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.
Интересует многих пользователей, включая опытных юзеров, не говоря уже о новичках. В этой статье мы постараемся подробно и максимально просто объяснить, что же такое компьютер и из каких элементов он состоит.
Для начала определимся с самим термином компьютер или электронно-вычислительная машина (ЭВМ) – вычислительная машина, предназначенная для передачи, хранения и обработки информации. Вот и вся сложность.
Как ни странно, но первый компьютер (точнее вычислительный механизм) был создан давным-давно, когда нас с Вами еще не было. А началось все с самых простых счет (абак) – а чем не компьютер? Информацию обрабатывает, отличается особой надежностью и никаких ошибок зависящих от самого устройства не может быть даже теоретически (хотя человеческий фактор и здесь играет решающую роль).
Но, гораздо более интересным, действительно вычислительным механизмом, стал антикитерский механизм , который изобретен около 100 года до н.э.
С приходом в нашу жизнь электричества, а позже и транзисторов с интегральными схемами, жить стало лучше – жить стало веселей.
С каждым годом, точнее около двух лет, количество транзисторов в процессорах увеличивается в два раза, следовательно, увеличивается мощность вычислительных машин. Мало кого сейчас можно удивить способностями современной техники, - прогресс не стоит на месте. Интерес человечества к персональным компьютерам возрастает с каждым днем, и многие хотят узнать более подробно об устройстве ПК, что же приступим.
Каждый компьютер состоит из нескольких частей, каждая из которых отвечает за определенное действие (передача, хранение, обработка). Главной составляющей любого ПК является системный блок, в котором заключена вся его сущность.
Обычно, системный блок – это самый большой ящик, из которого выходит много проводов. Но есть варианты ПК, у которых системный блок отсутствует как отдельное явление, а вся начинка вмонтирована в монитор. Более подробно устройство системного блока рассмотрим немного позже.
Второй составляющей ПК является монитор. Естественно, без монитора компьютер работать может, вот только Вам от этого никакого толку нет. Мониторы до недавнего времени были двух типов: ЭЛТ и ЖК.
Ввиду технического прогресса мониторы с электронно-лучевой трубкой отдали пальму первенства жидкокристаллическим матрицам, и встретить ЭЛТ-мониторы в продаже уже практически нереально. ЖК-мониторы отличаются друг от друга физическим размером (диагональ в дюймах), разрешением матрицы (в пикселях), непосредственно типом матрицы (TN, PWA, MWA), типом подсветки матрицы (лампы или светодиоды), количеством доступных разъемов для подключения источников видеосигнала и непосредственно дизайном.
Для нормальной работы с персональным компьютером еще потребуются устройства ввода информации - мышь и клавиатура.
Рассматривать эти девайсы подробно бессмысленно, так как каждый человек, даже самый далекий от информационного мира, знает, что это такое.
Остальные части ПК, которые некоторые считают незаменимыми составляющими компьютера, для нормальной работы абсолютно не обязательны. Рассматривать принтеры, сканеры, планшеты, акустику, вебкамеры и прочие девайсы мы будем в следующих статьях и обзорах. А сейчас перейдем к подробному рассмотрению внутренностей системного блока. И постараемся разобраться, за что отвечает каждый элемент.
Открыв боковую крышку, Вы увидите много всего интересного, блестящего и разноцветного. Наверняка первым делом Ваш взгляд обнаружил большую печатную плату размером с лист А4.
Это материнская плата (motherboard) – шасси системного блока, которое отвечает за соединение всех остальных комплектующих в единую систему. На первый взгляд «материнка» покажется чем-то очень сложным и замысловатым. С технической стороны так оно и есть, ведь много чего спрятано внутри самой платы и не видно невооруженным глазом. Но, на самом деле с практической стороны ничего сложного в устройстве нет. Как Вы уже наверняка заметили, в материнскую плату вставлены другие платы, немного поменьше. Рассмотрим доступные разъемы типичной материнской платы на следующем рисунке.
