Компьютеры являются одним из самых распространенных средств получения информации и заработка у населения. В данной статье вы сможете познакомиться с устройством большинства ПК, которые можете встретить в обычной жизни, если только не являетесь специалистом в сфере компьютерных технологий.
Зачем это нужно
Сначала определимся с термином. ПК - персональный компьютер, который вы видите каждый день, приходя на рабочее место.
Мало кто из людей, работающих за компьютером, представляет себе, как он устроен Между тем, знание даже простейших элементов способно сэкономить человеку большое количество времени в случае поломки. Если он знает устройство ПК, при малейшей неполадке он способен самостоятельно быстро определить и исправить её причину, не дожидаясь профессионалов.
В этой обзорной статье будут рассмотрены все устройства ПК, с которыми пользователь может столкнуться, а также простейшие схемы взаимодействий между элементами вашего компьютера.
Первое знакомство
Вспомните первый раз, когда вы увидели компьютер. Если бы вас тогда спросили о том, из чего он состоит, максимум, что вы бы смогли ответить? Наверняка это общее основное устройство ПК:
- системный блок;
- монитор;
- мышка;
- клавиатура.
Понятное дело, из-за такого ответа любой системный администратор засмеял бы пользователя. Между тем, вы недалеки от правды. За исключением системного блока, указанные элементы - это периферийные устройства ПК, предназначенные для взаимодействия с конечным пользователем, то есть с вами.
Самые любопытные с раннего детства стараются разобрать системный блок, чтобы посмотреть, что там внутри. Те же, кому удаётся это совершить, вряд ли сразу без подготовки могли сказать, что перед их глазами. Множество микросхем и проводов, о назначении которых мы поговорим чуть ниже.
Внутренние устройства ПК - это основа жизни вашего персонального компьютера. Общими словами можно сказать, что его внутренности состоят из устройств передачи и обработки данных. Это так называемое техническое устройство ПК.
Внешние устройства
Отдельной группой стоит аппаратура, которую человек видит перед собой каждый день. Для работы и взаимодействия с пользователем выделяют внешние устройства ПК.
- Устройства ввода - это аппаратное обеспечение, предназначенные для внесения информации и данных в компьютер.
- Мышь.
- Клавиатура.
- Сканер.
- Джойстик.
- Микрофон.
- Устройства вывода - это устройства ПК, показывающие и выводящие информацию пользователю в любой форме.
- Монитор.
- Колонки, наушники или другие звуковые устройства ПК.
- Принтер.
Дальнейшую логику довольно просто проследить, поэтому абсолютно все периферийные устройства ПК перечислять не будем. Внешние в большинстве случаев достаточно просто заменить. При их поломке либо компьютер перестаёт их распознавать, либо они просто перестают работать. Соответственно, определить, какое техническое устройство ПК вышло из строя, не составляет труда.
Заглянем внутрь
На первый взгляд внутренние элементы чересчур сложны, однако даже их совокупность имеет строгую структуру. Основой всего служит материнская плата, которая связывает воедино все устройства ПК. Схема подключения будет рассмотрена немного позже, а пока заглянем под крышку системного блока и перечислим увиденное:
- материнская плата;
- оперативная память;
- процессор;
- видеокарта;
- звуковая карта;
- жесткий диск;
- блок питания;
- устройство чтения дисков;
- система охлаждения;
- сетевая карта или встроенный Wi-Fi адаптер.
Кроме самих устройств, в системном блоке вы можете увидеть большое количество соединительных шлейфов, благодаря которым происходит взаимодействие устройств ПК, а также силовые кабели, благодаря которым осуществляется питание всех элементов. Как видите, внутренних компонентов достаточно много, поэтому рассматривать их вместе не имеет смысла, и мы будем описывать их по отдельности.
"Мозги"
Вообще, "мозгами" на сленге программистов называется центральный процессор персонального компьютера. Он служит для обработки всех данных и сигналов, а также для обработки процессов, находящихся в памяти ПК. Выглядит он как небольшая пластина с множеством штырьков-коннекторов, размещаемая на материнской плате, обычно полностью закрытая сверху собственной системой охлаждения - кулером (вентилятором).
Развитие технологий не стоит на месте, и процессоры с каждым годом становятся всё мощнее. В далёком 1995 году пределом мечтаний рядового пользователя можно было считать процессор на 350 Мгц. Этого с головой хватало для всех задач компьютера. Сегодня ЦП имеют по несколько ядер - 2, 4, 8, мощности каждого из которых составляют до нескольких гигагерц.
Однако ничего революционного в этой области за прошедшие десятилетия не произошло. Мощности растут медленно, и никаких прорывов в сфере скорости обработки информации не намечается.
