Компьютер как он работает. Как работает персональный компьютер? Другие типы компьютеров

В этой статье, которая подготавливалась для начинающих пользователей, мы рассмотрим устройство компьютера . Также узнаем основные характеристики устройств и какие функции они выполняют.

Обычный персональный компьютер, который мы используем в нашей повседневной жизни состоит из таких частей:

Системного блока;

Монитора;

Клавиатуры и мыши;

Дополнительных устройств (принтер, сканер, веб-камера и др.)

Устройство персонального компьютера. Содержание статьи:

Системный блок

Системный блок — это центральная часть компьютера, в которой располагаются все самые важные составляющие. Всё, благодаря чему работает компьютер. Выпускаются самые разнообразные системные блоки, которые различаются по размерам, дизайну и способу сборки.

Основные элементы системного блока:

• Оперативная память;
• Видеокарта;
• Жёсткий диск;
• Оптический привод (DVD, Blu-ray);
• Блок питания

Давайте рассмотрим каждый из них подробнее.

Материнская плата – это самая большая плата системного блока. На ней устанавливаются основные устройства компьютера: процессор, оперативная память, видеокарта, слоты (разъёмы), BIOS, с помощью шлейфов и кабелей к материнской плате подключаются DVD-привод, жёсткий диск, клавиатура, мышь и др. Главная задача материнской платы – соединить все эти устройства и заставить их работать как одно целое. Кроме того на ней находятся контроллёры. Контроллёры – это электронные платы вставляемые в разъёмы (слоты) на материнской плате, они управляют устройствами подключаемыми к компьютеру. Некоторые контроллёры входят в состав материнской платы. Такие контроллёры называются интегрированными или встроенными. Так контролёры мыши и клавиатуры всегда являются встроенными. Добавляя и заменяя платы контроллёров можно расширять возможности компьютера и настраивать его под свои требования. Например пользователь может добавить дополнительную звуковую карту, которая может работать с новыми многоканальными акустическими системами.

Центральный процессор (ЦП, CPU) является главным элементом компьютера, его “мозгом”. Он отвечает за все вычисления и обработку информации. Кроме этого, он выполняет управление всеми устройствами компьютера. От его мощности зависит быстродействие компьютера и его возможности.

Основные характеристики центрального процессора:

• количество ядер
• тактовая частота
• сокет

Давайте рассмотрим их подробнее.

Количество ядер

Чем больше у процессора ядер, тем большее число операций он может выполнять одновременно. По сути, несколько ядер – это несколько процессоров, которые расположены на одном кристалле или в одном корпусе. В одноядерном процессоре команды, поступившие на его вход, последовательно проходят через нужные для их выполнения блоки, то есть пока процессором выполняется очередная команда, остальные ждут своей очереди. В многоядерном процессоре на вход приходят несколько отдельных потоков команд и данных и также раздельно выходят, не оказывая влияния друг на друга. За счёт параллельной обработки процессором нескольких потоков команд увеличивается производительность компьютера. Сегодня на персональные компьютеры устанавливаются, как правило, 2-8 ядерные процессоры. Однако не все программы рассчитаны на использование нескольких ядер.

Тактовая частота

Эта характеристика указывает на скорость выполнения команд центральным процессором. Такт – промежуток времени, необходимый для выполнения процессором элементарных операции.

В недалеком прошлом тактовую частоту центрального процессора отождествляли непосредственно с его производительностью, то есть чем выше тактовая частота процессора, тем он производительнее. На практике имеем ситуацию, когда процессоры с одинаковой частотой имеют разную производительность, потому что за один такт могут выполнять разное количество команд (в зависимости от конструкции ядра, пропускной способности шины, кэш-памяти). Современные процессоры работают на частотах от 1 до 4 ГГц (Гига Герц)

Кэш

Кэш применяется для значительного ускорения вычислений. Это встроенная в корпус процессора сверхбыстрая память, содержащая данные, к которым процессор часто обращается. Кэш-память может быть первого (L1), второго (L2) или третьего (L3) уровня.

Сокет

Сокет (socket) – это разъём (гнездо) на материнской плате, куда устанавливается процессор. Но когда мы говорим «сокет процессора», то подразумеваем под этим, как гнездо на материнской плате, так и поддержку данного сокета определенными моделями процессоров. Сокет нужен именно для того, чтобы можно было с легкостью заменить вышедший из строя процессор или модернизировать компьютер более мощным процессором.

Оперативная память

Следующий важный элемент компьютера, который находится в системном блоке – оперативная память (RAM или ОЗУ-оперативное запоминающие устройство). Именно в ней запоминаются обрабатываемая процессором информация и запущенные пользователем программы. Оперативной она называется потому, что предоставляет процессору быстрый доступ к данным.

DDR2

DDR3

Основные характеристики оперативной памяти:

• объём – измеряется в мегабайтах (Мбайт) или гигабайтах (Гбайт), значительно влияет на производительность компьютера. Из-за недостаточного объёма оперативной памяти многие программы или не станут загружаться, или будут выполняться очень медленно. В современном типичном компьютере используется как минимум 1 Гбайт памяти, хотя для удобной работы лучше иметь 2 или 3 Гбайта;
• частота шины – измеряется в мегагерцах (МГц), также оказывает большое влияние на скорость работы компьютера. Чем она больше, тем быстрее передача данных между процессором и самой памятью.
• тип памяти – указывает на поколение, к которому относится память. На сегодняшний день можно встретить оперативную память следующих типов (размещены по хронологии появления):

DDR SDRAM(100 – 267 МГц)

DDR2 SDRAM (400 – 1066 МГц)

DDR3 SDRAM(800 – 2400 МГц)

DDR4 SDRAM(1600 – 2400 МГц)

Видеокарта

Видеокарта | Устройство компьютера

Видеокарта – электронная плата, обеспечивающая формирования видеосигнала и тем самым определяет изображение, показываемое монитором. У существующих видеокарт разные возможности. Если на компьютере используются офисные программы, то особых требований к видеокарте не предъявляют. Другое дело игровой компьютер, в котором основную работу берёт на себя видеокарта, а центральному процессору отводится второстепенная роль.

Основные характеристики видеокарты:

• объём видеопамяти – измеряется в мегабайтах (Мбайт) или гигабайтах (Гбайт), влияет на максимальное разрешение монитора, количество цветов и скорость обработки изображения. На данное время производятся модели видеокарт с объёмом видеопамяти от 256 Мбайт до 6 Гбайт. Оптимальный средний объём 512 Мбайт или 1 Гбайт;
• разрядность шины видеопамяти – измеряется в битах, определяет объём данных, который можно одновременно передать из видеопамяти (в память). Стандартная разрядность шины современных видеокарт 256 бит;
• частота видеопамяти – измеряется в мегагерцах (МГц), чем выше, тем больше общая производительность видеокарты.

В настоящее время видеокарты производят на основе чипсетов nVidia GeForce и ATI Radeon.

Жёсткий диск

Жёсткий диск | Устройство компьютера

Жёсткий диск без верхней крышки | Устройство компьютера

Жёсткий диск, называемый также винчестером или HDD, предназначен для долговременного хранения информации. Именно на жестком диске вашего компьютера хранится вся информация: операционная система, нужные программы, документы, фотографии, фильмы, музыка и прочие файлы. Именно он является основным у стройством хранения информации в компьютере.

Для пользователя жёсткие диски различаются между собой прежде всего следующими характеристиками:

• ёмкостью (объёмом) – измеряется в гигабайтах (Гбайт) или терабайтах (Тбайт), определяет какой объём информации можно записать на жёсткий диск. На данный момент объём современного винчестера измеряется от нескольких сотен гигабайт до нескольких терабайт;
• быстродействием, которое складывается из времени доступа к информации и скорости чтения/записи информации. Типичное время доступа у современных дисков составляет 5-10 мс (миллисекунд), средняя скорость чтения/записи – 150 Мбайт/с (мегабайт в секунду);
• интерфейсом – типом контролёра, к которому должен подключаться жёсткий диск (чаще всего EIDE и различные варианты SATA).

DVD-привод

DVD-привод | Устройство компьютера

DVD-привод используется для чтения DVD и CD-дисков. Если в названии стоит приставка “RW”, то привод способен не только читать, но и записывать на диски. Привод характеризуется скоростью чтения/записи и обозначается посредством множителя (1x, 2x и т.д.). Единица скорости здесь равна 1.385 мегабайт в секунду (Мб/с). То есть, когда на приводе указано значение скорости 8x, то действительная скорость будет составлять 8 * 1.385 Мб/с=11.08 Мб/с.

Blu-ray (Блю-рей) привод

Blu-ray (Блю-рей) привод | Устройство компьютера

Blu-ray приводы могут быть трёх видов: считывающие, комбо и пишущие. Считывающий Blu-ray привод может считывать CD, DVD и Blu-ray диски. Комбо может дополнительно записывать CD и DVD-диски. Пишущий Blu-ray привод может считывать и записывать все диски.

Блок питания

Блок питания снабжает электроэнергией устройства компьютера, и обычно продаётся вместе с корпусом. В настоящий момент производят блоки питания мощностью 450, 550 и 750 Ватт. Более мощные блоки питания (до 1500 Ватт) могут понадобиться компьютеру с мощной игровой видеокартой.

Монитор

Монитор предназначен для показа изображений поступающих от компьютера. Он относится к устройствам вывода информации компьютера.

Основные характеристики мониторов:

• размер экрана – измеряется в дюймах (1 дюйм=2,54 см) по диагонали. На данный момент наиболее популярными являются ЖК-мониторы с диагональю 19 дюймов;
• формат экрана (соотношение сторон по вертикали и горизонтали), сейчас почти все мониторы продаются в широкоформатном исполнении: формат 16:9 и 16:10;
• тип матрицы – основная часть ЖК-монитора, от которой на 90% зависит его качество. В современных мониторах применяется один из трёх основных типов матриц: TN-film (наиболее простой, самый дешёвый и распространённый), S-IPS (обладают наилучшей цветопередачей, применяется для профессиональной работы с изображениями) и PVA/ MVA (дороже TN-film и дешевле IPS, можно сказать, что эти матрицы являются компромиссом между TN+Film и IPS.);
• разрешение экрана – число точек (пикселей) в ширину и в высоту, из которых состоит изображение. Наиболее распространённые 17 и 19-дюймовые мониторы имеют разрешение 1280х1024 и 1600х1200 точек. Чем выше разрешение, тем, естественно, детальней получается изображение;
• тип разъёма используемый для соединения с компьютером, аналоговый VGA (D-Sub) или цифровые разъемы DVI, HDMI.

