За последние десятилетия технологии персональных компьютеров шагнули далеко вперёд и продолжают развиваться с поразительной скоростью. Машины, которые когда-то едва умещались в огромных помещениях, сейчас легко расположить у себя на ладони. Они не только уменьшились в размере.
Сегодняшний персональный компьютер несравненно более мощный, чем модель, выпущенная всего несколько лет назад.
Современные компьютеры состоят из множества деталей, которые работают в слаженной системе и создают стабильный эффективный инструмент.
Постоянное развитие оборудования и программного обеспечения делают процесс обучения для работы с компьютером трудновыполнимой задачей, требующей постоянного усовершенствования и вникания. Но некоторые понятия и детали остаются неизменными. Рассмотрим их и станем на шаг ближе к великому знанию о схеме работы персонального компьютера и пониманию того, как устроен компьютер.
Виды персональных компьютеров
Различные компьютерные компании делают свои продукты очень похожими. Каждый из производителей использует одни и те же запчасти для создания компьютера, их можно различить только по наклейке определённой фирмы. Даже компьютеры фирмы Apple, известные своей исключительной конструкцией, по сути, не отличаются от своих конкурентов с точки зрения их технического устройства.
В ноутбуках и стационарных компьютерах также используют подобные функциональные детали. Только ноутбуки создаются из уменьшенных копий тех же частей, что и стационарные компьютеры. Другими словами, если Вы понимаете, как устроен, например, стационарный компьютер, то Вам будет несложно разобраться в работе всех остальных компьютеров, например, разобраться в работе ноутбуков.
Жизненно важные части любого компьютера
Компьютеры состоят из нескольких электронных чипов, каждый из которых имеет определённую функцию. Жизненно важные части, находящиеся в каждом компьютере, включают
- материнскую плату,
- жёсткий диск,
- процессор,
- ОЗУ (оперативное запоминающее устройство),
- видеокарту,
- блок питания и
- другие дополнительные аксессуары,
- например, такие как дисководы и беспроводные сетевые карты.
Материнская плата
Материнская плата – это большая плата (именно плата или, как иногда говорят, печатная плата, используя радиоэлектронную терминологию), к которой присоединяются все остальные детали компьютера.
Материнская плата компьютера
Материнская плата действует как станция управления, которая соединяет и объединяет другие части (отсюда и название – «материнская»).
Например, процессор, оперативная память и видеокарта подключены непосредственно к материнской плате. Также довольно часто встречается конфигурация, когда видеокарта смонтирована прямо на материнской плате. Каждый из перечисленных элементов компьютера имеет дело с различными аспектами обработки информации.
Оперативная память
Оперативная память хранит текущую рабочую информацию на компьютере. При открытии программы, например, Интернет-браузера, некоторая часть из оперативной памяти выделяется для работы этого браузера.
После выключения компьютера вся информация из оперативной памяти автоматически удаляется. Сохранить свои труды (тексты, рисунки и т.п.) пользователь может, например, на жестком диске.
Процессор и видеокарта
Процессор и видеокарта обрабатывают информацию, необходимую для выполнения различных функций в компьютере.
Например, запуск игры на компьютере требует постоянного анализа информации. Выполнение этой задачи ложится на процессор и видеокарту.
Процессор
Процессор получает, обрабатывает и отправляет обработанную информацию в адрес других устройств компьютера. Тогда как видеокарта обеспечивает вывод обработанной информации на экран монитора компьютера (отсюда и название «видео» карта).
Жёсткий диск
Жёсткий диск выступает в качестве памяти для долгосрочного хранения информации. Жесткий диск на компьютероном сленге называют еще
- винчестером,
- иногда – хардом или
- хард-диском.
Последнее название заимствовано из английского языка: Hard Disk.
В оперативной памяти информация хранится только во время работы компьютера (это так называемая энергозависимая память).
А в жестком диске информация хранится и при отключенном компьютере (это так называемая энергоНЕзависимая память).
Информация о компьютере, музыка, фильмы и фотографии хранятся на жёстком диске. Это место также используется для хранения программ, таких, например, как текстовые редакторы или игры.
Блок питания
Наконец, важным элементом компьютера является источник электрического питания, который распределяет необходимую электроэнергию для работы каждой части компьютера. Один из основных шнуров от источника электропитания идёт к материнской плате для питания различных чипов.
Другие шнуры питания используются для работы устройств, смонтированных отдельно от материнской платы, например, для питания жестких дисков, дисководов CD-дисков, вентиляторов охлаждения компьютера и прочих элементов.
