Системна плата (motherboard - материнська плата)

Лабораторна робота №1

Тема: внутрішня структура персонального комп’ютера (архітектура)

Мета: визначити та теоретично обґрунтуватиосновні елементивнутрішньої структури ПК та описати будову вашого системного блоку

Короткі теоретичні відомості

Системний блок

Конструктивно системний блок може бути виконаний у горизонтальному (Desk Top) та вертикальному (Mіnі Tower) виконанні. У системному блоці розміщаються наступні модулі.

Системна плата (motherboard - материнська плата)

На системній платі розташовані всі основні компоненти комп'ютера:

· центральний процесор

· оперативна пам'ять

· ПЗУ (постійний запам'ятовувальний пристрій)

· енергонезалежна пам'ять

· контролер клавіатури і т.д.

Рис. 1. Типова сучасна материнська плата

1.1. Центральний процесор (CPU - central processor unіt) - "мозок" комп'ютера, саме він розпізнає та виконує команди і програми, зчитує й записує інформацію у пам'ять, передає команди іншим частинам комп'ютера. Від того, наскільки потужний процесор установлений у комп'ютері, багато в чому залежить його продуктивність.

Із зовнішніми пристроями процесор може обмінюватися даними завдяки загальній шині, до складу якої входять шини адреси, даних і керування. Розрядність шини може бути - 8, 16, 32, 64. Процесор може виконувати чотири основних математичних дії: додавання, віднімання, множення та ділення над двійковими числами, а, крім того, операції комп'ютерної логіки: порівняння, умовний перехід і повторення.

1.2. Оперативна пам'ять (ОЗУ - оперативно запам'ятовувальний пристрій)

Рис. 2. Модуль пам'яті

Практично будь-який комп'ютер оснащений оперативною пам'яттю, виконаної на мікросхемах. Вона складається з певної кількості комірок пам'яті, кожна з яких має свою власну адресу або просто номер у двійковому коді. Оперативна пам'ять призначена в основному для зберігання програм, які виконуються та їхніх даних протягом усього часу, поки комп'ютер працює. Вона подібна до грифельної дошки, інформація на якій постійно витирається, заміняється новою і повністю зникає після вимикання комп'ютера.

Буває ОЗУ обсягом 0.64, 1, 4, 8, 16, 32, 64 і більше Мбайт. Інформація в оперативній пам'яті зберігається до моменту вимикання комп'ютера.

1.3. ПЗУ - постійний запам'ятовувальний пристрій (BІOS - Basіc Іnput/Output System)

Системна плата будь-якого комп'ютера містить постійний запам'ятовувальний пристрій - мікросхему із записаним набором програм:

· програму первісного завантаження комп'ютера. Програма первісного завантаження одержує керування після успішного завершення тестів і робить перший крок для завантаження операційної системи;

· програму первісного тестування комп'ютера. Ця програма одержує керування відразу після включення комп'ютера. Вона перевіряє всі підсистеми комп'ютера. У випадку виявлення помилки або несправності комп'ютера відображає на екрані відповідне повідомлення;

· базову систему вводу-виводу. Вона представляє набір програм, використовуваних для керування основними пристроями комп'ютера. Базова система вводу-виводу дозволяє відображати на екрані комп'ютера символи й графіку, записувати та читати дані з магнітних дисків, друкувати на принтері і вирішувати багато інших важливих завдань.

1.4. Енергонезалежна пам'ять (CMOS-пам'ять, Complementary Metal-Oxіd-Semіcondactor)

Різні параметри конфігурації комп'ютера, наприклад кількість і тип дискових накопичувачів, тип відеоадаптера, наявність співпроцесора й деякі інші дані, зберігаються в так званій CMOS-пам'яті. Мікросхема CMOS-пам'яті також містить звичайні електронні годинники. Завдяки їм у будь-який момент можна довідатися поточну дату й час. Щоб при відключенні струму комп'ютера вміст CMOS-пам'яті не стирався, і годинники продовжували відраховувати час, мікросхема CMOS-пам'яті живеться від спеціальної маленької батарейки або акумулятора, які також росташовані на системній платі.

1.5. Зовнішня дискова пам'ять

Крім власної електронної пам'яті (ОЗУ), або, так сказати, внутрішньої пам'яті комп'ютера він має й ЗОВНІШНЮ ПАМ'ЯТЬ, розташовувану на дисках - зовнішніх носіях інформації. Зовнішня пам'ять, по обсязі, як правило, набагато більше оперативної пам'яті комп'ютера, однак швидкість взаємодії процесора з оперативною пам'яттю вище, ніж з будь-якими зовнішніми накопичувачами.

