05 - Архітектура персонального комп'ютера
Тема 10 - Внутрішня будова системного корпусу
Конспект лекції
© 2016 СумГУ
created with
Lectur'ED
10.1 Параметри системного корпусу
10.1.1. Тип корпусу.
10.1.2. Форм-фактор корпусу.
10.1.3. Основний матеріал корпусу.
10.1.4. Кількість відсіків
10.1.5. Розташування блока живлення.
10.1.6. Легка установка комплектуючих.
10.1.7. Виробники корпуса.
10.2 Розташування компонентів у системному блоці і роз'ємів на зовнішніх панелях.
10.3 Cистема охолодження
10.3.1. Природнє охолодження
10.3.2. Пасивний спосіб охолодження.
10.3.2. Активний спосіб охолодження.
10.3.3. Нестандартні способи охолодження
Деталь ПК, що грає важливу роль - корпус. Це основа, каркас, що тримає конструкцію системного блоку, який необхідно вибирати з такою ж ретельністю, як і інші
комплектуючі. До того ж корпус - найбільш довговічна в плані "апгрейду" деталь системного блоку. Так як корпуси технічно еволюціонують набагато повільніше тих же відеокарт, то немає необхідності міняти їх кожні 2-3 роки. Тому корпус треба вибирати якісний, щоб він без нарікань служив вам протягом декількох років. Крім того, він забезпечує зовнішній вигляд всього системного блоку. А це в якійсь мірі впливає на робочу обстановку.
Функції, які виконує корпус системного блоку:
Захищає внутрішні компоненти комп'ютера від зовнішнього впливу і механічних пошкоджень,
Підтримує необхідний температурний режим усередині,
Екранує створюване внутрішніми компонентами електромагнітне випромінювання
Є основою для подальшого розширення(встановлення) системи.
10.1 Параметри системного корпусу
10.1.1. Тип корпусу.
Найпоширеніший тип - вежа (tower) (рис. 10.1). Його і розглянемо.
Рисунок 10.1 - Системний корпус типу Tower
В даний час немає чіткого переліку параметрів, за якими можна класифікувати корпуса-вежі. Однак, орієнтуючись на габаритні розміри конструкції, кількість слотів розширення і відсіків 3.5 "і 5.25", такі корпусу можна розділити на 3 категорії:
1. MiniTower. Найменші «вежі». В більшості своїй мають форм-фактор mATX.
2. MidiTower. Найбільш поширений вид. Поєднують в собі достатню компактність з помірною кількістю внутрішнього простору.
3. BigTower (FullTower). Найбільші корпуси. Часто застосовуються для серверів і ігрових ПК.
Корпуса Desk Top і Baby мають горизонтальне виконання. В корпусі типу Desk Top (рис. 10.2) випускались перші моделі комп'ютера IBM PC. Цей корпус був розрахований на системні плати великого розміру та наразі практично не зустрічаються. Основна незручність корпуса Desk Top полягає в тому, що він займає занадто багато місця на робочому столі і має замало вільних позицій на передній панелі для розміщення додаткових пристроїв.
Рисунок 10.2 - Системний корпус типу Desk Top
10.1.2. Форм-фактор корпусу.
Зараз найпоширенішим є формат ATX. Це означає, що в нього вільно поміщається материнська плата форм-фактора ATX. Є корпусу меншого розміру - microATX (mATX),
які має сенс купувати, якщо у вас не вистачає місця в приміщенні, де планується розмістити комп'ютер. При цьому необхідно враховувати, що в корпус microATX поміщаються тільки системні плати відповідного форм-фактора. Відзначимо також, що існують корпуси і більшого формату - Extended ATX (EATX) і XL-ATX, призначені для установки в них материнських плат відповідних форматів. Найбільш оптимальним і рекомендованим до придбання варіантом, мабуть, є корпус формату ATX.
ATX - допускають установку материнських плат форм-фактора ATX. Плати ATX мають розміри 304.8x243.8 мм і підтримують 7 слотів розширення, призначених для кріплення PCI-, PCIe- і AGP-Карт.
microATX - допускають установку материнських плат форм-фактора microATX. Плати microATX мають розміри 243.8x243.8 мм. Плати microATX розраховані на 4 слота розширення, для карт розширення PCI, PCIe і AGP.