Сегодня компьютерные устройства настолько прочно вошли в нашу жизнь, что представить себе наше существование без них кажется невозможным. Однако большинство пользователей практически никогда не задумывается о том, как же работают все эти системы. Далее будет рассмотрено, как устроен компьютер (для «чайников», так сказать). Конечно, описать все подробно и осветить все технические стороны не получится (да это большинству и не нужно). Поэтому ограничимся основными аспектами, говоря простым «человеческим» языком.

Компьютер для «чайников»: основные компоненты

Говоря об устройстве любого компьютерного устройства, следует четко понимать, что в основе своей он состоит из аппаратной и программной части.

Под аппаратной частью понимают все подключенные устройства, которые, если можно так выразиться, можно потрогать руками (процессоры, планки памяти, жесткие диски, мониторы, видео-, аудио- и звуковые адаптеры, клавиатуру, мышь, периферийные устройства вроде принтеров, сканеров и т. д.). В народе все эти компоненты иногда называют «компьютерным железом».

Программная часть состоит из множества компонентов, среди которых главенствующую роль играет операционная система, на основе которой производится взаимодействие между аппаратной частью и другими программами и устанавливаемые в ней драйвера устройств – специальные программы, с помощью которых ОС может взаимодействовать с самим «железом» и задействовать его при выполнении определенных задач.

Отсюда нетрудно сделать вывод о том, что главный принцип работы компьютера любого типа состоит во взаимодействии «железных» и программных компонентов. Но это только поверхностное представление. Эти процессы будут описаны несколько позже.

Компьютерное «железо»

В аппаратной части, как считают многие, на первом месте стоят процессор и оперативная память. Отчасти, это так и есть. Именно они обеспечивают выполнение всех программных команд и дают возможность запускать те или иные процессы.

С другой стороны, если копнуть глубже, ни один «железный» компонент сам по себе ничего не стоит, ведь его для использования надо куда-то подключить. И тут первостепенное значение уделяется, так называемым, материнским платам (в народе – «материнкам») – специальным устройствам, на которые монтируются все остальные компоненты, микросхемы и т. д. В этом смысле основной принцип работы компьютера (корректного функционирования без сбоев) состоит в том, чтобы правильно подключить все аппаратные компоненты через соответствующие контроллеры к специальным слотам или разъемам на самой плате. Тут есть свои правила, например, по корректному использованию шин PCI, по подключению жестких дисков и съемных дисководов с использованием принципа Master/Slave и т. д.

Отдельно стоит сказать о постоянном запоминающем устройстве (ПЗУ), на котором записана информация, как бы навечно, и оперативном запоминающем устройстве (ОЗУ), служащем для выполнения программных компонентов.

Виды программного обеспечения

Программный принцип работы компьютера подразумевает использование соответствующего программного обеспечения для выполнения поставленных задач.

В общем понимании ПО делится на несколько категорий, среди которых отдельно можно выделить системное и прикладное ПО. К системному программному обеспечению относят сами операционные системы, драйвера устройств, иногда сервисные утилиты, необходимые для обеспечения корректной работы всей системы. Это, так сказать, общая оболочка, в которую встраиваются прикладные программы и приложения. ПО этого типа имеет строгую направленность, то есть, ориентировано на выполнение какой-то определенной задачи.

Но раз речь идет именно о том, что представляют собой основные принципы работы компьютера в общем смысле, на первое место выходит именно системное ПО. Далее рассмотрим, как запускается вся компьютерная система.

Урок информатики. Компьютер: включение и проверка устройств

Наверное, многие пользователи стационарных ПК замечали, что при включении компьютера раздается характерный звук системного динамика. Мало кто обращает на него внимания, однако из факта его появления можно сделать вывод о том, что все «железные» устройства работают нормально.

Что получается? Принцип работы компьютера состоит в том, что при подаче питания на специальную микросхему, называемую устройством первичного ввода/вывода, производится тестирование всех устройств. В первую очередь идет обнаружение неполадок в работе видеоадаптера, ведь если он не в порядке, система просто не сможет вывести на экран визуальную информацию. Только потом определяется тип процессора и его характеристики, параметры оперативной памяти, жесткие диски и другие устройства. По сути, в BIOS изначально хранится информация по всему «железу».

Варианты загрузки

Тут же имеется и система выбора загрузочного устройства (жесткий диск, оптический носитель, USB-устройство, сеть, и т. д.). В любом случае дальнейший принцип работы компьютера в плане загрузки состоит в том, чтобы на устройстве присутствовала, так называемая, загрузочная запись, необходимая для старта системы.

Старт операционной системы

Для загрузки ОС необходим специальный загрузчик, который инициализирует ядро системы, записанное на жестком диске, и помещает его в оперативную память, после чего управление процессами передается уже самой ОС.

Кроме того, основная загрузочная запись может иметь и более гибкие настройки, предоставляя право выбора загружаемой системы пользователю. Если же старт производится со съемного носителя, исполняемый загрузочный код считывается с него, но загрузка в любом варианте производится только в том случае, если BIOS определит исполняемый код как действительный. В противном случае на экране появится уведомление о невозможности старта, вроде того, что загрузочный раздел не найден. При этом иногда используется таблица разделов, которая содержит информацию обо всех логических дисках, на которые может быть поделен винчестер. Кроме всего прочего, доступ к информации напрямую зависит от структуры организации файлов, которая носит название файловой системы (FAT, NTFS и др.).

Заметьте, это самая примитивная интерпретация процесса загрузки, поскольку на самом деле все гораздо сложнее.

Память компьютера: запуск программ

Итак, операционная система загрузилась. Теперь остановимся на вопросах функционирования программ и приложений. За их выполнение в первую очередь отвечают центральный процессор и оперативная память, не говоря о задействованных драйверах других устройств.

Принцип работы памяти компьютера заключается в том, что при запуске исполняемого файла программы или другого объекта из ПЗУ или съемного носителя, когда приложение исполняет как бы дополняющую роль, в оперативную память (ОЗУ) через ядро системы помещаются некоторые сопутствующие компоненты, чаще всего представляющие собой динамические библиотеки (хотя для простых программ их наличие может быть и не предусмотрено), и необходимые для работы драйверы устройств.

Они обеспечивают связь между операционной системой, самой программой и пользователем. Понятно, что чем больший объем имеет оперативная память, тем больше компонентов в нее можно загрузить и тем быстрее будет происходить их обработка. При поступлении команд взаимодействия в дело вступает центральный процессор, который и производит все вычислительные действия в системе. По завершении работы приложения или при выключении компьютера все компоненты из «оперативки» выгружаются. Но так бывает не всегда.

Изменение параметров системы

Некоторые процессы могут находиться в оперативной памяти постоянно. Поэтому их нужно останавливать вручную. В Windows-системах многие службы стартуют автоматически, а вот пользователю они оказываются совершенно ненужными. В этом случае применяется настройка автозапуска. В самом простом варианте применяются программы-оптимизаторы, которые очищают ненужные процессы, удаляют компьютерный мусор в автоматическом режиме. Но это уже отдельный разговор.

fb.ru

Урок 3. Как работает компьютер

Сергей Бондаренко Главная страница » IT-Уроки 87 комментариев

Для успешного «общения» с компьютером вредно воспринимать его как черный ящик, который вот-вот выдаст что-то неожиданное. Чтобы понимать реакцию компьютера на Ваши действия, нужно знать как он устроен и как работает.

В этом IT-уроке узнаем, как работает большинство вычислительных устройств (к которым относятся не только персональные компьютеры).

Во втором уроке мы разобрались, что компьютер нужен для обработки информации, её хранения и передачи. Посмотрим же, как происходит обработка информации.

Как хранится информация на компьютере

Компьютер хранит, передаёт и обрабатывает информацию в виде нолей «0» и единиц «1», то есть используется двоичный код и двоичная система счисления.

Например, десятичное число «9» он видит как двоичное число «1001».

В виде нолей и единиц хранятся и все данные, которые необходимо обработать, и все программы, которые руководят процессом обработки.

Например, фотографию компьютер видит так (только первые две строчки файла из 527 строк):

А текст для компьютера выглядит так:

Сегодня мы не будем разбираться в тонкостях вычислений и преобразований, посмотрим на процесс в общем.

Где хранится информация

Когда информация занесена в компьютер (записана), то она хранится на специальном устройстве – накопителе данных. Обычно накопитель данных – это жесткий диск (винчестер).

Жестким диском это устройство называется из-за конструкции. Внутри его корпуса находится один или несколько твердых блинов (металлических или стеклянных), на которых и хранятся все данные (текстовые документы, фотографии, фильмы и т.д.) и установленные программы (операционная система, прикладные программы, как Word, Excel, и др.).

Жесткий диск (накопитель данных) хранит программы и данные

Информация на жестком диске хранится и после выключения компьютера.

Подробнее об устройстве жесткого диска мы узнаем в одном из следующих IT-уроков.

Что обрабатывает всю информацию в компьютере

Основная задача компьютера – обрабатывать информацию, то есть выполнять вычисления. Большую часть вычислений выполняет специальное устройство – процессор. Это сложная микросхема, содержащая сотни миллионов элементов (транзисторов).

Процессор – обрабатывает информацию

Что в данный момент времени делать процессору говорит программа, она указывает, какие данные необходимо обработать и что с ними нужно сделать.

Схема обработки данных

Программы и данные загружаются с накопителя (жесткого диска).

Но жесткий диск – относительно медленное устройство, и если бы процессор ждал, пока будет считываться информация, а потом записываться после обработки обратно, то он бы долго оставался без дела.

Поэтому между процессором и жестким диском установили более быстрое запоминающее устройство – оперативную память (оперативное запоминающее устройство, ОЗУ). Это небольшая печатная плата, на которой находятся быстрые микросхемы памяти.

