| Как устроен персональный компьютер. Основные характеристики персонального компьютера

Урок 7
Устройство персонального компьютера и его основные характеристики. Знакомство с комплектацией устройств ПК, подключение внешних устройств

§7. Как устроен персональный компьютер
§8. Основные характеристики персонального компьютера

Как устроен персональный компьютер

Основные темы параграфа:

Что такое ПК;
- основные устройства ПК;
- магистральный принцип взаимодействия устройств ПК.

Изучаемые вопросы:

Что такое ПК

В § 5 мы познакомились с основными устройствами компьютера - электронно-вычислительной машины (ЭВМ) . Современные ЭВМ бывают самыми разными: от больших, занимающих целый зал, до маленьких, помещающихся на столе, в портфеле и даже в кармане. Разные ЭВМ используются для разных целей. Сегодня самым массовым видом ЭВМ являются персональные компьютеры. Персональные компьютеры (ПК) предназначены для личного (персонального) использования. Существуют различные типы ПК: стационарные (настольные) и мобильные (ноутбуки, планшетные ПК, карманные ПК).

Несмотря на разнообразие моделей ПК, в их устройстве существует много общего. Об этих общих свойствах и пойдет сейчас речь.

Основные устройства ПК

Основной «деталью» персонального компьютера является микропроцессор (МП) . Это миниатюрная электронная схема, созданная путем очень сложной технологии, выполняющая функцию процессора компьютера.

Персональный компьютер представляет собой набор взаимосвязанных устройств. В стационарном ПК центральным устройством является системный блок. В системном блоке находится «мозг» машины: микропроцессор и внутренняя память. Там же помещаются: блок электропитания, дисководы, контроллеры внешних устройств. Системный блок снабжен вентиляторами для охлаждения нагревающихся при работе элементов.

С наружной стороны системного блока имеются сетевой выключатель, кнопка перезагрузки компьютера, разъемы (которые называют портами) для подключения внешних устройств, выдвижной лоток для установки оптического диска.

К системному блоку подключены клавиатура (клавишное устройство), монитор (другое название - дисплей) и мышь (манипулятор). Иногда используются другие типы манипуляторов: джойстик, трекбол и пр. Дополнительно к ПК могут быть подключены: принтер (устройство печати), модем (для выхода в компьютерную сеть) и другие устройства (рис. 2.7).

На рисунке 2.7 показана стационарная модель ПК, на рис. 2.8 - ноутбук.

В ноутбуке все необходимые компоненты объединены в одном корпусе, который складывается как книжка (отсюда название компьютера).

Все устройства внешней памяти, а также устройства ввода/вывода взаимодействуют с процессором ПК через специальные блоки, которые называются контроллерами (от английского controller - контролер, управляющий). Существуют контроллер дисковода, контроллер монитора, контроллер принтера и т. п.

Сравнительно недавно в составе ПК появился универсальный контроллер, позволяющий подключать через универсальный разъем (USB) различные виды устройств: принтер, монитор, клавиатуру, мышь и др.

Магистральный принцип взаимодействия устройств ПК

Принцип, по которому организована информационная связь между устройствами компьютера, называется магистральным принципом взаимодействия. Процессор через многопроводную линию, которая называется магистралью (другое название - шина), связывается с другими устройствами (рис. 2.9).

Каждое подключаемое к ПК устройство получает свой номер, который выполняет роль адреса этого устройства. Информация, передаваемая от процессора к устройству, сопровождается его адресом и подается на контроллер. Далее работой устройства управляет контроллер.

Характерная организация магистрали такая: по одной группе проводов (шина данных) передается обрабатываемая информация, по другой (шина адреса) - адреса памяти или внешних устройств, к которым обращается процессор. Есть еще третья часть магистрали - шина управления; по ней передаются управляющие сигналы (например, проверка готовности устройства к работе, сигнал к началу работы устройства и др.).

Коротко о главном

В состав системного блока входят: микропроцессор, внутренняя память, дисководы, блок питания, контроллеры внешних устройств .

Внешние устройства (устройства ввода/вывода, устройства внешней памяти) взаимодействуют с процессором ПК через контроллеры.

Все устройства ПК связаны между собой по многопроводной линии, которая называется информационной магистралью , или шиной .

Каждое внешнее устройство имеет свой адрес (номер). Передаваемая к нему по шине данных информация сопровождается адресом устройства, который передается по адресной шине.

Вопросы и задания

1. Назовите минимальный комплект устройств, составляющих персональный компьютер, и сделайте фотографии этих устройств.

2. Какие устройства входят в состав системного блока?

3. Что такое контроллер? Какую функцию он выполняет?

4. Как физически соединены между собой различные устройства ПК?

5. Как информация, передаваемая по шине, попадает на нужное устройство?

Основные характеристики персонального компьютера

Основные темы параграфа:

Характеристики микропроцессора;
- объем внутренней (оперативной) памяти;
- характеристики устройств внешней памяти;
- устройства ввода/вывода.

Изучаемые вопросы:

Персональный компьютер – компьютер для личного пользования.
- Основные устройства персонального компьютера.
- Минимальный комплект устройств.
- Магистральный принцип взаимодействия устройств персонального компьютера.
- Характеристики микропроцессора: тактовая частота, разрядность.
- Объём – основная характеристика оперативной памяти.
- Характеристики устройств внешней памяти.

Все чаще персональные компьютеры используются не только на производстве и в учебных заведениях, но и в домашних условиях. Их можно купить в магазине так же, как покупают бытовую технику. При покупке любого товара желательно знать его основные характеристики, для того чтобы приобрести именно то, что вам нужно. Такие основные характеристики есть и у ПК.

Характеристики микропроцессора

Существуют различные модели микропроцессоров, выпускаемые разными фирмами. Основными характеристиками МП являются тактовая частота и разрядность процессора .

Режим работы микропроцессора и других связанных с ним устройств задается микросхемой, которая называется генератором тактовой частоты. Это своеобразный метроном внутри компьютера. На выполнение процессором каждой операции отводится определенное количество тактов. Ясно, что если метроном «стучит» быстрее, то и процессор работает быстрее. Тактовая частота измеряется в мегагерцах - МГц. Частота в 1 МГц соответствует миллиону тактов в одну секунду. Вот некоторые характерные тактовые частоты микропроцессоров: 600, 800, 1000 МГц. Последняя величина называется гигагерцем - ГГц. Современные модели микропроцессоров работают с тактовыми частотами в несколько гигагерц.

Следующая характеристика - разрядность процессора . Разрядностью называют максимальную длину двоичного кода, который может обрабатываться или передаваться процессором целиком. Разрядность процессоров на первых моделях ПК была равна 8 битам. Затем появились 16-разрядные процессоры. На современных ПК чаще всего используются 32-разрядные процессоры. Наибольшая разрядность у современных микропроцессоров, используемых в ПК, - 64 бита.

Объем внутренней (оперативной) памяти

Про память компьютера мы уже говорили. Она делится на оперативную (внутреннюю) и долговременную (внешнюю) память. Производительность машины очень сильно зависит от объема внутренней памяти. Если для работы каких-то программ не хватает внутренней памяти, то компьютер начинает переносить часть данных во внешнюю память, что резко снижает его производительность. Скорость чтения/записи данных в оперативную память на несколько порядков выше, чем во внешнюю.

Объем оперативной памяти влияет на производительность компьютера. Для эффективной работы современных программ требуется оперативная память объемом в сотни и тысячи мегабайтов (гигабайты).

Назначение кэш-памяти

Для сокращения времени выполнения программы в состав ПК входит специальный вид внутренней памяти, который называется кэш-памятью . Это небольшой по объему, но имеющий самое короткое время чтения/записи раздел памяти компьютера. В кэш-памяти дублируются данные и команды из оперативной памяти, к которым процессор наиболее часто обращается при выполнении программы. Поэтому первоначально процессор ищет требуемую информацию в кэш-памяти, и только если ее там не обнаруживает, обращается к более медленной оперативной памяти.

Характеристики устройств внешней памяти

Устройства внешней памяти - это магнитные и лазерные дисководы, флэш-память . Встроенные в системный блок магнитные диски называются жесткими дисками, или винчестерами. Это очень важная часть компьютера, поскольку именно здесь хранятся все необходимые для работы компьютера программы. Чтение/запись на жесткий диск производится быстрее, чем на все другие виды внешних носителей, но все-таки медленнее, чем в оперативную память. Чем больше объем жесткого диска, тем лучше. На современных ПК устанавливают жесткие диски, объем которых измеряется в гигабайтах: десятки и сотни гигабайтов. Покупая компьютер, вы приобретаете и необходимый набор программ на жестком диске. Обычно покупатель сам заказывает состав программного обеспечения компьютера.

