Лекция 2 Системный блок и блок питания
учебно-методическое пособие

Лекция 2. Состав и назначение функциональных базовых узлов

Современные стационарные ПЭВМ состоят из основных (обязательных или базовых) конструктивно законченных частей: системного блока, монитора, клавиатуры и мыши.

Системный блок является конструктивной основой настольной персональной ЭВМ. В его корпусе располагается системная (материнская) плата с платами расширения и разъемами для подключения монитора, клавиатуры, мыши и различных периферийных устройств, приводы внешних накопителей, блок питания и средства принудительной вентиляции.

Корпуса отличаются друг от друга размерами, материалом, механическими свойствами и дизайном. От  типа корпуса зависят горизонтальное или вертикальное размещение используемой системной платы, ее габаритные размеры, мощность блока питания и максимальное число отсеков для накопителей с внешним и внутренним доступом.

На системной плате размещают процессор, модули оперативной памяти, микросхемы системной логики, генератор тактовых импульсов, встроенные узлы питания, дополнительные модули (звуковая карта, модем, сетевая плата и т.д.) и контроллеры ввода-вывода. На нее также устанавливают разъемы последовательных, параллельных портов, монитора, клавиатуры и мыши.

Для расширения возможностей к ПЭВМ с помощью кабелей и разъемов, расположенных на системной плате или на задней стенке системного блока, подключают периферийные устройства: печать, манипуляторы, сканеры, графопостроители и др. Для взаимодействия с такими устройствами используются стандартные порты ввода-вывода.

В стационарных моделях дополнительные устройства включаются в слоты расширения PCI и крепятся к системному блоку.

Монитор (дисплей) осуществляет визуальное отображение информации, поддерживает интерактивный графический интерфейс с пользователем и является обязательным устройством любого компьютера.

Клавиатура необходима для ввода буквенно-цифровых данных и осуществления управления компьютером.

Мышь относится к манипуляторам и предназначена в основном для ввода управляющих целеуказаний на экран монитора.

Системные блоки

Конструктивное исполнение

Размеры системного блока тесно связаны с используемой системной платой. В настоящее время наибольшее развитие получили системные блоки в виде башни с вертикальным размещением материнской платы. Корпуса разных производителей всегда отличались дизайном и габаритными размерами, но сохраняли основные монтажные установочные размеры и крепления.

По высоте башни подразделяются на микро, мини, миди и большие и имеют для установки приводов накопителей информации разное число внутренних больших (5,25”) и малых (3,5”) отсеков с возможностью внешнего доступа. Монтажные размеры отсеков совпадают со стандартными размерами накопителей различного типа.

В стационарных ПЭВМ массового применения наиболее часто используются мини и миди башни. Большие башни на четыре-восемь отсеков предназначены в основном для серверов, содержат один или несколько блоков питания и имеют значительные возможности по встраиванию оборудования.

В настоящее время применяются корпуса, изготовленные по стандарту ATX. Стандарт ATX не только описывает конструктивные особенности корпуса и материнской платы, но и определяет номиналы напряжений, вырабатываемых блоком питания, и компоновку системного блока.

Стандарт ATX разработан компанией Intel и распространяется как на корпус, так и на формфактор системной платы.

Формфактор ATX определяет следующие конструктивные параметры: геометрические размеры материнских плат, размеры блока питания и его крепление в системном блоке, общие требования по размещению разъемов и отверстий для установки плат модулей и электрические характеристики блока питания.

Для корпусов ATX характерен более легкий доступ к внутренним узлам системного блока и лучший отвод теплоты.

В большие внешние отсеки устанавливаются накопители с CD-, DVD-приводами.

Во внутренние отсеки устанавливают накопители на жестких дисках.

Корпуса могут поставляться без блока питания, а могут быть сразу со встроенным блоком питания, который обычно расположен в верхней части корпуса, а под ним монтируется системная плата. Однако в некоторых современных системных блоках блок питания располагается в нижней части.

Корпус должен иметь современный дизайн, удобную компоновку внутренних устройств, обеспечивать эффективный отвод теплоты при малых уровнях шума. Уровень шума, исходящего от корпуса, не должен превышать 37дБ.

На лицевой панели системного блока располагаются кнопки для управления ПЭВМ: выключатель питания – Power (энергия); перезагрузка – Reset (сброс); светодиодные индикаторы контроля; встроенный динамик, USB разъемы и др.

Блок питания

Блок питания – вторичный источник электропитания компьютера, который преобразует входящий в него сетевой ток в постоянный до требуемых значений и снабжает им узлы компьютера.

Блоки питания ПЭВМ выпускаются в унифицированных металлических корпусах, которые служат для механической защиты элементов схемы и электромагнитной экранировки от высокочастотных помех. Электронные компоненты располагаются на одной печатной плате. На задней боковой стенке закреплены вентилятор, переключатель номинала сетевого напряжения и сетевая вилка с тремя ножевыми контактами.

В системном блоке БП крепится к задней стенке корпуса и располагается горизонтально над материнской платой, что обеспечивает доступ к материнской плате и ее разъемам, а также хорошее охлаждение и отсутствие ограничений на высоту конструкции процессор - кулер.