BTX - допускають установку материнських плат форм-фактора BTX. Материнські плати BTX мають розміри 266.7х325.12 мм, підтримують 7 слотів розширення: один - для відеокарти PCI Express x16, два - для карт PCI Express x1, і чотири - для Pci-Карт. Корпуса стандарту BTX відрізняються від ATX-корпусів наявністю модуля теплового балансу й підтримуючого модуля. Вони використовують більш ефективну схему відводу тепла, при якій зовнішнє повітря прогоняется через основні вузли комп'ютера.
microBTX - допускають установку материнських плат форм-фактора microBTX. Материнські плати microBTX мають розміри 266.7х264.16 мм. Плати microBTXмають 4
слота розширення: 1 PCI Express x16, 2 - PCI Express x1 і 1 для PCI. Вони так само використовують ефективну схему відводу тепла
EATX - допускають установку материнських плат форм-фактора EATX. Материнські плати EATX мають розміри до 304.8x330.2 мм і велика кількість слотів розширення.
Специфікація АТX
Серед примітних переваг даного форм-фактору відзначимо:
Подача на плату вже готової напруги 3.3 В від блоку живлення. На плати AT подається лише 5 В. Відмова від цього спрощує системну плату і покращує тепловий режим.
Спрощення роз'єму живлення. У ATX від блоку живлення йде один роз'єм на плату, причому переплутати його положення при підключенні не можна.
Більш раціональна компоновка плати, що дозволяє позбавитися від кабелів портів і що зменшує довжину інтерфейсних кабелів. До речі, наявність роз'ємів портів на самій платі є найбільш простим способом відрізнити корпуси і плати ATX від AT, не знімаючи кожуха. Кабелі, що ведуть до портів, грали роль приймальних і
передавальних антен для електромагнітних випромінювань.
Можливість виключення комп'ютера з ОС, у тому числі зі всіх сучасних версій Windows.
10.1.3. Основний матеріал корпусу.
Системні блоки масово виготовляють заводським способом з деталей на основі сталі, алюмінію і пластика. Для креативної творчості використовуються такі матеріали, як деревина або органічне скло.
Рекомендується вибирати корпуса, виконані з алюмінію або сталі товщиною 0.8 мм і більше. Корпус повинен забезпечувати хороший захист від електромагнітного випромінювання (як комплектуючих від зовнішніх впливів, так і людини і побутову електроніку від впливу випромінювання самого комп'ютера). Крім того він повинен бути стійким і мати високу жорсткість.
Якість виготовлення (якість матеріалів, обробки) - від того, як безпосередньо виготовлені панелі корпусу, вставки та інше залежить зручність роботи з ним і безпека.
Металеві кути повинні бути згладжені таким чином, щоб об них неможливо було подряпати руки. Також корпус має бути достатньо жорстким (оскільки йому призначається тримати комплектуючі, що характеризуються чималою вагою). Звичайно ж, всі фарбовані панелі корпусу повинні бути добре оброблені.
Чому саме алюміній? Тому що весь корпус буде виступати як один великий радіатор, що корисно, якщо в корпусі містяться сучасні (а значить гарячі) комплектуючі. Але ціна на алюмінієві корпуси помітно більше, ніж на залізні. Так що якщо ви збираєте універсальний продуктивний домашній ПК, залізного корпусу вистачить цілком.
10.1.4. Кількість відсіків
Кількість відсіків 3,5 (внутрішніх і зовнішніх) і 5,25 дюймів. У ці відсіки встановлюються жорсткі диски, дисководи, оптичні приводи (CD-ROM), а також різні додаткові
пристрої.
10.1.5. Розташування блока живлення.
Протягом багатьох років в абсолютній більшості корпусів блоки живлення розташовувалися у верхній їх частині. Таке рішення існує і до цього дня. Але потужності ігрових систем з роками тільки збільшуються, що неминуче веде і до підвищення тепловиділення компонентів системного блока. А так як, згідно законам фізики, велика частина тепла накопичується у верхній частині корпуса ПК, то блок живлення, розташований в цьому місці, замість охолодження отримує додатковий нагрів, що негативно позначається на його працездатності й надійності. Тому, для підвищення ефективності охолодження блока живлення, сучасні ігрові комп'ютери доцільніше збирати на основі
корпусів з нижнім розташуванням блока живлення, при якому його вентилятор здійснює забір повітря з-за меж системного блока, а не з його внутрішнього простору.
