Как вы могли убедиться, прочитав предыдущую главу, персональный ком­пьютер состоит из очень большого количества компонентов, представляю­щих собой либо платы, соединяемые друг с другом при помощи системы разъемов, либо отдельные микросхемы, которые устанавливаются на тех или иных платах опять же при помощи разъемов.

Удивительно то, что все эти компоненты, разработанные и произведенные разными компаниями, могут совместно работать. Разберемся, как же уда­лось производителям добиться бессбойной работы такого большого количе­ства компонентов.

Начнем с самых истоков, а точнее с источника электропитания так необхо­димого для работы компьютера. Так как все периферийные устройства име­ют собственный блок питания и самостоятельно подключаются к электросе­ти, под термином "компьютер" мы будем подразумевать системный блок (компьютерный корпус с "начинкой").

Работа персонального компьютера обеспечивается путем подключения к стандартной электросети с напряжением 220 В и частотой тока 50 Гц. Подключение, как правило, осуществляется через устройство часто назы­ваемое "сетевым фильтром". В наиболее простом случае он представляет собой обыкновенный удлинитель с рядом розеток и функцией защиты от короткого замыкания. Более дорогие аналоги действительно способны фильтровать высокочастотные импульсные помехи, например, исходящие от включившегося двигателя холодильника или пылесоса. Это позволяет ис­ключить щелчки в динамиках акустических колонок и устранить ряд незна­чительных помех, которые теоретически могут влиять на стабильность рабо­ты компьютера. Реальной же защиты, например, от колебаний напряжения или изменения частоты они не дают, поэтому не будет ошибкой, если вы станете считать подобное устройство всего лишь удлинителем.

Единый выключатель, который имеется практически на любом сетевом фильтре, позволяет ограничиться всего лишь программным выключением

системного блока, а все остальные компоненты, такие как монитор, акусти­ческие колонки, сканер и т. д., отключаются от сети именно этим выклю­чателем.

В случаях, когда вы собираетесь пользоваться функцией автоматического управления электропитанием ПК, сетевой фильтр должен быть всегда вклю­чен, иначе система не сможет, например, самостоятельно включиться, ведь необходимое для этого питание оказывается отключенным.

Для зашиты компонентов от сбоев в электросети и соответственно для обес­печения надежной и бессбойной работы компьютера используют источники бесперебойного питания (UPS, Uninterruptible Power System (иногда Supply)). В обшей сложности это аккумулятор с электронным реле, автоматически переключающим питание от сети на аккумуляторы в случаях, когда характе­ристики питающего напряжения выходят за допустимые пределы. Источни­ки бесперебойного питания (ИБП) так же, как и сетевые фильтры, бывают разные. В простейшем случае это автономное устройство, которое никак не согласует свою работу с остальными компонентами компьютера. В более дорогом варианте ИБП представляет собой модуль, подключаемый к ПК при помощи стандартного разъема, например, к шине USB. Благодаря этому можно средствами операционной системы контролировать состояние акку­муляторов, изменять пределы характеристик питающего напряжения, при достижении которых будет срабатывать электроника ИБП и т. д. Если вы пользуетесь функцией автоматического управления электропитанием ПК, следует использовать именно такие ИБП.

Последний узел в цепи электропитания компьютера это блок питания ком­пьютерного корпуса, точнее системного блока, ведь мы рассматриваем ком­пьютер в целом.

Из блока питания уже выходят все требуемые напряжения питания: +3.3, +5, +12, —12 и —5 вольт. Все остальные напряжения при необходимости формируются на платах, например, напряжение питания центрального про­цессора.

Практически все компоненты компьютера представляют собой нежные электронные механизмы, использующие в своей работе очень низкие токи и напряжения. Внутри компьютера сложно найти такое место, где уровень напряжения был бы опасным для здоровья или даже жизни человека.

Напряжения, которые формируются непосредственно блоком питания ком­пьютера, используются без дополнительного преобразования только устрой­ствами, которые содержат в своем составе двигатель (жесткий диск, привод CD-ROM). Остальные же устройства, как правило, питаются от более низ­ких напряжений создаваемых узлами, расположенными на материнской плате. Питание современных процессоров меньше 2-х вольт и неуклонно снижается с выпуском новых моделей. Остальные компоненты также имеют тенденцию к уменьшению требований к уровню напряжения питания.

Речь идет о компьютерах, соответствующих форм-фактору АТХ и выше, т. к. более старый, но еще используемый форм-фактор AT при неаккуратном обра­щении может причинить ущерб вашему здоровью, ведь практически через весь корпус компьютера проходит кабель, находящийся под напряжением 220В. Также следует иметь в виду, что ни в коем случае без особой необходимости нельзя вскрывать блок питания ПК, а также монитор и другие периферийные устройства.

Отсутствие опасности для здоровья и жизни человека вовсе не означает, что можно без особых предосторожностей манипулировать всеми внутренними компонентами системного блока. Следует быть крайне осторожным при ра­боте как с платами, так и с отдельными микросхемами.

