Главная » Android » Виды по устройство блока питания. Виды корпусов и блоков питания системного блока. Типы блоков питания

Виды по устройство блока питания. Виды корпусов и блоков питания системного блока. Типы блоков питания

Введение

Неотъемлемой частью каждого компьютера является блок питания. Он важен так же, как и остальные части компьютера. При этом покупка блока питания осуществляется достаточно редко, т.к. хороший БП может обеспечить питанием несколько поколений систем. Учитывая все это к приобретению блока питания необходимо отнестись очень серьезно, так как судьба компьютера в прямой зависимости от работы блока питания.

Для осуществления гальванической развязки достаточно изготовить трансформатор с необходимыми обмотками. Но для питания компьютера нужна немалая мощность, особенно для современных ПК. Для питания компьютера пришлось бы изготовлять трансформатор, который имел бы не только большой размер, но и очень много весил. Однако с ростом частоты питающего тока трансформатора для создания того же магнитного потока необходимо меньше витков и меньше сечение магнитопровода. В блоках питаниях, построенных на основе преобразователя, частота питающего напряжения трансформатора в 1000 и более раз выше. Это позволяет создавать компактные и легкие блоки питания.

Простейший импульсный БП

Рассмотрим блок-схему простого импульсного блока питания, который лежит в основе всех импульсных блоков питания.

Блок схема импульсного блока питания.

Первый блок осуществляет преобразование переменного напряжения сети в постоянное. Такой преобразователь состоит из диодного моста, выпрямляющего переменное напряжение, и конденсатора, сглаживающего пульсации выпрямленного напряжения. В этом боке также находятся дополнительные элементы: фильтры сетевого напряжения от пульсаций генератора импульсов и термисторы для сглаживания скачка тока в момент включения. Однако эти элементы могут отсутствовать с целью экономии на себестоимости.

Следующий блок - генератор импульсов, который генерирует с определенной частотой импульсы, питающие первичную обмотку трансформатора. Частота генерирующих импульсов разных блоков питания различна и лежит в пределах 30 - 200 кГц. Трансформатор осуществляет главные функции блока питания: гальваническую развязку с сетью и понижение напряжения до необходимых значений.

Переменное напряжение, получаемое от трансформатора, следующий блок преобразует в постоянное напряжение. Блок состоит из диодов выпрямляющих напряжение и фильтра пульсаций. В этом блоке фильтр пульсаций намного сложнее, чем в первом блоке и состоит из группы конденсаторов и дросселя. С целью экономии производители могут устанавливать конденсаторы малой емкости, а также дроссели с малой индуктивностью.

Первый импульсный блок питания представлял собой двухтактный или однотактный преобразователь. Двухтактный означает, что процесс генерации состоит из двух частей. В таком преобразователе по очереди открываются и закрываются два транзистора. Соответственно в однотактном преобразователе один транзистор открывается и закрывается. Схемы двухтактного и однотактного преобразователей представлены ниже.

Принципиальная схема преобразователя.

Рассмотрим элементы схемы подробнее:

Х2 - разъем источник питания схемы.

Х1 - разъем с которого снимается выходное напряжение.

R1 - сопротивление, задающее начальное небольшое смещение на ключах. Оно необходимо для более стабильного запуска процесса колебаний в преобразователе.

R2 - сопротивление, которое ограничивает ток базы на транзисторах, это необходимо для защиты транзисторов от сгорания.

ТР1 - Трансформатор имеет три группы обмоток. Первая выходная обмотка формирует выходное напряжение. Вторая обмотка служит нагрузкой для транзисторов. Третья формирует управляющее напряжение для транзисторов.

В начальный момент включения первой схемы транзистор немного приоткрыт, т.к. к базе через резистор R1 приложено положительное напряжение. Через приоткрытый транзистор протекает ток, который также протекает и через II обмотку трансформатора. Ток, протекающий через обмотку, создает магнитное поле. Магнитное поле создает напряжение в остальных обмотках трансформатора. В следствии на обмотке III создается положительное напряжение, которое еще больше открывает транзистор. Процесс происходит до тех пор, пока транзистор не попадет в режим насыщения. Режим насыщения характеризуется тем, что при увеличении приложенного управляющего тока к транзистору выходной ток остается неизменным.

Так как напряжение в обмотках генерируется только в случае изменения магнитного поля, его роста или падения, то отсутствие роста тока на выходе транзистора, следовательно, приведет к исчезновению ЭДС в обмотках II и III. Пропадание напряжения в обмотке III приведет к уменьшению степени открытия транзистора. И выходной ток транзистора уменьшится, следовательно, и магнитное поле будет уменьшаться. Уменьшение магнитного поля приведет к созданию напряжения противоположной полярности. Отрицательное напряжение в обмотке III начнет еще больше закрывать транзистор. Процесс будет длиться до тех пор, пока магнитное поле полностью не исчезнет. Когда магнитное поле исчезнет, отрицательное напряжение в обмотке III тоже исчезнет. Процесс снова начнет повторяться.

Двухтактный преобразователь работает по такому же принципу, но отличие в том, что транзисторов два, и они по очереди открываются и закрываются. То есть когда один открыт - другой закрыт. Схема двухтактного преобразователя обладает большим преимуществом, так как использует всю петлю гистерезиса магнитного проводника трансформатора. Использование только одного участка петли гистерезиса или намагничивание только в одном направлении приводит к возникновению многих нежелательных эффектов, которые снижают КПД преобразователя и ухудшают его характеристики. Поэтому в основном везде применяется двухтактная схема преобразователя с фазосдвигающим трансформатором. В схемах, где нужна простота, малые габариты, и малая мощность все же используется однотактная схема.

Блоки питания форм-фактора АТХ без коррекции коэффициента мощности

Преобразователи, рассмотренные выше, хоть и законченные устройства, но в практике их использовать неудобно. Частота преобразователя, выходное напряжение и многие другие параметры «плавают», изменяются в зависимости от изменения: напряжения питания, загруженности выхода преобразователя и температуры. Но если ключами управлять контроллером, который бы мог осуществлять стабилизацию и различные дополнительные функции, то можно использовать схему для питания устройств. Схема блока питания с применением ШИМ-контроллера довольно проста, и, в общем, представляет собой генератор импульсов, построенный на ШИМ-котроллере.

ШИМ - широтно-импульсная модуляция. Она позволяет регулировать амплитуду сигнала прошедшего ФНЧ (фильтр низких частот) с изменением длительности или скважности импульса. Главные достоинства ШИМ это высокое значение КПД усилителей мощности и большие возможности в применении.

Схема простого блока питания с ШИМ контроллером.

Данная схема блока питания имеет небольшую мощность и в качестве ключа использует полевой транзистор, что позволяет упростить схему и избавиться от дополнительных элементов, необходимых для управления транзисторных ключей. В блоках питания большой мощности ШИМ-контроллер имеет элементы управления («Драйвер») выходным ключом. В качестве выходных ключей в блоках питаниях большой мощности используются IGBT-транзисторы.

Сетевое напряжение в данной схеме преобразуется в постоянное напряжение и чрез ключ поступает на первую обмотку трансформатора. Вторая обмотка служит для питания микросхемы и формирования напряжения обратной связи. ШИМ-котроллер генерирует импульсы с частотой, которая задана RC-цепочкой подключенной к ножке 4. Импульсы подаются на вход ключа, который их усиливает. Длительность импульсов изменяется в зависимости от напряжения на ножке 2.

Рассмотрим реальную схему АТХ блока питания. Она имеет намного больше элементов и в ней присутствуют еще дополнительные устройства. Красными квадратами схема блока питания условно поделена на основные части.

Схема АТХ блока питания мощностью 150-300 Вт.

Для питания микросхемы контроллера, а также формирования дежурного напряжения +5, которое используется компьютером, когда он выключен, в схеме находиться еще один преобразователь. На схеме он обозначен как блок 2. Как видно он выполнен по схеме однотактного преобразователя. Во втором блоке также есть дополнительные элементы. В основном это цепочки поглощения всплесков напряжений, которые генерируются трансформатором преобразователя. Микросхема 7805 - стабилизатор напряжения формирует дежурное напряжение +5В из выпрямленного напряжения преобразователя.

Зачастую в блоке формирования дежурного напряжения установлены некачественные или дефектные компоненты, что вызывает снижение частоты преобразователя до звукового диапазона. В результате чего из блока питания слышен писк.

Так как блок питания питается от сети переменного напряжения 220В, а преобразователь нуждается в питании постоянным напряжением, напряжение необходимо преобразовать. Первый блок осуществляет выпрямление и фильтрацию переменного сетевого напряжения. В этом блоке также находится заграждающий фильтр от помех, генерируемых самим блоком питания.

Третий блок это ШИМ-контроллер TL494. Он осуществляет все основные функции блока питания. Защищает блок питания от коротких замыканий, стабилизирует выходные напряжения и формирует ШИМ-сигнал для управления транзисторными ключами, которые нагружены на трансформатор.

Четвертый блок состоит из двух трансформаторов и двух групп транзисторных ключей. Первый трансформатор формирует управляющее напряжение для выходных транзисторов. Поскольку ШИМ-контроллер TL494 генерирует сигнал слабой мощности, первая группа транзисторов усиливает этот сигнал и передает его первому трансформатору. Вторая группа транзисторов, или выходные, нагружены на основной трансформатор, который осуществляет формирование основных напряжений питания. Такая более сложная схема управления выходными ключами применена из-за сложности управления биполярными транзисторами и защиты ШИМ-контроллера от высокого напряжения.

Пятый блок состоит из диодов Шоттки, выпрямляющих выходное напряжение трансформатора, и фильтра низких частот (ФНЧ). ФНЧ состоит из электролитических конденсаторов значительной емкости и дросселей. На выходе ФНЧ стоят резисторы, которые нагружают его. Эти резисторы необходимы для того, чтобы после выключения емкости блока питания не оставались заряженными. Также резисторы стоят и на выходе выпрямителя сетевого напряжения.

Оставшиеся элементы, не обведенные в блоке это цепочки, формируют «сигналы исправности». Этими цепочками осуществляется работа защиты блока питания от короткого замыкания или контроль исправности выходных напряжений.

Блок питания АТХ мощностью 200 Вт.

Теперь посмотрим, как на печатной плате блока питания мощностью 200 Вт расположены элементы. На рисунке показаны:

Конденсаторы, выполняющие фильтрацию выходных напряжений.

Место не распаянных конденсаторов фильтра выходных напряжений.

Катушки индуктивности, выполняющие фильтрацию выходных напряжений. Более крупная катушка играет роль не только фильтра, но и еще работает в качестве ферромагнитного стабилизатора. Это позволяет немного снизить перекосы напряжений при неравномерной нагрузке различных выходных напряжений.

Микросхема ШИМ-стабилизатора WT7520.

Радиатор на котором установлены диоды Шоттки для напряжений +3.3В и +5В, а для напряжения +12В обычные диоды. Необходимо отметить, что часто особенно в старых блоках питаниях, на этом же радиаторе размещаются дополнительно элементы. Это элементы стабилизации напряжений +5В и +3,3В. В современных блоках питаниях размещаются на этом радиаторе только диоды Шоттки для всех основных напряжений или полевые транзисторы, которые используются в качестве выпрямительного элемента.

Основной трансформатор, который осуществляет формирование всех напряжений, а также гальваническую развязку с сетью.

Трансформатор, формирующий управляющие напряжения для выходных транзисторов преобразователя.

Трансформатор преобразователя, формирующий дежурное напряжение +5В.

Радиатор, на котором размещены выходные транзисторы преобразователя, а также транзистор преобразователя формирующего дежурное напряжение.

Конденсаторы фильтра сетевого напряжения. Их не обязательно должно быть два. Для формирования двухполярного напряжения и образования средней точки устанавливают два конденсатора равной емкости. Они делят выпрямленное сетевое напряжение пополам, тем самым формируя два напряжения разной полярности, соединенных в общей точке. В схемах с однополярным питанием конденсатор один.

Элементы фильтра сети от гармоник (помех), генерирующихся блоком питания.

Диоды диодного моста, осуществляющие выпрямление переменного напряжения сети.

Блок питания АТХ мощностью 350 Вт.

Блок питания 350 Вт устроен эквивалентно. Сразу бросается в глаза больших размеров плата, увеличенные радиаторы и большего размера трансформатор преобразователя.

Конденсаторы фильтра выходных напряжений.

Радиатор, охлаждающий диоды, выпрямляющие выходное напряжение.

ШИМ-контролер АТ2005 (аналог WT7520), осуществляющий стабилизацию напряжений.

Основной трансформатор преобразователя.

Трансформатор, формирующий управляющее напряжение для выходных транзисторов.

Трансформатор преобразователя дежурного напряжения.

Радиатор, охлаждающий выходные транзисторы преобразователей.

Фильтр сетевого напряжения от помех блока питания.

Диоды диодного моста.

Конденсаторы фильтра сетевого напряжения.

Рассмотренная схема долго применялась в блоках питаниях и сейчас иногда встречается.

Блоки питания формата АТХ с коррекцией коэффициента мощности.

В рассмотренных схемах нагрузкой сети служит конденсатор, подключаемый к сети через диодный мост. Заряд конденсатора происходит только в том случае если на нем напряжение меньше чем сетевое. В результате ток носит импульсный характер, что имеет множество недостатков.

Мостовой выпрямитель напряжения.

Перечислим эти недостатки:

токи вносят в сеть высшие гармоники (помехи);
большая амплитуда тока потребления;
значительная реактивная составляющая в токе потребления;
сетевое напряжение не используется в течение всего периода;
КПД таких схем имеет небольшое значение.

Новые блоки питания имеют усовершенствованную современную схему, в ней появился еще один дополнительный блок - корректор коэффициента мощности (ККМ). Он осуществляет повышение коэффициента мощности. Или более простым языком убирает некоторые недостатки мостового выпрямителя сетевого напряжения.

Формула полной мощности.

Коэффициент мощности (КМ) характеризует, сколько в полной мощности активной составляющей и сколько реактивной. В принципе, можно сказать, а зачем учитывать реактивную мощность, она же мнимая и не несет пользу.

Формула коэффициента мощности.

Допустим, у нас есть некий прибор, блок питания, с коэффициентом мощности 0,7 и мощностью 300 Вт. Видно из расчетов, что наш блок питания имеет полную мощность (сумму реактивной и активной мощности) больше, чем указанная на нем. И эту мощность должна дать сеть питания 220В. Хотя эта мощность не несет пользы (даже счетчик электричества ее не фиксирует) она все же существует.

Расчет полной мощности блока питания.

