Как работает компьютер и его комплектующие

Первое знакомство

Вспомните первый раз, когда вы увидели компьютер. Если бы вас тогда спросили о том, из чего он состоит, максимум, что вы бы смогли ответить? Наверняка это общее основное устройство ПК:

  • системный блок;
  • монитор;
  • мышка;
  • клавиатура.

Понятное дело, из-за такого ответа любой системный администратор засмеял бы пользователя. Между тем, вы недалеки от правды. За исключением системного блока, указанные элементы — это периферийные устройства ПК, предназначенные для взаимодействия с конечным пользователем, то есть с вами.

Самые любопытные с раннего детства стараются разобрать системный блок, чтобы посмотреть, что там внутри. Те же, кому удаётся это совершить, вряд ли сразу без подготовки могли сказать, что перед их глазами. Множество микросхем и проводов, о назначении которых мы поговорим чуть ниже.

Внутренние устройства ПК — это основа жизни вашего персонального компьютера. Общими словами можно сказать, что его внутренности состоят из устройств передачи и обработки данных. Это так называемое техническое устройство ПК.

Принципы работы компьютерной системы

Надо бы затронуть принципы работы компьютерной системы, прежде чем начинать нашу статью о том, что же нужно сделать после включения с вашим компьютером.

Все что вы ранее приобрели в компьютерном магазине, и что мы ранее кратко успели рассмотреть раньше, чаще всего называют компьютерным «железом» (данное жаргонное выражение чаще всего используют компьютерщики), а также аппаратной составляющей компьютерной системы (так выражаются люди, которые так или иначе занимаются наукой).

«Железо» компьютера чаще всего сравнивают с мертвым человеком, вернее, с его телом (ну, если не так мрачно, то хотя бы спящего). Вот он вроде и есть, ваш компьютер, но пока он является абсолютной бесполезной большой электронной схемой, из-за того, что он не выполняет свою основную функцию. Чтобы нам «оживить» ваш компьютер (вдохнуть жизнь в спящее или мертвое тело) нужно раздобыть программное обеспечение (ПО или компьютерные программы), которое будет соответствовать вашему компьютеру.

Главная задача компьютера — это вычисление. Остальные операции и сколько-нибудь значимые с точки зрения действия, выполняемые на нем — суть производные. Структура вычислений, о которых идет речь, многоуровневая. Изучение ее поможет нам понять, как работает компьютер.

На самом низком уровне микросхемы ПК «обрабатывают» биты — двоичные сигналы, состоящие из нулей и единиц. Никаких других цифр на этом уровне нет, и на нем компьютер, скорее, не вычисляет что-то, а правильно расставляет последовательность нулей и единиц. Для чего? Дело в том, что 8 битов образуют байт. Который, в свою очередь, становится основой следующего уровня вычислений.

Несложно подсчитать, что возможное количество комбинаций битов в одном байте — 256, то есть 2 в 8-й степени. Почему 2? Потому что цифр в бите, как мы уже сказали выше, только две — 0 и 1. На практике объединение битов в байты позволяет «закодировать» в последних некую информацию. Например, букву, цифру или, скажем, Как работает компьютер на этом уровне? Он преобразует байты в практически значимые для человека объекты на экране — текст, пиксели, составляющие картинку, звуки и т. д.

Следующий уровень — это вычисления, связанные с операциями с той информацией, что составлена из байтов. То есть если это текст, то это может быть его редактирование, форматирование, печать. Если музыка или видео — то проигрывание, запись и т. п.

Таковы основные принципы того, как работает компьютер. Вместе с тем, каждый из уровней, отмеченных выше, не существует отдельно от другого. Вместе они формируют операционную среду вычислений. Которая также неоднородна. Исходя из современных теоретических представлений в области информатики, специалисты выделяют два компонента операционной среды, в которой происходят вычисления, — аппаратное и программное обеспечение. Изучим особенности каждого.

Внешние устройства

Отдельной группой стоит аппаратура, которую человек видит перед собой каждый день. Для работы и взаимодействия с пользователем выделяют внешние устройства ПК.

  • Устройства ввода — это аппаратное обеспечение, предназначенные для внесения информации и данных в компьютер.
  1. Мышь.
  2. Клавиатура.
  3. Сканер.
  4. Джойстик.
  5. Микрофон.
  • Устройства вывода — это устройства ПК, показывающие и выводящие информацию пользователю в любой форме.
  1. Монитор.
  2. Колонки, наушники или другие звуковые устройства ПК.
  3. Принтер.

