспеціалізований, або бажанням виробника системної плати самостійно виробляти і периферійні пристрої до неї, або неможливістю використання стандартних компонентів.

Вибираючи материнську плату слід враховувати її розміри (форм-фактор), тип сокета CPU і функції чіпсета. Щоб досягти найкращої продуктивності, потрібно розбиратися в таких тонкощах, як конфігурація пам’яті та підтримка графіки. Для отримання максимальної функціональності потрібно оцінити вбудовані на материнську плату пристрої і додаткові слоти розширення.

Пристрої зберігання інформації

Накопичувач на жорстких магнітних дисках або НЖМД (hard (magnetic) disk drive, HDD, HMDD, жорсткий диск, вінчестер) – пристрій зберігання інформації, заснований на принципі магнітного запису. Є основним накопичувачем даних в більшості комп’ютерів.

Характеристики:

  • Інтерфейс – сукупність ліній зв’язку, сигналів, що посилаються по цих лініях, технічних засобів, що підтримують ці лінії, і правил (протоколу) обміну. Серійні жорсткі диски можуть використовувати інтерфейси ATA (IDE, PATA), SATA, eSATA, SCSI, SAS, FireWire, SDIO і Fibre Channel.


Інтерфейси підключення жорстких дисків

  • Ємність – кількість даних, які можуть зберігатися накопичувачем. На відміну від прийнятої в інформатиці системи приставок, що позначають кратну 1024 величину, виробниками при позначенні ємності жорстких дисків використовуються величини, кратні 1000. Так, місткість жорсткого диска, маркованого як “200 ГБ”, становить 186,2 ГіБ.
  • Фізичний розмір (форм-фактор). Майже всі сучасні накопичувачі для персональних комп’ютерів і серверів мають ширину або 3,5, або 2,5 дюйма – під розмір стандартних кріплень для них відповідно у настільних комп’ютерах і ноутбуках. Також набули поширення формати 1,8 дюйма, 1,3 дюйма, 1 дюйм і 0,85 дюйма.
  • Швидкість обертання шпинделя. В даний час випускаються вінчестери з наступними стандартними швидкостями обертання: 4200, 5400 і 7200 (ноутбуки), 5400, 5900, 7200 і 10 000 (персональні комп’ютери), 10 000 і 15 000 об/хв (сервери і високопродуктивні робочі станції).
  • Обсяг буфера. Буфером називається проміжна пам’ять, призначена для згладжування відмінностей швидкості читання/запису і передачі по інтерфейсу. У сучасних дисках він зазвичай варіюється від 8 до 64 Мб.

CD-, DVD-, BD-привід – пристрій для читання/запису компакт-дисків, CD-дисків, DVD-дисків, BD-дисків. Ці пристрої відрізняються швидкістю зчитування або запису інформації, а також можливість читання/запису різних носіїв. Зараз важко зустріти у продажу, що-небудь, окрім як всеїдних DVD Multi.


Пишучий DVD-привід LG GH22NS40

Дисковод – пристрій, призначений для читання/запису інформації на дискети. У сучасних комп’ютерах встановлюється рідко. У місце дисководах в сучасних комп’ютерах встановлюють картрідер.


Зовнішній дисковод Gembird BLACK EXT USB

Картрідер – пристрій для читання/запису інформації на карти пам’яті. Картрідери відрізняються за швидкісними характеристиками читання/запису інформації. Картрідери бувають вбудованими в системний блок або конструктивно незалежні, що підключаються до системного блоку через USB-порт.


Картрідер для 3,5" відсіку (Card Reader + Hub for SATA, USB 2.0, 1394/Firewire & Audio)

Відеоадаптери

Відеокарта – плата всередині системного блоку, призначена для зв’язку системного блоку і монітора, передає зображення на монітор і бере частину обчислень на себе з підготовки зображення для монітора. Від відеокарти залежить якість зображення. Відеокарта має свою вбудовану оперативну пам’ять і свій процесор по обробці зображення.

