1. Апаратне забезпечення сучасного пк: призначення та основні характеристики корпусу, блоку живлення, оперативної пам’яті та жорсткого диску, центрального процесора та відеоадаптера.

Корпус:

Системний блок — функціональний елемент, який захищає внутрішні компоненти комп'ютера від зовнішнього впливу та механічних пошкоджень, підтримує необхідний температурний режим в середині системного блоку, екранує створені внутрішніми компонентами електромагнітні випромінення та є основою для подальшого розширення системи. Системні блоки зазвичай виробляються з деталей на основі сталі, алюмінію та пластмаси, також інколи використовують такі матеріали, як деревина та органічне скло.

Типи корпусів:

• Горизонтальні (розміри вказані в міліметр ах):

  • Desktop (533 × 419 × 152)

  • FootPrint (406 × 406 × 152)

  • SlimLine (406 × 406 × 101)

  • UltraSlimLine (381 × 352 × 75)

• Вертикальні (розміри вказані в міліметр ах):

  • MiniTower (152 × 432 × 432)

  • MidiTower (173 × 432 × 490)

  • BigTower (190 × 482 × 820)

  • SuperFullTower (різні розміри)

Блок Живлення:

Блок живлення — вторинне джерело живлення, призначене для забезпечення живлення електроприладу електричною енергією, при відповідності вимогам її параметрів: напруги, струму, і т. д. шляхом перетворення енергії інших джерел живлення.

У побуті, найчастіше, блок живлення перетворює змінну напругу величиною 220 В і частотою 50 Гц (в Україні та багатьох інших країнах, саме таку напругу і частоту має побутова електромережа), в задану постійну напругу.

Згідно специфікації ATX 2.x, блок живлення настільного комп'ютера повинен забезпечувати вихідні напруги ± 5, ± 12, +3,3 Вольт, а також +5 Вольт чергового режиму.

Основними силовими ланцюгами є напруги +3.3 В, +5 В і +12 В. Причому, чим вище напруга, тим більша потужність передається по даних ланцюгах.

В більшості випадків використовується полумістковий імпульсний блок живлення. Блоки живлення з накопичуючими енергією трансформаторами природно обмежені за потужністю габаритами трансформатора і застосовується значно рідше

В кінці 2000-х років стали з'являтися модульні БП (безперебійники)

Оперативна пам'ять:

Операти́вна па́м'ять — пам'ять ЕОМ, призначена для зберігання коду та даних програм під час їх виконання. У сучасних комп'ютерах оперативна пам'ять переважно представлена динамічною пам'яттю з довільним доступом DRAM.

Типи:

Напівпровідникова статична (SRAM) — комірками є напівпровідникові тригери. Переваги — невелике енергоспоживання, висока швидкодія. Відсутність необхідності проводити «регенерацію». Недоліки — малий обсяг, висока вартість. Нині широко використовується як кеш-пам'ять процесорів у комп'ютерах.

Напівпровідникова динамічна (DRAM) — кожна комірка є конденсатором на основі переходу КМОН-транзистора. Переваги — низька вартість, великий обсяг. Недоліки — необхідність періодичного прочитування і перезапису кожної комірки — т.з. «регенерації», і, як наслідок, зниження швидкодії, велике енергоспоживання. Процес регенерації реалізується спеціальним контролером, встановленим на материнській платі або в центральному процесорі. DRAM зазвичай використовується як оперативна пам'ять (ОЗП) комп'ютерів.

Феромагнітна — є матрицею з провідників, на перетині яких знаходяться кільця або біакси, виготовлені з феромагнітних матеріалів. Переваги — стійкість до радіації, збереження інформації при виключенні живлення; недоліки — мала ємність, велика вага, стирання інформації при кожному читанні. В наш час в такому, зібраному з дискретних компонентів вигляді, не застосовується.

На даний момент найпопулярніша є DDR3 версія (велика тактова частота та не дорога), також його попередниками були DDR2, DDR1.

Жорсткий диск:

Тверди́й диск (HDD), також жорсткий диск, у комп'ютерному сленгу — «вінчестер», — постійний запам'ятовувальний пристрій ЕОМ. Постійний, означає, що на відміну від оперативної пам'яті, продовжує зберігати дані після вимикання струму.

Перші тверді диски з'явилися на початку 70-х років. Вони мали ємкість не більше десятка кілобайтів. У 1973 році фірма IBM випустила жорсткий диск моделі 3340, що вперше об'єднав в одному нероз'ємному корпусі пластини диска й голівки, що зчитують. При його розробці інженери використали коротку внутрішню назву «30-30», що означало два модулі (у максимальному компонуванні) по 30 Мб кожний.