Оперативная память – ускоряет доступ процессора к программам и данным

В оперативную память заранее считываются с жёсткого диска все необходимые программы и данные. Во время работы процессор обращается к оперативной памяти, считывает команды программы, которая говорит какие данные нужно взять и как именно их обработать.

При выключении компьютера содержимое оперативной памяти не сохраняется в ней (в отличие от жесткого диска).

Процесс обработки информации

Итак, теперь мы знаем, какие устройства участвуют в обработке информации. Посмотрим теперь на весь процесс вычислений.

Анимация процесса обработки информации компьютером (IT-uroki.ru)

Когда компьютер выключен, все программы и данные хранятся на жестком диске. При включении компьютера и запуске программы, происходит следующее:

1. Программа с жесткого диска заносится в оперативную память и сообщает процессору, какие загрузить данные в оперативную память.

2. Процессор поочередно выполняет команды программы, порциями обрабатывая данные, взяв их из оперативной памяти.

3. Когда данные обработаны, результат вычислений процессор возвращает в оперативную память и берет следующую порцию данных.

4. Результат работы программы возвращается на жесткий диск и сохраняется.

Описанные шаги показаны красными стрелками на анимации (эксклюзивно от сайта IT-uroki.ru).

Ввод и вывод информации

Чтобы компьютер получил информацию для обработки, её нужно ввести. Для этого используются устройства ввода данных:

• Клавиатура (с помощью неё мы вводим текст и управляем компьютером);
• Мышь (с помощью мыши мы управляем компьютером);
• Сканер (заносим изображение в компьютер);
• Микрофон (записываем звук) и т.д.

Для вывода результата обработки информации используются устройства вывода данных:

• Монитор (выводим изображение на экран);
• Принтер (выводим текст и изображение на бумагу);
• Акустические системы или «колонки» (слушаем звуки и музыку);

Кроме того, мы можем вводить и выводить данные на другие устройства с помощью:

• Внешних накопителей(с них мы копируем уже имеющиеся данные в компьютер):
  • флэшка,
  • компакт-диск (CD или DVD),
  • переносной жесткий диск,
  • дискета;

• Компьютерной сети (получаем данные с других компьютеров через Интернет или городскую сеть).

Если в нашу схему добавить устройства ввода-вывода, то получится вот такая диаграмма:

Ввод, обработка и вывод данных

То есть компьютер работает с ноликами и единичками, а когда информация поступает на устройство вывода, она переводится в привычные нам образы (изображение, звук).

Подводим итог

Итак, сегодня мы вместе с сайтом IT-uroki.ru узнали, как работает компьютер. Если кратко, то компьютер получает данные с устройств ввода (клавиатура, мышь и т.д.), заносит их на жесткий диск, затем передает в оперативную память и обрабатывает с помощью процессора. Результат обработки возвращается сначала в оперативную память, затем либо на жесткий диск, либо сразу на устройства вывода (например, монитор).

Если появились вопросы, можно задать их в комментариях к этой статье.

Обо всех перечисленных в сегодняшнем уроке устройствах Вы можете узнать подробнее из последующих уроков на сайте IT-уроки. Чтобы не пропустить новые уроки – подпишитесь на новости сайта.

Копирование запрещено

Напомню, что на сайте IT-уроки есть постоянно обновляемые справочники:

Справочник по аппаратному обеспечению

Каталог программ

Видео-дополнение

Сегодня небольшое познавательное видео о производстве процессоров.

P.S. В следующем уроке – Внешнее устройство компьютера, описание внешних разъемов, индикаторов и кнопок. Не пропустите!

Поделитесь с друзьями:

Понравились IT-уроки?

Все средства идут на покрытие текущих расходов (оплата за сервер, домен, техническое обслуживание) и подготовку новых обучающих материалов (покупка необходимого ПО и оборудования).

Много интересного в соц.сетях:

IT-uroki.ru

Как работает компьютер?

Для современного человека персональный компьютер является такой же обыденной вещью, как холодильник или телевизор. Ноутбуки, планшеты, стационарные РС настолько прочно закрепились в наших домах, что их отсутствие начинает вызывать у большинства рядовых граждан чувство неполноценности и даже некоторое ощущение собственной ущербности. А ведь совсем недавно, всего 20-25 лет назад, все было совсем наоборот. Кремниевый друг считался роскошью, и далеко не каждый мог себе позволить сделать такое приобретение.

Специалисты по ремонту РС, знающие, как работает компьютер, понимающие его устройство и разбирающиеся в программном обеспечении, тогда были на вес золота. Неудивительно, что счастливый обладатель «чуда XX века» стремился в меру своих сил и возможностей поднимать собственную компьютерную грамотность. Сегодня все не так. Сервисное обслуживание, ремонт и настройка персональной ЭВМ превратились в достаточно недорогие и общедоступные услуги. Это и хорошо и плохо. Хорошо, что снято много проблем с плеч рядового обладателя ПК. Плохо, что большинство нынешних пользователей весьма похожи на блондинок из различных юмористических программ. Они, как правило, имеют достаточно смутное представление, что же находится в закрытом и слегка гудящем корпусе. И зачастую такое положение дел приводит к различным смешным, а иногда и неприятным ситуациям.

Зачем мне это?

Типичный пример из жизни. Перестал грузиться компьютер. После заставки от производителя материнской платы появляется надпись примерно такого содержания: «Hard disk drive failure». Десяток включений и выключений ПК эффекта не дали. Снятие боковой крышки и осмотр внутренностей тоже ни к чему не привели – вроде все цело, блестит и крутится, а грузиться не хочет! Выход один – собираться в поход к специалисту, ибо компьютер стал членом семьи, незаменимым помощником, окном в большой мир и без него жизнь сера и уныла.

Придя к мастеру и объяснив ситуацию, в большинстве случаев вы услышите: «Оставляйте, зайдете завтра-послезавтра». Появившись в назначенное время и заплатив энную сумму за ремонт (иногда очень немаленькую), вы счастливый и радостный летите домой, чтобы быстрее окунуться в мир «Майнкрафта» или сходу ввязаться в жаркие споры на вашем любимом форуме. При этом вы совершенно не подозреваете, что вся проблема лечилась в течение двух секунд после открытия корпуса. Достаточно было только надавить на HDD-кабель, чтобы он плотнее вошел в гнездо на жестком диске. От постоянной вибрации он самопроизвольно чуть-чуть вышел из разъема. Этого оказалось достаточно для потери контакта. Вот и все.

Почему возникла подобная ситуация, в которой вы выступаете обманутой стороной? Ответ однозначный. Ваше полное незнание принципов работы и устройства PC привели к такому печальному финалу. Когда у вас отключается утюг, первое, что вы делаете, – это проверяете шнур питания: не выскочил ли он из розетки. Почему вы не сделали то же самое в описанном случае? Ответ мы дали двумя предложениями выше. Поэтому в данной статье мы проведем маленький ликбез на тему принципов работы компьютера и его устройства, чтобы в будущем вы никогда не попадали в подобное положение.

К содержанию

Компоненты

Для начала коротко и как можно проще опишем основные компоненты, входящие в состав ПК. Мы не включили в нашу подборку многие дополнительные устройства. Это выходит за рамки основной идеи статьи – разложить по полочкам принцип работы персонального компьютера. В основном перечислены те узлы, без которых невозможно на нем работать. В виде исключения добавлены только описания аудио, мыши и корпуса. Без них, конечно, можно обойтись. Однако в этом случае ни о какой комфортной работе говорить не приходится.

Процессор (CPU – Central Processing Unit)

Сердце и мозг компьютера. Вся обработка информации ложится на этот кусочек кремния (процессор изготавливается из этого минерала). Он принимает решения, он отдает команды. В общем, настоящий генеральный директор.

Примечание. Следует учитывать, что процессор – очень горячий парень. Поэтому дополнительное охлаждение этого большого начальника обязательно.

Оперативная память (ОП)

Почти полностью соответствует своему названию. С маленькой поправкой. В отличие, например, от человеческой памяти, информация в оперативке находит только временное прибежище. Ровно настолько, насколько это нужно гендиректору. Запомните – связка CPU и ОП неразрывна. Любая информация помещается сначала в ОП и только потом считывается процессором. И наоборот – от процессора в оперативную память, а дальше уже по назначению.

Напрямую процессор общается только с различными контроллерами.

Видеокарта (адаптер, VC)

Глазной нерв ПК. Именно он превращает фантастические сны процессора в реальные зрительные образы.

Жесткий диск (винчестер, HDD)

Склад, база, хранилище – называйте, как хотите. Главное, чтобы отвечало основной идее, – место для хранения информации.

Аудиоконтроллер

Чип, кодек: названий много, суть одна – звуковой и слуховой аппарат. Конечно, для того чтобы прочувствовать (услышать) его работу, потребуются дополнительно колонки или наушники, но это уже детали.

Клавиатура и мышь

Компоненты, которые позволяют передавать наши желания компьютеру. Образно говоря, это продолжение наших рук, при помощи которых мы общаемся с нашим железным другом.

Материнская плата (motherboard, МВ)

Основа всего, планета, на которой расположены или связаны с ней через кабели, шлейфы все вышеперечисленные обитатели компьютера. Она как плодородная нива для фруктового сада. Она их питает и поддерживает, объединяет в одно сообщество. Если MB заболеет, то заболеет весь ПК, и, к сожалению, очень часто ее болезнь грозит гибелью всему компьютерному коллективу, находящемуся в системном блоке (скачок напряжения, сжигающий материнскую плату, зачастую приводит к смерти всех узлов, подключенных к ней).

Блок питания (БП)

Источник энергии. Пожалуй, самый необходимый элемент. Без него просто ничего не запустится.

Системный блок (корпус)

Оболочка, в которую упакованы все вышеперечисленные компоненты. По большому счету, PC будет работать и без него, но это все равно что бегать по снегу босиком – холодно, мокро и неприятно, одним словом – некомфортно.

Монитор (может заменяться ТВ)

Тут все понятно. Без него мы просто не увидим, что хотел сказать нам ПК, и сами не сможем начать диалог.

