Как устроен компьютер — устройство ПК, составные части | Компьютеры, смартфоны, гаджеты и ПО 2022

Основные и доп. устройства пк, периферия

Итак…

Думаю правильно будет начать нашу тему с того, что всё аппаратное обеспечение ПК можно разбить на несколько категорий:

1. 📌 основные устройства. К ним относятся всего 4 компонента: системный блок, монитор, клавиатура, мышка (т.е. то, без чего нельзя пользователю работать!);
2. 📌 дополнительные устройства: джойстики, сканеры, колонки, наушники, принтеры и т.д. (т.е. те устройства, которые нужны далеко не всегда и не всем!).
3. 📌 Периферийные устройства(популярная аббревиатура). К ним относятся любые устройства, подключаемые к системному блоку для расширения его возможностей. Например, клавиатура, мышка, сканер, монитор, джойстик и т.д. (Почему монитор как и джойстик явл. периферией? Потому, что системный блок/компьютер, в отличие от пользователя, может работать с информацией без монитора…);

📌 Кстати!

«Железки», находящиеся вне системного блока, называют внешними устройствами компьютера. Например: дисплей, колонки, клавиатура и пр.

«Железки», находящиеся внутри системного блока, называют внутренними устройствами. К ним относятся:

Что внутри

📌Теперь кратко рассмотрим то, что находится непосредственно внутри системного блока:

• материнская плата (подробнее): как только вы откроете сист. блок — то вы увидите большую плату, занимающую половину корпуса ПК (это она и есть!). К ней подкл. все другие устройства: ЦП, ОЗУ, диски и пр.;
• процессор (подробнее): это «мозг/сердце» компьютера, обычно «спрятан» под большим кулером (радиатором и вентилятором для его охлаждения);
• оперативная память/ОЗУ (подробнее): после включения ПК — рабочая информация с жесткого диска считывается в ОЗУ и процессор работает с ней (так значительно повышается производительность компьютера);
• видеокарта (подробнее): отвечает за вывод изображения на монитор (как правило, занимает достаточно внушительную часть сист. блока, установлена к мат. плате перпендикулярно);
• диск (подробнее): обычно, располагаются в правой части сист. блока, в спец. отсеках;
• блок питания (подробнее): прямоугольная коробка, закрытая со всех сторон металлом; обеспечивает железо компьютера пост. током, необходимым для работы;
• DVD-приводы, дисководы, ТВ-тюнеры, и др. платы расширений — устанавливаются далеко не в каждый ПК, и не относятся к основным устройствам (а потому рассматривать в рамках этой заметки я их не буду).

Блок питания

Блок питания (БП, по англ. Power supply unit) — устройство для преобразования переменного тока в постоянный (от которого и питаются все остальные устройства в сист. блоке).

По внешнему виду БП представляет из себя небольшую металлическую коробку (относительно тяжелую). См. парочку примеров ниже. 👇

При выборе блока питания следует обратить внимание на:

• мощность (измеряется в Вт). Чем производительнее железо вы выбрали — тем, как правило, мощнее требуется БП (📌как подсчитать сколько Вт потребляет ПК);
• габариты (форм-фактор) — их нужно сравнить с габаритами вашего корпуса (иначе может так стать, что вы не сможете его установить!);
• сертификат — от него зависит КПД (отражает сколько электроэнергии будет уходить «впустую», т.е. теряться). Наиболее популярные сертификаты: 80 Plus Bronze, 80 Plus Silver,  80 Plus Gold, 80 Plus Platinum (см. скрин ниже: в зависимости от нагрузки/Load на БП и его сертификата — эффективность отличается порой на 10 %. Сколько это за год набежит?);
• разъемы/интерфейсы (должны быть совместимы с др. устройствами ПК. См. на: основной разъем питания — 20 4 pin; разъемы для питания процессора (CPU) — 4 4 pin; разъемы для питания видеокарты (PCI-E) — 6 pin; количество разъемов 15-pin SATA — 2; количество разъемов 4-pin Molex — 2;
• степени защиты (OPP, OVP, UVP, SCP и пр.). Спасут ваше железо в случае замыкания, перегрузки, скачка напряжения в сети и т.д. (в зависимости от наличия той или иной защиты). Чем их больше — тем, как правило, лучше! 😉

Внутреннее устройство системного блока

Диски (hdd, ssd)

Жесткий диск, винчестер (HDD) — устройство для долговременного хранения информации, используемое в большинстве ПК. Емкость диска указывается в Гб или Тб (важный нюанс: информация на HDD хранится на жёстких магнитных дисках! В процессе работы диска они вращаются и спец. головка записывает/считывает с них данные 👇).