Все остальные носители внешней памяти - сменные, т. е. их можно вставлять в дисковод и доставать из дисковода. К ним относятся оптические диски типа CD (компакт-диски) и DVD. Об их свойствах рассказывалось в § 6. Диски удобны для длительного хранения программ и данных, а также для переноса информации с одного компьютера на другой.

В обязательный комплект современного ПК входят оптические дисководы для работы с CD и DVD . На этих носителях распространяется программное обеспечение. Вместимость CD-ROM исчисляется сотнями мегабайтов (стандартный объем - 700 Мб). Информационная емкость DVD исчисляется гигабайтами (4,7; 8,5; 17 Гб). Часто на DVD записываются видеофильмы. На одном диске можно уместить двухчасовой видеофильм с несколькими звуковыми дорожками на разных языках.

Пишущие оптические дисководы позволяют производить запись и перезапись информации на CD-RW и DVD-RW.

В последнее время основным средством переноса информации с одного компьютера на другой стала флеш-память. Флеш-память - это электронное устройство внешней памяти, используемое для чтения и записи информации в файловом формате . Флеш-память, как и диски, - энергонезависимое устройство. Емкость носителя составляет от сотен мегабайтов до нескольких гигабайтов. А скорость чтения и записи данных на флеш-носитель приближается к скорости чтения и записи на жесткий диск.

Устройства ввода/вывода

Все остальные типы устройств относятся к числу устройств ввода/вывода . Обязательными из них являются клавиатура, монитор и манипулятор (мышь; на мобильных ПК: трекбол, тачпад, джойстик и др.). Дополнительные устройства: принтер, модем, сканер, звуковая система и некоторые другие. Выбор этих устройств зависит от потребностей и финансовых возможностей покупателя. Всегда можно найти источники справочной информации о моделях таких устройств и их эксплуатационных свойствах.

Коротко о главном

Основные характеристики микропроцессора : тактовая частота и разрядность. Чем больше тактовая частота, тем выше скорость работы процессора. Увеличение разрядности ведет к увеличению объема данных, обрабатываемых компьютером за единицу времени.

Объем оперативной памяти влияет на производительность компьютера. Для эффективной работы современных программ требуется оперативная память объемом в сотни и тысячи мегабайтов (гигабайты).

Жесткий магнитный диск - обязательное устройство внешней памяти в составе компьютера.

Сменными носителями являются оптические диски, флеш-память.

Необходимый набор устройств ввода/вывода: клавиатура, манипулятор, монитор .

Дополнительные устройства ввода/вывода : принтер, сканер, модем, акустическая система и др.

Вопросы и задания

1. От каких характеристик компьютера зависит его производительность?

2. Информационный объем какого порядка имеют винчестеры, CD-ROM, DVD-ROM?

3. Какие устройства памяти являются встроенными, какие - сменными?

4. Какие устройства ввода/вывода являются обязательными для ПК, какие - дополнительными?

Электронное приложение к уроку

Cкачать материалы урока

Сегодня каждый знаком с компьютером. Даже, если не проводит за ним много времени, то, хотя бы иногда сталкивается.

Если Вы столкнулись с какими-либо проблемами компьютеров или ноутбуков, то можете обращаться к нам, наши опытные мастера помогут Вам.

Поэтому будет не лишним знать устройство системного блока компьютера, хотя бы поверхностно.

Ведь у компьютера (ПК) есть, к примеру:

• скорость работы
• производительность
• хранение информации

и было бы неплохо знать, от чего они зависят и как их улучшить.

Тем более, поскольку на ПК хранится информация очень важно её не потерять. Зная, некоторые правила можно в разы улучшить безопасность хранения данных, ведь никому бы не хотелось потерять годами накопленные домашние видео или фотографии, коллекции фильмов, важных рабочих данных и так далее.

Поэтому рассмотрим устройство системного блока и выясним, за, что отвечает каждый компонент и можно ли его улучшить или обновить.

И так, системный блок (системник, СБ) это железная коробка под столом, в которой находятся основные детали ПК.

Именно благодаря ним, мы видим всё, что появляется на экране монитора. Для того, чтобы попасть в СБ нужно открутить его боковую крышку.

Внутри в нём (в стандартном варианте) вмещается:

1. Блок питания
2. Материнская плата
3. Процессор
4. Оперативная память
5. Видеокарта
6. Жёсткий диск (винчестер)
7. DVD привод дисков

В общем, это все детали, которые нужны для нормального функционирования ПК. Понятно, что бывают и ещё кое-какие детали внутри (отдельная звуковая карта, дополнительная видеокарта и т.д.), но они не так важны для обычного пользователя, чтобы хорошо разбираться в устройстве системного блока компьютера.

Устройство компьютера. Из чего состоит компьютер?

Давайте рассмотрим каждую деталь в отдельности, для чего она нужна, можно ли её обновить или улучшить, как за ними ухаживать, чтобы продлить им время работы.

Начнём с блока питания (БП). Он находится, обычно слева вверху и представляет собой железную коробку с разноцветными проводами.

Нужен он для преобразования электрического тока из розетки в нужный ток для деталей внутри. Сразу стоит сказать, что покупая, блок питания ни в коем случае нельзя на нём экономить. Именно от него зависит, насколько стабильно будет работать система, и не будут ли происходить поломки, в том числе с потерей данных.

Более подробно про выбор блока питания можно почитать в статье . Для того, чтобы продлить ему время нормальной работоспособности стоит обратить внимание на специальный источник бесперебойного питания (ИБП).

Нужен он для того, чтобы, когда из розетки идёт скачок или нестабильный ток заглушить эти помехи или преобразовать его в нормальный или вообще вырубить ПК.

Сказано это не просто так, очень часто именно по причине некачественного тока в электросети детали ПК выходят из строя.

Плюс она связывает их все и организует совместную работу. Важных характеристик для обычных пользователей она не имеет. Поэтому можно покупать недорогой современный вариант. Конечно, покупка имеет свои нюансы, поэтому более подробную информацию про материнские платы можно увидеть .

Как-то продлить ей работу из вне сложно. Наверное, только, если будет хороший блок питания и бесперебойник, как описано выше.

Процессор (проц, камень). Это так сказать мозги. Он осуществляет различные вычислительные и другие операции.

Для обычной работы за ПК (фильмы, мелкие игры, музыка, социальные сети) подойдёт и самая простая модель процессора. Но, если хотите поиграть в мощные игры, типа ГТА 5 , то нужен производительный экземпляр.

Процессор в силу своей большой мощности и внушительной работы выделяет много тепла, на, что и предусмотрена вышеописанная система охлаждения. То есть он нагревается, а радиатор забирает тепло, а кулер в свою очередь обдувает радиатор. Таким образом, получаем охлаждение проца.

Здесь кроется многим знакомые проблемы - шумит вентилятор, греется процессор, более подробно о них можно почитать по ссылке Очистка компьютера от пыли . Также нормальная и продолжительная работа зависит от качественного блока питания и бесперебойника, плюс чистка от пыли с заменой термопасты.

Именно хорошее знание устройства системного блока компьютера, позволяет избежать проблем с перегревом.

Оперативную память (оперативка) часто путают с постоянной памятью компьютера. Давайте разбираться.

Оперативная память от слова «оперативный», то есть быстрый, скорый. Это значит, что информация хранится недолго. В ПК оперативка нужна для сохранения данных об операциях пока ПК работает. Именно пока он работает, все наши действия, будь-то копирование файлов, просмотр фильмов, игры и другие действия проходят через оперативку.

Чем её больше, тем больше данных она может пропустить. Как только мы выключаем компьютер, все данные из оперативки удаляются.

Сборка системного блока компьютера. Assemble/Build system unit.

То есть делаем вывод - оперативка нужна во время работы ПК, через неё осуществляются все операции выполняемые нами. И она никак не связана с постоянной памятью (жёстким диском), на которой информация запоминается и хранится, после того, как ПК выключен. О ней чуть ниже.