Теперь, когда мы получили базовое представление об устройстве компьютера, можно приступать к изучению его работы. Постараемся проследить, как же все это взаимодействует.

К содержанию

Включение

Жизнь ПК начинается после того, как вы нажали кнопку питания на корпусе. Стартует БП, подключенный к общей электросети, он преобразует поступающие 220 В в нужные для компьютера: 3,3 В; 5 В; 12 В. После этого ток бежит по проводам от БП к материнке, и она уже начинает распределять: кому что дать в первую очередь. Параллельно, независимо от МВ, получает питание в нашей схеме только HDD. Потом начинается следующий этап.

Начинается самотестирование (POST), и заключается оно в следующем:

• проверка наличия всех устройств, записанных в BIOS;
• тестирование этих устройств на предмет правильной работы;
• выполнение отдельных команд, находящихся во флеш-памяти этой важнейшей микросхемы.

Учтите, здесь дано очень краткое описание первоначальных шагов работы ПК. На деле их значительно больше и они гораздо сложнее. Но рядовому пользователю достаточно понимать смысл происходящего. В ходе прохождения тестов одним из первых запускается видеоадаптер. Через кабель он начинает выводить изображение на экран монитора, и мы можем воочию наблюдать дальнейшее тестирование, при соответствующей настройке в BIOS (по умолчанию обычно выводится заставка от производителя MB).

Закончив первоначальное тестирование и инициализацию всех устройств, подключенных к материнской плате, процессор приступает к загрузке операционной системы. Также следует знать, что практически с первых шагов все взаимодействие CPU с другими элементами ПК строится через оперативную память, поэтому от ее исправности, качества и скорости работы многое зависит.

Примечание. Если в процессе самотестирования возникают сбои и неполадки, компьютер сообщит вам об этом определенным звуковым сигналом. Значения таких сигналов можно легко найти в интернете или в специальной литературе.

К содержанию

Загрузка операционной системы

Итак, первоначальный опрос и проверка прошли успешно. Можно вплотную заняться тем, ради чего все затевалось, – запуском ОС. CPU считывает из BIOS, какое устройство стоит первым в списке загрузки (в нашей схеме оно одно – это HDD), и начинает искать код загрузки MBR (master boot record, главная загрузочная запись), который обычно находится в первом физическом секторе HDD. То есть к работе активно подключается винчестер компьютера. На этом сфера влияния BIOS заканчивается, и в дело вступает MBR.

Этот товарищ обращается к загрузчику операционной системы, который тоже находится в первом секторе активного раздела жесткого диска. Уточним. Первый сектор активного раздела совсем не обязательно будет являться первым сектором HDD физически. После обработки данных с загрузчика ОС процессор дает отмашку на старт системных файлов, которые уже непосредственно входят в компетенцию операционной системы.

Вы можете сказать, мол, процессор не такой уж и большой начальник – он делает только то, что ему предписывают инструкции. Правильно. А где вы видели начальника, которому не нужны инструкции?

Работа в самой ОС, в общем-то, строится по тому же принципу, что и загрузочные действия. CPU получает коды-инструкции от приложений, обрабатывает их и выводит результаты на экран монитора. Конечно, все это мы рассказываем предельно упрощенно и примитивно. На деле идет обработка огромных массивов информации, в которой участвуют все компоненты ПК. В оперативную память беспрерывно поступают данные, часть которых мгновенно выгружается (по использованию), а часть может оставаться в кеше до выключения компьютера.

К информации, записанной на магнитных пластинах жесткого диска, которые вращаются на бешеных скоростях (5200 и 7200 об/мин – сегодняшний стандарт), идут постоянные запросы от различных программ. Полученная информация через оперативную память поступает в CPU, где, в свою очередь, проходит через сложнейшую архитектуру современных многоядерных процессоров, складываясь на выходе в четкое решение или команду. Не отстает от всего этого столпотворения и видеокарта, имеющая свои CPU, не менее сложные, чем центральный процессор, и свою очень быструю память. Ведь конечный результат труда всего ПК появляется на мониторе, что без видеоадаптера просто невозможно.

Чтобы хоть приблизительно оценить объем работы только одного центрального процессора, приведем следующие показатели для далеко уже не нового представителя Intel – Core 2 Quad Q6600 (2400 МГц), имеющего в своем составе 4 ядра: в пиковой активности этот старичок успевает произвести 38,4 млрд операций в секунду. Наверное, человеческому мозгу осознать подобную цифру так же тяжело, как представить бесконечность Вселенной.

К содержанию

Подготовка к выключению

Ну вот, потихоньку, не спеша, мы подобрались к заключительному этапу работы компьютера – выключению. Правильное выключение компьютера должно быть азбукой для любого пользователя. Оно несложное. Закройте все программы и нажмите программную кнопку «Пуск», в появившемся меню щелкните на строчке «Завершение работы».

На этом ваше участие в завершении рабочего сеанса ПК закончится. Все остальное он сделает сам:

• закроет приложения, действующие в фоновом режиме;
• даст команду оперативной памяти о том, что «вечеринка закончена и пора убирать бутылки», это очистит оперативную память от резидентных программ (аккуратно сохранив данные) и различного мусора (тоже программного);
• правильно остановит пластины HDD;
• проведет еще целый комплекс по бережному отключению различных устройств, даже не подозревающих, что вот-вот погаснет свет;
• ну и последним покинет зал видеоадаптер, щелкнув за собой выключателем.

Почему именно так следует выключать компьютер? Почему бы, например, сильно не напрягаясь, взять и выдернуть шнур из розетки, как у того же утюга? Нельзя. Компьютер не утюг и такое «варварское» выключение отзывается очень болезненно на его здоровье. И если первоначально это и не будет заметно, то, будьте уверены, когда-нибудь оно – ухудшение самочувствия – обязательно себя проявит. Перечислим несколько причин, по которым не следует ставить компьютер в один ряд с утюгом. Внезапное отключение питания приводит к следующим проблемам:

• из оперативной памяти программы удаляются мгновенно, без всякого сохранения;
• HDD замрет в том положении, в котором его застанет апокалипсис, а это нехорошо – он так устроен, что все движущиеся в нем детали должны останавливаться в строго отведенных для этого местах;
• неожиданное исчезновение электричества пагубно сказывается на различных микросхемах, конденсаторах и т. д.

Известны случаи, когда резкое отключение ПК приводило к физическому выходу из строя отдельных комплектующих. Вывод один: НИКОГДА не отключайте компьютер путем «выдергивания шнура из розетки».

Теперь, когда вы знаете, как работает компьютер, общение с ним станет значительно более продуктивным. Когда он замрет на несколько секунд, шурша винчестером, вам не нужно будет беспокойно ерзать на стуле. Вы будете знать, что компьютер не завис и не умер. Просто идет обмен данными между процессором и жестким диском или, говоря более понятным языком, – компьютер напряженно думает, как наиболее правильно и точно решить поставленную перед ним задачу. Не удержимся и закончим статью лозунгом: «Взаимопонимание между человеком и умной машиной – залог долгого и продуктивного сотрудничества». Удачи!

TheDifference.ru

Как работает компьютер - Компьютерная техника

Страница создана: 2011-03-23, обновлена: 2017-06-04

В данной статье мы постараемся на такие вопросы как: - что же это такое; чем же является системное программное обеспечение; драйвер - что это такое; чем является контроллер.

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. Компьютерная система должна раскрыть весь свой огромный потенциал, заложенный в нее человеком, лишь под воздействием программ, которые соответствуют вашему «железу».

Прикладное и системное программное обеспечение

Самый популярный способ распространения программного обеспечения, конечно же, сеть Интернет или же компакт-диски (DVD или CD). Прикладное программное обеспечение и системное программное обеспечение - две принципиально разные категории, на которые можно разделить программное обеспечение.

Прикладное программное обеспечение

Прикладное программное обеспечение

Прикладным программным обеспечением являются те программы, загружаемые (или устанавливаемые) пользователем на свой компьютер, а после этого пользователь начинает в них работать. Возьмем, к примеру, программный пакет Microsoft Office (Power Point, Excel, Word), который является программами, чтобы работать с презентациями, электронными таблицами или текстовыми документами. Кстати, любая установленная вами игрушка тоже является прикладным программным обеспечением. Прикладное программное обеспечение производит работу напрямую с пользователем, а также должна выполнять ту или другую прикладную задачу.

Системное программное обеспечение

Системным программным обеспечением являются программы, которые предназначены, чтобы управлять работой компьютера и его периферийного оборудования. Это BIOS, драйвера или операционная система. Системное программное обеспечение, чаще всего, продолжает работу с «железом» компьютера, «объясняя» тому, как и что нужно сделать с поступающей информацией.

В тот момент, когда компьютера производит свое включение, питание начинает подаваться на специальную микросхему БИОС (также именуемая как базовая система ввода-вывода), управляющая начальной загрузкой компьютерного «железа». Определение вашей конфигурации компьютерной системы (какие внешние оборудования вы подключали, также, что входит в состав компьютерной системы), а также происходит тестирование компьютерных узлов и системе, все это происходит в процессе загрузки компьютерной системы. И только потом начинает запускаться загрузка операционной системы (чаще всего пользователи выбирают именно одну из версий Windows). Во время покупки компьютера вам уже должны были установить операционную систему. Windows должен провести окончательную настройку всей системы, а затем должна привести все оборудование компьютера в рабочее состояние. Вся последующая работа компьютера происходит под управлением Windows.

Контроллер

Все периферийное оборудование должны подключать к основной компьютерной системе (к процессору, если грубо говорить) через специальные контроллеры (если говорить точнее, то оборудование должны подключать на системном блоке к соответствующему разъему; из-за этого, можно сказать, что оборудование должны подключать через разъем к контроллеру). Контроллер является электронной схемой, которая была специально разработана под свое устройство.

