Устройство персонального компьютера

Устройство компьютера

Компьютер, в обыденном понимании, состоит из системного блока, монитора, клавиатуры, мышки, аудиосистемы. К нему можно подключить геймпад, принтер, сканер и много других устройств.

Но самой главной, сложной и дорогостоящей частью компьютера является системный блок. Собственно, это и есть компьютер (в классическом понимании). Остальные устройства предназначены лишь для ввода и вывода информации в различной форме. Потому они и называются периферийными (английское слово peripheral переводится как «второстепенный, внешний, окружной, удаленный»).

Если к системному блоку присоединить более современный монитор, клавиатуру или мышь, станет удобней смотреть фильмы, работать с текстом или играть, но возможности компьютера от этого не улучшатся. Более того, при отключении любого из периферийных устройств компьютер будет продолжать работать, поскольку все вычислительные процессы происходят внутри системного блока.

О его строении и пойдет речь в этой публикации.

Системный блок состоит из нескольких ключевых частей, без которых компьютер не может функционировать — это материнская плата, процессор, оперативная память, постоянное запоминающее устройство и блок питания. Критически важным является также наличие видеокарты, без которой невозможен вывод из компьютера графической информации.

Внутрь системного блока могут устанавливаться другие устройства, которые, по сути, являются «внутренними» аналогами периферийных устройств и без них вполне можно обойтись (телевизионные тюнеры, карты захвата видео, звуковые карты, модемы, wi-fi модули, дисководы, карт-ридеры и др.).

Периферийные устройства

Монитор – экран компьютера. Отображает результат вычислений процессора и видеокарты в визуальном виде. При выборе нужно обращать внимание на размер дисплея, частоту и время отклика.

С каждым годом мониторы модернизируются. В 2000-ых были ЭЛТ мониторы.

Им на смену пришли плоские, которые также с каждым годом обновляются.

На сегодняшний день существуют 4К мониторы с изогнутым дисплеем и VA матрицей. Постепенно им на смену приходят мониторы с квантовой матрицей.

Клавиатура – устройство ввода данных. С помощью клавиатуры мы печатаем тексты и производим всевозможные действия на компьютере. Может подключаться к компьютеру с помощью проводного и беспроводного интерфейса.

Клавиатуры бывают стандартные и геймерские. На последних присутствуют дополнительные кнопки и выполнен удобный для игр дизайн.

Компьютерная мышь . С помощью нее мы перемещаем курсор по экрану, запускаем приложения и работаем в них. Может подключаться по проводному и беспроводному интерфейсу.

Мышки бывают как стандартные, так и дизайнерские. Последние выполнены в более удобной форме и могут иметь дополнительные боковые кнопки.

Звуковые колонки . В них поступает звук со звуковой карты. Чаще всего встречаются обычные офисные колонки.

Но бывают и навороченные – с бас бочкой.

Для более объемного звука потребуется дополнительная звуковая карта.

Микрофон . Подключается к звуковой карте и нужен для голосового общения. При помощи него общаются по интернету в Скайпе, Одноклассниках, Вайбере и других сервисах.

Веб-камера . Позволяет совершать видео звонки по интернету. Подключается через интерфейс USB.

USB накопители . К ним относятся флешки и картридеры.

Флешки – это портативные устройства, на которых хранится информация. Бывают разных объемов: от 4 Гб и выше.

Картридеры – устройства, которые считывают информацию с SD-карт. Такие карты используются в телефонах и фотоаппаратах.

Материнская плата

Материнская плата является самой большой в системном блоке печатной платой, на которую устанавливаются все основные узлы компьютера (CPU, ОЗУ, видеокарта), также она имеет разъемы для подключения жесткого диска и дисководов, а также шлейфов портов USB и разъемы, выходящие на заднюю панель корпуса. Материнская плата выполняет согласование работы всех устройств компьютера.

Устройство № 5. Видеокарта для компьютера

Видеокарта (GPU – англ.) – это плата с графическим ядром, благодаря ей сигналы трансформируются и выводятся в привычном для нас виде на мониторе. Она может быть интегрированной в материнскую плату или процессор, а может устанавливаться отдельно. В первом случае ее мощности вряд ли хватит для серьезных задач, а вот во втором она сможет работать с очень ресурсоемкой графикой. Именно поэтому видеокарту рекомендуется приобретать отдельно и не надеяться на интегрированные. Одной из лучших видеокарт 2017 считается MSI NVIDIA GeForce GTX 1070. Она обладает памятью в 8 Гб, чего вполне хватит для самых требовательных игр и программ. Среди ее плюсов выделяется бесшумная система охлаждения и устойчивость к скачкам напряжения.

