Устройство и производители блоков питания

Компьютерный блок питания (или сокращённо — блок питания, БП) — вторичный источник электропитания, предназначенный для снабжения узлов компьютера электроэнергией постоянного тока путём преобразования сетевого напряжения до требуемых значений.

Существует два вида блоков питания: импульсные и линейные.

Линейные БП имеют малую мощность при сравнительно большом размере и весе, а также их работа сопровождается трансформаторным шумом, посему в современных компьютерах практически не используются.

Все современные блоки питания имеют импульсный принцип действия. Такие БП работают как высокочастотные преобразователи.

Кабели и разъемы.

С помощью кабелей практически все устройства в компьютере подсоединяются к системному блоку, а сам системный блок — к розетке электропитания. Любой кабель включает в себя соединители (разъемы), находящиеся на концах кабеля, и изолированные друг от друга проводники, тем или иным образом соединяющие эти разъемы. Провода могут быть заключены в металлическую оболочку (экран), а кабель может быть покрыт пластиковой защитной оболочкой. Все кабели можно разделить на две большие группы: сигнальные кабели, предназначенные в основном для передачи информационных сигналов, и кабели питания (power cord), обеспечивающие только электропитание соответствующего устройства.

Соединители (разъемы) бывают двух видов: розетки (female) и вилки (male). Контактные выводы вилок выполнены обычно в виде штырьков, которые при соединении с однотипным разъемом (но уже розеткой) входят в соответствующие пазы ответных контактов. Контакты в розетке и в вилке могут быть также выполнены в виде плоских пружинных пластин.

Большинство используемых разъемов сконструированы так, чтобы исключить возможность неправильного подключения. В тех случаях, когда возможны несколько вариантов подключения, контакты на разъемах обычно пронумерованы и подписаны. В плоских шлейфах провод, ведущий к обозначенному первым номером контакту, обычно выделен другим цветом (характерно для шлейфов IDE, FDD, SCSI).

 

Системная плата и чипсет.

Материнская или системная плата(англ. motherboard, MB; также mainboard, сленг. мама, материнка, мать) – это многослойная печатная плата, являющаяся основой ЭВМ, определяющая ее архитектуру, производительность и осуществляющая связь между всеми подключенными к ней элементами и координацию их работы.

На материнской плате размещаются все основные элементы ЭВМ, такие как:

- набор системной логики или чипсет [1] – основной компонент материнской платы, определяющий какой тип процессора, тип ОЗУ, тип системной шины можно использовать;

Обычно современные материнские платы имеют шесть слоев: три сигнальных слоя, слой заземления и две пластины питания. Сигнальные слои содержат шины для передачи сигналов, по слоям питания поступают рабочие напряжения для персональный компьютер, пластина заземления подключена к корпусу персональный компьютер и 0-выводу розетки.

- слот [2] (разъём) для установки процессора. Определяет, какой именно тип процессоров можно подсоединить к материнской плате. В процессорах могут использоваться различные интерфейсы системной шины (например, FSB, DMI, QPI и т.д.), какие то процессоры могут иметь встроенную графическую систему или контроллер памяти, может отличаться количество "ножек" и так далее. Соответственно для каждого типа процессора необходимо использовать свой слот для установки.

- центральный процессор – основное устройство ЭВМ, выполняющее математические, логические операции и операции управления всеми остальными элементами ЭВМ. Устанавливается на материнской плате в процессорный сокет[3].;

- контроллер ОЗУ (оперативно запоминающее устройство). Раньше контроллер ОЗУ встраивали в чипсет, но сейчас большинство процессоров имеют встроенный контроллер ОЗУ, что позволяет увеличить общую производительность и разгрузить чипсет.

- ОЗУ – набор микросхем для временного хранения данных. В современных материнских платах имеется возможность подключения одновременно нескольких микросхем ОЗУ, обычно четырех или более.