Зазвичай відеокарта є платою розширення і вставляється в роз’єм розширення, універсальний (PCI-Express, PCI, ISA, VLB, EISA, MCA) або спеціалізований (AGP), але буває і вбудованою (інтегрованою) в системну плату (як у вигляді окремого чіпа, так і в якості складової частини північного моста чіпсета або ЦП). У цьому випадку пристрій, строго кажучи, не може бути названо відеокартою.


Шини AGP 8x та PCIe x16

AGP (Accelerated Graphics Port, прискорений графічний порт) – розроблена в 1996 році компанією Intel, спеціалізована 32-бітна системна шина для відеокарти. З’явилася одночасно з чипсетами для процесора Intel Pentium MMX.

Її відмінності від попередниці, шини PCI:

  • робота на тактовій частоті 66 МГц;
  • збільшена пропускна здатність;
  • режим роботи з пам’яттю DMA і DME;
  • поділ запитів на операцію і передачу даних;
  • можливість використання відеокарт з більшим енергоспоживанням, ніж PCI.

Перша версія (специфікація AGP 1.0) AGP 1x використовується рідко, оскільки не забезпечує необхідної швидкості роботи з пам’яттю в режимі DME.

У 1998 році вийшла друга версія (специфікація AGP 2.0) – AGP 4x, яка могла пересилати вже 4 блоки за один такт і володіла пропускною здатністю близько 1 ГБ/с. Рівень напруги замість звичайних 3,3 В був знижений до 1,5 В.

Шина AGP 8x (специфікація AGP 3.0) передає вже 8 блоків за один такт, таким чином, пропускна здатність шини досягає 2 ГБ/с. Також в стандарті була закладена можливість використання двох відеокарт (аналогічно ATI CrossFire, Nvidia SLI), однак ця можливість не була використана виробниками. Сучасні відеокарти вимагають великої потужності, понад 40 Вт, яку шина AGP дати не може, так з’явилася специфікація AGP Pro з додатковими роз’ємами живлення.

DMA (Direct Memory Access) – доступ до пам’яті, в цьому режимі основною пам’яттю вважається вбудована відеопам’ять на карті, текстури копіюються туди перед використанням з системної пам’яті комп’ютера.

DME (Direct in Memory Execute) – в цьому режимі основна і відеопам’ять перебувають ніби в загальному адресному просторі. Спільний простір емулюється за допомогою таблиці відображення адрес блоками по 4 Кб. Таким чином копіювати дані з основної пам’яті в відеопам’ять вже не потрібно, цей процес називають AGP-текстурування.

На даний момент материнські плати з слотами AGP практично не випускаються; стандарт AGP був витіснено на ринку більш швидким і універсальним PCI Express.

AMD (ATI) CrossFireX – технологія, що дозволяє одночасно використовувати потужності двох і більше (до чотирьох графічних процесорів одночасно) відеокарт Radeon для побудови тривимірного зображення.

Кожна з відеокарт, використовуючи певний алгоритм, формує свою частину зображення, яке передається в чіп Composing Engine майстер-карти, що має власну буферну пам’ять. Цей чіп об’єднує зображення кожної відеокарти і виводить фінальний кадр.

NVIDIA SLI (Scalable Link Interface) – технологія, що дозволяє використовувати потужності декількох відеокарт GeForce або Quadro FX для обробки тривимірного зображення.

Сучасні відеокарти не обмежуються простим виведенням зображення, вони мають вбудований графічний процесор, який може виконувати додаткову обробку, знімаючи це завдання з центрального процесора комп’ютера. Наприклад, усі сучасні відеокарти Nvidia і AMD (ATi) здійснюють рендеринг графічного конвеєра OpenGL і DirectX на апаратному рівні. Останнім часом також має місце тенденція використовувати обчислювальні можливості графічного процесора для вирішення неграфічних завдань (OpenCL).

