2. Системный блок компьютера (основные устройства)

2.1. Обобщенная схема, материнская плата

В обобщенную схему системного блока компьютера входят принципиально важные устройства, которые, собственно говоря, и делают компьютер компьютером. Все они расположены на системной плате.

Системная плата (материнская плата) — это сложная многослойная печатная плата прямоугольной формы, на которой устанавливаются основные компоненты персонального компьютера.

2.2. Микропроцессор

Микропроцессор (центральный процессор, процессор) — непосредственный исполнитель операций, заданных работающей программой, выполненный в виде одной или нескольких интегральных схем.

Процессор выполняет две основные функции:

• является устройством управления, т.е. по ходу последовательного выполнения команд работающей программы процессор обращается к другим устройствам компьютера, активирует или деактивирует их работу, по сути, процессор координирует работу всех компонентов и выполнение процессов, происходящих в компьютере,

• является арифметико-логическим устройством, т.е. в соответствии с заданным программой алгоритмом находит данные в указанном месте и совершает с ними указанные математические операции.

Физически микропроцессор представляет собой интегральную схему (микросхему) — тонкую пластинку кристаллического кремния прямоугольной формы площадью несколько квадратных миллиметров, на которой размещены схемы, реализующие все функции процессора. Кристалл-пластинка обычно помещается в пластмассовый или керамический плоский корпус и соединяется золотыми проводками с металлическими штырьками, чтобы его можно было присоединить к системной плате компьютера.

Непосредственно над современным микропроцессором крепится специальный вентилятор — кулер и охлаждающая решетка радиатора, полностью закрывающие микросхему процессора от глаз пользователя.

Главной характеристикой процессора является его производительность, т.е. количество операций за секунду времени. Производительность, в свою очередь, зависит от параметров:

• тактовая частота — количество тактов в секунду,

• разрядность — количество информации, которое процессор может обработать за один такт,

• количество ядер — количество устройств в составе процессора для распараллеливания вычислений.

Процессор работает в непосредственном контакте со специальным устройством — генератором тактовой частоты, который в качестве своеобразного метронома задает ритм жизни компьютера. Чем выше тактовая частота, тем меньше длительность выполнения одной операции и тем выше производительность компьютера. Под тактом мы понимаем промежуток времени, в течение которого может быть выполнена элементарная операция. Тактовую частоту можно измерить и определить ее значение. Единицы измерения частоты: мегагерц (МГц) — миллион тактов в секунду, гигагерц (Ггц) — миллиард тактов в секунду.

Другой характеристикой процессора, влияющей на его производительность, является разрядность, т.е. количество информации, которое может обработать процессор за один такт. Производительность процессора тем выше, чем больше его разрядность.

В последние годы выпускают так называемые мультипроцессоры, состоящие из двух, четырех и более ядер. Ядра могут быть реализованы физически в виде двух или четырех кристаллов или логически в пределах одного кристалла микросхемы. Процесс обработки информации распараллеливается между ядрами, что приводит к увеличению скорости работы процессора. Однако, в отличие от суперкомпьютеров, это распараллеливание неполное, в многоядерном микропроцессоре остается один общей кэш и общая внутренняя шина. В целом применение двухъядерного процессора повышает его производительность примерно в 1,7 раза, а четырехъядерного — в 2,5 раза.

Современные процессоры для ПК, имеют тактовую частоту порядка 2 — 4 гигагерц (2 — 4 миллиарда тактов в секунду), разрядность 64 бита за один такт, количество физических ядер 1, 2 или 4, общее количество ядер, включая логические от 1 до 7.