5257

51

стеме команд. По сути, такое положение сохраняется по сей день.

Продолжая выпуск серии PC/АT, IBM предприняла попытку вернуть утраченные позиции в области производства персональных компьютеров. Так в 1987 г. был разработан и запущен в серийное производство новый модельный ряд компьютеров IBM Personal System/2 (PS/2), выпуск которого было прекращён в 1994 г. PS/2 – серия персональных компьютеров компании IBM на процессорах серий Intel 80286 и Intel 80386. Основной задачей серии PS/2 было вытеснение с рынка персональных компьютеров других производителей США, а также многочисленных "отвёрточных фирм", появившихся в странах Юго-Восточной Азии. Но остановить лавинообразное появление новых типов IBM совместимых ПК уже не удалось.

Следующий этап: компьютеры Pentium – торговая марка нескольких поколений микропроцессоров семейства x86, выпускаемых корпорацией Intel с 1993 года. Pentium является процессором Intel пятого поколения и пришёл на смену предыдущему Intel 80486. Компьютеры Pentium выпускалось до 2005 г. Некоторые новые типы выпускаемых процессоров (например, модель Pentium G840) сохранили этот логотип до 2014 г.

Свою мировую известность компьютеры IBM PC получили не за счёт имиджа фирмы, а инновационным подходом, заложенным при проектировании своей модели. Такой подход впоследствии был назван "принцип открытой архитектуры". Это значит, что свой предыдущий опыт при разработке мэйнфреймов IBM перенесла на создание персонального компьютера. Принцип открытой архитектуры заключается прежде всего в стандартизации аппаратного, а затем и программного обеспечения. Основные положения "принципа открытой архитектуры" сегодня оформились в следующем:

модульность построения компьютерной системы. То есть система состоит из различных стандартных устройств и комплектующих, которые не обязательно производятся на заводах IBM;

наличие основного устройства ПК – материнской платы как базы для сборки компьютера. Именно устройство платы и её конфигурация были запатентованы IBM;

принятие стандартов на внутренние разъёмы;

принятие стандартов на внешние разъёмы – порты ввода-вывода; возможность изменения конфигурации компьютерной системы по требованию пользователя;

52

возможность обновления системы (апгрейда – upgrade) c выделением отдельных факторов повышения производительности (расширение оперативной и внешней памяти, замена процессора и др.);

совместимость программного обеспечения снизу вверх;

выбор операционной системы и прикладных программ пользователем самостоятельно;

независимость производителей в выборе при комплектации ПК и другие факторы.

Предложенный корпорацией IBM подход привёл к лавинообразному росту производителей персональных компьютеров, появлению всё более новых и разнообразных компонентов, увеличению количества периферийных устройств, разработке новых технологий и принципиально новых электронных устройств, подключаемых к ПК, и в итоге быстрому насыщению рынка персональных компьютеров.

Получив мировую известность в развитии рынка персональных компьютеров и соответственно свою долю прибыли от продажи настольных систем корпорация IBM, приняла решение покинуть этот рынок. На это решение прежде всего повлияло снижение прибыли от производства ПК в общем доходе фирмы. В 2005 году было заключено соглашение, по которому международная компания Lenovo приобрела бизнес по производству ПК у IBM, включая линейку ноутбуков ThinkPad. Так закончилась эпоха IBM на данном направлении развития информационных технологий. С тех пор компании сотрудничают и в других областях. Так, Lenovo была продана серверная платформа x86, а IBM оставила за собой только разработку для неё программного обеспечения.

На данный момент корпорация IBM является ведущим разработчиком программного обеспечения для серверов x86. В портфель IBM входят тысячи продуктов, а количество программистов-разработчиков ПО для систем на базе серверов x86 насчитывает десятки тысяч специалистов. Как отмечается в аналитических исследованиях, за последние годы доля выручки от продажи программного обеспечения компании IBM растёт. Прибыль приносит и продажа операционных систем.

Помимо названных выше видов деятельности сегодня IBM является крупнейшим провайдером услуг Интернета. Стабильной остаётся выручка и от финансовых операций.