Сзади системного блока, к ней идёт кабель от монитора. Отвечает за вывод изображения на мониторе (не путать с монитором, он нужен для показа изображения, которое уже создала данная карта). Для не требовательных пользователей (фильмы, музыка, мелкие игры, соц. сети) подойдёт и самая простая, даже, встроенная в мат. плату.

Если на ПК нужно запускать мощные современные игры, то и видеокарта должна быть соответственно мощная. Более подробно про их характеристики и советы по выбору при покупке можно посмотреть в статьеКакая лучше видеокарта . Также нужен хороший блок питания, плюс чистка от пыли.

Вот мы в вопросе про устройство системного блока компьютера добрались до детали, которая в отличии от оперативной памяти, хранит информацию постоянно (по крайне мере пока не сломается) - жёсткий диск (винчестер, винт).

Внешне выглядит, как небольшая железная коробочка, к которой идут два провода. Один от блока питания, чтобы дать необходимый ток для работы, а второй от мат. платы для того, чтобы соединить его с остальными устройствами для общей работы.

Он, повторимся, нужен для постоянного запоминания информации. Не переносит ударов, падения, вибрации в виду своего высокотехнологичного устройства и настройки. Важно не допускать никаких падений, сотрясений и так далее. Плюс, как всегда важен хороший блок питания.

DVD привод дисков нужен для считывания или записи данных на магнитные диски. Сейчас надобность в данном устройстве постоянно падает, в виду развития интернета (всё есть там, за чем, что-то записывать на диски) и на порядок более удобной и быстрой флеш память, то есть обычных флешек для записи информации.

Вот из таких деталей состоит системный блок компьютера. В статье приведены ознакомительные данные по этим устройствам. Более подробно читайте о них в приведенных рядом с ними ссылках. Ведь просто ознакомившись с ними, можно решить целый ряд иногда возникающих вопросов, к примеру, почему тормозит ПК, как сделать, чтобы начали работать мощные игры или, как собрать недорогой ПК для фильмов, сёрфинга и социальных сетей.

Подытожив, хотелось бы заметить, что для хорошей продолжительной работы системного блока очень важен выбор блока питания и по возможности приобретения хорошего источника бесперебойного питания (ИБП). Конечно, и все остальные компоненты должны быть не из дешёвых безызвестных производителей, плюс важна сбалансированность.

Если, например, уже решили предпринять действия для покупки или обновления конфигурации, то конечный вариант покажите ещё кому-нибудь, для взгляда со стороны. А так, в общем всё. Мы рассмотрели вопрос - устройство системного блока компьютера. Надеемся, что изложенная информация Вам пригодится и Вы будете более подготовлены в Ваших дальнейших действиях. Спасибо за внимание.

Основные устройства компьютера «живут» в системном блоке. К ним относятся: материнская плата, процессор, видеокарта, оперативная память, жесткий диск. Но за его пределами, обычно на столе, «проживают» также не менее важные устройства компьютера. Такие как: монитор, мышь, клавиатура, колонки, принтер.

В этой статье мы рассмотрим, из чего состоит компьютер , как эти устройства выглядят, какую функцию выполняют и где они находятся.

Системный блок.

В первой категории мы разберём те устройства, или их еще называют комплектующие, которые «прячутся» в системной блоке. Они наиболее важны для его работы. Кстати, сразу можете заглянуть в системник. Это не сложно. Достаточно открутить два болта сзади системного блока и отодвинуть крышку в сторону, и тогда нам откроется вид важнейших устройств компьютера, по порядку которые, мы сейчас рассмотрим.

Материнская плата – это печатная плата, которая предназначена для подключения основных комплектующих компьютера. Часть из них, например, процессор или видеокарта устанавливается непосредственно на саму материнскую плату в предназначенный для этого разъем. А другая часть комплектующих, к примеру, жесткий диск или блок питания, подключается к материнской плате с помощью специальных кабелей.

Процессор – это микросхема и одновременно «мозг» компьютера. Почему? Потому что он отвечает за выполнение всех операций. Чем лучше процессор тем быстрее он будет выполнять эти самые операции, соответственно компьютер будет работать быстрее. Процессор конечно влияет на скорость работы компьютера, и даже очень сильно, но от вашего жесткого диска, видеокарты и оперативной памяти также будет зависеть скорость работы ПК. Так что самый мощный процессор не гарантирует большую скорость работы компьютера, если остальные комплектующие уже давно устарели.

3. Видеокарта.

Видеокарта или по-другому графический плата, предназначена для вывода картинки на экран монитора. Она также устанавливается в материнскую плату, в специальный разъем PSI-Express. Реже видеокарта может быть встроена в саму материнку, но её мощности чаще всего хватает только для офисных приложений и работы в интернете.

Оперативная память – это такая прямоугольная планка, похожа на картридж от старых игровых приставок. Она предназначена для временного хранения данных. К примеру, она хранит буфер обмена. Копировали мы какой-то текст на сайте, и тут же он попал в оперативку. Информация о запущенных программах, спящий режим компьютера и другие временные данные хранятся в оперативной памяти. Особенностью оперативки является то, что данные из неё после выключения компьютера полностью удаляются.

Жесткий диск, в отличие от оперативной памяти, предназначен для длительного хранения файлов. По-другому его называют винчестер. Он хранит данные на специальных пластинах. Также в последнее время распространились SSD диски.

К их особенности можно отнести высокую скорость работы, но тут же есть сразу минус – они дорого стоят. SSD диск на 64 гигабайта обойдется вам в цене также как винчестер на 750 гигабайт. Представляете сколько будет стоить SSD на несколько сотен гигабайт. Во, во! Но не стоит расстраиваться, можно купить SSD диск на 64 ГБ и использовать его в виде системного диска, то есть установить на него Windows. Говорят, что скорость работы увеличивается в несколько раз. Система стартует очень быстро, программы летают. Я планирую перейти на SSD, а обычные файлы хранить на традиционном жестком диске.

Дисковод нужен для работы с дисками. Хоть уже и гораздо реже используется, все-же на стационарных компьютерах он пока что не помешает. Как минимум дисковод пригодится для установки системы.

6. Системы охлаждения.

Система охлаждения – это вентиляторы, которые охлаждают комплектующие. Обычно установлено три и более кулеров. Обязательно один на процессоре, один на видеокарте, и один на блоке питания, а далее уже по желанию. Если будет что-то тепленьким, то желательно охлаждать. Устанавливаются также вентиляторы на жесткие диски и в самом корпусе. Если кулер в корпусе установлен на передней панели, то он забирает тепло, а кулеры установленные на заднем отсеке подают в системних холодный воздух.

Звуковая карта выводит звук на колонки. Обычно она встроена в материнскую плату. Но бывает, что она либо ломается, и поэтому покупается отдельно, либо же изначально качество стандартной владельца ПК не устраивает и он покупает другую звуковуху. В общем звуковая карта также имеет право быть в этом списке устройств для ПК.

Блок питания нужен для того, чтобы все вышеописанные устройства компьютера заработали. Он обеспечивает все комплектующие необходимым количеством электроэнергии.

8. Корпус

А чтобы материнскую плату, процессор, видеокарту, оперативную память, жесткий диск, дисковод, звуковую карту, блок питания и возможно какие-то дополнительные комплектующие было куда-то засунуть, нам понадобится корпус. Там все это аккуратно устанавливается, закручивается, подключается и начинает ежедневную жизнь, от включения до выключения. В корпусе поддерживается необходимая температура, и все защищено от повреждений.

В итоге мы получаем полноценный системный блок, со всеми важнейшими устройствами компьютера, которые нужны для его работы.

Периферийные устройства.

Ну а чтобы полноценно начать работать на компьютере, а не смотреть на «жужжащий» системный блок, нам понадобятся Периферийные устройства. К ним относятся те компоненты компьютера, которые за пределами системника.

Монитор само собой нужен, чтобы видеть то, с чем мы работаем. Видеокарта подает изображение на монитор. Между собой они подключены кабелем VGA или HDMI.

Клавиатура предназначена для ввода информации, ну само собой какая работа без полноценной клавиатуры. Текст напечатать, в игры поиграть, в интернете посидеть и везде нужна клавиатура.

3. Мышь.

Мышь нужна чтобы управлять курсором на экране. Водить его в разные стороны, кликать, открывать файлы и папки, вызывать различные функции и много другое. Также, как и без клавиатуры, без мыши никуда.

4. Колонки.

