Аппаратное обеспечение компьютера

Подозреваю, что вводную многие помнят со школы, что дескать компьютер состоит из системного блока, устройств ввода, как то мышь и клавиатура, и устройств вывода, как то колонки и монитор. Это, конечно, не то, чтобы неправильно, но, скажем так, очень упрощенный взгляд на вещи.

Некоторые могут помнить, что системный блок состоит из ЦПУ, ОЗУ и ПЗУ. Это, однако довольно абстрактные слова.

Давайте поговорим о современных персональных компьютерах (в целом, современные ноутбуки и серверы отличаются гораздо меньше, чем можно было бы предположить). Из чего состоит системный блок? Правильный ответ, конечно, из стали, пластика, меди и кремния. Но все же нас интересуют компоненты этого самого блока. Действительно, ЦПУ (процессор), ОЗУ (оперативная память) и ПЗУ (жесткие или твердотельные диски) присутствуют. Но как они соединяются и взаимодействуют? При помощи материнской платы, да.

Материнская плата

Что такое материнская плата?

Материнская плата это много слотов и портов и две (последнее время все чаще одна) микросхемы, называемые мосты. Условно “верхняя” называется северный мост, условно “нижняя” – южный мост. Северный мост отвечает за взаимодействе ОЗУ, ЦПУ и графического ускорителя (о них позже). Южный – за взаимодействие слотов расширения, портов I/O, и т.д. Последние годы, северный мост все чаще интегрируют непосредственно на микросхему процессора.

Многие слышали, что процессор характеризуется, помимо прочего, частотой. Материнская плата тоже имеет характерную частоту: частоту системной шины. Что это за частота? Оказывается, принципиальное устройство подобных цифровых устройств полагается на т.н. сигнал синхронизации. Не вдаваясь в физические подробности, смысл сигнала синхронизации в том, что проводники, по которым проходят электрические импульсы, имеют различную длину. Как известно, скорость распространения электрического сигнала конечна и равна примерно \(3\cdot10^8\) м/с. Это, конечно, очень много. Однако, наносекундные рассинхронизации сигналов могут приводить к катастрофическим последствиям. Поэтому, чтобы избежать подобной ситуации, все сигналы изменяются только при поступлении импульса синхронизации. Частота, собственно, определяет сколько раз в секунду приходит импульс синхронизации – обычно для этого используется кварцевый генератор.

Частота системной шины определяет в основном максимальную скорость обмена информацией между ОЗУ, процессором и высокоскоростными слотами расширения.