МІНІСТЕРСТВО АГЕНСТВО ДО ОСВІТИ
МОСКОВСЬКИЙ ДЕРЖАВНИЙ УНІВЕРСИТЕТ ЕКОНОМІКИ СТАТИСТИКИ І ІНФОРМАТИКИ
(МЕСІ)
Інститут Комп'ютерних технологій
Спеціальність: прикладна інформатика в економіці
Курсова робота
З ДИСЦИПЛІНИ: "Обчислювальні системи, мережі і телекомунікації"
ТЕМА РОБОТИ: "Центральні пристрої ПЕОМ"
Виконав:
Меньшаков Олег Миколайович
Науковий керівник:
Калінін Леонід Валерійович
Дата захисту курсової роботи: 12.03.2009 р.
Москва 2009
Зміст
Введення
1. Материнська плата (mother board)
1.1 Загальні відомості
1.2 Північний міст
1.3 Південний міст
2. Центральний процесор
2.1 Загальні відомості про процесори х86
2.2 Тактова частота
2.3 Кеш пам'ять
2.4 Додаткові інструкції
2.5 Обчислювальні ядра
3. Оперативна пам'ять
3.1 Загальні відомості
3.2 Типи пам'яті
3.3 Об'єм пам'яті
3.4 Тактова частота RAM
3.5 Таймінги
3.6. Контролери пам'яті
4. Відеоадаптер
4.1 Основні відомості і можливості
4.2 Додаткові можливості
5. Жорсткий диск
6. Дисководи оптичних дисків
7. Звукові адаптери
8. Мережеві адаптери
8.1 Загальні відомості
8.2 Провідні мережі
8.3 Бездротові мережі
Висновок
Список використаної літератури
В даний час тема може виявитися досить актуальною з огляду на дуже широкого поширення домашніх комп'ютерів, необхідність у яких також значно зросла, але незважаючи на це, не далеко не багато користувачів розбираються в пристрої ПК, і при покупці оного смутно уявляють що їм від нього саме потрібно, на що слід звертати увагу при купівлі, і, що позначають різні скорочення, абревіатури, назви і кількості.
Також ця робота досить актуально з огляду на те, що багато компонентів системи дещо "переорієнтувалися" за останні роки. Якісь обзавелися новими функціями, не властивими їм раніше, деякі елементи системи "перекочували" в інші пристрої з тих "місць" в яких вони створювалися спочатку.
Для опису вищеописаних змін необхідно не тільки описати нинішній порядок речей, але і розповісти про те, як спочатку виглядало той або інший пристрій. Особливо заглиблюватися в історію не має сенсу, тому що робота присвячена не розповіді про еволюцію ЕОМ, а опису основного функціоналу сучасних комплектуючих ПК.
Насправді більшість користувачів розставляє пріоритети в першу чергу на об'єкті придбання процесорі, оперативній пам'яті, відеокарту, і потім, після вибору цих складових підбирає материнську плату яка дозволила б установку перерахованих вище пристроїв. Але все ж я почну саме з неї.
Робота комп'ютера була б неможлива без материнської плати. Незважаючи на те, що здавалося б, всю роботу виконують інші пристрої: процесор - виконує основні обчислення, оперативна пам'ять - зберігає тимчасові дані для обчислення, жорсткий диск - є сховищем всієї інформації на комп'ютері, і т.д., саме материнська плата служить сполучною ланкою між УСІМА компонентами в ПК.
На системній платі встановлені роз'єми (сокети, слоти), в які і проводитиметься установка комплектуючих.
За основні характеристики материнської плати відповідають два її базових компоненти: так звані північний і південний мости (northern bridge, southern bridge).
Раніше в системних планах для внутрішніх зв'язків таких пристроїв використовувалися широкі паралельні шини, в теперішній же час їм на зміну прийшли більш вузькі і швидкі послідовні шини, так звані лінії (QPB від Intel і Hyper Transport від AMD).
Більш вузькі шини легше конфігурувати, вони вимагають меншу кількість фізичних провідників, а отже і меншого енергоспоживання, що дуже актуально у зв'язку із зростанням споживаної потужності і високим тепловиділенням сучасних ПК. Також для зв'язку пристроїв на слотах PCI-Exdivss використовується свої, окремі, так звані "лінії", на сьогоднішній день пропускна здатність однієї лінії складає близько 1Гбайт / с. На цей пристрій може виділятися різну кількість ліній, у залежності від його потреб до пропускної здатності інтерфейсу, тим самим невживані лінії можуть бути перерозподілені на інші пристрої, або зовсім відключені з метою економії енергії. Так наприклад до чіпсету nVidia nForce 780a, що має 35 ліній, може бути підключено до двох відеокарт з шиною PCI-Exdivss 16х, і трьох пристроїв з інтерфейсом PCI-Exdivss 1х, у випадку ж підключення, до вищезгаданої конфігурації ще одного пристрою на шині PCI-Ex 4х, ліній не вистачить, чіпсет при цьому не відмовиться підключити обладнання, а просто переведе один відеоадаптер в режим 8х, перерозподіливши лінії на пристрій 4х , а 4 лінії знеструмить.
Напевно, основною характеристикою чіпсета можна назвати підтримуваний їм сокет процесора, а отже і сам процесор. А так само максимальні частоти оних, техпроцес по якому виготовлений ЦПУ, максимальну споживану потужність.
Так само чіпсетом визначається і можливий тип встановлюється оперативної пам'яті, частоти, таймінги (затримки), підтримувані інструкції та інші параметри ОЗУ. Але про пам'ять трохи пізніше.
Шина PCI, так само як і шина PCI-Exdivss 4х і менш, використовується для підключення дискретних плат розширення, найчастіше це звукові плати, ТБ / ФМ тюнери, модеми, мережеві адаптери, прискорювачі симуляції фізики, RAID і інші контролери жорстких дисків, плати відеозахоплення, додаткові USB контролери, Цифро-Аналогові та аналого-Цифрові перетворювачі, і безліч різних інших, в тому числі і вузько спеціалізованих плат розширення.