То есть внутренние элементы и сетевые провода должны быть рассчитаны на мощность 430 Вт, а не 300 Вт. А представьте себе случай, когда коэффициент мощности равен 0,1 … Из-за этого ГОРСЕТЬЮ запрещается использовать приборы с коэффициентом мощности менее 0,6, а в случае обнаружения таковых на владельца налагается штраф.

Соответственно кампаниями были разработанные новые схемы блоков питания, которые имели ККМ. Вначале в качестве ККМ использовался включенный на входе дроссель большой индуктивности, такой блок питания называют блок питания с PFC или пассивным ККМ. Подобный блок питания обладает повышенным КМ. Для достижения нужного КМ необходимо оснащать блоки питания большим дросселем, так как входное сопротивление блока питания носит емкостной характер из-за установленных конденсаторов на выходе выпрямителя. Установка дросселя значительно увеличивает массу блока питания, и повышает КМ до 0,85, что не так уж и много.

400 Вт блок питания с пассивной коррекцией коэффициента мощности.

На рисунке представлен блок питания компании FSP мощностью 400 Вт с пассивной коррекцией коэффициента мощности. Он содержит следующие элементы:

Конденсаторы фильтра выпрямленного сетевого напряжения.

Дроссель, осуществляющий коррекцию коэффициента мощности.

Трансформатор главного преобразователя.

Трансформатор, управляющий ключами.

Трансформатор вспомогательного преобразователя (дежурного напряжения).

Фильтры сетевого напряжения от пульсаций блока питания.

Радиатор, на котором установлены выходные транзисторные ключи.

Радиатор, на котором установлены диоды, выпрямляющие переменное напряжение главного трансформатора.

Плата управления скоростью вращения вентилятора.

Плата, на которой установлен ШИМ-контроллер FSP3528 (аналог KA3511).

Дроссель групповой стабилизации и элементы фильтра пульсаций выходного напряжения.

Конденсаторы фильтра пульсаций выходного напряжения.

Включение дросселя для коррекции КМ.

Вследствие не высокой эффективности пассивной ККМ в блок питания была введена новая схема ККМ, которая построена на основе ШИМ-стабилизатора, нагруженного на дроссель. Эта схема приносит множество плюсов блоку питанию:

расширенный диапазон рабочих напряжений;
появилась возможность значительно уменьшить емкость конденсатора фильтра сетевого напряжения;
значительно повышенный КМ;
уменьшение массы блока питания;
увеличение КПД блока питания.

Есть и недостатки у этой схемы - это снижение надежности БП и некорректная работа с некоторыми источниками бесперебойного питания при переключениях режимов работы батарея / сеть. Некорректная работа этой схемы с ИБП вызвана тем, что в схеме существенно снизилась емкость фильтра сетевого напряжения. В момент, когда кратковременно пропадает напряжение, сильно возрастает ток ККМ, необходимый для поддержания напряжения на выходе ККМ, в результате чего срабатывает защита от КЗ (короткого замыкания) в ИБП.

Схема активного корректора коэффициента мощности.

Если посмотреть на схему, то она представляет собой генератор импульсов, который нагружен на дроссель. Сетевое напряжение выпрямляется диодным мостом и подается на ключ, который нагружен дросселем L1 и трансформатором Т1. Трансформатор введен для обратной связи контроллера с ключом. Напряжение с дросселя снимается с помощью диодов D1 и D2. Причем напряжение снимается поочередно с помощью диодов, то с диодного моста, то с дросселя, и заряжает конденсаторы Cs1 и Cs2. Ключ Q1 открывается и в дросселе L1 накапливается энергия нужной величины. Размер накопленной энергии регулируется длительностью открытого состояния ключа. Чем больше накоплено энергии, тем большее напряжение отдаст дроссель. После выключения ключа происходит отдача накопленной энергии дросселем L1 через диод D1 конденсаторам.

Такая работа позволяет использовать полностью всю синусоиду переменного напряжения сети в отличие от схем без ККМ, а также стабилизировать напряжение, питающее преобразователь.

В современных схемах блоков питаниях, часто применяют двухканальные ШИМ-контроллеры. Одна микросхема осуществляет работу, как преобразователя, так и ККМ. В результате существенно снижается количество элементов в схеме блока питания.

Схема простого блока питания на двухканальном ШИМ-контролере.

Рассмотрим схему простого блока питания на 12В с использованием двуканального ШИМ-контроллера ML4819. Одна часть блока питания осуществляет формирование постоянного стабилизированного напряжения +380В. Другая часть представляет собой преобразователь, формирующий постоянное стабилизированное напряжение +12В. ККМ состоит, как и в выше рассмотренном случае, из ключа Q1, нагруженного на него дросселя L1 трансформатора Т1 обратной связи. Диоды D5, D6 заряжают конденсаторы С2, С3, С4. Преобразователь состоит из двух ключей Q2 и Q3, нагруженных на трансформатор Т3. Импульсное напряжение выпрямляется диодной сборкой D13 и фильтруется дросселем L2 и конденсаторами С16, С18. С помощью патрона U2 формируется напряжение регулирования выходного напряжения.

Блок питания GlacialPower GP-AL650AA.

Рассмотрим конструкцию блока питания, в которой есть активный ККМ:

Плата управления токовой защитой;
Дроссель, выполняющий роль как фильтра напряжений +12В и +5В, так и функцию групповой стабилизации;
Дроссель фильтра напряжения +3,3В;
Радиатор, на котором размещены выпрямительные диоды выходных напряжений;
Трансформатор главного преобразователя;
Трансформатор, управляющий ключами главного преобразователя;
Трансформатор вспомогательного преобразователя (формирующий дежурное напряжение);
Плата контроллера коррекции коэффициента мощности;
Радиатор, охлаждающий диодный мост и ключи главного преобразователя;
Фильтры сетевого напряжения от помех;
Дроссель корректора коэффициента мощности;
Конденсатор фильтра сетевого напряжения.

Конструктивные особенности и типы разъемов

Рассмотрим виды разъемов, которые могут присутствовать на блоке питания. На задней стенке блока питания размещается разъем для подключения сетевого кабеля и выключатель. Раньше рядом с разъемом сетевого шнура размещался также разъем для подключения сетевого кабеля монитора. Опционально могут присутствовать и другие элементы:

индикаторы сетевого напряжения, или состояния работы блока питания;
кнопки управления режимом работы вентилятора;
кнопка переключения входного сетевого напряжения 110 / 220В;
USB-порты встроенные в блок питания USB hub;
другое.

На задней стенке все реже размещают вентиляторы, вытягивающие из блока питания воздух. Все чаше вентилятор размещают в верхней части блока питания из-за большего пространства для установки вентилятора, что позволяет установить большой и тихий активный элемент охлаждения. На некоторых блоках питаниях устанавливают даже два вентилятора и сверху и сзади.

Блок питания Chieftec CFT-1000G-DF.

С передней стенки выходит провод с разъемом подключения питания материнской платы. В некоторых блоках питаниях, модульных, он, как и другие провода, подключается через разъем. Ниже на рисунке указана распиновка контактов всех основных разъемов.

Можно заметить, что каждое напряжение имеет свой цвет провода:

Желтый цвет - +12 В,
Красный цвет - +5 В,
Оранжевый цвет - +3,3В,
Черный цвет - общий или земля.

Для остальных напряжений цвета проводов у каждого производителя могут варьироваться.

На рисунке не отображены разъемы дополнительного питания видеокарт, так как они подобны разъема дополнительного питания процессора. Также существуют другие виды разъемов, которые встречаются в компьютерах фирменной сборки компаний DelL, Apple и других.

Электрические параметры и характеристики блоков питания

Блок питания имеет множество электрических параметров, большинство из которых не отмечаются в паспорте. На боковой наклейке блока питания отмечается обычно только несколько основных параметров - рабочие напряжения и мощность.

Мощность блока питания

Мощность часто обозначают на этикетке большим шрифтом. Мощность блока питания, характеризует, сколько он может отдать электрической энергии подключаемым к нему приборам (материнская плата, видеокарта, жесткий диск и др.).

По идее, достаточно просуммировать потребление используемых компонентов и выбрать блок питание немного большей мощности для запаса. Для подсчета мощности можно воспользоваться, например сайтом http://extreme.outervision.com/PSUEngine , также вполне годятся рекомендации указанные в паспорте видеокарты, если таковой есть, тепловой пакет процессора и т.д.

Но на самом деле все намного сложнее, т.к. блок питания выдает различные напряжения - 12В, 5В, -12В, 3,3В и др. Каждая линия напряжения рассчитана на свою мощность. Логично было подумать, что эта мощность фиксированная, а сума их равна мощности блока питания. Но в блоке питания стоит один трансформатор для генерации всех этих напряжений, используемых компьютером (кроме дежурного напряжения +5В). Правда, редко, но все же можно найти блок питания с двумя раздельными трансформаторами, но такие источники питания дорогие и чаще всего используются в серверах. Обычные же БП ATX имеют один трансформатор. Из-за этого мощность каждой линии напряжений может плавать: увеличивается, если другие линии слабо нагружены, и уменьшаться, если остальные линии сильно нагружены. Поэтому часто на блоках питаниях пишут максимальную мощность каждой линии, и в результате, если их просуммировать, выйдет мощность даже больше, чем действительная мощность блока питания. Таким образом, производитель может запутать потребителя, например, заявляя слишком большую номинальную мощность, которую БП обеспечить не способен.

Отметим, что если в компьютере установлен блок питания недостаточной мощности, то это вызовет некоренную работу устройств («зависания», перезагрузки, щелкание головок жесткого диска), вплоть до невозможности включения компьютера. А если в ПК установлена материнская плата, которая не рассчитана на мощность компонентов, которые на ней установлены, то зачастую материнская плата функционирует нормально, но со временем разъемы подключения питания выгорают вследствие постоянного их нагрева и окисления.

Обгоревшие разъемы.

Допустимый максимальный ток линии

Хоть это и один из важных параметров блока питания, зачастую пользователь при покупке не обращает на него внимания. А ведь при превышении допустимого тока на лини блок питания выключается, т.к. срабатывает защита. Для ее отключения необходимо выключить блок питания от сети и подождать некоторое время, около минуты. Стоит учесть, что сейчас все самые прожорливые компоненты (процессор, видеокарта) питаются от линии +12В, поэтому в большей степени надо уделять внимание значениям указанных для нее токов. У качественных БП эта информация, обычно, вынесена в виде таблички (например, Seasonic M12D-850) или списка (например, FSP ATX-400PNF) на боковую наклейку.

Источники питания, у которых такая информация не указана (например, Gembird PSU7 550W), сразу же заставляют усомниться в качестве исполнения и соответствии заявленной мощности реальной.

Остальные параметры блоков питания не регламентируются, но не менее важны. Определить эти параметры возможно только проведя различные тесты с блоком питания.

Диапазон рабочих напряжений

Под диапазоном рабочих напряжений подразумевают интервал значений сетевого напряжения, при котором блок питания сохраняет работоспособность и значения своих паспортных параметров. Сейчас все чаще производятся блоки питания с АККМ (активный корректор коэффициента мощности), который позволяет расширить диапазон рабочих напряжений от 110 до 230. Также имеются блоки питания с малым рабочим диапазоном напряжений, например блок питания компании FPS FPS400-60THN-P имеет диапазон от 220 до 240. В результате этот блок питания, включенный даже в паре с массовым источником бесперебойного питания, будет выключаться при падениях напряжения в сети. Это вызвано тем, что обычный ИБП стабилизирует выходное напряжение в диапазоне 220 В +/- 5%. То есть минимальное напряжение для перехода на батарею составит 209 (а если учесть медленность переключения реле, то напряжение может оказаться еще меньше), что ниже рабочего напряжения блока питания.

Внутреннее сопротивление

Внутреннее сопротивление характеризует внутренние потери блока питания при протекании тока. Внутреннее сопротивление по типу можно разделить на два вида: обычное по постоянному току и дифференциальное по переменному току.

Эквивалентная схема замещения блока питания.

Сопротивление по постоянному току складывается из сопротивлений компонентов, из которых построен блок питания: сопротивление проводов, сопротивление обмоток трансформатора, сопротивление проводов дросселя, сопротивление дорожек печатной платы и др. Из-за наличия этого сопротивления с ростом загруженности блока питания напряжение падает. Это сопротивление можно увидеть, построив кросс-нагрузочную характеристику БП. Для уменьшения этого сопротивления в блоках питания работают различные схемы стабилизации.

Кросс-нагрузочная характеристика блока питания.

Дифференциальное сопротивление характеризует внутренние потери блока питания при протекании переменного тока. Это сопротивление еще называется электрическим импедансом. Уменьшить это сопротивление наиболее сложно. Для его уменьшения в блоке питания используется ФНЧ. Для уменьшения импеданса не достаточно установить в блок питания конденсаторы большой емкости и катушки с большой индуктивностью. Необходимо еще чтобы конденсаторы имели низкое последовательное сопротивление (ESR), а дроссели были изготовлены из толстого провода. Реализовать это физически очень сложно.

Пульсации выходных напряжений

Блок питания представляет собой преобразователь, который не один раз преобразовывает напряжение с переменного в постоянное. Вследствие этого на выходе его линий присутствуют пульсации. Пульсации представляют собой резкое изменение напряжения в течение короткого интервала времени. Главная проблема пульсаций в том, что если в схеме или устройстве не стоит фильтр в цепи питания или он плохой, то эти пульсации проходят по всей схеме, искажая ее рабочие характеристики. Это можно увидеть, например, если выкрутить громкость колонок на максимум во время отсутствия сигналов на выходе звуковой карты. Будут слышны различные шумы. Это и есть пульсации, но не обязательно это шумы блока питания. Но если в работе обычного усилителя от пульсаций большого вреда нет, увеличиться только уровень шумов, то, например, в цифровых схемах и компараторах они могут привести к ложному переключению или неправильному восприятию входной информации, что приводит к ошибкам или неработоспособности устройства.

Форма выходных напряжений блока питания Antec Signature SG-850.

Стабильность напряжений

Далее рассмотрим такую характеристику как, стабильность напряжений, выдаваемых блоком питания. В процессе работы, какой идеальный не был бы блок питания, его напряжения изменяются. Увеличение напряжения вызывает в первую очередь увеличение токов покоя всех схем, а также изменение параметров схем. Так, например, для усилителя мощности увеличение напряжения увеличивает его выходную мощность. Увеличенную мощность могут не выдержать некоторые электронные детали и сгореть. Это же увеличение мощности приводит к росту рассеиваемой мощности электронными элементами, а, следовательно, к росту температуры этих элементов. Что приводит к перегреву и/или изменению характеристик.

Снижение напряжения наоборот уменьшает ток покоя, и также ухудшает характеристики схем, например амплитуду выходного сигнала. При снижении ниже определенного уровня определенные схемы перестают работать. Особенно к этому чувствительна электроника жестких дисков.

