Компоненты системного блока

Компоненты системного блока

ЧУМИЧЁВ АЛЕКСЕЙ ИС-206

СИСТЕМНАЯ ПЛАТА

ФОРМ-ФАКТОР

Что такое форм-фактор

• Форм-фактор – распространенный среди IT-оборудования универсальный стандарт, определяющий общие размеры и параметры выпускаемой техники (форма, количество и ориентация дополнительных элементов, наличие периферии). В масштабах материнских плат форм-фактор определяет установленные требования к положению и наличию разъемов и интерфейсов , положение БП и количество доступных расширений для использования оперативной памяти , процессоров подходящего сокета , и видеокарт . В итоге, каждый описанный параметр всеми способами влияет и на внешние очертания подбираемого системного блока (а еще и на размеры), и на внутренние компоненты будущего ПК.

Примеры форм-факторов

ATX

Micro-ATX

Mini-ITX

EATX

Форм-фактор Extended ATX eATX

• Форм-фактор Extended ATX eATX . При разработке идеальных платформ для серверных компьютеров, производители пытались придумать способ размещения в одном, пусть и большом корпусе сразу несколько видеокарт , процессоров и серии планок оперативной памяти . Долгие эксперименты с формами и размерами, в итоге, и привели к появлению Extended ATX (eATX) , который, пусть и не обрел окончательной популярности в мире, но задал новый стандарт для остальных. Размеры eATX – 305 x 305 мм , а, значит, ни проблем с производительностью не возникнет, ни с использованием целой стопки жестких дисков и твердотельных накопителей, мощных видеокарт и процессоров. Ну, и подумать об охлаждении тоже придется!

Форм-фактор ATX

• Форм-фактор АТХ . Доминирующий и широко распространенный стандарт, предложенный Intel еще в начале 1995 года. Габаритные размеры – 305 на 244 мм (в дюймах – 12 x 9,6). Из плюсов – функциональное разнообразие доступных слотов , портов и интерфейсов , низкая цена даже на ATX от именитых брендов. Из минусов – жесткая привязанность к корпусам такого же стандарта . Хотя недостаток и тут не слишком серьезный – из-за подобного ограничения потенциальным покупателям наоборот не придется долго ломать голову перед покупкой, а заодно не возникнет проблем с охлаждением, ведь в широком корпусе ATX просторно и с поставленной задачей – понижением температуры процессора (жестких дисков и корпусов) – справятся даже боксовские кулеры.

Формат-фактор FlexATX

• Формат-фактор FlexATX – уменьшенная с точки зрения габаритов и спецификации ( 229 x 191 в мм и 9 x 7,5 в дюймах ) версия ATX , появившаяся на рынках с единственной целью – формально удешевить собираемые на базе постоянно обновляющихся материнских плат персональные компьютеры. Формально с поставленной задачей «новинка» справилась – из-за уменьшившихся размеров и частично исчезнувших портов , и слотов на «выходе» получались интересные, но мощные офисные ПК. Из плюсов – полная совместимость с оборудованием (корпусами и блоками питания) ATX и, если уж появилась возможность перенести материнскую плату в просторное пространство, то проблем точно не возникнет.

MicroATX (mATX)

• MicroATX (mATX) – разработанный в 1997 году форм-фактор материнской платы с заранее определенными размерами ( 244 x 244 мм или 9,6 x 9,6 дюймов ) и единственным отличием от «полноформатного» собрата – количеством PCI-слотов и интегрированной периферии . Как правило, MicroATX пригоден для офисной работы и едва ли справится с игровыми или сложными графическими задачами. Из плюсов – уже знакомая совместимость с корпусами и блоками питания ATX .

DTX и Mini-DTX

• DTX и Mini-DTX. Экономические выгодные форм-факторы материнских плат, отличающиеся малыми габаритами (у DTX – 243,84 x 203,20 , у mini-DTX – 170,18 x 203,2 ) и необычным подходом к «печати». Как отмечают производители при использовании типоразмера, как у DTX и Mini-DTX получается безотходное производство, ведь на лист текстолита влезает ровно четыре платы. Любопытная идея уже добралась до прилавков, но из-за малого количества слотов и сильных ограничений на подключение низкопрофильных карт, так и не обрела необходимую популярность и осталась практически безызвестной и редко используемой в широких кругах.