USB (Universal Serial Bus) шина, є на сьогоднішній день найпоширенішою шиною підключення всіляких зовнішніх пристроїв, вона компактна, підтримує "гарячу заміну", здатна подавати живлення до 0.5 А, і має досить високою пропускною здатністю в 480Мбіт \ с, тому і перелік пристроїв дуже і дуже широкий. Крім практично всіх перерахованих вище пристроїв для шини PCI, до шини USB підключаються такі пристрої як: принтери, сканери, МФУ, мобільні мультимедіа пристрою, веб-камери, зовнішні накопичувачі, пристрої інтерфейсу з користувачем і багато інших.
Інтерфейс SATA є спадкоємцем інтерфейсу PATA (IDE), і відрізняється від нього більш вузької фізичної шиною, і максимальною швидкістю передачі, а в іншому служить тим же цілям: підключенню жорстких дисків і пристроїв читання оптичних дисків.
Інтерфейс PS / 2 служить для підключення клавіатури й мишки, хоча й вони останнім часом все частіше використовують USB шину, а сам роз'єм використовується в першу чергу для більш безболісною модернізації зі старих систем, тобто для зворотної сумісності, вобщем, то так само як і до цих пір присутні інтерфейси PATA, FDD, LPT, або COM.
Як згадувалося раніше в сучасних материнських платах не тільки використовуються слоти розширення для установки плат, а й самі пристрої, такі як аудіо-, відео-, і мережні контролери, але найчастіше їх продуктивність або якість обробки поступаються дискретним платам, а так само в більшості випадків вимагають додаткового процесорного часу (є підлозі "софт пристроями"), через те, що більша частина обробки даних виконується програмно, а не апаратними засобами, як це реалізовано на дискретних картах. Тому використання подібних рішень є доцільним тільки в тих випадках, якщо немає особливих вимог до того або іншого пристрою.
Так само хотілося б відзначити наявність додаткового чіпа CMOS-пам'яті, що використовується для зберігання Базовою системи введення-виведення (BIOS), використовуваної для первинного завантаження, а так само для зберігання додаткових апаратних налаштуваннях материнської плати.
Отже, центральний процесор використовується головним для твору основних обчислень, а якщо в якихось процесах не бере безпосередньої участі, то бере участь у розподілі команд і потоків даних, тому процесор є невід'ємною частиною ПК, і до його вибору варто віднестися також дуже уважно.
Насправді факторів визначальних швидкодія ЦПУ, досить багато і багато з них занадто громіздкі та й не зовсім доречні для даного дослідження, хотілося б зупинитися на основних.
Основними характеристиками процесора можна вважати тактову частоту, об'єм кеш пам'яті, частоту кеш пам'яті, які використовуються інструкції, а так само кількість процесорних ядер. Якщо раніше процесори були 32-х розрядними, і після появи на ринку 64-х розрядних процесорів, що надають можливість адресації більше 4х Гбайт оперативної пам'яті, слід було звертати увагу на розрядність, то зараз вже припинено виробництво 32-х розрядних процесорів і цей момент можна опустити .
Також важливим показником є обсяг кеш пам'яті.
В даний час зустрічається кеш пам'ять трьох рівнів (L1, L2, L3), кеш першого рівня завжди найшвидший і працює на частоті з процесором, вона найдорожча і має найменший об'єм, порядку 128-512Кбайт навіть у топових процесорах. Найчастіше кеш L1 буває розділяється, навпіл, на кеш інструкцій і кеш адрес. Кеш L2 працює трохи повільніше, але має більший об'єм, до 8ми Мбайт. Кеш ж третього рівня з'явився порівняно недавно і має найбільшим обсягом, до 16ти Мбайт, він відповідно найповільніший.
Варто звернути увагу на те, що збільшення кількості ядер не веде до лінійного збільшення продуктивності, навіть якщо процес добре підготовлений до роботи в багатопроцесорних системах, є певні затримки при розподілі навантаження на ядра, що теж потребує певної роботи, і чим більше ядер, там важче виробляти даний процес.
Останнє про що варто згадати це техпроцес по якому виготовлений кристал, і хоча він безпосередньо не впливає на швидкодію, від його "товщини" залежить максимально можлива частота, а також рівень енергоспоживання чіпа.
Що можна віднести до головних параметрах характеризує модулі ОЗУ і зумовлює їх продуктивність, в першу чергу це їх обсяг, частота, таймінги (затримки), а так само сам тип пам'яті і використовуваний контролер пам'яті.
У пам'яті SDRAM для роботи з пам'яттю необхідно спочатку вибрати чіп, з яким будуть проводитися дії. Робиться це командою CS # (Chip Select). Потім вибирається банк і рядок. Перед початком роботи з будь-яким рядком необхідно її активація. Робиться це командою вибору рядка RAS # (при виборі рядка вона активується). Потім (при операції лінійного читання) вибирається рядок командою CAS # (ця ж команда ініціює читання). Потім зчитуються дані і закривається рядок, зробивши попередній заряд (divcharge) банку.
Зазвичай в специфікації до пам'яті є написи виду 3-4-4-8 або 5-5-5-15, це скорочений запис (так звана схема таймінгів) основних таймінгів пам'яті. Ця схема включає в себе затримки CL - Trcd - Trp - Tras відповідно. А тепер докладніше про кожну затримку.
CL, Cas Latency - мінімальний час між подачею команди на читання (CAS) і початком передачі даних (затримка читання).
Trcd, RAS to CAS delay - час, необхідний для активізації рядка банку, або мінімальний час між подачею сигналу на вибір рядка (RAS #) і сигналу на вибір стовпця (CAS #).
Trp, Row Precharge - час, необхідний для попереднього заряду банку (divcharge). Іншими словами, мінімальний час закриття рядка, після чого можна активувати новий рядок банку.
Trp, Row Precharge - час, необхідний для попереднього заряду банку (divcharge). Іншими словами, мінімальний час закриття рядка, після чого можна активувати новий рядок банку.
Подальшим розвитком відеокарт стало інтегрування до нього прискорювачів тривимірної графіки, для прискорення роботи додатків орієнтованих на обробку 3D графіки, а так само тривимірних ігор.
В даний час відеокарти верхнього цінового сегмента є дуже складною і потужну систему, що має на борту власний графічний процесор (по продуктивності в операціях з плаваючою комою, сильно перевершують наймогутніші процесори), власну пам'ять, BIOS, внутрішню системну шину, і зовнішню шину взаємодії з іншими відеокартами (nVidia SLI і ATI Crossfire).
