Что находится в процессоре компьютера список

Устройство системного блока: состав и характеристики компонентов

Системный блок — на первый взгляд, простое инженерное решение в форме коробки, назначение которого, объединение компонентов базовой архитектуры ПК.

Базовая архитектура ПК — это основные компоненты системного блока, без которых невозможна работа компьютера.

В чём же сложность системного блока, как решения? Для нас ни в чём, потому что дизайнеры и инженеры продумали всё до мелочей — нам не нужно ломать голову над тем, как и что устанавливать в системный блок. К тому же, продумано расположение компонентов с учётом их охлаждения.

Состав системного блока

В базовый состав системного блока входят следующие компоненты:

Графический процессор видеокарты может быть встроен в центральный процессор и использовать часть оперативной памяти для своей работы.

Характеристики компонентов системного блока

Параметры компьютера напрямую зависят от характеристик компонентов, которые входят в состав системного блока.

Корпус системного блока

Неотъемлемой частью системного блока является корпус, который имеет отсеки для установки материнской платы (1), накопителей (2), блока питания (3) и нишу для прокладки кабелей питания (кабель менеджмент (4)).

Отсеки корпуса системного блока

Не стоит забывать об охлаждении компьютера — корпус имеет места для установки кулеров забора холодного и отвода горячего воздуха. Захват холодного воздуха осуществляется кулерами, расположенными в лицевой и боковой области корпуса. Выброс горячего воздуха производится вентиляторами на тыльной и верхней стороне системного блока.

Воздушное и водяное охлаждение ПК

При возможности применения водяного охлаждения, корпус оснащается специальными отверстиями для прокладки трубок и местом установки блока охлаждения жидкости.

К основным характеристикам корпуса системного блока, можно отнести:

Материнская плата

Системная плата — основа любой архитектуры ПК — объединяет компоненты системного блока в единое целое. На материнскую плату устанавливаются — процессор и система охлаждения процессора, оперативная память, видеокарта. К ней подключаются — накопители (SSD, HDD), блок питания, прочие считывающие и записывающие устройства, а также вся периферия компьютера (клавиатура, мышь, монитор (опционально), принтер, сканер, МФУ, шлем виртуальной реальности и т.д.)

Подключение периферийных устройств к материнской плате

Материнская плата, в зависимости от характеристик, может иметь:

Процессор

Центральное процессорное устройство или ЦПУ (CPU) — ядро системного блока, отвечает за выполнение программного кода, взаимодействует практически со всеми компонента архитектуры ПК.

Современные модели процессоров оснащаются встроенной графикой, что позволяет исключить видеокарту из состава системного блока. По характеристикам, такие процессоры подходят для домашних/офисных или бюджетных игровых компьютеров. При правильной настройке BIOS, встроенный графический процессор способен задействовать до 2 Гб оперативной памяти под свои нужды.

Охлаждение процессора

На процессор ложится основная нагрузка, в результате выделяется огромное количество тепла и устройство нуждается в охлаждении. В зависимости от мощности процессора, варьируются и размеры воздушной системы охлаждения. Чем большее количество тепла нужно рассеивать, тем крупнее габариты процессорных кулеров.

Процессорные кулеры

Оперативная память

Оперативное запоминающее устройство или ОЗУ — энергозависимая память, в которой находится исполняемый процессором код (программа), промежуточные данные ввода/вывода, настройки драйверов и временные параметры операционной системы.

Оперативная память с радиаторами пассивного охлаждения

Главные характеристики оперативной памяти — объём и частота работы — чем выше показатели, тем лучше.

Накопители SSD и HDD

В состав системного блока могут входить два вида накопителей — твердотельный (SSD) и жёсткий диск (HDD).

Твердотельный накопитель (SSD) и жёсткий диск (HDD)

Твердотельный накопитель или SSD — обладает высокой скоростью чтения/записи, хорошо подходит для установки операционной системы и обеспечивает «молниеносный» старт компьютера. Из минусов, имеет небольшой объём и ограниченный ресурс на операции чтения/записи.

Жёсткий диск или HDD — имеет большой объём, подходит для хранения фото, видео, игр, обладает высоким ресурсом в отношении операций чтения/записи. Из минусов, низкая скорость чтения/записи, при длительной эксплуатации появляются битые сектора.