Каждый компонент компьютера имеет строго определенное напряжение питания, эти и им подобные характеристики описываются в спецификаци­ях, написанных теми, кто эти компоненты разработал и выпустил. Естест­венно, что характеристики разных устройств, несмотря на некоторый их разброс, позволяют им функционировать друг с другом без особых проблем, таковы требования IBM-совместимости.

Требования совместимости вынуждают производителей выпускать платы, способные работать в нескольких режимах, как в современных, так и в тех режимах, которые постепенно ухолят с рынка компьютерных технологий, но продолжают достаточно активно использоваться. В частности, это относится к возможности изменения уровня напряжений питания, например, цен­трального процессора. В простейшем случае вы можете изменением ряда перемычек на материнской плате увеличить или уменьшить напряжение пи­тания процессора в соответствии с его спецификацией. Современные мате­ринские платы позволяют выполнять подобные действия при помощи про­грамм, записанных в установленную на самой плате микросхему постоянной памяти. Такой подход позволяет сделать их независимыми от используемой операционной системы и в некоторой степени от ошибок пользователя.

Итак, когда вы включаете сетевой фильтр, ИБП (если, конечно, они есть), нажимаете на кнопку POWER на системном блоке.

В первую очередь электроника блока питания проходит процесс самотести­рования, а уже затем на внутренние компоненты компьютера подается напряжение питания. Это происходит буквально за период менее чем 0,1—0,5 секунды. По окончании тестов на центральный процессор поступает сигнал RESET. Тот самый, который и вы можете вызвать нажатием кнопки RESET, расположенной на системном блоке. Блок питания, не прошедший самотестирования, не включается, и компьютер естественно не начинает свою работу. Делается это для уменьшения вероятности повреждения элек­троники, а в качестве управляющего сигнала используется специальный сигнал, именуемый как "Power Good" ("хорошее напряжение").

В итоге центральный процессор готов выполнять программы. Но на данном этапе для выполнения доступна всего одна программа — некий стартовый блок, записанный в микросхеме постоянной памяти, установленной на ма­теринской плате, которая является, как мы уже знаем, самой главной пла­той. Благодаря работе этого самого стартового блока появляется возмож­ность запуска других программ, а в итоге и операционной системы.

Сначала осуществляется проверка состояния центрального процессора, его рабочих характеристик. В частности, проверяется напряжение питания, тем­пература, частота системной шины, множитель и т. п. параметры. Если они не соответствуют заданным производителем для данной модели процессора, компьютер может и не включиться, хотя встречаются и исключения. Про­верка осуществляется выполнением простейших вычислений, по результа­там которых можно определить исправность процессора.

Следующий этап — проверка содержимого микросхемы постоянной памяти, которая является хранилищем не только стартового блока, но и всех осталь­ных подпрограмм, необходимых для осуществления дальнейшей инициали­зации оборудования, ла и для загрузки операционной системы. Обратите внимание, что ошибки в микросхеме ПЗУ могут повлечь за собой невоз­можность старта компьютера, особенно если речь идет о стартовом блоке. Вот так в одном абзаце можно отразить зависимость аппаратного обеспече­ния от программного обеспечения.

Как только система убеждается в целостности программ, записанных в мик­росхеме постоянной памяти, она начинает последовательно их запускать. В общей сложности все происходящие после этого процессы можно отра­зить следующим списком:

проверка и инициализация основных контроллеров, а также системного таймера, в частности, это контроллеры, при помощи которых подключа­ются накопители;

проверка того минимума оперативной памяти, который необходим для хранения программ, копируемых из микросхемы постоянной памяти для более быстрого их запуска (обычно это 64 Кбайт);

инициализация контроллера аппаратных прерываний;

инициализация видеоплаты или интегрированного видеоконтроллера. На данном этапе пользователь уже видит и может визуально контролиро­вать процесс старта, т. к. на экран монитора выводится логотип произво­дителя, в котором содержится кроме наименования видеоплаты еще и объем видеопамяти;

проверка всего объема установленной оперативной памяти. На экран мо­нитора выводятся данные о происходящем;

проверка клавиатуры;

проверка содержимого микросхемы, в которой сохранены текущие на­стройки всех внутренних компонентов компьютера;

инициализация контроллеров портов ввода/вывода, разъемы которых вы­ходят на заднюю или переднюю панель системного блока;

инициализация и проверка флоппи-дисковода;

инициализация и проверка жестких дисков и других устройств, подклю­ченных к интерфейсу АТА, в частности, приводов CD-ROM;

поиск других микросхем постоянной памяти, которые также могут со­держать программы тестирования и инициализации оборудования, в ча­стности, они могут находиться на платах контроллеров SCSI, контролле­ров RAID и подобных платах расширения;

запуск операционной системы. Перед началом ее запуска на экран мони­тора в виде сводной таблицы выводится информация о процессоре, объ­еме оперативной памяти, о состоянии портов ввода/вывода, о подклю­ченных устройствах PCI и т. д.