Дальнейшую логику довольно просто проследить, поэтому абсолютно все периферийные устройства ПК перечислять не будем. Внешние в большинстве случаев достаточно просто заменить. При их поломке либо компьютер перестаёт их распознавать, либо они просто перестают работать. Соответственно, определить, какое техническое устройство ПК вышло из строя, не составляет труда.

Аппаратное обеспечение

1. Системный блок. В нем, как правило, располагаются:

  • процессор;
  • материнская плата;
  • видеокарта;
  • аудиокарта;
  • оперативная память;
  • жесткий диск;
  • DVD или CD-привод;
  • сетевая карта.

2. Монитор.

3. Средства управления — как правило, это клавиатура и мышь.

4. — модемы, принтеры, сканеры, роутеры и т. д.

Предлагаем ознакомиться:  Как сделать крем из Сметаны и сгущенки для торта по рецепту с фото

Возможен вариант, при котором какие-то из вышеперечисленных устройств взаимным образом интегрированы. Например, ряд моделей материнских плат включает в себя встроенную видео- и аудиокарту. Многое зависит от типа вычислительной техники. Например, то, как работает планшетный компьютер, может отличаться от основных принципов функционирования десктопа — настольного ПК.

Заглянем внутрь

На первый взгляд внутренние элементы чересчур сложны, однако даже их совокупность имеет строгую структуру. Основой всего служит материнская плата, которая связывает воедино все устройства ПК. Схема подключения будет рассмотрена немного позже, а пока заглянем под крышку системного блока и перечислим увиденное:

  • материнская плата;
  • оперативная память;
  • процессор;
  • видеокарта;
  • звуковая карта;
  • жесткий диск;
  • блок питания;
  • устройство чтения дисков;
  • система охлаждения;
  • сетевая карта или встроенный Wi-Fi адаптер.

Кроме самих устройств, в системном блоке вы можете увидеть большое количество соединительных шлейфов, благодаря которым происходит взаимодействие устройств ПК, а также силовые кабели, благодаря которым осуществляется питание всех элементов. Как видите, внутренних компонентов достаточно много, поэтому рассматривать их вместе не имеет смысла, и мы будем описывать их по отдельности.

Производительность ПК

Производительность ПК зависит главным образом от уровня технологичности «железа». Хотя и грамотность, и качество проработки алгоритмов в ПО — тоже важное условие. Бывает так, что какой-то компонент аппаратного обеспечения может быть высокопроизводительным, но программа, «управляющая» им, неспособна в полной мере задействовать имеющийся ресурс.

«Мозги»

Вообще, «мозгами» на сленге программистов называется центральный процессор персонального компьютера. Он служит для обработки всех данных и сигналов, а также для обработки процессов, находящихся в памяти ПК. Выглядит он как небольшая пластина с множеством штырьков-коннекторов, размещаемая на материнской плате, обычно полностью закрытая сверху собственной системой охлаждения — кулером (вентилятором).

Развитие технологий не стоит на месте, и процессоры с каждым годом становятся всё мощнее. В далёком 1995 году пределом мечтаний рядового пользователя можно было считать процессор на 350 Мгц. Этого с головой хватало для всех задач компьютера. Сегодня ЦП имеют по несколько ядер — 2, 4, 8, мощности каждого из которых составляют до нескольких гигагерц.

Однако ничего революционного в этой области за прошедшие десятилетия не произошло. Мощности растут медленно, и никаких прорывов в сфере скорости обработки информации не намечается.

Процессор

Как работает процессор компьютера? Какова его главная задача? Работает он подобно многим другим типам микросхем. В кристалле кремния присутствуют области, ответственные за обработку нулей и единиц, объединение их в байты и последующую передачу их в «компетенцию» других компонентов аппаратного обеспечения (равно как и обратные операции).

Изобретение процессора стало настоящей находкой в компьютерной индустрии. Долгое время в вычислительных машинах данного компонента попросту не было: операции с цифрами распределялись по разным участкам аппаратного обеспечения. Но в конце 60 — начале 70-х годов инженеры все же решили, что целесообразнее концентрировать ключевые, а в математическом плане — наиболее сложные, операции в одной микросхеме, «шефствующей» над другими.

