Як влаштований комп’ютер

Як влаштований комп'ютер

Комп'ютери давно і міцно увійшли до нашого життя. Важко уявити, що було б, якби вони раптом зникли!

Ми часто автоматичним рухом натискаємо кнопку включення, чекаємо хвилину-другу, поки комп'ютер завантажується.

І потім починаємо робити на ньому якусь роботу, постукуючи по клавіатурі.

І не замислюємося, що при цьому відбувається у його надрах.

Про те, як працюють комп'ютерні пристрої, можна написати (і написано вже) сотні статей.

Ми постараємося в цій статті подивитися під практичним кутом зору на те, як влаштовано це диво техніки.

Існує велика кількість видів комп'ютерів — настільні, портативні (ноутбуки, нетбуки та інше), мейнфрейми (суперкомп'ютери в шафах, на кшталт тих, які використовують для передбачення погоди) та інші. Ми розглянемо начинку настільного комп'ютера, який ще називають персональним (ПК).

Як влаштований настільний комп'ютер

Це та «скриня», в яку вставляється безліч проводів, у тому числі і кабель напруги живлення 220 В.

Результати роботи відображаються на моніторі.

Інформація вводиться в комп'ютер за допомогою клавіатури та маніпулятора "миша".

І монітор, і клавіатура, і миша підключаються до відповідних роз'ємів системного блоку.

Знімемо бічну кришку системного блоку та заглянемо всередину.

У верхній частині бачимо

Блок живлення

Блок живлення (далі — БП) виробляє зі змінної напруги 220 В кілька постійних напруг для живлення компонентів комп'ютера. Він може віддавати потужність від 300 до 600 Вт та більше.

Спочатку мережна напруга випрямляється і перетворюється за допомогою фільтра на постійну. Потімінвертор перетворює його на змінне з частотою кілька десятків кілогерц. Ця змінна напруга знижується імпульсним трансформатором із кількома обмотками. Потім воно випрямляється і фільтрується, перетворюючись на кілька потрібних нам постійних.

Зважаючи на те, що перетворення виконується на відносно високій частоті (а не на частоті мережі 50 Гц) розміри трансформатора (і всього БП) при досить великій потужності виходять невеликими. БП містить у собі один або два вентилятори, що охолоджують його компоненти і заодно простір системного блоку.

При цьому повітря втягується через щілини, простягається через системний блок та викидається вентилятором назовні. У повітрі завжди є пил, який поступово накопичується всередині комп'ютера, особливо в радіаторі процесора та самому БП. Вона погіршує тепловіддачу, тому її треба періодично (хоча б раз на рік) видаляти.

Зазначимо, що у БП можуть застосовуватися вентилятори різних діаметрів – від 80 до 130 мм. Вентилятор більшого діаметра при одній і тій же продуктивності має менші обороти, тому менше шумить.

Рознімання блоку живлення

Вихідні напруги БП виводяться на роз'єми різнобарвними провідниками:

+5 В - провідниками червоного кольору,
+12 В - провідниками жовтого кольору,
+3,3 В - провідниками помаранчевого кольору,
загальні - провідниками чорного кольору.

Материнська плата

Якщо ми переведемо погляд нижче, побачимо материнську плату, основну частину комп'ютера.

Материнська плата є шматком ізоляційного матеріалу з струмопровідними доріжками та напаяними деталями та роз'ємами. У ці роз'єми можуть вставлятися:

процесор,
модулі пам'яті,
плати розширення,
роз'єм блоку живлення,
проводи додаткових роз'ємів, індикації та кнопок,
3 В літієва батарея.

Роз'єм для процесора

Найбільше контактів у роз'єм для процесора. Сучасні процесори мають понад тисячу контактів. Процесори можуть мати висновки (або pins, піни) або контактні майданчики (п'ятачки). Роз'єм для процесорів сконструйований так, що забезпечується щільний і надійний контакт між ними і частиною у відповідь — «сокетом» (socket), встановленим на платі.

Іноді (на щастя, досить рідко) контакт слабшає. У цьому випадку комп'ютер може не стартувати. І може скластися помилкове враження, що несправна материнська плата чи процесор. Повторне встановлення процесора в роз'єм вирішує цю проблему. В один роз'єм може встановлюватись кілька типів процесорів, але лише однієї фірми.

У побутових та офісних комп'ютерах майже завжди використовуються процесори фірм «AMD» та «INTEL». Процесори фірми AMD не можна встановити в роз'єм процесорів INTEL і навпаки. Роз'єм та процесор містять ключі, тому процесор можна вставити лише одним певним – правильним чином.

Охолодження процесора

Сучасні процесори можуть споживати від БП потужність 100 Вт і більше. Це велика величина, тому на процесор встановлюють Cooler (охолоджувач), що складається із металевого радіатора та вентилятора. Радіатори можуть бути тільки з алюмінієвого сплаву або алюмінієвого сплаву з мідною вставкою.

Мідь проводить тепло краще за алюміній, тому вставку впресовують в центр радіатора, в місці контакту з металевою кришкою процесора. Між процесором і радіатором наноситься тонкий шар теплопровідного мастила, що покращує тепловийконтакт. Іноді може застосовуватись рідинна система охолодження.

Вона встановлюється в тому випадку, якщо неможливо встановити досить громіздкий охолоджувач безпосередньо на процесор через брак місця. У цьому випадку тепло відводиться рідиною трубками до охолоджувача, встановленого в зручному місці.

Вентилятор управляється схемою керування, розташованої на материнській платі. Якщо температура процесора в процесі роботи збільшується, схема керування відслідковує це та збільшує оберти вентилятора. Зазначимо, що для охолодження процесорів використовуються якісніші вентилятори, з більшим ресурсом роботи, ніж у БП.

Модулі пам'яті

Наступна група роз'ємів використовується для встановлення модулів оперативної пам'яті. Роз'єми містять засувки, а модулі - виступ на коротких сторонах, що дозволяє надійно фіксувати модуль у роз'ємі. Крім того, на нижній стороні модуля (там де контакти) є ще один ключ у вигляді вирізу. Це виключає встановлення модулів типів, що не підходять до цієї плати.

На платі можуть встановлюватись один або кілька модулів. Нині ємність модулів пам'яті обчислюється гігабайтами (Gb). Сучасний модуль DDR3 має 240 контактів.

Контакти розташовані по обидва боки модуля, тому такі модулі називаються DIMM (Dual In-line Memory Module, двосторонній модуль пам'яті). Контакт у роз'ємі досить надійний, але іноді він може слабшати, і комп'ютер при включенні не подає ознак життя або видає довгі гудки.

Повторне встановлення модулів вирішує цю проблему. Переставити модуль пам'яті легше, ніж процесор, адже для цього не потрібно наносити теплопровідну пасту.

Переставляти модуль пам'яті і процесор потрібно лише тоді, коли комп'ютер вимкнений , і шнурживленнявийняти з розетки.

У наступній частині статті ми продовжимо коротке знайомство з комп'ютером.