Драйвер

Драйвер

Необходимо загружать соответствующие драйвера для того, чтобы контроллер смог бы нормально согласовать работу подключенного периферийного устройства и компьютера. Драйвер является специальной управляющей программой, которая должна «рассказывать» контроллеру, как и что ему нужно делать. Драйвера, чаще всего, должны писаться разработчиками периферийных устройств, а также должны поставляться вместе с данными устройствами. К примеру, при покупке сканер или принтера вы должны обнаружить в коробке компакт-диск с драйверами, необходимые для установки на ваш компьютер, чтобы оборудование нормальной функционировало и работало.

На данном этапе мы, пожалуй, и закончим теорию архитектуры персонального компьютера.

sd-company.su

Как работает компьютер. Часть 1. Что такое компьютер и из чего состоит компьютер.

Зачастую при упоминании слова "технология", большинство людей начинает думать о компьютерах, ведь фактически почти у каждого аспекта наших жизней есть некоторый компьютеризированный компонент. Различные устройства в наших домах имеют встроенные микропроцессоры, чипы и другие элементы компьютеров, они присутствуют в наших телевизорах, автомобилях, стиральных машинах, микроволновках и т.д., но компьютер, о котором все думают сначала, обычно является персональным компьютером иначе ПК.

ПК является инструментом общего назначения, созданного вокруг небольшого микропроцессора. У ПК есть много различных частей - память, жесткий диск, модем, и др. - которых объединяет одна общая цель – выполнить поставленную задачу. Это означает, что Вы можете делать разнообразные вещи на компьютере. Вы можете использовать его, чтобы создавать и редактировать документы, отправлять электронную почту, играть в игры и юзать интернет и массу других вещей.

Компьютеры прослеживают свою историю до 1970-ых, когда человек по имени Эдвард Робертс начал продавать компьютерные наборы, основанные на кристалле микропроцессора, разработанном Intel. Робертс назвал свой компьютер Альтаиром 8800 и продавал несобранные наборы за 395 долларов за один. К удивлению многих тогдашних умников наборы стали мгновенным хитом, и эра персонального компьютера началась.

Несколько лет позже, дуэт Стива Джобса и Стива Уозниэка выпустили компьютер Apple II и, начиная с этого момента популярность персонального компьютера, действительно начала взлетать. Другие производители следовали примеру, и скоро были выпущенны компьютеры от Commodore, Atari и Texas Instruments. Как видите, IBM вошел в игру совсем не после дебюта Apple II.

Сегодня, когда кто-то говорит о ПК, они имеют в виду машину, работающую на операционной системе Microsoft Windows с x86-64 совместимым микропроцессором, а вот компьютеры Apple Macintosh – технически попадающие под ПК, большинство из вас не назвало бы персональным компьютером, хотя старт компьютерных технологий остается за Apple.

В этой статье я буду говорить о ПК в общем, о его различных частях, которые входят в состав. Вы узнаете о различных компонентах, и как они взаимодействуют в основном операционном процессе.

Давайте посмотрим на основные компоненты типичного настольного компьютера:

1. Центральный процессор (ЦП) - микропроцессор "мозг" компьютерной системы называют центральным процессором. Это - микросхема, которая содержит полный вычислительный механизм. В качестве своего родного языка ЦП использует ассемблер. За всем, что делает компьютер, наблюдает ЦП.

2. Память - оперативное хранение информации. Большая скорость обмена данными необходима, потому что память соединяется непосредственно с микропроцессором. Есть несколько определенных типов памяти в компьютере:

3. Оперативная память (RAM) - используется, чтобы временно хранить информацию, с которой компьютер в настоящий момент работает;

4. Постоянная память (ROM) - постоянный тип хранения памяти, используемого компьютером для важных данных, которые в процессе работы не изменяются. Базовая система ввода-вывода (BIOS) - тип ROM, который используется во всех компьютерах, чтобы установить начальную передачу данных при включении компьютера.

5. Кэширование - хранение часто используемых данных в чрезвычайно быстрой RAM, которая соединяется непосредственно с ЦП.

6. Виртуальная память - пространство на жестком диске, используемое, для временного хранения данных и загрузки в и из RAM как рабочая информация.

7. Флэш-память - твердотельное устройство хранения информации, Флэш-память не требует никаких дополнительных устройств и сохраняет данные даже после отключения компьютера.

8. Системная плата (материнская плата) - это - основная печатная плата, с которой соединяются все другие внутренние компоненты такие как ЦП, память и др. На материнской плате могут располагаться разнообразные компоненты, которые либо встраиваются в её саму либо подключаются через дополнительные слоты это может быть звуковая карта, видеокарта и др.)

9. Блок питания - электрический преобразователь, который регулирует электричество, используемое компьютером.

10. Жесткий диск – емкость для постоянного хранения большого объема информации, такой как программы, документы, игры и др.. Традиционные жесткие диски содержат подвижные части – внутренние диски («блины»), на которых он хранит данные. Диск вращает блины, чтобы записать и считать данные. Некоторые более новые жесткие диски основаны на флэш-памяти без подвижных частей. Эти диски называют твердотельными дисками.

11. Операционная система - основное программное обеспечение, которое позволяет пользователю взаимодействовать через интерфейс с компьютером.

12. Дисковод со встроенным контроллером (IDE, SATA I, II, III).

13. Контроллер - основной интерфейс для жесткого диска, дисковода для компакт-дисков и дисковода флоппи дисков.

14. Ускоренный графический порт (AGP, PCI-E I, II) - очень высокоскоростное соединение, используемое видеокартой, чтобы взаимодействовать через интерфейс с компьютером.

15. Звуковая карта - используется компьютером, чтобы записывать и воспроизводить аудио, преобразовывая аналоговое звучание в цифровую информацию, как в прямом так и в обратном направлении.

16. Видеокарта - преобразовывает данные изображения из компьютера в формат, который может быть выведен на экран монитора. У современных видеокарт есть свои собственные мощные процессоры (названный GPU - графический процессор). GPU обрабатывает операции, которые в его отсутствие обрабатывал бы ЦП.

17. Порты – в рамках компьютерного оборудования, порт - интерфейс, который позволяет компьютеру связываться с периферийным оборудованием.

18. Часы реального времени - у каждого ПК есть часы, содержащие вибрирующий кристалл кварца. Обращаясь к этим часам, все компоненты в компьютере могут синхронизироваться должным образом.

19. Дополнительный элемент питания и связанная с ним память - CMOS и батарея CMOS позволяют компьютеру хранить информацию даже когда он отключен от сети 220В. Батарея обеспечивает бесперебойное питание памяти CMOS.

20. Вентиляторы, теплоотводы и системы охлаждения - компоненты в компьютере необходимые для отвода тепла, ведь от перегрева элементов компьютера может пострадать его производительность или вовсе перегреться и потерять работоспособность.

В следующей статье я раскажу о взаимодействие компьютера с окружающим его миром, а эту статью Вы можете обсудить на форуме.

Современные компьютеры сильно изменили нашу жизнь. Никто и подумать не мог, что они смогут делать то, что сегодня является самыми обычными вещами. Все это стало возможным благодаря длинной цепочке изобретений. Среди них есть самое важное — транзисторы. Что это такое, и какую роль они играют в работе компьютера?

Ранние компьютеры

Пожалуй, нужно начать с самих компьютеров и понять, что компьютер — это машина для выполнения математических операций. Самые ранние компьютеры были и вовсе похожи на счеты. Например, абакус. И только позже они уже состояли из механических деталей.

Появилось некоторое представление цифр, и система для их управления. Электрические компьютеры работают по тому же принципу. Просто вместо физического представления цифр, они представляются в виде электрического напряжения.

Законы булевой алгебры

Большинство компьютеров основываются на разделе математики под названием «Булева алгебра», в которой существует лишь два возможных значения: «истина» и «ложь», обозначаемые как «1» и «0» соответственно. Помимо этого, они представляются высоким и низким напряжениями. Различные операции между ними реализуются с помощью логических вентилей, на выходе которых возможен также либо «0», либо «1», в зависимости от результата выполнения данной операции. Есть три вентиля, которые отвечают за три операции: конъюнкция, дизъюнкция и отрицание. Конъюнкция выдает на выходе высокое напряжение, если на вход ей было подано два высоких напряжения. Дизъюнкция и отрицание работают по схожим принципам. Вентили можно соединять между собой, чтобы выполнять более сложные операции, например, сложение и вычитание. А компьютерные программы как раз и состоят из инструкций для выполнения всех этих операций. Такой подход нуждается в надежной системе контроля и управления электрическим током.

Электровакуумные трубки

Ранние электрические компьютеры, такие как ENIAC, использовали устройство под названием электровакуумная трубка. Самый ранний вид такой трубки – диод – состоит из двух электродов: катода и анода, которые находятся в стеклянной емкости в условиях высокого вакуума. При подаче напряжения на катод, он нагревается и выпускает электроны. Если анод обладает немного большим положительным потенциалом, то он притягивает электроны, тем самым замыкая цепь. Такой однонаправленный ток можно регулировать путем изменения напряжения, подающегося на катод, заставляя его выпускать больше или меньше электронов.

Вакуумные лампы

Следующая ступень в развитии вакуумной лампы – триод, который использует третий электрод — управляющую сетку. Это своеобразный фильтр между катодом и анодом, через который могут проходить электроны. Изменяя напряжение на этой сетке, она будет либо отталкивать электроны катода, либо пропускать, тем самым усиливая сигнал. Эта способность сделала триод очень важной деталью для будущих радиостанций и дала возможность осуществлять междугороднюю связь.

Первый компьютер ENIAC

Однако, несмотря на все эти достоинства, вакуумные трубки не были надежны и занимали много места. С 18 000 этих ламп на борту, ENIAC был размером почти с теннисный корт и весил 30 тонн. Ежедневно лампы выходили из строя, а за час он потреблял столько энергии, сколько потребляют 15 домов за целый день.

Компьютер на транзисторах

Решение этой проблемы – транзисторы. Вместо электродов они используют полупроводники, например, кремний с различными примесями. Используются полупроводники n-типа и полупроводники p-типа. Они располагаются по очереди. У каждого из них есть по одному электроду: эмиттер, база и коллектор. В основе данного n-p-n транзистора лежит феномен под названием «pn-интерфейс» или же «pn-переход», расположенный между эмиттером и базой. Он проводит электричество только в том случае, если напряжение превышает какую-то заданную отметку. В противном случае электроны не пропускаются. Таким образом, подавая разное входное напряжение, можно варьировать между высоким и низким выходным током.