Блок питания

Блок питания или БП — основной питающий компонент системного блока. От мощности и характеристик блока питания зависит стабильность работы всей системы.

К важным характеристикам БП относятся следующие параметры:

Видеокарта

Графическая карта — главный компонент игрового системного блока. От видеокарты зависят качество и производительность графики в играх.

Основные характеристики, на которые стоит обратить внимание, при выборе видеокарты:

Прочие компоненты

Мы ознакомились с базовыми компонентами в составе системного блока. Существует множество других устройств, которые могут значительно расширить функционал компьютера:

Устройство системного блока

Подведём итог, на наглядном примере, посмотрим на устройство системного блока, а также на расшифровку его характеристик.

Устройство системного блока

Расшифровка характеристик системного блока

Возьмём, для примера, следующие характеристики и расшифруем их:

[Intel Core i3 9100F, 4×3600 МГц, 8 ГБ DDR4, GeForce GTX 1650, SSD 512 ГБ, без ОС]

* Можно уточнить в подробных характеристиках системного блока.

Источник

Из чего состоит центральный процессор?

Центральный процессор часто называют «мозгом» компьютера, ведь он, как и человеческий мозг, состоит из нескольких частей, собранных воедино для работы над информацией. Среди них есть те, что отвечают за прием информации, ее хранение, обработку и вывод. В этой статье портал TechSpot разбирает все ключевые элементы процессора, за счет которых и работают ваши компьютеры.

Этот текст входит в серию статей, в которых тщательно разбирается работа ключевых компонентов компьютера. Кроме того, если вы заинтересовались темой, рекомендуем ознакомиться с переводами статей серии «Как разрабатываются и создаются процессоры?».

Итак, приступим. Любому вычислительному устройству нужно нечто наподобие центрального процессора. По сути, программист пишет код для выполнения собственных целей, а затем процессор выполняет его для получения необходимого результата. Процессор также подключен к другим частям системы, вроде памяти и устройств ввода/вывода, чтобы обеспечить загрузку необходимых данных, но в этой статье мы не будем акцентировать на них внимание.

Фундамент любого процессора: архитектура набора команд

Чуть менее распространенными и более нишевыми являются MIPS, RISC-V и PowerPC. Архитектура набора отвечает за ряд основных вещей: какие инструкции процессор может обрабатывать, как он взаимодействует с памятью и кэшем, как задача распределяется по нескольким этапам обработки и др.

Чтобы лучше понять устройство процессора, разберем его элементы в том порядке, по которому выполняются команды. Различные типы инструкций могут следовать разными путями и использовать разные компоненты ЦП, поэтому здесь они будут обобщены, чтобы охватить максимум. Начнем с базового дизайна одноядерных процессоров и постепенно будем переходить к более продвинутым и сложным экземплярам.

Блок управления и исполнительный тракт

Исполнительный тракт подобен двигателю и, как следует из названия, это путь, по которому данные передаются при их обработке. Он получает входные данные, обрабатывает их и отправляет в нужное место после завершения операции. Блок управления, в свою очередь, направляет этот поток данных. В зависимости от инструкции, исполнительный тракт будет направлять сигналы к различным компонентам процессора, включать и выключать различные части пути, а также отслеживать состояние всего процессора.

3 основных типа команд

Команда памяти может представлять собой нечто вроде «прочтите значение из адреса памяти 1234 вместо значения А» или «запишите значение Б в адрес памяти 5678». Арифметические команды имеют вид в духе «добавьте значение А к значению Б и сохраните результат в значении В». Инструкции перехода, в свою очередь, похожи на «выполните этот код, если значение В положительное, или выполните другой код, если значение В отрицательное». Зачастую в программах используется цепочка сразу из нескольких вышеупомянутых примеров, из-за чего конечный результат выглядит примерно так: «добавьте значение адреса памяти 1234 к значению адреса памяти 5678 и сохраните его в адресе памяти 4321, если результат положительный, либо в адрес 8765, если результат отрицательный».

Перед тем, как перейти к выполнению декодированной команды, давайте уделим немного внимания регистрам.