1. Гнездо для установки процессора (Socket ). В зависимости от модели, типа процессора отличается и количество отверстий в сокете, по этому, установить процессор от Intel в сокет для процессора AMD физически не возможно. В собранном системном блоке увидеть сокет невозможно, так как в него уже установлен процессор, а на процессор установлен радиатор с вентилятором (кулер).
2. Гнезда для оперативной памяти. Обычно их парное количество.
3. Разъем для видеокарты.
4. Разъемы PCI(бОльшие) и PCI-Express x1(меньшие) для дополнительных плат расширения (ТВ-тюнеры, аудио карты, сетевые карты, модемы).
5. Разъемы для подключения жестких дисков и приводов.
а) SATA разъемы (7 контактов) – существует три вида отличающихся только пропускной способностью. SATA (вариант SATA revision 1.x или SATA/150) скорость передачи данных до 1,5 Гбит/с. SATAII (вариант SATA revision 2.x или SATA 2.0) – до 3 Гбит/с и SATA Rev.3.0 (SATA 6Gb/s) – до 6 Гбит/с.
б) IDE разъем (40 контактов) – уверенными темпами теряет популярность и в скором времени должен полностью исчезнуть (некоторые производители материнских плат уже отказались от этого разъема).
6. Разъемы для подключения питания. В данный момент стандарт АТ(12 контактный) используется на старых ПК. В новых же, применяется стандарт АТХ – 20-контактный разъем или АТХ2.0 – 24 контактный. Дополнительный 4-х контактный разъем используется для питания процесора.
Кажись, все разъемы на материнской плате рассмотрели.
Ах, да! Еще же есть целая куча разъемов на боковой части материнской платы, но о них мы расскажем как-нибудь в другой раз.
Скажем лишь, что предназначены они для подключения тех самых мыши и клавиатуры, монитора (если видеокарта встроенная), акустической системы, USB устройств (принтеры, сканеры, флешки) и прочих «незаменимых» девайсов.
Вернемся к подробному обзору внутренностей нашего системного блока.
Более наглядно расположение комплектующих можно рассмотреть на следующей схеме.
Типовая схема расположения комплектующих внутри системного блока
Процессор
– мозг компьютера, отвечающий за обработку информации. Чем мощнее процессор, тем быстрее будет выполняться расчет данных и тем быстрее буде функционировать ПК в целом.
Процессоры отличаются размером, производительностью, тепловыделением, количеством контактов, точнее сказать сокетом. Например, для процессоров Intel, на сегодняшний день наиболее распространенными являются три сокета: Socket T (775), Socket H (1156), Socket B (1366). Для AMD также популярны три сокета: AM2, AM2+ которые имеют одинаковое количество ножек (940) и сокет АМ3 (938 у процессоров и 941 на платах).
Кулер
(охладитель) – предназначен для отвода тепла от греющегося процессора и его рассеивания.
Кулеры бывают пассивными и активными (с вентилятором). Также существуют , отличающиеся большей эффективностью и меньшим шумом при работе, и экстремальные системы охлаждения (жидкий азот, фреон).
Оперативная память (ОЗУ)
- предназначение довольно простое, держать в себе наиболее востребованные данные, и предоставлять процессору эти данные для обработки. Создание оперативной памяти потребовалось для того, что бы ускорить работу процессора, так как основная задержка в работе вызвана не скоростью работы процессора, а скоростью обмена данными между процессором и физической памятью (жестким диском). Чем больше объем оперативной памяти, тем быстрее будет работать компьютер в целом.
Существует несколько типов оперативной памяти: DDR – практически ушедший в бытие стандарт; DDR2 – отличается увеличенной вдвое скорость передачи данных, количество контактов 240 (по 120 с каждой стороны); DDR3 – последний из доступных типов ОЗУ, отличается пониженным энергопотреблением и увеличенной частотой шины. Тип DDR3 также имеет 240 контактов, но не совместим с разъемом под DDR2, так как ключ расположен в другом месте.