Таке високе швидкодія стало можливим за рахунок того, що в графічних процесорах використовується не одне, не два і навіть не чотири обчислювальних ядра, наприклад в чіпі nVidia GT200 (GeForce GTX 280), присутній 240 обчислювальних програмованих процесора. Але технологія не позбавлена недоліків, для досягнення максимальної швидкодії завдання має бути дуже сильно распараллелена на потоки, слабо залежні один від одного.
При недостатньому швидкодії можливе збільшення продуктивності за рахунок використовуватися в системі двох, трьох, або навіть чотирьох відеоадаптерів, що об'єднуються спеціальними шинами зв'язку.
До основних характеристик можна віднести обсяг пам'яті, її тип, частоту, ширину шини пам'яті, частоту графічного процесора, кількість обчислювальних ядер (так само званих шейдерними процесорами). Але все ж напевно головною характеристикою буде не одна з перерахованих вище, а реалізація самого шейдерного домену (графічного процесора GPU). Якщо взяти два топових рішення від основних виробників GPU, то можна помітити, що в процесорах від ATI кількість шейдерних процесорів більше майже в два рази, в них використовується більш швидка пам'ять GDDR5, але все-таки при всьому цьому GPU від nVidia буде мати більш високу швидкодію . Все це сильно ускладнює оцінку продуктивності відео підсистеми ПК.
Вінчестери використовуються для довгострокового зберігання даних. На них міститься операційна система, дані користувача, файли і т.д.
До основних характеристик жорстких дисків (Hard Disk Drive - HDD) можна віднести наступні: обсяг, швидкість, середній час пошуку і відмовостійкість.
Все-таки для більшості простих користувачів основним показником є обсяг вінчестера, чим він більший - тим більше даних на нього можна помістити.
Швидкість. У більшості випадків різниця у швидкості в сучасних вінчестерах, при рівних обсягах, не дуже істотна, т.к багато в чому вона визначається швидкістю обертання шпинделя, для настільних систем цей показник дорівнює 7200 оборотів в хвилину, для ноутбуків - частіше 5400.
Підключаються такі системи по шині SATA, пропускна здатність якої дорівнює 3 Гбіт / с, рідше через SCSI (у ноутбуках або серверах).
Існують і більш швидкісні вінчестери для серверних платформ, швидкість обертання шпинделя яких складає 15000 об / хв, підключаються такі HDD через шину SAS (так само як і IDE, еволюціонувала в SATA, так само і серверна паралельна шина SCSI була замінена на послідовну SAS). Обсяги таких вінчестерів зазвичай значно менше, і якщо в домашній системі обсягом у 750Гбайт вже нікого не здивуєш, то в серверному сегменті такі жорсткі диски дуже дорогі. Крім швидкодії такі вінчестери відрізняються підвищеною надійністю як магнітних пластин, так і всіх інших рухомих елементів, а також готовністю роботи в режимі 24 / 7, ті безперервно протягом довгого часу.
Конкретно визначити надійність вінчестери по якимись показниками дуже складно, тут скоріше варто відштовхуватися від того, як зарекомендував себе той чи інший бренд.
Середній час пошуку показує то середній час витрачається головкою вінчестера на переведення з доріжки з таблицею розміщення файлів на доріжку з самим файлом. Цей фактор особливо випалений при роботі вінчестера з великою кількістю невеликих файлів, або при сильній фрагментації вмісту розділу.
Галасливість ж досить суб'єктивний фактор, що визначає рівень комфорту користувача знаходиться поруч з системним блоком, але важливість цього показника кожен користувач визначає по-різному.
Основними характеристиками оптичних приводів можна вважати: підтримувані формати читання \ запису і максимальна швидкість читання \ запису. Дуже важливим параметром є також якість використовуваної лазерної головки, від цього залежить коефіцієнт читаність дисків. Найчастіше в приводах використовуються не дорогі головки досить швидко виходять з ладу, або погано читають пошкоджені диски. На жаль цей фактор ніяк не вказується в специфікації товару, тому в даній ситуації важко визначити якісний привід.
Так само як і вінчестери оптичні приводи використовують шину SATA як інтерфейс із системою.
Крім самого чіпа обробки звуку (сигнального процесора) у них, подібно відеокартам, можуть бути встановлені апаратні прискорювачі обробки різних звукових ефектів (EAX від Creative або Open AL).
Подібні ефекти використовуються головним чином в іграх для найбільш повного занурення в атмосферу, завдяки створенню реалістичної системи відображення звукових хвиль від різних віртуальних поверхонь.
Для якісного відтворення звуку також необхідний хороший цифро-аналоговий перетворювач.
Для професійної роботи зі звуком частіше використовуються професійні звукові адаптери відтворюють та записувальні звук у високій якості, частіше такі рішення позбавлені апаратного прискорення EAX.
Ще варто відзначити можливі конфігурації акустичних систем: 2.0, 2.1, 5.1, 7.1. З цієї конфігурації можна визначити максимальну кількість підключаються колонок.
Основні типи мереж використовуються в даний час це Ethernet і Wi-Fi.
Основною характеристикою мережевого адаптера варто вважати максимальну швидкість. Мережі 1000Мбіт вже досить давно представлені на ринку, але обладнання 100Мбіт все ще широко представлено в асортименті і може бути цілком актуально для мереж не настільки вимогливих до ширини мережевого каналу.
Тому і сфера застосування таких мереж дуже обмежена.
У даній роботі було зроблено огляд основних комплектуючих ПК, якими вони бувають, їх найбільш значущі характеристики і параметри, які надають найбільший вплив на швидкодію, на які варто звертати увагу при підборі комп'ютера.
2. http://www.citforum.ru/hardware/microcon/comp_bus/
3. http://www.nix.ru
4. http://www.rom. by / article / Chto_takoe_tajmingi
МОСКОВСЬКИЙ ДЕРЖАВНИЙ УНІВЕРСИТЕТ ЕКОНОМІКИ СТАТИСТИКИ І ІНФОРМАТИКИ
(МЕСІ)
Інститут Комп'ютерних технологій
Спеціальність: прикладна інформатика в економіці
Курсова робота
З ДИСЦИПЛІНИ: "Обчислювальні системи, мережі і телекомунікації"
ТЕМА РОБОТИ: "Центральні пристрої ПЕОМ"
Виконав:
Меньшаков Олег Миколайович
Науковий керівник:
Калінін Леонід Валерійович
Дата захисту курсової роботи: 12.03.2009 р.