Регистрами называются немногочисленные, но крайне быстрые фрагменты памяти процессора. У 64-битных процессоров каждый из них вмещает 64 бита, а всего их может быть несколько десятков на одно ядро. Регистры используются для хранения используемых в данный момент значений и их можно считать чем-то вроде кэша нулевого уровня. В приведенных выше примерах команд значения А, Б и В будут сохранены именно в регистре.

Арифметико-логическое устройство

Вернемся к этапу выполнения команд. Сразу отметим, что он отличается для всех трех вышеупомянутых типов команд, поэтому давайте рассмотрим каждый их них.

Самыми простыми для понимания являются арифметические команды. Эти команды отправляются в арифметическо-логическое устройство (ALU) для последующей обработки. Устройство представляет собой цепь, которая чаще всего работает с двумя значениями, отмеченными сигналом, и выдает результат.

Представьте себе обычный калькулятор. Для любого вычисления вы вводите значения, выбираете необходимую арифметическую операцию и получаете результат. Арифметическо-логическое устройство (ALU) работает по похожему принципу. Тип операции зависит от опкода команды, который управляющий автомат отправляет в ALU и которое в дополнение к базовой арифметике может производить со значениями такие битовые операции, как AND, OR, NOT и XOR. Кроме того, арифметическо-логическое устройство выводит информацию о проведенном вычислении для управляющего автомата (например, оказалось ли оно положительным, отрицательным, равным нулю или вызвало переполнение).

Несмотря на то, что арифметическо-логическое устройство чаще всего связано именно с арифметическими операциями, оно находит свое применение и в инструкциях памяти или перехода. Например, если процессору нужно вычислить адрес памяти, заданный в результате прошлого вычисления, либо в случае необходимости вычислить переход для добавления в счетчик программ, если инструкция того требует (пример: «если предыдущий результат отрицателен, перейти на 20 команд вперед»).

Команды и иерархия памяти

Команды перехода и ветвления

Кроме обычных команд перехода, существуют и условные переходы, с которыми процессору работать особенно сложно, поскольку он может выполнять несколько инструкций одновременно и конечный результат всей ветки может быть нельзя определить пока не начата работа над выполнением связанных команд.

Графическое представление конвейера, используемого в ядрах процессоров AMD Bobcat (2011). Обратите внимание, как много в нем различных элементов и стадий.

Процессоры используют тот же принцип для повышения пропускной способности команд. Конвейеры современных процессоров на архитектуре ARM или x86 могут использовать свыше 20 стадий вычислительного конвейера, а это значит, что ядро процессора одновременно обрабатывает свыше 20 различных команд. Процессоры могут отличаться по разделению этих стадий под различные нужды, но в одном из примеров, принцип работы которого находится в открытом доступе, имеется 4 цикла для выборки, 6 циклов для декодирования, 3 цикла для выполнения команд и 7 циклов для отправки результатов в память.

После того, как точно станет известен результат перехода (т.е. завершился конкретный этап на конвейере), счетчик команд обновится и процессор приступит к выполнению следующей операции. Если же результат не совпал с тем, который предугадал предсказатель команд, процессор сбросит все команды, которые начал выполнять по ошибке, и запустит работу с правильной точки.

Внеочередное исполнение

Теперь, когда вы знаете принцип работы трех наиболее распространенных типов команд, давайте уделим внимание более продвинутыми функциям процессоров. Практически все современные модели ЦП фактически исполняют команды не в порядке их получения. Существует такая функция, как внеочередное исполнение, призванная сократить время простоя процессора во время ожидания завершения остальных команд.

Ускорители и будущее процессоров

Конечно, процессор может делать все это самостоятельно, но созданный конкретно для этой цели блок будет намного более эффективен. Наглядным показателем мощностей ускорителей будет сравнение встроенного графического процессора с дискретной видеокартой. Разумеется, процессор может выполнять вычисления, необходимые для обработки графики, но наличие отдельного блока обеспечивает намного более высокую производительность. С ростом числа ускорителей фактическое ядро центрального процессора может занимать всего лишь небольшую часть чипа.