Одним з перших графічних адаптерів для IBM PC став MDA (Monochrome Display Adapter) в 1981 році. Він працював тільки в текстовому режимі з роздільною здатністю 80 × 25 символів (фізично 720 × 350 точок) і підтримував п’ять атрибутів тексту: звичайний, яскравий, інверсний, підкреслений і миготливий.


Monochrome Display Adapter

Першою кольоровий відеокартою стала CGA (Color Graphics Adapter), випущена IBM і стала основою для подальших стандартів відеокарт. Вона могла працювати або в текстовому режимі з розширенням 40 × 25 і 80 × 25, або в графічному з розширенням 320 × 200 або 640 × 200. У текстових режимах було доступно 256 атрибутів символу – 16 кольорів символу і 16 кольорів фону (або 8 кольорів фону і атрибут мигання), в графічному режимі 320 × 200 було доступно чотири палітри по чотири кольори кожна, режим високого розширення 640 × 200 був монохромним.


Color Graphics Adapter

Як розвиток цієї карти з’явився EGA (Enhanced Graphics Adapter) – поліпшений графічний адаптер, з розширеною до 64 кольорів палітрою, і проміжним буфером. Було покращено розширення до 640 × 350, в результаті додався текстовий режим 80 × 43. Для режиму 80 × 25 використовувалася велика матриця – 8 × 14, одночасно можна було використовувати 16 кольорів, колірна палітра була розширена до 64 кольорів. Графічний режим також дозволяв використовувати при розширенні 640 × 350 16 кольорів з палітри в 64 кольори.


Enhanced Graphics Adapter

Потім IBM пішла ще далі і зробила VGA (Video Graphics Array – графічний відео масив). Це фактичний стандарт відеоадаптера з кінця 80-х років. Додані: текстове розширення 720×400 для емуляції MDA і графічний режим 640×480 з доступом через бітові площини. Режим 640×480 чудовий тим, що в ньому використовується квадратний піксель, тобто співвідношення числа пікселів по горизонталі й вертикалі збігається зі стандартним співвідношенням сторін екрану – 4:3. Далі з’явився IBM 8514, a з розширеннями 640x480x256 та 1024x768x256, і IBM XGA з текстовим режимом 132×25 (1056×400) і збільшеною глибиною кольору (640x480x65K).


IBM XGA

З 1991 року з’явилося поняття SVGA (Super VGA) – розширення VGA з додаванням більш високих режимів і додаткового сервісу, наприклад можливості поставити довільну частоту кадрів. Число одночасно відображуваних кольорів збільшилось до 65 536 (High Color, 16 біт) і 16 777 216 (True Color, 24 біта), з’являються додаткові текстові режими.

Графічний інтерфейс користувача, що з’явився в багатьох операційних системах, стимулював новий етап розвитку відеоадаптерів. З’являється поняття «графічний прискорювач» (graphics accelerator). Це відеоадаптери, які виконують деякі графічні функції на апаратному рівні. До числа цих функцій належать: переміщення великих блоків зображення з однієї частини екрана в іншу (наприклад, при переміщенні вікна), заливання ділянок зображення, малювання ліній, дуг, шрифтів, підтримка апаратного курсору і т.п. Прямим поштовхом до розвитку настільки спеціалізованого пристрою стало те, що графічний користувальницький інтерфейс, безсумнівно, зручний, але його використання вимагає від центрального процесора чималих обчислювальних ресурсів, і сучасний графічний прискорювач якраз і покликаний зняти з нього левову частку обчислень з остаточного виводу зображення на екран.

Сучасна відеокарта складається з наступних частин:

  • графічний процесор – займається розрахунками зображення, що виводиться, звільняючи від цього обов’язку центральний процесор, проводить розрахунки для обробки команд тривимірної графіки.