Производительность процессора измеряется в тактовой частоте, количестве операций в секунду. Единица измерения здесь — Герц. На практике, если говорить о современных моделях микросхем, речь идет, как правило, о сотнях миллионов, о миллиардах операций в секунду. Поэтому при фабричной маркировке соответствующий показатель производительности процессоров выражается в мегагерцах (МГц) и гигагерцах (ГГц). Общее правило: чем цифра выше, тем быстрее будет работать «шефствующая» микросхема ПК, а значит, и весь компьютер в целом.

Следует отметить нюанс: современные процессоры, выполняя большое количество операций, как правило, сильно греются. Как узнать, работал ли компьютер? Нужно просто приложить руку к системному блоку. Если он ощутимо теплый, значит, его только что выключили.

На процессоры, таким образом, нужно ставить кулер. Иначе главная микросхема перегорит. Как работает кулер компьютера? Он попросту дует на процессор мощным потоком холодного воздуха, остужая его. Мощность кулера выражается в оборотах в минуту. Чем этот показатель выше, тем эффективнее охлаждается процессор.

Оперативная память

Как работает память компьютера — другой важнейший аппаратный ресурс ПК, прямо влияющий на его производительность? Дело в том, что процессор, в силу особенностей своей структуры, не наделен способностью оперативно, тактически «запоминать» производимые вычислительные операции с тем, чтобы использовать их результаты в дальнейшем. «Шефствующей» микросхеме нужен «блокнот» для того, чтобы фиксировать промежуточные итоги работы с цифрами.

И этим самым блокнотом выступает оперативная память. Называется она также ОЗУ. Или оперативно-запоминающее устройство. Чем больше «блокнот» по объему, тем эффективнее будет происходить управление остальными микросхемами, и тем быстрее будет работать компьютер в целом. Основной ресурс оперативной памяти — это ее емкость.

Кстати, оперативная память и процессор имеют ряд общих признаков. Касательно первого аппаратного компонента — у ОЗУ тоже есть показатель, отражающий количество операций в секунду. Соответственно, чем он больше, тем эффективнее происходит взаимодействие между памятью и процессором: у них будет возможность «бежать» в одном темпе.

В свою очередь, у процессора тоже есть немного встроенной ОЗУ. Называется она «кэш-память». Чем ее больше — тем меньше у «шефствующей» микросхемы будет повода «отвлекать» основную оперативную память, и тем производительнее будет работа ПК в целом.

Предлагаем ознакомиться:  Как подключить вай фай роутер к домашнему компьютеру? Пошаговая инструкция.

Как заставить компьютер работать быстрее? Способ один — установить на него процессор или ОЗУ с как можно большими показателями по основным характеристикам. Безусловно, в каких-то аспектах важны параметры также и иных аппаратных компонентов — той же видеокарты, жесткого диска. Но ключевые элементы, влияющие на производительность, — это процессор и память.

Некоторые пользователи полагают, что память компьютера — это то, сколько информации он может в себя вместить, и отчасти это так. Устройство памяти ПК можно подразделить на два вида, также как у человека. Есть долгосрочная и краткосрочная память.

Оперативная память ПК — краткосрочная память, в которой содержатся все данные и процессы, когда вы работаете за компьютером. Когда вы запускаете любую программу, её рабочая часть переносится в оперативную память. Именно оттуда данные передаются в микропроцессор для обработки. От объёма ОП зависит то, насколько много информации может содержаться в ней, и скорость её обработки.

С точки зрения её развития особого прорыва также не замечено. Растут объемы на одну планку, скорость обработки и передачи информации микропроцессору, однако ничего грандиозного не предвидится.

Жесткий диск — постоянная, долгосрочная память компьютера, с которой непосредственно работает пользователь. Именно сюда вы записываете свою информацию, программы и игры. Размеры памяти жесткого диска намного превышают оперативную.

Энергозависимая память расположена на материнской плате. Служит для хранения самых общих и базовых настроек персонального компьютера, таких как дата, время, пароли, информация о загрузке системы. Эта память получила своё название из-за того, что нуждается в постоянной подпитке энергией, которую получает через батарейку, расположенную также на материнской плате.

Также стоит заметить, что память входит в состав устройств ПК, поскольку в ней содержится информация по запросам процессора.