З часом ємкість твердого диску зросла в тисячі разів хоча його будова не дуже змінилась.

Конструкція

Кожен твердий диск складається з трьох блоків.

• Перший блок. На першому блоці зберігається вся інформація. 1-й блок являє собою один або декілька скляних або алюмінієвих дисків, вкритих з двох сторін магнітним шаром, на який записується інформація.

• Другий блок — механіка твердого диску. Другий блок забезпечує обертання першого блоку (тобто самих дисків) і точне позиціонування головок зчитування.

• Третій блок— електронна логіка твердого диску.

Характеристики

Інтерфейс — набір, що складається з ліній зв'язку, сигналів, що посилають по цих лініях, технічних засобів, що підтримують ці лінії, і правил обміну. Сучасні накопичувачі можуть використати інтерфейси ATA (AT Attachment, він же IDE — Integrated Drive Electronic, він же Parallel ATA), (EIDE), Serial ATA, SCSI (Small Computer System Interface),SAS, FireWire, USB.

Ємність (англ. capacity) — кількість даних, які можуть зберігатися накопичувачем. Ємність сучасних пристроїв досягає 3072 Гб. На відміну від прийнятої в інформатиці(випадково) системі префіксів, що позначають кратну 1024 величину, виробниками при позначенні ємності жорстких дисків використовуються кратні 1000 величини. Так, напр., ємність жорсткого диска, маркованого як «200 Гб», в дійсності складає 186,2 Гб.

Фізичний розмір (форм-фактор) — майже всі сучасні накопичувачі для персональних комп'ютерів і серверів мають розмір або 3,5, або 2,5 дюйма. Останні частіше застосовуються в ноутбуках. Інші розповсюджені формати — 1,8 дюйма, 1,3 дюйма і 0,85 дюйма

Час доступу (англ. random access time) — від 3 до 15 мс, як правило, мінімальним часом відрізняються серверні диски (наприклад, у Hitachi Ultrastar 15K147 — 3,7 мс^[2]), максимальним із актуальних — диски для портативних пристроїв (Seagate Momentus 5400.3 — 12,5 ^[3]).

Швидкість обертання диску (англ. spindle speed) — кількість обертів шпинделя за хвилину. Від цього параметра в значній мірі залежать час доступу й швидкість передачі даних. В наш час^[Коли?] випускаються вінчестери з такими стандартними швидкостями обертання: 4200, 5400 (ноутбуки), 7200 (персональні комп'ютери), 10 000 і 15 000 об./хв. (сервери і високопродуктивні робочі станції).

Надійність (англ. reliability) — визначається як середній час наробітку на відмову (Mean Time Between Failures, MTBF). Див. також Технологія SMART. (S.M.A.R.T. (англ. Self Monitoring Analysing and Reporting Technology) — технологія оцінки стану жорсткого диска вбудованими апаратурами самодіагностики, а також механізм оцінки часу виходу його з ладу.)

Кількість операцій вводу-виводу за секунду — у сучасних дисків це близько 50 оп./сек при довільному доступі до накопичувача й біля 100 оп./сек при послідовному доступі.

Рівень шуму — шум, що відтворює механіка накопичувача при його роботі. Вказується в децибелах. Тихими накопичувачами вважаються пристрої з рівнем шуму близько 26 дб і нижче.

Центральний процесор

Центральний процесор (Central processing unit) — функціональна частина ЕОМ, що призначена для інтерпретації команд.

Функції

• обробка даних по заданій програмі шляхом виконання арифметичних і логічних операцій;

• програмне керування роботою пристроїв комп'ютера.

Архітектура процесора

Термін "архітектура процесора" в наш час^[Коли?] не має однозначного тлумачення. З погляду програмістів, під архітектурою процесора мається на увазі його здатність виконувати певний набір машинних кодів. Більшість сучасних десктопних процесорів відносяться до сімейства x86, або Intel-сумісних процесорів архітектури IA32 (архітектура 32-бітових процесорів Intel). Її основа була закладена компанією Intel в процесорі i80386, проте в подальших поколіннях процесорів вона була доповнена і розширена як самою Intel (введені нові набори команд MMX, SSE, SSE2 і SSE3), так і сторонніми виробниками (набори команд EMMX, 3DNow! і Extended 3DNow!, розроблені компанією AMD).