Графічний адаптер ATI Radeon Mobility HD5000

  • відеоконтролер – відповідає за формування зображення у відеопам’яті, дає команди RAMDAC (цифро-аналоговому перетворювачу) на формування сигналів розгортки для монітора і здійснює обробку запитів центрального процесора.
  • відеопам’ять – виконує роль кадрового буфера, в якому зберігається зображення, що генерується і постійно змінюється графічним процесором і виводиться на екран монітора (чи декількох моніторів). У відеопам’яті зберігаються також проміжні невидимі на екрані елементи зображення та інші дані. Відеопам’ять буває декількох типів, що розрізняються за швидкістю доступу і робочій частоті. Сучасні відеокарти комплектуються пам’яттю типу DDR, DDR2, GDDR3, GDDR4 і GDDR5.
  • цифро-аналоговий перетворювач (ЦАП, RAMDAC – Random Access Memory Digital-to-Analog Converter) – служить для перетворення зображення, формованого відеоконтролером, в рівні інтенсивності кольору, що подаються на аналоговий монітор.
  • відео-ПЗП (Video ROM) – постійний запам’ятовуючий пристрій, в який записані відео-BIOS, екранні шрифти, службові таблиці і т.п. ПЗП не використовується відеоконтролером напряму – до нього звертається тільки центральний процесор.
  • система охолодження – призначена для збереження температурного режиму відеопроцесора і відеопам’яті в допустимих межах. Розрізняють активне та пасивне охолодження.


Відеокарта
Sparkle Calibre GeForce X450G з активним охолодженням

Характеристики:

  • ширина шини пам’яті, вимірюється в бітах – кількість біт інформації, переданої за такт. Важливий параметр в продуктивності карти.
  • обсяг відеопам’яті, вимірюється в мегабайтах – обсяг власної оперативної пам’яті відеокарти. Більший обсяг далеко не завжди означає більшу продуктивність.
  • частоти ядра і пам’яті – вимірюються в мегагерцах, чим більше, тим швидше відеокарта буде обробляти інформацію.
  • текстурна і піксельна швидкість заповнення, вимірюється в млн. пікселів в секунду, показує кількість виведеної інформації за одиницю часу.
  • виходи карти

Відеоадаптери MDA, Hercules, CGA і EGA оснащувалися 9-контактним роз’ємом типу D-Sub. Зрідка також був присутній коаксіальний роз’єм Composite Video, що дозволяв вивести чорно-біле зображення на телевізійний приймач або монітор, оснащений НЧ-відеовходом.


9-контактний D-Sub

Відеоадаптери VGA і пізніші зазвичай мали всього один роз’єм VGA (15-контактний D-Sub). Зрідка ранні версії VGA-адаптерів мали також роз’єм попереднього покоління (9-контактний) для сумісності зі старими моніторами. Вибір робочого виходу задавався перемикачами на платі відеоадаптера.


VGA (15-контактний D-Sub)

В даний час плати оснащують роз’ємами DVI, HDMI, або Display Port в кількості від одного до трьох. Деякі відеокарти ATi останнього покоління оснащуються шістьма відеовиходами. Порти DVI і HDMI є еволюційними стадіями розвитку стандарту передачі відеосигналу, тому для з’єднання пристроїв з цими типами портів можливе використання перехідників.


DVI та HDMI

Порт DVI буває двох різновидів. DVI-I також включає аналогові сигнали, що дозволяють підключити монітор через перехідник на роз’єм D-SUB. DVI-D не дозволяє цього зробити. DisplayPort дозволяє підключати до чотирьох пристроїв, у тому числі акустичні системи, USB-концентратори і інші пристрої введення-виведення.


DisplayPort

Перші комп’ютери та монітори з підтримкою DisplayPort надійшли в продаж в 2008 році.