Кроме того, ноутбуки имеют аккумуляторную батарею для того, чтобы пользователь мог при необходимости какое-то время работать без подключения зарядного устройства ноутбука к сети 220В.
Аксессуары
Есть много компьютерных частей, которые не являются необходимыми для функционирования системы, но которые являются несомненно важными для пользователей. Эти дополнения включают такие вещи, как CD- и DVD- приводы, беспроводные карты, ТВ-тюнеры, звуковые карты и др.
Различные типы приводов дисководов (CD- DVD- и др.) не подключены непосредственно к материнской плате, а соединяются с ней и с блоком электропитания с помощью нескольких кабелей. Кабель подключения к материнской плате несёт информацию к дисководам и от них, а кабель подключения к источнику электропитания даёт приводу электричество для работы.
Беспроводные интернет карты, ТВ-тюнеры и звуковые карты подключаются непосредственно к материнской плате и не требуют отдельных кабелей для подачи питания от сети. Каждое из этих устройств обеспечивает определённую функцию в компьютере. Например, они дают более высокое качество звука или возможность смотреть программы на мониторе компьютера.
Операционная система
Разные операционные системы
Комбинация аппаратных средств создаёт компьютер, способный к сложным вычислениям и обладающий огромным количеством памяти для хранения информации. Но без пользовательского интерфейса (без возможности использовать это в работе пользователем – человеком) работа компьютера будет бессмысленной.
Именно для этого и предназначена операционная система: для обеспечения доступа к ресурсам компьютера обычным пользователям, то есть, не специально подготовленным программистам или системным администраторам, а простым людям.
Операционная система установлена на жёстком диске Вашего компьютера.
Основные разновидности операционных систем – это
- Windows,
- Android,
- Mac OS или
- Linux.
Операционная система является большой программой, состоящей из большого количества системных файлов. Операционная система создаёт визуальные (наглядные, понятные) интерфейсы для простых и порой неподготовленных пользователей, чтобы позволить этим пользователям получать доступ к информации, иметь возможность навигации на компьютере.
Прикладные программы
Только одной операционной системы мало, чтобы успешно работать на компьютере, она лишь позволяет использовать вычислительные мощности компьютера. Для выполнения «полезной» работы нужны еще и прикладные программы. «Прикладные» – это потому, что они помогают пользователям выполнять вполне прикладные действия, например, редактировать тексты, искать информацию в Интернете, рисовать картинки и чертежи, слушать музыку, смотреть фильмы и т.п.
Для выполнения одних и тех же действий могут применяться несколько разных прикладных программ. Например, редактировать тексты можно с помощью программы Блокнот (Notepad), а можно это делать с помощью приложения Microsoft Office Word. В Блокноте – одни возможности для редактирования текста, в Word – другие, значительно более широкие. Но и та, и другая программа позволяют, в конечном счете, напечатать или отредактировать текст.
Просматривать фильмы также можно с помощью разных программ. Это, например, Flash Player в составе Интернет браузеров, или Windows Media Player в составе операционной системы Windows, или Real Player и т.п. Выбор зависит от многих факторов, в том числе от предпочтений пользователей, от формата просматриваемых видеоизображений, от требований к качеству изображения и звука и пр.
Редактировать и рисовать картинки можно как с помощью достаточно простой программы Paint в составе Windows, так, например, с помощью мощных программ Photo Shop или Corel Draw, имеющих неоспоримо больше возможностей для редактирования изображений, но при этом являющихся значительно более сложными в изучении и в работе.
Искать информацию в Интернете можно также с помощью : Internet Explorer в составе Windows, Mozila Firefox, Google Chrome и др. Выбор зависит от многих факторов. Но в первую очередь на это влияют предпочтения пользователей компьютеров, а также предоставляемые удобства, дополнительные сервисы, возможности настраивать браузеры под задачи пользователя и др.
Операционная система – это скорее данность, которую могут выбирать далеко не все пользователи персональных компьютеров. Хотя известна категория пользователей компьютеров, которые с гораздо большим увлечением переустанавливают и налаживают операционные системы, чем работают с прикладными программами. Но это скорее исключение, подтверждающее основное правило.
В то же самое время, прикладные программы пользователи выбирают себе, как правило, самостоятельно. Выбирают под свои задачи, которые они хотят решать с помощью персональных компьютеров.
Именно с прикладными программами персональный компьютер становится полезным инструментом для работы на нем пользователей. Именно прикладные программы «оживляют» компьютер, делают его незаменимым помощником на работе, дома, в путешествиях, для хобби и пр.