Видеокарта
– еще одна важная часть системного блока, предназначенная для вывода изображения на монитор. На видеокарту ложится ответственное задание, и она отличается высокой производительностью и немалым энергопотреблением. По этому видеокарта (графический ускоритель) оборудована собственным кулером.
Чем мощнее ускоритель, тем в более современные игры Вы сможете поиграть с максимальным комфортом и качеством. В случаях, когда особой графической производительности не требуется, видеокарта может быть встроенной в материнскую плату. При этом производительности вполне достаточно для обычной работы с офисными приложениями, интернет-серфинга и нетребовательных игр. Определить есть ли в Вашей материнской плате встроенная видеокарта, можно посмотрев на боковую часть «материнки» и отыскав один из возможных разъемов для подключения монитора.
Существует несколько стандартов слотов для видеокарты. AGP – морально устаревший слот, в настоящее время встречается только на довольно старых ПК. PCI-Express х16 – существует несколько версий: 1.0, 1.1, 2.0, отличающиеся пропускной способностью.
Сами видеокарты имеют свой графический процессор и свою оперативную память (исключением являются встроенные видеокарты, которые используют общую оперативную память системы). Чем выше частота графического ядра, частота памяти и больше ее объем, тем мощнее видеокарта (теоретически).
Над материнской платой расположена еще одна коробочка – блок питания
.
Объяснять для чего он нужен, думаю, смысла нет.
Немного правее от материнской платы располагается корзина с жестким диском (HDD)
. Это также один из важнейших элементов системного блока, так сказать хранилище Ваших данных. Современные винчестеры достигли объемов памяти измеряемой сотнями гигабайт, а некоторые модели доступны объемом до 2 терабайт.
Хотя работа за компьютером и возможна без жесткого диска, он является незаменимой составляющей ПК, естественно, чем больше объем жесткого диска, тем больше информации Вы сможете хранить у себя на компьютере (фильмы, музыка, фотографии, документы).
Немного выше обычно располагается картридер
.
Устройство, пришедшее на смену Floppy-дисководу. Картридер позволяет напрямую работать с картами памяти (SD, xD, MMS ) при этом получить бОльшую скорость обмена данными, чем при использовании дополнительных кабелей (например, при подключении телефона с картой памяти).
Еще выше расположился привод оптических дисков
.
В настоящее время встретить просто CD приводы или комбо-приводы практически нереально. Наиболее распространены DVD-RW приводы, позволяющие записывать и считывать данные как с CD, так и с DVD дисков. Существуют также новые Blu-ray приводы, позволяющие записывать на один BD диск от 25 ГБ до 500 ГБ (по последним данным), это стало возможным благодаря 10-слойному диску. Но пока Blu-ray приводы не достаточно популярны ввиду их дороговизны.
Ну, кажись, все. Надеюсь, наша статья поможет Вам хоть немного разобраться в устройстве персонального компьютера, и в будущем не падать лицом в грязь, называя большую черную коробку не процессором, а системным блоком.
В этой заметке хочу начинающим пользователям рассказать, что находится внутри компьютера.
Знать, что находится внутри системного блока полезно, если вдруг у вас, что-то сломается, то вы сможете самостоятельно заменить вышедшую из строя деталь. Так же, если вам захочется, что-то улучшить в компьютере, то вам не придётся обращаться за посторонней помощью. Тем более что ничего сложного внутри нет.
Изучать будем, самый обычный компьютер, который состоит из системного блока, монитора и клавиатуры с мышкой. С монитором и всякими там мышками и клавиатурами всё понятно, а вот системный блок(0) заслуживает больше внимания. В нём как раз и находится ваш компьютер.
Итак, что там внутри. (У вас внешний вид может отличаться от того, что на картинках, но примерно выглядит так.)