До літа 2011 року DisplayPort (із зменшеними в розмірі роз’ємами Mini DisplayPort) був стандартом для нових продуктів сімейства Apple Macintosh. Монітори Apple останнього покоління (Apple LED Cinema Display) підтримували виключно вхід DisplayPort. Комп’ютери MacBook, MacBook Pro, MacBook Air мали вихід DisplayPort, до якого через спеціальний адаптер може також підключатися монітор DVI або VGA. Комп’ютери Mac mini мали виходи DisplayPort і DVI (Моделі, починаючи з 2010 року, мали виходи HDMI і MiniDisplayPort).


Mini DisplayPort

На відеокарті також можливе розміщення композитних і S-Video відеовиходів і відеовходів (позначаються, як ViVo).


S-Video

Звукова карта – призначена для підготовки звукових сигналів, відтворюваних колонками. Звукова карта зазвичай вбудована в материнську плату, але буває і конструктивно відокремлена і підключена через шину.


Звукова карта M-Audio Revolution 5.1

Мережева карта – плата, пристрій, встановлюється в материнську плату або вбудована в неї. Мережева карта служить для з’єднання комп’ютера з іншими комп’ютерами по локальній мережі або для підключення до мережі Інтернет.


Мережевий адаптер D-Link DFE-520TX

Інтерфейси комп’ютера (порти)

Порти комп’ютера – роз’єми на системному блоці, призначені для підключення периферійних пристроїв, пристроїв маніпуляторів і пристроїв відображення. Перерахуємо деякі з них: USB, VGA, Роз’єм живлення, COM-порт, Ethernet-порт, стандартний роз’єм для виведення звуку і т.д.


Панель портів вводу/виводу на материнській платі

PS/2 – роз’єм, який застосовується для підключення клавіатури і миші. Вперше з’явився в 1987 році на комп’ютерах IBM PS/2 і згодом отримав визнання інших виробників і широке поширення в персональних комп’ютерах і серверах робочих груп. Швидкість передачі даних – від 80 до 300 Кб/с і залежить від продуктивності підключеного пристрою та програмного драйвера.

Деякі материнські плати (наприклад, Intel) можуть правильно працювати при «неправильному» підключенні миші і клавіатури, тобто при підключенні клавіатури в порт призначений для миші, і навпаки миші в порт для клавіатури, материнська плата сама розпізнає пристрої і дозволить користувачеві продовжити роботу і з мишею і з клавіатурою без їх перепідключення.


Порти PS/2 для клавіатури (зліва) і миші (справа)

Попередником PS/2 для клавіатур був 5-контактний DIN-роз’єм, що застосовувався спочатку в відеоапаратурі, а для мишей – D-sub, як правило дев’ятиконтактний.


Роз'єм DIN для клавіатури та перехідник D-Sub - PS/2 для мишки

IEEE 1284 (Line Print Terminal, LPT) – міжнародний стандарт паралельного інтерфейсу для підключення периферійних пристроїв персонального комп’ютера.

В основному використовується для підключення до комп’ютера принтера, сканера і інших зовнішніх пристроїв, проте може застосовуватися і для інших цілей (організація зв’язку між двома комп’ютерами, підключення будь-яких механізмів телесигналізації і телекерування).



25-контактний LPT-порт

Послідовний порт (serial port, COM-порт) – двонаправлений послідовний інтерфейс. Послідовним даний порт називається тому, що інформація через нього передається по одному біту, біт за бітом.

Найбільш часто для послідовного порту персональних комп’ютерів використовується стандарт RS-232C. Раніше послідовний порт використовувався для підключення терміналу, пізніше для модему або миші. Зараз він використовується для з’єднання з джерелами безперебійного живлення, для зв’язку з апаратними засобами розробки вбудовуваних обчислювальних систем, супутниковими ресиверами, касовими апаратами, а також з приладами систем безпеки об’єктів.


Роз'єм DE-9, який використовується для інтерфейсу RS-232

Ігровий порт (Gameport/MIDI-port) – роз’єм вводу/виводу, застосовується для підключення аналогового ігрового маніпулятора або музичного синтезатора.