Mini-ITX

Mini-DTX

Формат Mini-ITX

• Формат Mini-ITX . Материнская плата, форм-фактор которой разработан VIA Technologies по лекалам ATX, но с уменьшенными параметрами (170 x 170 мм). Главное назначение подобных платформ для сборки ПК – серверные мультимедийные и развлекательные домашние и офисные системы, где не применяются дорогостоящие компоненты (видеокарты и процессоры), а с охлаждением справятся даже крошечные кулеры (в основном охлаждение и вовсе пассивное, да и полноформатные кулеры точно не влезут в малогабаритные корпуса, разработанные под Mini-ITX). Из плюсов – широкое распространение форм-фактора, из-за чего точно не возникнет проблем с выбором (легко подобрать и ценовую категорию, и подходящие габариты).

Mini-ITX

Mini-DTX

Типы интерфейсов

ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНЫЙ, ПАРАРЛЛЕЛЕЛЬНЫЙ, РАДИЛЬНЫЙЛЬНЫЙ, РАДИЛЬНЫЙ.

Принцип организации интерфейсов.

Виды интерфейсов

• В настоящее время не существует однозначной классификации интер­фейсов. Можно выделить следующие четыре классификационных признака интерфейсов:
• - способ соединения компонентов системы (радиальный, магистраль­ный, смешанный);
• - способ передачи информации (параллельный, последовательный, па­раллельно-последовательный);
• - принцип обмена информацией (асинхронный, синхронный);
• - режим передачи информации (двусторонняя поочередная передача, односторонняя передача).

Последовательные интерфейсы и параллельные интерфейсы

• Последовательные интерфейсы служат для последовательной передачи по двух­проводной линии. Информация через него передаётся по одному биту.
• Параллельные интерфейсы позволяют передавать одновременно определенное количество бит или байт информации по многопроводной линии. По­следовательные интерфейсы служат для последовательной передачи по двух­проводной линии .

Радиальный интерфейс

• Радиальный интерфейс позволяет всем модулям  работать независимо, но имеет максимальное количество шин. Магистральный интер­фейс (общая шина) использует принцип разделения времени для связи между ЦМ и другими модулями. Он сравнительно прост в реализации, но лимитирует скорость обмена.

Корпуса ПК

ВидЫ, характеристики, форм-фактор.

Что такое корпус системного блока

• Корпус системного блока  типично представляет собой металлическое шасси и снимаемую оболочку, а также пластиковую переднюю панель для придания системному блоку 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.

Виды корпусов. Настольные (desktop) ПК

• Настольные (desktop) ПК  предназначены для горизонтального размещения на офисном рабочем столе, с клавиатурой и мышью, располагаемыми перед ними, и с монитором, помещаемым сверху корпуса. По габаритам такие корпуса в ширину больше, чем в высоту.

Виды корпусов. Настольные низкого профиля

• Настольные низкого профиля (low-profiledesktop) .

Особая разновидность настольного корпуса уменьшенной высоты, достигаемой применением специальной объединительной платы (backplane), которая вставляется в слот расширения на материнской плате и позволяет монтировать платы расширения горизонтально.

Виды корпусов. Башни

•   Башни (tower) . Корпуса вертикального типа, обычно размещаемые под столом, чтобы сэкономить полезную площадь рабочего места.
• Минибашни (minitower) имеют малый размер, а башни среднего размера (midtower) ростом повыше, но меньше полноразмерного tower. Вертикальные корпуса можно также ставить на стол. Внутри их устройство подобно устройству плоских корпусов. Стоимость изготовления минибашен и башен среднего размера значительно ниже, чем самых больших корпусов (bigtower), предназначенных для серверов, т. к. для них требуется меньше материалов. В отличие от своих более высоких родственников, мини-башни не предоставляют изобилие внутреннего пространства для размещения плат расширения или дисководов.

Башни. Примеры

SUPER TOWER

FULL TOWER

MID TOWER

MIDI TOWER

MINI TOWER

Портативные или ноутбуки

• Портативные (portable) , также называемые ноутбуками (notebook) или лэптопами (laptop). Предназначены освободить пользователя от привязи к одному рабочему месту и предоставить возможность мобильности. В этих компьютерах системный блок, устройство ввода (клавиатура) и вывода (монитор) смонтированы как одно целое в легковесном корпусе, который пользователь может носить с собой. Возможности современных портативных компьютеров ставят их в большинстве случаев в один ряд с настольными системами.