На первом рисунке снизу изображено устройство процессора Intel, выпущенного более десяти лет назад, где большая часть занята ядрами и кешем, а на втором показан гораздо более современный чип от AMD. Как мы видим, во втором случае большая часть кристалла отведена не под ядра, а под другие компоненты.

Кристалл процессора Intel первого поколения архитектуры Nehalem. Обратите внимание: ядра и кэш занимают подавляющее часть площади.

Кристалл системы на чипе от AMD. Много места отведено под ускорители и внешние интерфейсы.

Многоядерность

В случае с четырьмя ядрами процессору необходимо отправлять команды в 4 раза быстрее. Также нужно четыре раздельных интерфейса для памяти. Именно из-за наличия нескольких ядер на одном чипе, потенциально работающих с одними и теми же частями данных, возникает проблема слаженности и согласованности их работы. Предположим, если два ядра обрабатывали команду, использующую одни и те же данные, то как процессор определяет, у которого из них правильное значение? А что, если одно ядро модифицировало данные, но они не успели вовремя дойти до второго ядра? Поскольку у них есть отдельные кэши, в которых могут храниться пересекающиеся данные, для устранения возможных конфликтов необходимо использовать сложные алгоритмы и контроллеры.

Чрезвычайно важную роль в многоядерных процессорах играет и точность прогнозирования переходов. Чем больше в процессоре ядер, тем выше вероятность того, что одной из исполняемых команд будет именно команда перехода, способная в любое время изменить общий поток задач.

Физическая оболочка процессора

Несмотря на то, что большая часть этой статьи была посвящена сложным механизмам работы архитектуры процессора, не стоит забывать и о том, что все это должно быть создано и работать в виде реального, физического объекта.

Для того, чтобы синхронизировать работу всех компонентов процессора, используется тактовый сигнал. Современные процессоры обычно работают на частотах от 3.0 ГГц до 5.0 ГГц, и за последнее десятилетие ситуация особо не изменилась. При каждом цикле внутри чипа включаются и выключаются миллиарды транзисторов.

Такты важны для того, чтобы обеспечить идеальную работу каждой стадии вычислительного конвейера. Количество команд, обрабатываемых процессором за каждую секунду, зависит именно от них. Частоту можно увеличить путем разгона, сделав чип быстрее, но это в свою очередь повысит энергопотребление и тепловыделение.

Фото: Michael Dziedzic

Подытожим на примере

Чтобы подвести итоги, кратко рассмотрим архитектуру процессора Intel Core 2. Это было еще в 2006 году, поэтому некоторые детали могут быть устаревшими, но информации о новых разработках отсутствуют в публичном доступе.

На самом верху располагается кэш команд и буфер ассоциативной трансляции. Буфер помогает процессору определить, где в памяти располагаются необходимые команды. Эти инструкции хранятся в кэше команд первого уровня, а после этого отправляются в предекодер, так как из-за сложностей архитектуры x86 декодирование происходит во множество этапов. Сразу же за ними идет предсказатель переходов и предвыборщик кода, которые снижают вероятность возникновения потенциальных проблем со следующими командами.

Далее команды отправляются в очередь команд. Вспомните, как внеочередное исполнение позволяет процессору выбрать именно ту команду, которую практичнее всего выполнить в конкретный момент из очереди текущих инструкций. После того, как процессор определил нужную команду, та декодируется во множество микроопераций. В то время как команда может содержать сложную для ЦП задачу, микрооперации представляют собой детализированные задачи, которые процессору легче интерпретировать.

На самом деле, у каждого ядра процессора множество арифметическо-логических устройств и портов памяти. Команды отправляются в станцию резервации, пока не освободится устройство или порт. Затем команда обрабатывается с помощью кэша данных первого уровня, а полученный результат сохраняется для дальнейшего использования, после чего процессор может приступать к следующей задаче. На этом все!

Другие материалы по теме

Если вам хочется узнать больше о том, как создаются различные компоненты, описанные в этом тексте, то настоятельно советуем обратить внимание на вторую часть серии статей «Как разрабатываются и создаются процессоры?». Если же вы больше заинтересованы в том, как производятся физические оболочки процессоров, то вам стоит ознакомиться с третьей статьей той же серии.

Источник

Гайды: Что находится внутри системного блока и как оно работает?