Колонки нужны в основном чтобы слушать музыку, смотреть фильмы и играть в игры. Кто еще сегодня использует колонки больше, чем ежедневно их воспроизводят обычные пользователи в этих задачах.

Принтер и сканер нужен чтобы печатать и сканировать документы и всё, всё необходимое в области печатанья. Или МФУ, многофункциональное устройство. Пригодится всем тем, кто часто что-то печатает, сканирует, делает ксерокопии и совершает много других задач с этим устройством.

В этой статье мы лишь кратко рассмотрели основные устройства компьютера , а в других, ссылки на которые вы видите ниже, мы подробно рассмотрим все наиболее популярные периферийные устройства, а также компоненты, которые входят в состав системного блока, то есть комплектующие.

Приятного чтения!

Настоящая книга посвящена рассмотрению железа – так в народе называют веществен­ную составляющую компьютеров (или Hardware - аппаратное обеспечение), в отличие от программной части функционирования компьютеров (или Software - программное обеспе­чение). Стандартная комплектация домашнего персонального компьютера показана на рисунке ниже.

Из чего состоит аппаратная часть персонального компьютера? Прежде всего, из сис­темного блока, внутри которого расположены внутренние устройства и внешних уст­ройств , подключаемых к системному блоку с помощью информационных кабелей или устанавливающих с ним связь по беспроводным информационным каналам (с помощью инфракрасного излучения, радиоволн и т.д.).

К внешним устройствам относятся те, которые находятся вне системного блока. К ним относятся: клавиатура, мышь, дисплей, могут быть и другие устройства: принтер, внешний модем, сканер и другие устройства.

К внутренним устройствам относятся системная плата (в народе называемая материн­ская или просто «мать»), центральный процессор, оперативная память, блок питания, жесткий диск, ранее устанавливался накопитель на гибких дисках, накопитель на CD -ROM дисках и (или) накопитель на DVD дисках, звуковая плата, видеоплата, динамик, а также некоторые другие дополнительные устройства, вставляемые в так называемые слоты расширения - сетевые карты, телевизионные карты и т.д. На рисунке ниже показано стандартное расположение внутренних устройств в системном блоке.

Материнская плата, процессор, оперативная память, видеоплата, звуковая плата, карты расширения, жест­кий диск и динамик находятся внутри системного блока, не видны пользователю, точнее, не имеют выхода на переднюю панель системного блока.

Внутренние устройства.

Корпус компьютера используется для установки в нем основных устройств, предо­хранения их от пыли и других внешних воздействий, а также в некоторой степени защи­щает пользователя от электромагнитного излучения компонентов, которые в нем нахо­дятся. На передней панели помещены индикаторы и кнопки, на нее лицевой стороной вы­ходят также некоторые внутренние устройства (накопители для гибких дисков, DVD -RW дисков).

Блок питания предназначен для преобразования переменного электрического тока напряжением 220 вольт в постоянный ток меньшего напряжения и питания им устройств, находящихся внутри системного блока. Как правило, этот блок поставляется вместе с сис­темным блоком, но его можно купить и отдельно. Системный блок имеет на задней сто­роне разъемы для подключения к источнику питания (электророзетке или сетевому фильтру), в некоторых моделях - разъем для подключения электропитания к монитору на 220 вольт (если монитор имеет электронно-лучевую трубку) и переключатель на разное входное напряжение – 110 или 220 вольт. Внутри системного корпуса расположены провода, которые выходят из блока питания и подклю­чаются к внутренним устройствам.

Материнская плата служит для взаимосвязи информационных потоков между раз­личными компонентами компьютера. На ней установлены центральный процессор, оперативная память, микросхема Bios , в ряде случаев – собственный вентилятор для охлаждения центрального процессора, а также разнообразные разъемы (для подключения внешних для платы вентиляторов, подключения последовательных и параллельных портов, плат расширения и так далее). Кроме того, в последнее время на материнскую плату стали монтировать встроенные сетевые, звуковые и видео – подсистемы, а также собственный динамик - пищалку.

Центральный процессор. Процессор, который можно назвать мозгом компьютера, выполняет основные операции. Процессоры могут быть: 86, 286, 386, 486 (серии х86), Pentium , Pentium ММХ, Pentium Pro , Pentium II , Pentium III , Pentium IV , Atom , Pentium Dual 2 Core , Pentium i 3, Pentium i 5, Pentium i 7 – производства фирмы Intel , а также других компаний, например, AMD – Athlon XP , Athlon 64 и др. Раз­личие между ними состоит в производительности. Чем выше у процессора тактовая час­тота, тем выше производительность вашего компьютера (хотя не всегда, например, на производительность влияет объем кэш-памяти первого и второго уровней, а также струк­тура обработки информации, к примеру, технология эмуляции вто­рого процессора Hyper -Threading ). На производительность также влияет наличие ядер; двух или трехядерный процессор работают намного быстрее, чем одноядерный.

Тактовая частота определяет, сколько операций в се­кунду может выполнять процессор. Для более ранних видов процессоров (например, 286) одна команда выполнялась за несколько тактов. В современных за один такт выполняется несколько операций.

Оперативная память . После включения компьютера, данные с жесткого диска пере­носятся в оперативную память, и процессор работает с ними. Если бы не было этого вида памяти, то процессор работал бы только с жестким диском и каждое данное приходилось бы записывать и считывать с него. При этом скорость работы резко бы снизилась, так как система находилась бы в ожидании операций ввода/вывода. При наличии оператив­ной памяти, которая работает со скоростью, близкой к скорости обработки данных про­цессором, производительность компьютера повышается. Чем больше размер памяти, тем меньше обращений к диску, тем быстрее будет работать компьютер.

Главной характеристикой памяти является ее размер, который измеряется в гигабай­тах. Может быть установлено 0,5, 1, 2, 3, 4 и т. д. гигабайт в системе. Часто для повышения производительности дешевле увеличить размер оперативной памяти, чем менять процессор на более высокую частоту.

Для того чтобы ускорить вычисления и не ждать, пока данные придут из оперативной памяти или необходимо записать в нее данные, в процессоре имеется более производительная кэш-память , которая различается объемом. Наличие кэш-памяти может довольно значи­тельно увеличить производительность компьютера.

В системном блоке также находится динамик , который обычно поставляется вместе с корпусом. Основная функция динамика – подача звуковых сигналов после включения компьютера и в случае его неисправности. Как правило, в других случаях он используется довольно редко. Для работы со звуком предназначена звуковая плата.

Звуковая плата. Эта плата обрабатывает звуковые данные, которые поступают из оперативной памяти. Данные могут поступать также из устройства считывания DVD -ROM дисков при проигрывании музыки. После обработки данные пересы­лаются на динамики, магнитофон или другие устройства.

Видеоплата обрабатывает данные для дисплея (монитора). Для программ, которые ра­ботают с двухмерными или трехмерными изображениями, обработку видеоданных для дисплея может взять на себя специальный процессор, находящийся на видеоплате, что разгрузит основной процессор. Качество изображения при этом обычно резко повыша­ется.

Одной из главных характеристик является размер видеопамяти платы. Он может иметь 1, 2, 4, 8…. 64, 128, 256 512 1024 и более мегабайт (обычно 0.5 – 1 Гигабайт). Чем больше памяти, тем быстрее проводится обработка данных.

Жесткий диск. Данные в компьютере хранятся на жестком диске. При выключении электропитания информация на жестком диске сохраняется. Одним из основных парамет­ров является ёмкость диска, которая измеряется в гигабайтах (Один гигабайт равен при­мерно одному миллиарду байт. В байте хранится один символ). Диск может иметь ём­кость от 8 гигабайт до 4 терабайт (1 терабайт равен 1024 гигабайт). Более старые диски имеют ём­кость, измеряемую в мегабайтах (один мегабайт равен примерно одному миллиону байт).

Теперь рассмотрим устройства, выходящие на переднюю поверхность системного блока (см. рис.ниже).

Накопители на гибких дисках. На переднюю панель корпуса компьютера, как пра­вило на устаревших компьютерах, лицевой стороной выходит устройство для работы с гибкими дисками размером 3,5 дюйма (рисунок справа). Дискеты 5 1/4 дюйма давно вышли из употребления и нами практически рассматри­ваться не будут, хотя многие принципы их работы такие же, как и для 3,5 дюймовых. От­метим, что в современных компьютерах уже давно отказались от исполь­зования и 3.5 дюймовых накопителей ввиду незначительного объема записываемой информации.