Ігровий (MIDI) порт типу DB-15

USB (Universal Serial Bus – універсальна послідовна шина) – послідовний інтерфейс передачі даних для середньошвидкісних і низькошвидкісних периферійних пристроїв в обчислювальній техніці.

Для підключення периферійних пристроїв до шини USB використовується чотирьохпровідний кабель, при цьому два провідника в диференціальному включенні використовуються для прийому і передачі даних, а два – для живлення периферійного пристрою. Завдяки вбудованим лініям живлення USB дозволяє підключати периферійні пристрої без власного джерела живлення (максимальна сила струму, споживаного пристроєм по лініях живлення шини USB, не повинна перевищувати 500 мА, у USB 3.0 – 900 мА).

Специфікація USB 1.0 була випущена 15 січня 1996 року.

Технічні характеристики:

  • два режими даних:
    • режим з високою пропускною здатністю (Full-Speed)- 12 Мбіт/с
    • режим з низькою пропускною здатністю (Low-Speed) – 1,5 Мбіт/с
  • максимальна довжина кабелю для режиму з високою пропускною здатністю – 5 м
  • максимальна довжина кабелю для режиму з низькою пропускною здатністю – 3 м
  • максимальна кількість підключених пристроїв (включаючи розмножувачі) – 127
  • можливе підключення пристроїв, що працюють в режимах з різною пропускною здатністю до одного контролера USB
  • напруга живлення для периферійних пристроїв – 5 В
  • максимальний струм, споживаний периферійним пристроєм – 500 мА

Специфікація USB 1.1 випущена у вересні 1998 року. Виправлені проблеми і помилки, виявлені у версії 1.0. Перша версія, що отримала масове поширення.

Специфікація USB 2.0 випущена в квітні 2000 року. USB 2.0 відрізняється від USB 1.1 введенням режиму Hi-speed (25 – 480 Мбіт/с)

Остаточна специфікація USB 3.0 з’явилася в 2008 році.

У специфікації USB 3.0 роз’єми і кабелі оновленого стандарту фізично і функціонально сумісні з USB 2.0. На додаток до 4 провідників USB 3.0 додає ще чотири канали зв’язку (дві витих пари), в результаті чого кабель став набагато товщим. Нові контакти в роз’ємах USB 3.0 розташовані окремо від старих на іншому контактному ряду.

Специфікація USB 3.0 підвищує максимальну швидкість передачі інформації до 4,8 Гбіт/с – що на порядок більше 480 Мбіт/с, які може забезпечити USB 2.0. Максимальна сила струму збільшилась до 900 мА.

Специфікація 1.0 регламентувала два типи роз’ємів: A – на стороні контролера або концентратора USB і B – на стороні периферійного пристрою. Згодом були розроблені мініатюрні роз’єми для застосування USB в переносних і мобільних пристроях, що отримали назву Mini-USB. Нова версія мініатюрних роз’ємів, названих Micro-USB, була представлена 4 січня 2007.


Види USB-роз'ємів версій 1.x - 2.0

  • Всі роз’єми і вилки USB 3.0 Тип А сумісні з усіма USB 2.0 Тип А пристроями.
  • До роз’ємів USB 3.0 Тип A підходять вилки USB 2.0 і більш ранні, а вилку USB 3.0 Тип B вставити в USB 2.0 не вийде.
  • eSATAp (eSATA/USB) порти також сумісні з USB 2.0 пристроями.


Види роз'ємів USB 3.0 (тип А, B, microUSB)

IEEE 1394 (FireWire, i-Link) – послідовна високошвидкісна шина, призначена для обміну цифровою інформацією між комп’ютером і іншими електронними пристроями.

Інтерфейс спочатку позиціонувався для передачі відеопотоків, але припав до вподоби і виробникам зовнішніх накопичувачів, забезпечуючи високу пропускну здатність для сучасних високошвидкісних дисків. Сьогодні багато системних плат, а також майже всі сучасні моделі ноутбуків підтримують цей інтерфейс.

