Hi-Tech  ->  Компьютеры  | Автор: | Добавлено: 2015-03-23

Персональный компьютер на базе процессора CELERON

Будущие специалисты должны обладать системой знаний и умений, позволяющих грамотно использовать компьютерные технологии в профессиональной деятельности. Поэтому в настоящее время знание аппаратной части РС стало необходимым. Это обусловлено рядом причин.

Во-первых, рост потенциальных возможностей РС и появление новых более производительных компонентов неизбежно вызывает желание модернизировать свой компьютер. Еще недавно открытая архитектура РС позволяла сделать это без особых проблем, однако в настоящее время ситуация несколько изменилась. Острая конкурентная борьба на рынке РС и бурное развитие новых технологий привели к несовместимости материнских плат, CPU и моделей памяти от различных производителей.

Во-вторых, вследствие усложнения программного обеспечения многие современные приложения работают крайне медленно при отсутствии в РС соответствующих аппаратных компонентов.

Внедрение РС практически во все сферы человеческой деятельности привело к необходимости сопряжения компьютера с различными внешними устройствами (например, радиоприемником, телевизором, видеокамерой), что невозможно без знания аппаратной части РС.

Учебный стенд «Персональный компьютер на базе процессора СELERON 800MhZ» поможет разобраться в основных принципах работы РС.

I. УЧЕБНЫЙ СТЕНД «ПЕРСОНАЛЬНЫЙ КОМПЬЮТЕР НА БАЗЕ ПРОЦЕССОРА CELERON 800 MhZ»

1. 1. Назначение и основные технические характеристики учебного стенда

Предназначен для изучения устройства и функционирования персонального компьютера. Позволяет изучать процессы, протекающие в различных блоках компьютерных мониторов.

Технические характеристики:

Электропитание от сети переменного тока: напряжением, В. 220 частотой, Гц. 50

Потребляемая мощность, Вт. 40

Габаритные размеры, мм. 400х450х250

Масса, кг. 4

1. 2. Меры обеспечения безопасности

1. При работе с персональным компьютером запрещается:

- прикасаться к задней панели системного блока при включенном питании;

- переключать разъемы интерфейсных кабелей периферийных устройств при включенном питании;

- допускать попадание влаги на поверхность системного блока, монитора, рабочую поверхность клавиатуры, дисководов, принтеров и других устройств;

- производить самостоятельное вскрытие и ремонт оборудования;

- работать на компьютере при снятых кожухах;

- отключать оборудование от электросети и выдергивать электровилку, держась за шнур.

2. Продолжительность непрерывной работы с компьютером без регламентированного перерыва не должна превышать 2-х часов.

3. Во время регламентированных перерывов с целью снижения нервно-эмоционального напряжения, утомления зрительного анализатора, устранения влияния гиподинамики и гипокинезии, предотвращения развития познотонического утомления выполнять комплексы упражнений.

1. 3. Подготовка к работе учебного стенда

Внешний вид учебного стенда «Персональный компьютер на базе процессора СELERON 800MhZ».

( Отрегулировать освещение на рабочем месте, убедиться в отсутствии бликов на экране.

( Проверить правильность подключения оборудования к электросети.

( Проверить исправность проводов питания и отсутствие оголенных участков проводов.

( Убедиться в наличии заземления системного блока, монитора и защитного экрана.

( Протереть антистатической салфеткой поверхность экрана монитора и защитного экрана.

( Убедиться, что на пульте управления все кнопки отжаты.

( Включить РС и попеременно нажимая кнопки на пульте управления приступить к изучению устройства и функционирования персонального компьютера.

II. НАЗНАЧЕНИЕ И ПРИНЦИП ДЕЙСТВИЯ ОСНОВНЫХ УЗЛОВ ПЕРСОНАЛЬНОГО КОМПЬЮТЕРА

Корпус системного блока выполнен из оргстекла, что позволяет изучать конструкцию и принцип работы РС, не снимая кожух. При нажатии кнопки на пульте управления, загораются светодиоды на выбранном блоке.

2. 1. Блок питания

В конструкции блока питания нет ни деталей, ни элементов, которые требовали бы обслуживания. При поломке блок питания не ремонтируется.