Гибкий диск 3,5 дюйма (далее просто дискета, дискетка) имеет внешний вид, показан­ный на рисунке выше. Данные, записанные пользователем на дискете, можно перемещать от одного компьютера к другому, так как практически на лю­бом компьютере ранее имелось такое же устройство для считывания с гибких дискет.

.

Условный вид накопителя показан на рисунке выше. Взяв дис­кету, вставьте ее в отверстие для дискеты до упора так, чтобы металлическая пластина была впереди, а стрелка на корпусе дискеты была сверху, и ее острие было направлено внутрь устройства. После этого защитная крышка считывающего устройства встанет на свое первоначальное место. Чтобы вынуть дискету, необходимо нажать на кнопку, распо­ложенную на передней панели накопителя. При этом дискета выйдет из устройства при­мерно на 1/3 ее длины, после чего ее можно вынуть рукой.

На рисунке левый угол дискеты скошен. Это сделано для того, чтобы система могла определить, какой стороной вставлена дискета. Если попробовать вставить дискету обратной стороной, то дискета не будет вставляться в устройство. В этом случае не нужно применять силу, а перевернуть дискету.

На дискете имеется два окошка. На правом окошке с задней стороны расположен переключатель. Если переключатель закрывает окошко, то на дискету можно записывать информацию и считывать ее. Если же защелка открыта, то данные можно только считывать. Обычно переключатель используется для того, чтобы при хранении важных данных случайно на них не записать другую информа­цию, что приведет к их уничтожению, или в качестве защиты от вирусов.

На рисунке выше показан внешний вид передней панели накопителя для флоппи-дисков. Кнопка используется, как уже указывалось, для того, чтобы вынуть дискету. Индикатор начинает светиться, когда с дискетой выполняются операции ввода/вывода, то есть данные записываются на дискету или с нее считываются.

Накопитель для CD (DVD) - дисков работает с CD , DVD дисками разных типов. Внешний вид этих дисков, которые также называются компакт-дисками, одинаков и показан на рисунке справа. CD -ROM (DVD -ROM ) диски изготавливаются промышленным способом и на них записать дополнительную информацию нельзя. CD -R (DVD -R , DVD +R ) диски позволяют записать на них информацию, но только один раз, хотя можно информацию дозаписать, если на диске имеется свободное место. CD -RW (DVD -RW , DVD +RW ) диски позволяют не только записывать на них информацию, но и стирать предыдущую, что позволяют использовать их многократно.

После того, как диск был положен в лоток, снова нажмите кнопку для выдвижения лотка и лоток войдет в устройство. CD (DVD ) - диски обычно находятся в коробке или в бумажном пакетике. Откройте коробку. Чтобы достать диск, подведите указательный палец к центру диска и выньте его большим и средним пальцами, после чего положите на лоток рабочей поверхностью вниз, соответ­ственно, название будет наверху. Для того чтобы вставить CD (DVD )-диск, необходимо нажать кнопку на передней панели нако­пителя при работающем компьютере (см. рис.выше.). При этом автоматически выдвинется лоток, на который можно поло­жить диск. В лотке имеется два углубления, так как существуют два формата дисков. Один из них, поменьше, используется редко, хотя иногда показывается в фантастических фильмах. Диски такого формата вставляются в меньшее углубление. Диск второго типа, наиболее распространенный, кладется в большую выемку, рабочей поверх­ностью вниз, а нарисованным изображением - сверху. После того, как диск был положен в лоток, снова нажмите кнопку для выдвижения лотка и лоток войдет в устройство.

Иногда при нажатии на кнопку, лоток остается на месте. Для того, чтобы выдвинуть лоток, можно воспользоваться отверстием для принудительного открытия лотка. Для этого, разогните скрепку, конец ее вставьте в это отверстие и немного нажмите. Лоток выйдет из накопителя.

На тыльной стороне диска находится его название или другая информация. Противопо­ложная сторона является рабочей и ее нежелательно трогать руками. При очистке CD (DVD ) -дисков от пыли тряпочкой мягко проводят перпендикулярно дорожкам записи от внут­реннего отверстия к внешнему краю.

CD (DVD )-диски бывают двух типов. Первый – это диски с записью текстовой, графической и другой информации, как правило, с программами или текстом. Второй тип - музыкальные диски, используемые в лазерных аудиопроигрывателях и их также можно использовать для проигрывания на устройстве считывания CD (DVD )- дисков (далее устройств CD ) на компь­ютере. Звук при этом можно прослушивать через наушники или из колонок. Штекер на­ушников вставляют в специальное отверстие на лицевой поверхности накопителя. Для увеличения/уменьшения громкости наушников используется регулятор, который распо­ложен около отверстия для штекера. Световой индикатор работает при считывании ин­формации с диска. Так как считывание происходит скачками, то индикатор может мигать.

Внешний вид DVD-накопителей аналогичен накопителю считывания с CD -ROM дисков. Передняя панель накопителя CD -RW показана на рисунке выше.

Кнопки на системном блоке . Кроме вышеуказанных устройств, на передней панели системного блока, как правило, находятся клавиши Reset, Power, как показано на рисунке выше, на устаревших блоках может быть – клавиша Turbo, замок для ключа и индикатор. В последнее время про­изошел переход на стандарт АТХ, в котором отсутствуют замок для ключа, кнопка Turbo и индика­тор системной частоты. Таким образом на современном системном (и в моноблоке), как правило, находится только кнопка включения и, часто, индикатор работы жестких дисков.

Кнопка Power предназначена для включения компьютера. При ее нажатии электриче­ский ток подается к основным компонентам внутри системного блока, производится их тестирование и далее - загрузка программ операционной системы в зависимости от того, какая из них установлена на компьютере: UNIX или Windows 9х. В более старых компью­терах эта кнопка размещалась на задней стенке системного корпуса, потом сбоку, однако вот уже лет десять устанавливается на передней панели. Около переключателя обычно расположена надпись типа Power или On и Off. Для того, чтобы выключить компьютер обычно при выходе из операционной системы путем нажатия на конпку Завершение работы из панно Пуск , компьютер автоматически выключается. Однако, в некоторых случаях, например, при зависании системы требуется выключить компьютер принудительно. Для этого нужно нажать кнопку Power и подержать ее нажатой несколько секунд.

Кнопка Reset (в старых компьютерах) служит для перезапуска компьютера. При ее нажатии произво­дится перезагрузка операционной системы, как и при включении компьютера в самом начале работы.

В каких случаях используется эта кнопка? Время от времени происходят сбои сис­темы. Чем более сложная и неотлаженная программа, тем больше в ней ошибок. Со вре­менем, с выходом более современных и соответственно более отлаженных версий количе­ство ошибок уменьшается, но полностью от них избавиться невозможно в силу сложности программ. Существуют даже стандарты, определяющие количество ошибок в больших системах.

Говорят, компьютер «завис», когда система не реагирует на нажатие на клавиши кла­виатуры, либо программа начинает выдавать на экран непонятные символы, либо при на­жатии на одну клавишу происходит действие, свойственное нажатию на другую. В этом случае желательно перезагрузить компьютер. Однако если выключить питание компью­тера, а затем нажать на клавишу Power, включив таким образом компьютер, то все сис­темы испытывают как бы шок. При большом количестве включений и выключений уве­личивается вероятность выхода из строя микросхем (тот же принцип, что и при включе­нии электролампочки). Для этих случаев предусматривается клавиша Reset, которая по­зволяет перезагрузить компьютер без отключения электрического тока.

Если вы все-таки решили выключить и включить компьютер при помощи клавиши Power, то между выключением и включением подождите 40-50 секунд. Таким образом вы удлините срок службы вашей системы. Кроме ошибок в матобеспечении, зависание ком­пьютера может происходить из-за действий программ-вирусов. В этом случае желательно перезагрузиться с системной дискеты.

Не все системные блоки имеют кнопку Reset . В некоторых блоках кнопка Reset может располагаться внутри кнопки Power (неподвижной ее части) или около нее.

Клавиша Turbo в настоящее время практически используется. Если она у вас есть, то лучше всего ее включить (то есть на индикаторе появится большее по значению число или слово High) и больше не трогать. Эта клавиша появилась в компьютере, когда при появлении более быстрых процессоров возникала потребность в уменьшении мощности, чтобы могли работать старые программы. Ныне программы сами определяют производитель­ность компьютера и могут замедлить работу компьютера (в основном это используется в игровых программах), так что клавиша Turbo не используется.