Форм фактор корпусов

• Форм фактор корпусов — это по сути стандарт размеров под материнские платы. Разные виды корпусов могут иметь разные форм — факторы.

АТ

•   АТ — весьма старый форм-фактор для материнских плат, который был популярен до 2000 года (на данный момент не используется или используется в «древних» ПК).

АТХ

•    АТХ – стандарт, который присутствует на сегодняшний день для персональных компьютеров. АТХ (305х244мм) – это форм- фактор для полноразмерной системной платы в ПК (определяет размер корпуса, количество разъёмов расположение креплений и др. характеристик). Что касается micro ATX и mini ATX – это уменьшенные разъёмы для материнских плат, которые используются для компактных ПК (могут быть урезаны до 170мм).

ITX и Mini ITX

•    ITX и Mini ITX - очень маленький размер (170 x 170 мм). Данный типоразмер редко использую для домашних компов. Но в принципе для корпусов FullDesktop и  SlimLine это вполне хороший вариант. Как и форм-факторы микро и мини АТХ, он характерен для компактных, недорогих компьютеров, которые не предназначены для выполнения сложных операций.

Блок питания

ВидЫ, характеристики, форм-фактор.

Что такое Блок питания?

• Компьютерный блок питания  (или сокращенно — блок питания, БП) — вторичный источник электропитания, предназначенный для снабжения узлов компьютера электроэнергией постоянного тока путём преобразования сетевого напряжения до требуемых значений.
• Блок питания в компьютере, в том числе и в домашнем компьютере., является наверное самым основным компонентом из составляющих узлов ПК. От него напрямую зависит правильность и стабильность работы всего компьютера.

Блоки питания стандарта АТ

• АТ  был первым стандартом, который использовался в компьютерных  блоках питания . Он появился одновременно с первыми  IBM -совместимыми компьютерами и применялся вплоть до 1995 года. На выходе этих блоков питания было четыре постоянных напряжения ...

Блоки питания стандарта ATX

• TX  новый стандарт, где было увеличено число линий напряжения на выходе . стандарту AT необходимо было напряжение в +3,3 В, соответственно такая линия и была добавлена, а также линия +5 В SB (Stand-By)...

Блоки питания стандарта ATX 12V (АТХ 2.03)

• Переход на новый стандарт был необходим, так как в 2000 году, появляется новый процессор IntelPentium 4 , который требовал большей мощности блока питания. До него стабилизатор процессора питался от шины +5 Вольт , и если процессор имел мощность 50 Ватт , то сила тока получалась 10 А. При такой нагрузке появились некоторые проблемы с монтажом. Поэтому было принято решение питать стабилизатор процессора от +12V . Соответственно пришлось добавить четырех контактный разъем , который имел два питающих контакта по +12V.

Блоки питания стандарта ATX 12V 2.0 (ATX 2.2)

• В этом стандарте были внесены некоторые изменения: убрано напряжение питания-5В , и разъем AUX . Этот разъем предполагал дополнительное питание для материнской платы по шинам +5 и +3.3 В и немного напоминал по внешнему виду AT-разъем. В новом стандарте появились сразу 2-е шины +12 Вольт . Это было сделано для того чтобы «разгрузить» эту шину. По требованиям электро - безопасности не должно быть открытого доступа человека к цепям 12Вх20А. Так же были снижены в 1,5 раза максимально нагрузочные токи по +3,3 и +5 В шинам. Разъем питания материнской платы тоже изменился. До этого он был Molex 39-01-2200(20контактов), а стал использоваться Molex 39-01-2240(24контакта). В новом разъеме были добавлены контакты +12V, +5V,+3,3V и «земля». Но совместимость с предыдущим поколением материнских плат была сохранена Так же в этом стандарте стало обязательным присутствие разъемов для питания новых жестких дисков стандарта Serial ATA. Эти разъемы присутствовали и более ранних блоках питания, но начиная с этого стандарта стали обязательными. В этом стандарте остался и четырех контактный разъем дополнительного питания по шине +12 В. Но теперь он берет напряжение из собственного источника, поэтому процессор получил более стабильное напряжение , которое подается только на него

Форм-Фактор Блока питания

•   Импульсный блок питания массового персонального компьютера мощностью 450 Вт (FSP ATX-450PNF)
•       БП форм-фактора SFX.
•       БП форм-фактора TFX.
•       БП форм-фактора Flex-ATX.
•       Дублирование блока питания с поддержкой горячей замены в отказоустойчивом сервере
•        Блок питания ноутбука ASUS.