Связываем всё вместе
Подводя итоги сказанному выше, можно констатировать, что компьютеры – это очень удачное и крайне полезное сочетание аппаратной и программной части. На вопрос «Как устроен компьютер?» можно ответить такой формулой:
компьютер = хард + софт,
или то же самое «по-русски»,
компьютер = железо + программы.
Приведенная формула наглядно показывает, что проблемы, которые возникают на компьютере, связаны
- либо с аппаратной частью компьютера (т.е. с «железом»),
- либо с программной частью компьютера (т.е. с операционной системой или с прикладной программой).
Аппаратная часть персонального компьютера – это
- материнская плата с установленными на ней (или подключенными к ней с помощью кабелей) остальными частями компьютера:
- процессор,
- оперативная память,
- жесткие диски,
- дисководы (приводы) CD- и DVD-,
- а также прочие устройства, такие как
- звуковая плата,
- видео карта,
- ТВ-тюнер и
Все устройства персонального компьютера заключены в корпус и запитаны от блока электропитания или от аккумуляторной батареи.
Для удобства работы с компьютером к нему подключаются также
- клавиатура,
- монитор,
- звуковые колонки и
- другие полезные устройства.
Программная часть персонального компьютера состоит из
- операционной системы и
- прикладного программного обеспечения.
Операционная система позволяет запустить аппаратный комплекс, добиться его слаженной и четкой работы. Прикладные программы являются самыми полезными и самыми важными частями программно-аппаратного комплекса, поскольку именно с их помощью пользователи компьютеров выполняют свои задачи на персональном компьютере.
Таким образом, если Вы видите и читаете данный текст, это значит, что в Вашем компьютере все вышеперечисленные программные и аппаратные элементы работают слаженно, четко, бесперебойно и взаимосвязанным образом.
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.
Устройство компьютера для начинающих.
Компьютер является сложным устройством, которое состоит из отдельных электронных компонентов, собранных в едином блоке и обеспечивающих работу всего компьютера. Для успешного обучения компьютерной грамотности для начинающего пользователя, необходимо иметь минимальное представление об этих компонентах, хотя бы на уровне «чайника». Каждый компонент является важным, и сбой в работе хотя бы одного неизбежно скажется на работе всей системы.
Кажется, зачем простому пользователю все это нужно знать? Работает и работает. Но, допустим, вы перевезли компьютер в другое место, например при переезде, и тогда вам придется отключать кабеля внешних устройств и заново подключать все это хозяйство. Вызывать мастера? Вы сможете это сделать самостоятельно и сэкономить деньги.
Или вы решили купить новый компьютер или , но не знаете какой выбрать по характеристикам. Например, вам нужен компьютер только для набора текстов и выхода в интернет, в этом случае можно обойтись офисным компьютером, который стоит в два раза дешевле игрового. Хотя оба компьютера могут служить и для набора текста и для пользования интернетом.
В разделе «устройство компьютера» рассмотрены основные компоненты ПК и их назначение. Здесь вы узнаете, как выбрать компьютер, монитор и другие внешние устройства, подключаемые к ПК.
Компьютеры, как и любая другая продвинутая электроника, требуют соблюдения определенных правил обращения с ними. Если вы хотите, чтобы дорогостоящее устройство служило вам верой и правдой длительное время, то нужно научиться правильно за компьютером ухаживать. Ниже будет дано несколько актуальных советов на эту тему, разделенных на две категории. Первая коснется механики (самого компьютерного железа), а вторая […]
Чаще всего стационарный компьютер подключается к интернету с помощью проводного соединения. Тем более у него изначально нет специального приемника, так называемого WI-FI адаптера, чтобы подключаться через беспроводное соединение. Такой приемник устанавливается производителем в мобильные устройства (смартфоны, планшеты, ноутбуки) и это оправдано самим понятием мобильность. Эти устройства по определению не должны зависеть от кабельного интернета, и […]
Выбор правильного импульсного блока питания для построения системного блока очень важен. Блок питания посредственного качества работает довольно неэффективно, издает характерный шум, может вызвать неполадки в работе всего системного блока и, что страшнее всего, испортить остальные дорогостоящие компьютерные комплектующие. В рамках данной публикации мы расскажем, как выбрать блок питания для компьютера, который будет обеспечивать стабильную работу […]
Приобретая персональный компьютер, далеко не все покупатели выбирают устройство для работы или учебных целей. Как минимум половина, а то и большая часть покупателей, выбирает устройство исключительно для игровых целей.