Різновиди дисків:

· тверді, або фіксовані, убудовані в системний блок комп'ютера, їх звичайно називають ВІНЧЕСТЕР, однак останнім часом почали продаватися зовнішні накопичувачі на твердих магнітних дисках - зовнішні вінчестери.

· гнучкі, що вставляють в отвори дисководів комп'ютера і називані ДИСКЕТАМИ або флоппі-дисками. Дисководи розміщаються в системному блоці комп'ютера.

· оптичні диски (CD-ROM), які читаються спеціальними пристроями теж убудованим у системний блок. У цей час існують пристрої, які дозволяють не тільки зчитувати CD-ROM диск, але й робити однократний запис на "золотий" диск. Такі диски читаються на будь-якому пристрої CD-ROM. Однак недавно з'явилися пристрої, які можуть робити перезапис оптичних дисків (CD-RW CD-ReWrіtable). Еакие диски вже не можуть бути прочитані звичайними CD-ROM плейером.

· DVD диски - розшифровується абревіатура DVD як dіgіtal versatіle dіsc, тобто універсальний цифровий диск. Зовні DVD-диски схожі на CD і у них використано той же принцип запису інформації, але завдяки вдосконаленню технології, ємність таких дисків у багато разів більше, ніж ємність CD-диска. Найпростіші DVD-диски (одношарові та однобічні) мають ємність 4,7 Гб. Для читання таких дисків потрібні спеціальні DVD-приводи.

Рис. 3. Вінчестер Quantum

Рис. 4. Оптичний диск (CD) Ємність 80 хв/700 Мб (120 мм)

Рис. 5. Пристрій для читання й запису CD дисків фірми Yamaha Це внутрішній, тобто привід, що вставляє в системний блок CD-RW

Рис. 6. Пристрій для читання й запису CD дисків компанії Plextor Це зовнішній CD-RW привід.

Рис. 7. Зовнішній вінчестер компанії Seagate, ємністю 160 Гб

Рис. 8. Пристрій для читання й запиcу DVD дисків від компанії Sony

Рис. 9. DVD-диск ємністю 4,7 Гб і лицьова сторона обкладинки

Відеосистема

Монітор - це пристрій, через який ми сприймаємо всю візуальну інформацію від комп'ютера. Дані, які відображені на екрані монітора, зберігаються в певному блоці пам'яті комп'ютера (відеопам'ять). Керує роботою монітора пристрій, розміщений у системному блоці та має назву відеокарта або відеоадаптер. Відеокарта разом з монітором і утворять відеосистему. Процесор поміщає у відеопам'ять дані, а відеокарта монітора приблизно 60 разів у секунду переглядає дані та малює відповідно їхньому змісту зображення на екрані.

Сучасні монітори створюються на основі електронно-променевої трубки (CRT) або рідко-кристалічними (LCD). В CRT-моніторах зображення виходить у результаті світіння спеціальної речовини - люмінофора під впливом потоку електронів. LCD-монітори зроблені з речовини, що перебуває в рідкому стані, але має при цьому деякі властивості кристалів. Молекули рідких кристалів міняють властивісті світлового променя, який проходить крізь них, у такий спосіб на моніторі створюється зображення. У цей час за показнику ціна-якість CRT-монітори не перевищують LCD. У LCD-моніторах зовсім відсутнє шкідливе электро-магнитное випромінювання, а також рівень споживання енергії приблизно на 70% нижче, ніж в CRT.

Рис. 10. LCD монітор від фірми Samsung

Рис. 11. Sapphire HD 4850

 

Один з показників, що характеризують монітори - розміри екрана. У цей час можна купити монітори з розмірами екрана від15 до 23 дюйма по діагоналі (1 дюйм=2,54див). Екран дисплея може працювати у двох основних режимах: текстовому й графічному. Текстовий режим для екрана є стандартним, а перехід у графічний режим досягається під керуванням програм.

У текстовому режимі екран зазвичай розбивається на 25 рядків по 80 символів у рядку. У кожну позицію екрана, яку іноді називають технічним терміном "знакомісце", з 9*14 пікселів може бути виведений один з 256 символів.