Оперативная память (RAM – англ.) – небольшая плата, необходимая для временного хранения данных о программах и играх, которые используются в данный момент. То есть, если пользователь запустил, например, Photoshop, то в оперативную память загружаются определенные элементы этой программы. Благодаря этому утилита начинает работать намного быстрее, поскольку требуемые данные подгружаются не только с жесткого диска, а еще и из оперативной памяти. Выделить лучшую память по производителям достаточно сложно, так как они все практически одинаковы.

Единственный параметр, на который нужно обращать внимание, – это объем. Чем больше, тем лучше, однако минимум следует покупать от 8 ГБ (оптимально 16 ГБ и выше).

Внутреннее устройство ПК

Давайте заглянем внутрь, чтобы узнать из чего состоит ПК. Полный список комплектующих:

1. процессор,
2. оперативная память,
3. материнская плата,
4. система охлаждения,
5. видеокарта,
6. дисковая система (жёсткий диск и SSD),
7. блок питания,
8. корпус,
9. звуковая карта,
10. оптический привод.

Необходимый перечень аппаратного обеспечения

Первые 7 комплектующих строго необходимы для работы компьютера. Корпус тоже почти всегда используется, хоть и не несёт критических функций. Таким образом, в состав системного блока обычно входит 8 компонентов.

Видеокарта — крайне нужный компонент, который отвечает за вывод изображения, но вместо отдельной видеокарты может использоваться видеочип расположенный внутри процессора. Таким образом, отдельной карты в ПК может и не быть.

Рассмотрим каждую часть по отдельности.

Процессор (ЦПУ, ЦП)

ЦПУ (центральное процессорное устройство) — это главный компонент аппаратного обеспечения компьютера, который управляет работой ПК и производит все вычисления. Процессор — мозг, обдумывающий и решающий все задачи.

Основные характеристики ЦП:

• частота,
• количество ядер,
• объем кэша,
• техпроцесс.

Частота процессора показывает количество операций, выполняемых в единицу времени. Чем выше показатель, тем выше производительность, но больше потребление энергии и тепловыделение.

В последнее время, всё больше классификатором процессоров по скорости становится количество ядер. «Одна голова хорошо, а две лучше». Во втором десятилетии 21 века четыре ядра больше не вызывают удивления. Сейчас на массовом рынке в ходу восьмиядерные ЦП и даже доступны решения на 10, 12 и 16 ядер. Но их количество в отличие от частоты не всегда дают прирост. Дело в том, что далеко не каждая программа умеет распределять задачи по всем доступным потокам.

Кэш — это память внутри ЦПУ, которая характеризуется наивысшей скоростью и используется процессором в первую очередь. Чем больше у микропроцессора такой памяти, тем лучше.

При производстве микросхем применяется специальное литографическое оборудование, которое имеет определённую разрешающую способность (техпроцесс). Уменьшение технологического процесса позволяет уместить больше транзисторов на подложке меньшего размера.

Оперативная память (ОЗУ)

ОЗУ — временная память, в которой хранятся данные во время работы ЭВМ. Кэш процессора отличается крайне ограниченным объёмом, поэтому большинство данных, нужных для выполнения программ, загружаются в оперативную память.

Основные характеристики: поколение DDR, объем, частота. Сейчас актуален стандарт DDR4, но уже не за горами внедрение DDR5. Новые поколения приносят более высокие частоты и меньшее энергопотребление.

Объём памяти измеряется в гигабайтах. Само собой, больше — лучше. Так как, чаще всего, ОЗУ функционирует в двухканальном режиме, то желательно количество планок кратное двум. Например, две планки на 4 гигабайта, которые дадут 8Гб в сумме. На массовых материнских платах почти всегда 4 слота для оперативной памяти, но на компактных версиях МП может быть и 2 слота.

Материнская плата

Материнская плата — системная плата, предназначенная для соединения и обеспечения взаимодействия всех компонентов персонального компьютера.

• Сокет, в который устанавливается процессор.
• Чипсет — микросхема, которая регулирует работу внутренних компонентов системного блока.
• Слоты для установки оперативной памяти.
• PCI слоты для подключения видеокарты и других плат расширения.
• SATA разъёмы для подключения жёстких дисков и SSD дисков.
• Другие внутренние разъёмы.
• Внешние порты для пользователя.