Твердотельный накопитель (SSD) — это тоже устройство для хранения информации, в котором используются не магнитные диски, а спец. чипы памяти (т.е. в нем нет механически-движущихся частей). Как правило, SSD обеспечивают более высокую скорость чтения/записи.

📌 Сравнение HDD и SSD:

1. скорость чтения/записи у SSD выше, вот тесты;
2. SSD-накопители сейчас стоят дороже, чем HDD (при сопоставимом объеме);
3. у SSD есть такой важный параметр как TBW (т.е. SSD выдержит определенное кол-во записанных на него данных, а после придет в негодность…);
4. HDD можно годами не подключать к ПК и информация на нем будет сохранна(с SSD всё сложнее: если не подключать их к ПК длительное время (от 6 мес.) — то чипы памяти могут «забыть» всё, что на них было записано!);
5. SSD намного легче, чем HDD;
6. SSD менее восприимчив к тряске, легким мех. воздействиям;
7. SSD не издает шума при работе (т.к. нет мех. частей);
8. SSD, как правило, меньше потребляет энергии (что позволяет ноутбукам проработать дольше от батареи на ~5-10%);
9. информацию с HDD восстановить (в случае поломки, ошибок и пр.) обычно значительно легче, чем с SSD.

📌 Обратите внимание, что сегодня чаще всего можно столкнуться с неск. форм-факторами накопителей:

• диски 3,5 дюйма — это классические HDD, довольно большие и тяжелые. Их ставят в обычные системные блоки. Используются как в домашних условиях, так и в офисных, промышленных;
• диски 2,5 дюйма — могут быть как HDD, так и SSD. Первые используются чаще всего в ноутбуках, вторые — и в ПК, и в ноутбуках;
• диски формата M2 — компактные твердотельные накопители, устанавливаемые в слот на мат. плате (подобно плашкам ОЗУ). Используются как в ПК, так и в ноутбуках (важно: обратите внимание, что 📌диски M2 могут быть совершенно разными!).

Интерфейс подключения ssd-дисков

SSD-накопители взаимодействуют с компьютером через интерфейс подключения, который определяет ключевой параметр — максимальная линейная скорость записи и чтения данных:

• SATA III (он же SATA 3.0). Классический разъем подключения со скоростью передачи данных до 6 Гбит/сек (около 750 МБ/сек). В него же можно подключить HDD и DVD-привод. Интерфейс поддерживается всеми материнскими платами и является наиболее распространенным на рынке. Обратно совместим с устаревшими сегодня форм-факторами SATA и SATA 2.0;
• M.2 (NGFF). Современный интерфейс, позволяющий подключить SSD, адаптеры Wi-Fi и Bluetooth. В зависимости от особенностей архитектуры материнской платы, пропускная способность M.2-накопителей может достигать 750 МБ/сек (SATA 3.0) или 3.94 ГБ/сек (PCI-E x4);
• PCI-E (x2, x3, x4). Интерфейс, в который обычно подключаются современные видеокарты, звуковые карты и платы захвата изображения. Основное достоинство — колоссальная пропускная способность до 4 ГБ/сек. Но придется раскошелиться.
• USB. Разъем для внешних SSD-дисков с теоретической пропускной способностью до 600 МБ/сек (USB 3.0), до 1.25 ГБ/сек (USB 3.1), до 2.5 ГБ/сек (USB 3.2), до 5 ГБ/сек (USB 4.0). USB 3.2 и 4.0 только анонсированы, но обещают серьезный прорыв в скорости чтения/записи информации.

Кулеры, радиаторы, вентиляторы и другие типы систем охлаждения.

К этим типам устройств можно отнести все то, что отвечает за охлаждение комплектующих и температуру внутри системного блока.

К ним относятся:

Материнская плата

Иногда ее называют системной платой, или по англ.: motherboard.

Материнская плата — явл. основанием, к которому подключаются другие компоненты компьютера: ЦП, видеокарта, диски и т.д. Разумеется, что в зависимости от модели мат. платы и ее производителя — на ней могут быть самые разные разъемы и встроенные устройства (например, есть платы со встроенной видеокартой, Wi-Fi модулем и пр.).

