Внутреннее устройство компьютера: компоненты системного блока

Внутреннее устройство компьютера: компоненты системного блока Министерство науки и высшего образования ФГБОУ ВО РЭУ ИМ. Г.В. ПЛЕХАНОВА МПЭК Выполнила: студент гр. Ф11,12. Трунина София Преподаватель: Кузнецова О.А. Москва 2025

Системный блок Системный блок — это металлический или пластиковый корпус стационарного компьютера, внутри которого расположены ключевые компоненты, обеспечивающие его работу: материнская плата, процессор, оперативная память, жесткий диск, видеокарта и блок питания. Защитные функции Механическая защита компонентов от повреждений и внешних воздействий Экранирование электромагнитного излучения Защита от пыли и влаги Шумоизоляция внутренних компонентов Дополнительные функции Интерфейсы подключения внешних устройств через порты USB, аудио, сетевые разъемы Управление питанием через кнопки включения и перезагрузки Индикация состояния системы с помощью световых сигналов Расширяемость — возможность установки дополнительных компонентов Системный блок является центральным элементом компьютера, обеспечивающим его работоспособность и производительность. Все компоненты взаимодействуют через специальные шины данных, что позволяет эффективно выполнять поставленные задачи.

Почему системный блок выглядит именно так Эволюция дизайна системного блока Современный вид системного блока — результат многолетней эволюции, в которой учитывались как технические требования, так и эстетические предпочтения пользователей. Технические предпосылки Стандарт ATX заложил основу современного дизайна: Расположение блока питания внизу для лучшего охлаждения Унифицированные размеры для совместимости компонентов Оптимизированная система вентиляции Функциональные особенности Конструктивные элементы появились не случайно: Боковые панели для защиты компонентов и удобства обслуживания Вентиляционные отверстия для циркуляции воздуха Отсеки для накопителей и других компонентов Разъёмы на передней панели для удобного подключения

Из чего состоит системный блок Основные компоненты Материнская плата  Центральный процессор (CPU)  Оперативная память (RAM)  Видеокарта (GPU)  Накопители: HDD  SSD  M.2 NVMe  Блок питания (PSU)  Система охлаждения  Дополнительные компоненты Звуковая карта Сетевая карта  Оптический привод  Картридер 

Материнская плата Материнская плата (Motherboard) — это основная печатная плата компьютера, которая объединяет все компоненты системы и обеспечивает их взаимодействие. Она является фундаментом, на котором строится весь компьютер. Основные компоненты материнской платы Сокет процессора — разъём для установки CPU Чипсет — набор микросхем, управляющих взаимодействием компонентов Слоты расширения (PCI Express, PCIe) Слоты для оперативной памяти (DIMM) Разъёмы питания Порты для подключения периферийных устройств Микросхема BIOS Контроллеры SATA, USB, аудио и другие Интересные факты о материнских платах Первая материнская плата была разработана для компьютера IBM PC в 1981 году и содержала всего несколько микросхем Современные материнские платы могут содержать более 5000 различных компонентов Золотая пыль используется в производстве материнских плат для создания проводящих дорожек Некоторые профессиональные материнские платы для серверов могут стоить десятки тысяч долларов

Функции материнской платы 1. Объединение компонентов системы Базовое подключение всех ключевых компонентов компьютера: процессора, оперативной памяти, видеокарты, накопителей Распределение питания между всеми подключенными устройствами Обеспечение взаимодействия между различными элементами системы 2. Управление данными Передача информации между процессором и другими компонентами Контроль потоков данных через чипсет материнской платы Обеспечение связи между всеми устройствами в системе 3. Работа с периферийными устройствами Подключение внешних устройств через USB-порты Поддержка аудиоустройств через встроенные аудиоразъёмы Взаимодействие с клавиатурой и мышью Подключение принтеров и других периферийных устройств 4. Графическая и звуковая обработка Вывод изображения на монитор через встроенные видеоинтерфейсы (HDMI, DisplayPort, DVI) Обработка звука через встроенную звуковую карту Поддержка дискретных видеокарт через специальные слоты расширения 5. Сетевые функции Подключение к интернету через встроенный сетевой адаптер Поддержка Wi-Fi в современных моделях материнских плат Bluetooth-соединение в некоторых моделях