Допустимые отклонения напряжения на линиях блока питания описаны в стандарте ATX и в среднем не должны превышать ±5% от номинала линии.

Для комплексного отображения величины просадки напряжений используют кросс-нагрузочную характеристику. Она представляет собой цветовое отображение уровня отклонения напряжения выбранной линии при нагрузке двух линий: выбранной и +12В.

Коэффициент полезного действия

Перейдем теперь к коэффициенту полезного действия или сокращенно КПД. Со школы многие помнят - это отношение полезной работы к затраченной. КПД показывает сколько из потребленной энергии превратилось в полезную энергию. Чем выше КПД, тем меньше надо платить за электроэнергию потребляемую компьютером. Большинство качественных блоков питания имеют схожий КПД, он варьирует в диапазоне не больше 10%, но КПД блоков питания с ПККМ (PPFC) и АККМ (APFC) существенно выше.

Коэффициент мощности

Как параметр, на который следует обращать внимание при выборе БП, коэффициент мощности менее значим, но от него зависят другие величины. При малом значении коэффициента мощности будет и малое значение КПД. Как было отмечено выше, корректоры коэффициента мощности приносят множество улучшений. Больший коэффициент мощности приведет к снижению токов в сети.

Неэлектрические параметры и характеристики блоков питания

Обычно, как и для электрических характеристик, неэлектрические параметры в паспорте указывается далеко не все. Хотя неэлектрические параметры блока питания также важны. Перечислим основные из их:

диапазон рабочих температур;
надежность блока питания (время наработки на отказ);
уровень шума создаваемый блоком питания при работе;
частота вращения вентилятора блока питания;
вес блока питания;
длина питающих кабелей;
удобность в использовании;
экологичность блока питания;
соответствие государственным и международным стандартам;
габариты блока питания.

Большинство неэлектрических параметров понятны всем пользователям. Однако остановимся на более актуальных параметрах. Большинство современных блоков питания работают тихо, они имеют уровень шума около 16 дБ. Хотя даже в блок питания с паспортным уровнем шума 16 дБ может быть установлен вентилятор с частотой вращения 2000 об/мин. В этом случае, при нагрузке блока питания около 80%, схема управления скоростью вращения вентилятора включит его на максимальные обороты, что приведет к появлению значительного шума, порою более 30 дБ.

Также необходимо уделять внимание удобству и эргономике блока питания. Использование модульного подключения кабелей питания имеет массу достоинств. Это и более удобное подключение устройств, меньше занятого пространства в корпусе компьютера, что в свою очередь не только удобно, но улучшает охлаждение компонентов компьютера.

Стандарты и сертификаты

При покупке БП, в первую очередь необходимо посмотреть на наличие сертификатов и на соответствие его современным международным стандартам. На блоках питания чаще всего можно встретить указание следующих стандартов:

RoHS, WEEE - не содержит вредных веществ;

UL, cUL - сертификат на соответствие своим техническим характеристикам, а также требованиям безопасности для встроенных электроприборов;

CE - сертификат который показывает, что блок питания соответствует строжайшим требованиям директив европейского комитета;

ISO - международный сертификат качества;

CB - международный сертификат соответствия своим техническим характеристикам;

FCC - соответствие нормам электромагнитных наводок (EMI) и радионаводок (RFI), генерируемых блоком питания;

TUV - сертификат соответствия требованиям международного стандарта ЕН ИСО 9001:2000;

ССС - сертификат Китая соответствия безопасности, электромагнитным параметрам и защите окружающей среды.

Также есть компьютерные стандарты форм-фактора АТХ, в котором определены размеры, конструкция и многие другое параметры блока питания, включая допустимые отклонения напряжений при нагрузке. Сегодня существуют несколько версий стандарта АТХ:

ATX 1.3 Standard;
ATX 2.0 Standard;
ATX 2.2 Standard;
ATX 2.3 Standard.

Отличие версий стандартов АТХ в основном касается введения новых разъемов и новых требованиям к линиям питания блока питания.

Когда возникает необходимость покупки нового блока питания ATX, то вначале необходимо определится с мощностью, которая необходима для питания компьютера, в который этот БП будет установлен. Для ее определения достаточно просуммировать мощности компонентов, используемых в системе, например воспользовавшись калькулятором от outervision.com . Если нет такой возможности, то можно исходить из правила, что для среднестатистического компьютера с одной игровой видеокартой вполне хватает блока питания мощностью 500-600 ватт.

Учитывая, что большинство параметров блоков питания можно узнать только протестировав его, следующим этапом настоятельно рекомендуем ознакомиться с тестами и обзорами возможных претендентов - моделей блоков питания, которые доступны в вашем регионе и удовлетворяют ваши запросы как минимум по обеспечиваемой мощности. Если же таковой возможности нет, то выбирать необходимо по соответствию блока питания современным стандартам (чем большему числу, тем лучше), при этом желательно наличие в блоке питания схемы АККМ (APFC). Приобретая блок питания, также важно включить его, по возможности прямо на месте покупки или сразу по приходу домой, и проследить, как он работает, чтоб источник питания не издавал писков, гудений или другого постороннего шума.

В общем, необходимо выбрать блок питания, который был бы мощным, качественно сделанным, с хорошими заявленными и реальными электрическими параметрами, а также окажется удобным в эксплуатации и тихим во время работы, даже при высокой нагрузке на него. И ни в коем случае при покупке источника питания не стоит экономить пару долларов. Помните, что от работы этого устройства главным образом зависит стабильность, надежность и долговечность работы всего компьютера.

Статья прочитана 166358 раз(а)

Подписаться на наши каналы

Другой термин используемый при определении блока питания - источник питания постоянного тока. Что из себя представляет данный механизм? Это своеобразное устройство, которое позволяет получить приемлемое стабильное постоянное напряжение. Ну или же просто постоянный ток. Когда, допустим, блок питания 24в постоянного тока выполняет работу и находится в режиме функции стабилизирования напряжения, он изначально способен поддерживать требуемый заданный показатель силы тока даже в случае и некоего изменения напряжения.

Особенности и классификация по мощности

Самым наиболее распространённым принципом классификации блоков питания является классификация по мощности. То есть то количество приборов, функционирующих от электричества, которое блок способен поддерживать.

Если устройство превышает допустимый предел потребляемого тока, то блок снижает потребление в сети, таким образом, предотвращая выход приборов из строя и поломку аппаратуры. Если вам необходимо обеспечить током электрическое оборудование , системы контроля, системы наблюдения (видеонаблюдения), а также всевозможных прочих устройств, которым нужно электричество и постоянное напряжение, то подобные блоки подойдут как нельзя лучше потому, что часто спроектированы для стационарного применения.

Главными выделяющимися моментами и интересующими нас качествам в подобных блоках являются:

долгий срок службы, если не случается экстремальных ситуаций и воздействий
высокий коэффициент полезного действия
естественная конвекция воздуха
подстройка выходного напряжения обладает потенциометром
крепление возможно как на DIN-рейку, так и на стену
большая надёжность устройства
защита, которая срабатывает в случае перегрузки, перенапряжения
качество исполнения - высокое

Типы блоков питания

Вообще, источники питания можно разделить на несколько типов:

вторичный источник электропитания;
трансформаторный или, как ещё такой называют, сетевой источник питания;
импульсный источник питания.

Вторичный блок

Вкратце их различия можно описать так. Вторичный источник питания - своеобразное устройство, предназначаемое для обеспечения питания электроприбора энергией , при учёте напряжения и тока, путём преобразования электрической энергии других источников. Согласно правилам ГОСТа при определении в документах и бумагах слово «вторичный» благоразумно опускается.

Источник электропитания способен быть интегрированным в некую общую схему. Это либо в простых устройствах случается, либо в вариантах, когда падение напряжения на каких-то подводящих проводах, даже и незначительное, недопустимо - материнская плата какого-либо компьютера, например.

Встроенные преобразователи напряжения, которые она имеет, для питания процессора отвечают за это. Источник может также быть выполнен и расположен вообще в отдельном помещении. Распространённый пример для данного случая - расположение в отдельном помещении цеха питания . Источник может быть выполненным в виде некоего варианта модуля стойки электропитания, наиболее обычного блока, распространённого в ассоциациях и представлениях многих.

Часто и в наиболее распространённых аспектах вторичные блоки преобразуют энергию из сети переменного тока обычной промышленной частоты. Если мы рассмотри разные страны, в Российской Федерации она составляет 220 в и 50 Гц, а в Америке - 120 в и 60 Гц.

Трансформаторный блок

Трансформаторный блок питания является самым классическим. Ещё его называют сетевым. Обычно он состоит из автотрансформатора или, как вариант, понижающего трансформатора. Первичная обмотка при этом рассчитана на сетевое напряжение, после чего идёт выпрямитель.

Это устройство преобразует переменное напряжение в пульсирующее однонаправленное , говоря стандартным языком - постоянное. Выпрямитель же в данной кострукции состоит из одного диода в большинстве случаев. Или четырёх диодов, которые образуют из себя диодный мост. Бывает, что и используются более редкие, другие схемы, например, если мы взаимодействуем с выпрямителем с удвоением напряжения.

Когда выпрямитель уже на нужном месте, дальше идёт фильтр, сглаживающий колебания, именуемые проще пульсациями. Как стандартный вариант это устройство представляет из себя просто несколько большой по используемой ёмкости обычный конденсатор. В схеме, помимо вышеупомянутого, могут стоять защиты от КЗ, фильтры высокочастотных помех, а также всплесков (варисторы), стабилизаторы тока и напряжения.

Трансформаторные источники имеют свои достоинства. И относительно их можно сказать следующее. У них хорошо доступна элементная база. Они просты в своей уникальной конструкции. Их надёжность - один из их высших и важных приоритетов. Трансформаторные источники питания , тем не менее, имеют и свои минусы и о них можно рассказать следующее. Они слабостойки к броскам напряжения и пропаданию нейтрали, которая в итоговом случае ведёт к образованию фазного напряжения. У них большие габариты и вес, они металлоёмки. Для обеспечения стабильности им нужен стабилизатор, вносящий свои дополнительные потери.

Импульсный блок

Импульсные блоки питания - по сути являются инвенторной системой. Переменное входное напряжение первоначально выпрямляется в импульсных блоках.

Напряжение, что получено изначально, преобразуется в прямоугольные импульсы, частота у них повышена , а скважность же определённая, которые подаются на трансформатор или же на выходной фильтр нижних частот.

В случае когда импульсные блоки питания обладают гальванической развязкой прямо от питающей сети, то прямоугольные импульсы подаются на трансформатор, а если импульсные блоки питания не обладают гальванической развязкой, то на фильтр.

В импульсных блоках питаниях вполне могут применяться малогабаритные трансформаторы. Эффективность работы, как можно определить, с ростом частоты повышается и, соответственно, уменьшается требование к габаритам сердечника , его сечению, которое нужно для передачи достаточной необходимой эквивалентной мощности. Это всё объясняет. В наибольшем количестве случаев такой сердечник выполняется из ферромагнитных материалов и тем довольно-таки отличается от сердечников низкочастотных трансформаторов. Они выполняются из электротехнической стали.

Стабилизация напряжения в них поддерживается при посредстве обратной отрицательной связи. Отрицательная связь позволяет поддерживать искомое выходное напряжение, при этом и вне зависимости от колебаний входного, а также величины нагрузки , на относительно достаточно постоянном уровне. Если импульсный источник с гальванической развязкой, то наиболее популярным способом является использование одной из выходных обмоток или может использоваться оптрон. Так организуется обратная связь.

В зависимости от величины сигнала, которая зависит от выходного напряжения, скважность импульсов изменяется на выходе ШИМ-контроллера. При этом резистивный делитель напряжения используется, как правило, если развязка не требуется. Данный блок питания поддерживает нужное стабильное напряжение именно таким образом.

Импульсные источники не создают радиопомехи за счёт гармонических составляющих, в отличие от трансформаторных.

Лабораторная работа № 1. Подключение оборудования к системному блоку………………………………………………………………………...3

Лабораторная работа № 2. Изучение содержимого системного блока……………………………………………………………………….10

Лабораторная работа № 3. Изучение компонентов материнской платы……………………………………………………………………….19

Лабораторная работа № 1. Подключение оборудования

к системному блоку

Цель: изучение основных компонентов персонального компьютера и основных видов периферийного оборудования, способов их подключения, основных характеристик (название, тип разъема, скорость передачи данных, дополнительные свойства). Определение по внешнему виду типов разъемов и подключаемого к ним оборудования.

Оборудование: макет системного блока, монитор, клавиатура, мышь, кабели в комплекте, периферийные устройства с различными типами разъемов (принтер, модем и другие).

Базовые сведения

Основные разъемы для подключения периферийного оборудования и устройств приведены на рис. 1.

Рис. 1. Основные разъемы для подключения

периферийного оборудования и устройств

Таблица 1

	Тип разъема	Характеристика	Примечания
Питание системного			Провод питания
монитора			Провод питания
Параллельный		Разрядность – 8 Скорость вывода (макс.) - 80 кб/с.	Подключение принтера, факса
Последовательный порт		скорость передачи -115200 бит/с.	Обмен байтовой информации
		6-и контактный разъем	Подключение мыши
		6-и контактный разъем	Подключение клавиатуры
		Пакетный обмен, скорость обмена – 12 мб/с.	Подключение любого оборудования, и дополнительных устройств.
		Скорость обмена зависит от параметров сетевой карты	Подключение локальной или глобальной сети.

Вопросы к защите:

Классификация ЭВМ. Классификация по назначению: большие ЭВМ, мини-ЭВМ, микро-ЭВМ и персональные компьютеры, которые, в свою очередь, подразделяют на массовые, деловые, портативные, развлекательные и рабочие станции. Классификация по уровню специализации: универсальные и специализированные. Классификация по типоразмерам: настольные, портативные и карманные модели. Классификация по совместимости: аппаратная совместимость, совместимость на уровне операционной системы, программная совместимость, совместимость на уровне данных.

Типовая аппаратная конфигурация компьютера. В настоящее время в базовой конфигурации рассматривают четыре устройства: системный блок, монитор, клавиатура, мышь.

Основные характеристики системного блока. Системный блок представляет собой основной узел, внутри которого установлены наиболее важные компоненты. Для корпуса важен параметр, называемый форм-фактором (в настоящее время в основном используются корпуса форм-фактора ATX ). Так же важна мощность блока питания (250-300 Вт).

Основные характеристики монитора. Монитор – устройство визуального представления данных. Сейчас наиболее распространены мониторы двух основных типов на основе электронно-лучевой трубки (ЭЛТ) и плоские жидкокристаллические (ЖК). Размер монитора измеряется по диагонали в дюймах (14, 15, 17, 19, 20, 21). Частота регенерации (обновления) изображения показывает, сколько раз в течение секунды монитор может полностью сменить изображение (Гц). Для ЭЛТ-мониторов минимальным считают значение 75 Гц, нормативным – 85 Гц и комфортным – 100 Гц.