Основная задача блока питания – это преобразование напряжения сети 220-240 В в напряжение питания конструктивных элементов компьютера ±12 и ±5 В. Раньше для этого применялись силовые трансформаторы. Основное преимущество современных блоков питания перед такими антикварными трансформаторами – их вес. Трансформатор соответствующей мощности весит около 5 кг, а вес современных импульсных блоков питания составляет всего 900 г.

Недостатком импульсных блоков питания по сравнению с блоками питания на основе силового трансформатора является небольшой срок их службы. Силовой трансформатор – это надежный конструктивный элемент, бесперебойный срок работы которого исчисляется годами и даже десятилетиями. Надежность работы импульсного блока питания, в основном, зависит от надежности электронных компонентов, срок годности которых редко превышает 3 года, что связано со старением и соответствующим изменением их электрических параметров. Однако при электронном способе формирования питающих напряжений энергии, накопленной в фильтрующих конденсаторах, порой достаточно для осуществления непрерывного питания РС при кратковременном (на 0,5-1 сек) падении напряжения в сети. Такие кратковременные падения сетевого напряжения случаются достаточно часто. Именно они и компенсируются электронными схемами, благодаря чему не происходит нарушений в работе компьютера. Отметим, что сами эти электронные элементы блока питания очень чувствительны к помехам и нестабильности питающей сети.

Перед включением блока питания обязательно проверьте его переключатель напряжения (с обратной стороны корпуса). Он должен быть переведен в положение, соответствующее напряжению сети, принятому в данной стране. Этот переключатель обеспечивает работу блока питания при напряжении 210-240 В или 110-130 В. Если переключатель напряжения установлен неправильно (для нашей страны – это положение 110-130 В), при включении компьютера есть вероятность навсегда распрощаться с блоком питания.

Блок питания имеет множество клемм, расположенных на тыльной стороне корпуса. С помощью шнура со специальным штекером находится разъем для подключения монитора к сети. Если компьютер выключен, то на этот разъем напряжение не подается. И лишь после включения РС подается напряжение питания на монитор.

2. 2. Микропроцессор

«Сердце» материнской платы – процессор, микропроцессор, центральный процессор (Central Processing Unit, CPU). Достаточно много названий, но суть одна – функционально-законченное программно-управляемое устройство, предназначенное для обработки информации, и выполненное на базе одной или нескольких больших или сверхбольших интегральных схем. Подобные процессоры находятся не только в РС. Процессором оборудована каждая современная стиральная машина или микроволновая печь. CPU регулирует, управляет и контролирует рабочий процесс. Он находится в постоянном взаимодействии с другими элементами материнской платы до тех пор, пока РС включен.

Производительность CPU характеризуется следующими основными параметрами:

• Степень интеграции

• Внутренняя и внешняя разрядность обрабатываемых данных

• Тактовая частота

• Память, к которой может адресоваться CPU

• Объем установленной кэш-памяти

2. 3. Память

Память является одним из основных элементов любой вычислительной системы. Элементы памяти в том или ином виде присутствуют в каждом конструктивном модуле РС.

Оперативная память (ОП) – временная память, т. е. данные хранятся в ней только до выключения РС. ОП представляет собой совокупность ячеек, разделенных на разряды для хранения информации. В любую ячейку памяти может быть записан некоторый набор нулей и единиц, образующий машинное слово – фиксированную, упорядоченную последовательность битов, рассматриваемую аппаратной частью компьютера как единое целое. Для долговременного хранения информации служат дискеты, винчестеры, компакт-диски и т. п.

Конструктивно они выполнены в виде модулей, так что при желании можно сравнительно просто заменить их или установить дополнительные и тем самым изменить (скорее всего, увеличить) объем оперативной памяти РС.

Чтобы CPU мог выполнять программы, они должны быть загружены в оперативную рабочую память, доступную для программ пользователя. К данным, находящимся в оперативной памяти (Random Access Memory, RAM – Память с произвольным доступом), CPU имеет непосредственный доступ, а к периферийной, или внешней памяти (гибким и жестким дискам) – через буфер, являющийся также разновидностью оперативной памяти, недоступной пользователю. Только после того, как программа будет загружена в RAM с внешнего носителя данных, возможна дальнейшая ее работа.

2. 4. Накопители на гибких дисках

Помимо оперативной памяти необходимо оснащать компьютер еще и другими устройствами памяти, рассчитанными на долговременное хранение данных. К ним относятся накопители на гибких дисках, винчестеры, приводы CD-ROM и др.