Память
Некоторые пользователи полагают, что память компьютера - это то, сколько информации он может в себя вместить, и отчасти это так. Устройство памяти ПК можно подразделить на два вида, также как у человека. Есть долгосрочная и краткосрочная память.
Оперативная память ПК - краткосрочная память, в которой содержатся все данные и процессы, когда вы работаете за компьютером. Когда вы запускаете любую программу, её рабочая часть переносится в оперативную память. Именно оттуда данные передаются в микропроцессор для обработки. От объёма ОП зависит то, насколько много информации может содержаться в ней, и скорость её обработки.
С точки зрения её развития особого прорыва также не замечено. Растут объемы на одну планку, скорость обработки и передачи информации микропроцессору, однако ничего грандиозного не предвидится.
Жесткий диск - постоянная, долгосрочная память компьютера, с которой непосредственно работает пользователь. Именно сюда вы записываете свою информацию, программы и игры. Размеры памяти жесткого диска намного превышают оперативную.
Энергозависимая память расположена на материнской плате. Служит для хранения самых общих и базовых настроек персонального компьютера, таких как дата, время, пароли, информация о загрузке системы. Эта память получила своё название из-за того, что нуждается в постоянной подпитке энергией, которую получает через батарейку, расположенную также на материнской плате.
Также стоит заметить, что память входит в состав устройств ПК, поскольку в ней содержится информация по запросам процессора.
Питание
Тезис, понятный любому школьнику: все устройства ПК потребляют электричество. Сбой в электропитании компьютера приводит к потере данных из оперативной и энергозависимой памяти, а в случае если компьютер отключился во время работы пользователя, не только могут пропасть несохраненные данные, но возможно еще и повреждение существующей информации, что может привести к нечитаемости файлов.
С помощью кабелей питания блок подаёт напряжение +12 и -12 вольт, а также +4 и -4 вольт на устройства персонального компьютера, поэтому смерть от поражения током вам не грозит. Однако лучше не рисковать и соблюдать технику безопасности.
Картинка и звук
Для вывода изображения на экран используется видеокарта, также монтируемая на материнскую плату. Во многих случаях на "материнке" существуют встроенные видеокарты, но они слишком маломощные для работы с графическими программами или играми. Поэтому обычно люди приобретают в комплектации более производительные компоненты.
Видеокарты в компьютере - это одна из самых работящих частей. Исходя из этого, опытные системные администраторы устанавливают внутри системного блока дополнительное охлаждение в дополнение к тому, что уже есть.
Лучшие видеокарты имеют несколько портов - для подключения не только монитора, но и телевизора.
Неотделимая часть от изображения - это звук. В персональном компьютере также присутствуют встроенные звуковые карты. Они обеспечивают достаточно качественный звук, однако для любителей спецэффектов помощнее рекомендуется приобретение также дополнительных элементов.
Иногда вы могли заметить, что при загрузке персональный компьютер издаёт звуки высокой тональности. Их производит встроенный динамик, который, в зависимости от производителя БИОСа, звуковыми сигналами сообщает программисту о статусе загрузки. В старых играх этот динамик также иногда использовался для создания антуража.
Основа
В статье уже не раз упоминалась материнская плата. Это основа компьютера, связывающая все его части воедино цельной микросхемой. Она служит для обеспечения абсолютно всех устройств персонального компьютера.
Физически это плата, на которую крепятся все внутренние планки расширения, а также подключаются компоненты, находящиеся внутри системного блока. Это основное устройство ПК.
Логическая же структура материнской платы подразделяется на северный и южный мост. Хотя от реализации первого многие компании начинают отказываться, перенося его функции на центральный процессор.
Разберёмся, что называют северным мостом. Это часть логической схемы персонального компьютера, предназначенная для обеспечения взаимодействия внутренних устройств и южного моста. Последний - это часть схемы, отвечающая за взаимодействие устройств ввода-вывода.
На материнской плате располагаются гнёзда для плат расширения, порты для подключения внешних устройств, а также одна из самых важных частей персонального компьютера - БИОС. Он отвечает за основополагающие настройки компьютера, загрузку операционной системы, а также возможную настройку некоторых физических параметров ПК.
Сборка
Подключение устройств ПК происходит непосредственно к материнской плате. Для внутренних элементов существуют специальные провода - шлейфы, состоящие из нескольких небольших проводков, каждый из которых несёт в себе определённую функцию. Также все внутренние устройства подключаются к блоку питания силовыми проводами. Небольшой совет: при подсоединении плат расширения материнскую плату лучше поддерживать с обратной стороны, однако из-за того, что она закреплена на корпусе системного блока, можно воспользоваться карандашом, аккуратно подсунув его под микросхему.