Преимущество транзисторов

Преимущества транзисторов – их компактность и эффективность. Их не нужно нагревать. Они прослужат дольше и потребляют меньше энергии. Производительность ENIACа может отдыхать в сторонке по сравнению с производительностью чипа размером с человеческий ноготок и содержащим миллиарды транзисторов. Производя триллионы вычислений в секунды, современные компьютеры буквально способны творить чудеса.

Теперь-то вы точно знаете, что за всеми этими чудесами стоят малюсенькие устройства-переключатели.

На рисунке ниже, я, с великим мастерством и любовью, нарисовал обычного пользователя, с обычным компьютером. Наверное, вы думали, что будет размещена какая-нибудь фотка навороченного системного блока, со снятой крышкой. Поверьте мне, этой банальной картинки хватит, чтобы понять, что и как работает в таинственном ящике, надо будет только включить чуточку воображения и немного фантазии и все будет ОК!

И так, давайте разберем на рисунке - Как работает компьютер .

Представим, что вот этот человечек в красной майке и есть мощный двухядерный процессор типа ATLON или INTEL, а может и вообще он не двухядерный. Но дело не в этом, итак - этот человечек - это процессор, который просчитывает различные операции.

Рис.1 Ой, а кто это?

Монитор на рисунке пусть будет видеокартой.

Поверхность письменного стола превращается в оперативную память, а шуфлядки этого стола - ваш винчестер (или жесткий диск). Представим, что все это подключено к материнской плате (вместо нее будем использовать стол, нарисованный выше), и работает!

Теперь, если вы все представили правильно, то у вас в голове должна возникнуть картина примерно такого плана (смотрим на рисунок):

Рис.2 Дык это ж мой компьютер!

Если в вашем двухядерном процессоре ничего не возникло, читаем урок сначала.

Теперь представьте себя на месте этого человечка, будто вы сидите за таким столом, будто вы - процессор, вставленный в разъем на материнской плате. Представьте себя в комнате вот за таким столом. Будто комната, в которой вы находитесь - системный блок, стол вместе со стулом в этой комнате - материнская плата. Ну что, представили? Тогда поехали дальше.

А теперь приходит обычный юзер (что-то вроде - пользователь), который хочет поиграть в какую-нибудь игру, и тычет кнопочку на системном блоке, вам подается ток, вы включаетесь и все вокруг вас тоже, и начинается работа компьютера!

Вы, сидите и работаете за этим столом (только прошу не забывать что вы процессор, а поверхность письменного стола - оперативная память), и выполняете различные операции, дабы юзер мог в полной мере насладиться игрой. Сама игра, находится где? Правильно! На винчестере (в шуфлядках). И чтобы процессор (вы) мог обработать данную игру, требуется доступ к файлам этой игры. Вы (процессор) подаете команду, и начинаете записывать на оперативную память (выкладывать из шуфлядок на стол) нужные для работы файлы (возьмем за файлы обычные книги). То есть вы лезете в шуфлядку (на винчестер), достаете книги (файлы) и кладете их на стол (записываете в оперативную память). Это процесс загрузки игры.

«Зачем же тогда нужна оперативная память? », спросите вы, если вы можете прочитать файлы с жесткого диска (шуфлядки). А вот для чего: оперативная память работает в тысячи раз быстрее, чем винчестер и поэтому, намного быстрее процессор (вы) будете считывать файлы с оперативной памяти (читать книги с поверхности стола), чем с винчестера (лезть в шуфлядки).

Вот представьте себе вы (процессор) читаете с поверхности рабочего стола (оперативная память) книгу с какой либо информацией (файл), она лежит у вас перед носом и если надо, вы сразу посмотрели и нашли то, что надо. Теперь вам (процессору) требуется положить еще одну книгу (файл), вы лезете в шуфлядку (винчестер), берете книгу и кладете ее на стол (оперативная память) и так еще несколько книг (файлов), в результате чего ваш стол (оперативная память) полностью заполнен книгами (фалами), которые нужны вам для работы. Вы с ними работаете и вот вам нужна для работы еще одна книга (файл), а места на столе (оперативная память) тю-тю! И вы (процессор) лезете в тумбочки (на винчестер), и оттуда читаете книгу. Прочитали и положили назад, т.к. места на столе (оперативной памяти) нет. А на глазах у пользователя компьютер начинает притормаживать, потому что процессор (вы) занят чтением файла (книги) с винчестера (шуфлядки), что занимает намного больше времени, чем чтение из оперативной памяти.

И теперь сделайте вывод, как вам легче - когда вы (процессор) читаете книгу (файл) на столе (из оперативной памяти), быстро найдя то, что вам надо, или когда вы (процессор) читаете книгу (файл) только после того, как достали ее из шуфлядки (загрузили с винчестера), тратя большинство времени на открывание и закрывание шуфлядок, и поиск нужной вам книги (файла). В том-то вся и фишка, что на столе (оперативная память) найти и прочитать книгу (файл) намного быстрее, когда она лежит в открытом виде, прямо перед носом, чем рыться в шуфлядках.

Вот и получается, что чем больше поверхность стола (оперативная память), тем больше книг (файлов) вы (процессор) можете на него положить.

Но тогда, наверное, у вас возник другой вопрос: «Зачем же винчестер, если он так медленно работает, лучше было бы установить больше оперативной памяти, и работать процессору было бы намного легче? ». Я бы с радостью с вами согласился, но есть несколько весомых причин, почему до сих пор используются жесткие диски.

Первая причина - размер . Как правило, сейчас используются жесткие диски размером от 160 гигобайт (далее ГБ) и выше, а платы оперативной памяти емкостью от 1ГБ до 4ГБ. Длинна такой платы около 10см, в то время как размер винчестера 2,5 дюйма. И притом, что винчестеры размером 160ГБ уже не актуальны, т.к. это маленький размер. Сейчас используются в основном 250ГБ, 320ГБ, 500ГБ и >>> (). Вот и представьте - сколько надо плат, чтобы достичь такой емкости. То же самое касается и физического размера, оперативная плата размером в 160ГБ получиться огромной, не говоря уже про 500ГБ.

Вторая причина - цена . Такие платы стоить будут очень дорого. Думаю, если бы, и начали производить оперативные платы емкостью 160ГБ, цена на них была бы несколько тысяч долларов.

Третья причина - энергопотребление . Что бы на оперативной памяти хранились данные, такая плата должна постоянно питаться током. Поэтому, когда вы выключаете компьютер (не путать с перезагрузкой) все данные в оперативной памяти теряются. Винчестеру для хранения ток не требуется.

Думаю с видеокартой все понятно. Она предназначена для обработки видеоинформации и выдачи ее вам на экран. Если у вас слабенькая видеокарта, а вы решили «повалиться» в какую-нибудь игру, требующую больше видео ресурсов, чем может предоставить вам ваша видеокарта. То она просто не успевает их обрабатывать, и в помощь вступает процессор, не предназначенный для таких целей. В результате, как правило, начинает тормозить вся система! И естественно, что никакой объем оперативной памяти вам не поможет устранить эту проблему. Для хорошей игры в крутые игры требуется хорошая видеокарта.

Надеюсь, теперь вам понятно, как, в общих чертах, работает компьютер?

Всем руководит процессор - это сердце ПК (голова - это вы), он обрабатывает все данные, необходимые для работы. Оперативная память требуется для ускорения работы процессора, т.к. она работает в тысячи раз быстрее винчестера. Винчестер - это хранилище всей информации на компьютере, если он ломается всем данным - кранты.

Видеокарта - для видео и 3D (трехмерных) приложений, все, что мы видим на мониторе - мы видим благодаря ей.

Я еще не написал вам про звуковую карту, но тут, думаю, тоже все понятно. Когда вы устанавливаете звуковую карту, она начинает отвечать за все звуки на вашем ПК, освобождая время вашего процессора на обработку других данных (но это не заметно на производительности системы в целом). Обычно, в большинстве материнских плат, используется встроенная звуковая карта.

Ну, вот мы и рассмотрели основные моменты работы вашего компьютера . Дальше, как я и обещал, мы рассмотрим с вами все детали по отдельности, ну и конечно же, я буду вам напоминать, как они называются в народе, более «прошаренном» в компьютерных делах.

Если вам не до конца понятно, как работает компьютер - задавайте вопросы прямо в комментариях.

Это был урок №3. Как работает компьютер . Если вы не читали предыдущих уроков - вам может быть кое что не понятно.

Поэтому советую перейти на страничку -

Персональный компьютер - универсальная техническая система.

Его конфигурацию (состав оборудования) можно гибко изменять по мере необходимости.

Тем не менее, существует понятие базовой конфигурации, которую считают типовой. В таком комплекте компьютер обычно поставляется.

Понятие базовой конфигурации может меняться.

В настоящее время в базовой конфигурации рассматривают четыре устройства:

• системный блок;
• монитор;
• клавиатуру;
• мышь.

Помимо компьютеров с базовой конфигурации все большее распространение получают мультимедийные компьютеры, оснащенные устройством чтения компакт-дисков, колонками и микрофоном.

Справка : «Юлмарт», на сегодняшний день самый хороший и удобный интернет магазин, где бесплатно вас проконсультируют при покупке компьютера любой конфигурации.

Системный блок представляет собой основной узел, внутри которого установлены наиболее важные компоненты.

Устройства, находящиеся внутри системного блока, называют внутренними, а устройства, подключаемые к нему снаружи, называют внешними.

Внешние дополнительные устройства, предназначенные для ввода, вывода и длительного хранения данных, также называют периферийными.

Как устроен системный блок

По внешнему виду системные блоки различаются формой корпуса.

Корпуса персональных компьютеров выпускают в горизонтальном (desktop) и вертикальном (tower) исполнении.

Корпуса, имеющие вертикальное исполнение, различают по габаритам:

• полноразмерный (big tower);
• среднеразмерный (midi tower);
• малоразмерный (mini tower).

Среди корпусов, имеющих горизонтальное исполнение, выделяют плоские и особо плоские (slim).