Функционал вычислительной машины позволяет выполнять на устройстве задачи любой сложности, от воспроизведения мультимедийных файлов до запуска современных 3D игр. К сожалению, с каждым годом устаревание компьютеров происходит все быстрее. Если раньше, ПК был актуален не менее трех лет с момента покупки, то сейчас, уже через год, покупатель может ощутить недостаток вычислительной мощности, если пожелает поиграть […]
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 - универсальная техническая система.
Его конфигурацию (состав оборудования) можно гибко изменять по мере необходимости.
Тем не менее, существует понятие базовой конфигурации, которую считают типовой. В таком комплекте компьютер обычно поставляется.
Понятие базовой конфигурации может меняться.
В настоящее время в базовой конфигурации рассматривают четыре устройства:
- системный блок;
- монитор;
- клавиатуру;
- мышь.
Помимо компьютеров с базовой конфигурации все большее распространение получают мультимедийные компьютеры, оснащенные устройством чтения компакт-дисков, колонками и микрофоном.
Справка : «Юлмарт», на сегодняшний день самый хороший и удобный интернет магазин, где бесплатно вас проконсультируют при покупке компьютера любой конфигурации.
Системный блок представляет собой основной узел, внутри которого установлены наиболее важные компоненты.
Устройства, находящиеся внутри системного блока, называют внутренними, а устройства, подключаемые к нему снаружи, называют внешними.
Внешние дополнительные устройства, предназначенные для ввода, вывода и длительного хранения данных, также называют периферийными.
Как устроен системный блок
По внешнему виду системные блоки различаются формой корпуса.
Корпуса персональных компьютеров выпускают в горизонтальном (desktop) и вертикальном (tower) исполнении.
Корпуса, имеющие вертикальное исполнение, различают по габаритам:
- полноразмерный (big tower);
- среднеразмерный (midi tower);
- малоразмерный (mini tower).
Среди корпусов, имеющих горизонтальное исполнение, выделяют плоские и особо плоские (slim).
Выбор того или иного типа корпуса определяется вкусом и потребностями модернизации компьютера.
Наиболее оптимальным типом корпуса для большинства пользователей является корпус типа mini tower.
Он имеет небольшие габариты, его удобно располагать как на рабочем столе, так и на тумбочке вблизи рабочего стола или на специальном держателе.
Он имеет достаточно места для размещения от пяти до семи плат расширения.
Кроме формы, для корпуса важен параметр, называемый форм-фактором.От него зависят требования к размещаемым устройствам.
В настоящее время в основном используются корпуса двух форм-факторов: AT и АТХ.
Форм-фактор корпуса должен быть обязательно согласован с форм-фактором главной (системной) платы компьютера, так называемой материнской платы.
Корпуса персональных компьютеров поставляются вместе с блоком питания и, таким образом, мощность блока питания также является одним из параметров корпуса.
Для массовых моделей достаточной является мощность блока питания 200-250 Вт.
В системный блок входит (вмещается):
- Материнская плата
- Микросхема ПЗУ и система BIOS
- Энергонезависимая память CMOS
- Жесткий диск
Материнская плата
Материнская плата (mother board ) - основная плата персонального компьютера, представляющая из себя лист стеклотекстолита, покрытый медной фольгой.
Путем травления фольги получают тонкие медные проводники соединяющие электронные компоненты.
На материнской плате размещаются:
- процессор - основная микросхема, выполняющая большинство математических и логических операций;
- шины - наборы проводников, по которым происходит обмен сигналами между внутренними устройствами компьютера;
- оперативная память (оперативное запоминающее устройство, ОЗУ) - набор микросхем, предназначенных для временного хранения данных, когда компьютер включен;
- ПЗУ (постоянное запоминающее устройство) - микросхема, предназначенная для длительного хранения данных, в том числе и когда компьютер выключен;
- микропроцессорный комплект (чипсет) - набор микросхем, управляющих работой внутренних устройств компьютера и определяющих основные функциональные возможности материнской платы;
- разъемы для подключения дополнительных устройств (слоты).
(микропроцессор, центральный процессор, CPU) - основная микросхема компьютера, в которой и производятся все вычисления.
Он представляет из себя большую микросхему, которую можно легко найти на материнской плате.
На процессоре устанавливается большой медный ребристый радиатор, охлаждаемый вентилятором.
Конструктивно процессор состоит из ячеек, в которых данные могут не только храниться, но и изменяться.
Внутренние ячейки процессора называют регистрами.
