Лабораторные работы по архитектуре компьютеров. Лабораторные-работы-по-архитектуре-компьютера. Лабораторные работы по архитектуре компьютера
 Скачать 0.74 Mb.
|
|
Литература: 1. Бабич, Н. П. Компьютерная схемотехника. Методы по- строения и проектирования / Н. П. Бабич, И. А. Жуков : учеб- ное пособие. – Киев : МК-Прогресс, 2004. – С. 18–26. 2. Марек, Р. Ассемблер на примерах. Базовый курс / Р. Ма- рек. – СПб. : Наука и техника, 2005. – C. 12–15. 15 РАБОТА 2. ЦЕНТРАЛЬНЫЕ И ВНЕШНИЕ УСТРОЙСТВА ПК Цель работы: изучение функционального взаимодействия цен- тральных и внешних устройств компьютера и их характеристик. Приборы и принадлежности: комплектующие элементы системного блока компьютера: корпус системного блока, блок питания, материнская плата, процессор, оперативная память, видеокарта, жесткий диск. Блок CD/DVD-ROM, монитор, кла- виатура, мышь. Кулер, термопаста, отвертка плоская, отвертка крестовая, компьютерные болты. 2.1. Краткая теоретическая часть Персональный компьютер (ПК) настольного исполнения в ми- нимальной конфигурации состоит из следующих составных ча- стей: системный блок, монитор, клавиатура, манипулятор-мышь. 2.1.1. Корпус системного блока представляет собой прямо- угольный параллелепипед, изготовленный из листового метал- ла (сталь, алюминиевый сплав), внутри которого расположены все компоненты, необходимые для функционирования ПК. Не- важно, какая компания изготовила корпус компьютера, любой корпус компьютера соответствует единому стандарту, называ- емому формфактором. Формфактор (form factor) – это стандарт технического из- делия, описывающий совокупность его технических параме- тров, например форму, размер, положение и типы разъемов, требований к вентиляции, напряжениям и прочих параметров. Различают два типа формфактора корпуса ПК: АТ и АТХ. Формфактор АТ (англ. «Advanced Technology» – передовая технология, класс РС на процессорах 286: технология использо- валась для компьютеров, включая Pentium-1) – это первый широ- ко использовавшийся формфактор в персональных компьютерах в 80-х годах прошлого века и в настоящее время больше не про- изводится. Формфактор AT был создан IBM в 1984 году и пришел на смену ранее существовавшим форм-факторам PC и XT. Формфактор АТХ (от англ. «Advanced Technology 16 Extended» – передовая технология расширенная) – формфак- тор персональных настольных компьютеров. В 1995 году корпорация INTEL предложила новую специфика- цию корпуса – систему блока АТХ (AT eXtention). Его появление обусловлено возросшей мощностью персональных компьютеров и наличием большого числа внешних устройств, подключаемых к ПК, а также встроенной микросхемой в материнскую плату, что повысило требования к охлаждению этих элементов. Форм- фактор АТХ является доминирующим форматом для массово-вы- пускаемых компьютеров, начиная с 2001 года. В зависимости от габаритных размеров корпусы системных блоков делятся на типы, перечень которых приведен в табл. 2.1. Таблица 2.1 Размеры корпусов системных блоков ПК Тип корпуса Высота (см) Ширина (см) Длина (см) Desktop 20 45 45 Slimline 7 35 45 Mini Tower 45 20 45 Midi Tower 50 20 45 Big Tower 65 20 48 Super Big Tower 75 22 48 File Server 75 35 55 Насколько это важно – знать формфактор ПК? От правильности выбора формфактора компьютера зави- сит множество немаловажных параметров: например, уровень шума, температура корпуса, вентиляция, которые влияют на работу комплектующих внутренних частей системного блока: в первую очередь жесткого диска, центрального процессора, других составных частей системного блока. Формфактор АТХ определяет следующие основные харак- теристики ПК: – геометрические размеры материнских плат; – общие требования по положению разъемов и отверстий на корпусе; 17 – положение блока питания в корпусе; – геометрические размеры блока питания; – электрические характеристики блока питания и цвета проводов; – форму и положение ряда разъемов (преимущественно питания). Пример: цвет проводов стандарта ATX (см. табл. 2.2). Таблица 2.2 Цвет проводов стандарта ATX Цепь Цвет провода Пояснение +5V Красный Основное напряжение +12V Желтый Питание двигателей устройств и интерфейсных цепей -5V Белый Не используется. Присутствует для соблюдения стандарта ISA Bus -12V Синий Питание