Лекция №1. Введение. Корпуса и блоки питания
Цель: ознакомить студентов с задачами дисциплины «Технические средства информатизации», и ее местом в учебном процессе; ознакомить с назначением технических средств информатизации. Рассмотреть тенденции информатизации современного общества
План
1. Введение.
2. Системный блок (корпус).
3. Блок питания.
4. Источник бесперебойного питания.
Введение
Информатизация современного общества. Использование технических средств в деятельности человека.
Технические средства информатизации – это совокупность систем, машин, приборов, механизмов, устройств и прочих видов оборудования, предназначенных для автоматизации различных технологических процессов информатики, причем таких, выходным продуктом которых является именно информация (сведения, знания) или данные, используемые для удовлетворения информационных потребностей в разных областях предметной деятельности общества.
Современные технические средства информатизации и информационные системы на их основе характеризуются двумя основными свойствами.
Во-первых, они состоят из большого числа взаимосвязанных и взаимодействующих элементов, причем не обязательно одинаковой физической природы, объединенных общностью целей и задач функционирования в составе системы.
Во-вторых, они отличаются сложностью процессов движения информации и поведения, что обусловлено большим числом взаимосвязанных функций, реализуемых техническими средствами и системами, случайным характером внешних воздействий, необходимостью функционирования в условиях априорной неопределенности и часто меняющихся обстоятельств.
Все технические средства информатизации в зависимости от выполняемых функций можно разделить на шесть групп (рис. 1):
- Устройства ввода информации.
- Устройства вывода информации.
- Устройства обработки информации.
- Устройства передачи и приема информации.
- Устройства хранения информации.
- Многофункциональные устройства.
Как следует из приведенной выше классификации, большая часть современных технических средств информатизации в той или иной мере связана с электронными вычислительными машинами – персональными компьютерами (ПК), которые, по сути, объединяют множество технических средств, обеспечивающих автоматизированную обработку информации.
Например, устройства ввода и вывода (ввода/вывода) являются непременным и обязательным элементом любой ЭВМ, начиная с самой первой и заканчивая современными ПК, поскольку именно эти устройства обеспечивают взаимодействие пользователя с вычислительной системой.
С одной стороны, пользователь вводит команды или данные в компьютер через устройства ввода для их обработки, с другой стороны, вычислительная система выдает пользователю результаты своей работы посредством устройств вывода. Все устройства ввода/вывода персонального компьютера относятся к периферийным устройствам, т.е. подключаемым к микропроцессору через системную шину и соответствующие контроллеры. С развитием вычислительной техники они получили существенное развитие. На сегодняшний день существуют целые группы устройств (например, устройства местоуказания, мультимедиа), которые обеспечивают эффективную и удобную работу пользователя.
Рисунок 1. Технические средства информатизации
Главным устройством вычислительной машины является микропроцессор, обеспечивающий в наиболее общем случае управление всеми устройствами и обработку информации. Для решения специфических задач, например, математических вычислений современные персональные компьютеры оснащаются сопроцессорами. Эти устройства относятся к устройствам обработки информации.
Устройства передачи и приема информации (или устройства связи) являются непременными атрибутами современных информационных систем, которые все больше приобретают черты распределенных информационных систем, в которых информация хранится не в одном месте, а распределена в пределах некоторой сети, например, сети предприятия или глобальной сети Интернет.
В зависимости от целого ряда параметров (тип линии связи, вид подключения, удаленность носителей информационных ресурсов и др.) используются различные устройства связи.
Модем (модулятор-демодулятор) – устройство, преобразующее информацию в такой вид, в котором ее можно передавать по телефонным линиям связи. Внутренние модемы имеют PCI-интерфейс и подключаются непосредственно к системной плате. Внешние модемы подключаются через порты COM или USB.
Модемы выполняют цифро-аналоговое преобразование цифровых сигналов ПК для их передачи по телефонной линии связи или аналого-цифровое преобразование аналоговых сигналов из линии связи в цифровые сигналы для обработки в ПК. Модемы передают данные по обычным телефонным каналам со скоростью до 56 000 бит в секунду. Также модемы осуществляют сжатие данных перед отправлением и, соответственно, их реальная скорость может превышать максимальную скорость модема.
Сетевой адаптер (сетевая плата) – электронное устройство, выполненное в виде платы расширения (может быть интегрирован в системную плату) с разъемом для подключения к линии связи. Сетевой адаптер используется для подключения ПК к локальной компьютерной сети.
Устройства хранения информации занимают не последнее место среди всех технических средств информатизации, поскольку используются для временного (непродолжительного) или длительного хранения обрабатываемой и накапливаемой информации.