Внешние устройства подключаются к той части материнской платы, которая открыта на задней панели вашего персонального компьютера - так называемым портам. В прошлом каждое внешнее устройство имело свой специализированный разъём, однако со временем разработчики пришли к единому стандарту соединительных проводов. И сейчас для подключения внешних устройств используются USB-порты. В таблице выше приведены некоторые старые обозначения портов.
Помните, что для работы практически любых устройств, подключенных к вашему персональному компьютеру, необходимы установленные драйвера.
Безопасность
Многие скептически относятся к некоторым требованиям безопасности при работе с персональным компьютером, однако влияние его на организм человека не до конца изучено, поэтому лучше им следовать.
- Если вы собираетесь работать с компьютером и, более того, разбирать его, обязательно досуха вытрите руки.
- Перед тем как дотрагиваться до системных плат голыми руками, обязательно снимите статическое электричество, дотронувшись до корпуса ПК.
- Работайте за персональным компьютером с перерывами, хотя бы по 2 часа.
- Регулярно проветривайте помещение.
- Чистите компьютер от пыли внутри системного блока.
Соблюдая эти советы, вы сможете продлить жизнь не только себе, но и компьютеру.
Заключение
Благодаря этой статье, вы смогли получить базовые знания по устройству вашего персонального компьютера. Это должно помочь вам в решении ряда проблем, связанных с ремонтом и приобретением ПК, а также организацией вашего рабочего места или места ваших сотрудников. А также это поможет обезопасить себя от лишних трат на запчасти при должном и своевременном уходе за компьютером.
При всём этом, подняв уровень своей эрудиции, вы сможете общаться со своими друзьями на компьютерные темы и не выглядеть глупо в диалогах.
Персональный компьютер представляет собой сложное электронное устройство, предназначенное для выполнения широкого круга задач. Это могут быть различные вычисления, расчеты, прослушивание музыки, просмотр видео, различные офисные задачи, игры и многое другое.
Персональный компьютер может быть стационарным или мобильным. К мобильным компьютерам относят ноутбуки, нетбуки и планшеты.
Стационарный компьютер также в последнее время претерпел изменения, но в большинстве случаев представляет собой системный блок, монитор, устройства ввода (клавиатура и мышь), аудиоустройства (колонки, наушники и микрофон), а также другие периферийные устройства (принтер, сканер и т.п.).
Для нормального функционирования персонального компьютера необходим лишь системный блок, монитор, клавиатура и мышь.
Так же необходима операционная система, в большинстве случаев используют Windows, но так же можно скачать Linux .
Далее мы рассмотрим подробнее каждое из этих устройств.
Системный блок
Основным узлом персонального компьютера является системный блок. Он представляет собой корпус , чаще всего металлический вертикальный коробок, на передней панели которого расположены кнопки включения и дисководы. На заднюю стенку выведены все необходимые разъемы и кабели. Системный блок состоит из блока питания, материнской платы (она же системная плата или «материнка»), жесткого диска (HDD), видеокарты, процессора (CPU), оперативной памяти (ОЗУ), дисководов (CD/DVD), звуковой платы и сетевой платы. Зачастую сетевая и звуковая платы выполняются интегрированными в материнскую плату, то есть радиоэлементы платы распаяны прямо на материнской плате.
Блок питания
Блок питания выполнен в виде отдельного коробка, который расположен вверху сзади системного блока и имеет несколько кабелей питания всех элементов системного блока.
Блок питания
Материнская плата
Материнская плата является самой большой в системном блоке печатной платой, на которую устанавливаются все основные узлы компьютера (CPU, ОЗУ, видеокарта), также она имеет разъемы для подключения жесткого диска и дисководов, а также шлейфов портов USB и разъемы, выходящие на заднюю панель корпуса. Материнская плата выполняет согласование работы всех устройств компьютера.
Материнская плата
Процессор
Процессор представляет собой микросхему, предназначенную для выполнения основных вычислительных операций. Процессоры выпускаются двумя фирмами AMD и Intel. В зависимости от производителя процессора отличается и разъем (место его установки), поэтому при выборе материнской платы следует это не забывать. Вы просто не вставите процессор AMD в материнскую плату для процессоров Intel.
Процессор
Видеокарта
Видеокарта представляет собой отдельную печатную плату, установленную в разъем PCI Express материнской платы и предназначена для вывода изображения на экран монитора. Она обрабатывает полученную информацию и преобразует в аналоговый и цифровой видеосигнал, который через разъем по кабелю поступает на монитор. На видеокарте, как правило, установлен процессор (GPU) и оперативная видеопамять.
Видеокарта
Оперативная память
Оперативная память представляет собой одну или несколько небольших плат, установленных в специальные разъемы на материнской плате (DDR). Оперативная память обеспечивает временное хранение промежуточных данных при работе компьютера. Оперативная память характеризуется скоростью доступа и объемом памяти. На сегодняшний день наиболее быстрая память имеет стандарт DDR3.