В большинстве случаев это:
1. Материнская плата (системная плата)основная деталь компьютера, она связывает все детали компьютера между собой.(1)
2. Процессор
, мозг компьютера, считает и вычисляет(2)
Правда, его вы не увидите, он сверху закрыт вентилятором.
3. Оперативная память (3) Быстрая но недолговечная память, читайте заметку по ссылке:
4. Видеокарта , отвечает за вывод картинки на экран.(4)
5. Жесткий диск , основное устройство для хранения данных, на него устанавливается операционная система.(5)
6. Звуковая карта , отвечает за звук.(6)
7. DVD привод , место куда вы вставляете круглешки с играми и филльмами.(7)
Это так называемый минимальный набор. Из него можно исключить звуковую карту, она часто встроена в материнскую плату. Ещё может отдельно стоять сетевая карта, но обычно сейчас она тоже встроена в материнскую плату. Ещё есть блок питания, он обычно идёт вместе с корпусом. В сборе всё это выглядит примерно так (8)
Звуковая карта на картинке отсутствует, располагается она под видеокартой 4, белая с чёрным по середине полоса.
Все детали напрямую или через провода, крепятся к материнской плате. В принципе в компьютере всё сделано так, что воткнуть деталь не в своё место не получится. Можно обмануться с посадочным местом, если их несколько, например, для оперативной памяти обычно 4-6 разъёма (слота) для крепления, в инструкции к материнской плате есть описание, как правильно вставлять планки (модули) с памятью. Если планка одна, то в первый слот, если две, и материнская плата поддерживает, так называемый «Dual» режим, то обычно это 1 и 3 слоты. Чаще всего они раскрашены в разные цвета, на картинке два жёлтых слота и два чёрных. Для нормальной работы оперативной памяти, желательно, что бы все модули, были одинаковые. Подробно описывать оперативную память я не буду, если вдруг, вам захочется увеличить у себя в компьютере объём оперативной памяти, лучше всего разобрать системный блок, вытащить планку с памятью и сходить с ней в магазин. Ничего сложного в ней нет, и продавцы легко подберут нужную вам память.
Ещё можно промахнуться, подсоединяя жесткий диск или DVD привод. Крепятся они обычно в одинаковые разъёмы. Сейчас, это так называемые SATA, провод выглядит так(9)
Если вы подключаете один жесткий диск, то подсоединять его нужно в разъём на материнской плате, который обычно подписан как SATA 0. (10)
Не так давно, жесткие диски и DVD приводы в основном имели разъём IDE, разъём для них выглядит так(11).
Если у вас старый компьютер, и вы захотите купить к нему новый жесткий диск или DVD привод, то обязательно посмотрите, если у вас разъём SATA на материнской плате рис. 10. Потому, что сейчас все диски в основном идут с этим разъёмом.
Современные видеокарты, практически все, сейчас идут с разъёмом PCI Express. Раньше основным был разъём AGP. Отличие можно посмотреть на картинке(12).
Если у вас стоит видеокарта карта AGP, и вам захочется её поменять, то лучше не ищите современную видеокарту с таким разъёмом, во первых, она будет дороже, чем аналог на PCI Express, а во вторых вы её потом никуда не пристроите.
С процессором дело сложнее. Там тоже есть несколько разных разъёмов (сокетов), для разных типов процессоров. Есть материнские платы для процессоров Intel и AMD. Разъёмы (сокеты) имеют числовое обозначение по количеству ножек на процессоре, например 775 или 478. Если у вас материнская плата с обозначением Socket 775, то процессор вам нужно покупать соответствующий этому сокету. Или наоборот, если присмотрели себе современный процессор, то придётся покупать для него новую материнскую плату, если конечно у неё другой разъём для процессора.
Как расшифровать материнскую плату. Обычно в магазинах идёт краткое описание материнской платы, выглядит оно примерно так:
ASUS RAMPAGE EXTREME Socket775, X48, DDR3, FSB1600, PCI-E, LAN1000, ATX
Означает это следующее:
ASUS
– производитель.
RAMPAGE EXTREME
– название материнской платы.