Многофункциональные устройства стали появляться сравнительно недавно. Отличительная особенность этих устройств заключается в сочетании целого ряда функций (например, сканирование и печать или печать и брошюровка печатных копий, и т.д.) по автоматизации действий пользователя. К многофункциональным устройствам относятся издательские системы, устройства копирования, размножения информации.
В дальнейшем при изучении дисциплины технические средства информатизации будут рассмотрены подробнее.
Системный блок (корпус)
Системный блок (корпус) – функциональный элемент, защищающий внутренние компоненты ПК от внешнего воздействия и механических повреждение, поддерживающий необходимый температурный режим внутри системного блока, экранирующий создаваемые внутренними компонентами электромагнитное излучение и является основой для дальнейшего расширения системы.
В корпусе системного блока настольного персонального компьютера располагаются:
· материнская плата с платами расширения;
· приводы накопителей;
· блок питания.
От типа корпуса системного блока зависят тип, размеры и размещение используемой системной платы, минимальная мощность блока питания и максимальное количество устанавливаемых приводов накопителей. Монтажные (установочные) места, или отсеки для накопителей могут быть двух типов — с внешним и внутренним доступом. Доступ к накопителям, смонтированным в установочные места последнего типа, может осуществляться только при открытой крышке корпуса системного блока.
В настоящее время используются два типоразмера накопителей: шириной 5,25 дюймов (приводы CD-ROM, некоторые жесткие диски) и 3,5 дюймов (дисководы, жесткие диски). Реальная ширина 5,25- и 3,5-дюймовых устройств несколько больше, чем 5,25 и 3,5 дюйма. Их название исторически обусловлено габаритами дисководов для 5,25- и 3,5-дюймовых дискет. Количество, расположение и типоразмер отсеков для накопителей во многом определяет потребительские качества корпуса компьютера.
В зависимости от рекомендуемого рабочего положения корпуса их делят на:
· горизонтальные;
· вертикальные.
К горизонтальным относятся корпуса типа desktop (настольный), small-footprint (низкопрофильный), slimline (тонкий, стройный) и (ultra) superslimline (сверхкомпактный). Системная плата в этих корпусах также располагается горизонтально. В корпусе типа desktop обычно два 5,25-дюймовых и один-два 3,5-дюймовых отсека с внешним доступом.
Корпуса с вертикально расположенной материнской платой напоминают по внешнему виду башню (по-английски башня — tower) и обычно представлены тремя разновидностями: mini-tower, midi-tower и big-tower, которые обычно отличаются друг от друга количеством 5,25-дюймовых отсеков с внешним доступом (2, 3, 4 и более), габаритами и мощностью установленного блока питания, а следовательно, возможностями установки дополнительных плат расширения и приводов накопителей.
Одним из наиболее распространенных корпусов для персонального компьютера является корпус типа mini-tower. Обычно он имеет по два 5,25-дюймовых и 3,5-дюймовых отсека с внешним доступом, два 3,5-дюймовых отсека с внутренним доступом и содержит блок питания мощностью 200 ватт. В корпусе типа mini-tower можно расположить стандартный набор накопителей и плат расширения. Более широкие возможности расширения обеспечивает корпус midi-tower (три 5,25 и два 3,5-дюймовых внешних и три-четыре 3,5-дюймовых внутренних отсека, более мощный блок питания). Корпуса типа big-tower используются для сетевых серверов, содержат один или несколько блоков питания с мощностью более 300 ватт и имеют самые широкие возможности расширения. В корпусах типа slim обычно установлен слабый источник питания (90-100 ватт), а также предусмотрено не более одного внутреннего и одного внешнего отсека, что делает модернизацию ПК в таком корпусе проблематичной.
Как правило, на корпусе системного блока располагаются несколько кнопок для управления компьютером (Reset, Turbo), светодиодные и цифровые индикаторы режимов работы (Turbo, Power, HDD, частота), замок для блокировки клавиатуры (Lock), встроенный динамик и выключатель питания (Power).
Корпуса различных фирм могут несколько отличаться по дизайну и габаритам.
Существуют специальные корпуса для мультимедиа-компьютеров, оснащенные стереоколонками и манипуляторами аудиовыхода. Для комфортной работы выпускаются корпуса с низким уровнем шума (low-noise), в которых применяются блоки питания с малошумящими вентиляторами.