Оперативная память
Жесткий диск
Жесткий диск является постоянным хранилищем данных, это могут быть как пользовательские данные, так и системные или временные. На жестком диске хранится операционная система, без которой нормальная работа компьютера будет невозможна. Также операционная система может использовать жесткий диск для сохранения содержимого оперативной памяти (например, в режиме гибернации). Представляет собой жесткий диск закрытый металлический параллелепипед, который через разъем (SATA) подключается к материнской плате.
Жесткий диск
Дисковод
Дисковод оптических дисков внешне напоминает жесткий диск, но имеет на передней панели выдвигающийся лоток для установки оптических дисков. Служит дисковод для чтения и записи оптических дисков.
На системной плате могут устанавливаться и другие дополнительные устройства, например модуль Wi-Fi или ТВ-тюнер.
Монитор
Монитор компьютера служит для графического представления информации, которая безусловно понятно пользователю ПК. В последнее время выпускаются исключительно жидкокристаллические дисплеи (ЖК). Мониторы могут быть оснащены цифровым и/или аналоговым видео разъемами (DVI, HDMI).
Клавиатура
Клавиатура является неотъемлемым устройством ввода любого компьютера. Клавиатура представляет собой группы клавиш для ввода символьной информации. Также многие современные клавиатуры оснащаются дополнительными клавишами, например, для управления медиаплеерами и различными программами.
По своему назначению компьютер - это универсальный прибор для работы с информацией. По принципам своего устройства компьютер - это модель человека, работающего с информацией.
Персональный компьютер (ПК) - это компьютер, предназначенный для обслуживания одного рабочего места. По своим характеристикам он может отличаться от больших ЭВМ, но функционально способен выполнять аналогичные операции. По способу эксплуатации различают настольные (desktop), портативные (laptop и notebook) и карманные (palmtop) модели ПК.
Аппаратное обеспечение. Поскольку компьютер предоставляет все три класса информационных методов для работы с данными (аппаратные, программные и естественные), принято говорить о компьютерной системе как о состоящей из аппаратных и программных средств, работающих совместно. Узлы, составляющие аппаратные средства компьютера, называют аппаратным обеспечением. Они выполняют всю физическую работу с данными: регистрацию, хранение, транспортировку и преобразование как по форме, так и по содержанию, а также представляют их в виде, удобном для взаимодействия с естественными информационными методами человека.
Совокупность аппаратных средств компьютера называют его аппаратной конфигурацией.
Видео YouTube
Программное обеспечение. Программы могут находиться в двух состояниях: активном и пассивном. В пассивном состоянии программа не работает и выглядит как данные, содержательная часть которых - сведения. В этом состоянии содержимое программы можно «читать» с помощью других программ, как читают книги, и изменять. Из него можно узнать назначение программы и принцип ее работы. В пассивном состоянии программы создаются, редактируются, хранятся и транспортируются. Процесс создания и редактирования программ называется программированием.
Когда программа находится в активном состоянии, содержательная часть ее данных рассматривается как команды, согласно которым работают аппаратные средства компьютера. Чтобы изменить порядок их работы, достаточно прервать исполнение одной программы и начать исполнение другой, содержащей иной набор команд.
Совокупность программ, хранящихся на компьютере, образует его программное обеспечение. Совокупность программ, подготовленных к работе, называют установленным программным обеспечением. Совокупность программ, работающих в тот или иной момент времени, называют программной конфигурацией.
Устройство компьютера. Любой компьютер (даже самый большой)состоит из четырех частей:
устройства ввода информации
устройства обработки информации
устройства хранения
устройства вывода информации.
Конструктивно эти части могут быть объединены в одном корпусе размером с книгу или же каждая часть может состоять из нескольких достаточно громоздких устройств
Базовая аппаратная конфигурация ПК . Базовой аппаратной конфигурацией персонального компьютера называют минимальный комплект аппаратных средств, достаточный для начала работы с компьютером. С течением времени понятие базовой конфигурации постепенно меняется.
Чаще всего персональный компьютер состоит из следующих устройств:
Системный блок
Монитор
Клавиатура
Мышь
Дополнительно могут подключатся другие устройства ввода и вывода информации, например звуковые колонки, принтер, сканер...
Системный блок - основной блок компьютерной системы. В нем располагаются устройства, считающиеся внутренними. Устройства, подключаемые к системному блоку снаружи, считаются внешними. Для внешних устройств используют также термин периферийное оборудование.
Монитор - устройство для визуального воспроизведения символьной и графической информации. Служит в качестве устройства вывода. Для настольных ПК в настоящее время наиболее распространены мониторы, основанные на электронно-лучевых трубках. Они отдаленно напоминают бытовые телевизоры.