- ППЗУ ( BIOS ), содержит программное обеспечение, осуществляющее тестирование основных компонентов ЭВМ и настройку материнской платы и память CMOS, хранящую настройки работы BIOS. Часто устанавливают несколько микросхем памяти CMOS для возможности быстрого восстановления работоспособности ЭВМ в экстренном случае, например, при неудачной попытки разгона;

- аккумулятор или батарейка, питающая память CMOS;

- контроллеры каналов ввода-вывода: USB, COM, LPT, ATA, SATA, SCSI, FireWire, Ethernet и др. Какие именно каналы ввода-вывода будут поддерживаться,

определяется типом используемой материнской платы. В случае необходимости, дополнительные контроллеры ввода-вывода можно устанавливать в виде плат расширения;

- кварцевый генератор, вырабатывающий сигналы, по которым синхронизируется работа всех элементов ЭВМ;

- таймеры;

- контроллер прерываний. Сигналы прерываний от различных устройств поступают не напрямую в процессор, а в контроллер прерываний, который устанавливает сигнал прерывания с соответствующим приоритетом в активное состояние;

- разъемы для установки плат расширения: видеокарт, звуковой карты и т.д.;

- регуляторы напряжения, преобразующие исходное напряжение в требуемое для питания компонентов установленных на материнской плате;

- средства мониторинга, измеряющие скорость вращения вентиляторов, температуру основных элементов ЭВМ, питающее напряжение и т.д.;

- звуковая карта. Практически все материнские платы содержат встроенные звуковые карты, позволяющие получить приличное качество звука. При необходимости можно установить дополнительную дискретную звуковую карту, обеспечивающую лучшее звучание, но в большинстве случаев это не требуется;

- встроенный динамик. Главным образом используется для диагностики работоспособности системы. Так по длительности и последовательности звуковых сигналов при включении ЭВМ можно определить большинство неисправностей аппаратуры;

- шины – проводники для обмена сигналами между компонентами ЭВМ.

Чипсет

Чипсет или набор системной логики – это основной набор микросхем материнской платы, обеспечивающий совместное функционирование центрального процессора, ОЗУ, видеокарты, контроллеров периферийных устройств и других компонентов, подключаемых к материнской плате. Именно он определяет основные параметры материнской платы: тип поддерживаемого процессора, объем, канальность и тип ОЗУ, частоту и тип системной шины и шины памяти, наборы контроллеров периферийных устройств и так далее.

Как правило, современные наборы системной логики строятся на базе двух компонентов, представляющих собой отдельные чипсеты, связанные друг с другом высокоскоростной шиной.

Однако последнее время появилась тенденция объединения северного и южного моста в единый компонент, так как контроллер памяти все чаще встраивают непосредственно в процессор, тем самым разгружая северный мост, и появляются все более быстрые и быстрые каналы связи с периферийными устройствами и платами расширения. Развивается технология производства интегральных схем, позволяющая делать их более миниатюрными, дешевыми и потребляющими меньше энергии.

Объединение северного и южного моста в один чипсет позволяет поднять производительность системы, за счет уменьшения времени взаимодействия с периферийными устройствами и внутренними компонентами, ранее подключаемыми к южному мосту, но значительно усложняет конструкцию чипсета, делает его более сложным для модернизации и несколько увеличивает стоимость материнской платы.

Но пока что большинство материнских плат делают на основе чипсета, разделенного на два компонента. Называются эти компоненты:

Северный и Южный мосты

Названия Северный и Южный - исторические. Они означают расположение компонентов чипсета относительно шины PCI: Северный находится выше, а Южный - ниже. Почему мост? Это название дали чипсетам по выполняемым ими функциям: они служат для связи различных шин и интерфейсов.

 

Винчестеры. Цифровая информация. Флоппи диски (FDD). Прочие накопители. Накопитель на компакт дисках.

Винчестер содержит набор пластин, представляющих чаще всего металлические диски, покрытые магнитным материалом – платтером (гамма-феррит-оксид, феррит бария, окись хрома…) и соединенные между собой при помощи шпинделя (вала, оси).
Сами диски (толщина примерно 2мм.) изготавливаются из алюминия, латуни, керамики или стекла. (см. Рис)

Для записи используются обе поверхности дисков. Используется 4-9 пластин. Вал вращается с высокой постоянной скоростью (3600-7200 оборотов/мин.)
Вращение дисков и радикальное перемещение головок осуществляется с помощью 2-х электродвигателей.
Данные записываются или считываются с помощью головок записи/чтения по одной на каждую поверхность диска. Количество головок равно количеству рабочих поверхностей всех дисков.