У графічному режимі екран розділяється на окремі крапки, кількість яких залежить від типу дисплея, наприклад 1280 по горизонталі і 1024 по вертикалі. Крапки на екрані зазвичай називають пікселями, їхній колір та яскравість може мінятися. Саме в графічному режимі з'являються на екрані комп'ютера всі складні графічні зображення, створюваними спеціальними програмами, які управляють параметрами кожного пикселя екрана. Графічні режими характеризуються такими показниками як

- розподільна здатність (кількість крапок, за допомогою яких на екрані відтворюється зображення) - типові в цей час рівні дозволу 1024*768 крапок або 1280*1024 крапок. Однак для моніторів з великою діагоналлю може використатися дозвіл 1400*1200 крапок;

- палітра (кількість кольорів, які використаються для відтворення зображення), наприклад 4 кольору, 16 квітів, 256 квітів, 256 відтінків сірого кольору, 16b кольорів у режимі Hіgh color або 32b кольорів у режимі True color.

Клавіатура

 

Клавіатура комп'ютера працює під керуванням програм, які визначають, яку інформацію одержує комп'ютер у результаті натискання клавіш. Механізм обробки сигналів, що надходять від клавіатури, приблизно наступний. Кожна клавіша на клавіатурі має свій номер (кодом). Відмітимо, що навіть якщо назви клавіш на клавіатурі і збігаються, наприклад клавіші Shіft ліворуч і праворуч, то їхні коди все-таки різні, і тому в принципі це зовсім різні клавіші!

Рис. 12. Зразки різного конструктивного виконання клавіатур сучасних комп'ютерів

 

Після натискання клавіші клавіатура посилає процесору сигнал переривання та змушує процесор призупинити свою роботу і перемкнутися на програму обробки переривання клавіатури. При цьому клавіатура у своїй власній спеціальній пам'яті запам'ятовує, яка клавіша була натиснута (зазвичай в пам'яті клавіатури може зберігатися до 20 кодів натиснутих клавіш, якщо процесор не встигає відповісти на переривання). Після передачі коду натиснутої клавіші процесору ця інформація з пам'яті клавіатури зникає.

Крім натискання клавіатура відзначає також і відпускання кожної клавіші, посилаючи процесору свій сигнал переривання з відповідним кодом. Таким чином, комп'ютер "знає", тримають клавішу або вона вже відпущена. Ця властивість використовується при переходах на інший регістр, наприклад при написанні заголовних букв. Крім того, якщо клавіша натиснута довше певного часу, т.зв. "поріг повтору" - звичайно біля половини секунди, то клавіатура генерує повторні коди натискання цієї клавіші.

Периферійні пристрої

Принтери

Принтер - пристрій для одержання паперових копій документів. Принтери бувають матричні, лазерні, струминні, твердокрасочні.

Матричні принтери дозволяють одержати найдешевші копії документів на недорогому папері, але якість друку не висока. Крім того матричні принтери шумлять при роботі й друк сторінки проходить досить довго.

Для використання в офісі найбільше підходять лазерні принтери, які дозволяють одержувати високоякісні чорно-білі копії документів. Метод нанесення - електростатичне сухе порошкове нанесення зображення. Для друку використовують звичайний папір для копіювальних апаратів.

Рис. 13. Сучасний лазерний принтер для великого офісу Mіnolta PagePro25 Друкує 25 копій у хвилину, на папері форматів А3, А4 й А5.

Рис. 14. Оригінал зображення

Рис. 15. Результат друку

Рис. 16. Лазерний принтер Samsung ML-1250 для невеликих офісів і для домашнього використання Швидкість печатки 12 стр/хв, папір офісна формат A4, вага 6,5 кг

Рис. 17. Картридж принтера Samsung ML-1250 Ресурс картриджа 2500 сторінок

 

Струминні принтери в цей час стали основними пристроями масової кольорової печатки. Більшість струминних принтерів використають для друку 4 фарби, але вже є принтери, що використають 7 фарб й які забезпечують більш високоякісну друк. Швидкість друку приблизно 50 с. на сторінку.

Рис. 18. Струминний принтер фірми Hewlett Packard DeskJet 880C

Рис. 19. Приклад друку на різних струминних принтерах

 

Твердокрасочні принтери дозволяють одержувати кольорові глянсові високоякісні копії. Швидкість друку при їх високій якості не велика - до 2-х копій у хвилину. Для одержання зображення на папері у ціх принтеріх використовують фарби у вигляді твердих брусочків розміром приблизно із сірникову коробку потроєної товщини, які по зовнішньому вигляду більше схожі на мило або віск. Чорнило 4-х кольорів, колір яких відповідає колірній моделі CMYK: синій, малиновий, жовтий і чорний.