Москва 2009
Зміст
Введення
1. Материнська плата (mother board)
1.1 Загальні відомості
1.2 Північний міст
1.3 Південний міст
2. Центральний процесор
2.1 Загальні відомості про процесори х86
2.2 Тактова частота
2.3 Кеш пам'ять
2.4 Додаткові інструкції
2.5 Обчислювальні ядра
3. Оперативна пам'ять
3.1 Загальні відомості
3.2 Типи пам'яті
3.3 Об'єм пам'яті
3.4 Тактова частота RAM
3.5 Таймінги
3.6. Контролери пам'яті
4. Відеоадаптер
4.1 Основні відомості і можливості
4.2 Додаткові можливості
5. Жорсткий диск
6. Дисководи оптичних дисків
7. Звукові адаптери
8. Мережеві адаптери
8.1 Загальні відомості
8.2 Провідні мережі
8.3 Бездротові мережі
Висновок
Список використаної літератури
Введення
У цій роботі хотілося б розкрити тему центральних пристроїв ПК, іншими словами - комплектуючих, перерахувати основні з них, описати їх призначення. Виділити значущість характеристик окремих складових для комп'ютера в цілому, а так само виділити найбільш значущі параметри пристроїв для спеціалізованих завдань.В даний час тема може виявитися досить актуальною з огляду на дуже широкого поширення домашніх комп'ютерів, необхідність у яких також значно зросла, але незважаючи на це, не далеко не багато користувачів розбираються в пристрої ПК, і при покупці оного смутно уявляють що їм від нього саме потрібно, на що слід звертати увагу при купівлі, і, що позначають різні скорочення, абревіатури, назви і кількості.
Також ця робота досить актуально з огляду на те, що багато компонентів системи дещо "переорієнтувалися" за останні роки. Якісь обзавелися новими функціями, не властивими їм раніше, деякі елементи системи "перекочували" в інші пристрої з тих "місць" в яких вони створювалися спочатку.
Для опису вищеописаних змін необхідно не тільки описати нинішній порядок речей, але і розповісти про те, як спочатку виглядало той або інший пристрій. Особливо заглиблюватися в історію не має сенсу, тому що робота присвячена не розповіді про еволюцію ЕОМ, а опису основного функціоналу сучасних комплектуючих ПК.
1. Материнська плата (mother board)
1.1 Загальні відомості
Почати дане дослідження я б хотів з опису мабуть базового компонента системи, який багато в чому визначає можливість установки того або іншого пристрою на дану ЕОМ, максимально можливі характеристики цих пристроїв, а так само можливості подальшої модернізації системи - з материнської плати.Насправді більшість користувачів розставляє пріоритети в першу чергу на об'єкті придбання процесорі, оперативній пам'яті, відеокарту, і потім, після вибору цих складових підбирає материнську плату яка дозволила б установку перерахованих вище пристроїв. Але все ж я почну саме з неї.
Робота комп'ютера була б неможлива без материнської плати. Незважаючи на те, що здавалося б, всю роботу виконують інші пристрої: процесор - виконує основні обчислення, оперативна пам'ять - зберігає тимчасові дані для обчислення, жорсткий диск - є сховищем всієї інформації на комп'ютері, і т.д., саме материнська плата служить сполучною ланкою між УСІМА компонентами в ПК.
На системній платі встановлені роз'єми (сокети, слоти), в які і проводитиметься установка комплектуючих.
За основні характеристики материнської плати відповідають два її базових компоненти: так звані північний і південний мости (northern bridge, southern bridge).
1.2 Північний міст
Північний міст (або чіпсет системної плати) призначений для забезпечення роботи найбільш швидкісних і вимогливих до пропускної здатності інтерфейсу пристроїв, таких як процесор, оперативна пам'ять і роз'єми PCI-Exdivss.Раніше в системних планах для внутрішніх зв'язків таких пристроїв використовувалися широкі паралельні шини, в теперішній же час їм на зміну прийшли більш вузькі і швидкі послідовні шини, так звані лінії (QPB від Intel і Hyper Transport від AMD).
Більш вузькі шини легше конфігурувати, вони вимагають меншу кількість фізичних провідників, а отже і меншого енергоспоживання, що дуже актуально у зв'язку із зростанням споживаної потужності і високим тепловиділенням сучасних ПК. Також для зв'язку пристроїв на слотах PCI-Exdivss використовується свої, окремі, так звані "лінії", на сьогоднішній день пропускна здатність однієї лінії складає близько 1Гбайт / с. На цей пристрій може виділятися різну кількість ліній, у залежності від його потреб до пропускної здатності інтерфейсу, тим самим невживані лінії можуть бути перерозподілені на інші пристрої, або зовсім відключені з метою економії енергії. Так наприклад до чіпсету nVidia nForce 780a, що має 35 ліній, може бути підключено до двох відеокарт з шиною PCI-Exdivss 16х, і трьох пристроїв з інтерфейсом PCI-Exdivss 1х, у випадку ж підключення, до вищезгаданої конфігурації ще одного пристрою на шині PCI-Ex 4х, ліній не вистачить, чіпсет при цьому не відмовиться підключити обладнання, а просто переведе один відеоадаптер в режим 8х, перерозподіливши лінії на пристрій 4х , а 4 лінії знеструмить.
Напевно, основною характеристикою чіпсета можна назвати підтримуваний їм сокет процесора, а отже і сам процесор. А так само максимальні частоти оних, техпроцес по якому виготовлений ЦПУ, максимальну споживану потужність.
Так само чіпсетом визначається і можливий тип встановлюється оперативної пам'яті, частоти, таймінги (затримки), підтримувані інструкції та інші параметри ОЗУ. Але про пам'ять трохи пізніше.