Socket775
– тип разъёма для процессора.
X48
– (маркировка) тип набора микросхем на материнской плате, ещё называют чипсет.
DDR3
– тип поддерживаемой оперативной памяти.
FSB1600
– частота системной шины. Системная шина соединяет чипсет с процессором (X48 с Socket775:-))
PCI-E
– тип разъёма для видеокарты.
LAN1000
– тип встроенной сетевой карты.
ATX
– форм-фактор материнской платы, другими словами, размер.
Дополнительно могут быть надписи: SOUND и VIDEO, что будет означать, что в материнскую плату встроена звуковая карта и видеокарта. Звук сейчас, в основном, не указывают, потому, что он практически везде встроен, а вот видео, указывают, хотя узнать о наличии встроенного видео можно из маркировки, в примере это X48 , без видео, а если бы было, например, G35 значит с видео.
Покупать материнскую плату с встроенной видеокартой, стоит только в том случае, если вы не собираетесь играть в игры.
Посмотреть, какие детали у вас находятся внутри системного блока, можно не открывая его, общую информацию можно получить на вкладке «Оборудование» в свойствах компьютера.(13)
Но лучше использовать специальные программы, например Everest, которая покажет практически всё, что вам нужно.(14)
Ну, вот вкратце и всё.
Заметка о том, как устанавливать драйвера для оборудования тут.
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.
Тема 1.4: Сервисное программное обеспечение и основы алгоритмизации
Введение в экономическую информатику
1.2. Технические средства обработки информации
1.2.3. Устройства ПК и их характеристики
Персональные компьютеры выпускаются в следующих конструктивных исполнениях: стационарные (настольные) и переносные. Наиболее распространенными являются настольные ПК, которые позволяют легко изменять конфигурацию.
Рассмотрим IBM – совместимый настольный персональный компьютер. Состав ПК принято называть конфигурацией. Поскольку современные компьютеры имеют блочно - модульную конструкцию, то необходимую аппаратную конфигурацию, можно реализовать из готовых узлов и блоков (модулей), изготовляемых различными производителями.
Совместимость устройств является основополагающим принципом открытой архитектуры, которую предложила компания IBM. Это послужило толчком к массовому производству, как отдельных узлов, так и компьютеров.
К базовой конфигурации относятся устройства, без которых не может работать современный ПК:
- системный блок;
- клавиатура, которая обеспечивает ввод информации в компьютер;
- манипулятор мышь, облегчающий ввод информации в компьютер;
- монитор, предназначенный для изображения текстовой и графической информации.
Системный блок
В персональных компьютерах, выпускаемых в портативном варианте, системный блок, монитор и клавиатура объединяются в один корпус.
Системный блок представляет собой металлическую коробку со съемной крышкой, в которой размещены различные устройства компьютера.
По форме корпуса бывают:
- Desktop – плоские корпуса (горизонтальное расположение), их обычно располагают на столе и используют в качестве подставки для монитора
- Tower - вытянутые в виде башен (вертикальное расположение), обычно располагаются на полу.
Корпуса различаются по размерам, указанные приставки Super, Big, Midi, Micro, Tiny, Flex, Mini, Slim обозначают размеры корпусов. На передней стенке корпуса размещены кнопки “Power” - Пуск, “Reset” - Перезапуск, индикаторы питания и хода работы ПК.
Порты (каналы ввода - вывода)
На задней стенке корпуса современных ПК размещены (точнее могут размещаться) следующие порты:
- Game - для игровых устройств (для подключения джойстика).
- VGA - интегрированный в материнскую плату VGA – контроллер для подключения монитора для офисного или делового ПК.
- COM - асинхронные последовательные (обозначаемые СОМ1-СОМЗ). Через них обычно подсоединяются мышь, модем и т.д.
- PS/2 – асинхронные последовательные порты для подключения клавиатура и манипулятора мышь.