Компьютеры.. Вы помните, как мы говорили об этих «существах», которые появились относительно недавно? Столько лет они собирают вокруг себя тысячи людей, привлекая своими возможностями. Кто-то играет в компьютерные игры, кто-то пишет на них статьи, а иногда они могут послужить вам вторым телевизором или хранителем информации. Пользуясь своим компьютером, вы когда-нибудь задавали себе вопрос «А я понял, как оно работает?» Если даже и задавали, то, наверное, не стали на него отвечать, залезая в интернет и теряя часы своего времени. А мы вам расскажем об этом, все равно. Точнее, уже рассказали, и собираемся об этом напомнить.

Материнская плата

Вы могли слышать о ней как о «мамке» или «материнке». Говоря о работе компьютера, в первую очередь вы должны вспоминать именно материнскую плату. Если каким-то образом можно запустить компьютер без некоторых других менее важных частей, вроде видеокарты и звуковой карты, то материнская плата является основной и самой главной частью. От нее зависит, какие составляющие компьютера будут работать, а какие нет. Начиная собирать свой компьютер с нуля, нужно начать именно с хорошей «материнки».

Своим внешним видом материнская плата может оттолкнуть новичка, так как является нереально большим сплетением микросхем, заставляющих все подключенные устройства работать как единое целое. Слабая материнская плата не выдержит сильных процессоров и видеокарт, чего нельзя сказать об обратном случае. Несовместимость платы с оборудованием является очень частым явлением, и поэтому нашим долгом будет предупредить, что покупка материнской платы — это самая важная часть создания нового компьютера или обновления старого.

Процессор

Выбрав материнскую плату, вы, наверное, задаетесь вопросом: «А что же по важности идет дальше, после материнской платы?». Догадаться не сложно — это процессор. Его «кодовыми именами» являются сокращения ЦП или ЦПУ. Процессор — это интегральная схема, которая является неотъемлемой частью системного блока в целом. Если вы хоть раз держали процессор в руках, то могли заметить, что внешне это всего лишь маленькая пластинка с большим количеством маленьких иголочек. Кстати говоря, такие иголочки пальцами лучше не трогать, а иначе можно повредить его.

Давайте представим, что системный блок — это наши кожа и кости. Имея только их, конечно, мы не будем полноценным человеком. Материнская плата — это база, на которой размещаются органы. Всяческие кровеносные сосуды, которые соединяют все органы воедино, а также удерживают их крепко в том месте, где они и должны быть — это и есть материнская плата. А процессор, конечно — головной мозг. Как вы понимаете, без него человек тоже не смог бы прожить. Этот «мозг» обрабатывает информацию, поступающую в систему.

Оперативная память

Оперативная память, если быть точнее. Ее вы знаете по сокращению ОЗУ или простецкому «Операционка». Эта немаловажная часть компьютера является, как не странно, самой обсуждаемой. Этим я хотел сказать, что 80% людей, знающих о компьютерах, при первом упоминании о них думают, в первую очередь, именно об оперативная памяти. Чем же эта, казалось бы, маленькая частичка системного блока заслужила такое внимание? Надеюсь, я смогу объяснить.

Оперативная память — это, если так можно сказать, сестра процессора. В ней во время работы компьютера хранится очень много информации. Она постоянно дополняется и заменяется, но после выключения компьютера исчезает, как изображение на вашем мониторе. То есть, это временная информация, которая поступает с процессора. Человек не имеет необходимости знать, какая именно информация поступает на оперативную память, но он должен понимать, что каждая включенная программа и каждый работающий процесс «откусывает» от ОЗУ небольшой кусочек, делая временную память меньше.

Видеокарта

Ненадолго отложив блок питания, который является обязательной частью компьютера (потому что именно с помощью него на материнскую плату подается питание), я решил перейти к видеокарте — той части компьютера, которая нужна для формирования изображения на мониторе. Если вы хоть раз соединяли монитор с помощью такого большого провода с двумя винтиками по бокам, которые нужно закручивать, то знайте, что вы засовывали провод как раз в разъем видеокарты. А еще вы знаете ее по сокращению «видюха».