Информация на магнитных дисках винчестера храниться в секторах расположенных на обеих поверхностях дисков. Сектора в свою очередь располагаются на дорожках (цилиндрах), которых на одной дорожке может быть от 17 до 150 и выше. В начале каждого сектора записывается его заголовок (префикс), по которому определяется начало и номер сектора. В конце каждого сектора записывается заключение (суффикс) содержащее контрольную сумму для проверки целостности данных. Префикс и суффикс являются необходимой служебной информацией, которая записывается при форматировании, данные располагаются между ними.

При этом основной принцип работы жесткого диска компьютера состоит в том, что информация записывается не куда попало, а в строго определенные локации, называемые секторами, которые расположены на концентрических дорожках или треках. Чтобы не было путаницы, применяются единые правила. Имеется ввиду, что принципы работы накопителей на жестких дисках, с точки зрения их логической структуры, универсальны. Так, например, размер одного сектора, принятый за единый стандарт во всем мире, составляет 512 байт.

Далее принцип работы жесткого диска кратко можно описать так: при возникновении воздействия внешнего магнитного поля, собственное поле диска начинает ориентироваться строго вдоль магнитных линий, а при прекращении воздействия на дисках появляются зоны остаточной намагниченности, в которой и сохраняется информация, которая ранее содержалась в основном поле

Цифровой формат — тип сигналов и форматов данных в электронике, использующих дискретные состояния (в отличие от аналогового сигнала, использующего непрерывные изменения сигнала).

Цифровые сигналы существуют как последовательности чисел во времени. Обычно используются два числа, 0 и 1 (т. н. биты).

Флоппи диск. Диске́та, ги́бкий магни́тный диск (англ. floppydisk, англ. diskette) — сменный носитель информации, используемый для многократной записи и хранения данных. Представляет собой помещённый в защитный пластиковый корпус диск, покрытый ферромагнитным слоем. Для считывания дискет используется дисковод^[1].

Информация на магнитный диск записывается и считывается магнитными головками вдоль концентрических дорожек. При записи или чтении информации магнитный диск вращается вокруг своей оси, а головка с помощью специального механизма подводится к нужной дорожке.

Конструкция компакт-диска

Конструктивно диск представляет собой трехслойный «пирог» (Рис. 1). Подложка из оптически прозрачного материала (поликарбонат), которая изготавливается методом литья под давлением. При изготовлении подложки на одной из ее поверхностей формируется информационный рисунок, состоящий из ямок (питов) и промежутков между ямками (лэндов). На информационный рисунок напыляется тонкий отражающий слой. Поверх отражающего слоя наносится слой лака, защищающий диск от повреждений.

Для чтения информации с CD используется луч лазера инфракрасного диапазона (ИК). Луч подается на вращающийся диск со стороны подложки, отражается от отражающего слоя и возвращается на специальный фотодетектор. При попадании луча на питы и лэнды интенсивность отраженного луча меняется. В итоге, на выходе фотодетектора формируется электрический сигнал, повторяющий по форме информационный рисунок на поверхности компакт-диска.

F lash-память - это особый тип памяти, который является перезаписываемым, полупроводниковым и энергонезависимым, т.е. позволяет хранить информацию даже при отсутствии питания.

Если разобрать обычный модуль Pen Drive, то можно увидеть две микросхемы. Одна из них является контроллером, а вторая - платой flash-памяти. Ячейкой памяти, которая содержит один бит информации по технологии ETOX, является транзистор, у которого под затвором помещен плавающий затвор из поликремния, позволяющий хранить заряд в виде электронов. Наличие заряда на транзисторе интерпретируется как логический “0” (ноль), а его отсутствие - как логическая “1” (единица).