Все приводы РС не могут самостоятельно управлять обменом данными. В качестве посредника между приводом и РС используется контролер .

Дисководы (Floppy Disk Drive, FDD) являются старейшими периферийными устройствами РС. В качестве носителя информации в них применяются дискеты (Floppy) диаметрами 3,5 и 5,25 дюйма. Информация на дискете запоминается путем изменения ее намагниченности. Изменение поля ориентирует магнитные частицы дискеты в направлении север-юг или юг-север. Так представляются логические состояния «1» или «0».

Конструктивно FDD состоит из большого числа механических элементов и малого числа электронных, поэтому для надежной работы дисковода в значительной степени необходима устойчивая работа механики привода. В дисководе имеются четыре основных элемента:

• Рабочий двигатель

• Рабочие головки

• Шаговые двигатели

• Управляющая электроника

Двигатель включается только тогда, когда в дисковод вставлена дискета и задвижка дисковода защелкнута (для 5,25" FDD). Двигатель обеспечивает постоянную скорость вращения дискеты: для 3,5" FDD – 300 об/мин, для 5,25" FDD – 360 об/мин.

Дисковод оснащается двумя комбинированными головками (для чтения и записи каждая), которые располагаются над рабочей поверхностью дискеты. Так как обычно дискеты являются двусторонними, то есть имеют две рабочие поверхности, то одна головка предназначена для верхней, а другая для нижней поверхности дискеты.

Позиционирование головок выполняется при помощи двух двигателей. Они издают характерный звук уже при включении РС. Это шаговые двигатели перемещают головки для проверки работоспособности привода при их позиционировании.

Электронные схемы дисководы чаще всего размещаются с его нижней стороны. Они выполняют функции передачи сигналов к контролеру, то есть отвечают за преобразование информации, которую считывают или записывают головки. Чтобы не нарушалась постоянная скорость вращения привода, он всегда должен работать только в горизонтальном или вертикальном положении.

На всех дисководах есть два разъема для подключения к РС. Первый из них (информационный) предназначен для подключения 34-жильным плоским кабелем к контролеру. Другой разъем (питающий) предназначен для подключения кабеля питания дисковода. Современным дисководам необходимо напряжение питания +5 В, однако по кабелю, подключаемому к блоку питания, дополнительно подается еще и напряжение +12 В (оно необходимо для питания привода винчестера).

2. 5. Винчестеры

Первый винчестер, также называемый накопителем на жестких дисках (Hard Disk Drive, HDD), установленный в РС, имел «колоссальную емкость» 10 Мбайт, а еще недавно РС были оснащены стандартными винчестерами Seagate ST225 емкостью 21 Мбайт. В настоящее время уже выпускаются винчестеры емкостью более 40 Гбайт.

По сравнению с дискетами, винчестеры имеют два важнейших достоинства и один незначительный недостаток:

• Емкость винчестеров едва ли можно сравнивать с емкостью дискет. Так, для того чтобы сохранить данные объемом 420 Мбайт, потребуется около 290 дискет 3,5" HD.

• Время доступа для винчестеров на порядок меньше, чем для приводов дискет.

• Винчестеры предназначены для стационарной установки в РС; обычно они извлекаются из корпуса РС только при замене.

В принципе жесткие диски подобны дискетам. В них информация также записывается на магнитный слой диска. Однако этот диск, в отличие от дискет, сделан из жесткого материала, чаще всего из алюминия. В корпусе из прессованного алюминия объединены такие элементы винчестера, как управляющий двигатель, носитель информации (диски), головки чтения/записи и электроника.

Если дискета физически состоит из одного диска, то винчестер – из нескольких одинаковых дисков, расположенных друг под другом. От количества дисков в этой «стопке» зависит общий объем памяти HDD.

Головки чтения/записи соответствуют рабочим головкам дисковода. Для каждого диска имеется пара таких головок, которые приводятся в движение и позиционируются шаговым двигателем. Все головки расположены «гребнем». Позиционирование одной головки обязательно вызывает аналогичное перемещение и всех остальных.

Рабочий двигатель приводит пакет дисков во вращение, скорость которого в зависимости от модели находится в пределах 3000 – 3600 об/мин, а это означает, что головки движутся с относительной скоростью 60-80 км/час. Жесткий диск вращается непрерывно даже тогда, когда к нему не происходит обращения, поэтому винчестер должен быть установлен только вертикально или горизонтально.