Основные характеристики типового периферийного оборудования.

Периферийные устройства персонального компьютера подключаются к его интерфейсам и предназначены для выполнения вспомогательных операций. Благодаря ним компьютерная система приобретает гибкость и универсальность. По назначению периферийные устройства можно подразделять на: устройства ввода данных, устройства вывода данных, устройства хранения данных, устройства обмена данными.

Характеристики (тип разъема, количество контактов, скорость передачи данных) разъемов:

видеоадаптера;

последовательных портов;

параллельного порта;

питания системного блока;
питания монитора.

Смотри таблицу 1.

Типы периферийных устройств. Устройства ввода знаковых данных (специальные клавиатуры), Устройства командного управления (специальные манипуляторы), Устройства ввода графических данных (планшетные сканеры, ручные сканеры, барабанные сканеры, сканеры форм, штрих-сканеры, графические планшеты, цифровые фотокамеры), Устройства вывода данных (матричные, светодиодные, лазерные и струйные принтеры), Устройства хранения данных (стримеры, накопители на съемных магнитных дисках, магнитооптические устройства, флеш-диски), Устройства обмена данными (модемы).

Основные характеристики ЭВМ и вычислительных систем различных классов. 1) технические и эксплуатационные характеристики ЭВМ (быстродействие и производительность, показатели надежности, достоверности, точности, емкость оперативной и внешней памяти, габаритные размеры, стоимость технических и программных средств, особенности эксплуатации); 2) характеристики и состав функциональных модулей базовой конфигурации ЭВМ; 3) состав программного обеспечения ЭВМ и сервисных услуг (операционная система или среда, пакеты прикладных программ, средства автоматизации программирования).

Понятие о семействах ЭВМ. Супер-ЭВМ, мини-ЭВМ, микро-ЭВМ и ПЭВМ. Большие ЭВМ – самые мощные компьютеры. Их применяют для обслуживания очень крупных организаций и даже целых отраслей народного хозяйства. Мини-ЭВМ используются крупными предприятиями, научными учреждениями и некоторыми высшими учебными заведениями, сочетающими учебную деятельность с научной. Их часто применяют для управления производственными процессами. Микро-ЭВМ доступны многим предприятиям. Организации, использующие микро-ЭВМ, обычно не создают вычислительные центры. Персональные компьютеры (ПК) предназначены для обслуживания одного рабочего места.

Устройства ввода данных в системах обработки данных, построенных на базе ПЭВМ. К ним относятся: клавиатуры, сканеры, графические планшеты, цифровые фото-видео камеры.

Устройства ввода изображений (электронные фотоаппараты, проекционные сканеры, видеокамеры, графоповторители). Цифровые фотоаппараты, видеокамеры и сканеры воспринимают графические данные с помощью приборов с зарядовой связью, объединенных в прямоугольную матрицу. Основным параметром является разрешающая способность, которая напрямую связана с количеством ячеек ПЗС в матрице.

Устройства ввода и распознавания рукописного текста. Клавиатуры. Манипуляторы. Клавиатура – основное устройство ввода данных. Манипуляторы: трекболы, пенмаусы, инфракрасные мыши и джойстики. Трекбол устанавливается стационарно и его шарик приводится в движение ладонью руки. Пенмаус – аналог шариковой авторучки, на конце которой вместо пишущего узла установлен узел, регистрирующий величину перемещения. Инфракрасная мышь отличается от обычной наличием устройства беспроводной связи с системным блоком. Джойстики применяются для компьютерных игр и в некоторых специализированных имитаторах.

Устройства ввода данных в системах с мобильными ПЭВМ. Программное обеспечение, необходимое для работы с современными устройствами ввода данных. К ним относятся: клавиатуры, тачпады. Для работы необходимы текстовые и графические редакторы, программы просмотра видео и изображений.

Устройства вывода информации в системах обработки данных, построенных на базе ПЭВМ. В качестве устройств вывода данных, дополнительных к монитору, используют печатающие устройства (принтеры), позволяющие получать копии документов на бумаге или прозрачном носителе. По принципу действия различают матричные, лазерные, светодиодные и струйные.

Современные средства визуального отображения информации – мониторы, принтеры, графопостроители. Монитор – основное средство отображения информации. Сейчас в основном используются ЖК и плазменные мониторы размерами 15, 17, 19, 21 и более дюймов. Основными критериями выбора мониторов являются время регенерации, размер зерна, угол обзора и максимальная разрешающая способность. Принтер – средство, позволяющее переносить данные (изображения, текст) на бумагу или пластиковые носители. Сейчас наибольшее распространение получили струйные и лазерные принтеры. Их выбирают исходя из параметров скорости печати, ее качества, объема собственной оперативной памяти и разрешающей способности. Графопостроитель - устройство для автоматического вычерчивания с большой точностью рисунков, схем, сложных чертежей, карт и другой графической информации на бумаге размером до A0 или кальке.

Основные требования к современным средствам отображения информации. Основными требованиями к современным средствам отображения информации является их высокая производительность и доступность, удобство в использовании и эргономичность.

Современные мониторы – принципы действия и характеристики. Монитор – устройство визуального представления данных. Сейчас наиболее распространены мониторы двух основных типов на основе электронно-лучевой трубки (ЭЛТ) и плоские жидкокристаллические (ЖК). Размер монитора измеряется по диагонали в дюймах (14, 15, 17, 19, 20, 21). Частота регенерации (обновления) изображения показывает, сколько раз в течение секунды монитор может полностью сменить изображение (Гц).

Печатающие устройства. Принципы действия, особенности и характеристики принтеров. Матричные принтеры – простейшие печатающие устройства. Данные выводятся на бумагу в виде оттиска, образующегося при ударе цилиндрических стержней («иголок») через красящую ленту. Качество печати напрямую зависит от количества иголок в печатающей головке. Лазерные принтеры обеспечивают высокое качество печати. Итоговое изображение формируется из отдельных точек. Светодиодные принтеры принципом действия похожи на лазерные, но источником света в данном случае является не лазерная головка, а линейка светодиодов. Струйные принтеры – изображение на бумаге формируется из пятен, образующихся при попадании капель красителя на бумагу. Выброс микрокапель красителя происходит под давлением, которое развивается в печатающей головке за счет парообразования.

Способы использования устройств вывода информации в комплексах обработки данных, построенных на базе ПЭВМ. Программное обеспечение, необходимое для работы с современными устройствами вывода информации. В качестве основного устройства вывода информации на ПЭВМ используется монитор, а стандартным программным обеспечением является драйвер монитора.

Устройства ввода и вывода анимационной и акустической информации. Аппаратная основа построения систем Multi-Media. К устройствам ввода и вывода анимационной и акустической информации относятся видео и звуковые адаптеры (карты). К их параметрам относятся: объем собственной оперативной памяти, частота, количество входных и выходных каналов и способы связи с внешними устройствами. Мультимедиа - одновременное использование различных форм представления информации и ее обработки в едином объекте-контейнере. Например, в одном объекте-контейнере может содержаться текстовая , аудио , графическая и видео информация, а также, возможно, способ интерактивного взаимодействия с ней.

Устройства накопления данных современных вычислительных систем. Накопители на магнитных лентах (НМЛ, стримеры) и жестких магнитных дисках (НЖМД) большой емкости. Стримеры – накопители на магнитной ленте. Емкость магнитных кассет для стримеров достигает нескольких десятков гигабайт. Накопители на съемных магнитных дисках (ZIP -накопители) работают с дисковыми носителями, по размеру незначительно превышающими стандартные гибкие диски и имеющие емкость 100/250/750 Мбайт. Жесткий диск – основное устройство для долговременного хранения больших объемов данных и программ.

Особенности контроллеров НЖМД для построения серверов ЛВС.

Для построения серверов ЛВС используются НЖМД высокого класса с интерфейсом SCSI у которых рабочие параметры значительно выше чем у стандартных НМЖД. К основным рабочим параметрам относятся: частота вращения и время поиска.

Оптические диски и CD-ROM, особенности применения для распространения и хранения информации. CD - ROM – постоянное запоминающее устройство на основе компакт-диска. Принцип действия состоит в считывании числовых данных с помощью лазерного луча, отражающегося от поверхности диска. Оптический диск - собирательное название для носителей информации , выполненных в виде дисков, запись на которые ведётся с помощью оптического излучения . Диск обычно плоский, его основа сделана из поликарбоната, на который нанесен специальный слой, который и служит для хранения информации.

Что такое SPP, ECP, EPP?Это режимы работы параллельного (LPT) порта: SPP (стандартный параллельный порт) - обычный интерфейс PC AT. Осуществляет 8-разрядный вывод данных с синхронизацией по опросу или по прерываниям. Максимальная скорость вывода - около 80 кб/с. Может использоваться для ввода информации по линиям состояния. EPP (расширенный параллельный порт) - скоростной двунаправленный вариант интерфейса. Возможность адресации нескольких логических устройств и 8-разрядного ввода данных, 16-байтовый аппаратный FIFO-буфер. Максимальная скорость обмена до 2 Мб/с. ECP (порт с расширенными возможностями) - интеллектуальный вариант EPP. Возможность разделения передаваемой информации на команды и данные, поддержка DMA и сжатия передаваемых данных методом RLE.

Что такое IR Connector? Infrared Connector - разъем для инфракрасного излучателя/приемника. Подключен к одному из встроенных COM-портов (обычно - COM2) и позволяет установить беспроводную связь с любым устройством, снабженным подобным излучателем и приемником. Работает по тому же принципу, что и пульты управления бытовой радиоаппаратурой.

Что такое USB, AGP, ACPI? USB (универсальная последовательная магистраль) - новый интерфейс для подключения различных внешних устройств. Предусматривает подключение до 127 внешних устройств к одному USB-каналу, реализации обычно имеют по два канала на контроллер. Обмен по интерфейсу - пакетный, скорость обмена - 12 Мбит/с. AGP (ускоренный графический порт) - интерфейс для подключения видеоадаптера к отдельной магистрали AGP, имеющей выход непосредственно на системную память. Интерфейс выполнен в виде отдельного разъема, в который устанавливается AGP-видеоадаптер. ACPI (интерфейс расширенной конфигурации по питанию) - предложенная Microsoft единая система управления питанием для всех компьютеров.

Устройства вывода (принтеры - матричный, струйный, лазерный; монитор). В качестве устройств вывода данных, дополнительных к монитору, используют печатающие устройства (принтеры), позволяющие получать копии документов на бумаге или прозрачном носителе. Матричные принтеры – простейшие печатающие устройства. Данные выводятся на бумагу в виде оттиска, образующегося при ударе цилиндрических стержней («иголок») через красящую ленту. Лазерные принтеры обеспечивают высокое качество печати. Итоговое изображение формируется из отдельных точек. Светодиодные принтеры принципом действия похожи на лазерные, но источником света в данном случае является не лазерная головка, а линейка светодиодов. Струйные принтеры – изображение на бумаге формируется из пятен, образующихся при попадании капель красителя на бумагу.

Коммуникационные устройства (сетевая плата, модем). Модем – устройство, предназначенное для обмена информацией между удаленными компьютерами по каналам связи. При этом под каналом связи понимают физические линии (проводные, оптоволоконные, кабельные, радиочастотные), способ их использования (коммутируемые и выделенные) и способ передачи данных (цифровые или аналоговые сигналы). Сетевая плата (сетевая карта , сетевой адаптер , Ethernet-адаптер ) - периферийное устройство, позволяющее компьютеру взаимодействовать с другими устройствами сети .

Лабораторная работа № 2. Изучение содержимого

системного блока

Цель: знать основные устройства системного блока, их назначение и основные характеристики; научиться определять тип и назначение устройств системного блока по внешнему виду, уяснить порядок и способы их соединения.

Оборудование: системный блок в сборе, видеоадаптер, сетевая плата, материнская плата, жесткий диск, дисководы накопителя на флоппи-дисках, СD, интерфейсные кабели.

Базовые сведения

Как известно, корпуса компьютеров делятся на два больших класса:

"Настольный" (desktop) - располагается горизонтально.

"Башня" (tower) - располагается вертикально.

Существует несколько типоразмеров desktop-корпусов: АТХ, Micro-ATX, Slim-ATX, NLX и несколько типоразмеров tower-корпусов: Mini, Middle, Big, Full.

Таблица 2

Устройство	Характерные особенности	Куда и как подключается
Материнская плата	Главная плата компьютера. На ней размещаются все остальные платы.	Крепится к корпусу системного блока изнутри. К ней подводятся провода питания.
Жесткий диск	Основной носитель для долговременного хранения информации.	Устанавливается внутри корпуса в специально отведенные пазы. Подключается к материнской плате посредством многожильных шлейфов.
Дисковод гибких дисков	Используется для оперативного переноса небольших объемов информации.	Устанавливается аналогично жесткому диску, с выводом приемного окна для дискет на лицевую панель. Подключается к материнской плате. К нему также подходит провод питания.
Дисковод компакт дисков CD/DVD-R/RW	Используется для хранения информации объемом до 800 Мб (4 Гб – DVD), CD/DVD-RW дисководы предназначены для записи информации на пустые диски.	Устанавливаются аналогично дисководу гибких дисков.
Видеокарта	Совместно с монитором образует видеосистему компьютера.	Подключаются через спец-разъем к материнской плате.
Звуковая карта	Предназначена для расшифровки цифрового сигнала в звуковой.	Подключается аналогично видеокарте.

Вопросы к защите:

Общие принципы построения современных ЭВМ. Основным принципом построения современных ЭВМ является программное управление. В его основе лежит представление алгоритма решения любой задачи в виде программы вычислений. Алгоритм это конечный набор предписаний, определяющий решение задачи посредством конечного количества операций. Программа – это упорядоченная последовательность команд, подлежащая обработке.

Функции аппаратного и программного обеспечения. Программное обеспечение наряду с аппаратными средствами, важнейшая составляющая информационных технологий , включающая компьютерные программы и данные , предназначенные для решения определённого круга задач и хранящиеся на машинных носителях . Программное обеспечение представляет собой либо данные для использования в других программах, либо алгоритм , реализованный в виде последовательности инструкций для процессора . В области вычислительной техники и программирования программное обеспечение - это совокупность всей информации, данных и программ, которые обрабатываются компьютерными системами. Аппаратное обеспечение включает в себя все физические части компьютера , но не включает данные, которые он хранит и обрабатывает, и программное обеспечение , которое им управляет.

Структурная схема и основные компоненты современной ПЭВМ.