Ядро

В рамках однієї і тієї ж архітектури різні процесори можуть досить сильно відрізнятися один від одного. І відмінності ці утілюються в різноманітних процесорних ядрах, що володіють певним набором строго обумовлених характеристик. Найчастіше ці відмінності втілюються в різних частотах системної шини (FSB), розмірах кеша другого рівня, підтримці тих або інших нових систем команд або технологічних процесах, за якими виготовляються процесори. Нерідко зміна ядра в одному і тому ж сімействі процесорів спричиняє за собою заміну процесорного роз'єму (сокет, англ. socket), з чого витікають питання подальшої сумісності материнських плат. Проте в процесі вдосконалення ядра виробникам доводиться вносити до нього незначні зміни, які не можуть претендувати на "ім'я власне". Такі зміни називаються ревізіями (англ. stepping) ядра і, найчастіше, позначаються цифробуквенними комбінаціями. Проте в нових ревізіях одного і того ж ядра можуть зустрічатися досить помітні нововведення. Так, компанія Intel ввела підтримку 64-бітової архітектури EM64T в окремі процесори сімейства Pentium 4 саме в процесі зміни ревізії.

32-бітові та 64-бітові процесори

Найуспішнішими і найпоширенішими донедавна були процесори з архітектурою IA32, яка була введена з появою покоління процесорів i80386 на заміну 16-бітним 8086, 80186, 80286.

Досить вдале 64-бітове розширення класичної 32-бітової архітектури IA32 було запропоноване в 2002 році компанією AMD (спочатку називалося x86-64, зараз - AMD64) в процесорах сімейства К8. Через деякий час компанією Intel було запропоновано власне позначення - EM64T (англ. Extended Memory 64-bit Technology). Але, незалежно від назви, суть нової архітектури одна і та ж: розрядність основних внутрішніх регістрів 64-бітових процесорів подвоїлася (з 32 до 64 біт), а 32-бітові команди x86-кода отримали 64-бітові аналоги. Крім того, за рахунок розширення розрядності шини адрес обсяг пам'яті, що адресується процесором, істотно збільшився.

Але ті, хто чекає від 64-бітових процесорів скільки-небудь істотного приросту швидкодії, будуть розчаровані — їхня продуктивність в переважній більшості сучаснихзастосувань (які в масі своїй підігнані під IA32) практично та ж, що і у старих добрих 32-бітових. Для пересічного користувача потенціал 64-бітової архітектури може розкритися тоді, коли масово з'являться застосування, оптимізовані під нову архітектуру. Найефективнішим перехід на 64-бітові процесори стане для програм, що активно працюють з великими обсягами пам'яті, понад 4 ГБ: високопродуктивних серверів, баз даних, програм класу CAD/CAE, а також програм для роботи з цифровим контентом.

Багатоядерні процесори

Найзначнішою подією 2005 року стала поява двоядерних процесорів. До того часу класичні одноядерні CPU певною мірою вичерпали резерви зростання продуктивності за рахунок підвищення робочої частоти. Каменем спотикання стало не тільки дуже високе тепловиділення процесорів, що працюють на високих частотах, але і проблеми з їхньою стабільністю. Отже, екстенсивний шлях розвитку процесорів вичерпався і виробникам довелося освоювати новий, інтенсивний шлях підвищення продуктивності продукції. Піонером на ринку десктопних CPU, як зазвичай, стала компанія Intel, що першою анонсувала двоядерні процесори Intel Pentium D і Intel Extreme Edition. Втім, AMD з Athlon64 X2 відстала від конкурента буквально на лічені дні. Безперечним досягненням цих двоядерників першого покоління є їхня повна сумісність з існуючими системними платами. Друге покоління двоядерних процесорів, зокрема, Intel Core 2 Duo, вимагає спеціально розроблених для них чипсетів і зі старими материнськими платами не працює.

На сьогоднішній день для роботи з двоядерними процесорами більш-менш оптимізовано в основному професійне ПЗ (включаючи роботу з графікою, аудіо- і відеоданими), тоді як для офісного або домашнього користувача друге процесорне ядро іноді приносить користь, але частіше є мертвим вантажем. Але ринок неухильно рухається у бік мультиядерних систем і оптимізованих паралельних обчислень. Така тенденція буде пануючою найближчими роками, так що частка ПЗ, оптимізованого під декілька ядер, неухильно зростатиме, і дуже скоро може наступити момент, коли багатоядерність стане насущною необхідністю.