Замість блока живлення в такому випадку зазвичай розташовується великий вентилятор, який викидає гаряче повітря за межі корпусу комп'ютера, що також позитивно позначається на загальній ефективності охолодження системи.
10.1.6. Легка установка комплектуючих.
Установка комплектуючих і зручний доступ до них. Корпус повинен бути просторим, кути повинні бути закругленими і відшліфованими (щоб виключити травмування людини при складанні системного блока), відсіки для CD-приводів, а також місце для жорстких дисків повинні розташовуватися зручно і вільно, щоб нічого не встановлювалося "впритул". Передня панель повинна легко зніматися.
Розташування комплектуючих всередині - дуже важливий параметр, від якого залежить і нормальне охолодження комплектуючих, надійність роботи і пр. Для комплектуючих всередині має бути достатньо місця, так само важливо дивитися, чи не буде проблем або незручностей в зібраної конфігурації, тобто окремі вузли (БП,
мат.плати, жорсткі диски тощо) повинні бути розташовані так, що б не було нагромаджень кабелів і проводів, що б вони не стосувалися гарячих поверхонь майбутніх комплектуючих, а для цього потрібно дивитися на розташування відсіків для кріплення БП , жорстких дисків, мат.плати і пр.
10.1.7. Виробники корпуса.
Вибирати корпус необхідно відомих і перевірених виробників. Список найбільш популярних брендів представлений нижче.
3Q, ASCOT, ASUS, AirTone, Antec, Cooler Master, Corsair, Chieftec, Foxconn, Gigabyte, Inwin, Lian Li, Raidmax, Thermaltake, Zalman.
Серед них бюджетними є AirTone, AeroCool, Inwin, ASUS, Gigabyte, Foxconn і деякі моделі Cooler Master.
Всі інші виробники мають дуже широкий асортимент продукції, в який входять як вироби середньої цінової категорії, так і більш дорогі Hi-End моделі.
Окремо варто згадати корпуси, які підходять для складання сучасних ігрових комп'ютерів - це більшість моделей Thermaltake, топові моделі Cooler Master, AeroCool,
Corsair, Lian Li, Zalman.
10.2 Розташування компонентів у системному блоці і роз'ємів на зовнішніх панелях.
В системному корпусі містяться такі основні компоненти (рис.10.3)
1. Материнська плата зі встановленим на ній процесором, ОЗП, картами розширення (відеокарта, звукова карта, мережева плата).
2. Відсіки для накопичувачів - жорстких дисків, оптичних приводів і т. п.
3. Блок живлення.
Рисунок 10.3 - Ілюстрація розміщення компонентів всередині системного корпуса
Фронтальна панель з кнопками включення і перезавантаження, індикаторами живлення і накопичувачів, опціонально гнізда для навушників і мікрофону, інтерфейси передачі даних зображена на рис.10.4.
Рисунок 10.4 - Ілюстрація розміщення компонентів передньої панелі системного корпуса
На передній (або фронтальним) стороні системного блоку проживають дві головні кнопки:
1. Кнопка Power. Саме її ми ми натискаємо, включаючи комп'ютер і вимикаючи його після завершення роботи.
2. Кнопка Reset. призначена для перезапуску (перезавантаження) комп'ютера. Вона буде потрібно вам в тому випадку, якщо комп'ютер у результаті якої-небудь помилки в його роботі відмовляється виконувати будь-які ваші команди
3. На передній панелі так само є індикатори. Один з індикаторів відображає наявність живлення в системному блоці. Другий відображає роботу жорсткого диска.
4. Дисковод. Крім цього, на передній панелі знаходиться пристрій, що працюють зі змінними носіями інформації, - дисковод. Дисковод з висувним лотком призначений для читання компакт - дисків різних форматів CD - ROM, DVD або Blu - Ray.
5. Роз'єми. На передню панель більшості сучасних системних блоків для підключення зовнішніх пристроїв винесено кілька роз'ємів. Тут ви можете знайти декілька роз'ємів
USB, гніздо швидкісного порту FireWire, а також гніздо для підключення навушників (рис.10.5).
Рисунок 10.5 - Розташування роз'ємів на фронтальній панелі
На задній стороні системного блоку розташована велика кількість різних роз'ємів. Вони строго уніфіковані.
До роз'ємів - цифрового DVI або аналоговому VGA - підключається монітор.
Порти PS / 2. Миша і клавіатура.