Рис. 2. Структурная схема ПЭВМ

Соединение всех устройств в единую машину обеспечивается с помощью общей шины, представляющей собой линии передачи данных, адресов, сигналов управления и питания. Все передачи данных по шине осуществляются под управлением сервисных программ. Ядро ПЭВМ образуют процессор и основная память, состоящая из оперативной памяти и постоянного запоминающего устройства. Подключение всех внешних устройств, дисплея, клавиатуры и других обеспечивается через адаптеры - согласователи скоростей работы сопрягаемых устройств или контроллеры - специальные устройства управления периферийной аппаратурой. Контроллер играют роль каналов ввода-вывода.

Оперативная память современных ПЭВМ. Оперативная память - память, предназначенная для временного хранения данных и команд, необходимых процессору для выполнения им операций. Оперативная память передаёт процессору команды и данные непосредственно, либо через кэш-память . Каждая ячейка оперативной памяти имеет свой индивидуальный адрес. В современных вычислительных устройствах, оперативная память представляет собой динамическую память с произвольным доступом . Понятие памяти с произвольным доступом предполагает, что в процессе обращения к данным не учитывается порядок их расположения в ней. Она может изготавливаться как отдельный блок, или входить в конструкцию однокристальной ЭВМ или микроконтроллера .

Архитектура персонального компьютера. Архитектура современного персонального компьютера - это схема его чипсета . Раньше компьютер имел до 2-х сотен микросхем на материнской плате . Современные компьютеры содержат две основные большие микросхемы чипсета: 1) контроллер -концентратор памяти или Северный мост, который обеспечивает работу процессора с памятью и с видеоподсистемой; 2) контроллер-концентратор ввода-вывода или Южный мост, обеспечивающий работу с внешними устройствами. Выбор типа чипсета зависит от процессора , с которым он работает, и определяет разновидности внешних устройств (видеокарты , винчестера и другие).

Состав системного блока. Он состоит из металлического корпуса, в котором располагаются основные компоненты компьютера: 1) микропроцессор , который выполняет все поступающие команды, производит вычисления и управляет работой всех компонентов компьютера; 2) оперативная память, предназначенная для временного хранения программ и данных; 3) системная шина, осуществляющая информационную связь между устройствами компьютера; 4) материнская плата , на которой находятся микропроцессор, системная шина, оперативная память, коммуникационные разъемы, микросхемы управления различными компонентами компьютера, счётчик времени, системы индикации и защиты; 5) блок питания, преобразующий электропитание сети в постоянный ток низкого напряжения, подаваемый на электронные схемы компьютера; 6) вентиляторы для охлаждения греющихся элементов; 7) устройства внешней памяти , к которым относятся накопители на гибких и жестких магнитных дисках, СD-ROM, предназначенные для длительного хранения информации.

Назначение, основные характеристики, интерфейс устройств персонального компьютера (по каждому устройству), входящих в состав системного блока. Таблица 2.

Устройство жесткого диска. Жесткий диск – основное устройство для долговременного хранения больших объемов данных и программ. Этот диск имеет 2 n поверхностей, где n – число отдельных дисков в группе. Над каждой поверхностью располагается головка, предназначенная для чтения-записи данных. При высоких скоростях вращения дисков в зазоре между головкой и поверхностью образуется аэродинамическая подушка, и головка парит над магнитной поверхностью на высоте, составляющей несколько тысячных долей миллиметра. При изменении силы тока, протекающего через головку, происходит изменение напряженности динамического магнитного поля в зазоре, что вызывает изменения в стационарном магнитном поле ферромагнитных частиц, образующих покрытие диска. Так осуществляется запись данных на магнитный диск. Операция считывания происходит в обратном порядке.

Устройство гибкого магнитного диска. Гибкие магнитные диски используются для оперативного переноса и хранения небольших объемов информации. С нижней стороны гибкий диск имеет центральную втулку, которая захватывается шпинделем дисковода и приводится во вращение. Магнитная поверхность прикрыта сдвигающейся шторкой для защиты от грязи, влаги и пыли.

Интерфейс системной шины. PCI – это интерфейс локальной шины, связывающей процессор с оперативной памятью, в которую врезаны разъемы для подключения внешних устройств. Данный интерфейс поддерживает частоту шины 66 МГц и обеспечивает пропускную способность 528 Мб/с.

Интерфейсы внешних запоминающих устройств (ВЗУ) ПЭВМ. Внешняя память предназначена для длительного хранения программ и данных, и целостность её содержимого не зависит от того, включен или выключен компьютер. В отличие от оперативной памяти, внешняя память не имеет прямой связи с процессором. В состав внешней памяти компьютера входят: 1) накопители на жёстких магнитных дисках; 2) накопители на гибких магнитных дисках; 3) накопители на компакт-дисках; 4) накопители на магнитно-оптических компакт-дисках; 5) накопители на магнитной ленте (стримеры) и другие.

Способы организации совместной работы периферийных и центральных устройств. Связь двух ЭВМ и внешнего устройства или двух ЭВМ друг с другом может быть организована в трех режимах: симплексном, полудуплексном и дуплексном. В симплексном режиме передача данных может вестись только в одном направлении: один передает, другой принимает. Полудуплексный режим позволяет выполнять поочередный обмен данными в обоих направлениях. В каждый момент времени передача может вестись только в одном направлении: один передает, другой принимает. И пока передача не закончилась, принимающий ничего не может сообщить передающему. Дуплексный режим позволяет вести передачу и прием одновременно в двух встречных направлениях. В симплексном режиме может быть осуществлена связь, например, между ЭВМ и принтером, клавиатурой и ЭВМ или ЭВМ и дисплеем, а также между двумя ЭВМ, находящимися всегда в односторонней связи. Для организации симплексного режима необходимо, чтобы передатчик одной ЭВМ был связан с приемником другой ЭВМ двухпроводной линией связи. Для организации полудуплексного режима можно применить либо специальное коммутационное устройство у каждой ЭВМ, переключающее линию связи с выхода передатчика на вход приемника и обратно, либо линию связи с большим количеством проводов. Для организации дуплексного режима необходимо, чтобы аппаратурные средства обеспечивали возможность одновременной передачи информации во встречных направлениях.

Последовательный и параллельный интерфейсы ввода-вывода. В состав микропроцессорного комплекта входит большая интегральная схема УСАПП (универсальный синхронно-асинхронный приемопередатчик), предназначенная для реализации интерфейса типа RS-232. УСАПП является программируемой микросхемой, преобразующей параллельный код, получаемый от шины данных системной магистрали, в последовательный, для передачи по двухпроводной линии связи. В качестве УСАПП используются БИС i8250, П6450, П6550 и другие. Функции, выполняемые этими микросхемами, одинаковы. Различия заключаются в обеспечиваемом ими быстродействии. От микропроцессора передаваемый байт данных поступает по шинам данных в буфер данных УСАПП на входной регистр, затем через внутреннюю шину передается в регистр передатчика. В момент передачи содержимое регистра передатчика серией сдвигов выдвигается в канал с преобразованием в последовательный код. Передаваемый последовательный код перед выходом из передатчика УСАПП в линию связи комплектуется управляющими сигналами, необходимыми для настройки приемника. В УСАПП-приемнике поступившая от канала связи кодовая комбинация проверяется в соответствии с установленным заранее режимом контроля, освобождается от управляющих сигналов и передается в шину данных системной магистрали параллельным кодом. Параллельный интерфейс представлен в микропроцессорном комплекте микросхемой типа i8255 - контроллером параллельного интерфейса или программируемым интерфейсным адаптером.

Типы электронных плат управления работой компьютера. Для упрощения подключения устройств электронные схемы IBM PC состоят из нескольких модулей электронных плат. На основной плате компьютера - системной, или материнской, плате - обычно располагаются основной микропроцессор, сопроцессор, оперативная память и шина. Схемы, управляющие внешними устройствами компьютера (контроллеры или адаптеры),находятся на отдельных платах, вставляющихся в унифицированные разъемы (слоты) на материнской плате. Через эти разъемы контроллеры устройств подключаются непосредственно к системной магистрали передачи данных в компьютере - шине. Таким образом, наличие свободных разъемов шины обеспечивает возможность добавления к компьютеру новых устройств. Чтобы заменить одно устройство другим (например, устаревший адаптер монитора на новый), надо просто вынуть соответствующую плату из разъема и вставить вместо нее другую. Несколько сложнее осуществляется замена самой материнской платы.

Основные характеристики материнской платы. Материнская плата – основная плата персонального компьютера. Именно на материнской плате монтируются все основные устройства компьютера, к ней же подключается внешнее оборудование вычислительной машины. Основные характеристики современных материнских плат: 1) компания-производитель; 2) тип установленного на плате чипсета; 3) тип и быстродействие поддерживаемых платой процессоров; 4) тип и быстродействие поддерживаемых платой модулей оперативной памяти; 5) наличие и количество слотов для подключения встроенного оборудования; 6) наличие и количество портов для подключения периферийных устройств; 7) форм-фактор.

Устройства, расположенные на материнской плате, их характеристики. На материнской плате размещаются: 1) процессор – основная микросхема, выполняющая большинство математических и логических операций; 2) микропроцессорный комплект (чипсет) – набор микросхем, управляющих работой внутренних устройств компьютера и определяющих основные функциональные возможности материнской платы; 3) шины – наборы проводников, по которым происходит обмен сигналами между внутренними устройствами компьютера; 4) оперативная память – набор микросхем, предназначенных для временного хранения данных, когда компьютер выключен; 5) постоянное запоминающее устройство – микросхема, предназначенная для длительного хранения данных, в том числе и когда компьютер выключен; 6) разъемы для подключения дополнительных устройств.

Характеристики шин - тип подключаемых устройств, скорость передачи данных. XT-Bus - шина архитектуры XT - первая в семействе IBM PC. Относительно проста, поддерживает обмен 8-разрядными данными внутри 20-разрядного адресного пространств, работает на частоте 4.77 МГц. Совместное использование линий IRQ в общем случае невозможно. ISA (архитектура промышленного стандарта) - основная шина на компьютерах типа PC AT. Является расширением XT-Bus, разрядность - 16/24, тактовая частота - 8 МГц, предельная пропускная способность - 5.55 Мб/с. Разделение IRQ невозможно. EISA (расширенная ISA) - функциональное и конструктивное расширение ISA. Платы EISA имеют более высокую ножевую часть разъема с дополнительными рядами контактов. Разрядность - 32/32, работает на частоте 8 МГц. Предельная пропускная способность - 32 Мб/с. Поддерживает Bus Mastering - режим управления шиной со стороны любого из устройств на шине, имеет систему арбитража для управления доступом устройств на шине, позволяет автоматически настраивать параметры устройств, возможно разделение каналов IRQ и DMA. MCA (микроканальная архитектура) - шина компьютеров PS/2 фирмы IBM. Не совместима ни с одной другой, разрядность - 32/32. Поддерживает Bus Mastering, имеет арбитраж и автоматическую конфигурацию, синхронная, предельная пропускная способность - 40 Мб/с. VLB (локальная шина стандарта VESA) - 32-разрядное дополнение к шине ISA. Разрядность - 32/32, тактовая частота - 25..50 МГц, предельная скорость обмена - 130 Мб/с. PCI (соединение внешних компонент) - развитие VLB в сторону EISA/MCA. Не совместима ни с какими другими, разрядность - 32/32, тактовая частота - до 33 МГц, пропускная способность - до 132 Мб/с, поддержка Bus Mastering и автоконфигурации. PCMCIA (ассоциация производителей плат памяти для персональных компьютеров) - внешняя шина компьютеров класса NoteBook. Предельно проста, разрядность - 16/26, поддерживает автоконфигурации, возможно подключение и отключение устройств в процессе работы компьютера.

Контроллеры и адаптеры, их назначение и основные характеристики. Контроллеры и адаптеры Контроллер

Порядок установки и удаления устройств. Установка устройств должна происходить при отключенном питании ПК. Затем включая его необходимо произвести обновление конфигурации оборудования и установить необходимое для работы программное обеспечение и драйвера. Исключение составляют устройства, подключающиеся через шину USB . Они не требуют отключения питания, и, как правило, пользуются ресурсами операционной системы компьютера, не требуя для работы драйверов и специального программного обеспечения. Для удаления устройства необходимо откатить его программное обеспечение и вручную отключить его внутри системы, затем отключается питание компьютера, и устройство извлекается механически.

Контроллер. Адаптер. Драйвер устройства. Драйвер - компьютерная программа , с помощью которой другая программа получает доступ к аппаратному обеспечению стандартным образом. В общем случае для использования каждого устройства, подключённого к компьютеру , необходим специальный драйвер. Обычно с операционными системами поставляются драйверы для ключевых компонентов аппаратного обеспечения, без которых система не сможет работать. Однако для более специфических устройств могут потребоваться специальные драйверы, обычно предоставляемые производителем устройства. Контроллеры и адаптеры представляют собой наборы электронных цепей, которыми снабжаются устройства компьютера с целью совместимости их интерфейсов. Контроллер - устройство, которое связывает периферийное оборудование или каналы связи с центральным процессором, освобождая процессор от непосредственного управления функционированием данного оборудования.

Чем отличаются шины XT-Bus, ISA, EISA, VLB, PCI, PCMCIA и MCA? XT-Bus - шина архитектуры XT - первая в семействе IBM PC. Относительно проста, поддерживает обмен 8-разрядными данными внутри 20-разрядного адресного пространств, работает на частоте 4.77 МГц. Совместное использование линий IRQ в общем случае невозможно. ISA (архитектура промышленного стандарта) - основная шина на компьютерах типа PC AT. Является расширением XT-Bus, разрядность - 16/24, тактовая частота - 8 МГц, предельная пропускная способность - 5.55 Мб/с. Разделение IRQ невозможно. EISA (расширенная ISA) - функциональное и конструктивное расширение ISA. Платы EISA имеют более высокую ножевую часть разъема с дополнительными рядами контактов. Разрядность - 32/32, работает на частоте 8 МГц. Предельная пропускная способность - 32 Мб/с. Поддерживает Bus Mastering - режим управления шиной со стороны любого из устройств на шине, имеет систему арбитража для управления доступом устройств на шине, позволяет автоматически настраивать параметры устройств, возможно разделение каналов IRQ и DMA. MCA (микроканальная архитектура) - шина компьютеров PS/2 фирмы IBM. Не совместима ни с одной другой, разрядность - 32/32. Поддерживает Bus Mastering, имеет арбитраж и автоматическую конфигурацию, синхронная, предельная пропускная способность - 40 Мб/с. VLB (локальная шина стандарта VESA) - 32-разрядное дополнение к шине ISA. Разрядность - 32/32, тактовая частота - 25..50 МГц, предельная скорость обмена - 130 Мб/с. PCI (соединение внешних компонент) - развитие VLB в сторону EISA/MCA. Не совместима ни с какими другими, разрядность - 32/32, тактовая частота - до 33 МГц, пропускная способность - до 132 Мб/с, поддержка Bus Mastering и автоконфигурации. PCMCIA (ассоциация производителей плат памяти для персональных компьютеров) - внешняя шина компьютеров класса NoteBook. Предельно проста, разрядность - 16/26, поддерживает автоконфигурации, возможно подключение и отключение устройств в процессе работы компьютера.