ATX

SFX

TFX

FLEX

Основные шины расширения

принцип построения шин, характеристики, параметры.

Основные шины расширения

• Устройства, подключаемые к шине, разделяются на два основных типа:  busmasters  и  busslaves . Busmasters - это устройства, способные управлять работой шины, то есть инициировать запись/чтение и т. п. Busslaves - соответственно, устройства, которые могут только отвечать на запросы.

Характеристикой шины

• Важнейшей характеристикой шины является ее разрядность, которая определяет количество данных, передаваемых по шине одновременно (за один такт). Понятно, что чем больше разрядность шины, тем больше ее производительность, хотя, правда, это и не всегда так, так как количество передаваемой в секунду информации зависит еще и от собственно ее частоты. По назначению шины можно разделить на три категории:
•       Шина данных;
•       Адресная шина;
•       Шина управления.

Шина данных

• По этой шине происходит обмен данными между процессором, картами расширения и памятью. Особую роль здесь играет так называемый DMA-контроллер (DirectMemoyAccess), через который происходит управление транспортировкой данных, минуя процессор. Такой способ хорош тем, что освобождает ресурсы CPU для других нужд. Разрядность шины данных может составлять 8 бит, 16 бит, 32 бит и так далее. 

Адресная шина

• Данные, которые в большом количестве кочуют по шине через материнскую плату, должны, в конце концов, сделать где-нибудь помежкточную остановку. Местом для этой остановки являются отдельные ячейки памяти. Каждая ячейка должна иметь свой адрес. Следовательно, объем памяти, который может адресовать процессор, зависит от разрядности адресной шины. Его можно вычислить по формуле:
• Объем адресуемой памяти = 2n, где n - число линий в адресной шине.
• Процессор 8088, например, имел в своем распоряжении 20 адресных линий и, таким образом, мог адресовать всего 1 Mb памяти (220=1048576). В компьютерах на базе процессора 80286 адресная шина была уже 24-разрядной, а процессоры 80486 имеют уже 32-разрядную шину, которая позволяет адресовать 4 им гигабайта памяти. 

Шина управления

• Конечно же, незачем просто транспортировать данные по шине и располагать их в памяти, если непонятно, куда их нужно переслать и какое устройство в них нуждается. Разрешение этой проблемы на себя шина контроллера, называемая также системной шиной, или шиной управления.
• В качестве конечных пунктов системной шины можно рассматривать слоты расширения, интегрированные на материнскую плату контроллеры и прочее. Все эти устройства соединены между собой шиной управления. Логично предположить, что от ее производительности во многом зависит производительность всей системы, и чем больше тактовая частота и разрядность этой шины, тем лучше. Внешний вид слотов расширения, которые установлены на материнской плате, зависит именно от типа шины управления. Понятно, что, например, разъемы 32-разрядной системной шины будут отличаться от разъемов 16-разрядной шины.