Швидкість передачі даних: S800 – 800 Мбіт/с і S1600 – 1600 Мбіт/с. Відповідні пристрої позначаються FireWire 800 або FireWire 1600, залежно від максимальної швидкості.


FireWire порт

Thunderbolt (раніше відомий як Light Peak) – перспективний інтерфейс для підключення периферійних пристроїв до комп’ютера, розроблений корпорацією Intel на базі технології DisplayPort і представлений на ринку компанією Apple. Позиціонується як заміна існуючих провідних інтерфейсів, таких як USB, SCSI, eSATA, FireWire і DVI.

Передача даних в Thunderbolt проходить по мідному кабелю. Передача даних здійснюється на відстані до 3х метрів зі швидкістю 10 Гбіт у секунду, що більш ніж в 20 разів швидше USB 2.0 і FireWire 400, в 10 разів швидше Gigabit Ethernet, в 3 рази швидше eSATA/SATA 300, в 2 рази швидше ніж у USB 3.0, і порівнянно зі швидкістю кабелів Fibre Channel і HDMI.

У найближчі десять років Intel обіцяє збільшити швидкість передачі даних по Thunderbolt до 100 Гбіт/с на відстань до 100 м. При цьому планується використання оптичного кабелю.


Роз'єм Thunderbolt

Блок живлення

Блок живлення – блок, який живить всі пристрої всередині комп’ютера. Блоки живлення відрізняються по потужності. Чим потужніший блок живлення, тим більше пристроїв ви зможете підключити всередині системного блоку.

В деякій мірі блок живлення також:

  • виконує функції стабілізації і захисту від незначних перешкод напруги;
  • будучи забезпечений вентилятором, бере участь в охолодженні компонентів всередині системного блоку персонального комп’ютера.

Види роз’ємів БЖ/споживачів живлення:

  • 20-ти контактний роз’єм основного живлення +12 V1DCV використовувався з першими материнськими платами форм-фактора ATX, до появи материнських плат з шиною PCI-Express.


20-контактний роз'єм основного живлення

  • 24-контактний роз’єм основного живлення +12 V1DC (вилка типу MOLEХ 24 Pin) створений для підтримки материнських плат з шиною PCI Express, яка споживає 75 Вт. Більшість материнських плат, що працюють на ATX12V 2.0, підтримують також блоки живлення ATX v1.x (4 контакти залишаються незадіяними), для цього деякі виробники роблять колодку нових чотирьох контактів, що відстібаються.


24-контактний роз'єм основного живлення (Molex 24 pin)

  • 4-х контактний роз’єм ATX12V (P4 power connector) – допоміжний роз’єм для живлення процесора.


Допоміжний роз'єм живлення процесора

  • У разі побудови високоспоживчої системи (понад 700 Вт), розширюється до EPS12V – 8-ми контактного допоміжного роз’єму для живлення материнської плати і процесора 12 вольт


8-контактний допоміжний роз'єм живлення материнської плати і процесора

  • 4-х контактний роз’єм для дисковода.


Роз'єм живлення для дисковода

  • 4-х контактний роз’єм для живлення периферійного пристрою типу жорсткого диска або оптичного накопичувача з інтерфейсом P-ATA.


Роз'єм живлення для пристроїв з інтерфейсом P-ATA

  • 5-ти контактні роз’єми MOLEX 88751 для підключення живлення SATA-пристроїв.


Роз'єм живлення для SATA-пристроїв

  • 6-ти (іноді 8-ми) контактні роз’єми для живлення PCI Express x16 відеокарт.


Роз'єм живлення для PCIe x16 відеокарт

Системний блок (системник, кейс, корпус) – функціональний елемент, що захищає внутрішні компоненти комп’ютера від зовнішнього впливу і механічних пошкоджень, що підтримує необхідний температурний режим усередині, екранує створювані внутрішніми компонентами електромагнітне випромінювання і є основою для подальшого розширення системи.