- LPT - параллельные (обозначаемые LPT1-LPT4), к ним обычно подключаются принтеры.
- USB - универсальный интерфейс для подключения 127 устройств (этот интерфейс может располагаться на передней или боковой стенке корпуса).
- IEЕЕ-1394 (FireWire) - интерфейс для передачи больших объемов видео информации в реальном времени (для подключения цифровых видеокамер, внешних жестких дисков, сканеров и другого высокоскоростного оборудования). Интерфейсом FireWire оснащены все видеокамеры, работающие в цифровом формате. Может использоваться и для создания локальных сетей.
- iRDA - инфракрасные порты предназначены для беспроводного подключения карманных или блокнотных ПК или сотового телефона к настольному компьютеру. Связь обеспечивается при условии прямой видимости, дальность передачи данных не более 1 м. Если в ПК нет встроенного iRDA адаптера, то он может быть выполнен в виде дополнительного внешнего устройства (USB iRDA адаптера), подключаемого через USB-порт.
- Bluetooth ("блутус")- высокоскоростной микроволновый стандарт, позволяющий передавать данные на расстояниях до 10 метров. Если нет встроенного Bluetooth адаптера, то он может быть выполнен в виде дополнительного внешнего устройства (USB bluetooth адаптера), подключаемого через USB-порт. USB bluetooth адаптеры предназначены для беспроводного подключения карманных или блокнотных ПК, или сотового телефона к настольному компьютеру.
- Разъемы звуковой карты: для подключения колонок, микрофона и линейный выход.
Необходимо отметить, что наличие или отсутствие в ПК перечисленных портов зависит от его стоимости и уровня современности.
В системном блоке расположены основные узлы компьютера:
- системная или материнская плата (motherboard), на которой установлены дочерние платы (контроллеры устройств, адаптеры или карты) и другие электронные устройства;
- блок питания, преобразующий электропитание сети в постоянный ток низкого напряжения, для электронных схем компьютера;
- накопитель на жестком магнитном диске, предназначенный для чтения и записи на несъемный жесткий магнитный диск (винчестер);
- накопители на оптических дисках (типа DVD - RW или CD – RW), предназначенные для чтения и записи на компакт - диски;
- накопители (или дисководы) для гибких магнитных дисков, используемые для чтения и записи на дискеты;
- устройства охлаждения.
Клавиатура
Клавиатура - устройство, предназначенное для ввода пользователем информации в компьютер. Стандартная клавиатура имеет более 100 клавиш. Клавиши клавиатуры разделяются на 6 групп:
- Клавиши пишущей машинки.
- Цифровые клавиши (переключение режима работы осуществляется клавишей NumLock).
- Клавиши редактирования (Insert, Delete, Back Space).
- Клавиши управления курсором (две группы клавиш: четыре клавиши со стрелками и четыре клавиши: Home, End, Page Up, Page Down).
- Специальные клавиши (Ctrl, Alt, Esc, Num Lock, Scroll Lock, Print Screen, Pause).
- Функциональные клавиши F1 – F12 (расположены в верхней части клавиатуры и предназначены для вызова наиболее часто использующихся команд).
Размещение клавиш первой группы соответствует пишущей машинке. Расположение латинских букв на клавиатуре IBM PC, как правило, такое же, как на английской пишущей машинке, а букв кириллицы – как на русской пишущей машинке.
Для ввода прописных букв и других символов, располагающихся на верхнем регистре клавиатуры, имеется клавиша . Например, чтобы ввести прописную букву, надо нажать клавишу и, не отпуская ее, нажать клавишу с требуемым символом.
Клавиша служит для фиксации режима прописных букв. Клавиша служит для создания пробела между символами. Клавиша при редактировании текста работает как «возврат каретки» на пишущей машинке. Кроме того, нажатие этой клавиши может означать окончание ввода команды или другой информации и обращение к компьютеру.
Переключение языка клавиатуры (русский – украинский - английский) можно осуществить с помощью переключателя клавиатуры, расположенного на панели задач, либо с помощью сочетаний клавиш (Shift+ Ctrl или Shift+ Alt).