Типоразмеры AT и ATX
Тип, внутренние размеры корпуса и применяемый блок питания зависят от используемой материнской платы. В настоящее время существует несколько несовместимых между собой типоразмеров корпусов — старые стандарты AT (для корпусов типа desktop и tower) и LPX (для корпусов типа slim) и предложенные Intel новые стандарты ATX (desktop и tower) и NLX (slim). Они отличаются как размерами и расположением материнской платы, так и номиналами напряжений, вырабатываемых источниками питания.
Для корпусов ATX характерен более легкий доступ к внутренним узлам компьютера, улучшенная вентиляция внутри корпуса, возможность установки большего числа полноразмерных плат расширения, расширенные возможности по управлению энергопотреблением. Этот стандарт может быть не особенно актуален для работы, но для разгона он просто незаменим. Не только потому, что охлаждение элементов стало лучше, но и потому, что стало проще поменять память или добраться до процессора. Хорошей матери нужен хороший корпус.
Какой корпус выбрать? Для начала вы должны для себя определить, нужно Вам удобство залезания в корпус или нет? Если нет, то Вам подойдет обычный корпус за 30$ с возможностью установки дополнительного вентилятора. Вы соберете компьютер, закроете его и больше этот корпус Вас мучить не будет.
Чем плохи такие корпуса? Во-первых очень тонкий металл, соответственно хуже экранирование и меньше механическая прочность. Если вы собираетесь купить Desktop и поставить на него монитор, то о дешевых корпусах можете забыть — он прогнется под весом 15" монитора, а 17" не выдержит вообще. Во-вторых, Вы будете резать руки об острые края, выламывая неподдающиеся заглушки. Чем дешевле корпус, тем менее он удобен для сборки. Блок питания нависнет над платой, винчестер грозно приблизится к памяти, шумная вертушка будет сводить Вас с ума ночами.
Фактор формы (как выбрать корпус).
Сотни лет философы спорили, что важнее — форма или содержание, и, наконец, сошлись на том, что эти категории находятся в диалектическом единстве (и, в то же время, в непрерывной борьбе, как отметил бы вождь мирового пролетариата). На компьютерном уровне это самое единство состоит в том, что «содержание» (системная плата с процессором и контроллерами) установлено в «форму» (корпус), и они должны друг другу соответствовать. А борьба проявляется в том, что постепенно меняются как технические (технологичность, вентиляция), так и эргономические (внешний вид, шумоизоляция и пр.) требования к конструкции корпуса и, соответственно, к конструкции системной платы.
Еще пару лет назад вариантов для настольных ПК практически не было — рынок SOHO был монополизирован платами и корпусами типа AT. Сейчас предлагаются два основных типа настольных ПК — AT и ATX. Так что имеет смысл подумать — какой из них выбрать для нового компьютера или при проведении модернизации?
Как известно, системный блок компьютера состоит из корпуса, в котором установлены источник питания, встроенные накопители (дисководы, CD-ROM), несколько кнопок и лампочек, маленький динамик («пищалка») и, конечно, основной элемент, ради которого все это собиралось — системная плата.
Основными типоразмерами (форм-факторами) системных плат для настольных ПК являются AT, ATX с разновидностями mini-ATX и micro-ATX, и NLX. Последний тип был представлен фирмой Intel в 1997 году как наиболее технологичный стандарт (в нем контроллеры устанавливаются параллельно системной плате через переходник, называемый riser card, что удобно при сборке и ремонте), но до сих пор NLX практически не получил распространения. Остальные типы плат активно конкурируют на рынке.
Что касается корпусов, то они также делятся по типоразмерам на AT и ATX с разновидностью micro-ATX. К каждому типу подходит свой источник питания, которые также называются AT или ATX. У этих источников разные возможности (ATX — умнее, понимает команды процессора, поэтому может, скажем, выключить питание при завершении работы ОС), и совершенно разные разъемы для подключения к системной плате.
Таким образом, отнюдь не каждая плата подойдет к тому или иному корпусу, и наоборот. В Таблице 1 указаны размеры системных плат и их совместимость с корпусами и блоками питания.
Таблица 1.
| Форм-фактор | Длина, мм | Ширина, мм | Корпус | Источник питания |
| AT | до 270 | AT, Baby AT | AT, ATX* | |
| ATX | до 244 | ATX | ATX | |
| mini-ATX | до 208 | ATX | ATX | |
| micro-ATX | до 244 | ATX, micro-ATX | ATX |
на некоторых, но далеко не на всех платах AT установлены дополнительные разъемы для подключения к источнику типа ATX
Как видно из таблицы, у каждого форм-фактора системных плат ширина постоянна, а длина может изменяться. Например, различные модели плат AT могут иметь размеры 250x220, 230x220 и т.п. Тем не менее, все платы одного типа подходят к соответствующим корпусам благодаря стандартному положению внешних разъемов и крепежных отверстий. Правда, в семействе ATX насчитывается аж целых десять стандартов на расположение внешних разъемов, из которых широко распространены три, поэтому производители корпусов ATX часто поставляют несколько различных декоративных планок для задней панели.