4. Устройство персонального компьютера IBM PC

53

4.1. Структурная схема ПК IBM PC

Принятое в 2005 г. решение руководства корпорации IBM о прекращении производства персональных компьютеров не означает, что данная категория ПК перестала быть востребованной и не имеет перспектив развития. Это не так, поскольку ни одна автоматизированная информационная систем (АИС) в сфере управления, бизнеса и экономики не обходится без настольного компьютера. Естественно технический прогресс совершенствует компьютерные технологии и

впервую очередь аппаратные средства. Настольные компьютерные системы постоянно прогрессируют в улучшении таких характеристик мощности, как увеличение быстродействия микропроцессора за счёт тактовой частоты, многоядерности, объёма кэш-памяти; повышения пропускной способности системной и локальных шин; наращивание скорости обмена информации между компонентами компьютера; увеличение ёмкостных характеристик и быстродействия оперативной и внешней памяти и других.

Если бы компьютер IBM PC был разработан так же, как и другие компьютеры того периода, то он продержался бы на рынке всего несколько лет и ушёл бы

висторию, как и другие компьютеры этого времени (Altair, Commodore и др.). Но, как упоминалось раннее, компания IBM заложила при разработки собственной модели принцип открытой архитектуры. Она представила свой ПК не моноблочным устройством, а "сборным" из отдельных компонентов. Основой ПК является материнская плата (Motherboard) с общей системной шиной и стандартизованными внутренними и внешними разъёмами для подключения разнообразных устройств. Схемотехника материнской платы, разработанная IBM, была опубликована в открытой печати, что вызвало большой интерес в США и Европе среди производителей электронной промышленности.

Данный принцип предусматривал возможность комплектации ПК (сборку) из независимо изготовленных комплектующих, выпускаемых производителями различных стран всего мира.

Материнская, или системная плата (System board), – это многослойная печатная плата, являющаяся основой ЭВМ, определяющая её архитектуру, производительность. Она обеспечивает связь между всеми подключёнными к ней элементами и осуществляет координацию их работы. Конструктивно системная плата ПК выполняется в виде пластин из текстолита (материал, являющейся диэлектриком). Количество слоёв может достигать 12, но в большинстве случаев 6 – 8 (если не считать краски и лака). Между каждым слоем располагаются печатные

54

проводники, выполненные из металлической фольги (может использоваться метод осаждения или напыления), которые соединяют контактные выводы микросхем, резисторов, конденсаторов и разъёмов между собой.

Принцип открытой архитектуры может быть представлен с аппаратной точки зрения в виде следующей схемы, реализованной в материнской плате (рисунок 9). Под дисковыми устройствами понимаются винчестер, CD-DVD приводы, Blue-Ray приводы, мультиприводы. Внутренние устройства – это модем, TV-FM тюнер, звуковая карта и другие.

Согласно представленной схеме, все компоненты компьютера связаны между собой с помощью системной и локальных шин. Системная шина – основная магистраль, обеспечивающая сопряжение и связь всех устройств компьютера между собой. Системная шина включает в себя:

шину данных, предназначенную для параллельной передачи числовых кодов обрабатываемых символов. От разрядности шины данных зависит производительность компьютерной системы (16-, 32-, 64-, 128-разрядные и более), т.е. сколько бит одновременно передаётся по каналам;

шину адресов, передающую вычисляемые коды ячеек основной оперативной памяти, а также адреса портов ввода-вывода;

шину управления, отвечающую за передачу импульсов (управляющих сигналов) на все компоненты компьютерной системы.

Также системная шина предназначена для регулирования энергопитания.

Как видно из представленной схемы, системная шина обеспечивает три направления циркулирования информации:

1)между микропроцессором и оперативной памятью (она обозначена как процессорная шина (в некоторых источниках именно эту часть называют системной), фактически же она является частью системной;

2)между микропроцессором и внутренними компонентами компьютера, подключёнными через локальную шину;

3)между микропроцессором и портами ввода-вывода внешних устройств. Таким образом, системная шина – это «паутина», соединяющая между собой

все устройства и отвечающая за передачу информации между ними. Конструктивна она встроена в материнскую плату и внешне не видна. Физически системная шина – это набор проводников (металлизированных дорожек на материнской плате), по которым передаётся информация в виде электронных сигналов.

