Материнская (системная) плата

Материнская (системная) плата — самая большая в ПК плата, на которой размещены контроллеры, обеспечивающие связь центрального процессора с периферийными устройствами, кэш-память, элемент ROM-BIOS (базовой системы ввода/вывода), аккумуляторная батарея, кварцевый генератор тактовой частоты. На системную плату устанавливаются процессор, видеокарта, звуковая карта, сетевая карта, дополнительные контроллеры и др.

Указанные устройства подключаются к материнской плате через специальные разъемы (слоты).

Некоторые системные платы имеют встроенные (интегрированные) видеокарту, звуковую карту, сетевую карту.

Общая производительность материнской платы определяется тактовой частотой и количеством (разрядностью) данных, обрабатываемых в единицу времени центральным процессором, а также разрядностью шины обмена данных между различными устройствами материнской платы.

Центральный процессор

Центральный процессор (центральное процессорное устройство - CPU) -мозг ЭВМ - основное устройство ПК, которое обрабатывает информацию, выполняет все вычисления и управляет работой компьютера.

В вычислительной технике под процессором понимают устройство, обладающее способностью выбирать, декодировать и выполнять команды, а также передавать и принимать информацию от других устройств.

Производство современных персональных компьютеров началась тогда, когда процессор был выполнен в виде отдельной микросхемы, выполняющей обработку информации.

Внутренняяразрядностьпроцессора определяет, какое количество бит он может обрабатывать одновременно при выполнении арифметических операций (в зависимости от поколения процессоров — от 8 до 64 бит).

Внешняяразрядностьпроцессора определяет, сколько бит одновременно он может принимать или передавать во внешние устройства (от 16 до 64 и более в современных процессорах).

Тактоваячастота определяет быстродействие процессора. Тактовая частота указывает, сколько элементарных операций (тактов) микропроцессор выполняет за одну секунду, и является самой важной характеристикой процессора, связанной с его быстродействием (измеряется в МГц). Для процессора различают внутреннюю (собственную) тактовую частоту (с таким быстродействием могут выполняться внутренние простейшие операции) и внешнюю (определяет скорость передачи данных по внешней шине).

Максимальное количество адресов ОЗУ, доступное процессору, определяется разрядностьюадреснойшины.

Внутренняя память компьютера

Оперативноезапоминающееустройство (ОЗУ, англ. RandomAccessMemory или RAM, что переводится как «память с произвольной выборкой») — быстродействующая память ПК, хранящая информацию при включенном питании. Работа компьютера с пользовательскими программами начинается после того, как данные считаны из внешней памяти в ОЗУ. Центральный процессор имеет доступ к данным, находящимся в оперативной памяти. ОЗУ работает синхронно с центральным процессором и имеет малое время доступа. Оперативная память сохраняет данные только при включенном питании. При выключении питания информация в ОЗУ не сохраняется (разрушается). Отключение питания приводит к необратимой потере данных, поэтому пользователю, работающему с большими массивами данных в течение длительного времени, рекомендуют периодически сохранять промежуточные результаты на внешнем носителе.

Основой ОЗУ являются микросхемы памяти (чипы), которые объединяются в блоки (банки) различной конфигурации. Для нормального функционирования системы большое значение имеет согласование быстродействия центрального процессора и ОЗУ. Оперативнаяпамятьбывает: SIMM (Single InLine Memory Module) и DIMM (Dual InLine Memory Module).

Функции оперативной памяти:

- прием информации от других устройств;

- запоминание информации;

- передача информации по запросу в другие устройства машины.

В постоянном запоминающем устройстве (ПЗУ, англ. ReadOnlyMemory — ROM, что означает «память только для чтения») хранится программа BIOS (BasicInput/OutputSystem ), что переводится на русский язык как Базоваясистемаввода-вывода. Эта программа обеспечивает тестирование основных узлов компьютера при его выключении и последующую загрузку операционной системы. BIOS находится в постоянной памяти компьютера и недоступна произвольным действиям пользователя. Без этой программы не начнет своей работы ни один компьютер. Данные в ПЗУ занесены при изготовлении.

Для ускорения доступа к оперативной памяти используется специальная сверхбыстродействующая кэш-память, которая располагается как бы «между» микропроцессором и оперативной памятью. Это сверхоперативная сверхскоростная промежуточная память. Кэш устраняет простои процессора, так как скорость обмена процессора с кэш-памятью в несколько раз выше, чем с ОЗУ. Наличие кэш-памяти позволяет значительно увеличить производительность ПК. Емкость кэш-памяти оставляет от 64 Кбайт до 512 Кбайт. В ней хранятся копии наиболее часто используемых участков оперативной памяти.

Энергонезависимая CMOS-память (ComplementaryMetalOxideSemiconductor RAM), постоянно питающаяся от своего аккумулятора, хранит параметры конфигурации компьютера, которые проверяются при каждом включении системы. Это полупостоянная память.

Видеопамять — память, используемая для хранения изображения, выводимого на экран монитора. Это специальная оперативная память, с. которой формируется графическое изображение. Эта память обычно входит в состав видеоконтроллера.

Видеоадаптер

Видеоадаптер (графический адаптер) — плата, выполняющая все операции, связанные с управлением экраном (монитором) компьютера .

Звуковая карта

Звуковая карта (саундбластер) — специальная плата, выполняющая операции по обработке звука. К выходу саундбластера подключают колонки или наушники. Для записи звука имеется разъем, позволяющий подключить микрофон.

Основной параметр — разрядность — количество битов, используемых для кодирования звука. Предпочтительным вариантом сегодня считается 32-разрядная звуковая карта.

Сетевая карта

В качестве сетевого адаптера может использоваться модем (модулятор-демодулятор). Модемы могут быть внутренними и внешними.

Системная шина

Системная шина — основная интерфейсная система компьютера, магистраль, обеспечивающая взаимодействие и связь всех устройств между собой. Все основные блоки компьютера присоединены к системной шине.

Системная шина включает в себя:

ü кодовую шину данных (КШД), содержащую схемы сопряжения для параллельной передачи всех разрядов числового кода (машинного слова) операнда;

ü кодовую шину адреса (КША), содержащую схемы сопряжения для параллельной передачи всех разрядов кода адреса ячейки основной памяти или порта ввода-вывода внешнего устройства;

ü кодовую шину инструкций (КШИ), содержащую схемы сопряжения для передачи инструкций (управляющих сигналов, импульсов) во все блоки машины;

ü шину питания, содержащую схемы сопряжения для подключения блоков ПК к системе энергопитания.

Системная шина обеспечивает три направления передачи информации:

1. между микропроцессором и основной памятью;

2. между микропроцессором и портами ввода-вывода внешних устройств;

3. между основной памятью и портами ввода-вывода внешних устройств (в режиме прямого доступа к памяти).

Все блоки, а точнее их порты ввода-вывода, с помощью соответствующих разъемов подключаются к шине (непосредственно или через контроллеры(адаптеры)). Управление подключенными блоками (устройствами) на программном уровне обеспечивается драйверами.

Управление системной шиной осуществляется микропроцессором либо непосредственно, либо, что чаще, через дополнительную микросхему контроллершины, формирующую основные сигналы управления.

Обмен информацией между внешними устройствами и системной шиной выполняется с использованием ASCII-кодов.

Основные характеристики шины:

ü тактовая частота (максимально возможная скорость передачи информации);

ü разрядность (число проводников для одновременной передачи данных).