Кеш-пам'ять. Особлива високошвидкісна пам'ять процесора. Кеш використовується як буфер для прискорення обміну даними між процесором і оперативною пам'яттю, а також для збереження копій інструкцій і даних, що недавно використовувалися процесором. Значення з кеш-пам'яті витягаються прямо, без звертання до основної пам'яті.

Кеш першого рівня (L1 cache). Кеш-пам'ять, що знаходиться усередині процесора. Вона швидша за всі інші типи пам'яті, але менша за обсягом. Зберігає нещодавно використану інформацію, яка знову може бути використана при виконанні коротких програмних циклів.

Кеш другого рівня (L2 cache). Також знаходиться усередині процесора. Інформація, що зберігається в ній, використовується рідше, ніж інформація, що зберігається в кеш-пам'яті першого рівня, проте обсяг пам'яті у ній більший. Також у наш час в процесорах використовується кеш третього рівня.

Відеоадаптер

Відеока́рта (графічна карта, графічний адаптер, графічний прискорювач (англ. videocard) — пристрій, призначений для обробки, генерації зображень з подальшим їх виведенням на екран периферійного пристрою.

Відеокарта зазвичай є платою розширення (дискретна відеокарта) і вставляється у слот розширення, універсальний (PCI-Express, PCI, ISA, VLB, EISA, MCA) або спеціалізований (AGP), проте відеокарта може бути вбудованою (інтегрованою) у материнську плату (як у вигляді окремого елементу, так і в якості складової частини північного мосту чіпсету або ЦПУ).

Сучасні відеокарти не обмежуються лише звичайним виведенням зображень, вони мають вбудований графічний мікропроцесор, котрий може проводити додаткову обробку, звільняючи від цих задач центральний процесор. Наприклад, усі сучасні відеокарти NVIDIA і AMD (ATi) підтримують OpenGL на апаратному рівні.

Відеопам`ять (video RAM) — доступна відеокарті область оперативної пам`яті комп'ютера, в якій розміщені дані, що відповідають зображенню на екрані. Відеопам'ять може бути виділена з основної оперативної пам'яті системи, в цьому випадку говорять про розподілювальну (shared) пам'ять. У відеопам'яті може міститися як безпосередньо растровий образ зображення (екранний кадр), так і окремі фрагменти як в растровій (текстури), так і у векторній (багатокутники, зокрема трикутникі) формах. Як правило, чипи оперативної пам'яті припаяні прямо до текстоліту (плати) відеокарти, на відміну від знімних модулів системної пам'яті, які вставляються в стандартизовані розніми материнських плат. Одна половина чипів, зазвичай, припаяна під радіатором системи охолоджування відеокарти, а друга — із зворотного боку. Така оперативна пам'ять використовується тільки під потреби різних графічних застосунків і ігор. Технології виробництва пам'яті для відеокарт розвиваються стрімкіше, ніж ОЗП для персональних комп'ютерів, це обумовлено високими вимогами ігрової індустрії; тому як правило технологія встановленої відеопам'яті на покоління випереджає основну системну пам'ять.

Характеристики

• ширина шини пам'яті, вимірюється в біт ах - кількість біт інформації, переданої за такт. Важливий параметр в продуктивності карти.

• обсяг відеопам'яті, вимірюється в мегабайт ах - обсяг власної оперативної пам'яті відеокарти. Більший обсяг далеко не завжди означає більшу продуктивність.

Покоління 3D-прискорювачів

Найперші прискорювачі використовували Glide - API для тривимірної графіки, розроблений 3dfx Interactive для відеокарт на основі власних графічних процесорів Voodoo Graphics.

Потім покоління прискорювачів в відеокартах можна вважати за версією DirectX, яку вони підтримують. Розрізняють наступні покоління:

• DirectX 7 - карта не підтримує шейдер и, всі картинки малюються накладенням текстур;

• DirectX 8 - підтримка піксельних шейдеров версій 1.0, 1.1 і 1.2, в DX 8.1 ще й версію 1.4, підтримка вершинних шейдеров версії 1.0;

• DirectX 9 - підтримка піксельних шейдеров версій 2.0, 2.0a і 2.0b, 3.0;

• DirectX 10 - підтримка уніфікованих шейдеров версії 4.0;

• DirectX 10.1 - підтримка уніфікованих шейдеров версії 4.1;

• DirectX 11 - підтримка уніфікованих шейдеров версії 5.0.