Одной из основных характеристик системной шины является внутренняя тактовая частота, поддерживаемая материнской платой. Эта характеристика полу-

55

чила название частота FSB (Front Side Bus). FSB работает в качестве магистрального канала между процессором и чипсетом (или его северной частью: северный мост, который отвечает за работу быстродействующих устройств). Частота FSB в недалёком прошлом в системных платах достигала 1600 Мгц и более, что обеспечивала пропускную способность порядка 22400 Мбайт/с. Шина FSB использовалась в процессорах начиная с первых Pentium до Intel Атом, Celeron, Pentium, Intel Core 2 и Xeon. С 2008 года эта шина начала вытесняться новыми стандартами: DMI (Direct Media Interface), QPI (QuickPath Interconnect) и Hyper Transport. Скорость обмена по ним значительно возросла: 20 – 50 Гбайт/с.

57

Системная шина играет важную роль в производительности компьютерной системы в целом. Чем выше тактовая частота системной шины, тем быстрее будет осуществляться передача информации между устройствами и, как следствие, увеличится общая производительность компьютера, т. е. повысится скорость работы компьютера и его быстродействие.

Из рисунка 4.1 видно, что системная шина связана с локальными шинами, которые обеспечивают связь между системной шиной и слотами (внутренними разъёмами), в которые устанавливаются компоненты компьютера, такие как звуковая карта, видеокарта, плата TV-FM тюнера, модем и другие.

4.2. Состав системного блока

Внутри системного блока размещаются основные внутренние компоненты компьютера:

блок питания;

материнская плата;

процессор (на материнской плате);

платы адаптеров (на материнской плате) – звуковая, видео- и сетевая карты и др.;

дисковые накопители (винчестер, CD-DVD-приводы и др.);

соединительные шлейфы, шнуры и кабели – для подключения устройств персонального компьютера;

вентиляторы системы охлаждения системного блока, а также вентиляторы внутренних компонентов (например, видеокарты);

вентилятор и радиатор системы охлаждения процессора;

слоты расширения (на материнской плате) – например, для USB портов. Некоторые компоненты компьютера (такие как, сетевая карта, видеокарта и

др.) могут быть интегрированы в материнскую плату, что позволяет пользователям сократить часть расходов. Такие решения привлекают руководителей управленческих структур и крупных офисов, существенно снижая затраты на автоматизацию. На задней панели корпуса ПК, как правило, размещаются выводы плат расширений (порты ввода-вывода), находятся разъём для подключения электропитания и вентиляционное отверстие для вентилятора блока питания.

Корпуса системного блока. Типоразмер корпуса системного блока зависит в основном от двух факторов – физических размеров материнской платы (основ-

58

ной аргумент) и количества подключаемых дисковых и других устройств. Большинство пользователей мало обращают внимание на выбор корпуса, считая, что априори он определяется выбранной материнской платой и является не более чем упаковочным «ящиком». Но это неправильный подход. Прежде всего, он предназначен для защиты внутренних компонентов от воздействия окружающей среды и, во-вторых, обеспечивает бесперебойную работу компьютерной системы. Корпус в значительной степени определяет не только внешний вид компьютера, но, главное, расчётную мощность блока питания. Мощность блока питания зависит от включаемых в систему компонентов, как микропроцессор, видеокарта, дисковые устройства и др.

4.3. Типоразмеры материнских плат и системных блоков

Существует несколько спецификаций IBM PC-совместимых компьютеров: каждая из них использует свои стандарты на материнские платы.

Форм-фактор АТ. Полноразмерная материнская плата этого форм-фактора была разработана для первых компьютеров IBM РС/ХТ, а затем IBM РС/AТ. Размеры платы были 30,5х33 см. Помещалась она в корпуса Desktop (горизонтального исполнения) или Tower (вертикального исполнения). Недостатки Desktop выяснились позднее: занимали много места на рабочем столе и имели затрудненный доступ к внутренним устройствам. Тем не менее в таких корпусах выпускалось большинство ПК в 1983 – 87 гг. В последнее время ПК поставляются в корпусах Tower.

Развитие Desktop привело к появлению уменьшенного типа – корпуса системного блока Slim (который применяется, как правило, в вертикальном исполнении) с урезанным количеством отсеков. Slim предлагаются как недорогие решения для офисов. В корпус Slim монтировался базовый набор устройств, и по техническим условиям (мощность блока питания, мощность вентилятора) не предусматривалась модернизация ПК. Такие корпуса особенно востребованы сегодня при создании локальных сетей для оборудования рабочих станций.