Выбор того или иного типа корпуса определяется вкусом и потребностями модернизации компьютера.

Наиболее оптимальным типом корпуса для большинства пользователей является корпус типа mini tower.

Он имеет небольшие габариты, его удобно располагать как на рабочем столе, так и на тумбочке вблизи рабочего стола или на специальном держателе.

Он имеет достаточно места для размещения от пяти до семи плат расширения.

Кроме формы, для корпуса важен параметр, называемый форм-фактором.От него зависят требования к размещаемым устройствам.

В настоящее время в основном используются корпуса двух форм-факторов: AT и АТХ.

Форм-фактор корпуса должен быть обязательно согласован с форм-фактором главной (системной) платы компьютера, так называемой материнской платы.

Корпуса персональных компьютеров поставляются вместе с блоком питания и, таким образом, мощность блока питания также является одним из параметров корпуса.

Для массовых моделей достаточной является мощность блока питания 200-250 Вт.

В системный блок входит (вмещается):

• Материнская плата
• Микросхема ПЗУ и система BIOS
• Энергонезависимая память CMOS
• Жесткий диск

Материнская плата

Материнская плата (mother board ) - основная плата персонального компьютера, представляющая из себя лист стеклотекстолита, покрытый медной фольгой.

Путем травления фольги получают тонкие медные проводники соединяющие электронные компоненты.

На материнской плате размещаются:

• процессор - основная микросхема, выполняющая большинство математических и логических операций;
• шины - наборы проводников, по которым происходит обмен сигналами между внутренними устройствами компьютера;
• оперативная память (оперативное запоминающее устройство, ОЗУ) - набор микросхем, предназначенных для временного хранения данных, когда компьютер включен;
• ПЗУ (постоянное запоминающее устройство) - микросхема, предназначенная для длительного хранения данных, в том числе и когда компьютер выключен;
• микропроцессорный комплект (чипсет) - набор микросхем, управляющих работой внутренних устройств компьютера и определяющих основные функциональные возможности материнской платы;
• разъемы для подключения дополнительных устройств (слоты).

(микропроцессор, центральный процессор, CPU) - основная микросхема компьютера, в которой и производятся все вычисления.

Он представляет из себя большую микросхему, которую можно легко найти на материнской плате.

На процессоре устанавливается большой медный ребристый радиатор, охлаждаемый вентилятором.

Конструктивно процессор состоит из ячеек, в которых данные могут не только храниться, но и изменяться.

Внутренние ячейки процессора называют регистрами.

Важно также отметить, что данные, попавшие в некоторые регистры, рассматриваются не как данные, а как команды, управляющие обработкой данных в других регистрах.

Среди регистров процессора есть и такие, которые в зависимости от своего содержания способны модифицировать исполнение команд. Таким образом, управляя засылкой данных в разные регистры процессора, можно управлять обработкой данных.

На этом и основано исполнение программ.

С остальными устройствами компьютера, и в первую очередь с оперативной памятью, процессор связан несколькими группами проводников, называемых шинами.

Основных шин три: шина данных, адресная шина и командная шина.

Адресная шина

У процессоров Intel Pentium (а именно они наиболее распространены в персональных компьютерах) адресная шина 32-разрядная, то есть состоит из 32 параллельных линий. В зависимости от того, есть напряжение на какой-то из линий или нет, говорят, что на этой линии выставлена единица или ноль. Комбинация из 32 нулей и единиц образует 32-разрядный адрес, указывающий на одну из ячеек оперативной памяти. К ней и подключается процессор для копирования данных из ячейки в один из своих регистров.

Шина данных

По этой шине происходит копирование данных из оперативной памяти в регистры процессора и обратно. В компьютерах, собранных на базе процессоров Intel Pentium, шина данных 64-разрядная, то есть состоит из 64 линий, по которым за один раз на обработку поступают сразу 8 байтов.

Шина команд

Для того чтобы процессор мог обрабатывать данные, ему нужны команды. Он должен знать, что следует сделать с теми байтами, которые хранятся в его регистрах. Эти команды поступают в процессор тоже из оперативной памяти, но не из тех областей, где хранятся массивы данных, а оттуда, где хранятся программы. Команды тоже представлены в виде байтов. Самые простые команды укладываются в один байт, однако есть и такие, для которых нужно два, три и более байтов. В большинстве современных процессоров шина команд 32-разрядная (например, в процессоре Intel Pentium), хотя существуют 64-разрядные процессоры и даже 128-разрядные.

В процессе работы процессор обслуживает данные, находящиеся в его регистрах, в поле оперативной памяти, а также данные, находящиеся во внешних портах процессора.

Часть данных он интерпретирует непосредственно как данные, часть данных - как адресные данные, а часть - как команды.

Совокупность всех возможных команд, которые может выполнить процессор над данными, образует так называемую систему команд процессора.

Основными параметрами процессоров являются:

• рабочее напряжение
• разрядность
• рабочая тактовая частота
• коэффициент внутреннего умножения тактовой частоты
• размер кэш памяти

Рабочее напряжение процессора обеспечивает материнская плата, поэтому разным маркам процессоров соответствуют разные материнские платы (их надо выбирать совместно). По мере развития процессорной техники происходит постепенное понижение рабочего напряжения.

Разрядность процессора показывает, сколько бит данных он может принять и обработать в своих регистрах за один раз (за один такт).

В основе работы процессора лежит тот же тактовый принцип, что и в обычных часах. Исполнение каждой команды занимает определенное количество тактов.

В настенных часах такты колебаний задает маятник; в ручных механических часах их задает пружинный маятник; в электронных часах для этого есть колебательный контур, задающий такты строго определенной частоты.

В персональном компьютере тактовые импульсы задает одна из микросхем, входящая в микропроцессорный комплект (чипсет), расположенный на материнской плате.

Чем выше частота тактов, поступающих на процессор, тем больше команд он может исполнить в единицу времени, тем выше его производительность.

Обмен данными внутри процессора происходит в несколько раз быстрее, чем обмен с другими устройствами, например с оперативной памятью.

Для того чтобы уменьшить количество обращений к оперативной памяти, внутри процессора создают буферную область - так называемую кэш память.Это как бы «сверхоперативная память».

Когда процессору нужны данные, он сначала обращается в кэш память, и только если там нужных данных нет, происходит его обращение в оперативную память.

Принимая блок данных из оперативной памяти, процессор заносит его одновременно и в кэш память.

«Удачные» обращения в кэш память называют попаданиями в кэш.

Процент попаданий тем выше, чем больше размер кэш памяти, поэтому высокопроизводительные процессоры комплектуют повышенным объемом кэш памяти.

Нередко кэш память распределяют по нескольким уровням.

Кэш первого уровня выполняется в том же кристалле, что и сам процессор, и имеет объем порядка десятков Кбайт.

Кэш второго уровня находится либо в кристалле процессора, либо в том же узле, что и процессор, хотя и исполняется на отдельном кристалле.

Кэш-память первого и второго уровня работает на частоте, согласованной с частотой ядра процессора.

Кэш-память третьего уровня выполняют на быстродействующих микросхемах типа SRAM и размещают на материнской плате вблизи процессора. Ее объемы могут достигать нескольких Мбайт, но работает она на частоте материнской платы.

Шинные интерфейсы материнской платы

Связь между всеми собственными и подключаемыми устройствами материнской платы выполняют ее шины и логические устройства, размещенные в микросхемах микропроцессорного комплекта (чипсета).

От архитектуры этих элементов во многом зависит производительность компьютера.

Шинные интерфейсы

ISA (Industry Standard Architecture) - устаревшая системная шина IBM PC-совместимых компьютеров.

EISA (Extended Industry Standard Architecture) - Расширение стандарта ISA. Отличается увеличенным разъемом и увеличенной производительностью (до 32 Мбайт/с). Как и ISA, в настоящее время данный стандарт считается устаревшим.

PCI (Peripheral Component Interconnect - дословно: взаимосвязь периферийных компонентов) - шина ввода/вывода для подключения периферийных устройств к материнской плате компьютера.

AGP (Accelerated Graphics Port - ускоренный графический порт) - разработанная в 1997 году компанией Intel, специализированная 32-битная системная шина для видеокарты. Основной задачей разработчиков было увеличение производительности и уменьшение стоимости видеокарты, за счет уменьшения количества встроенной видеопамяти.

USB (Universal Serial Bus - универсальная последовательная магистраль) - Этот стандарт определяет способ взаимодействия компьютера с периферийным оборудованием. Он позволяет подключать до 256 различных устройств, имеющих последовательный интерфейс. Устройства могут включаться цепочками (каждое следующее устройство подключается к предыдущему). Производительность шины USB относительно невелика и составляет до 1.5 Мбит/с, но для таких устройств, как клавиатура, мышь, модем, джойстик и тому подобное, этого достаточно. Удобство шины состоит в том, что она практически исключает конфликты между различным оборудованием, позволяет подключать и отключать устройства в «горячем режиме» (не выключая компьютер) и позволяет объединять несколько компьютеров в простейшую локальную сеть без применения специального оборудования и программного обеспечения.

Параметры микропроцессорного комплекта (чипсета) в наибольшей степени определяют свойства и функции материнской платы.

В настоящее время большинство чипсетов материнских плат выпускаются на базе двух микросхем, получивших название «северный мост» и «южный мост».

«Северный мост» управляет взаимосвязью четырех устройств: процессора, оперативной памяти, порта AGP и шины PCI. Поэтому его также называют четырехпортовым контроллером.

«Южный мост» называют также функциональным контроллером. Он выполняет функции контроллера жестких и гибких дисков, функции моста ISA - PCI, контроллера клавиатуры, мыши, шины USB и тому подобное

(RAM - Random Access Memory) - это массив кристаллических ячеек, способных хранить данные.

Существует много различных типов оперативной памяти, но с точки зрения физического принципа действия различают динамическую память (DRAM) и статическую память (SRAM).

Ячейки динамической памяти (DRAM) можно представить в виде микроконденсаторов, способных накапливать заряд на своих обкладках.

Это наиболее распространенный и экономически доступный тип памяти.