Кроме перечисленных в таблице типов корпусов встречаются еще и совмещенные AT/ATX, в которые можно установить любую системную плату. Однако они конструкционно сложнее и существенно дороже, и потому не находят широкого применения.
Форм-фактор AT появился при переходе с восьмиразрядных моделей ПК на шестнадцатиразрядные, то есть когда на смену IBM PC XT пришли IBM PC AT, в названии которых отразилось применение нового форм-фактора. Сначала большинство моделей были горизонтальными, «лежачими» (desktop), но постепенно «стоячий» вертикальный вариант (tower) полностью перехватил инициативу, и сегодня корпус desktop — большая редкость. Системные платы со второго по пятое поколение, то есть от 286SX и до моделей под Pentium, K6, M2, прекрасно помещались в AT, поэтому других форм-факторов для ПК не требовалось.
ATX появился позже, поэтому можно с уверенностью утверждать, что это более прогрессивный конструктив, в котором исправлены некоторые присущие AT недостатки и учтены новые, возросшие технические и технологические требования. Сначала модели ATX были существенно дороже AT, из-за чего не получали широкого распространения. Но постепенно ситуация выровнялась, и сегодня ATX не только активно конкурирует на рынке с AT, но и начинает его постепенно вытеснять. Приведу статистические данные о процентном соотношении выпускаемых моделей системных плат разного типа под процессоры пятого (Pentium, K6, M2 под разъем Socket7) и шестого (Pentium II/III под разъем Slot1/2 и Celeron, M3 в корпусе PPGA под разъем Socket370). Статистика набрана по данным справочника «Современная компьютерная техника», в котором содержится информация о более чем 800 современных моделях.
Таблица 2
| Socket 7 | AT — 56% | ATX — 30% | m-ATX — 14% |
| Slot-1/2 | 14% | 64% | 22% |
| Socket-379 | 22% | 34% | 44% |
Как видно (табл.2), для каждого из трех основных классов процессоров (Pentium, PentiumII/III и Celeron) существует свой наиболее распространенный форм-фактор. И если для процессоров пятого поколения AT — безусловный лидер, то в шестом поколении его популярность существенно снизилась. Многие серьезные производители (в том числе Intel, Chaintech, SuperMicro, Tekram и другие) считают, что AT вообще не подходит для плат под Slot1, поэтому в их номенклатуре не ни одной системной платы AT для PentiumII/III. Лидером среди плат под Celeron является форм-фактор micro-ATX, однако это не значит, что для таких плат обязательно приобретать корпус micro-ATX: можно использовать и более универсальный ATX, в который помещаются все разновидности этого семейства.
Теперь рассмотрим основные отличия между форм-факторами. Что касается внешнего вида корпусов, разница почти незаметна, даже если поставить их рядом: стандартный ATX (mini-tower) всего на сантиметр выше, на два сантиметра шире и на три глубже, чем AT. Тем не менее, эта небольшая прибавка к размерам позволяет добиться важного преимущества: на платах ATX разъем Slot1 для процессора PentiumII/III ставится вдоль, а не поперек платы, что, наряду с увеличением внутреннего объема корпуса, существенно улучшает вентиляцию.
Источник питания ATX, в отличие от источника AT, имеет командный интерфейс, что позволяет реализовать все заложенные в современных платах функции управления питанием и энергосбережения (стандарт ACPI).
На системных платах AT стандартизованы положение разъема для клавиатуры и линейки слотов для подключения карт — контроллеров устройств. В ATX и micro-ATX к этому списку добавились разъемы для мыши, принтера, шины USB, COM-портов, миди/джойстика, а также аудио- и видеоустройств, если они интегрированы на системной плате. Это повышает надежность системы по сравнению с AT, где сигналы для большинства внешних устройств выводятся с платы на заднюю панель короткими кабелями-переходниками, а, как известно, разъемные соединения являются существенным источником отказов из-за плохого (окислившегося, отошедшего) контакта. Кроме того, переходники зачастую занимают на задней стенке позицию, отведенную для слота, что уменьшает возможное количество установленных контроллеров.