Разработка и принятие новых стандартов на типоразмеры материнских плат привели и к появлению других форм-факторов материнских плат. Общие сведения о форм-факторах материнской платы приведены в таблице 4.1. Наибольшее распространение среди производителей системных плат получил стандарт АТХ

(Advanced Technology Extended).

59

Таблица 4.1 – Форм-факторы материнских плат

АТХ (Mini-ATX, Micro-ATX, Flex-ATX). В середине 1995 года компанией

Intel был предложен новый форм-фактор материнской платы. По требованию этого стандарта, материнские платы должны иметь порты ввода-вывода как бы в одном блоке в верхнем левом углу. Кроме этого, изменилось расположение процессорного гнезда, разъёмов IDE и слотов оперативной памяти. Изменился и разъём подключения блока питания предотвращающий неправильное подключение электропитания. Собирать компьютеры на базе системной платы АТХ стало удобно. Малое количество шлейфов способствует лучшей циркуляции воздуха в корпусе. Размеры плат форм-фактора АТХ – 30,5х24,4 см. Формфактор АТХ сегодня является востребованным в настольных ПК. Этого формата придерживаются практически все производители материнских плат.

Корпуса tower (башня) использовались практически для всех персональных компьютеров с 1985 года. С развитием поколений ПК, появлением всё новых дисковых устройств (CD-, DVD – приводов, приводов Blue Ray), мощных видеокарт и других компонентов данный корпус имел несколько форматов: micro-, mini-, midi(middle)-, big-tower ATX. Основным признаком классификации являлось количество отсеков под 5,25'' накопители. Micro-tower имел одно место для

60

таких устройств, mini-tower – два, midi(middle) – три, big-tower – четыре и более. Самым распространённым среди пользователей домашних компьютеров является корпус типа midi(middle)-tower. Он обеспечивает использование большого количества накопителей и применяется практически для всех форм-факторов материнской платы. Корпуса типа big-tower в большей степени используются для небольших серверов локальных сетей, а также продвинутыми пользователями в домашних условиях. Последние из названных корпусов комплектуются более мощными блоками питания, для обеспечения питанием высокоскоростных, энергоёмких устройств, таких как видеокарты, высокоскоростные винчестеры, RAID-массивы и других. Ещё одной разновидностью корпуса является FileServer, предназначенный для серверов.

При выборе корпуса ПК также следует обращать внимание на материал, из которого изготовлен корпус. Это не только толщина стального листа, но и внешнее и внутреннее покрытие пластиком. От этого зависит защищённость системы и пользователя от радиопомех и низкочастотного электромагнитного излучения, а также других вредных воздействий. Поэтому следует выбирать корпус, имеющий сертифицированный стандарт.

Как отмечалось ранее, основным компонентом корпуса ПК является блок питания. Как правило, корпус продаётся уже с предустановленным блоком питания. Мощность блока питания должна обеспечивать энергопотребление всех подключённых к нему устройств с некоторым запасом. Мощность блоков питания для ПК определяется не в ваттах, а в вольт-амперах, т.к. мощность в ваттах составляет около 75% от мощности, измеряемой в вольт-амперах. Поэтому для ПК правильно будет подбирать блоки питания в вольт-амперах (VA). Для маломощных компьютеров стандарта mini-tower достаточно было 200 – 250 VA. ПК средней мощности требовали блоки питания 300 – 350 VA. Современные компьютеры предъявляют повышенные требования к мощности – 400 и более вольтампер. Так мощность блока питания игровых компьютеров, включающих дорогостоящие видеокарты, составляет порядка 800 вольт-ампер.

Для охлаждения корпуса ПК применяется, как правило, два вентилятора, один из которых встраивается в корпус системного блока, другой является принадлежностью блока питания. Основное назначение блока питание – это преобразование переменного тока от сети 110 – 230 вольт в постоянный ток низкого напряжения 12 вольт и менее. Так как сегодня применяются импульсные блоки питания, то следует учитывать небольшой срок их эксплуатации (3 – 7 лет). Это связано с изменениями электрических параметров компонентов блока питания,