1.3 Південний міст
Південний міст відповідає за периферійні (якщо їх можна так назвати) пристрою, точніше слоти розширення, до них відносяться: шина PCI, USB, PATA, SATA, PS / 2, а так само за пару з інтегрованими пристроями, такими як звуковий контролер, мережевий адаптер, модем, але про інтегровані пристроях також пізніше.Шина PCI, так само як і шина PCI-Exdivss 4х і менш, використовується для підключення дискретних плат розширення, найчастіше це звукові плати, ТБ / ФМ тюнери, модеми, мережеві адаптери, прискорювачі симуляції фізики, RAID і інші контролери жорстких дисків, плати відеозахоплення, додаткові USB контролери, Цифро-Аналогові та аналого-Цифрові перетворювачі, і безліч різних інших, в тому числі і вузько спеціалізованих плат розширення.
USB (Universal Serial Bus) шина, є на сьогоднішній день найпоширенішою шиною підключення всіляких зовнішніх пристроїв, вона компактна, підтримує "гарячу заміну", здатна подавати живлення до 0.5 А, і має досить високою пропускною здатністю в 480Мбіт \ с, тому і перелік пристроїв дуже і дуже широкий. Крім практично всіх перерахованих вище пристроїв для шини PCI, до шини USB підключаються такі пристрої як: принтери, сканери, МФУ, мобільні мультимедіа пристрою, веб-камери, зовнішні накопичувачі, пристрої інтерфейсу з користувачем і багато інших.
Інтерфейс SATA є спадкоємцем інтерфейсу PATA (IDE), і відрізняється від нього більш вузької фізичної шиною, і максимальною швидкістю передачі, а в іншому служить тим же цілям: підключенню жорстких дисків і пристроїв читання оптичних дисків.
Інтерфейс PS / 2 служить для підключення клавіатури й мишки, хоча й вони останнім часом все частіше використовують USB шину, а сам роз'єм використовується в першу чергу для більш безболісною модернізації зі старих систем, тобто для зворотної сумісності, вобщем, то так само як і до цих пір присутні інтерфейси PATA, FDD, LPT, або COM.
Як згадувалося раніше в сучасних материнських платах не тільки використовуються слоти розширення для установки плат, а й самі пристрої, такі як аудіо-, відео-, і мережні контролери, але найчастіше їх продуктивність або якість обробки поступаються дискретним платам, а так само в більшості випадків вимагають додаткового процесорного часу (є підлозі "софт пристроями"), через те, що більша частина обробки даних виконується програмно, а не апаратними засобами, як це реалізовано на дискретних картах. Тому використання подібних рішень є доцільним тільки в тих випадках, якщо немає особливих вимог до того або іншого пристрою.
Так само хотілося б відзначити наявність додаткового чіпа CMOS-пам'яті, що використовується для зберігання Базовою системи введення-виведення (BIOS), використовуваної для первинного завантаження, а так само для зберігання додаткових апаратних налаштуваннях материнської плати.
2. Центральний процесор
2.1 Загальні відомості про процесори х86
В даний час використовуються різні архітектури процесорів, я не вважаю доцільним описувати всі їх, а зупинюся лише на найпоширеніших - процесорах х86 (х86 64) архітектури.Отже, центральний процесор використовується головним для твору основних обчислень, а якщо в якихось процесах не бере безпосередньої участі, то бере участь у розподілі команд і потоків даних, тому процесор є невід'ємною частиною ПК, і до його вибору варто віднестися також дуже уважно.
Насправді факторів визначальних швидкодія ЦПУ, досить багато і багато з них занадто громіздкі та й не зовсім доречні для даного дослідження, хотілося б зупинитися на основних.
Основними характеристиками процесора можна вважати тактову частоту, об'єм кеш пам'яті, частоту кеш пам'яті, які використовуються інструкції, а так само кількість процесорних ядер. Якщо раніше процесори були 32-х розрядними, і після появи на ринку 64-х розрядних процесорів, що надають можливість адресації більше 4х Гбайт оперативної пам'яті, слід було звертати увагу на розрядність, то зараз вже припинено виробництво 32-х розрядних процесорів і цей момент можна опустити .
2.2 Тактова частота
Тактова частота показує скільки тактів обробки команд здійснює за секунду процесор. І хоча це досить посередній показник, за нього відповідає також безліч технологій, таких як, кількість використовуваних конвеєрів, їх довжина, виконання блоку передбачення розгалужень, блоку цілочисельних і блоку обчислень з плаваючою комою і пр., але такі дані важко знайти навіть в офіційній специфікації процесора тому опустимо їх.Також важливим показником є обсяг кеш пам'яті.
2.3 Кеш пам'ять
Кеш пам'ять - це дуже швидка пам'ять розташована безпосередньо в процесорі, робиться це з метою мінімізації затримок при обміні даними, тому що оперативна пам'ять розташована досить далеко від процесора, і вимагає проходження через додаткові контролери, що так само негативно позначається на швидкодії.В даний час зустрічається кеш пам'ять трьох рівнів (L1, L2, L3), кеш першого рівня завжди найшвидший і працює на частоті з процесором, вона найдорожча і має найменший об'єм, порядку 128-512Кбайт навіть у топових процесорах. Найчастіше кеш L1 буває розділяється, навпіл, на кеш інструкцій і кеш адрес. Кеш L2 працює трохи повільніше, але має більший об'єм, до 8ми Мбайт. Кеш ж третього рівня з'явився порівняно недавно і має найбільшим обсягом, до 16ти Мбайт, він відповідно найповільніший.
2.4 Додаткові інструкції
Використовувані додаткові інструкції також допомагають прискорити процес обробки, в першу чергу це відноситься до типовим завданням, скажімо обробки мультимедіа. Першими запропонувала додатковий набір інструкцій компанія Intel, цей набір називався MMX (MiltiMedia eXtensions), і представляли собою готовий набір команд для обробки типових мультимедіа завдань, потім з'явилася 3D Now! від AMD, і інші: SSE, SSE2, SSE3, ... і т.д. Також виробника ми використовуються і інші технології дозволяють прискорити обчислювальний процес, як наприклад Hyper Threading від Intel, що дозволяє одноядерний процесор розглядати як двох ядерний залік того, що під час простою процесора, при очікуванні виконання команди якимось іншим пристроєм, включити інший потік команд, незалежний від першого.2.5 Обчислювальні ядра
Ну і нарешті важливою характеристикою є кількість фізичних ядер процесора, що дозволяють вести паралельну обробку процесів на різних ядрах одночасно. Збільшення кількості обчислювальних ядер стало скоріше не просто нововведенням, а скоріше необхідним заходом, у зв'язку з проблематичністю подальшого нарощування тактових частот, через обмежень накладених техпроцесом.Варто звернути увагу на те, що збільшення кількості ядер не веде до лінійного збільшення продуктивності, навіть якщо процес добре підготовлений до роботи в багатопроцесорних системах, є певні затримки при розподілі навантаження на ядра, що теж потребує певної роботи, і чим більше ядер, там важче виробляти даний процес.