Типи корпусів

Горизонтальні:

  • Desktop (533×419×152)
  • FootPrint (406×406×152)
  • SlimLine (406×406×101)
  • UltraSlimLine (381×352×75)


Горизонтальний корпус SlimLine типу INWIN BT553

Вертикальні:

  • MiniTower (152×432×432)
  • MidiTower (173×432×490)
  • BigTower (190×482×820)
  • SuperBigTower


BigTower корпус Antec DF-85

Периферійні пристрої

До основних периферійних пристроїв комп’ютера можна віднести принтер і сканер. Принтер призначений для виведення інформації з комп’ютера на папір. Принтери можна поділити на матричні, струменеві та лазерні.

Струменеві принтери друкують на папері з допомогою фарби, яку беруть з картриджів. Принтери можуть комплектуватися різною кількістю картриджів, все залежить від моделі. Струменеві принтери, як правило, кольорові. Є струменеві принтери, які можуть друкувати фотографії. Деякі фото-принтери можна підключати до фотоапарата/телефону напряму, в обхід комп’ютера. Недолік струменевих принтерів – дорогий друк, чорнило з паперу зазвичай змиваються водою.

EPSON Stylus C110
Струменевий принтер EPSON Stylus C110

Лазерні принтери бувають кольоровими і чорно-білими. Друк відбувається за допомогою лазерного променя, який запікає на папері тонер, що потрапляє з картриджа на папір. Лазерні принтери відрізняються швидкістю друку, числом друку листів в хвилину. Як правило, лазерні принтери стоять в офісах, так як мають високу швидкість друку і не дорогий за собівартістю надрукований лист. Як і струменеві принтери, лазерні принтери маю картриджі. Ці картриджі заправлені тонером (спеціальним порошком).

HP LaserJet 1012 Printer
Лазерний принтер HP LaserJet 1012

Сканер – пристрій для сканування документів, фотографій і навіть фото-негативів. Найпоширеніший вид сканерів – планшетний. Різні сканери мають різну швидкість сканування. Також сканери можна поділити по тому, яке розширення вони підтримують при скануванні. В деякі сканери встановлюється спеціальний пристрій для сканування негативів. Сканер зазвичай підключається до комп’ютера через порт USB.

Epson Perfection V500 Photo
Планшетний сканер Epson Perfection V500 Photo

Багатофункціональний пристрій – принтер/сканер/копір (ксерокс) в одному пристрої. Поєднують в собі всі перераховані вище функції. Відмінна риса таких пристроїв, можливість їх використання як копіра, в обхід комп’ютера. Такі комбіновані пристрої можуть бути як струменеві, так і лазерні.

HP Deskjet F380
Струменевий БФП HP Deskjet F380

Також до периферійних пристроїв слід віднести акустичні колонки та зовнішні носії інформації (USB-накопичувачі, зовнішні жорсткі диски тощо).

Засоби маніпулювання

Клавіатура і миша – основні засоби маніпулювання, управління комп’ютером. Також до засобів маніпулювання можна віднести різні джойстики, кермо з педалями, штурвали, але вони призначені в основному для управління ігровим процесом. Тут можна відзначити, що не всі випущені ігри можуть коректно використовувати або взагалі використовувати той чи інший ігровий маніпулятор.


Ігровий маніпулятор типу кермо Logitech Momo

Засоби відображення

Засоби відображення це, перш за все монітор. Всі інформація про роботу комп’ютера виводитиметься саме на монітор. Монітор дозволяє відстежувати, що відбувається в комп’ютері в даний час, яким обчислювальним процесом зайнятий комп’ютер. Також до засобів відображення слід віднести мультимедійний проектор та окуляри віртуальної реальності.

Viewsonic PJD5352 DLP
Мультимедійний проектор Viewsonic PJD5352 DLP