Часто слабые видеокарты встроены в системную плату. Это сделано как минимум для того, чтобы компьютером можно было пользоваться даже без видеокарты. Но для нормальной работы графической системы, конечно же, нормальную видеокарту купить, все же, стоит. А если вы играете в компьютерные игры, то этот вопрос должен решаться в первую очередь.

Звуковая карта

Раз уж изображение попадает на экран монитора с помощью видеокарты, то что происходит со звуком? То же самое, только для этого уже используется звуковая карта. В отличие от многих других частей компьютера, которые имеют свои слэнговые названия, я так и не смог вспомнить, называют ли или нет звуковую карту «звуковухой», к примеру. Впрочем, это не так важно. Звуковая карта — это обязательная часть компьютера для тех, кто хочет слышать хоть что-нибудь. И не важно, используете вы колонки или наушники — все это ударяется именно в еще одну пластинку, забитую микросхемами и блоками.

Как не странно, но в отличии от других частей системного блока, которые купить для нормальной работы просто необходимо, для обычных пользователей, не связанных с музыкой и чем-то похожим, подойдет и встроенная в материнскую плату звуковая карта. Она не сможет похвастаться чистейшим звуком, но вам хотя бы не придется тратиться на лишнее железо. Если в плату встроена звуковая карта, то рядом с USB-портами вы увидите 6 круглых разноцветных портов. Зеленый и розовый — это для динамиков (наушников) и микрофона.

Сетевая карта

Наверное, если бы не сегодняшняя тенденция получать всю информацию в интернете, а также пользоваться им для общения и совместного прохождения игр (и еще тысяча других возможностей, говоря честно), я бы не упомнил о сетевой плате. Но интернетом сейчас захвачена практически вся планета, и без сетевой платы теперь не обойдется ни один компьютер. Именно поэтому напомнить вам о существовании такой карты, как сетевая, я просто обязан.

Сетевая карта очень схожа с человеческим ртом: именно рот позволяет нам общаться с другими людьми, и для этого нам не приходится соединяться с собеседником каким-нибудь проводом. За то внутри сколько каналов всяких. Именно с помощью сетевой карты можно подключиться к роутеру с помощью провода, а если в карте есть беспроводной адаптер — то и к без провода можно.

Жесткий диск

Вы ведь знали, куда записывается информация, которая находится на ваших дисках C: или D:? Да, на жесткие диски. Жесткий диск, если бы человек был компьютером, являлся бы памятью человека. Его устройство очень похоже на устройство обычного дисковода, вот только «жесткий» диск, что крутится в накопителе, несъемный. То есть, жесткий диск можно отключать и подключать к другим компьютерам, но вытаскивать «болванку» из конструкции нельзя. Иначе убьете свое железо. Первое его появление в 73 году, кстати говоря, дало жесткому диску его второе название — «винчестер».

Интересный факт заключается в том, что считывающие головки, которые нависают над крутящимся диском как иголка над патефоном, не соприкасаются с ним. Более того, между ними расстояние всего в несколько нанометров. Отсутствие этого самого контакта позволяет винчестеру дольше работать. А когда диск в нерабочем состоянии, головки уходят как бы на «парковку, где спокойно дожидаются очередного «рабочего дня» (это позволяет исключить контакт головок с диском в нерабочее время).

Блок питания

Ну, вот наш компьютер и собран. Осталось только сделать так, чтобы он начал работать. Дело в том, что на него должно как-то поступать напряжение. Именно для этого существует блок питания. В последний раз сравнивая компьютер с человеком, блок питания — это сердце. Оно подпитывает другие органы, а без него даже самые новые и качественные части тела работать все равно не будут. На то оно и сердце вашего системного блока. И при всем при этом его конструкция очень проста. Только вот проводов ужасно много.

Мало того, что блок питания раздает электричество всем частям вашего компьютера. Еще он стабилизирует напряжение и защищает систему от помех. В конце концов, в блоке всегда установлен кулер, который помогает охлаждать систему. И такой набор хороших качеств совершенно не перечеркивается какими-либо минусами. на серверах, к примеру, могут использовать сразу несколько блоков на случай того, если один из них неожиданно откажет от перегрева или перепада тока.

Источник