интерфейсных цепей +3,3V Оранжевый Питание процессора +3,3V Sence Коричневый Сигнал обратной связи стабилизатора +3,3V +5VSB Малиновый Дежурный маломощный источник +5V PS-ON Зеленый Сигнал включения источников питания PW-OK Серый Сигнал «питание в норме» GND Черный Общий провод относительно питающих напряжений 2.1.2. В корпусе системного блока размещаются следующие компоненты: – материнская (системная) плата; – блок питания; – жесткий диск; – дисковод гибких дисков; – привод CD/DVD дисков; – платы расширения (устанавливаются в слотах материнской платы, а крепятся к задней стенке корпуса системного блока). Материнская плата является главной составной частью персонального компьютера. От ее качества и быстродействия 18 напрямую зависит стабильность и скорость работы всего ком- пьютера. Материнская плата задает фундаментальные параметры компьютера (тип процессора, тип памяти), определяющие уро- вень производительности, а также практические параметры (формфактор, количество слотов расширения, наличие инте- грированных устройств), потребительские свойства и возмож- ную сферу применения. 2.1.3. На материнской плате размещено следующее: – сокет для установки процессора; – основной набор микросхем материнской платы (чипсет); – микросхема BIOS (Basic Input Output System); – модули ОЗУ; – слоты для установки плат расширения; – коннекторы для подключения IDE- или SCSI-устройств и FDD; – вспомогательные коннекторы для подключения индика- торных элементов и кнопок управления, расположенных на передней панели корпуса; – внешние порты для клавиатуры, мыши, принтера, шины USB и др. Размеры материнской платы определяются также форм- фактором. Основные их формфакторы перечислены в таблице 2.3. Таблица 2.3 Форм-_фактор_Физические_размеры_(мм)_Специфи-_кация,_год_Примечание'>Формфакторы материнских плат Форм- фактор Физические размеры (мм) Специфи- кация, год Примечание XT (8,5 × 11)″ (216 × 279) IBM, 1983 Архитектура IBM PC XT AT (12 × 11 – 13)″ (305 × 279÷330) IBM, 1984 Архитектура IBM PC AT (Desktop/Tower) ATX (12 × 9,6)″ (305 × 244) Intel, 1995 Для системных блоков типов MiniTower, Full- Tower 19 Форм- фактор Физические размеры (мм) Специфи- кация, год Примечание Mini ATX (11,2 × 8,2)″ (284 × 208) Intel, 1995 Для системных блоков типа Tower и компактных Desktop Mi- cro ATX (9,6 × 9,6)″ (244 × 244) Intel, 1997 Имеет меньше слотов, чем ATX 2.1.4. Непосредственно на материнскую плату устанавлива- ются: – процессор; – радиатор процессора с кулером; – модули оперативной памяти; – платы расширения (крепятся винтами к задней стенке си- стемного блока). Такие модули, как блок питания, жесткий диск, дисковод гиб- ких дисков, привод CD/DVD дисков, размещаются в специальных отсеках корпуса системного блока и крепятся к нему винтами. 2.2. Практическая часть Задание 1.1. Идентификация компонентов системного блока Получите у преподавателя набор компонентов, предназна- ченных для сборки системного блока ПК. Определите форм- фактор корпуса ПК. Аккуратно разложите компоненты на сто- ле, определите их назначение и заполните таблицу 2.4. Таблица 2.4 Основные компоненты системного блока ПК № Наименование компонента Модель, тип, функциональное назначение 1. Формфактор корпуса 2. Материнская плата 3. Блок питания 4. Жесткий диск 5. Дисковод гибких дисков Продолжение таблицы 2.3 20 № Наименование компонента Модель, тип, функциональное назначение 6. Привод CD/DVD дисков 7. Кулер 8. Другое... Задание 1.2. Идентификация компонентов материнской платы Определите расположение на материнской плате основных установленных компонентов, а также компонентов, которые на нее устанавливаются, и заполните таблицу 2.5. Таблица 2.5 Основные компоненты материнской платы ПК № Наименование компонента Установленные компоненты (или требуется установить) Модель, тип, функциональ- ное назначение 1. Socket для установки процессора 2. Процессор 3. Радиатор процессора с кулером 4. Чипсет 5. Модули оперативной памяти 6. Микросхема BIOS 7. Слоты для плат расширения 8. Платы расширения 9. Внешние порты для клавиатуры 10. Внешние порты для мыши Продолжение таблицы 2.4 21 № Наименование компонента Установленные компоненты (или требуется установить) Модель, тип, функциональ- ное назначение 11. Внешние