Лабораторная работа № 3. Изучение компонентов

материнской платы

Цель: знать устройства, расположенные на материнской плате персонального компьютера.

Оборудование: макет материнской платы, процессора, модулей оперативной памяти.

Базовые сведения: основные характеристики памяти компьютера.

Таблица 3

	Характеристики
	Разрядность - 16/24, тактовая частота - 8 МГц, предельная пропускная способность - 5.55 Мб/с, черный.
	Разрядность - 32/32, тактовая частота - до 33 МГц, пропускная способность - до 132 Мб/с, поддержка Bus Mastering и автоконфигурации, белый.
	Тактовая частота - 66 МГц, скорость передачи - 1066 Мб/с, коричневый.	Короткий

Таблица 4

Таблица 5

Вопросы к защите:

Логические основы ЭВМ. Основные понятия и законы алгебры-логики. Алгебраическая интерпретация понятий традиционной логики получила свое ясное оформление в трудах английского математика Джорджа Буля (1815-1864), таких как "The mathematical analysis of logic", 1847 и "An investigation of the laws of thought ...", 1854. Категорические суждения логики стали рассматриваться как уравнения относительно символов, обозначающих термины суждения. Логическая переменная в алгебре логики может принимать одно из двух возможных значений: TRUE - истина, FALSE - ложь. Эти значения в цифровой технике принято рассматривать как логическую "1" (TRUE) и логический "0" (FALSE), или как двоичные числа 1 и 0. Физически это может означать присутствие или отсутствие некоторого сигнала, уровень потенциала на электронном элементе, протекание или отсутствие тока в некоторой цепи и тому подобное. Логические переменные позволяют легко описать состояние таких объектов, как тумблеры, кнопки, реле, триггеры и других, которые могут находиться в двух четко различимых состояниях: включено - выключено.

Понятие о минимизации логических функций. Техническая интерпретация логических функций. Минимизация логических функций основана на применении законов склеивания и поглощения. Различают аналитический и табличный методы минимизации логической функции. Среди аналитических методов наиболее известным является метод Квайна-МакКласки, среди табличных методов - с применением диаграмм Вейча. По логическим выражениям проектируются схемы ЭВМ. При этом следует придерживаться следующей последовательности действий: 1) Словесное описание работы схемы. 2) Формализация словесного описания. 3) Запись функции в дизъюнктивной совершенной нормальной форме по таблицам истинности. 4) Минимизация логических зависимостей с целью их упрощения. 5) Представление полученных выражений в выбранном логически полном базисе элементарных функций. 6) Построение схемы устройств.

Элементная база ЭВМ. Классификация элементов и узлов ЭВМ. Как правило, в структуре ЭВМ выделяют следующие структурные единицы: устройства, узлы, блоки и элементы. Нижний уровень обработки реализуют элементы. Каждый элемент предназначается для обработки единичных электрических сигналов, соответствующих битам информации. Узлы обеспечивают одновременную обработку группы сигналов - информационных слов. Блоки реализуют некоторую последовательность в обработке информационных слов - функционально обособленную часть машинных операций. Устройства предназначаются для выполнения отдельных машинных операций и их последовательностей. Элементы ЭВМ можно классифицировать по следующим признакам: тип сигналов, назначение элементов, технология их изготовления. В ЭВМ широко применяют два способа физического представления сигналов: импульсный и потенциальный. При импульсном способе представления сигналов единичному значению некоторой двоичной переменной ставится в соответствие наличие импульса, нулевому значению - отсутствие импульса . При потенциальном представлении сигналов единично значение двоичной переменной отображается высоким уровнем напряжения, а нулевое значение - низким уровнем. По своему назначению элементы делятся на формирующие, логические и запоминающие. К формирующим элементам относятся различные формирователи и усилители. Простейшие логические элементы преобразуют входные сигналы в соответствии с элементарными логическими функциями. Запоминающим элементом называется элемент, который способен принимать и хранить код двоичной цифры.

Комбинационные схемы. Схемы с памятью.Обработка входной информации Х в выходную У в любых схемах ЭВМ обеспечивается преобразователями или цифровыми автоматами двух видов: комбинационными схемами и схемами с памятью . Комбинационные схемы - это схемы, у которых выходные сигналы Y = ( у1 , у2 , ..., у m ) в любой момент дискретного времени однозначно определяются совокупностью входных сигналов Х = ( х1 , х2 , ... , х n ), поступающих в тот же момент времени t . Реализуемый в комбинационной схеме способ обработки информации называется комбинационным потому, что результат обработки зависит только от комбинации входных сигналов и формируется сразу при поступлении входных сигналов. Более сложным преобразователем информации являются схемы с памятью. Наличие памяти в схеме позволяет запоминать промежуточные состояния обработки и учитывать их значения в дальнейших преобразованиях. Выходные сигналы Y = ( y1 , y2 , ..., у m ) в схемах данного типа формируются не только по совокупности входных сигналов Х = ( х1 , х2 , ..., х n ), но и по совокупности состояний схем памяти Q = ( q 1 , q 2 , ..., q k ).

Проблемы развития элементной базы ЭВМ.Уменьшение линейных размеров микросхем и повышение уровня их интеграции заставляют проектировщиков искать средства борьбы с потребляемой Wn и рассеиваемой Wp мощностью. При сокращении линейных размеров микросхем в 2 раза их объемы изменяются в 8 раз. Пропорционально этим цифрам должны меняться и значения Wn и Wp, в противном случае схемы будут перегреваться и выходить из строя. Протекание тока по микроскопическим проводникам сопряжено с выделением большого количества тепла. Поэтому, создавая сверхбольшие интегральные схемы, проектировщики вынуждены снижать тактовую частоту работы микросхем. Таким образом, переход к конструированию ЭВМ на СБИС и ультра-СБИС должен сопровождаться снижением тактовой частоты работы схемы. Дальнейший прогресс в повышении производительности может быть обеспечен либо за счет архитектурных решений, либо за счет новых принципов построения и работы микросхем. Большие исследования проводятся также в области использования явления сверхпроводимости и туннельного эффекта - эффекта Джозефсона. Работа микросхем при температурах, близких к абсолютному нулю, позволяет достигнуть f ma x , при этом Wp=Wn=0. Таким образом, можно сделать вывод, что в настоящее время возможности микроэлектроники еще не исчерпаны, но давление пределов уже ощутимо. Основой для ЭВМ будущих поколений будут БИС и СБИС совместно с ССИС. При этом структуры ЭВМ и ВС будут широко использовать параллельную работу микропроцессоров .

Функциональная и структурная организация ЭВМ. Общие принципы функциональной и структурной организации ЭВМ. ЭВМ имеет большое количество функциональных средств. К ним относятся коды, с помощью которых обрабатываемая информация представляется в цифровом виде: арифметические коды, помехозащищенные коды, цифровые коды аналоговых величин. Кроме кодов на функционирование ЭВМ оказывают влияние: алгоритмы их формирования и обработки, технологии выполнения различных процедур, способы организации работы различных устройств, организация системы прерывания. Функциональную организацию ЭВМ образуют: коды, системы команд, алгоритмы выполнения машинных операций, технология выполнения различных процедур, способы использования устройств при организации их совместной работы, составляющие идеологию функционирования ЭВМ. Идеологию функционирования ЭВМ можно реализовать: аппаратурными, программно-аппаратурными и программными средствами. Таким образом, реализация функций ЭВМ дополняет ее структурную организацию.

Организация функционирования ЭВМ с магистральной архитектурой. ЭВМ представляет собой совокупность устройств, выполненных на больших интегральных схемах. Комплект интегральных схем, из которых состоит ЭВМ, называется микропроцессорным комплектом . Все устройства ЭВМ делятся на центральные и периферийные . Центральные устройства полностью электронные, периферийные устройства могут быть либо электронными, либо электромеханическими с электронным управлением. В центральных устройствах основным узлом, связывающим микропроцессорный комплект в единое целое, является системная магистраль . Она состоит из трех узлов, называемых шинами: шина данных, шина адреса, шина управления. В состав системной магистрали входят регистры-защелки, в которых запоминается передаваемая информация, шинные формирователи, шинные арбитры, определяющие очередность доступа к системной магистрали. Логика работы системной магистрали, количество разрядов в шинах данных, адреса и управления, порядок разрешения конфликтных ситуаций, возникающих при одновременном обращении различных устройств ЭВМ к системной магистрали, образуют интерфейс системной шины.

Организация работы ЭВМ при выполнении задания пользователя. Организация процессов ввода, преобразования и отображения результатов относится к сфере системного программного обеспечения. Это сложные процессы, которые чаще всего делаются незаметными для пользователя. Один из них - реализация задания пользователя: профессиональный пользователь пишет задание для ЭВМ в виде программы на алгоритмическом языке. Написанное задание представляет собой исходный модуль, сопровождаемый управляющими предложениями, указывающими операционной системе ЭВМ, на каком языке написана программа и что с ней надо делать. Исходный модуль перед исполнением должен быть переведен на внутренний язык машины. Эта операция выполняется специальной программой - транслятором . Трансляторы выполняются в виде двух разновидностей: интерпретаторы и компиляторы. Интерпретатор после перевода на язык машины каждого оператора алгоритмического языка немедленно исполняет полученную машинную программу. Компилятор же сначала полностью переводит всю программу, представленную ему в виде исходного модуля, на язык машины.

Особенности управления основной памятью ЭВМ. Основная память – память, в которой размещается выполняемая в данный момент программа, ее данные. Она является важнейшим ресурсом компьютера, требующим тщательного управления со стороны мультипрограммной операционной системы. Распределению подлежит вся оперативная память, не занятая операционной системой. Функции операционной системы по управлению памятью: 1) отслеживание свободной и занятой памяти; 2) выделение памяти процессам и освобождение памяти при завершении процессов; 3) вытеснение процессов из оперативной памяти на диск, когда размеры основной памяти недостаточны для размещения в ней всех процессов, и возвращение их в оперативную память, когда в ней освобождается место.

Понятие адресного пространства. Адресная структура команд микропроцессора и планирование ресурсов. При больших размерах реализуемых программ возникают некоторые противоречия при организации мультипрограммного режима работы, трудности динамического распределения ресурсов. В настоящее время разработано несколько способов решения этих противоречий. Например, для борьбы с фрагментацией основной памяти адресное пространство программы может быть разбито на отдельные сегменты, слабо связанные между собой. Тогда программа может быть представлена в виде ряда сегментов, загружаемых в различные области оперативной памяти. При статическом перемещении программы в процессе загрузки ее в основную память адреса должны быть привязаны к конкретному месту в памяти, на что уходит много времени. Более эффективной является динамическая трансляция адресов , которая заключается в том, что сегменты загружаются в основную память без трансляции адресного пространства, а трансляция адресов каждой команды производится в процессе ее выполнения. Этот тип трансляции называется динамическим перемещением и осуществляется специальными аппаратурными средствами.

Виртуальная память. Виртуальная память - схема адресации памяти компьютера , при которой память представляется программному обеспечению непрерывной и однородной, в то время как в реальности для фактического хранения данных используются отдельные области различных видов памяти, включая кратковременную (оперативную) и долговременную (жёсткие диски, твёрдотельные накопители). В случае расположения данных на внешних запоминающих устройствах память может быть представлена, например, специальным разделом на жёстком диске или отдельным файлом на обычном разделе диска. Также существует термин swap также означающий виртуальную память, или же означает подкачку данных с диска.

Организация многопрограммной работы и понятие о системе прерываний. Современная ЭВМ представляет собой комплекс автономных устройств, каждое из которых выполняет свои функции под управлением местного устройства управления независимо от других устройств машины. Включает устройство в работу центральный процессор. Он передает устройству команду и все необходимые для ее исполнения параметры. При возникновении события, требующего немедленной реакции со стороны машины, центральный процессор прекращает обработку текущей программы и переходит к выполнению другой программы, специально предназначенной для данного события, по завершении которой возвращается к выполнению отложенной программы. Такой режим работы называется прерыванием . Каждое событие, требующее прерывания, сопровождается специальным сигналом, который называется запросом прерывания. Некоторые из этих запросов порождаются самой программой, но время их возникновения невозможно предсказать заранее. Прерывания делятся на три типа: аппаратурные, логические и программные. Аппаратурные прерывания вырабатываются устройствами, требующими внимания микропроцессора. Запросы на логические прерывания вырабатываются внутри микропроцессора при появлении “нештатных” ситуаций. Последние два прерывания используются отладчиками программ для организации пошагового режима выполнения программ и для остановки программы в заранее намеченных контрольных точках.

Центральные устройства ЭВМ.Центральный процессор или (ЦПУ ) - процессор машинных инструкций , часть аппаратного обеспечения компьютера или информации - вычислительный процесс микросхем микропроцессорами . С середины 80-х суперкомпьютеров интегральных схем .

Основная память. Состав, устройство и принцип действия основной памяти. Основная память состоит из микроскопических ячеек, каждая из которых имеет свой уникальный адрес, или номер. Элемент информации сохраняется в памяти с назначением ему некоторого адреса. Чтобы отыскать эту информацию, компьютер «заглядывает» в ячейку и копирует ее содержимое в свой «командный» пункт. Емкость отдельной ячейки памяти называется словом. Обычно длина слова для персонального компьютера составляет 16 двоичных цифр, или битов. Длина в 8 бит называется байтом. Типичные большие компьютеры оперируют словами длиной от 32 до 128 бит, тогда как миникомпьютеры имеют дело со словами в 16–64 бит. Микрокомпьютеры используют, как правило, слова длиной 8, 16 или 32 бит.

Размещение информации в основной памяти ПЭВМ на базе МП Intel TM . Единицей информации основной памяти является байт. Каждый байт, записанный в оперативной памяти, имеет уникальный адрес. При использовании 20-битной шины адреса абсолютный адрес каждого байта является пятиразрядным шестнадцатеричным числом, принимающим значения от 00000 до FFFFF. В младших адресах располагаются блоки операционной системы, в этой же части могут размещаться драйверы устройств, дополнительные обработчики прерываний DOS и BIOS, командный процессор операционной системы. Затем располагается область памяти, отведенная пользователю. Область памяти пользователя заканчивается адресом 9FFFF. Остальное адресное пространство отведено под видеопамять, которая физически размещается не в оперативной памяти, а в адаптере дисплея. После видеопамяти расположено адресное пространство постоянного запоминающего устройства, хранящего программы базовой системы ввода-вывода. Из отведенных 256 Кбайт непосредственно постоянное запоминающее устройство занимает 64 Кб, а остальные 192 Кб оставлены для расширения постоянного запоминающего устройства.