Манипулятор мышь
Манипулятор мышь – устройство управления манипуляторного типа. Небольшая коробочка с клавишами (1, 2 или 3 клавиши). Перемещение мыши по плоской поверхности (например, коврика) синхронизировано с перемещением указателя мыши на экране монитора.
Ввод информации осуществляется перемещением курсора в определенную область экрана и кратковременным нажатием кнопок манипулятора или щелчками (одинарными или двойными). По принципу работы манипуляторы делятся на механические, оптомеханические и оптические.
В портативных ПК в качестве мыши используются трекболы и пойнтеры. Комбинация монитора и мыши обеспечивают диалоговый режим работы пользователя с компьютером, это наиболее удобный и современный тип интерфейса пользователя.
Корпорация Microsoft выпустила новый набор из клавиатуры и мыши, предназначенный для настольных ПК. Продукт получил название Natural Ergonomic Desktop 7000, в нем используется беспроводная технология.
Мониторы
Мониторы – устройства, которые служат для обеспечения диалогового режима работы пользователя с компьютером путем вывода на экран графической и символьной информации. В графическом режиме экран состоит из точек (пикселей от англ. pixel - picture element, элемент картинки), полученных разбиением экрана на столбцы и строки.
Количество пикселей на экране называется разрешающей способностью монитора в данном режиме. В настоящее время мониторы ПК могут работать в следующих режимах: 480х640, 600х800, 768х1024, 864х1152, 1024х1280 (количество пикселей по вертикали и горизонтали).
Разрешающая способность зависит от типа монитора и видеоадаптера. Каждый пиксел может быть окрашен в один из возможных цветов. Стандарты отображения цвета: 16, 256, 64К, 16М цветовых оттенков каждого пиксела.
По принципу действия все современные мониторы разделяются на:
- Мониторы на базе электронно-лучевой трубки (CRT).
- Жидкокристаллические дисплеи (LCD).
- Плазменные мониторы.
Наиболее распространенными являются мониторы на электронно-лучевых трубках, но более популярными становятся мониторы с жидкокристаллическими дисплеями (экранами). Самое высокое качество изображения имеют современные плазменные дисплеи.
Стандартные мониторы имеют длину диагонали 14, 15, 17, 19, 20, 21 и 22 дюйма. В мониторах CRT изображение формируется электронно-лучевой трубкой. При настройке монитора необходимо устанавливать такие параметры разрешающей способности и режима отображения цвета, чтобы частота обновления кадров не превышала 85 Гц.
В мониторах LCD изображение формируется с помощью матрицы пикселей. Каждый пиксел формируется свечением одного элемента экрана, поэтому каждый монитор имеет свое максимальное физическое разрешение. Так, например, для мониторов 19 дюймов разрешающая способность 1280х1024.
Для того чтобы исключить искажения изображений на экране рекомендуется использовать мониторы LCD в режимах его максимального разрешения. Для мониторов LCD частота смены кадров не является критичной. Изображение выглядит устойчивым (без видимого мерцания) даже при частоте обновления кадров 60 Гц.
В плазменные мониторах изображение формируется с помощью матрицы пикселей, как и в мониторах LCD. Принцип работы плазменной панели состоит в управляемом холодном разряде разряженного газа (ксенона или неона), находящегося в ионизированном состоянии (холодная плазма).
Пиксел формирует группа из трех подпикселов, ответственных за три основных цвета, которые представляют собой микрокамеры, на стенках которых находится флюоресцирующее вещество одного из основных цветов. Это одна из наиболее перспективных технологий плоских дисплеев.
Достоинства плазменных мониторов заключаются в том, что в них отсутствует мерцание изображения, картинка имеет высокую контрастность и четкость по всему дисплею, имеют хорошую обзорность под любым углом и малую толщину панели. К недостаткам следует отнести – большая потребляемая мощность.