Рис. 20. Твердокрасочний принтер Tektronіx Phaser 840

Рис. 21. Заправлення фарби у твердокрасочний принтер

Рис. 22. Зразок пачати на звичайному папері принтером Tektronіx Phaser 840

Рис. 23. Для порівняння зразок печатки на струминному принтері Lexmark Z31

Сканери

Сканери - пристрої для оцифровки й уведення в комп'ютер зображень із паперових копій - це найстарший вид комп'ютерної периферії. Сучасні сканери дозволяють оцифровувати зображення навіть об'ємних предметів і діапозитивів (слайдів).

Рис. 24. Сканер фірми Prіmax

Рис. 25. Результат сканування діапозитива

Рис. 26. Результат сканування об'ємного об'єкта

4.3. Відеокамери й цифрові фотокамери

Рис. 27. Цифрова відеокамера (web-cam) і зображення, уведене з її допомогою

Рис. 28. Цифрова фотокамера Olympus Camedіa C-730 Ultra Zoom

- Вага 310 м, розміри 108x76x78 мм;

- обсяг пам'яті 16 Мб;

- максимальний дозвіл 3200x2400 крапок;

- убудований спалах;

- мінімальна відстань зйомки 0,04 м;

- додаткові можливості макрозйомка, запис відео, запис звуку, таймер;

 

4.4. Маніпулятори миша

 

Маніпулятор "миша" - як правило, найдешевший з компонентів комп'ютера, тому й відношення до нього відповідне: дуже часто майже байдужне ("аби тільки була"). У той же час, мабуть, що миша - дуже важливий пристрій у складі ПК, оскільки разом із клавіатурою постійно використається для уведення інформації й керування нею усередині комп'ютера. За принципом дії миші діляться на отико-механические й оптичні. Оптико-механічні миші дешеві, але вимагають періодичного чищення. Оптичні миші відрізняються більшь високою надійністю й точністю позиціювання на екрані, але вони дорожчі. Ще миші розрізняються й по своїх керуючих можливостях. Раніше за цією ознакою миші розділялися в основному на "двукнопочніе" й "трикнопочніе". Тепер же трихкнопочні миші зустрічаються рідко (у більшості випадків для нормального керування цілком достатньо й двох кнопок)

 

Рис. 29. Apple

Рис. 30. Sigma SGM2 – мишка - пістолет для мобільних презентацій

 

Зараз деякі фірми випускають бездротові периферійні пристрої, які пов'язані з комп'ютером по радіо. Додатково до бездротових пристроїв необхідні передатчики, які й підключаються до комп'ютера.

Такими пристроями можуть бути миша або клавіатура. Оскільки "радіомиші" мають додаткову "радіоначинку", то важать вони більше звичайних, але до цьому можна швидко звикнути. Пристрої з бездротовим підключенням створюють додаткові зручності користувачеві, вони забезпечують волю переміщення - з ними можна працювати на відстані 3-5 метрів від комп'ютера.

Для любителів компютерної периферії виробництва Logitech – нова лазерна бездротова мишка Logitech V470 для ноутбуків. Працювати бездротово вона буде за допомогою Bluetooth 1.2, радіус дії – порядку 9 метрів. Ця компактна миша обіцяє 4 місяці роботи на одних батареях; їх заряд відображатиметься на спеціальному індикаторі.

Рис. 31. Logitech V470 – бездротова Bluetooth-миша для ноутбуків

Хід роботи

1. Ознайомитись з теоретичною частиною.

1.1. Улаштування персонального комп'ютера (ПК)

1.2. Розібратися із структурою сучасного ПК

1.3. Навчитись розрізняти складові ПК, а також їх технічні характеристики

1.4. Створити текстовий файл ЛР1.txt та описати ПК за яким Ви працюєте із зазначенням складових та технічних характеристик

2. За допомогою програмної утиліти визначити особливості структури вашого ПК, та основні положення включити до звіту, а саме: властивості центрального процесора (ЦП) тип та частоту, фізичну інформацію про ЦП, завантаження ЦП,, властивості системної плати, об’єм постійної та оперативної пам’яті тощо.

3. Провести тести системи.

4. Оформити звіт до лабораторної роботи

5. Захистити роботу

Звіт повинен включати.

1. Тему, мету та порядок виконання роботи.

2. Опис виконаних Вами дій з роз’ясненням.

3. Висновки по роботі.