Важно также отметить, что данные, попавшие в некоторые регистры, рассматриваются не как данные, а как команды, управляющие обработкой данных в других регистрах.
Среди регистров процессора есть и такие, которые в зависимости от своего содержания способны модифицировать исполнение команд. Таким образом, управляя засылкой данных в разные регистры процессора, можно управлять обработкой данных.
На этом и основано исполнение программ.
С остальными устройствами компьютера, и в первую очередь с оперативной памятью, процессор связан несколькими группами проводников, называемых шинами.
Основных шин три: шина данных, адресная шина и командная шина.
Адресная шина
У процессоров Intel Pentium (а именно они наиболее распространены в персональных компьютерах) адресная шина 32-разрядная, то есть состоит из 32 параллельных линий. В зависимости от того, есть напряжение на какой-то из линий или нет, говорят, что на этой линии выставлена единица или ноль. Комбинация из 32 нулей и единиц образует 32-разрядный адрес, указывающий на одну из ячеек оперативной памяти. К ней и подключается процессор для копирования данных из ячейки в один из своих регистров.
Шина данных
По этой шине происходит копирование данных из оперативной памяти в регистры процессора и обратно. В компьютерах, собранных на базе процессоров Intel Pentium, шина данных 64-разрядная, то есть состоит из 64 линий, по которым за один раз на обработку поступают сразу 8 байтов.
Шина команд
Для того чтобы процессор мог обрабатывать данные, ему нужны команды. Он должен знать, что следует сделать с теми байтами, которые хранятся в его регистрах. Эти команды поступают в процессор тоже из оперативной памяти, но не из тех областей, где хранятся массивы данных, а оттуда, где хранятся программы. Команды тоже представлены в виде байтов. Самые простые команды укладываются в один байт, однако есть и такие, для которых нужно два, три и более байтов. В большинстве современных процессоров шина команд 32-разрядная (например, в процессоре Intel Pentium), хотя существуют 64-разрядные процессоры и даже 128-разрядные.
В процессе работы процессор обслуживает данные, находящиеся в его регистрах, в поле оперативной памяти, а также данные, находящиеся во внешних портах процессора.
Часть данных он интерпретирует непосредственно как данные, часть данных - как адресные данные, а часть - как команды.
Совокупность всех возможных команд, которые может выполнить процессор над данными, образует так называемую систему команд процессора.
Основными параметрами процессоров являются:
- рабочее напряжение
- разрядность
- рабочая тактовая частота
- коэффициент внутреннего умножения тактовой частоты
- размер кэш памяти
Рабочее напряжение процессора обеспечивает материнская плата, поэтому разным маркам процессоров соответствуют разные материнские платы (их надо выбирать совместно). По мере развития процессорной техники происходит постепенное понижение рабочего напряжения.
Разрядность процессора показывает, сколько бит данных он может принять и обработать в своих регистрах за один раз (за один такт).
В основе работы процессора лежит тот же тактовый принцип, что и в обычных часах. Исполнение каждой команды занимает определенное количество тактов.
В настенных часах такты колебаний задает маятник; в ручных механических часах их задает пружинный маятник; в электронных часах для этого есть колебательный контур, задающий такты строго определенной частоты.
В персональном компьютере тактовые импульсы задает одна из микросхем, входящая в микропроцессорный комплект (чипсет), расположенный на материнской плате.
Чем выше частота тактов, поступающих на процессор, тем больше команд он может исполнить в единицу времени, тем выше его производительность.
Обмен данными внутри процессора происходит в несколько раз быстрее, чем обмен с другими устройствами, например с оперативной памятью.
Для того чтобы уменьшить количество обращений к оперативной памяти, внутри процессора создают буферную область - так называемую кэш память.Это как бы «сверхоперативная память».
Когда процессору нужны данные, он сначала обращается в кэш память, и только если там нужных данных нет, происходит его обращение в оперативную память.
Принимая блок данных из оперативной памяти, процессор заносит его одновременно и в кэш память.
«Удачные» обращения в кэш память называют попаданиями в кэш.
Процент попаданий тем выше, чем больше размер кэш памяти, поэтому высокопроизводительные процессоры комплектуют повышенным объемом кэш памяти.
Нередко кэш память распределяют по нескольким уровням.
Кэш первого уровня выполняется в том же кристалле, что и сам процессор, и имеет объем порядка десятков Кбайт.
Кэш второго уровня находится либо в кристалле процессора, либо в том же узле, что и процессор, хотя и исполняется на отдельном кристалле.
Кэш-память первого и второго уровня работает на частоте, согласованной с частотой ядра процессора.