Шины ISA и EISA

• Шина ISA была первой стандартизированной системной шиной (ISA означает IndustryStandartArchitecture) и долгие годы являлась стандартом в области РС.
• И даже сегодня разъемы этой шины можно встретить на некоторых системных платах.
• 8-разрядная шина
• Родоначальником в семействе шин ISA была появившаяся в 1981 году 8-разрядная шина (8 bit ISA Bus), которую можно встретить в компьютерах ХТ-генерации. 8-разрядная шина имеет 62 линии, контакты которых можно найти на ее слотах. Они включают 8 линий данных, 20 линий адреса, 6 линий запроса прерываний. Шина функционирует на частоте 4.77 MHz. 8-разрядная шина ISA - самая медленная из всех системных шин (пропускная способность составляет всего 1.2 Mb в секунду), поэтому она уже давным-давно устарела и поэтому сегодня нигде не используется, ну разве что о-о-очень редко (например, некоторые карточки FM-тюнера могут 8-разрядный ISA-интерфейс, так как там шина используется только для управления, а не для передачи собственно данных, и скорость ее работы является некритичной).
• 16-разрядная шина
• Дальнейшим развитием ISA стала 16-разрядная шина, также иногда называемая AT-Bus, которая впервые начала использоваться в 1984 году. Если вы посмотрите на ее слоты (извините, пожалуйста, за плохое качество рисунка), то увидите, что они состоят из двух частей, из которых одна (большая) полностью копирует 8-разрядный слот. Дополнительная же часть содержит 36 контактов (дополнительные 8 линий данных, 4 линии адреса и 5 линий IRQ плюс контакт для нового сигнала SBHE). На этом основании короткие 8-разрядные платы можно устанавливать в разъемы новой шины (сделать это наоборот, конечно же, невозможно). Передача байта данных по шине ISA происходит следующим образом: сначала на адресной шине выставляется адрес ячейки RAM или порта устройства ввода/вывода, куда следует передать байт, затем на линии данных выставляется байт данных. Производится задержка тактами ожидания и подается сигнал на передачу байта (строб записи), причем неизвестно, успели записаться данные или нет. Поэтому тактова частота шины выбрана 8.33 MHz, чтобы даже самые медленные устройства гарантированно могли произвести по шине обмен даными (командами). Пропускная способность при этом составила 5.3 Mb/s.

Шина MCA

• В 1987 году компания IBM прекратила выпуск серии РС/АТ и начала производство линии PS/2. Одним из главных отличий нового поколения персональных компьютеров была новая системная шина MCA (MicroChannelArchitecture). Эта шина не обладала обратной совместимостью с ISA, но зато содержала ряд передовых для своего времени решений:
•       8/16/32-разрядная передача данных
•       Пропускная способность составила 20 Mb/s при частоте 10 MHz и максимальной пропускной способности 160 Mb/s (!), то есть больше, чем у 32-разрядной PCI
•       Поддержка нескольких busmaster. Любое устройство, подключенное к шине, может получить право на ее исключительное использование для передачи или приема данных с другого соединенного с ней устройства. Такое устройство, по сути, представляет собой специализированный процессор, который может осуществлять обмен данными по шине независимо от основного процессора. Работу устройств арбитр шины (CACP - CentralArbitrationControlPoint). При распределении функций управления шиной арбитр исходит из уровня приоритета, которым обладает то или иное устройство или операция.

Шина PCI

• Едва карта VLB успела закрепиться на рынке, как в июне 1992 года фирма Intel изготовила новую шину - шину PCI (PeripheralComponentInterconnect). Именно этот "периферийный соединительный компонент" находится в большинстве современных компьютеров, де-факто стал стандартом для шинной индустрии нашего времени. Синхронный 32-х или 64-х разрядный обмен данными (правда, насколько мне известно, 64-разрядная шина в настоящее время используется только в Alpha-системах и серверах на базе процессоров IntelXeon, но, в принципе, за ней будущее). При этом для уменьшения числа контактов (и стоимости) используется мультиплексирование, то есть адрес и данные передаются по одним и тем же линиям
•      Шина поддерживает метод передачи данных, называемый linearburst (метод линейных пакетов). Этот метод предполагает, что пакет информации считывается (или записывается) одним куском, то есть адрес автоматически увеличивается для следующего байта. Естественным образом при этом увеличивается скорость передачи собственно данных за счет уменьшения числа передаваемых адресов
•      В шине PCI используется совершенно отличный от ISA способ передачи данных. Этот способ, называемый способом рукопожатия (handshake), заключается в том, что в системе определяется два устройства: передающее (Iniciator) и приемное (Target). Когда передающее устройство готово к передаче, оно выставляет данные на линии данных и сопровождает их соответствующим сигналом (IniciatorReady), при этом приемное устройство записывает их (данные) в свои регистры и подает сигнал TargetReady, подтверждая запись данных и готовность к приему следующих. Установка всех сигналов производится строго в соответствии с тактовыми импульсами шины
•      Относительная независимость отдельных компонентов системы. В соответствии с концепцией PCI передачей пакета данных управляет не CPU, а мост, включенный между ним и шиной PCI (HostBridgeCashe/DRAM Controller). Процессор может продолжать работу и тогда, когда происходит обмен данными с RAM. То же происходит и при обмене данными между двумя другими компонентами системы
•       Низкая нагрузка на процессор. 