2. 6. Приводы CD-ROM

CD (Compact Disks – Компакт-диски), использовавшиеся для аудиоаппаратуры, были модифицированы для применения в РС и в настоящее время уже уверенно вошли в стандартную комплектацию современных компьютеров.

CD является достаточно емким и, прежде всего, компактным носителем. Если взять соотношение между емкостью носителя и его стоимостью, то в этом отношении CD всегда лучше винчестера.

Прежде чем рассмотреть работу приводов CD-ROM, приведем небольшой список их достоинств и недостатков.

• По сравнению с винчестерами CD значительно надежнее в транспортировке.

• Компакт-диск имеет огромную емкость 9500-700 Мбайт).

• CD практически не изнашивается.

• Основной недостаток относится к методам обработки информации. Устройство CD-ROM предназначено только для чтения данных с компакт-диска.

Приводы CD-ROM работают не так, как все описанные выше электромагнитные носители информации. При записи компакт-диск обрабатывается лазерным лучом (без механического контакта), выжигающим тот участок, который хранит логическую единицу, и оставляет нетронутым тот участок, который хранит логический нуль. В результате чего на поверхности CD образуются маленькие углубления, - так называемые питы (Pits).

2. 7. Видеокарта

Вторым после монитора основным компонентом видеосистемы РС является видеоадаптер или иначе его называют видеокартой. Основная функция видеоадаптера – преобразование цифрового сигнала, циркулирующего внутри РС, в аналоговые электрические сигналы, подаваемые на монитор. Другими словами, видеоадаптер выполняет роль интерфейса между компьютером и устройством отображения информации (монитором).

Видеоадаптер является исключительно важным элементом видеосистемы, поскольку определяет следующие характеристики:

• Максимальное разрешение и частоты разверток;

• Максимальное количество отображаемых оттенков цветов;

• Скорость обработки и передачи видеоинформации, определяющую производительность видеосистемы и РС в целом.

Помимо видеосигнала, видеоадаптер формирует сигналы горизонтальной и вертикальной синхронизации, используемые при формировании растра на экране монитора, - сигналы Н-Synс и V-Synс. Параметры этих сигналов должны соответствовать возможностям монитора, используемого совместно с видеоадаптером.

Кратко логику работы видеоадаптера можно изложить следующим образом.

CPU формирует цифровое изображение в виде матрицы N х M n-разрядных чисел и записывает его в видеопамять. Участок видеопамяти, отведенный для хранения цифрового образа текущего изображения (кадра), называется кадровым буфером, или фрейм-буфером. Видеоадаптер последовательно считывает (сканирует) содержимое ячеек кадрового буфера и формирует на выходе видеосигнал, уровень которого в каждый момент времени пропорционален значению, хранящемуся в отдельной ячейке. Сканирование видеопамяти осуществляется синхронно с перемещением электронного луча по экрану электронно-лучевой трубки. В результате яркость каждого пиксела на экране монитора оказывается пропорциональной содержимому соответствующей ячейки памяти видеоадаптера. По окончании просмотра ячеек, соответствующих одной строке растра, видеоадаптер формирует импульсы строчной синхронизации Н-Synс, инициирующие обратный ход луча по горизонтали, а по окончании сканирования кадрового буфера – сигнал V-Synс, вызывающий движение луча снизу вверх. Таким образом, частоты строчной и кадровой развертки монитора определяются скоростью сканирования содержимого видеопамяти, т. е. видеоадаптером. Очевидно, что блок разверток монитора должен поддерживать эти частоты. В противном случае изображение на экране монитора будет нестабильным или вовсе отсутствовать.

2. 8. Сетевая карта

РС, как правило, подключается в сеть с помощью сетевой карты. Сетевая карта устанавливается в один из свободных слотов материнской платы. При этом сервер не обязательно должен иметь лучшую карту, чем рабочие станции, однако для обеспечения оптимальной эффективности следует оснащать рабочие станции 16-разрядными, а по возможности 32-разрядными сетевыми картами.

Сетевые карты являются посредниками между РС и сетью и передают данные по системе шин к CPU и RAM сервера или рабочей станции. Сетевая карта оборудована собственным процессором и памятью, обычно имеющей объем 8-16 Кбайт.

На внешней стороне карты имеются разъемы для подключения кабелей.

Комментарии


Войти или Зарегистрироваться (чтобы оставлять отзывы)