Для полного отключения от сети большинство блоков питания имеют выключатель на задней панели.

Вентилятор, установленный в блоке питания, выполняет двойную функцию: охлаждает компоненты БП и одновременно осуществляет принудительную вытяжную вентиляцию корпуса, т.е. удаляет нагретый различными узлами воздух из системного блока.

От скорости вращения вентилятора зависит реализация нормального теплообмена в корпусе компьютера. Для понижения шума при работе вентилятора используется автоматическое регулирование его скорости. С этой целью блоки питания оснащаются схемой терморегулирования: скорость вращения охлаждающего вентилятора приводится в зависимости от температуры внутри его корпуса – на максимальную скорость вентилятор переключается при температуре, превышающей 40℃.

Как правило, БП дополнительно оснащается системой термозащиты, которая отключает электропитание ПЭВМ при достижении критической температуры на мощных элементах.

Любой БП, предназначенный для работы в компьютере, имеет схемы внутреннего контроля, которые непрерывно тестируют все номиналы выходного постоянного напряжения. Если напряжения находятся в допуске, то блок питания выдает на системную плату сигнал исправности.

Номенклатура входных, выходных напряжений и их максимальные токи указываются на наклейке к блоку питания.

Основным параметром на ней является так называемая Combined Power/Combined Wattage. Это предельная суммарная мощность по всем существующим линиям питания. Кроме того, имеет значение предельная мощность и по отдельным линиям. Если на какой-то линии для того, чтобы «прокормить» подключенные к ней устройства, не хватает мощности, то эти компоненты могут работать нестабильно, даже если общей мощности вполне достаточно.

Как правило, не на всех блоках питания указывается предельная мощность по отдельным линиям, но на всех обозначена сила тока. С помощью этого параметра легко рассчитать мощность: для этого надо умножить силу тока на напряжение в соответствующей линии.

Мощность блока питания можно вычислить, сложив мощности на его отдельных линиях (стрелка 1, на изображении). Они, в свою очередь, определяются путем умножения напряжения на соответствующей линии на предельную силу тока на ней (стрелка 2, на изображении).

Система Cable-managment.

Это название объединяет способ подключения кабелей к блоку питания. Суть технологии в том, что к модулю подключаются только нужные кабели, идущие в комплекте поставки.

Например, блок обладает множеством кабелей, которые позволяют подключить, скажем, от 3 до 5 жестких дисков, до 2—3 видеокарт и т.п. Но ведь обычно в компьютере установлено максимум три винчестера и одна видеокарта. В этом случае получается, что все эти неиспользуемые кабели просто висят в системном блоке и только мешают охлаждению, т.к. затрудняют циркуляцию воздуха.

Технология модульного подключения кабелей позволяет, по мере необходимости, подключать только нужные в данный момент кабели, а ненужные оставлять «вне». У таких модулей несъемными являются только основные кабели, например, для питания системной платы, процессора и один кабель для дополнительного питания видеокарты.

БП должен не только обеспечивать необходимую мощность, но и правильно подводить напряжение ко всем компонентам, а для этого нужны соответствующие разъемы.

В блоках питания разъем подключения к  системной плате имеет 20 или 24 контактов с напряжением +3,3, ±5, ±12 В. Разъем питания системной платы имеет конструкцию исключающую возможность неправильного подключения. Кроме этого в БП имеется дополнительный 4-контактный разъем для подачи на материнскую плату +12В, напряжение которого после преобразования используется для питания процессора.

• Схема №1 «распиновка» разъемов

• Схема №2 «разъем кабель питания – разъем устройства»

1. Кабель с таким разъемом подключается к материнской плате. В зависимости от типа платы он оснащен 20 или 24 контактами;
2. Современные процессоры, как правило, требуют дополнительного питания. Для этого предназначен отдельный кабель от БП;
3. Мощные видеокарты также требуют дополнительного питания. Для этого используется один или два разъема с 6 или 8 контактами;
4. Дисковые устройства с интерфейсом IDE и корпусные вентиляторы подключаются к блоку питания4-контактными разъемами типа Molex;
5. Жесткие диски и оптические приводы с интерфейсом SATA для получения питания используют разъемы другого типа

Контрольные вопросы

1. Перечислите составные части системного блока.
2. Дайте краткую характеристику основных конструктивно законченных частей современных стационарных ПЭВМ.
3. Что зависит от типа корпуса системного блока?
4. Какие органы управления размещают на лицевой панели системного блока?
5. Суть технологии Cable-managment. Чем удобна эта технология.
6. Какое назначение разъемов БП?

Список литературы

1. Аппаратное обеспечение ЭВМ/ В.Д. Сидоров, Н.В. Струмпэ. – 3-е изд. – М.: Издательский центр «Академия», 2014. -  336с.
2. Аппаратное обеспечение ЭВМ. Практикум / Н.В. Струмпэ, В.Д. Сидоров. – 3-е изд. – М.: Издательский центр «Академия», 2013. -  160с.
3. Заметки Сис. Админа - http://sonikelf.ru/vsya-pravda-o-bloke-pitaniya-skupoj-platit-dvazhdy/