Клавиатура - клавишное устройство, предназначенное для управления работой компьютера и ввода в него информации. Информация вводится в виде алфавитно-цифровых символьных данных.
Мышь - устройство «графического» управления.
Внутренние устройства персонального компьютера.
Внутренними считаются устройства, располагающиеся в системном блоке. Доступ к некоторым из них имеется на лицевой панели, что удобно для быстрой смены информационных носителей, например гибких магнитных дисков. Разъемы некоторых устройств выведены на заднюю стенку - они служат для подключения периферийного оборудования. К некоторым устройствам системного блока доступ не предусмотрен - для обычной работы он не требуется.
Процессор. Микропроцессор - основная микросхема персонального компьютера. Все вычисления выполняются в ней. Основная характеристика процессора - тактовая частота (измеряется в мегагерцах, МГц). Чем выше тактовая частота, тем выше производительность процессора. Так, например, при тактовой частоте 500 МГц процессор может за одну секунду изменить свое
состояние 500 миллионов раз. Для большинства операций одного такта недостаточно, поэтому количество операций, которые процессор может выполнить в секунду, зависит не только от тактовой частоты, но и от сложности операций.
Единственное устройство, о существовании которого процессор «знает от рождения», - оперативная память - с нею он работает совместно. Оттуда поступают данные и команды. Данные копируются в ячейки процессора (они называются регистрами), а потом преобразуются в соответствии с содержанием команд. Более полную картину того, как процессор взаимодействует с оперативной памятью, вы получите в главах, посвященных основам программирования.
Оперативная память. Оперативную память можно представить как обширный массив ячеек, в которых хранятся числовые данные и команды в то время, когда компьютер включен. Объем оперативной памяти измеряется в миллионах байтов - мегабайтах (Мбайт).
Процессор может обратиться к любой ячейке оперативной памяти (байту), поскольку она имеет неповторимый числовой адрес. Обратиться к индивидуальному биту оперативной памяти процессор не может, так как у бита нет адреса. В то же время, процессор может изменить состояние любого бита, но для этого требуется несколько действий.
Материнская плата. Материнская плата - это самая большая плата персонального компьютера. На ней располагаются магистрали, связывающие процессор с оперативной памятью, - так называемые шины. Различают шину данных, по которой процессор копирует данные из ячеек памяти, адресную шину, по которой он подключается к конкретным ячейкам памяти, и шину команд, по которой в процессор поступают команды из программ. К шинам материнской платы подключаются также все прочие внутренние устройства компьютера. Управляет работой материнской платы микропроцессорный набор микросхем - так называемый чипсет.
Видеоадаптер. Видеоадаптер - внутреннее устройство, устанавливаемое в один из разъемов материнской платы. В первых персональных компьютерах видеоадаптеров не было. Вместо них в оперативной памяти отводилась небольшая область для хранения видеоданных. Специальная микросхема (видеоконтроллер) считывала данные из ячеек видеопамяти и в соответствии с ними управляла монитором.
По мере улучшения графических возможностей компьютеров область видеопамяти отделили от основной оперативной памяти и вместе с видеоконтроллером выделили в отдельный прибор, который назвали видеоадаптером. Современные видеоадаптеры имеют собственный вычислительный процессор (видеопроцессор), который снизил нагрузку на основной процессор при построении сложных изображений. Особенно большую роль видеопроцессор играет при построении на плоском экране трехмерных изображений. В ходе таких операций ему приходится выполнять особенно много математических расчетов.
В некоторых моделях материнских плат функции видеоадаптера выполняют микросхемы чипсета - в этом случае говорят, что видеоадаптер интегрирован с материнской платой. Если же видеоадаптер выполнен в виде отдельного устройства, его называют видеокартой. Разъем видеокарты выведен на заднюю стенку. К нему подключается монитор.
Звуковой адаптер. Для компьютеров IBM PC работа со звуком изначально не была предусмотрена. Первые десять лет существования компьютеры этой платформы считались офисной техникой и обходились без звуковых устройств. В настоящее время средства для работы со звуком считаются стандартными. Для этого на материнской плате устанавливается звуковой адаптер. Он может быть интегрирован в чипсете материнской платы или выполнен как отдельная подключаемая плата, которая называется звуковой картой.
Разъемы звуковой карты выведены на заднюю стенку компьютера. Для воспроизведения звука к ним подключают звуковые колонки или наушники. Отдельный разъем предназначен для подключения микрофона. При наличии специальной программы это позволяет записывать звук. Имеется также разъем (линейный выход) для подключения к внешней звукозаписывающей или звуковоспроизводящей аппаратуре (магнитофонам, усилителям и т.п.).
Жесткий диск. Поскольку оперативная память компьютера очищается при отключении питания, необходимо устройство для длительного хранения данных и программ. В настоящее время для этих целей широко применяют так называемые жесткие диски.