Останнє про що варто згадати це техпроцес по якому виготовлений кристал, і хоча він безпосередньо не впливає на швидкодію, від його "товщини" залежить максимально можлива частота, а також рівень енергоспоживання чіпа.
3. Оперативна пам'ять
3.1 Загальні відомості
Оперативна пам'ять є сховищем динамічної інформації, змінних, і інших даних які використовуються, можуть бути використані в даний момент, або до яких просто може бути необхідний швидкий доступ. Так само оперативна пам'ять є буферним сховищем при передачі даних іншим пристроямЩо можна віднести до головних параметрах характеризує модулі ОЗУ і зумовлює їх продуктивність, в першу чергу це їх обсяг, частота, таймінги (затримки), а так само сам тип пам'яті і використовуваний контролер пам'яті.
3.2 Типи пам'яті
Почнемо з типів пам'яті. Сьогодні на ринку представлені три покоління пам'яті: SDRAM DDR, SDRAM DDR II, SDRAM DDR III, що відрізняються один від одного, по більшому рахунку тільки швидкодією. Так само існують різні типи пам'яті, орієнтовані в першу чергу на два типи платформ: домашні і серверні. Для домашніх ПК використовується звичайна DIMM SDRAM DDR (II, III) пам'ять, для серверних ж пам'ять типу registered, buffered і прийшла їм на зміну full buffered (FBDIMM). Відрізняються останні три від звичайних модулів підвищеною надійністю цілісності даних, а саме, наявністю спеціальних буферів для зберігання надлишкової інформації, системою корекції помилок, і контролем контрольних сум, забезпечується це використанням додаткових чіпів на планках пам'яті. Всі ці заходи покликані гарантувати підвищену надійність даних, але на жаль додаткова точка на шляху даних негативно позначається на швидкодії пам'яті.3.3 Об'єм пам'яті
Обсяг пам'яті може дуже сильно позначитися на продуктивності системи, особливо якщо відчувається сильний брак пам'яті в ПК, головним чином справа в тому, що операційні системи, при браку фізичної пам'яті, створюють віртуальну пам'ять, так званий файл підкачки, це як би оперативна пам'ять зберігається на жорсткому диску, але зважаючи на значно більш низькій швидкості вінчестерів в порівнянні з RAM, швидкодія дуже сильно падає.3.4 Тактова частота RAM
Як і в багатьох інших пристроях ПК, у швидкодії ОЗУ грає роль її тактова частота. У випадку з оперативною пам'яттю, тактова частота - основний показник швидкодії модуля пам'яті. Попередня пам'яті DDR - SDR, працювала на однаковій частоті з системною шиною, і за один такт шини FSB виконувався, один такт пам'яті, в пам'яті DDR (Double Data Rate), за один такт системної шини виконується два такту пам'яті, що дозволяє їй працювати на подвоєною частотою.3.5 Таймінги
Ще одним важливим показником швидкодії пам'яті є таймінги, затримки, в тактах, від подачі команди, до її виконання.У пам'яті SDRAM для роботи з пам'яттю необхідно спочатку вибрати чіп, з яким будуть проводитися дії. Робиться це командою CS # (Chip Select). Потім вибирається банк і рядок. Перед початком роботи з будь-яким рядком необхідно її активація. Робиться це командою вибору рядка RAS # (при виборі рядка вона активується). Потім (при операції лінійного читання) вибирається рядок командою CAS # (ця ж команда ініціює читання). Потім зчитуються дані і закривається рядок, зробивши попередній заряд (divcharge) банку.
Зазвичай в специфікації до пам'яті є написи виду 3-4-4-8 або 5-5-5-15, це скорочений запис (так звана схема таймінгів) основних таймінгів пам'яті. Ця схема включає в себе затримки CL - Trcd - Trp - Tras відповідно. А тепер докладніше про кожну затримку.
CL, Cas Latency - мінімальний час між подачею команди на читання (CAS) і початком передачі даних (затримка читання).
Trcd, RAS to CAS delay - час, необхідний для активізації рядка банку, або мінімальний час між подачею сигналу на вибір рядка (RAS #) і сигналу на вибір стовпця (CAS #).
Trp, Row Precharge - час, необхідний для попереднього заряду банку (divcharge). Іншими словами, мінімальний час закриття рядка, після чого можна активувати новий рядок банку.
Trp, Row Precharge - час, необхідний для попереднього заряду банку (divcharge). Іншими словами, мінімальний час закриття рядка, після чого можна активувати новий рядок банку.