Расширение основной памяти ПЭВМ. Физически увеличить объем памяти несложно, для этого необходимо только подключить к системной магистрали дополнительные модули. Но каждый байт дополнительной памяти должен иметь уникальный адрес, а адресного пространства для дополнительной памяти нет. Дополнительная память не обязательно должна была иметь объем 64 Кб. Ее объем мог быть и большим. Желание использовать в реальном режиме всю фактически имеющуюся в наличии дополнительную память привело к созданию двух виртуальных режимов, один из которых стандарт EMS, реализующий принцип банкирования дополнительной памяти. Вся дополнительная память делится на страницы емкостью по 16 Кб; выбираются четыре страницы и объявляются активными. Выбранные активные страницы отображаются на четыре окна UMB, теперь при обращении к одному из окон UMB вместо него подставляется отображенная на него страница дополнительной памяти. Поскольку любое окно UMB можно отобразить на любую страницу дополнительной памяти, то, изменяя отображение в процессе работы, можно использовать всю дополнительную память любого объема.

Центральный процессор ЭВМ. Центральный процессор или центральное процессорное устройство (ЦПУ ) - процессор машинных инструкций , часть аппаратного обеспечения компьютера или программируемого логического контроллера , отвечающая за выполнение основной доли работ по обработке информации - вычислительный процесс . Современные ЦПУ, выполняемые в виде отдельных микросхем , реализующих все особенности, присущие данного рода устройствам, называют микропроцессорами . С середины 80-х последние практически вытеснили прочие виды ЦПУ, вследствие чего термин стал всё чаще и чаще восприниматься как обыкновенный синоним слова «микропроцессор». Тем не менее, это не так: центральные процессорные устройства некоторых суперкомпьютеров даже сегодня представляют собой сложные комплексы больших и сверхбольших интегральных схем .

Структура базового МП. Система команд МП. М икропроцессор - обрабатывающее устройство, служащее для арифметических и логических преобразований данных, для организации обращения к оперативной памяти и для управления ходом вычислительного процесса. В настоящее время существует большое число разновидностей микропроцессоров, различающихся назначением, функциональными возможностями, структурой, исполнением. В современных микропроцессорах реализована расширенная система команд. Во всех современных моделях вводятся и совершенствуются средства, позволяющие повысить производительность микропроцессора: совершенствуются конвейер команд и встроенный блок управления оперативной памятью, вводятся микропрограммное управление операциями, прогнозирование переходов по командам условной передачи управления, скалярная архитектура центрального процессора и мультискалярная архитектура. С помощью операционной системы стало возможным реализовать работу в режиме SVM, то есть на одной ПЭВМ реализовать множество независимых виртуальных машин. SL - микропроцессор изготовлен для работы с пониженным потреблением энергии; SX - данный микропроцессор является переходным - длина машинного слова в нем осталась без изменения от предыдущей модели; DX - длина машинного слова увеличена вдвое по сравнению с микропроцессором предыдущей модели.

Взаимодействие элементов при работе МП. Работа МП при выполнении программного прерывания. Работой МП управляет программа, записанная в оперативной памяти ЭВМ. Адрес очередной команды хранится в счетчике команд IP и в одном из сегментных регистров, чаще всего в CS. Каждый из них в реальном режиме имеет длину 16 бит, тогда как физический адрес оперативной памяти должен иметь длину 20 бит. Несогласованность длины машинного слова (16 бит) и длины физического адреса оперативной памяти (20 бит) приводит к тому, что в командах невозможно указать физический адрес оперативной памяти - его приходится формировать, собирать из разных регистров МП в процессе работы. В реальном режиме вся оперативная память делится на сегменты (длина сегмента - 64 Кбайта). Адрес оперативной памяти разделяется на две части: номер сегмента в оперативной памяти и номер ячейки внутри данного сегмента. Базовый адрес сегмента образуется добавлением к номеру сегмента справа четырех нулей. Сегмент может начинаться не с любой ячейки оперативной памяти, а только с “параграфа” - начала 16-байтного блока. На шину управления выдается команда в оперативную память, предписывающая выбрать число, находящееся по адресу, указанному в системной магистрали. Выбранное число, являющееся очередной командой, поступает из оперативной памяти через шину данных системной магистрали, интерфейс памяти, внутреннюю магистраль МП на регистр команд. Из команды в регистре команд выделяется код операции, который поступает в УУ исполнительного блока для выработки управляющих сигналов, настраивающих микропроцессор на выполнение требуемой операции.

Что такое Memory Relocation? Memory Relocation – это перенос неиспользуемой памяти из системной области в область расширенной памяти. В первых IBM PC устанавливалось 640 кб основной памяти и отдельно - расширенная память, поэтому со старшими 384 кб проблем не возникало. В современных платах вся память представляет собой непрерывный массив, поэтому системную область приходится аппаратно исключать, теряя при этом 384 кб. Большинство чипсетов позволяют использовать часть этой памяти под Shadow Memory, однако некоторые могут переносить ее за пределы первого мегабайта, присоединяя к расширенной памяти. Одни чипсеты могут переносить все свободные от Shadow участки, другие - только все 384 кб целиком.

Что такое Shadow Memory? Shadow Memory – это так называемая теневая память. В адресах памяти от 640 кб до 1 Мб находятся "окна", через которые видно содержимое различных системных ПЗУ. При включении для каких-либо окон режима Shadow содержимое их ПЗУ копируется в участки ОЗУ, которые затем подключаются к этим же адресам вместо ПЗУ, "затеняя" их; запись в эти участки аппаратно запрещается для полной имитации ПЗУ. Это дает в первую очередь ускорение работы с данными ПЗУ за счет более высокого быстродействия микросхем ОЗУ. Кроме этого, появляется возможность модифицировать видимое содержимое ПЗУ.

Что такое кэш и зачем он нужен? Кэш обозначает быстродействующую буферную память между процессором и основной памятью. Кэш служит для частичной компенсации разницы в скорости процессора и основной памяти. Когда процессор первый раз обращается к ячейке памяти, ее содержимое параллельно копируется в кэш, и в случае повторного обращения в скором времени может быть с гораздо большей скоростью выбрано из кэша. При записи в память значение попадает в кэш, и либо одновременно копируется в память, либо копируется через некоторое время. В основном используются две схемы организации кэша: с прямым отображением, когда каждый адрес памяти может кэшироваться только одной строкой, и n-связный ассоциативный, когда каждый адрес может кэшироваться несколькими строками. Ассоциативный кэш более сложен, однако позволяет более гибко кэшировать данные; наиболее распространены 4-связные системы кэширования.

Что такое DIP, SIP, SIPP, SIMM, DIMM, CELP, COAST? DIP (корпус с двумя рядами выводов) - классические микросхемы, применяющиеся в блоках кэш-памяти. SIP (корпус с одним рядом выводов) - микросхема с одним рядом выводов, устанавливаемая вертикально. SIPP (модуль с одним рядом проволочных выводов) - модуль памяти, вставляемый в панель наподобие микросхем DIP/SIP; применялся в ранних AT. SIMM (модуль памяти с одним рядом контактов) - модуль памяти, вставляемый в зажимающий разъем; применяется во всех современных платах, а также во многих адаптерах, принтерах и прочих устройствах. SIMM имеет контакты с двух сторон модуля, но все они соединены между собой, образуя как бы один ряд контактов. DIMM (модуль памяти с двумя рядами контактов) - модуль памяти, похожий на SIMM, но с раздельными контактами, за счет чего увеличивается разрядность или число банков памяти в модуле. CELP (COAST) - модуль внешней кэш-памяти, собранный на микросхемах SRAM или PB SRAM. По внешнему виду похож на 72-контактный SIMM, имеет емкость 256 или 512 кб. Другое название -. Модули динамической памяти, помимо памяти для данных, могут иметь дополнительную память для хранения битов четности для байтов данных - такие SIMM иногда называют 9- и 36-разрядными модулями.

Какие типы микросхем памяти используются в системных платах? Из микросхем памяти используется два основных типа: статическая и динамическая. В статической памяти ячейки построены на различных вариантах триггеров - схем с двумя устойчивыми состояниями. После записи бита в такую ячейку она может пребывать в этом состоянии столь угодно долго - необходимо только наличие питания. При обращении к микросхеме статической памяти на нее подается полный адрес, который при помощи внутреннего дешифратора преобразуется в сигналы выборки конкретных ячеек. Ячейки статической памяти имеют малое время срабатывания, однако микросхемы на их основе имеют низкую удельную плотность данных и высокое энергопотребление. Поэтому статическая память используется в основном в качестве буферной (кэш-память). В динамической памяти ячейки построены на основе областей с накоплением зарядов, занимающих гораздо меньшую площадь, нежели триггеры, и практически не потребляющих энергии при хранении. При записи бита в такую ячейку в ней формируется электрический заряд, который сохраняется в течение нескольких миллисекунд; для постоянного сохранения заряда ячейки необходимо регенерировать - перезаписывать содержимое для восстановления зарядов. Ячейки микросхем динамической памяти организованы в виде прямоугольной матрицы; при обращении к микросхеме на ее входы вначале подается адрес строки матрицы, сопровождаемый сигналом RAS, затем, через некоторое время - адрес столбца, сопровождаемый сигналом CAS. При каждом обращении к ячейке регенерируют все ячейки выбранной строки, поэтому для полной регенерации матрицы достаточно перебрать адреса строк. Ячейки динамической памяти имеют большее время срабатывания, но большую удельную плотность и меньшее энергопотребление.

Что такое BIOS и зачем он нужен? BIOS - основная система ввода/вывода, зашитая в ПЗУ. Она представляет собой набор программ проверки и обслуживания аппаратуры компьютера, и выполняет роль посредника между DOS и аппаратурой. BIOS получает управление при включении и сбросе системной платы, тестирует саму плату и основные блоки компьютера - видеоадаптер, клавиатуру, контроллеры дисков и портов ввода/вывода, настраивает чипсет платы и загружает внешнюю операционную систему. Обычно на системной плате установлено только ПЗУ с системным BIOS, отвечающим за саму плату и контроллеры FDD, HDD, портов и клавиатуры; в системный BIOS практически всегда входит System Setup - программа настройки системы. Видеоадаптеры и контроллеры HDD с интерфейсом ST-506 и SCSI имеют собственные BIOS в отдельных ПЗУ; их также могут иметь и другие платы - интеллектуальные контроллеры дисков и портов, сетевые карты и тому подобное.

Сущность контроля и ревизии на предприятии
Реферат >> Бухгалтерский учет и аудит
И осуществляется путем пересчета, взвешивания, обмера, лабараторного анализа и иных приемов, применяемых для...
Отчет по лабараторной работе Экономическая оценка инвестиций
Бизнес-план >> Финансы
Федеральное агентство по образованию Российской Федерации Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Санкт-Петербургский государственный инженерно-экономический университет» Кафедра экономики и менеджмента в туризме...

Не секрет, что для стабильной работы компьютера необходим надежный источник питания, а чтобы понять как выбрать блок питания для компьютера, необходимо определить для себя ряд критериев, по которым будет происходить отбор. Прежде всего мы говорим о мощности. Блок питания (БП) должен быть достаточно мощным, причем желательно выше нормы, чтобы оставался некий «запас прочности» на случай непредвиденной ситуации.

Особенно это касается игровых компьютеров, где основными потребителями являются такие компоненты, как: видеокарта и процессор. После проведения необходимо прибавить к полученному значению порядка 30%, это и будет тот самый запас, который не только повысит надежность вашего компьютера в дальнейшем, но и пригодится для будущих апгрейдов системы, и вам не придется покупать новый БП.

Если вы выбираете БП для офисного компьютера, то подойдут модели мощностью ± 400 Вт. Для компьютеров среднего ценового сегмента (средней производительности) - 450–500 Вт. Для всех остальных случаев 500–700 Вт будет более чем достаточно. Однако, если планируете поставить, например, две видеокарты в режиме SLI/CROSSFIRE, вполне возможно понадобятся уже БП до 1000 Вт. Опять же, каких-либо четких градаций ни я, ни кто-либо другой вам назвать не сможет, для этого и существуют подобные калькуляторы.

Не стоит также забывать о том, что далеко не все блоки питания указывают на упаковке реальную мощность. Поясню: она бывает номинальная и пиковая, пиковая обозначается английским «PEAK». Обычно в угоду маркетингу указывают как раз последнюю, которая может довольно сильно отличаться в большую сторону от номинальной (та, на которой БП может работать длительное время). Как это узнать? Да очень просто, на самом БП есть наклейка со всеми характеристиками, где, в том числе, есть и этот параметр. Выглядит это вот так:

Линии 12V

12-вольтовые линии, это те, по которым как раз и передается «львиная» доля мощности. Чем больше этих линий, тем лучше. Обычно это количество не выходит за рамки диапазона 1–6 линий. Но наибольший интерес представляет параметр «суммарный ток по линиям 12V», соответственно чем он больше, тем больше будет мощность, идущая от БП к основным потребителям: процессор, видеокарты, жесткие диски. Всю необходимую информацию можно поглядеть на этикетке, опять же.

Коррекция мощности

Очень важный параметр. Если точнее - коэффициент коррекции мощности (PFC). Есть несколько типов БП - с активным PFC (APFC), и с пассивным (PPFC). Коэффициент определяет - насколько эффективно работает БП, иными словами его КПД. У БП с пассивным PFC КПД не может быть больше 80%, а у БП с активным PFC он варьируется в пределах 80–95%. Оставшиеся проценты характеризуют потери энергии на нагрев в процессе преобразования. Если там, где вы живете электроэнергия стоит дорого, тогда рекомендую присмотреться к БП с активным PFC, бонусом к этому вы получите меньший нагрев самого БП, в итоге можно будет сэкономить на охлаждении. Кроме того, БП с активным PFC менее чувствительны к пониженному сетевому напряжению - если вдруг в сети напряжение станет меньше 220В, то БП не отключит питание компьютеру.

Сертификат 80 PLUS

Наличие данного сертификата как раз показывает, насколько эффективно БП может работать, то есть указывает на его КПД. Есть несколько видов данных сертификатов, самые распространенные: 80 plus bronze, silver, gold. Лучше выбирать БП с сертификатом не ниже 80 PLUS Bronze, поскольку все остальные стоят уже на порядок дороже. Еще, высокий КПД просто необходим на крупных предприятиях, где количество компьютеров исчисляется сотнями, в таких масштабах даже пусть небольшая экономия электроэнергии на каждом конкретном компьютере в итоге принесет ощутимые деньги.