Кэш-память третьего уровня выполняют на быстродействующих микросхемах типа SRAM и размещают на материнской плате вблизи процессора. Ее объемы могут достигать нескольких Мбайт, но работает она на частоте материнской платы.
Шинные интерфейсы материнской платы
Связь между всеми собственными и подключаемыми устройствами материнской платы выполняют ее шины и логические устройства, размещенные в микросхемах микропроцессорного комплекта (чипсета).
От архитектуры этих элементов во многом зависит производительность компьютера.
Шинные интерфейсы
ISA (Industry Standard Architecture) - устаревшая системная шина IBM PC-совместимых компьютеров.
EISA (Extended Industry Standard Architecture) - Расширение стандарта ISA. Отличается увеличенным разъемом и увеличенной производительностью (до 32 Мбайт/с). Как и ISA, в настоящее время данный стандарт считается устаревшим.
PCI (Peripheral Component Interconnect - дословно: взаимосвязь периферийных компонентов) - шина ввода/вывода для подключения периферийных устройств к материнской плате компьютера.
AGP (Accelerated Graphics Port - ускоренный графический порт) - разработанная в 1997 году компанией Intel, специализированная 32-битная системная шина для видеокарты. Основной задачей разработчиков было увеличение производительности и уменьшение стоимости видеокарты, за счет уменьшения количества встроенной видеопамяти.
USB (Universal Serial Bus - универсальная последовательная магистраль) - Этот стандарт определяет способ взаимодействия компьютера с периферийным оборудованием. Он позволяет подключать до 256 различных устройств, имеющих последовательный интерфейс. Устройства могут включаться цепочками (каждое следующее устройство подключается к предыдущему). Производительность шины USB относительно невелика и составляет до 1.5 Мбит/с, но для таких устройств, как клавиатура, мышь, модем, джойстик и тому подобное, этого достаточно. Удобство шины состоит в том, что она практически исключает конфликты между различным оборудованием, позволяет подключать и отключать устройства в «горячем режиме» (не выключая компьютер) и позволяет объединять несколько компьютеров в простейшую локальную сеть без применения специального оборудования и программного обеспечения.
Параметры микропроцессорного комплекта (чипсета) в наибольшей степени определяют свойства и функции материнской платы.
В настоящее время большинство чипсетов материнских плат выпускаются на базе двух микросхем, получивших название «северный мост» и «южный мост».
«Северный мост» управляет взаимосвязью четырех устройств: процессора, оперативной памяти, порта AGP и шины PCI. Поэтому его также называют четырехпортовым контроллером.
«Южный мост» называют также функциональным контроллером. Он выполняет функции контроллера жестких и гибких дисков, функции моста ISA - PCI, контроллера клавиатуры, мыши, шины USB и тому подобное
(RAM - Random Access Memory) - это массив кристаллических ячеек, способных хранить данные.
Существует много различных типов оперативной памяти, но с точки зрения физического принципа действия различают динамическую память (DRAM) и статическую память (SRAM).
Ячейки динамической памяти (DRAM) можно представить в виде микроконденсаторов, способных накапливать заряд на своих обкладках.
Это наиболее распространенный и экономически доступный тип памяти.
Недостатки этого типа связаны, во-первых, с тем, что как при заряде, так и при разряде конденсаторов неизбежны переходные процессы, то есть запись данных происходит сравнительно медленно.
Второй важный недостаток связан с тем, что заряды ячеек имеют свойство рассеиваться в пространстве, причем весьма быстро.
Если оперативную память постоянно не «подзаряжать», утрата данных происходит через несколько сотых долей секунды.
Для борьбы с этим явлением в компьютере происходит постоянная регенерация (освежение, подзарядка) ячеек оперативной памяти.
Регенерация осуществляется несколько десятков раз в секунду и вызывает непроизводительный расход ресурсов вычислительной системы.
Ячейки статической памяти (SRAM) можно представить как электронные микроэлементы - триггеры, состоящие из нескольких транзисторов.
В триггере хранится не заряд, а состояние (включен/выключен), поэтому этот тип памяти обеспечивает более высокое быстродействие, хотя технологически он сложнее и, соответственно, дороже.
Микросхемы динамической памяти используют в качестве основной оперативной памяти компьютера.
Микросхемы статической памяти используют в качестве вспомогательной памяти (так называемой кэш памяти), предназначенной для оптимизации работы процессора.
Каждая ячейка памяти имеет свой адрес, который выражается числом.