Индикаторы . Как правило, на компьютере они четырех видов.

Индикатор частоты (в старых компьютерах) работы процессора показывает на табло числовое значение час­тоты. Эти значения могут быть численными и текстовыми. Численных значений обычно два, первое - тактовая частота вашего процессора, второе - пониженная частота его ра­боты. Текстовых значений тоже два: High (повышенная) и Low (низкая), что означает ра­боту процессора на нормальной (High) или низкой (Low) частоте. Если ваш компьютер был модифицирован или был куплен в фирме, где компьютер там и был собран, то на ин­дикаторе может быть показано иное значение, чем на самом деле работает процессор. Для того чтобы определить частоту работы процессора, лучше воспользоваться тестовыми программами. При работе с компьютером индикатор ныне практически не используется. На современных компьютерах этот индикатор не используется.

Индикатор обращения к жесткому диску зажигается при выполнении операций ввода/вывода к жесткому диску. Около него может располагаться значок .

Индикатор включения электропитания зажигается при включении компьютера. Около индикатора находится название Power или значок .

Индикатор Turbo (в старых компьютерах) зажигается при режиме Turbo, то есть повышенной мощности или той, на которую рассчитан центральный процессор. Около него находится надпись Turbo или значок . При работе в современных компьютерах практически не используется.

Дополнительно , на передней панели или сбоку от нее могут находиться разъемы USB и аудиовход и аудовыход.

Внешние устройства .

Кроме системного блока в состав персонального компьютера входит дисплей (также называется монитором ), на кото­рый выводится текстовая и графическая информация. Внешне он напоминает телевизор, что видно из рисунка ранее. Имеется два типа мониторов: цветной и монохромный (черно-белый, уже практически не используется). Основными харак­теристиками являются частота вывода строк на экран (чем она больше, тем лучше для глаз), разрешение , которое может быть 480х640, 600х800, 768х1024 и т. д. (чем больше это значение, тем лучше), размер экрана по диагонали в дюймах (может быть 14, 15, 17, 19 и другие).

Следующим компонентом является клавиатура (рисунок ниже), с помощью которой вводится текстовая информация и производится управление компьютером с помощью функциональных клавиш. Фактически она очень похожа на пишущую машинку, но имеет дополнительные клавиши и, кроме того, позволяет работать с разными наборами симво­лов, например, с кириллицей (русским) и латинским (английским) набором.

Рядом с клавиатурой находится устройство типа мышь , которое позволяет управлять курсором (рисунок справа). Она стала стандартным указательным устройством, используется практически во всех компьютерах и внешне действительно похожа на мышь – небольшая, с длинным хвостиком, то есть кабелем, который подключается к системному блоку. Здесь и далее мы будем для удобства называть это устройство просто мышь или мышка.

В нижней части устройства находится шарик (или светодиодное устройство), который позволяет при движении мыши по коврику пере­мещать курсор на экране дисплея. Можно попробовать работать и без коврика, но так как сцепление между ковриком и шариком мыши выше, чем на поверхности стола, то лучше иметь коврик, тем более что стоит он недорого. Мышь имеет две или три кнопки, однако в практической работе используются две из них: левая и правая. В последних моделях мыши вместо третьей кнопки расположено колесико, позволяющее «прокручивать» выво­димый на экране текст.

Часто компьютеры имеют устройство вывода информации на бумагу, которое называ­ется принтером . Основными характеристиками принтера являются его вид (игольчатый, струйный, лазерный), размер бумаги, с которой он работает (А4, А3 и т.д.), возможность вывода изображения в цвете, скорость вывода напечатанных листов и т.д.

Компьютер, который может работать со звуком, имеет колонки для воспроизведения звуковой информации. Как правило, их две для обеспечения стереозвучания. Колонки могут быть встроены дисплей.

Кроме того, дополнительно в комплект персонального компьютера могут быть вклю­чены другие внешние устройства – сканер (рисунок ниже), плоттер, джойстик, внешний жесткий диск и др. Однако указанная комплектация является базовой, достаточной для выполнения стандартных наборов программ, называемых пакетами, как например, Microsoft Office и решать некоторые прикладные задачи, в частности, Мультимедиа – работу со звуком и изображением.

Компьютер имеет средства ввода, вывода, обработки информации и устройство, управляющее работой компонентов компьютера. К типовым устройствам ввода информа­ции относятся клавиатура , с которой вводятся символы и подаются команды для функ­ционирования компьютера, мышь , сканер , микрофон , цифровые видеокамера и фотока­мера и другие. К типовым устройствам вывода информации относят дисплей , на экран которого выводится визуальная информация, принтер , звуковые колонки и пр.

Имеются также устройства ввода/вывода, которые не только вводят информацию, но и выводят ее : накопители на гибких дисках , накопители на CD и DVD - дисках , жесткие диски , магнитофоны (или правильнее – стримеры ), модемы и пр.

Что такое компьютер . Компьютер, как следует из его названия (на английском слово computer произошло от слова compute – считать, вычислять) – это вычислительное устройство . На самом деле, кроме как считать, считать много и быстро компьютер ничего более и не умеет. Различные периферийный устройства вывода, такие как монитор, принтер, аудио аппаратура, веб-камера и т.п. просто способны по-разному результаты этих вычислений преобразовывать в понятные нам сигналы. Различные устройства ввода (клавиатура, манипуляторы, планшеты и т.д.) занимаются обратной задачей: преобразованием внешних воздействий в понятные компьютеру наборы команд и данных. То, без чего компьютер просто не может существовать – это центральный процессор и запоминающее устройство (память компьютера). Первое умеет считать, а второе – хранить исходные данные и результаты вычислений. Компьютер производит вычисления по заранее заложенной в него программе. Программы пишут люди, а дело компьютера – их выполнять. Об этом чуть более подробно в конце материала, а сейчас вкратце о том, в каком виде компьютер воспринимает информацию.

Часть 1. Особенности представления информации в компьютере

Минимальной единицей информации для компьютера является один бит , который может принимать два значения. Одно из значений считают равным 1, а другое 0. На уровне “железа” (аппаратной части компьютера) единица информации представлена триггерами – классом электронных устройств, которые обладают возможностью длительно оставаться в одном из двух состояний. Значение выходного напряжения таких электронных устройств может иметь два значения, одно из которых ассоциируют с нулем, а другое с единицей. Если бы на базе полупроводников можно было легко и эффективно создавать электронные устройства, способные подолгу находиться, например, в трех или четырех состояниях, то и битом тогда считали бы единицу информации, принимающую три и более разных значений. Поскольку все же современные компьютеры построены на базе триггеров, то и система счисления в них используется двоичная.

Что такое система счисления . Система счисления – это способ представления числовой информации, определяемый набором символов. Для нас привычной является десятичная система счисления, представленная набором цифр от 0 до 9. Компьютеру для представления информации достаточно двух символов: 0 и 1. Почему это так - я попытался ответить чуть выше, когда описывал природу триггеров – аппаратной основы современных компьютеров. Как представляются числа в различных системах счисления, я покажу на примере десятичной, двоичной и шестнадцатеричной систем. Последняя широко используется в низкоуровневом программировании, поскольку более компактна, чем двоичная, а числа, представленные в 16-ричной легко перевести в 2-ю и наоборот.

Десятичная система счисления “СИ10”: {0,1,2,3,4,5,6,7,8,9}. Двоичная система счисления “СИ2”: {0,1} Шестнадцатеричная система счисления “СИ16”: {0,1,2,3,4,5,6,7,8,9,A,B,C,D,E,F} (для обозначения чисел 10, 11, 12, 13, 14 и 15 используются символы A, B, C, D, E и F)

Итак, пример: рассмотрим, как представляется число 100 с использованием этих систем.

“СИ10”: 100=1*100 +0*10+0*1 “СИ2” : 01100100=0*128+1*64 +1*32 +0*16+0*8+1*4 +0*2+0*1 “СИ16”: 64=6*16+4*1

Все это различные позиционные системы счисления с разным основанием . Позиционными системами счисления называют те системы, в которых вклад в общую сумму от каждого разряда определяется не только значением этого разряда, но и его позицией. Примером не позиционной системы счисления является римская система с ее L,X,V,I. Получаем, что значение числа, которое обозначается в позиционной системе счисления с определенным основанием, вычисляется следующим образом:

N=D 0 *B 0 +D 1 *B 1 +…+D n-1 *B n-1 +D n *B n , где D i – величина разряда на i-м месте, начиная с 0, а B – основание системы счисления. Не забываем, что B 0 =1.