Універсальний порт USB. Сьогодні практично вся "периферія" спілкується з комп'ютером саме через USB-роз'єм - тому чим більше їх, тим краще.
Роз'єм LAN призначений для підключення локальної мережі.
IEEE 1394 (FireWire). Цей швидкісний порт призначений для підключення зовнішніх пристроїв, що володіють високою швидкістю передачі даних, наприклад цифрових відеокамер або зовнішніх накопичувачів.
10.3 Cистема охолодження
Конструкція корпусу повинна забезпечувати вільне проходження повітря через системний блок. Також необхідно перевірити, чи має корпус достатню кількість вентиляційних отворів і посадкових місць під вентилятори (чим більше - тим краще).
Ми розглянемо, якими бувають варіанти систем охолодження для персонального комп'ютера:
Повітряне природнє охолодження;
Пасивний спосіб охолодження;
Активний (різні кулеры-вентилятори з радіаторами);
Нестандартні варіанти охолодження.
10.3.1. Природнє охолодження
У переважної більшості комп'ютерів, як промислових, так і домашніх, для відводу тепла застосовується повітряне охолодження. Свою популярність вона одержала за рахунок свій простоти й дешевини. Принцип такого типу охолодження полягає в наступному. Усе тепло від нагрітих елементів віддається навколишньому повітрю, а гаряче повітря у свою чергу за допомогою вентиляторів виводитися з корпуса системного блоку. Для підвищення тепловіддачі й ефективності охолодження, найбільш "гарячі"
компоненти забезпечуються мідними або алюмінієвими радіаторами із установленими на них вентиляторами. Технологія охолодження комп'ютера характеризується наскрізним повітряним потоком (рис.10.6), спрямованим від передньої стінки корпуса до задньої (додаткове повітря для охолодження всмоктується через ліву стінку)
Рисунок 10.6 - Схема повітряного охолодження корпусу
10.3.2. Пасивний спосіб охолодження.
Такий спосіб полягає в застосуванні спеціалізованих ґрат, які назизвають «радіатор». Радіатор чітко й, до того ж, досить щільно монтується, а також фіксується на мікропроцесорі (рис.10.7). Для більш значної теплопровідності й, до того ж, теплової віддачі на поверхню наносять досить тоненький шар термо-пасти. Радіатор, типово, має
чималу площу, розмір, ніж сам же мікропроцесор. При прогріванні мікропроцесора усі тепло йде на радіатор, де розсіюється, не заподіюючи пристроям комп'ютера збитку.
Переваги: відсутній шум, відсутнє споживання енергії.
Недоліки: не підійде для досить потужних мікропроцесорів, які використовуються в інноваційних комп'ютерах.
Рисунок 10.7 - Радіатор
10.3.2. Активний спосіб охолодження.
У цьому випадку використовується радіатор, на якому вже встановлений кулер-вентилятор. Радіатор з кулером монтується на мікропроцесор. Радіатор одержує тепло від мікропроцесора й, до того ж, розсіює його. Кулер допомогає йому, видуваючи з ґрат радіатора тепло.
Переваги: досить високий рівень охолодження (можна також застосувати для більш потужних мікропроцесорів).
Недоліки: робота кулера викликає не дуже великий шум; споживання енергії низьке, однак все-таки існує; вентилятор також може вийти з ладу.
Великим недоліком такого виду охолодження є те, що все нагріте повітря проходить через блок живлення, нагріваючи при цьому його ще сильніше. І тому саме блок живлення в таких комп'ютерів ламається найчастіше. Також усе холодне повітря всмоктується не кероване, а з усіх щілин корпуса, що тільки зменшує ефективність теплообміну. Ще одним недоліком є розрідженість повітря, одержувана при такому типі охолодження, що веде до скупчування пили усередині корпуса. Але все-таки, це в кожному разі краще, чим неправильна установка додаткових вентиляторів.
Один вентилятор на задній стінці корпуса.
Такий спосіб застосовується при відсутності інших варіантів, тому що в корпусі є лише одне місце для установки додаткового кулера – на задній стінці під блоком живлення
(рис.10.8 б. Для того щоб зменшити кількість гарячого повітря минаючого через блок живлення встановлюють один вентилятор, працюючий на видув гарячого повітря з корпуса.