Если вы собираете ПК самостоятельно — убедитесь, что ваша выбранная мат. плата, ЦП, ОЗУ совместимы между собой (т.е. имеют одинаковые разъемы и «поддерживают» друг друга)! Более подробно об этом здесь. 

*

*

В рамках этой заметки, думаю, правильно было бы обратить внимание читателя на главные моменты при выборе мат. платы.

📌 Во-первых, мат. платы могут быть разных габаритов (форм-фактор):

Разумеется, в зависимости от размеров платы — кол-во портов, слотов, и встроенных компонентов может сильно разница.

В домашнем ПК чаще всего используют ATX и Micro-ATX. Обычно мат. плату подбирают с учетом корпуса, который вы хотите (можете) использовать.

📌 Во-вторых, обратите внимание на сокет (это спец. разъем на плате под установку центрального процессора). Разумеется, и на ЦП и на мат. плате эти разъемы должны совпадать (иначе ЦП просто не получится установить).

Сегодня наиболее популярны след. сокеты:

• для AMD: AM4, AM3 , AM3, AM2 , AM2, SP3, TR4;
• для Intel: LGA 2066, LGA 1151 v2, LGA 2022-3, LGA 1151, LGA 1150, LGA 1155, LGA 2022, LGA 775, LGA 1156, LGA 1366.

📌 В-третьих, материнские платы от одного производителя, с одним и тем же форм-фактором и сокетом могут отличаться чипсетами (по англ.: «chipset»). Это набор микросхем, которые связывают компоненты компьютера между собой.

От чипсета зависит поддержка тех или иных процессоров, возможность их 📌разгона, число слотов под ОЗУ и пр. параметры. В домашних условиях, в основном, опираются на тот чипсет, который позволит (в случае чего) выполнить небольшой разгон ЦП (например, у AMD B450).

Сегодня при покупке мат. платы можно встретить следующие чипсеты (для справки):

• У AMD: A320, A520, B350, B450, B550, X370/X470, X399 (прим.: A320 — наиболее бюджетный вариант, разгон ЦП выполнить не позволит);
• У Intel: H310, H510, B360, B560, H370, H570, Q370, Z370, Z390, X299.

Назначение

Условно видеокарты можно разделить на три категории:

Офисные. Дешевые маломощные адаптеры, используемые в основном для подключения 2-3 мониторов одновременно. Не требуют дополнительного питания, имеют скромные характеристики и пассивную систему охлаждения. Пропускная способность не превышает 128 бит (чаще — 64);

Игровые. Мощные GPU с продуманной системой охлаждения, обеспечивающие быстрый просчет сложных графических 3D-объектов и сцен. Имеют высокочастотный процессор, большое количество оперативной памяти (от 4 ГБ), высокую пропускную способность (от 128 бит).

Профессиональные. Узконаправленный и дорогой класс устройств, задача которых — обеспечить максимальную скорость обработки графических данных в специализированных приложениях для рендера, видеомонтажа, моделирования. Несмотря на стоимость и процессор, идентичный игровым картам, профессиональные GPU не подходят для игр.

Профессиональный сегмент трогать не будем, поскольку эти модели покупают осознанно. Сосредоточимся на остальных категориях.

Оперативная память (озу)

Оперативная память(ОЗУ, по англ. RAM (Random Access Memory)) — кратковременная энергозависимая память, в которой хранится выполняемый машинный код, входные, выходные данные, обрабатываемые процессором. От ее объема и пропускной способности (скорости передачи данных) зависит напрямую производительность ПК!

В домашних ПК, как правило, в качестве ОЗУ выступают неск. небольших плашек (как на фото ниже 👇).

📌 Важно: память для классических ΠK носит маркировку DDR SDRAM. Для портативных ПК и ноутбуков — есть уменьшенные варианты плашек: DDR SO-DIMM (в принципе, они совершенно разные по габаритам и вы их вряд ли перепутаете…).