Как перевести число из шестнадцатеричной системы в двоичную и наоборот . Все просто, каждый разряд в 16-ричной системы переводите в 4 разряда двоичной системы и записывайте результат последовательно хоть слева направо, хоть справа налево. Наоборот: разбиваете двоичное число на тетрады (по 4 разряда строго справа налево) и каждую тетраду отдельно заменяете на один из символов 16-ричной системы счисления. Если последняя тетрада оказалась неполной, до дополняете ее нулями слева. Пример:

1010111100110 -> 0001(1).0101(5).1110(14).0110(6) -> 15E6

Для того, чтобы быстро умножить или разделить число на основание системы счисления, достаточно просто сдвинуть все разряды влево (умножение) и вправо (деление). Умножение на 2 в двоичной системе счисления называют сдвигом влево (в конце добавляется 0), а целочисленное деление на 2 – сдвигом вправо (последний символ убирается). Пример:

11011(27) > 1101(13)

Единицы информации компьютера . С минимальной единицей информации в вычислительной технике разобрались – это бит. Но минимальным адресуемым набором информации является не бит, а байт – набор информации, представленный 8-ю битами и, как следствие, способный хранить 256 (2 8) различных значений. Что значит минимальный адресуемый набор информации ? Это значит, что вся память компьютера поделена на участки, каждый из которых имеет свой адрес (порядковый номер). Минимальный размер такого участка – байт. Я, конечно, упрощаю картину, но на данный момент такого представления достаточно. Почему именно 8 бит? Так сложилось исторически, а впервые 8-ми битовая (байтовая) адресация была применена в вычислительных машинах компании IBM. Наверное, сочли удобным, что единицу информации легко представить ровно двумя символами шестнадцатеричной системы счисления. А теперь развеем мифы насчет объемов данных, обозначаемых практически всем знакомыми словами килобайт , мегабайт , гигабайт , терабайт и т.д.

1 килобайт (кб) = 2 10 байт = 1024, а не 1000 байт. 1 мегабайт (мб) = 2 20 байт = 1048576 байт = 1024 килобайт, а не 1000.000 байт. 1 гигабайт (гб) = 2 30 байт, 1 терабайт (тб) = 2 40 байт и т.д.

Часть 2. Устройство компьютера

Как устроен компьютер . Или из чего состоит компьютер . Дальнейшее повествование будет построено следующим образом. Описание устройства компьютера будет представлено на различных уровнях. На первом уровне я обозначу основные составляющие современного компьютера, на втором и последующих уровнях буду более детально описывать каждую его часть. Для быстрого поиска нужной вам информации пользуйтесь следующей навигацией.

Уровень 1. Общее устройство компьютера

Системный блок

Системный блок компьютера – это тот самый ящик, из которого торчит шнур питания, к которому подключены монитор, клавиатура, мышь и принтер, и в который вставляют компакт диски, флешки и прочие внешние устройства. Можно сказать, что все устройства, которые подключены к системному блоку извне являются периферийными устройствами – выполняющими второстепенные задачи компьютера. Ну а в самом системном блоке находится все самое ценное и необходимое: блок питания, системная материнская плата и центральное процессорное устройство (центральный процессор) - “мозги” компьютера. А также, модули управления периферийными устройствами (контроллеры), видео и звуковая карты, сетевая карта и модем, транспортные магистрали для передачи информации (шины) и много еще чего полезного. Тем не менее, все это в первую очередь справедливо для домашних и офисных компьютеров. Например, глядя на ноутбук, сложно сказать, где у него заканчивается системный блок, и начинаются периферийные устройства. Все это деление условно, тем более что есть еще и коммуникаторы, планшетные компьютеры и прочие портативные вычислительные устройства.

К этой категории относят все устройства, которые позволяют вводить информацию в компьютер. Например, клавиатура, мышь, джойстик, веб камера и сенсорный экран позволяют это делать человеку, а устройство чтения компакт-дисков или карты памяти просто считывает информацию с внешнего носителя автоматически. К устройствам ввода чаще относят только средства ввода информации человеком, а все остальные называют приводами внешних носителей данных .

Это устройства, которые предназначены для вывода результатов вычислений компьютера. Монитор выводит информацию в графическом электронном виде, принтер делает практически то же самое, но на бумаге, а аудио система воспроизводит информацию в виде звуков. Все это средства обратной связи с человеком в ответ на ввод им информации через устройства ввода.

Прочие устройства

К этой категории можно отнести любые подключаемые к компьютеру устройства от флеш карт и портативных жестких дисков, до модемов (в том числе wi-fi), роутеров и т.п. Классифицировать устройства – дело неблагодарное, поскольку делать это можно абсолютно по-разному, и всегда можешь оказаться прав. Например, встроенный модем сложно отнести к периферийным устройствам, хотя внешний модем выполняет абсолютно те же функции. Модем – это устройство для организации связи между компьютерами, и абсолютно не важно, где он находится. То же самое можно сказать про сетевую карту. Жесткий диск – это, прежде всего, энергонезависимое запоминающее устройство, которое может быть как внутренним, так и внешним. Приведенная выше классификация оборудования компьютера опирается в первую очередь на физическое месторасположения того или иного устройства в классическом персональном компьютере и только потом на его назначение. Это всего лишь один из способов классификации и не более того.

Уровень 2. Начинка системного блока современного компьютера

Для начала пару слов о быстродействии компьютера . Это свойство характеризуется тактовой частотой и производительностью системы. Чем они выше – тем быстрее работает компьютер, но это не синонимы. Производительность любого компонента системы – это количество выполняемых им элементарных операций в секунду. Тактовая частота – это частота синхронизирующих импульсов, подаваемых на вход системы генератором тактовых импульсов, что, в свою очередь, и определяет количество выполняемых последовательно операций за единицу времени. Но производительность можно увеличить, обеспечив возможность выполнять элементарные операции параллельно при той же тактовой частоте, примером чего является многоядерная архитектура центрального процессора. Таким образом, нужно оценивать не только тактовую частоту, с которой работает процессор, но и его архитектуру.

Теперь о компонентах компьютера. С корпусом и блоком питания, я думаю, все понятно и без комментариев. Системная материнская плата и центральный процессор – это сердце компьютера и именно они занимаются управлением процессами вычислений. О них более подробный рассказ чуть ниже. Шины – это средство передачи информации между различными устройствами компьютера. Шины делятся на шины управления , которые передают коды команд; адресные шины , которые, как следует из их названия, служат для передачи адреса определенного контекстом команды набора аргументов или адреса, куда следует поместить результат; и шины данных , которые передают, непосредственно, сами данные - аргументы и результаты выполнения команд. Контроллеры – это микропроцессорные устройства, предназначенные для управления жесткими дисками, приводами внешних носителей информации и прочими видами устройств. Контроллеры – это посредники между инфраструктурой центрального процессора и конкретным устройством, подключенным к компьютеру. Жесткий диск – это энергонезависимое устройство хранения информации. Энергонезависимость запоминающего устройства – это его способность не утрачивать информацию после отключения питания. Помимо пользовательских данных, жесткий диск содержит программный код операционной системы, включая драйверы различных устройств. Драйвер устройства – это программа, управляющая его контроллером. Операционная система, например, Microsoft Windows, управляет всеми устройствами посредством драйверов, которые имеют понятный ей программный интерфейс. Драйверы, как правило, разрабатываются поставщиками комплектующих компьютера отдельно для каждого вида операционной системы. Также, системный блок не может обойтись без системы охлаждения и панели управления, позволяющей включать и выключать компьютер.