Защита от короткого замыкания

Должна быть в обязательном порядке, во избежание…Также необходима защита от перегрузки - когда ток на выходе БП слишком большой, для того, чтобы не сгорели комплектующие компьютера. Защита от перенапряжения тоже не помешает - когда напряжение на выходе БП слишком велико, подача электроэнергии на материнскую плату отключается.

О «Безымянных» БП

К сожалению, в продаже еще до сих пор можно встретить так называемые «no name» блоки питания, то есть те, на которых не указан ни производитель, ни какие-либо характеристики. Часто они продаются даже без коробки - этакий «кот в мешке». Крайне не рекомендуется покупать такого вида БП, а соблазн есть, надо сказать, ибо зачастую они стоят на порядок дешевле (самые дешевые) других, представленных в магазине. Но дело-то даже не в наклейках. Ведь подавляющему большинству людей по большому счету абсолютно «по барабану» как выглядит их БП, ведь для того чтобы его разглядеть, нужно разобрать системный блок компьютера, а если быть точным - снять его боковую крышку, потому как далеко не у каждого на системнике присутствует прозрачное окно сбоку.

Нажмите, чтобы увеличить

«no name» БП опасны не этим, а тем из чего они состоят - некачественные, мягко говоря, компоненты, либо вообще отсутствие необходимых компонентов на плате (на фото выше это хорошо видно). Такой БП может перегореть в любой момент, независимо от того, на гарантии он еще, или уже нет. Кстати, гарантийный период у них такой же короткий, как теплые летние деньки в Сибири. Надеюсь, мне удалось отговорить вас от идеи покупки такого вот БП, если такая идея у вас закралась.

Пару слов о производителях

И тут мы плавно переходим к вопросу о том, а какой фирмы выбрать БП? Где гарантия, что не «no name» БП вдруг не развалится (взорвется/коротнет) точно таким же образом? Тут нужно смотреть уже на авторитет производителя. Но не стоит впадать в крайности, не нужно гнаться за самыми брендовыми БП из этого списка, ведь никто не хочет переплачивать за имя. Из недорогих, но качественных можно выделить: FSP, Chieftec, Cooler Master.

Стандарт ATX, разъемы

Этот стандарт определяет набор разъемов, необходимых для подключения оборудования к БП, так же, как и размер - 150x86x140 мм (ШхВхГ). Такими БП комплектуются большинство компьютеров на сегодня. Есть несколько версий этого стандарта: ATX 2.3, 2.31, 2.4 и др. К приобретению рекомендуются БП стандарта ATX не ниже 2.3 версии, поскольку начиная с этой версии появился 24-pin разъем, необходимый для питания всех существующих на сегодня современных материнских плат (до этого использовали 20-pin разъем), а также с этой версии КПД БП превысил порог в 80% и теперь может составлять почти 100%. Помимо вышеупомянутого разъема, есть еще несколько: питания видеокарты, процессора, жестких дисков, оптических приводов, кулеров. Надо ли говорить, что чем больше их будет - тем лучше.

Разъемы, кабели
	24-х контактный разъем питания материнской платы. На любом блоке питания можно найти 1 такой разъем. При желании можно «отстегнуть» 4-pin кусочек от общего разъема для совместимости со старыми материнскими платами.
	Разъем для питания центрального процессора 4-pin, некоторые процессоры требуют наличия двух таких разъемов.
	Разъемы для дополнительного питания видеокарты 6-pin (бывают еще 8-pin). Обычно геймерские видеокарты требуют 2 таких разъема. Но если на БП их нет, не беспокойтесь, можно наколхозить при помощи переходника и 2 свободных MOLEX-разъемов.
	15-контактный SATA-разъем для питания жестких дисков и оптических приводов. Обычно на одном проводе (шлейфе), идущем прямо из БП, расположены 2-3 таких разъема. То есть можно подключить 3 жестких диска к одному шлейфу сразу. Чем больше будет таких проводов, тем лучше. Если таких мало, то, опять же, на помощь приходит переходник с «всемогущего» MOLEX-а.
	«Тот самый» 4-х контактный разъем MOLEX, который раньше повсеместно использовался взамен тому, что изображен на предыдущей картинке.
	Старый - как планета «Земля», раньше использовался для дисководов гибких дисков - дискет.

Модульность

Существуют два типа БП - модульные и, соответственно, не модульные. Это значит, что в первом случае можно будет без проблем отсоединить все неиспользуемые в данный момент кабели, дабы освободить драгоценное место в системном блоке, тем самым улучшив охлаждение внутри него. Поток холодного воздуха будет беспрепятственно проходить через все комплектующие компьютера, равномерно охлаждая их, чего в случае с не модульной конструкцией довольно проблематично достичь. К тому же, освобождая внутреннее пространство от клубка проводов, вы добьетесь куда более эстетичного вида. В общем, эстетам эта функция точно придется по душе. Правда есть один нюанс, модульные БП стоят несколько дороже, а среди дешевых БП таких вообще не встретить.

Охлаждение

Поскольку БП (особенно игровых компьютеров) является нагруженным элементом, во время своей работы он выделяет большое количество тепла, соответственно необходимы вентиляторы активного охлаждения (кулер), которые будут обдувать внутренности БП. Когда-то давно на БП преимущественно устанавливались вентиляторы диаметром всего лишь 80 мм. По нынешним меркам это просто - «ни о чем». В подавляющем большинстве современных БП стоит кулер диаметром 120–140 мм, что не только способствует более эффективному охлаждению, но и снижает уровень шума. Тут можно провести следующую аналогию: чем больше внешний диаметр, к примеру, колеса, тем с меньшей скоростью его нужно будет вращать для достижения той же самой скорости на автомобиле. Поэтому правильней будет выбрать БП с максимально большим вентилятором из тех вариантов, которые вы заранее для себя присмотрели.

Итоги

А теперь, предлагаю подытожить все вышесказанное, для лучшего усвоения, так сказать. Итак, что нужно, чтобы правильно выбрать БП:

Необходимо выбирать только качественные БП проверенных производителей, о «no name» БП лучше забыть.
Обращайте внимание на реальную мощность, а не на ту, которая указана на упаковке с целью привлечь ваше внимание.
Лучше, чтобы количество линий 12В было больше одной, но если она всего одна - не страшно. Гораздо важнее - чтобы львиная доля мощности БП передавалась именно по этим линиям, а не по каким-либо другим.
БП желательно должен быть стандарта ATX 2.3 и иметь достаточное количество разъемов для подключения к ним комплектующим в дальнейшем.
КПД БП должен быть больше 80%. БП в этом случае будет иметь сертификат 80 plus и активный PFC.
Поинтересуйтесь, если ли у БП защита от короткого замыкания, перегрузки, перенапряжения.
Выбирайте БП с кулером как можно большего диаметра, это понизит уровень шума. Кроме того, на современных БП количество оборотов вентилятора зависит от нагрузки на БП, то есть в простое БП вообще не будет слышно.
(Не обязательно) Модели с отстегивающимися проводами гораздо удобнее в использовании, но и стоят дороже.
Не советую покупать корпус системного блока, в котором уже стоит БП, так называемая «сборка». Обычно вместе с корпусом ставят слабые БП, либо по характеристикам они могут вас не устроить. Если есть возможность купить по отдельности, сделайте это. Кроме того, так даже выйдет несколько дешевле.

Пользователи уделяют недостаточное внимание подбору подходящего для них блока питания. Как правило, приобретаются блоки питания входящие в состав китайских системных блоков или по остаточному принципу, - на сдачу. Данный подход является не оправданным, так как именно на блоке питания лежит такая ответственность, как электроснабжение компонентов системы. Опыт показывает, что большинство пользователей осознают важность приобретения качественного блока питания в каждом конкретном случае достаточно поздно, когда уже приходится менять выгоревшие компоненты системы. Не следует забывать, что 75% зависаний системного блока происходит по вине либо программного обеспечения, либо установленного блока питания.

Современный рынок компьютерных комплектующих предлагает пользователям широкий выбор самых различных продуктов по доступным ценам. В первую очередь, это дешевые отечественные и китайские блоки питания. Отличительной особенностью данных устройств является применение дешевых компонентов, сопутствующая замена многих силовых элементов обычными проводниками, отсутствие какого-либо пассивного охлаждения. Последнее обстоятельство вынуждает производителей дешевых блоков питания не заботиться о частоте вращения вентилятора, так как только работающий на максимальных частотах вращения вентилятор способен охладить данные устройства без радиаторов для рассеивания тепла. Применение упрощенных схем питания в блоках питания необратимо приводит к снижению стабильности напряжений на линиях устройства.

Любой современный блок питания для персонального компьютера должен выдавать три ключевые линии напряжения: 12 вольт, 5 вольт и 3,3 вольта. Значение той или иной линии меняется на протяжении последнего десятилетия и отражается в спецификациях ATX. Первые блоки питания удовлетворяли спецификациям ATX 1.xx, что требовало от блоков питания предоставление основной нагрузки по линии 5 вольт. Данное обстоятельство было связано с тем, что питание центральных процессоров обеспечивалось за счет данной линии напряжения.

Картинка кликабельна --

С течением времени появились спецификации ATX 2.xx , которые требуют от блоков питания предоставления основной нагрузки по линии на 12 вольт. Связано это с тем, что все основные компоненты системного блока питаются от данной силовой линии устройства. Питание всех современных процессоров, видеокарт обеспечивается за счет данной линии. В современных блоках питания нагрузка на 5 вольтную линию ложится со стороны материнской платы, устройств хранения данных и различных приводов.

Линия напряжения на 3,3 вольта традиционно используется материнской платой для обеспечения питанием планок оперативной памяти в системном блоке. Отсутствие какой-либо стабильности по линии на 3,3 вольта необратимо ведет к подрыванию стабильности всей системы, что проявляется либо зависанием всей системы, либо синим экраном с последующей перезагрузкой.

Современные спецификации допускают некоторое отклонение напряжений на любой из трех линий. По последним данным данные отклонения не должны превышать 15%. Это достаточно существенная цифра, но материнская плата должна обеспечивать стабильность работы компонентов системы при подобных провалах или возрастаниях напряжения. Как правило, применение дорогих материнских плат от известных производителей позволяет пользователям длительное время не замечать ущербность своих блоков питания. С течением времени, конденсаторы материнских плат изживают свой срок службы, и все компоненты системы становятся достаточно чувствительными к малейшим просадкам и подъемам напряжений, особенно по линии на 3,3 вольта.

Отличительной особенностью китайских и отечественных дешевых блоков питания является феномен "качелей". Феномен "качелей" заключается в том, что при увеличении нагрузки на линию 12 вольт происходит просадка данного напряжения с параллельным возрастанием напряжения на линии 5 вольт. Обратная тенденция наблюдается при появлении нагрузки на линию пять вольт. Данное обстоятельство связано с упрощенностью схемы питания дешевых блоков питания. Это не говорит о том, что данные блоки питания нельзя эксплуатировать, - их можно эксплуатировать, но только с умом. Необходимо стараться соблюдать баланс нагрузки на обе линии напряжений - 12 и 5 вольт. Это позволит продлить срок службы вашего дешевого блока питания и продлит срок службы компонентов системы.

Наличие подобного феномена выявить достаточно просто. Для этого необходимо включить системный блок и в четырехпиновый разъем Molex найти четыре контакта, для оценки уровня напряжения на линиях 12 и 5 вольт. Красная линии и земля, - это пять вольт. Желтая линия и земля, - это двенадцать вольт. Как правило, у блока питания всегда имеется свободный один разъем Molex, - поэтому можно провести тестирование уровня напряжений напрямую с параллельной вычислительной нагрузкой.

Картинка кликабельна --

Если блок питания достаточно не уверенно держит одну из линий и можно говорить о просадке порядка 0,5 вольт от номинальных значений, - вам следует задуматься о замене блока питания.

Следует запомнить, что тестирование уровня напряжения блоков питания необходимо осуществлять исключительно мультиметром или вольтметром. Все замеры БИОСа, которые иногда представляются различными программными продуктами, годятся лишь для оценки просадки уровня напряжения, но никак не для оценки их точных значений.

Известную трудность представляет проверка уровня напряжения на линии 3,3 вольта. Как правило, приходится ограничиваться данными представленными БИОСом материнской платы или осуществлять параллельное подключение к 24-х пиновому коннектору блока питания, подключенному к материнской плате. Распиновка данного коннектора представлена на ниже представленном рисунке:

Второй категорией блоков питания являются качественные устройства от именитых производителей. Следует понимать, что упакованный в картонную или красочную коробку блок питания не является устройством от известного производителя. Многие производители блоков питания практически не прибегают к упаковке своих решений и поставляют на продажу OEM варианты своих решений, - без какой-либо упаковки.

Современные качественные блоки питания имеют достаточный вес, который составляет от 1 кг и выше. Масса блока питания во многом зависит от его мощности. Следует обратить внимание на толщину стали качественного блока питания. У качественного устройства стенка корпуса не прогибается под нажимом пальца, в то время как на дешевых устройствах образуется ямы не подвергающиеся выпрямлению.

Картинка кликабельна --

Некоторые более дорогие блоки питания дооснащаются модульной системой организации питания, которая помогает более грамотно компоновать компоненты системы в системном блоке. Дешевые блоки питания практически не оснащаются данной системой, так как это значительно увеличивает конечную стоимость продукта.

При приобретении блока питания следует помнить, что каждый блок питания имеет активное охлаждение с помощью установленного блока питания. Многие пользователи стремятся за современными тенденциями и хотят приобрести блок питания с максимально большим вентилятором охлаждения. Во многих случаях это оправданно, особенно, когда система охлаждения доукомплектована PWM контроллером частоты вращения. Опыт показывает, что это не должно являться поводом для отказа от блоков питания с 80 мм вентиляторами охлаждения на передней стенке. Многие известные производители выпускают устройства с данной системой охлаждения, так как во время незначительных нагрузок на источник питания вентилятор шумит гораздо меньше 120 или 140 мм решений на нижней стенке устройства.

Картинка кликабельна --

Несомненным преимуществом блоков питания с вентиляторами на нижней стенке является отвод тепла от системы питания процессора. Тем не менее, следует понимать, что данный эффект не всегда реализуем, так как многие системные блоки требуют размещения блоков питания на нижней стенке. Да и достойные блоки питания с 80 мм вентилятором охлаждения на нижней стенке имеют решетки, через которые осуществляется забор горячего воздуха из зоны системы питания процессора.

Представленный краткий обзор должен помощь определиться нашим пользователям с покупкой блока питания для своего решения. Запомните, то как долго прослужит вам ваш компьютер во многом зависит от источника его питания.

Просмотров