На платах ATX, в отличие от AT, для подключения клавиатуры и мыши используются миниатюрные разъемы типа PS/2. У них есть ряд недостатков: во-первых, они одинаковые и их можно перепутать, во-вторых, мышь PS/2 не следует пересоединять при включенном питании — это может вывести из строя микросхему в самой мыши или на системной плате. Правда, недостатки мыши PS/2 легко устранимы: любители переключений «на ходу» могут использовать в ATX обычную мышь, подсоединив ее через последовательный канал, как в AT. Но для многих важнее другое: мышь PS/2 не занимает COM-порта, поэтому оба установленных на системной плате последовательных канала остаются свободными для подключения внешних устройств. Все остальные типы разъемов, применяемых в ATX, точно такие же, как в AT.
Теперь о ценах. Сами системные платы ATX и micro-ATX если и дороже аналогичных по параметрам и качеству плат AT, то уже совсем не намного. Мыши и клавиатуры стоят практически одинаково. Несколько дороже сам корпус — за самый простой ATX придется отдать долларов на пять-десять больше, чем за AT.
Мы не можем здесь дать однозначный ответ на вопрос: какой же все-таки типоразмер подойдет именно Вам, и стоят ли преимущества форм-фактора ATX тех денег, которые нужно за него доплатить. По конкретной конфигурации такой ответ помогут найти продавцы в наших торговых залах. А главная задача этого обзора — показать, что в отличие от ситуации одно- или двухлетней давности, сейчас на рынке есть реальная конкуренция между AT и ATX и выбор, как говорится, за Вами.
Блок питания
Блок питания - совокупность электронных и электротехнических устройств, позволяющих преобразовать переменный электрический ток в постоянный, стабилизировать в небольших пределах его величину и обеспечить электропитание компьютера.
Источник (или блок) питания обычно смонтирован и поставляется вместе с корпусом системного блока, для которого он предназначен. Мощность источника питания компьютера должна полностью и даже с некоторым запасом обеспечивать энергопотребление всех подключенных к нему устройств. Чем больше устройств может быть установлено в системный блок, тем большую мощность должен иметь блок питания. В среднем мощность блоков питания варьирует от 90 до 150 ватт для низкопрофильных и настольных ПК и до 200-330 ватт для mini-tower и big-tower. Некоторые из блоков работают в режиме малого потребления (70-75 ватт), удовлетворяющего требованиям программы Energy Star. В современных блоках используются малошумящие вентиляторы.
Важнейшая часть корпуса, оказывающая влияние как на надежность, так и на уровень шума — блок питания. Требования к мощности блока задаются конфигурацией компьютера, то есть общим энергопотреблением всех комплектующих
Используемые в настоящее время в электронной аппаратуре блоки питания (БП) можно разделить на нестабилизированные и стабилизированные. Последние отличаются наличием специальной схемы, поддерживающей выходное напряжение постоянным вне зависимости от колебаний напряжения на входе или мощности нагрузки. В свою очередь, стабилизированные БП можно разделить на два класса по типу используемого стабилизатора: линейные и импульсные.
На корпусе типового блока питания IBM PC-совместимого компьютера, как правило, расположены один или два охлаждающих вентилятора, сетевой выключатель (или соединитель для него), переключатель напряжения сети (на 220 и 110 В), общий сетевой разъем, сетевой разъем для подключения монитора, кабели питания с разъемами для системной платы и накопителей. На некоторых блоках питания имеется также внешний патрон для плавкого предохранителя. Для подключения к системной плате обычно используются два шестиконтактных разъема (реже один общий). Для питания накопителей предназначены четырехконтактные разъемы. Данные разъемы отличаются по размеру: large style и small style. Если разъемов не хватает, можно использовать специальные Y-разветвители.
По вырабатываемым номиналам напряжения и конструктивным особенностям блоки питания делятся на блоки для:
· AT-корпусов и блоки для ATX-корпусов. AT-блоки вырабатывают +5В, -5В, +12 и -12В постоянного тока, имеют механический выключатель и подключаются к материнской плате при помощи двух одинаковых 6-контактных разъемов (при самостоятельном подключении их можно легко перепутать с самыми плачевными для материнской платы последствиями).
· ATX-блоки, помимо перечисленных выше номиналов, вырабатывают также напряжение 3,3В и подключаются к материнской плате через 20-контактный разъем, исключающий возможность неправильной установки. Кроме того, ATX-блоки, как правило, не имеют механического выключателя. Будучи подключенными к электрической сети, они находятся в состоянии пониженного потребления (standby), из которого могут быть включены по нажатию электронного выключателя на корпусе, либо по программной команде в ответ на какое-либо внешнее событие. Например, это может быть команда по сети (эта функция называется wake on LAN) или телефонный звонок, принятый и обработанный модемом. Выключение в состояние standby также может быть выполнено программно.