Принцип действия жесткого диска основан на регистрации изменений магнитного поля вблизи записывающей головки.
Основным параметром жесткого диска является емкость, измеряемая в гигабайтах (миллиардах байтов), Гбайт. Средний размер современного жесткого диска составляет 80 - 160 Гбайт, причем этот параметр неуклонно растет.
Дисковод гибких дисков . Для транспортировки данных между удаленными компьютерами используют так называемые гибкие диски. Стандартный гибкий диск (дискета) имеет сравнительно небольшую емкость 1,44 Мбайт. По современным меркам этого совершенно недостаточно для большинства задач хранения и транспортировки данных, но низкая стоимость носителей и высокая степень готовности к работе сделали гибкие диски самыми распространенными носителями данных.
Для записи и чтения данных, размещенных на гибких дисках, служит специальное устройство - дисковод. Приемное отверстие дисковода выведено на лицевую панель системного блока.
Дисковод CD-ROM. Для транспортировки больших объемов данных удобно использовать компакт-диски CD-ROM. Эти диски позволяют только читать ранее записанные данные - производить запись на них нельзя. Емкость одного диска составляет порядка 650-700 Мбайт.
Для чтения компакт-дисков служат дисководы CD-ROM. Основной параметр дисковода CD-ROM- скорость чтения. Она измеряется в кратных единицах. За единицу принята скорость чтения, утвержденная в середине 80-х гг. для музыкальных компакт-дисков (аудиодисков). Современные дисководы CD-ROM обеспечивают скорость чтения 40х - 52х.
Основной недостаток дисководов CD-ROM - невозможность записи дисков - преодолен в современных устройствах однократной записи - CD-R. Существуют также устройства CD-RW, позволяющие осуществлять многократную запись.
Принцип хранения данных на компакт-дисках не магнитный, как у гибких дисков, а оптический.
Коммуникационные порты . Для связи с другими устройствами, например принтером, сканером, клавиатурой, мышью и т. п., компьютер оснащается так называемыми портами. Порт - это не просто разъем для подключения внешнего оборудования, хотя порт и заканчивается разъемом. Порт - более сложное устройство, чем просто разъем, имеющее свои микросхемы и управляемое программно.
Сетевой адаптер. Сетевые адаптеры необходимы компьютерам, чтобы они могли обмениваться данными между собой. Этот прибор следит за тем, чтобы процессор не подал новую порцию данных на внешний порт, пока сетевой адаптер соседнего компьютера не скопировал к себе предыдущую порцию. После этого процессору дается сигнал о том, что данные забраны и можно подавать новые. Так осуществляется передача.
Когда сетевой адаптер «узнает» от соседнего адаптера, что у того есть порция данных, он копирует их к себе, а потом проверяет, ему ли они адресованы. Если да, он передает их процессору. Если нет, он выставляет их на выходной порт, откуда их заберет сетевой адаптер очередного соседнего компьютера. Так данные перемещаются между компьютерами до тех пор, пока не попадут к адресату.
Сетевые адаптеры могут быть встроены в материнскую плату, но чаще устанавливаются отдельно, в виде дополнительных плат, называемых сетевыми картами.
Сегодня компьютерные устройства настолько прочно вошли в нашу жизнь, что представить себе наше существование без них кажется невозможным. Однако большинство пользователей практически никогда не задумывается о том, как же работают все эти системы. Далее будет рассмотрено, (для «чайников», так сказать). Конечно, описать все подробно и осветить все технические стороны не получится (да это большинству и не нужно). Поэтому ограничимся основными аспектами, говоря простым «человеческим» языком.
Компьютер для «чайников»: основные компоненты
Говоря об устройстве любого компьютерного устройства, следует четко понимать, что в основе своей он состоит из аппаратной и программной части.
Под аппаратной частью понимают все подключенные устройства, которые, если можно так выразиться, можно потрогать руками (процессоры, планки памяти, жесткие диски, мониторы, видео-, аудио- и звуковые адаптеры, клавиатуру, мышь, периферийные устройства вроде принтеров, сканеров и т. д.). В народе все эти компоненты иногда называют «компьютерным железом».
Программная часть состоит из множества компонентов, среди которых главенствующую роль играет операционная система, на основе которой производится взаимодействие между аппаратной частью и другими программами и устанавливаемые в ней драйвера устройств - специальные программы, с помощью которых ОС может взаимодействовать с самим «железом» и задействовать его при выполнении определенных задач.
Отсюда нетрудно сделать вывод о том, что главный принцип работы компьютера любого типа состоит во взаимодействии «железных» и программных компонентов. Но это только поверхностное представление. Эти процессы будут описаны несколько позже.
