Как устроен компьютер. Часть 1

Как устроен компьютер

Компьютеры давно и прочно вошли в нашу жизнь. Сложно представить — что было бы, если бы они вдруг исчезли!

Мы часто автоматическим движением нажимаем на кнопку включения, ждем минуту-другую, пока компьютер загружается.

настольный компьютерИ потом начинаем делать на нем какую-то работу, постукивая по клавиатуре.

И не задумываемся, что при этом происходит в его недрах.

Про то, как работают компьютерные устройства можно написать (и написано уже) сотни статей.

Мы постараемся в данной статье посмотреть под практическим углом зрения на то, как устроено это чудо техники.

Существует большое число видов компьютеров — настольные, портативные (ноутбуки, нетбуки и иже с ними), мэйнфрэймы (суперкомпьютеры в шкафах, вроде тех, которые используют для предсказания погоды) и другие. Мы рассмотрим начинку настольного компьютера, который называют еще персональным (ПК).

Как устроен настольный компьютер

как устроен компьютер

Основная часть настольного (desktop) компьютера — это системный блок. Это тот «сундук», в который вставляется множество проводов, в том числе и кабель питающего напряжения 220 В. Результаты нашей работы отображаются на мониторе. Информация вводится в компьютер с помощью клавиатуры и манипулятора «мышь». И монитор, и клавиатура, и мышь подключаются к соответствующим разъемам системного блока.

Снимем боковую крышку системного блока и заглянем внутрь. В верхней части видим

Блок питания

Блок питания (далее — БП) вырабатывает из переменного сетевого напряжения 220 В несколько постоянных напряжений для питания компонентов компьютера. Он может отдавать мощность от 300 до 600 Вт и более.

В производительных компьютерах, имеющих мощные процессоры, графические видеокарты и дополнительные устройства на борту, применяются БП повышенной мощности. В серверах (еще более мощных компьютерах, имеющих несколько процессоров и управляющих локальными вычислительными сетями) могут применяться БП мощностью 1 кВт и больше.

блок питания компьютераВначале сетевое напряжение выпрямляется и превращается с помощью фильтра в постоянное. Затем инвертор превращает его в переменное с частотой в несколько десятков килогерц. Это переменное напряжение понижается импульсным трансформатором с несколькими обмотками. Затем оно выпрямляется и фильтруется, превращаясь в несколько нужных нам постоянных.

Ввиду того, что преобразование выполняется на относительно высокой частоте (а не на частоте сети 50 Гц) размеры трансформатора (и всего БП) при достаточно большой мощности получаются небольшими. БП содержит в себе один или два вентилятора, охлаждающих его компоненты и заодно пространство системного блока.

При этом воздух втягивается через щели, протягивается через системный блок и выбрасывается вентилятором наружу. В воздухе всегда есть пыль, которая постепенно скапливается внутри компьютера, особенно в радиаторе процессора и самом БП. Она ухудшает теплоотдачу, поэтому ее надо периодически (хотя бы раз в год) удалять.

Отметим, что в БП могут применяться вентиляторы разных диаметров — от 80 до 130 мм. Вентилятор большего диаметра при одной и той же производительности имеет меньшие обороты и поэтому меньше шумит.

Разъемы блока питания

разъемы блока питания АТХ

Выходные напряжения БП выводятся на разъемы разноцветными проводниками:

  • +5 В — проводниками красного цвета,
  • +12 В — проводниками желтого цвета,
  • +3,3 В — проводниками оранжевого цвета,
  • общие — проводниками черного цвета.

БП имеет несколько разъемов, основной из них — 24 контактный, который вставляется в материнскую плату. В старых блоках питания использовался 20 контактный разъем. Другие разъемы, с меньшим числом контактов, используются для подачи напряжений на винчестер, привод DVD и видеокарту (если требуется). Заканчивая краткий рассказ о БП, отметим, что он снабжен схемами защиты от перегрузки и короткого замыкания.

Материнская плата

материнская плата компьютераЕсли мы переведем взгляд ниже, увидим материнскую плату, основную часть компьютера. Материнская плата представляет собой кусок изоляционного материала с токопроводящими дорожками и напаянными деталями и разъемами. В эти разъемы могут вставляться:

  • процессор,
  • модули памяти,
  • платы расширения,
  • разъем блока питания,
  • провода дополнительных разъемов, индикации и кнопок,
  • 3 В литиевая батарейка.

Разъем для процессора

процессор и его разъемБольше всего контактов в разъеме для процессора. Современные процессоры  имеют более тысячи контактов. Процессоры могут иметь выводы (или pins, пины) или контактные площадки («пятачки»). Разъем для процессоров сконструирован так, что обеспечивается плотный и надежный контакт между ними и ответной частью — «сокетом» (socket), установленным на плате.