МП определяет количество модулей, которые можно подключить к компьютеру. Также она разрешает пользователю присоединять внешние устройства. Сейчас платы почти всегда содержат в себе звуковой чип (звук) и сетевой чип (выход в интернет), то есть, больше нет необходимости в отдельной звуковой карте или сетевой карте. Материнская плата не оказывает прямого влияния на производительность системы, но ощутимо влияет на функциональность.

Система охлаждения (кулер)

Во время работы процессор нагревается, поэтому приходится использовать охлаждение. Кулер представляет собой радиатор с вентилятором. Радиатор рассеивает тепло, а вентилятор выталкивает горячий воздух из рёбер. На эффективность охлаждения влияет размер и качество радиатора, а также количество, качество и скорость вентиляторов. Для компенсации неровностей поверхности кулера и крышки ЦПУ используется теплопроводящая паста. Термопопасту наносят тонким слоем, чтобы заполнить мелкие неровности и улучшить контакт между поверхностями.

Также в корпус ставят один или больше вентиляторов для лучшей циркуляции воздушных потоков. Как правило, спереди ставят вентиляторы на вдув для притока холодного воздуха, а сзади и сверху на выдув горячего воздуха из системного блока.

Видеокарта

Видеокарта — графический адаптер, отвечающий за обработку и вывод изображения на экран монитора. Кстати, ПК может действовать без видеокарты, но вы попросту ничего не увидите на экране, поэтому для вывода изображения нужен хоть какой-то графический адаптер.

Процессор покупается отдельно, его питание распаяно на материнской плате, кулер тоже самостоятельный компонент, который каждый приобретает самостоятельно или использует стандартный из BOX комплектации ЦП. Видеоадаптер — это комплексный компонент, которое включает в себя видеочип, собственную память, систему питания и охлаждение.

В современных компьютерах видеокарта — это второй вычислительный элемент. Чаще всего, мощные графические адаптеры используются для прорисовки графики в играх, но и для рабочих приложений (например, видеомонтаж, 3d-моделирование) видеокарта тоже полезна. Профессиональное программное обеспечение ощутимо чаще использует не только процессор, но и графическую плату.

Графическое ядро, встроенное в ЦП значительно менее производительное ввиду ограниченности пространства и проблем с нагревом, однако, позволяет отказаться от отдельной платы в системном блоке, а для офисных задач такой мощности вполне хватает.

Дисковая система

Для хранения данных в ПК присутствует дисковая система. Благодаря ей вы можете сохранять документы, книги, фильмы и другие данные. Также дисковая система может быть использована и для хранения временных данных. Когда заканчивается место в оперативной памяти, операционная система переносит данные в файл подкачки. Такая виртуальная память позволяет выполнять программы, которые требует оперативной памяти больше чем доступно в ПК. Скорость хранилища значительно меньше скорости ОЗУ, поэтому выполнения задачи будет длиться намного дольше.

Существует два основных вида накопителей. Жёсткий диск — накопитель на жёстких магнитных дисках. Внутри него установлена одна или несколько алюминиевых пластин. ЖД обычно вращается со скоростью 5400 об/мин или 7200 об/мин. Но даже таких скоростей не хватает для того, чтобы бороться с новым поколением накопителей.

Твердотельный накопитель – немеханическое запоминающее устройство, внутри которого нет движущихся деталей. В SSD дисках используется флеш-память, которая более дорогая, но значительно быстрее и полностью бесшумна при работе. Твердотельные накопители даже преодолели порог скорости порта SATA, поэтому появились NVMe модели, которые использует шину PCI Express, как и видеокарты.

SSD более быстрые, но цена за гигабайт всё ещё очень высока, но уже сейчас есть тенденция к отказу от жёстких дисков.

Блок питания

Компьютер, как и другая техника не может функционировать без электричества, поэтому нужен блок питания. БП не только выдаёт нужное количество мощности, но и производит преобразования для всех устройств. Для разных компонентов подаётся разное постоянное напряжение, используются различные коннекторы.

Блок питания, прежде всего, выбирают по выходной мощности. Стандарт эффективности 80 Plus поможет определить уровень КПД, а длительность гарантии укажет на качество схемотехники.

Корпус

Компьютерный корпус выполняет следующие задачи:

1. Объединяет комплектующие в одной коробке и защищает компоненты от механических повреждений. Также закрепляет составляющие ПК. Например, жёсткие диски боятся тряски во время работы.
2. Ограждает человека от компьютера, например, на случай возгорания.
3. Поглощает лишний шум и вибрации.
4. Грамотно спроектированный корпус охлаждает компоненты лучше, чем открытый стенд.
5. Несёт эстетическую функцию.