При выборе памяти (📌пример для ноутбука) необходимо обратить внимание на:

1. Тип (поколение) памяти. Маркируются следующим образом: DDR2, DDR3, DDR4, DDR5 (обратите внимание, что DDR4 нельзя установить вместо DDR 3 — у них разные разъемы. При покупке необходимо учитывать совместимость ОЗУ с мат. платой и процессором);
2. Объем (2 ГБ, 4 ГБ, 8 ГБ и пр.). Чаще всего для домашнего ПК сегодня выбирают объем ОЗУ не меньше 8 ГБ;
3. Частота шины. Как правило, чем выше частота — тем быстрее работает память. Измеряется частота в мегагерцах (МГц). Например, 2400 МГц;
4. Тайминги (задержка). Чем ниже тайминги — тем лучше для производительности. Обычно, на эти параметры смотрят любители игр, а также при необходимости работы со спец. софтом.

Организация охлаждения

В процессе работы компоненты компьютера существенно нагреваются, а потому отвод тепла из системного блока критически важен. В противном случае горячий воздух будет циркулировать внутри корпуса, перегревая железо. Чем это чревато:

• падением производительности (троттлинг);
• быстрым износом термоинтерфейса процессора, видеокарты, материнской платы;
• регулярными перезагрузками и отключениями;
• выходом ПК из строя;
• риском пожара (шанс крайне мал, но есть).

Хотите себя обезопасить? Тогда ориентируйтесь на эту схему.

Вентиляторы, размещенные на фронтальной панели (не менее 1), нагнетают холодный воздух в корпус, остужая процессор, видеокарту и диски, установленные в передней части корпуса.

Нижнее расположение блока питания позволит ему всасывать воздух не из корпуса (как при верхнем размещении), а извне, что положительно отразится на сроке службы и КПД компонента.

Горячие воздушные массы выдуваются через заднюю стенку или верхнюю крышку (если предусмотрена перфорация).

P.S. самыми горячими компонентами компьютера являются процессор и видеокарта.

Подытожим. Корпус должен быть просторным, хорошо вентилируемым и прочным. В идеале выбирать модели с толстыми стенками, антивибрационными прокладками и легким доступом к компонентам.

Производительность

Главное заблуждение: оценивать мощность видеокарты по количеству оперативной памяти. Производительность определяется ТОЛЬКО процессором. ОЗУ — это емкость для хранения данных, не более. По классификации видеокарты можно разделить на три сегмента:

Начальный уровень. Недорогие модели стоимостью до 200$, способные выполнять широкий спектр задач и обеспечивать неплохую производительность в играх при FullHD-разрешении и средне-высоких настройках графики. Зачастую не требует дополнительного питания от БП и потребляет всего 75Вт под нагрузкой. Охлаждение простое, на основе алюминиевого радиатора и 1-2 вентиляторов. Объем памяти — до 4 ГБ при шине 128 бит.

Средний уровень. Стоят от 200 до 400$. Максимально сбалансированные модели для игр на высоких и максимальных настройках графики при FullHD-разрешении. Потребляют от 150 до 250 Вт под нагрузкой, требуют дополнительного питания. Система охлаждения организована сложней и зачастую включает тепловые трубки или испарительную камеру для отвода горячего воздуха от процессора.

Топовый уровень. Дорогое удовольствие с ценной от 400$ и выше, в зависимости от конфигурации, производительности, изготовителя. Их мощность избыточна для FullHD-разрешения, а потому оптимальный вариант — 2560х1440 или 4К-картинка в играх на высоких настройках.

Если вы покупаете видеокарту только для подключения двух небольших мониторов, то можно ограничиться самой дешевой моделью на рынке.

Также стоит понимать, что не всякий центральный процессор позволит задействовать потенциал мощного ускорителя. Например, связка из Intel Core Pentium G4600 и nVidia GeForce GTX 1080 Ti будет несбалансированной (процессор в играх трудится на 100%, а ускоритель в лучшем случае на 30%).

Оптимальный показатель: нагрузка на GPU — 100%, а CPU задействован на 50-60%. В таком случае система будет работать стабильно.

Процессор (и кулер)

Также его называют: ЦП, чип, камень, кремний, CPU…

Центральный процессор (ЦΠ) — в прямом смысле слова «мозг» компьютера. От его производительности напрямую зависит скорость выполнения подавляющего большинства задач, которые вы делаете на ПК.