3.6. Контролери пам'яті
Тепер про контроллер пам'яті. Контролер пам'яті встановлений не на чіпах пам'яті і навіть не на самій планці, тоді чому вона розглядається тут? Тому що контролери пам'яті розташовуються в різних пристроях ПК, їх можна знайти як на материнській платі, де вони споконвічно і "жили", так і на процесорі, куди вони "переїхали" порівняно недавно. Вбудовані в процесор контролери пам'яті використовуються у ЦПУ компанії AMD досить давно, а в процесорах від Intel, зовсім недавно, з появою архітектури Nehalem (процесори Core i7) і сокета Socket 1366, до цього для процесорів у виконанні socket 775 використовувався вбудований в північний міст контролер пам'яті. Контролер пам'яті не тільки визначають максимальну частоту та тип пам'яті, але так само і кількість одночасно використовуваних планок. Раніше використовувався один контролер пам'яті, що дозволяє одночасно працювати лише з одним модулем пам'яті, потім компанією nVidia була впроваджена ідея використання двоканального контролера пам'яті, який був здатний працювати з двома модулями одночасно, сьогодні ж у нових процесорах Core i7 використовуються трбохканальні контролери пам'яті. Хоча робота в такому режимі і вимагає деяких особливостей; у слотах різних контролерів повинні бути вставлені якщо не ідентичні, то дуже схожі за характеристиками модулі, в іншому випадку контролер перейде в одноканальний режим. Тому виробники ОЗУ стали продавати пам'ять комплектами, по два або три модулі, з однаковими таймінгами, частотами, і випущені в одній партії, що теж до речі важливо для нормальної роботи.4. Відеоадаптер
4.1 Основні відомості і можливості
У першу чергу відеоадаптер використовується для відображення на дисплеї інтерфейсу користувача та іншої візуальної інформації. Напевно вірно буде сказати, що графічний адаптер використовується для обробки даних пов'язаних з візуалізацією, а не тільки для передачі картинки, обробленої ЦПУ, на монітор. На перших відеоадаптерах справу приблизно так і було, але з розвитком операційних систем і появою в них елементів графічного інтерфейсу, а також зростанням роздільної здатності дисплеїв і кількістю відображуваних кольорів, навантаження на процесор сильно зростала. Вирішення цієї проблеми стало в тому, що в відеоадаптерах стали встановлювати графічні 2D прискорювачі, що дозволяють частина обчислень з обробки графіки перекладати з процесора на відеоадаптер, який, зважаючи на свою архітектури, був більш адаптований для обробки графіки.Подальшим розвитком відеокарт стало інтегрування до нього прискорювачів тривимірної графіки, для прискорення роботи додатків орієнтованих на обробку 3D графіки, а так само тривимірних ігор.
В даний час відеокарти верхнього цінового сегмента є дуже складною і потужну систему, що має на борту власний графічний процесор (по продуктивності в операціях з плаваючою комою, сильно перевершують наймогутніші процесори), власну пам'ять, BIOS, внутрішню системну шину, і зовнішню шину взаємодії з іншими відеокартами (nVidia SLI і ATI Crossfire).
4.2 Додаткові можливості
У відеокартах nVidia додатково реалізована технологія CUDA, що дозволяє виробляти не тільки графічні, але й обчислення загального призначення. Це досить нова технологія, ще не встигла отримати достатню велике поширення, але вже зараз силами відеокарт обробляються обчислення пов'язані з симуляцією фізичних взаємодій, а також існують програми для обробки відео потоків, продуктивність в яких у багато разів перевершує таку про ЦП. Повторюся, що технологія ще тільки починає розвиватися, тому коло вирішуваних завдань ще буде розширюватися.Таке високе швидкодія стало можливим за рахунок того, що в графічних процесорах використовується не одне, не два і навіть не чотири обчислювальних ядра, наприклад в чіпі nVidia GT200 (GeForce GTX 280), присутній 240 обчислювальних програмованих процесора. Але технологія не позбавлена недоліків, для досягнення максимальної швидкодії завдання має бути дуже сильно распараллелена на потоки, слабо залежні один від одного.
При недостатньому швидкодії можливе збільшення продуктивності за рахунок використовуватися в системі двох, трьох, або навіть чотирьох відеоадаптерів, що об'єднуються спеціальними шинами зв'язку.
До основних характеристик можна віднести обсяг пам'яті, її тип, частоту, ширину шини пам'яті, частоту графічного процесора, кількість обчислювальних ядер (так само званих шейдерними процесорами). Але все ж напевно головною характеристикою буде не одна з перерахованих вище, а реалізація самого шейдерного домену (графічного процесора GPU). Якщо взяти два топових рішення від основних виробників GPU, то можна помітити, що в процесорах від ATI кількість шейдерних процесорів більше майже в два рази, в них використовується більш швидка пам'ять GDDR5, але все-таки при всьому цьому GPU від nVidia буде мати більш високу швидкодію . Все це сильно ускладнює оцінку продуктивності відео підсистеми ПК.
5. Жорсткий диск
Жорсткий диск, або вінчестер, є постійним запам'ятовуючим пристроєм, пам'ять якого енергонезалежна, що дозволяє зберігати в ньому дані дуже тривалий час без будь-якої додаткової підживлення.Вінчестери використовуються для довгострокового зберігання даних. На них міститься операційна система, дані користувача, файли і т.д.
До основних характеристик жорстких дисків (Hard Disk Drive - HDD) можна віднести наступні: обсяг, швидкість, середній час пошуку і відмовостійкість.
Все-таки для більшості простих користувачів основним показником є обсяг вінчестера, чим він більший - тим більше даних на нього можна помістити.
Швидкість. У більшості випадків різниця у швидкості в сучасних вінчестерах, при рівних обсягах, не дуже істотна, т.к багато в чому вона визначається швидкістю обертання шпинделя, для настільних систем цей показник дорівнює 7200 оборотів в хвилину, для ноутбуків - частіше 5400.
Підключаються такі системи по шині SATA, пропускна здатність якої дорівнює 3 Гбіт / с, рідше через SCSI (у ноутбуках або серверах).
Існують і більш швидкісні вінчестери для серверних платформ, швидкість обертання шпинделя яких складає 15000 об / хв, підключаються такі HDD через шину SAS (так само як і IDE, еволюціонувала в SATA, так само і серверна паралельна шина SCSI була замінена на послідовну SAS). Обсяги таких вінчестерів зазвичай значно менше, і якщо в домашній системі обсягом у 750Гбайт вже нікого не здивуєш, то в серверному сегменті такі жорсткі диски дуже дорогі. Крім швидкодії такі вінчестери відрізняються підвищеною надійністю як магнітних пластин, так і всіх інших рухомих елементів, а також готовністю роботи в режимі 24 / 7, ті безперервно протягом довгого часу.
Конкретно визначити надійність вінчестери по якимись показниками дуже складно, тут скоріше варто відштовхуватися від того, як зарекомендував себе той чи інший бренд.
Середній час пошуку показує то середній час витрачається головкою вінчестера на переведення з доріжки з таблицею розміщення файлів на доріжку з самим файлом. Цей фактор особливо випалений при роботі вінчестера з великою кількістю невеликих файлів, або при сильній фрагментації вмісту розділу.