При выборе корпуса убедитесь, что он подходящего размера и содержит все требуемые слоты расширения.

Звуковая карта

Отдельная звуковая карта давно не является требуемым компонентом ПК. Материнские платы содержат в себе звуковой чип, который хорошо справляется со своей задачей. Тем не менее, звуковые карты до сих пор обладают спросом среди людей, которые хотят получить высокий уровень качества звука. Также музыканты используют специальные ЗК для записи и мониторинга полученного материала.

Оптический привод

Дисковод уже практически не используется, но пока ещё заслуживает упоминания. С развитием флеш-памяти (флешек) и интернета дисковые накопители практически полностью изжили себя. Скорость чтения и особенно записи по нынешним меркам оставляет желать лучшего. Привод шумит во время своей работы, а также диски легко повредить.

Например, компания Apple начала отказываться от дисковода в MacBook уже в 2012 году. В данный момент даже бюджетные компьютерные корпуса часто идут без разъёма для привода. Ещё пару лет и оптический привод окончательно отправится в музей компьютерных комплектующих.

Из чего состоит стационарный компьютер

Основные компоненты компьютера:

Системный блок

Системный блок ещё могут называть корпусом, системником или просто компьютером. Это прямоугольная металлическая коробка, в которой собраны все основные составляющие компьютера. Системные блоки бывают разных размеров:

Состав системного блока

Что же внутри системного блока?

1. Материнская плата.
2. Процессор.
3. Вентиляторы охлаждения.
4. Оперативная память (ОЗУ).
5. Блок питания.
6. Видеокарта.
7. Звуковая карта.
8. Сетевая карта.
9. Жёсткий диск.
10. CD/DVD дисковод.

Материнская плата

Материнская плата, это большая печатная плата в которую вставляются компоненты. Размер корпуса зависит от того, какая материнская плата в нём установлена. Чем больше материнская плата, тем большего размера системный блок для неё требуется.

На материнской плате есть разъёмы для подключения внешних устройств. Пример разъёмов:

1. USB 2.0 разъёмы. Можно подключить USB мышь и клавиатуру.
2. PS/2 порт. Сюда можно подключить старую PS/2 мышь или клавиатуру.
3. VGA разъём. Разъём для подключения монитора аналоговым VGA кабелем. Наличие этого разъёма говорит о том, что материнская плата имеет встроенную видеокарту.
4. DVI разъём. Разъём для подключения монитора цифровым DVI кабелем. Наличие этого разъёма говорит о том, что материнская плата имеет встроенную видеокарту.
5. USB 3.1 Type-C. Скоростной USB разъём для подключения различных устройств.
6. USB 3.0 разъёмы. Сюда можно подключать флешки и другие USB 3.0 устройства.
7. HDMI разъём. Разъём для подключения монитора или телевизора цифровым HDMI кабелем. Наличие этого разъёма говорит о том, что материнская плата имеет встроенную видеокарту. HDML кабель вместе с видео может передавать звук.
8. LAN. Разъём для подключения Интернет. Наличие этого разъёма говорит о том, что материнская плата имеет встроенную сетевую карту.
9. Audio разъёмы. Сюда подключаются колонки, наушники, микрофон. Наличие этого разъёма говорит о том, что материнская плата имеет встроенную звуковую карту.

Процессор

Процессор занимается математическими вычислениями. Его могут ещё называть ЦП (центральный процессор), CPU, камень. Он вставляется в специальный разъём на материнской плате — сокет. Процессоры бывают разные, поэтому важно, чтобы материнская плата и процессор подходили друг другу.

Чем мощнее процессор, тем больше он может делать операций вычисления в секунду. И тем дороже стоит. И тем сильнее греется.

Вентиляторы охлаждения

Для охлаждения процессора сверху устанавливается радиатор. Для более плотного прилегания между процессором и радиатором наносят термопасту, она помогает лучше отводить тепло. Обычно в комплекте с процессором есть тюбик с термопастой. На радиатор крепится вентилятор охлаждения. Вентилятор подключается проводом к материнской плате. Материнская плата подаёт электропитание на вентилятор и регулирует скорость его вращения.

Внутри системного блока могут находиться дополнительные вентиляторы, которые выводят горячий воздух из корпуса. Чем больше вентиляторов и чем быстрее они вращаются, тем больше шумит компьютер. В корпусе предусмотрены места креплений для этих вентиляторов и отверстия для движения воздуха.