Більша частина нагрітого повітря від материнської плати, процесора, відеокарти, жорстких дисків виходить через додатковий вентилятор. А блок живлення при цьому гріється значно менше. Також загальний потік повітря, що рухається, збільшується. Але розрідженість підвищується, тому пил накопичуватися буде ще сильне
Рисунок 10.8 — Схеми варіантів всановлення додаткових вентиляторів в системному корпусі
Додатковий фронтальний вентилятор у корпусі.
Коли в корпусі є лише одне посадкове місце на лицьовій частині корпуса, або немає можливості включення відразу двох вентиляторів (нікуди підключати), то це ідеальний варіант для вас. Необхідно поставити на «вдув» один вентилятор на фронтальній частині корпуса (рис.10.8 в).
Вентилятор потрібно встановити напроти жорстких дисків. А точніше кажучи, вінчестери потрібно поставити напроти вентилятора. Так холодне вхідне повітря буде відразу
їх обдувати. Така установка набагато ефективніше, чим попередня. Створюється спрямований потік повітря. Зменшується розрідження усередині комп'ютера – пил не затримується. При живленні додаткових кулеров від материнської плати, знижується загальний шум, тому що знижуються оберти вентиляторів.
Установка двох вентиляторів у корпус.
Найефективніший метод установки вентиляторів для додаткового охолодження системного блоку. На фронтальній стінці корпуса встановлюється вентилятор на «вдув», а на задній стінці – на «видув». Таким чином створюється потужний постійний повітряний і спрямований потік. Блок живлення працює без перегрівів, тому що нагріте повітря виводитися вентилятором, установленим під ним. Якщо встановлений блок живлення з регульованими обертами вентилятора, то загальний шум помітно знизитися, і що більш важливо тиск усередині корпуса вирівряється. Пил не буде осідати.
10.3.3. Нестандартні способи охолодження
Водний (гідравлічний) спосіб охолодження.
Даний пристрій є аналогом гідравлічної системи: вода циркулює по маленьких трубочках спеціалізованого механізму (рис.10.9). Завдяки тому, що вода не знаходиться на одному місці, тепло не затримується в радіаторі, і йде. В результаті мікропроцесор не прогрівається. Подібні системи можна також самим спроектувати вдома або придбати в комп'ютерному магазині.
Переваги: зниження шуму; високоякісне охолодження.
Недоліки: труднощі монтажу, профілактики й обслуговування.
Рисунок 10.9 — Приклад системи водного охолодження
Азотне охолодження
Рідкий азот - холодоагент з температурою кипіння -196 градусів Цельсія. Охолодження тут відбувається за рахунок кипіння азоту в теплообміннику, який встановлений на охолоджуваному елементі. В якості теплообмінника виступає «стакан», виготовлений з міді або алюмінію (рис.10.10).
Рисунок 10.10 — Приклад системи азотного охолодження
Перед охолодженням материнську плату і склянку ретельно ізолюють, щоб не допустити утворення конденсату, який при такій різниці температур системи та навколишнього середовища утворюється у величезних кількостях. Потім на охолоджуваний елемент кріпиться «стакан», в нього заливається необхідна кількість азоту, і через деякий час включається сам комп'ютер. Азот періодично підливається в «склянку» з термоса, ну або, на худий кінець, з ковша.
Важливим моментом є зберігання рідкого азоту. Зберігається рідкий азот в судинах Дьюара з подвійними стінками, між якими - вакуум. Це забезпечує високу теплоізоляцію речовини, але навіть у такому посудині азот буде поступово википати. При охолодженні азот наливають з посудини Дьюара в якусь проміжну ємність (ковшик, звичайний термос і т.д.), а вже з неї в «склянку». Пов'язано це з тим, що посудина сам по собі важить немало, а з азотом - і того більше.
Переваги:
Можливість досягнення екстремально низьких температур.
Безшумність системи.
Недоліки:
Необхідність виготовляти «стакан» для рідкого азоту.
Потрібно теплоізоляція материнської плати.
Необхідно просторе приміщення для роботи системи, так як велика кількість випарувався азоту в повітрі може бути небезпечно для персони екстремала.
Система не може працювати безперервно, потрібен постійний нагляд.
Складнощі з покупкою, транспортуванням і зберіганням рідкого азоту.
Феєрична можливість витончено убити залізо.
beta
Виділіть текст, щоб додати зауваження. Послідовно переглянути зауваження:
Виділіть текст, щоб додати зауваження. Послідовно переглянути зауваження:
Всього зауважень:
Всього зауважень:
0
0