Недостатки этого типа связаны, во-первых, с тем, что как при заряде, так и при разряде конденсаторов неизбежны переходные процессы, то есть запись данных происходит сравнительно медленно.

Второй важный недостаток связан с тем, что заряды ячеек имеют свойство рассеиваться в пространстве, причем весьма быстро.

Если оперативную память постоянно не «подзаряжать», утрата данных происходит через несколько сотых долей секунды.

Для борьбы с этим явлением в компьютере происходит постоянная регенерация (освежение, подзарядка) ячеек оперативной памяти.

Регенерация осуществляется несколько десятков раз в секунду и вызывает непроизводительный расход ресурсов вычислительной системы.

Ячейки статической памяти (SRAM) можно представить как электронные микроэлементы - триггеры, состоящие из нескольких транзисторов.

В триггере хранится не заряд, а состояние (включен/выключен), поэтому этот тип памяти обеспечивает более высокое быстродействие, хотя технологически он сложнее и, соответственно, дороже.

Микросхемы динамической памяти используют в качестве основной оперативной памяти компьютера.

Микросхемы статической памяти используют в качестве вспомогательной памяти (так называемой кэш памяти), предназначенной для оптимизации работы процессора.

Каждая ячейка памяти имеет свой адрес, который выражается числом.

Одна адресуемая ячейка содержит восемь двоичных ячеек, в которых можно сохранить 8 бит, то есть один байт данных.

Таким образом, адрес любой ячейки памяти можно выразить четырьмя байтами.

Оперативная память в компьютере размещается на стандартных панельках, называемых модулями.

Модули оперативной памяти вставляют в соответствующие разъемы на материнской плате.

Конструктивно модули памяти имеют два исполнения - однорядные (SIMM-модули) и двухрядные (DIMM-модули).

Основными характеристиками модулей оперативной памяти являются объем памяти и время доступа.

Время доступа показывает, сколько времени необходимо для обращения к ячейкам памяти - чем оно меньше, тем лучше. Время доступа измеряется в миллиардных долях секунды (наносекундах, нс).

Микросхема ПЗУ и система BIOS

В момент включения компьютера в его оперативной памяти нет ничего - ни данных, ни программ, поскольку оперативная память не может ничего хранить без подзарядки ячеек более сотых долей секунды, но процессору нужны команды, в том числе и в первый момент после включения.

Поэтому сразу после включения на адресной шине процессора выставляется стартовый адрес.

Это происходит аппаратно, без участия программ (всегда одинаково).

Процессор обращается по выставленному адресу за своей первой командой и далее начинает работать по программам.

Этот исходный адрес не может указывать на оперативную память, в которой пока ничего нет.

Он указывает на другой тип памяти - постоянное запоминающее устройство (ПЗУ).

Микросхема ПЗУ способна длительное время хранить информацию, даже когда компьютер выключен.

Программы, находящиеся в ПЗУ, называют «зашитыми» - их записывают туда на этапе изготовления микросхемы.

Комплект программ, находящихся в ПЗУ, образует базовую систему ввода-вывода (BIOS - Basic Input Output System).

Основное назначение программ этого пакета состоит в том, чтобы проверить состав и работоспособность компьютерной системы и обеспечить взаимодействие с клавиатурой, монитором, жестким диском и дисководом гибких дисков.

Программы, входящие в BIOS, позволяют нам наблюдать на экране диагностические сообщения, сопровождающие запуск компьютера, а также вмешиваться в ход запуска с помощью клавиатуры.

Энергонезависимая память CMOS

Работа таких стандартных устройств, как клавиатура, может обслуживаться программами, входящими в BIOS, но такими средствами нельзя обеспечить работу со всеми возможными устройствами.

Так, например, изготовители BIOS абсолютно ничего не знают о параметрах наших жестких и гибких дисков, им не известны ни состав, ни свойства произвольной вычислительной системы.

Для того чтобы начать работу с другим оборудованием, программы, входящие в состав BIOS, должны знать, где можно найти нужные параметры.

По очевидным причинам их нельзя хранить ни в оперативной памяти, ни в постоянном запоминающем устройстве.

Специально для этого на материнской плате есть микросхема «энергонезависимой памяти», по технологии изготовления называемая CMOS.

От оперативной памяти она отличается тем, что ее содержимое не стирается во время выключения компьютера, а от ПЗУ она отличается тем, что данные в нее можно заносить и изменять самостоятельно, в соответствии с тем, какое оборудование входит в состав системы.

Эта микросхема постоянно подпитывается от небольшой батарейки, расположенной на материнской плате.

Заряда этой батарейки хватает на то, чтобы микросхема не теряла данные, даже если компьютер не будут включать несколько лет.

В микросхеме CMOS хранятся данные о гибких и жестких дисках, о процессоре, о некоторых других устройствах материнской платы.

Тот факт, что компьютер четко отслеживает время и календарь (даже и в выключенном состоянии), тоже связан с тем, что показания системных часов постоянно хранятся (и изменяются) в CMOS.

Таким образом, программы, записанные в BIOS, считывают данные о составе оборудования компьютера из микросхемы CMOS, после чего они могут выполнить обращение к жесткому диску, а в случае необходимости и к гибкому, и передать управление тем программам, которые там записаны.

Жесткий диск

Жесткий диск - основное устройство для долговременного хранения больших объемов данных и программ.

На самом деле это не один диск, а группа соосных дисков, имеющих магнитное покрытие и вращающихся с высокой скоростью.

Таким образом, этот «диск» имеет не две поверхности, как должно быть у обычного плоского диска, а 2n поверхностей, где n - число отдельных дисков в группе.

Над каждой поверхностью располагается головка, предназначенная для чтения-записи данных.

При высоких скоростях вращения дисков (90 об/с) в зазоре между головкой и поверхностью образуется аэродинамическая подушка, и головка парит над магнитной поверхностью на высоте, составляющей несколько тысячных долей миллиметра.

При изменении силы тока, протекающего через головку, происходит изменение напряженности динамического магнитного поля в зазоре, что вызывает изменения в стационарном магнитном поле ферромагнитных частиц, образующих покрытие диска.Так осуществляется запись данных на магнитный диск.

Операция считывания происходит в обратном порядке.

Намагниченные частицы покрытия, проносящиеся на высокой скорости вблизи головки, наводят в ней ЭДС самоиндукции.

Электромагнитные сигналы, возникающие при этом, усиливаются и передаются на обработку.

Управление работой жесткого диска выполняет специальное аппаратно-логическое устройство - контроллер жесткого диска.

В настоящее время функции контроллеров дисков выполняют микросхемы, входящие в микропроцессорный комплект (чипсет), хотя некоторые виды высокопроизводительных контроллеров жестких дисков по-прежнему поставляются на отдельной плате.

К основным параметрам жестких дисков относятся емкость и производительность.

На жестком диске может храниться годами, однако иногда требуется ее перенос с одного компьютера на другой.

Несмотря на свое название, жесткий диск является весьма хрупким прибором, чувствительным к перегрузкам, ударам и толчкам.

Теоретически, переносить информацию с одного рабочего места на другое путем переноса жесткого диска возможно, и в некоторых случаях так и поступают, но все-таки этот прием считается нетехнологичным, поскольку требует особой аккуратности и определенной квалификации.

Для оперативного переноса небольших объемов информации используют так называемые гибкие магнитные диски (дискеты), которые вставляют в специальный накопитель - дисковод.

Приемное отверстие накопителя находится на лицевой панели системного блока.

Начиная с 1984 года выпускались гибкие диски 5.25 дюйма высокой плотности (1.2 Мбайт).

В наши дни диски размером 5.25 дюйма не используются, и соответствующие дисководы в базовой конфигурации персональных компьютеров после 1994 года не поставляются.

Гибкие диски размером 3.5 дюйма выпускают с 1980 года.

Сейчас стандартными считают диски размером 3.5 дюйма высокой плотности. Они имеют емкость 1440 Кбайт (1.4 Мбайт) и маркируются буквами HD (high density - высокая плотность).

С нижней стороны гибкий диск имеет центральную втулку, которая захватывается шпинделем дисковода и приводится во вращение.

Магнитная поверхность прикрыта сдвигающейся шторкой для защиты от влаги, грязи и пыли.

Если на гибком диске записаны ценные данные, его можно защитить от стирания и перезаписи, сдвинув защитную задвижку так, чтобы образовалось открытое отверстие.

Гибкие диски считаются малонадежными носителями информации.

Пыль, грязь, влага, температурные перепады и внешние электромагнитные поля очень часто становятся причиной частичной или полной утраты данных, хранившихся на гибком диске.

Поэтому использовать гибкие диски в качестве основного средства хранения информации недопустимо.

Их используют только для транспортировки информации или в качестве дополнительного (резервного) средства хранения.

Дисковод компакт-дисков CD-ROM

Аббревиатура CD-ROM (Compact Disc Read-Only Memory) переводится на русский язык как постоянное запоминающее устройство на основе компакт-диска.

Принцип действия этого устройства состоит в считывании числовых данных с помощью лазерного луча, отражающегося от поверхности диска.

Цифровая запись на компакт-диске отличается от записи на магнитных дисках очень высокой плотностью, и стандартный компакт-диск может хранить примерно 650 Мбайт данных.

Большие объемы данных характерны для мультимедийной информации (графика, музыка, видео), поэтому дисководы CD-ROM относят к аппаратным средствам мультимедиа.

Программные продукты, распространяемые на лазерных дисках, называют мультимедийными изданиями.

Сегодня мультимедийные издания завоевывают все более прочное место среди других традиционных видов изданий.

Так, например, существуют книги, альбомы, энциклопедии и даже периодические издания (электронные журналы), выпускаемые на CD-ROM.

Основным недостатком стандартных дисководов CD-ROM является невозможность записи данных, но параллельно с ними существуют и устройства однократной записи CD-R (Compact Disk Recorder), и устройства многократной записи CD-RW.

Основным параметром дисководов CD-ROM является скорость чтения данных.

В настоящее время наибольшее распространение имеют устройства чтения CD-ROM с производительностью 32х-50х. Современные образцы устройств однократной записи имеют производительность 4х-8х, а устройств многократной записи - до 4х.