Питание

Тезис, понятный любому школьнику: все устройства ПК потребляют электричество. Сбой в электропитании компьютера приводит к потере данных из оперативной и энергозависимой памяти, а в случае если компьютер отключился во время работы пользователя, не только могут пропасть несохраненные данные, но возможно еще и повреждение существующей информации, что может привести к нечитаемости файлов.

С помощью кабелей питания блок подаёт напряжение 12 и -12 вольт, а также 4 и -4 вольт на устройства персонального компьютера, поэтому смерть от поражения током вам не грозит. Однако лучше не рисковать и соблюдать технику безопасности.

Видеокарта

Начнем с видеокарты. Она отвечает за визуализацию вычислений, представление их результатов перед пользователем. Интересно, что в видеокарте есть свой процессор и своя память. Причем, по характеристикам (частоте и объему) они могут в ряде случаев даже превосходить «шефствующие» компоненты. И это совершенно нормально, исходя из задач, возлагаемых на видеокарту.

Дело в том, что современные компьютерные игры требуют очень большой производительности ПК. Ресурсов основного процессора и памяти может попросту не хватать на необходимые вычисления. Поэтому современные видеокарты берут на себя значительную часть операций, в результате чего обработка данных идет быстрее. Итог радует — игра не «тормозит» и не «виснет».

Поэтому вопрос о том, как заставить компьютер работать быстрее, может оказаться особенно актуален, если на ПК стоит устаревшая, обладающая скромными характеристиками, видеокарта.

Производительность данного аппаратного компонента измеряется одновременно и в тактовой частоте — мегагерцах и гигагерцах, и в объеме встроенной памяти — мегабайтах и гигабайтах. Однако, как мы уже сказали выше, просто заменить одну видеокарту другой, как правило, недостаточно. Ключевые аппаратные компоненты производительности ПК — процессор и память. Их, вероятно, также придется менять на более мощные, вслед за видеокартой.

Картинка и звук

Для вывода изображения на экран используется видеокарта, также монтируемая на материнскую плату. Во многих случаях на «материнке» существуют встроенные видеокарты, но они слишком маломощные для работы с графическими программами или играми. Поэтому обычно люди приобретают в комплектации более производительные компоненты.

Видеокарты в компьютере — это одна из самых работящих частей. Исходя из этого, опытные системные администраторы устанавливают внутри системного блока дополнительное охлаждение в дополнение к тому, что уже есть.

Лучшие видеокарты имеют несколько портов — для подключения не только монитора, но и телевизора.

Неотделимая часть от изображения — это звук. В персональном компьютере также присутствуют встроенные звуковые карты. Они обеспечивают достаточно качественный звук, однако для любителей спецэффектов помощнее рекомендуется приобретение также дополнительных элементов.

Иногда вы могли заметить, что при загрузке персональный компьютер издаёт звуки высокой тональности. Их производит встроенный динамик, который, в зависимости от производителя БИОСа, звуковыми сигналами сообщает программисту о статусе загрузки. В старых играх этот динамик также иногда использовался для создания антуража.

Монитор

Как работает монитор компьютера? Дело в том, что сама по себе видеокарта, как и процессор, функционирует на уровне «нулей и единиц». Естественно, что человек понять соответствующий набор цифр не может. Монитор — это устройство, которое призвано «переводить» сигналы с видеокарты в понятные нам символы и картинки.

Предлагаем ознакомиться:  Как зайти в Windows XP, если забыли пароль доступа, как изменить пароль не зная его

Как проверить, как работает компьютер? В большинстве случаев достаточно просто включить монитор. Если изображение есть — значит, все функционирует нормально. Исторически именно рассматриваемый аппаратный компонент предшествовал появлению многих других — в частности, того же процессора. С точки зрения практической полезности компьютера, роль монитора исключительно важна, и это очевидно.

Как правило, характеристики этого компонента прямо не влияют на производительность. Монитор — это скорее пассивный вид «железа», выполняющий функцию посредника между машиной и пользователем. Однако иногда может иметь значение его размер. Слишком маленький монитор может оказаться неудобен для решения пользовательских задач.

Основных критериев стандартизации два — разрешение и величина диагонали. Первый выражается в пикселях, или «точках» — количестве единичных элементов изображения на экране по горизонтали и вертикали. Второй — как правило, в дюймах, но иногда и в сантиметрах.