Одна адресуемая ячейка содержит восемь двоичных ячеек, в которых можно сохранить 8 бит, то есть один байт данных.
Таким образом, адрес любой ячейки памяти можно выразить четырьмя байтами.
Оперативная память в компьютере размещается на стандартных панельках, называемых модулями.
Модули оперативной памяти вставляют в соответствующие разъемы на материнской плате.
Конструктивно модули памяти имеют два исполнения - однорядные (SIMM-модули) и двухрядные (DIMM-модули).
Основными характеристиками модулей оперативной памяти являются объем памяти и время доступа.
Время доступа показывает, сколько времени необходимо для обращения к ячейкам памяти - чем оно меньше, тем лучше. Время доступа измеряется в миллиардных долях секунды (наносекундах, нс).
Микросхема ПЗУ и система BIOS
В момент включения компьютера в его оперативной памяти нет ничего - ни данных, ни программ, поскольку оперативная память не может ничего хранить без подзарядки ячеек более сотых долей секунды, но процессору нужны команды, в том числе и в первый момент после включения.
Поэтому сразу после включения на адресной шине процессора выставляется стартовый адрес.
Это происходит аппаратно, без участия программ (всегда одинаково).
Процессор обращается по выставленному адресу за своей первой командой и далее начинает работать по программам.
Этот исходный адрес не может указывать на оперативную память, в которой пока ничего нет.
Он указывает на другой тип памяти - постоянное запоминающее устройство (ПЗУ).
Микросхема ПЗУ способна длительное время хранить информацию, даже когда компьютер выключен.
Программы, находящиеся в ПЗУ, называют «зашитыми» - их записывают туда на этапе изготовления микросхемы.
Комплект программ, находящихся в ПЗУ, образует базовую систему ввода-вывода (BIOS - Basic Input Output System).
Основное назначение программ этого пакета состоит в том, чтобы проверить состав и работоспособность компьютерной системы и обеспечить взаимодействие с клавиатурой, монитором, жестким диском и дисководом гибких дисков.
Программы, входящие в BIOS, позволяют нам наблюдать на экране диагностические сообщения, сопровождающие запуск компьютера, а также вмешиваться в ход запуска с помощью клавиатуры.
Энергонезависимая память CMOS
Работа таких стандартных устройств, как клавиатура, может обслуживаться программами, входящими в BIOS, но такими средствами нельзя обеспечить работу со всеми возможными устройствами.
Так, например, изготовители BIOS абсолютно ничего не знают о параметрах наших жестких и гибких дисков, им не известны ни состав, ни свойства произвольной вычислительной системы.
Для того чтобы начать работу с другим оборудованием, программы, входящие в состав BIOS, должны знать, где можно найти нужные параметры.
По очевидным причинам их нельзя хранить ни в оперативной памяти, ни в постоянном запоминающем устройстве.
Специально для этого на материнской плате есть микросхема «энергонезависимой памяти», по технологии изготовления называемая CMOS.
От оперативной памяти она отличается тем, что ее содержимое не стирается во время выключения компьютера, а от ПЗУ она отличается тем, что данные в нее можно заносить и изменять самостоятельно, в соответствии с тем, какое оборудование входит в состав системы.
Эта микросхема постоянно подпитывается от небольшой батарейки, расположенной на материнской плате.
Заряда этой батарейки хватает на то, чтобы микросхема не теряла данные, даже если компьютер не будут включать несколько лет.
В микросхеме CMOS хранятся данные о гибких и жестких дисках, о процессоре, о некоторых других устройствах материнской платы.
Тот факт, что компьютер четко отслеживает время и календарь (даже и в выключенном состоянии), тоже связан с тем, что показания системных часов постоянно хранятся (и изменяются) в CMOS.
Таким образом, программы, записанные в BIOS, считывают данные о составе оборудования компьютера из микросхемы CMOS, после чего они могут выполнить обращение к жесткому диску, а в случае необходимости и к гибкому, и передать управление тем программам, которые там записаны.
Жесткий диск
Жесткий диск - основное устройство для долговременного хранения больших объемов данных и программ.
На самом деле это не один диск, а группа соосных дисков, имеющих магнитное покрытие и вращающихся с высокой скоростью.
Таким образом, этот «диск» имеет не две поверхности, как должно быть у обычного плоского диска, а 2n поверхностей, где n - число отдельных дисков в группе.
Над каждой поверхностью располагается головка, предназначенная для чтения-записи данных.