Уровень 3. Как работает компьютер

Как в компьютере представлены данные . Все данные для компьютера – это набор чисел. Как хранятся положительные целые числа , я рассказал в самом начале. Данные, которые могут быть как положительными, так и отрицательными, в первом разряде (в 1-м бите) хранят знак (0-плюс, 1-минус). Про особенности хранения вещественных чисел рассказывать подробно не буду, но следует знать, что вещественные числа в компьютере представляются с помощью мантиссы и экспоненты . Мантисса - это правильная дробь (числитель меньше знаменателя), у которой первый знак после запятой больше нуля (в двоичной системе это означает, что после запятой первый разряд - 1). Значение вещественных чисел вычисляется по формуле D=m*2 q , где m – мантисса, а q -экспонента, равная log 2 (D/m). В памяти компьютер хранит не саму мантиссу, а ее значащую часть - знаки после запятой. Чем больше разрядов (битов) выделено под мантиссу, тем выше точность представления вещественных данных. Пример:

Число ПИ в десятичной системе счисления выглядит примерно так: ПИ=3,1415926535... Приведем число к виду правильной дроби, умноженной на 10 в соответствующей степени: ПИ=3,1415926535 = 0.31415926535*10 1 =m*10 q , где m=0.31415926535, q=1.

Таким образом, мы представили вещественное число в виде двух целых чисел, поскольку для хранения мантиссы достаточно хранить только знаки после запятой (31415926535). Нужно учитывать, что и мантисса и экспонента могут быть как положительными, так и отрицательными числами. Если число отрицательное, то и мантисса отрицательная. Если число меньше одной десятой, то экспонента отрицательная (в десятичной системе счисления). В двоичной системе счисления экспонента отрицательная, если число меньше 0.5. Теперь попробуем проделать то же самое в двоичной системе счисления.

Немного округлим исходное число: ПИ 10 =3.1415=3+0.1415 Итак, 3 в двоичной системе это 11. Теперь разберемся с дробной частью. 0.1415=0 *0.5+0 *0.25+1 *0.125+…= 0 *2 -1 +0 *2 -2 +1 *2 -3 +… В итоге получим примерно следующее: ПИ 2 =11,001001000011=0.11001001000011*2 2 =m*2 q , где m=0.11001001000011, а q=2.

Теперь должно стать понятным, что я имел в виду под точностью представления вещественных чисел. На мантиссу потрачено 14 разрядов, а для числа ПИ удалось сохранить только лишь несколько знаков после запятой (в десятичной системе счисления). Также, работая на компьютере, можно столкнуться со следующей формой записи числа:

6,6725E-11 Это не что иное, как 6,6725*10 -11 Текст – это последовательность символов, а каждый символ имеет свой числовой код. Кодировок текста существует несколько. Наиболее известные и широко применяемые кодировки текста – это ASCII и UNICODE. Графика – это последовательность точек, каждая из которых соответствует определенному цвету. Каждый цвет представлен 3-мя целыми числами: составляющей красного (red), зеленого (green) и синего (blue) цветов RGB палитры. Чем больше разрядов отводится под хранение цвета, тем большим спектром цветов вы можете оперировать. Видео – это просто последовательность статических кадров. Существуют технологии сжатия видео, которые, к примеру, отдельные участки видео хранят как один кадр и последовательность дельт – отличий последующих кадров от предыдущего. При условии, что соседние кадры отличаются не абсолютно всеми точками (например, мультипликация), такой подход позволяет сэкономить на общих объемах материала. Звук – это сигнал, который из аналогового представления можно перевести в цифровое путем дискретизации и квантования (оцифровки). Естественно, что оцифровка приведет к потере качества, но такова цена цифрового звучания.

Как организован процесс вычислений . Материнская плата – это печатная плата, на которой установлен центральный процессор (ЦП ). Также, через специальные разъемы к материнской плате подключены модули оперативной памяти, видеокарта, звуковая карта и прочие устройства. Материнская плата – это агрегирующее звено в архитектуре современного компьютера. Материнская плата снабжена системным контроллером (северный мост ), обеспечивающим связь центрального процессора с оперативной памятью и графическим контроллером, а также, периферийным контроллером (южный мост ), отвечающим за связь с контроллерами периферийных устройств и постоянным запоминающим устройством. Северный и Южный мост вместе образуют чипсет материнской платы - ее базовый набор микросхем. Оперативная память или оперативное запоминающее устройство (ОЗУ ) – это энергозависимая память компьютера, в которой хранятся исполняемый и сами данные программы. Объем оперативной памяти влияет на производительность компьютера, поскольку именно ОЗУ определяет объем обрабатываемой в каждый момент времени информации. Постоянное запоминающее устройство (ПЗУ ) – это энергоне зависимая память компьютера, которая хранит самую важную для него информацию, в том числе программу первоначальной загрузки компьютера (до загрузки операционной системы) – BIOS (basic input/output system - базовая система ввода-вывода). Данные ПЗУ обычно записывает производитель материнской платы. Видеокарта – это самостоятельная плата со своим процессором и своей оперативной памятью (видеопамять), предназначенная для быстрого преобразования графической информации в тот вид, который можно напрямую вывести на экран. Процессор видеокарты оптимизирован для работы с графикой, в том числе, для обработки трехмерной графики. Тем самым, процессор видеокарты разгружает центральный процессор от такого вида работ. Чем выше объем видеопамяти, тем быстрее и чаще компьютер способен обновлять данные на экране, и тем шире может быть спектр используемых цветов. Центральное процессорное устройство (ЦПУ) может состоять из нескольких процессоров, каждый из которых способен параллельно остальным выполнять свою программу. Раньше процессор и ядро процессора были синонимами. Сейчас ЦПУ может состоять из нескольких процессоров, а каждый процессор из нескольких ядер. Ядро микропроцессора – это арифметико-логическое устройство (АЛУ ), контроллер ядра и набор системных регистров . АЛУ, как следует из его названия, умеет выполнять с числами, загруженными в регистры . Набор регистров служит для хранения адреса текущей команды (команды хранятся в оперативной памяти, а регистр IP (Instruction Pointer) указывает на текущую команду), адресов загружаемых для выполнения команды данных и самих данных, включая результат выполнения команды. Ядро, собственно, и управляет всем этим процессом, выполняя низкоуровневые команды процессора. К таким командам относятся загрузка данных в регистры, выполнение арифметических операций, сравнение значений двух регистров, переход к следующей команде и т.д. Сам микропроцессор обменивается данными с оперативной памятью посредством контроллера оперативной памяти. Хотя время доступа к оперативной памяти намного меньше, чем, к примеру, время доступа к информации на жестком диске, но при интенсивных вычислениях всех же это время становится заметным. Для организации хранения данных, время доступа к которым должно быть минимальным, служит сверхоперативная память (кэш память).

Кто или что управляет процессом вычислений . Процессом вычислений, как я уже сказал в начале, управляет компьютерная программа. Программы пишутся на различных языках программирования и чаще всего на . Основными высокого уровня являются: объявление переменных различных типов, выполнение арифметических и логических операций, условные операторы и циклы. Человеку, программирующему на языке высокого уровня не нужно задумываться, как обрабатываемая им информация представляется в компьютере. Все вычисления, в основном, описываются в привычной для него десятичной системе счисления. Программист определяет в том виде, в котором ему удобно. В его распоряжении серьезный арсенал уже готовых программных компонентов, решений и технологий программирования: , средства организации , сервисы работы с и т.д. и т.п. Далее, специальные программы, называемые компиляторами, переводят текст программы в машинный код – на язык команд, понятный центральному процессору компьютера. Как выглядит программа на языке программирования высокого уровня можно, к примеру, посмотреть на страницах этого сайта, а как выглядит программа на языке низкого уровня, приближенного к машинному коду (), смотрите ниже (эта программа всего лишь выводит сообщение “Hello, world”).

386 .model flat, stdcall option casemap:none include \masm32\include\windows.inc include \masm32\include\kernel32.inc includelib \masm32\lib\kernel32.lib .data msg db "Hello, world", 13, 10 len equ $-msg .data? written dd ? .code start: push -11 call GetStdHandle push 0 push OFFSET written push len push OFFSET msg push eax call WriteFile push 0 call ExitProcess end start

Один оператор на языке высокого уровня трансформируется в десятки, а то и сотни строк машинного кода, но поскольку это происходит автоматически, то переживать по этому поводу не стоит. В момент запуска программы, операционная система выделяет ей отдельный , загружает машинный код в оперативную память, инициализирует регистры (в регистр IP помещает адрес самой первой инструкции), и вычислительный процесс начинается.

Считаю, что в рамках этого материала рассказ о том, как устроен современный компьютер, можно закончить. Теперь вы знаете в общих чертах, из чего он состоит и как работает, а детали без труда найдете в интернете.