Иногда (к счастью, достаточно редко) контакт ослабевает. В этом случае компьютер может не стартовать. И может сложиться ложное впечатление, что неисправна материнская плата или процессор. Повторная установка процессора в разъем решает эту проблему. В один разъем может устанавливаться несколько типов процессоров, но только одной фирмы.

В бытовых и офисных компьютерах почти всегда используются процессоры фирм «AMD» и «INTEL». Процессоры фирмы AMD нельзя установить в разъем для процессоров INTEL и наоборот. Разъем и процессор содержат ключи, поэтому процессор можно вставить только одним определенным — правильным образом.

Охлаждение процессора

охладитель процессораСовременные процессоры могут потреблять от БП мощность 100 Вт и более. Это большая величина, поэтому на процессор устанавливают Cooler (охладитель), состоящий из металлического радиатора и вентилятора. Радиаторы могут быть только из алюминиевого сплава или из алюминиевого сплава с медной вставкой.

Медь проводит тепло лучше алюминия, поэтому вставку впрессовывают в центр радиатора, в месте контакта с металлической крышкой процессора. Между процессором и радиатором наносится тонкий слой теплопроводящей смазки, улучшающей тепловой контакт. Иногда может применяться жидкостная система охлаждения.

Она устанавливается в том случае, если невозможно установить достаточно громоздкий охладитель непосредственно на процессор из-за недостатка места. В этом случае тепло отводится жидкостью по трубкам к охладителю, установленному в удобном месте.

Вентилятор управляется схемой управления, расположенной на материнской плате. Если температура процессора в процессе работы увеличивается, схема управления отслеживает это и увеличивает обороты вентилятора. Отметим, что для охлаждения процессоров используются более качественные вентиляторы, с бОльшим ресурсом работы, чем в БП.

Модули памяти

модуль памяти компьютераСледующая группа разъемов используется для установки модулей оперативной памяти. Разъемы содержат защелки, а модули — выступ на коротких сторонах, что позволяет надежно фиксировать модуль в разъеме. Кроме того, на нижней стороне модуля (там, где контакты) есть еще один ключ в виде выреза. Это исключает установку модулей не подходящих к данной плате типов.

На плате могут устанавливаться один или несколько модулей. В настоящее время емкость модулей памяти исчисляется гигабайтами (Gb). Современный модуль DDR3 имеет 240 контактов.

Контакты расположены по обеим сторонам модуля, поэтому такие модули называются DIMM (Dual In-line Memory Module, двухсторонний модуль памяти). Контакт в разъеме достаточно надежен, но иногда он может ослабевать, и компьютер при включении не подает «признаков жизни» или издает длинные гудки. Повторная установка модулей решает эту проблему. Переставить модуль памяти легче, чем процессор, ведь для этого не надо наносить теплопроводящую пасту.

Переставлять модуль памяти и процессор нужно только тогда, когда компьютер выключен, и шнур питания вынут из розетки.

В следующей части статьи мы продолжим краткое знакомство с устройством компьютера.


Обсуждение: 9 комментариев

  1. Здравствуйте, Виктор! Рада с Вами познакомиться. Вот теперь-то я точно хоть немного узнаю, что же у компьютера внутри, какова его начинка. Мы начинает с Вами учиться в Школе лемуров, будем захаживать друг к другу, я надеюсь. Успехов Вам!

    1. Виктор Геронда:

      Здравствуйте, Валентина! Если смогу чем-то помочь, буду рад. Да,будем ходить друг к другу в гости. Вам тоже всего хорошего!

  2. кенжаев:

    Здравствуйте Виктор

    спасибо Вам за этот блог что то я понял в компьютере,
    Вы как профессиональный специалист, прошу Вас описать части для сбора игровой компьютера.
    Прошу Вас если можно написать подробно на мой эл. почту. 1775538@mail.ru

    еще раз огромное спасибо Вам за помощь

    с Уважением Кенжаев У.И.

    1. Виктор Геронда:

      Спасибо за доброе слово.
      Игровые компьютеры — это отдельная песня. Давненько я для игр компьютеры не собирал и давно в игры не играл… Не знаю, что сейчас актуально. Единственно, что могу посоветовать — видеокарту помощнее берите и блок питания соответствующий. Я как-то постараюсь вам помочь, только попозже, очень занят сейчас и на работе и дома.

  3. Савелий:

    Виктор,я благодарю вас за эту статью . Очень интересно

    1. Виктор Геронда:

      Рад, что вам понравилось, Савелий!

  4. Андрей Зимин:

    Вы довольно кратко и подробно описали устройство ПК, без лишней воды!

  5. Здравствуйте, Виктор! И я опять с интересом познакомилась с внутренним устройством компьютера. Время проходит, и поскольку внутрь компьютера я не залезаю, то и старые знания забываются. Спасибо, что напоминаете и ликвидируете безграмотность :).

    1. Виктор Геронда:

      Пожалуйста,Валентина! Рад, что вам понравилось.

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

© 2016 Компьютер и жизнь // Дизайн и поддержка: GoodwinPress.ru