порты для принтера 12. Шины USB внутренние 13. Внешние порты для USB 14. Другое... Задание 2. Установка процессора и радиатора с кулером Сборка компьютера начинается с установки процессора в сокет материнской платы. У сокета процессора на системной плате поднимите на 90 о С рычаг фиксации контактов. Этот ры- чаг может быть пластмассовым или металлическим. Процессор поднесите к сокету и определите положение клю- чей-контактов, пропущенных по углам корпуса процессора и сокета. Процессор должен устанавливаться в сокет без усилий, в противном случае можно у процессора погнуть контакты. Закройте рычаг сокета. Усилие, прикладываемое к рычагу, не должно быть слишком большим. Для охлаждения процессора используется радиатор с закре- пленным на нем кулером (вентилятором). Для повышения эф- фективности передачи тепла от процессора радиатору приме- няется термопаста (например, типа КПТ-8), которая наносится на крышку процессора перед установкой на него радиатора. На центр крышки процессора из тюбика наносится тонкий слой термопасты. На процессор очень аккуратно наложите радиатор и при- жмите его к процессору. Закрепите радиатор. Задание 3. Установка модулей памяти Перед установкой модулей памяти обязательно следует найти в документации на системную плату таблицу установки модулей по слотам. Продолжение таблицы 2.5 22 Существуют определенные ограничения по комбинациям модулей в слотах. Обычно одиночный модуль должен быть установлен в первый слот первого банки памяти. Если чип- сет, на базе которого построена системная плата, имеет двух- канальную конфигурацию памяти, то для активации двухка- нальной памяти в разные банки памяти можно устанавливать только одинаковые по структуре модули памяти. При установке модуль памяти вводится в направляющие сло- та, при этом следует проследить, чтобы прорези (ключи) в пе- чатной плате модуля памяти и пластмассовые выступы на слоте совпадали. Защелки на слотах должны быть отведены в сторону. Для окончательной установки модуля памяти надо силь- но нажать двумя пальцами по краям модуля. При правильной установке защелки должны зафиксировать модуль в слоте, в этом случае обычно раздастся негромкий щелчок. Если фик- сации не произошло, значит, модуль при установке был непра- вильно ориентирован или делается попытка установить непод- ходящий для этой системной платы модуль памяти. Для двухканальных вариантов модули памяти устанавлива- ются в разные слоты (банки). Принято использовать для сло- тов разноцветную пластмассу, поэтому рекомендуется уста- навливать модули в слоты одинакового цвета. Задание 4. Монтаж материнской платы Системная плата крепится в корпусе компьютера на метал- лических шестигранных резьбовых втулках. Шестигранные втулки ввинчиваются в тех точках крепления на корпусе системного блока, где есть отверстия с резьбой. Ме- таллические втулки используются не только для крепления си- стемной платы, но и для создания точек заземления. Как правило, две такие точки заземления имеются у края системной платы, где находятся слоты расширения. Для эффективного заземления на системной плате вокруг крепежных отверстий (не обязательно всех) выполняется токопроводящая дорожка. В тех точках кре- пления, где на системной плате нет заземляющей токопроводя- щей дорожки, при использовании металлических втулок следует дополнительно использовать пластмассовые шайбы. 23 Определившись с точками крепления, установите систем- ную плату в корпус. Если блок питания размещен над по- верхностью системной платы (как в корпусах Mini Tower), то убедитесь, что радиатор процессора не упирается в блок пи- тания (остается зазор около 10 мм). Крепить системную плату винтами следует только после проверки совпадения всех кре- пежных стоек с отверстиями на системной плате, возможности свободной установки блока питания и отсутствия заглушек в корпусе напротив слотов расширения, в которые предполага- ется установить платы расширения. Удалять все заглушки не следует, так как через неиспользуемые отверстия будет наби- раться пыль и появится возможность попадания посторонних предметов внутрь системного блока. Задание 5. Подключение органов управления На лицевой стороне корпуса системного блока расположе- ны несколько кнопок управления (включение питания, сброс) и светодиодных индикаторов (питание, работа накопителей). Для их подключения на материнской плате имеется контакт- ная панель, к которой присоединяются все разъемы, идущие от электронных элементов лицевой панели корпуса, в том числе и от динамика. Как правило, контактная панель расположена в одном из углов материнской платы. Подключать разъемы следует в соответствии с указаниями в документации на материнскую плату. На самой материнской плате назначение групп контактов обычно маркируется краской. Для определения назначения штекеров найдите на их корпусах условные обозначения, а если они непонятны или надписей нет, то проследите, куда идет провод от того или иного разъема. При подключении светодиодных индикаторов обратите внимание на полярность подсоединения разъема. Обычно цветной проводок подключается к «+», а черный или белый – к «–» на материнской плате (разъем «+» маркируется краской). Задание 6. Подключение разъемов питания Блок питания всегда закреплен на корпусе системного бло- ка и в процессе сборки, как правило, не снимается. Исключе- 24 нием могут быть случаи, когда используется малогабаритный корпус и блок питания мешает установке материнской платы. В первую очередь следует подключить разъем кулера (вен- тилятора системы охлаждения процессора). Обычно разъем питания кулера представлен в виде миниатюрного трехкон- тактного разъема, который следует присоединить к аналогич- ному разъему на материнской плате. Затем подключается основной разъем блока питания. Разъ- ем на кабеле должен до конца пойти в ответную часть на ма- теринской плате, а защелка разъема надежно зафиксироваться. В ряде случаев для питания процессора используется до- полнительный разъем +12 В. Необходимость такого варианта надо уточнить по документации, четырехконтактный разъем для данной цепи всегда находится около сокета процессора. Задание 7. Установка накопителей Установка накопителя на гибких магнитных дисках, жест- кого диска, а также привода CD/DVD-дисков производится по одним и тем же правилам. Прежде всего, накопители нужно установить в соответству- ющие их физическим размерам отсеки корпуса системного блока и надежно закрепить винтами. После этого необходимо подключить их к соответствующим интерфейсным разъемам и разъемам питания. Для подключения жестких дисков на системной плате уста- навливаются один или два 40-контактных разъема для IDE- интерфейса или несколько SATA-разъемов. Для всех совре- менных IDE-винчестеров требуется использовать 80-жильный шлейф. При использовании 40-жильного шлейфа винчестер не сможет передавать информацию с максимально доступной ему скоростью. При установке жесткого диска, прежде всего, необходимо с помощью перемычек, расположенных на задней стороне корпу- са, задать режим его работы: Master или Slave (режим Cable ис- пользуется крайне редко). Для единственного системного жестко- го диска следует устанавливать режим Master. Далее к жесткому диску подключаются интерфейсный шлейф и разъем питания. Практически всегда первый провод (красный или черный) шлей- 25 фа находится ближе к разъему питания жесткого диска. Системные платы, поддерживающие интерфейс SATA, име- ют дополнительные разъемы для SATA-интерфейса. К каждо- му такому разъему подключается только одно устройство с по- мощью кабеля SATA. Для подключения питания используется переходник, который одним концом присоединяется к разъему питания жесткого диска SATA, а другим – к разъему на кабеле блока питания. Винчестеры с интерфейсом SATA джамперов для выбора типа устройства не имеют. Привод CD/DVD-дисков подключается точно так же, как и жесткий диск. Но для повышения производительности ком- пьютера желательно подключать привод CD/DVD-дисков на второй канал (разъем) IDE-интерфейса. Для привода CD-RW лучше устанавливать режим Master. При установке двух оп- тических приводов, например CD-RW и DVD, их разрешается подключить на один шлейф. Один привод должен работать в режиме Master, а второй – в Slave. На приводе CD/DVD-дисков имеются дополнительные разъемы, предназначенные для подключения аналогового ау- диокабеля к звуковой плате. Этот кабель можно не устанавли- вать, если не предполагается прослушивать через компьютер диски типа аудио-CD. |