Галасливість ж досить суб'єктивний фактор, що визначає рівень комфорту користувача знаходиться поруч з системним блоком, але важливість цього показника кожен користувач визначає по-різному.
6. Дисководи оптичних дисків
Дисководи оптичних дисків (або приводи - CD, DVD-диски,-BD), служать для читання або запису, (в залежності від типу приводу) зовнішніх знімних дисків. Першими оптичними були диски CD (Compact Disc) обсягом у 650Мб, а потім і 700Мб, зустрічалися і рідкісні 800Мб диски. На зміну яким прийшли диски DVD (Digital Video Disc) об'ємом від 4.7Гб до 17Гб (технологія DVD дисків дозволяє використовувати двошарові або двосторонні диски, а також ту і іншу технологію одночасно). Сьогодні можна відчувати брак і в таких обсягах, DVD починає витіснятися дисками BD (Blue-ray Disk), що мають об'єм одного шару від 23.3Гб до 33Гб, максимальна ж ємність дисків BD складає до 100 ГБ (при використанні двошарових двосторонніх дисків.Основними характеристиками оптичних приводів можна вважати: підтримувані формати читання \ запису і максимальна швидкість читання \ запису. Дуже важливим параметром є також якість використовуваної лазерної головки, від цього залежить коефіцієнт читаність дисків. Найчастіше в приводах використовуються не дорогі головки досить швидко виходять з ладу, або погано читають пошкоджені диски. На жаль цей фактор ніяк не вказується в специфікації товару, тому в даній ситуації важко визначити якісний привід.
Так само як і вінчестери оптичні приводи використовують шину SATA як інтерфейс із системою.
7. Звукові адаптери
Судячи з назви звукові адаптери служать для обробки, а також введення або виведення звуку із системи.Крім самого чіпа обробки звуку (сигнального процесора) у них, подібно відеокартам, можуть бути встановлені апаратні прискорювачі обробки різних звукових ефектів (EAX від Creative або Open AL).
Подібні ефекти використовуються головним чином в іграх для найбільш повного занурення в атмосферу, завдяки створенню реалістичної системи відображення звукових хвиль від різних віртуальних поверхонь.
Для якісного відтворення звуку також необхідний хороший цифро-аналоговий перетворювач.
Для професійної роботи зі звуком частіше використовуються професійні звукові адаптери відтворюють та записувальні звук у високій якості, частіше такі рішення позбавлені апаратного прискорення EAX.
Ще варто відзначити можливі конфігурації акустичних систем: 2.0, 2.1, 5.1, 7.1. З цієї конфігурації можна визначити максимальну кількість підключаються колонок.
8. Мережеві адаптери
8.1 Загальні відомості
Мережеві адаптери служать для забезпечення взаємодії ПК в комп'ютерній мережі з іншими ПК або мережевими пристроями за допомогою кабелю або бездротового радіоканалу.Основні типи мереж використовуються в даний час це Ethernet і Wi-Fi.
8.2 Провідні мережі
Сучасні мережі Ethernet працюють за провідним каналам зв'язку і використовують для цього кабелі тапа UTP чи STP (Unshielded Twisted Pair або Shielded Twisted Pair), відомі ще під назвою "вита пара", в таких проводах використовується 4 перекручених між собою пари проводів за якими досягається швидкість до 1 Гбіт / с, на даний момент ширше поширені мережеві адаптери розвивають швидкість до 100 Мбіт / с, у них використовуються ті ж технології й ті ж кабелі що і в 1Гбіт / с мережах, тому мережі 1Гбіт / с, є назад сумісними як з мережами 100Мбіт / с так і з мережами 10Мбіт / с по витій парі.Основною характеристикою мережевого адаптера варто вважати максимальну швидкість. Мережі 1000Мбіт вже досить давно представлені на ринку, але обладнання 100Мбіт все ще широко представлено в асортименті і може бути цілком актуально для мереж не настільки вимогливих до ширини мережевого каналу.
8.3 Бездротові мережі
Бездротові мережі (їх також називають WAN - Wireless local Area Network) з'явилися порівняно недавно, і поки не знайшли такого широкого поширення як провідні, як на увазі не настільки високої швидкості, у порівнянні з дротяними мережами (у рамках даного абзацу їх можна позначити як LAN) , до 300Мбіт / с, так і досить сильним загасанням сигналу при проходженні через перешкоди, а так само більш високу вартість. Здавалося б швидкість 300Мбіт / с могла б бути цілком достатньою для більшості мереж, та й відстань в 150 метрів, на яке може діяти зв'язок, теж. Але тут є ряд застережень все це позначення беруться в ідеальних умовах. Скажімо зв'язок на швидкості 300 мегабіт в секунду можливо і буде встановлена, але на відстані 2-3 метри прямої видимості, збільшення дальності згубно позначиться на швидкості, та й швидкість ця цілком умовна. Проблема в тому, що для захисту бездротових мереж використовуються різні протоколи шифрування, забиваючи канал надлишковими даними, та й частка службової інформації досить висока. При швидкості з'єднання 300Мбіт / с реальна швидкість корисних даних буде близько 100Мбіт. Причому швидкість зв'язку 300Мбіт може бути встановлена на стандарті IEEE 802.11N, який ще не стандартизовано, тому пристрої різних виробників навряд чи розвинуть швидкість 300Мбіт. Офіційну стандартизацію пройшли лише стандарти 802.11 a \ b \ g, стеля швидкості останньої з них 54Мбіт / с, а реальна близько 25ти.Тому і сфера застосування таких мереж дуже обмежена.
Висновок
Існує ще безліч різних додаткових пристроїв комп'ютера але, по-перше, їх дуже багато що б було можливо розповісти про всі з них, а по-друге віднести їх до центральних, основним, пристроїв їх не можна, тому опустимо їх опис.У даній роботі було зроблено огляд основних комплектуючих ПК, якими вони бувають, їх найбільш значущі характеристики і параметри, які надають найбільший вплив на швидкодію, на які варто звертати увагу при підборі комп'ютера.
Список використаної літератури
1. Ресурси Інтернету2. http://www.citforum.ru/hardware/microcon/comp_bus/
3. http://www.nix.ru
4. http://www.rom. by / article / Chto_takoe_tajmingi