Наиболее популярны в свободной продаже сегодня ЦП от производителей AMD и Intel. При выборе процессора стоит учитывать неск. важных моментов:

1. требуемая производительность (обычно, выбор ПК начинают именно с этого — с определения для чего вообще нужно устройство. От этого будет зависеть требуемое кол-во ядер и тактовая частота). Оценить и сравнить производительность разных процессоров 📌можно с помощью спец. сервисов;
2. сокет (разъем). Это особенно важно, если у вас уже есть мат. плата, и вы хотите под нее купить ЦП. Про сокеты более подробно выше;
3. возможность разгона (т.е. возможность повышения производительности ЦП, задав вручную определенные настройки, выходящие за рамки оптимальных). Отмечу, что далеко не каждый ЦП можно 📌разогнать (для этого обычно выбирают специальные версии ЦП c индексом «K» и мaт. плату на Z-чипсете — это у Intel);
4. кол-во ядер (вычислительный блок, способный выполнять линейную последовательность задач за определенное время) и тактовая частота (например, 3500 МГц). Как правило, чем больше ядер и выше их частота — тем производительнее ЦП (в определенных случаях это правило не работает);
5. встроенная/интегрированная графика(например, Intel HD Graphics или AMD Vega) — при наличии встроенного граф. ядра нет необходимости в покупке отдельной дискретной видеокарты (что позволяет сэкономить!). Правда, стоит отметить тут два момента: во-первых, мат. плата должна поддерживать такой ЦП; во-вторых, встроенное граф. ядро не подходит для игр (разве только для 📌старых…).

📌 Про охлаждение

Процессор при работе достаточно сильно греется, и поэтому для его охлаждения требуется спец. устройства (например, система водяного охлаждения. Вообще, в домашних условиях — чаще всего используется классический кулер: радиатор вентилятор на нем).

Сегодня в продаже есть самые разные виды кулеров: любых размеров, форм, материалов (из которых изготовлены и пр.). Я бы отметил в этом плане следующее:

• процессоры могут идти с кулерами в комплекте (BOX-версия), и без него (Trey, OEM);
• боксовый кулер (идущий в комплекте к ЦП), как правило, не всегда хорошо справляется со своей задачей: сильно шумит, при определенных условиях не может удержать температуру в оптимальной границе;
• кулер башенного типа (с медными тепло-трубками) как правило справляется со своей задачей лучше (да и шума от него меньше);
• при выборе кулера учитывайте его высоту (и высоту вашего корпуса), сокет (на который он идет), уровень рассеивания тепла (прим.: на кулерах, обычно, всегда пишется с каким ЦП они способны справиться: например, ЦП не более 125 Вт).

Разъемы

Все компьютерные комплектующие требуют электропитания для правильной работы. Но есть нюансы:

• оперативной памяти, сетевой карте, маломощным видеокартам (потребление до 75 Вт) достаточно тока от материнской платы;
• процессору, жестким дискам, мощным графическим ускорителям требуется дополнительное питание.

Основной набор разъемов выглядит так:

• 24 pin (или 20 4 pin): питание материнской платы;
• CPU (4 pin): питание процессоров с максимальным теплопакетом 95 Вт;
• CPU (8 pin/4 4 pin): питание процессоров с теплопакетом боле 95 Вт;
• PCI (6 pin): питание видеокарт с потреблением до 150 Вт;
• PCI (8 pin/6 2 pin): питание видеокарт с потреблением до 250 Вт;
• Molex (4 pin): питание CD/DVD-приводов и жестких дисков с интерфейсом IDE (сегодня не используется), а также вентиляторов систем охлаждения и плат расширения;
• SATA: питание HDD, SSD, дисководов с интерфейсом SATA (современный стандарт).
• FDD (4 pin): питание флоппи-дисководов (сегодня не используются).

Набор портов подключения выбирается на основании конкретного компьютера. Вы должны просчитать количество и наименование разъемов исходя из текущих потребностей сделать небольшой запас под диски и (возможно) видеокарты.

Некоторые графические ускорители могут потребовать 2-3 PCI-разъема (8 6 pin, 8 8 pin, 8 8 8 pin). Изучайте спецификацию устройства до его покупки, чтобы не пришлось менять блок.

Оптимальная (распространенная в практике) конфигурация портов для БП выглядит следующим образом:

• 24 pin: обязательно;
• CPU 4 pin: обязательно (если чип требовательный или планируется разгон, то лучше 4 4 pin;
• PCI 6 pin: обязательно (смотрите на характеристики видеокарты);
• Molex 4 pin: 3-4 штуки;
• SATA: от 4 штук.