Прерывания

• Прерывание (c англ. interrupt) — сигнал от программного или аппаратного обеспечения, сообщающий процессору о наступлении какого-либо события, требующего немедленного внимания. Прерывание извещает процессор о наступлении высокоприоритетного события, требующего прерывания текущего кода, выполняемого процессором. Процессор отвечает приостановкой своей текущей активности, сохраняя свое состояние и выполняя функцию, называемую  обработчиком прерывания  (или программой обработки прерывания), которая реагирует на событие и обслуживает его, после чего возвращает управление в прерванный код.

Типы прерывания

• В зависимости от источника возникновения сигнала прерывания делятся на:
•        Асинхронные, или внешние (аппаратные)  — события, которые исходят от внешних аппаратных устройств (например, периферийных устройств) и могут произойти в любой произвольный момент: сигнал от таймера, сетевой карты или дискового накопителя, нажатие клавиш клавиатуры, движение мыши. Факт возникновения в системе такого прерывания трактуется как запрос на прерывание (англ. Interruptrequest, IRQ) - устройства сообщают, что они требуют внимания со стороны ОС;
•         Синхронные, или внутренние  — события в самом процессоре как результат нарушения каких-то условий при исполнении машинного кода: деление на ноль или переполнение стека, обращение к недопустимым адресам памяти или недопустимый код операции;
•         Программные (частный случай внутреннего прерывания)  — инициируются исполнением специальной инструкции в коде программы . Программные прерывания, как правило, используются для обращения к функциям встроенного программного обеспечения (firmware), драйверов и операционной системы.

ДРАВайвер И Спецификация P&P

Что такое драйвер и спецификация P&P

Драйвер

• Дра́йвер  (англ. driver, мн. ч. Дра́йверы) — компьютерное программное обеспечение, с помощью которого другое программное обеспечение (операционная система) получает доступ к аппаратному обеспечению некоторого устройства. Обычно с операционными системами поставляются драйверы для ключевых компонентов аппаратного обеспечения, без которых система не сможет работать. Однако для некоторых устройств (таких, как видеокарта или принтер) могут потребоваться специальные драйверы, обычно предоставляемые производителем устройства.
• Для большинства устройств драйверы уже имеются в составе операционной системы.

СПЕЦИФИКАЦИЯ P&P

• Компьютеры, поддерживающие технологию PlugandPlay и оборудованные PlugandPlay-адаптерами, не требуют файлов config.sys и autoexec.bat. Каждый раз, когда вы запускаете Chicago, операционная система проверяет, какие адаптеры и периферийное оборудование, такое как принтеры, видеоадаптеры, инсталлированы на вашем компьютере. Далее она присваивает каждой карте свои собственные параметры: прерывания (IRQ), канал прямого доступа к памяти (DMA) и адреса портов. Наконец, стартовый процесс загружает только те драйверы, которые поддерживают установленные аппаратные средства. Если вы имеете портативный компьютер с одним или более слотов PCMCIA, то технология PlugandPlay предоставляет процесс, называемые горячей заменой. Если вы заменили сетевую карту PCMCIA на модем PCMCIA, то раздел PlugandPlay операционной системы заметит эту замену, выгрузит драйвер сети и установит драйвер модема. Конечно, Chicago поддерживает адаптеры и другие унаследованные драйверы, которые не являются PlugandPlay. Если такие устройства, как акустические карты с присоединенными дисководами CD ROM, требуют драйверы DOS и резидентные приложения DOS (terminate-and-resident - TSR) (например, mscdex.exe для CD ROM), то вам необходима соответствующая запись в config.w40 и autoexec.w40, заменителях config.sys и autoexec.bat. Когда вы устанавливаете Chicago, приложение Setup (установка) автоматически создаст эти записи. Если вы используете утилиты сжатия данных, такие как Stacker3.x, то Chicago добавляет необходимые записи в config.w40, и проблем с обработкой сжатых томов на диске возникать не должно.