Функции материнской платы Дополнительные возможности Мониторинг системы через встроенные датчики Управление разгоном компонентов (в некоторых моделях) Поддержка RAID-массивов для работы с накопителями Встроенные контроллеры для различных типов устройств 6. Системные функции Инициализация системы через BIOS/UEFI Настройка параметров работы компьютера Контроль загрузки операционной системы Самодиагностика оборудования при запуске 7. Расширяемость системы Слоты расширения для установки дополнительных устройств Поддержка различных конфигураций оперативной памяти Возможность апгрейда компонентов системы 8. Электропитание Распределение энергии от блока питания Стабилизация напряжения для различных компонентов Защита от перегрузок и коротких замыканий Материнская плата является центральным узлом компьютера, обеспечивающим слаженную работу всех компонентов и их взаимодействие между собой. От её качества и возможностей зависит общая производительность и стабильность работы всей системы.

Процессор и его роль Процессор, или центральное процессорное устройство (CPU), — это «мозг» любого вычислительного устройства, который выполняет все основные операции: обрабатывает инструкции программ, выполняет математические и логические вычисления, а также управляет всеми компонентами системы. Его главная роль — извлекать инструкции из памяти, выполнять их и возвращать результат, обеспечивая работу операционной системы и всех приложений.

История изобретения процессора Процессор изобрела команда Intel: Тед Хофф, Стэнли Мазор и Федерико Фаддин, которая в 1971 году разработала первый коммерческий однокристальный микропроцессор Intel 4004. Хотя до этого существовали другие системы, именно Intel 4004 стал первым процессором общего назначения, созданным на одной микросхеме, что положило начало революции в вычислительной технике.

Основные функции процессора Выполнение инструкций: Процессор обрабатывает последовательность машинных инструкций, которые составляют компьютерные программы. Обработка данных: Он выполняет арифметические и логические операции над данными, поступающими вместе с инструкциями. Управление памятью: Процессор взаимодействует с оперативной памятью, считывая из нее данные и записывая результаты обратно. Управление системой: Он координирует работу всех остальных аппаратных компонентов, таких как видеокарта, жесткий диск, клавиатура и мышь. Обработка запросов: Процессор обрабатывает запросы от внутренних компонентов и внешних устройств.

Оперативная память Это временное, быстрое хранилище данных, необходимое для работы компьютера и его компонентов, таких как процессор, операционная система и приложения. Это «рабочий стол», где хранятся данные, которые нужны прямо сейчас, в отличие от постоянных накопителей (HDD, SSD), где информация хранится долго.

Немного из истории изобретения Современная динамическая оперативная память (DRAM) была изобретена Робертом Деннардом в 1968 году, когда он работал в компании IBM. Он предложил однотранзисторную ячейку памяти, состоящую из одного транзистора и одного конденсатора, что сделало память более емкой и дешевой по сравнению с предыдущими технологиями.

Видеокарта Видеокарта — это устройство, которое отвечает за обработку и вывод графики на экран. Она преобразует цифровые данные в визуальные изображения, которые вы видите на мониторе. Видеокарты бывают двух типов: Интегрированные — встроены в процессор или материнскую плату. Они подходят для базовых задач, таких как просмотр видео, работа с документами и веб-серфинг. Дискретные — отдельные устройства с собственным графическим процессором (GPU) и видеопамятью (VRAM). Они обеспечивают высокую производительность для игр, 3D-моделирования, видеомонтажа и других ресурсоёмких задач.

Основные компоненты видеокарты: Графический процессор (GPU) — выполняет вычисления, связанные с графикой. Видеопамять (VRAM) — хранит текстуры, кадры и другие данные для рендеринга. Система охлаждения — радиаторы и вентиляторы для предотвращения перегрева. Интерфейсы подключения — HDMI, DisplayPort, DVI и другие для подключения к монитору. Рендеринг графики в играх и приложениях. Обработка видео и 3D-моделирование. Поддержка технологий, таких как трассировка лучей (ray tracing) и DLSS. Использование в научных расчётах и машинном обучении. Роль видеокарты в компьютере:

Накопители Накопители — это устройства, которые используются для хранения данных в компьютере. Они бывают разных типов, каждый из которых имеет свои особенности и предназначение. Хранение операционной системы, программ и данных. Обеспечение быстрого доступа к информации. Резервное копирование и защита данных. Перенос информации между устройствами. Функции накопителей:

Основные виды накопителей: Облачные хранилища: Виртуальные сервисы для хранения данных в интернете. Обеспечивают доступ к файлам с любого устройства. Используются для резервного копирования и совместной работы. Жесткие диски (HDD): Используют магнитные пластины для хранения данных. Отличаются большой емкостью и доступной ценой. Применяются для хранения больших объемов данных, таких как фильмы, игры и документы. Твердотельные накопители (SSD): Работают на основе флеш-памяти. Обеспечивают высокую скорость чтения и записи данных. Используются для установки операционной системы и программ, чтобы ускорить работу компьютера. Флеш-накопители (USB-флешки): Компактные устройства для переноса данных. Подключаются через USB-порт. Удобны для хранения и передачи небольших объемов информации. Оптические диски (CD, DVD, Blu-ray): Используются для хранения и воспроизведения мультимедиа. Применяются в основном для резервного копирования и распространения программного обеспечения.

Блок питания Блок питания (БП) — это устройство, которое преобразует электричество из розетки в напряжение, необходимое для работы всех компонентов компьютера. Он играет ключевую роль в обеспечении стабильной и безопасной работы системы.

Основные функции блока питания: Мощность. Она должна быть достаточной для питания всех компонентов с запасом (обычно 10–20%). Сертификация. Сертификация 80 PLUS (например, Gold или Platinum) указывает на высокую эффективность. Модульность. Модульные кабели позволяют подключать только необходимые разъемы, что упрощает организацию проводов. Система охлаждения. Качественная система охлаждения снижает шум и продлевает срок службы устройства. Преобразование напряжения. БП преобразует переменный ток из розетки (220 В) в постоянное напряжение, необходимое для работы процессора, видеокарты, материнской платы и других компонентов (например, +12 В, +5 В, +3.3 В). Стабилизация напряжения. Он обеспечивает стабильное питание, защищая компоненты от скачков напряжения и перегрузок. Защита системы. Современные блоки питания оснащены системами защиты от перенапряжения, короткого замыкания и перегрева. Энергоэффективность. Качественные БП имеют высокий КПД (коэффициент полезного действия), что снижает энергопотребление и нагрев устройства. Важные характеристики блока питания:

Система охлаждения Система охлаждения - это комплекс устройств и технологий, предназначенных для отвода тепла, которое выделяют процессор, видеокарта и другие компоненты во время работы. Тепло возникает из-за потребления энергии: чем выше нагрузка, тем больше энергии преобразуется в тепло. Если его не убрать, температура внутри корпуса может достичь критических значений — выше 90–100 °C, что опасно для электроники.

Принцип работы Во всех систем охлаждения основан на законах физики: тепло передаётся от более горячего объекта к более холодному. Например, радиатор забирает тепло от процессора и рассеивает его в воздух, а вентиляторы ускоряют этот процесс, прогоняя прохладный воздух через систему. Основная задача — поддерживать температуру компонентов в безопасных пределах, обычно до 70–80 °C под нагрузкой, чтобы избежать перегрева и продлить срок службы оборудования. Существует несколько типов систем охлаждения, различающихся по конструкции, эффективности и области применения: Воздушное охлаждение — самый распространённый и простой метод. Оно использует радиатор из теплопроводных материалов (алюминия или меди), который крепится к нагревающемуся компоненту, например процессору. Радиатор увеличивает площадь контакта с воздухом, а вентилятор (кулер) прогоняет воздух через его рёбра, унося тепло. Жидкостное охлаждение использует хладагент — обычно дистиллированную воду или специальную жидкость. Водоблок, прикреплённый к процессору или видеокарте, забирает тепло и передаёт его жидкости. Насос гоняет хладагент по трубкам к радиатору, где тепло рассеивается с помощью вентиляторов. Пассивное охлаждение обходится без вентиляторов и насосов, полагаясь на естественную конвекцию. Крупный радиатор из алюминия или меди забирает тепло от компонента и рассеивает его в окружающий воздух.