Компьютерное «железо»
В аппаратной части, как считают многие, на первом месте стоят процессор и оперативная память. Отчасти, это так и есть. Именно они обеспечивают выполнение всех программных команд и дают возможность запускать те или иные процессы.
С другой стороны, если копнуть глубже, ни один «железный» компонент сам по себе ничего не стоит, ведь его для использования надо куда-то подключить. И тут первостепенное значение уделяется, так называемым, материнским платам (в народе - «материнкам») - специальным устройствам, на которые монтируются все остальные компоненты, микросхемы и т. д. В этом смысле основной принцип работы компьютера (корректного функционирования без сбоев) состоит в том, чтобы правильно подключить все аппаратные компоненты через соответствующие контроллеры к специальным слотам или разъемам на самой плате. Тут есть свои правила, например, по корректному использованию шин PCI, по подключению жестких дисков и съемных дисководов с использованием принципа Master/Slave и т. д.
Отдельно стоит сказать о на котором записана информация, как бы навечно, и оперативном запоминающем устройстве (ОЗУ), служащем для выполнения программных компонентов.
Виды программного обеспечения
Программный принцип работы компьютера подразумевает использование соответствующего программного обеспечения для выполнения поставленных задач.
В общем понимании ПО делится на несколько категорий, среди которых отдельно можно выделить системное и К относят сами операционные системы, драйвера устройств, иногда сервисные утилиты, необходимые для обеспечения корректной работы всей системы. Это, так сказать, общая оболочка, в которую встраиваются прикладные программы и приложения. ПО этого типа имеет строгую направленность, то есть, ориентировано на выполнение какой-то определенной задачи.
Но раз речь идет именно о том, что представляют собой основные принципы работы компьютера в общем смысле, на первое место выходит именно системное ПО. Далее рассмотрим, как запускается вся компьютерная система.
Урок информатики. Компьютер: включение и проверка устройств
Наверное, многие пользователи стационарных ПК замечали, что при включении компьютера раздается характерный звук системного динамика. Мало кто обращает на него внимания, однако из факта его появления можно сделать вывод о том, что все «железные» устройства работают нормально.
Что получается? Принцип работы компьютера состоит в том, что при подаче питания на специальную микросхему, называемую устройством первичного ввода/вывода, производится тестирование всех устройств. В первую очередь идет обнаружение неполадок в работе видеоадаптера, ведь если он не в порядке, система просто не сможет вывести на экран визуальную информацию. Только потом определяется тип процессора и его характеристики, параметры оперативной памяти, жесткие диски и другие устройства. По сути, в BIOS изначально хранится информация по всему «железу».
Варианты загрузки
Тут же имеется и система выбора загрузочного устройства (жесткий диск, оптический носитель, USB-устройство, сеть, и т. д.). В любом случае дальнейший принцип работы компьютера в плане загрузки состоит в том, чтобы на устройстве присутствовала, так называемая, загрузочная запись, необходимая для старта системы.
Старт операционной системы
Для загрузки ОС необходим специальный загрузчик, который инициализирует ядро системы, записанное на жестком диске, и помещает его в оперативную память, после чего управление процессами передается уже самой ОС.
Кроме того, основная загрузочная запись может иметь и более гибкие настройки, предоставляя право выбора загружаемой системы пользователю. Если же старт производится со съемного носителя, исполняемый загрузочный код считывается с него, но загрузка в любом варианте производится только в том случае, если BIOS определит исполняемый код как действительный. В противном случае на экране появится уведомление о невозможности старта, вроде того, что загрузочный раздел не найден. При этом иногда используется таблица разделов, которая содержит информацию обо всех логических дисках, на которые может быть поделен винчестер. Кроме всего прочего, доступ к информации напрямую зависит от структуры организации файлов, которая носит название файловой системы (FAT, NTFS и др.).
Заметьте, это самая примитивная интерпретация процесса загрузки, поскольку на самом деле все гораздо сложнее.
запуск программ
Итак, операционная система загрузилась. Теперь остановимся на вопросах функционирования программ и приложений. За их выполнение в первую очередь отвечают центральный процессор и оперативная память, не говоря о задействованных драйверах других устройств.
Принцип работы памяти компьютера заключается в том, что при запуске исполняемого файла программы или другого объекта из ПЗУ или съемного носителя, когда приложение исполняет как бы дополняющую роль, в оперативную память (ОЗУ) через ядро системы помещаются некоторые сопутствующие компоненты, чаще всего представляющие собой динамические библиотеки (хотя для простых программ их наличие может быть и не предусмотрено), и необходимые для работы драйверы устройств.
Они обеспечивают связь между операционной системой, самой программой и пользователем. Понятно, что чем больший объем имеет оперативная память, тем больше компонентов в нее можно загрузить и тем быстрее будет происходить их обработка. При поступлении команд взаимодействия в дело вступает центральный процессор, который и производит все вычислительные действия в системе. По завершении работы приложения или при выключении компьютера все компоненты из «оперативки» выгружаются. Но так бывает не всегда.