Оперативная память

Оперативная память или оперативка, ОЗУ, RAM, — это «мозги» компьютера, она устанавливается в специальные разъёмы на материнской плате. Таких разъёмов на материнской плате может быть два, четыре или восемь. В оперативной памяти процессор хранит результаты своих вычислений. При выключении питания оперативная память очищается.

Чем больше в сумме гигабайт оперативной памяти, тем меньше тормозит компьютер, тем более требовательные к ресурсам программы и игры можно на нём запускать.

Оперативная память тоже бывает разная, поэтому важно, чтобы материнская плата и оперативная память подходили друг другу.

Блок питания

Блок питания устанавливается в специальное место внутри системного блока и выглядит как коробка с вентилятором внутри и кучей проводов снаружи. В блок питания подключается кабель — он втыкается в розетку 220 Вольт. Внутри компьютера из блока питания выходит много мелких проводов 12 Вольт, 5 Вольт, 3 Вольта. Они подключаются к материнской плате, жёстким дискам, некоторым вентиляторам.

Видеокарта

Видеокарта нужна для передачи изображения из компьютера на монитор. Есть видеокарты, которые уже встроены в материнскую плату. Такие видеокарты подходят для офисных компьютеров для работы с графиками, текстами, таблицами. Красочные 3D игры на такой видеокарте работать уже не будут. Для игр и специальных инженерных и дизайнерских программ нужна отдельная видеокарта.

Видеокарта вставляется в специальный слот на материнской плате. Часто на видеокарте установлены вентиляторы.

Звуковая карта

Звуковая карта нужна для передачи звука из компьютера в колонки или наушники. Большинство материнских плат уже имеют встроенную звуковую карту, если она есть в вашей материнской плате, то покупать дополнительную звуковую карту обычно не нужно.

Любители качественного звука, музыканты, звукооператоры покупают дополнительные звуковые карты. Они вставляются в специальный слот на материнской плате.

Сетевая карта

Сетевая карта нужна для подключения к компьютеру сети Интернет. Большинство материнских плат уже имеют встроенную сетевую карту, если она есть в вашей материнской плате, то покупать дополнительную сетевую карту обычно не нужно.

Жёсткий диск

На жёстком диске хранятся ваши данные — фильмы, музыка, документы. Чем больше объём жёсткого диска, тем больше данных поместится.

CD/DVD дисковод

Дисковод вставляется в передней части системного блока. Дисковод нужен для чтения CD или проигрывания DVD дисков. Есть записывающие дисководы, которые умеют записывать информацию на RW-диски. В общем, разные бывают.

USB флешки сейчас вытесняют дисководы, так что вам решать, нужен он вам или нет.

Монитор

С монитором всё просто, на него выводится изображение. Монитор подключается к видеокарте и к розетке 220 Вольт. Перед покупкой убедитесь, что разъём провода монитора подходит к разъёму вашей видеокарты.

Клавиатура и мышь

Клавиатура и мышь нужны чтобы взаимодействовать с компьютером. Компьютер «слушает» какие клавиши вы нажимаете и куда перемещаете курсор мыши.

Беспроводная клавиатура и мышка

Существуют беспроводные клавиатуры и мышки. Они соединяются с системным блоком без проводов. В клавиатуру (мышку) вставляется батарейка, а в системный блок в USB порт приёмник сигнала размером с монетку.

Плюсы и минусы беспроводного подключения очевидны:

• Плюс — меньше путающихся проводов и пыли.
• Минус — садятся батарейки, обычно в самый неподходящий момент.

Известно несколько типов связи таких мышек. К основным типам можно отнести инфракрасный, радиочастотный, индукционный, Wi-Fi и Bluetooth. Каждый из них имеет свои особенности

Совет, если вы покупаете компьютер первый раз, то выбирайте обычную проводную мышку без наворотов.

Я пользуюсь обычной проводной мышкой дома и на работе.

Многокнопочные мышки

Покупайте обычную трёхкнопочную мышь, которая имеет левую кнопку, правую кнопку и среднюю кнопку-ролик.

Многокнопочные мыши используются заядлыми компьютерными игроками или теми, кто много работает со сложными программами.

Колонки

Колонки нужны для воспроизведения звука с компьютера. Колонки тоже бывают разные. В зависимости от звуковой карты можно подключать стерео колонки, сабвуфер, колонки 5.1.