При высоких скоростях вращения дисков (90 об/с) в зазоре между головкой и поверхностью образуется аэродинамическая подушка, и головка парит над магнитной поверхностью на высоте, составляющей несколько тысячных долей миллиметра.
При изменении силы тока, протекающего через головку, происходит изменение напряженности динамического магнитного поля в зазоре, что вызывает изменения в стационарном магнитном поле ферромагнитных частиц, образующих покрытие диска.Так осуществляется запись данных на магнитный диск.
Операция считывания происходит в обратном порядке.
Намагниченные частицы покрытия, проносящиеся на высокой скорости вблизи головки, наводят в ней ЭДС самоиндукции.
Электромагнитные сигналы, возникающие при этом, усиливаются и передаются на обработку.
Управление работой жесткого диска выполняет специальное аппаратно-логическое устройство - контроллер жесткого диска.
В настоящее время функции контроллеров дисков выполняют микросхемы, входящие в микропроцессорный комплект (чипсет), хотя некоторые виды высокопроизводительных контроллеров жестких дисков по-прежнему поставляются на отдельной плате.
К основным параметрам жестких дисков относятся емкость и производительность.
На жестком диске может храниться годами, однако иногда требуется ее перенос с одного компьютера на другой.
Несмотря на свое название, жесткий диск является весьма хрупким прибором, чувствительным к перегрузкам, ударам и толчкам.
Теоретически, переносить информацию с одного рабочего места на другое путем переноса жесткого диска возможно, и в некоторых случаях так и поступают, но все-таки этот прием считается нетехнологичным, поскольку требует особой аккуратности и определенной квалификации.
Для оперативного переноса небольших объемов информации используют так называемые гибкие магнитные диски (дискеты), которые вставляют в специальный накопитель - дисковод.
Приемное отверстие накопителя находится на лицевой панели системного блока.
Начиная с 1984 года выпускались гибкие диски 5.25 дюйма высокой плотности (1.2 Мбайт).
В наши дни диски размером 5.25 дюйма не используются, и соответствующие дисководы в базовой конфигурации персональных компьютеров после 1994 года не поставляются.
Гибкие диски размером 3.5 дюйма выпускают с 1980 года.
Сейчас стандартными считают диски размером 3.5 дюйма высокой плотности. Они имеют емкость 1440 Кбайт (1.4 Мбайт) и маркируются буквами HD (high density - высокая плотность).
С нижней стороны гибкий диск имеет центральную втулку, которая захватывается шпинделем дисковода и приводится во вращение.
Магнитная поверхность прикрыта сдвигающейся шторкой для защиты от влаги, грязи и пыли.
Если на гибком диске записаны ценные данные, его можно защитить от стирания и перезаписи, сдвинув защитную задвижку так, чтобы образовалось открытое отверстие.
Гибкие диски считаются малонадежными носителями информации.
Пыль, грязь, влага, температурные перепады и внешние электромагнитные поля очень часто становятся причиной частичной или полной утраты данных, хранившихся на гибком диске.
Поэтому использовать гибкие диски в качестве основного средства хранения информации недопустимо.
Их используют только для транспортировки информации или в качестве дополнительного (резервного) средства хранения.
Дисковод компакт-дисков CD-ROM
Аббревиатура CD-ROM (Compact Disc Read-Only Memory) переводится на русский язык как постоянное запоминающее устройство на основе компакт-диска.
Принцип действия этого устройства состоит в считывании числовых данных с помощью лазерного луча, отражающегося от поверхности диска.
Цифровая запись на компакт-диске отличается от записи на магнитных дисках очень высокой плотностью, и стандартный компакт-диск может хранить примерно 650 Мбайт данных.
Большие объемы данных характерны для мультимедийной информации (графика, музыка, видео), поэтому дисководы CD-ROM относят к аппаратным средствам мультимедиа.
Программные продукты, распространяемые на лазерных дисках, называют мультимедийными изданиями.
Сегодня мультимедийные издания завоевывают все более прочное место среди других традиционных видов изданий.
Так, например, существуют книги, альбомы, энциклопедии и даже периодические издания (электронные журналы), выпускаемые на CD-ROM.
Основным недостатком стандартных дисководов CD-ROM является невозможность записи данных, но параллельно с ними существуют и устройства однократной записи CD-R (Compact Disk Recorder), и устройства многократной записи CD-RW.
Основным параметром дисководов CD-ROM является скорость чтения данных.
В настоящее время наибольшее распространение имеют устройства чтения CD-ROM с производительностью 32х-50х. Современные образцы устройств однократной записи имеют производительность 4х-8х, а устройств многократной записи - до 4х.