Основа

В статье уже не раз упоминалась материнская плата. Это основа компьютера, связывающая все его части воедино цельной микросхемой. Она служит для обеспечения абсолютно всех устройств персонального компьютера.

Физически это плата, на которую крепятся все внутренние планки расширения, а также подключаются компоненты, находящиеся внутри системного блока. Это основное устройство ПК.

Логическая же структура материнской платы подразделяется на северный и южный мост. Хотя от реализации первого многие компании начинают отказываться, перенося его функции на центральный процессор.

Разберёмся, что называют северным мостом. Это часть логической схемы персонального компьютера, предназначенная для обеспечения взаимодействия внутренних устройств и южного моста. Последний — это часть схемы, отвечающая за взаимодействие устройств ввода-вывода.

На материнской плате располагаются гнёзда для плат расширения, порты для подключения внешних устройств, а также одна из самых важных частей персонального компьютера — БИОС. Он отвечает за основополагающие настройки компьютера, загрузку операционной системы, а также возможную настройку некоторых физических параметров ПК.

Жесткий диск

Выше мы сказали, что процессор может испытывать потребность в «блокноте» для записи тактических результатов операций. Жесткий диск, называемый также «винчестером», — где фиксируются данные на постоянной основе. Своего рода «тетрадь» процессора. Практически значимые для человека результаты вычислений процессора — это файлы: текстовые, графические, мультимедийные. Они-то и хранятся на жестком диске.

Главная характеристика данного аппаратного компонента — объем. Выражается он, по аналогии с принципами, реализованными в ОЗУ, в байтах. На практике — в мегабайтах, гигабайтах и даже терабайтах. Соответственно, чем больше цифра, отражающая объем жесткого диска, тем больше файлов на нем может быть размещено.

Сборка

Подключение устройств ПК происходит непосредственно к материнской плате. Для внутренних элементов существуют специальные провода — шлейфы, состоящие из нескольких небольших проводков, каждый из которых несёт в себе определённую функцию. Также все внутренние устройства подключаются к блоку питания силовыми проводами.

Клавиатура АТ
Мышь ps/2
Принтер LPT
Джойстик COM

Внешние устройства подключаются к той части материнской платы, которая открыта на задней панели вашего персонального компьютера — так называемым портам. В прошлом каждое внешнее устройство имело свой специализированный разъём, однако со временем разработчики пришли к единому стандарту соединительных проводов. И сейчас для подключения внешних устройств используются USB-порты. В таблице выше приведены некоторые старые обозначения портов.

Помните, что для работы практически любых устройств, подключенных к вашему персональному компьютеру, необходимы установленные драйвера.

Баланс знаний и навыков

Знание основных принципов работы ПК — одно из условий того, как научиться работать на компьютере. Во многих случаях пользователи ограничиваются освоением навыков конкретных программ, не особенно задумываясь о том, как так получается, что данный тип ПО так замечательно работает. Конечно, не считая рассмотренных выше аспектов, есть большое количество интересных областей, которые можно изучить.

Безопасность

Многие скептически относятся к некоторым требованиям безопасности при работе с персональным компьютером, однако влияние его на организм человека не до конца изучено, поэтому лучше им следовать.

  • Если вы собираетесь работать с компьютером и, более того, разбирать его, обязательно досуха вытрите руки.
  • Перед тем как дотрагиваться до системных плат голыми руками, обязательно снимите статическое электричество, дотронувшись до корпуса ПК.
  • Работайте за персональным компьютером с перерывами, хотя бы по 2 часа.
  • Регулярно проветривайте помещение.
  • Чистите компьютер от пыли внутри системного блока.

Соблюдая эти советы, вы сможете продлить жизнь не только себе, но и компьютеру.

Заключение

Благодаря этой статье, вы смогли получить базовые знания по устройству вашего персонального компьютера. Это должно помочь вам в решении ряда проблем, связанных с ремонтом и приобретением ПК, а также организацией вашего рабочего места или места ваших сотрудников. А также это поможет обезопасить себя от лишних трат на запчасти при должном и своевременном уходе за компьютером.

При всём этом, подняв уровень своей эрудиции, вы сможете общаться со своими друзьями на компьютерные темы и не выглядеть глупо в диалогах.

Загрузка ...
Adblock detector