Изменение параметров системы
Некоторые процессы могут находиться в оперативной памяти постоянно. Поэтому их нужно останавливать вручную. В Windows-системах многие службы стартуют автоматически, а вот пользователю они оказываются совершенно ненужными. В этом случае применяется настройка автозапуска. В самом простом варианте применяются программы-оптимизаторы, которые очищают ненужные процессы, удаляют компьютерный мусор в автоматическом режиме. Но это уже отдельный разговор.
Вы когда-нибудь открывали ваш системный блок? Ведь всем было интересно посмотреть на устройство компьютера внутри системного блока. Что же там происходит? Там находятся много небольших деталей (устройств), которые на первый взгляд вам покажутся очень сложными и таинственными. Но на самом деле не все так сложно. Данный урок поможет вам освоить некоторые базовые понятия, познакомиться с устройством компьютера внутри системного блока.
Устройство компьютера изнутри (железо)
Давайте рассмотрим внутреннюю часть системного блока.
Центральный процессор (CPU) — это устройство находится внутри системного блока, на материнской плате. Его называют мозгом компьютера, и его работа заключается в выполнении команд. Каждый раз, когда вы нажимаете клавишу, щелкаете мышью или запускаете программу, вы посылаете команды в процессор.
Скорость процессора измеряется в мегагерцах (МГц) — миллион операций в секунду, и гигагерц (ГГц) — миллиард операций в секунду. Более быстрый процессор будет выполнять инструкции быстрее. Тем не менее скорость компьютера во многом зависит от скорости различных компонентов, а не только от процессора.
Есть много производителей процессоров для персональных компьютеров, но наиболее известные из них Intel и AMD .
— это устройство является основной платой компьютера. Это тонкая пластина, которая содержит процессор, память, соединителей жестких дисков и оптических приводов, карты расширения, а также порты, USB-порты.
Он питает энергией компьютер. Он посылает энергию через кабель к материнской плате и к другим компонентам.
Если вы решили заглянуть во внутрь системного блока, то в первую очередь убедитесь в том, что отключили компьютер от розетки. Прежде чем прикасаться к внутренним компонентам компьютера, вы должны коснуться заземленного металлического предмета или металлическую часть корпуса компьютера для снятия статического накопления. Статическое электричество может передаваться через компьютерные схемы и разрушить их.
RAM — оперативная память (ОЗУ) — это кратковременная память вашей системы. Всякий раз, когда компьютер выполняет расчеты, он временно хранит данные в памяти, пока это необходимо.
Эта временная память исчезает, когда компьютер выключается. Если вы работаете над документом, таблицей, или другим типом файла, то вы должны сохранить его, чтобы не потерять. При сохранении файла, данные записываются на жесткий диск, который выступает в качестве долговременного хранения.
Оперативная память измеряется в мегабайтах (мб) или гигабайтах (гб). Чем больше оперативной памяти, тем больше процессов одновременно может выполнять компьютер. Если ваш компьютер медлит, тормозит, когда есть несколько открытых программ, то это из-за нехватки оперативной памяти. В таком случае вы всегда можете добавить дополнительную оперативную память для повышения производительности.
Бит является наименьшей единицей измерения. Байт это 8 бит. Мегабайт содержит около одного миллиона байт, а гигабайт — это примерно 1 миллиард байт.
— это центр обработки данных на компьютере. Там установлено все программное обеспечение, все ваши документы и другие файлы. Жесткий диск служит как длительное хранение. Это значит, даже если вы выключите компьютер и отключите его от сети, все данные будут сохранены.
Несет ответственность за то, что вы видите на экране монитора. Большинство компьютеров имеют GPU (графический процессор), встроенный в материнскую плату. Простыми словами это встроенная видеокарта. Но если вы будете играть в игры с мощной графикой, то встроенные видеокарты просто не смогут их воспроизвести. Поэтому некоторые люди устанавливают отдельную мощную видеокарту в дополнительные слоты расширения компьютера.
Устройство называемое звуковой картой (название само говорит за себя) отвечает за звук. Тут думаю все понятно.
Сетевая карта позволяет компьютеру обмениваться данными по сети, получать доступ в Интернет через кабель Ethernet, или через беспроводное соединение (Wi-Fi). Многие компьютеры имеют встроенные в материнскую плату сетевые карты. Если таковой у вас не окажется, вы можете отдельно купить сетевую карту и добавить его в дополнительный слот расширения.
Является технологией беспроводной связи на коротких расстояниях. Он часто используется в компьютерах для работы с беспроводной клавиатурой, мышью и принтером . Они редко бывают встроены в материнскую плату.
