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

Часть 1. Особенности представления информации в компьютере

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

11011(27) > 1101(13)

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

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

Часть 2. Устройство компьютера

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

Уровень 1. Общее устройство компьютера

Системный блок

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

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

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

Прочие устройства

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

Уровень 2. Начинка системного блока современного компьютера

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

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

Уровень 3. Как работает компьютер

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Как устроен компьютер

Компьютеры давно и прочно вошли в нашу жизнь. Сложно представить — что было бы, если бы они вдруг исчезли!

Мы часто автоматическим движением нажимаем на кнопку включения, ждем минуту-другую, пока компьютер загружается.

И потом начинаем делать на нем какую-то работу, постукивая по клавиатуре.

И не задумываемся, что при этом происходит в его недрах.

Про то, как работают компьютерные устройства можно написать (и написано уже) сотни статей.

Мы постараемся в данной статье посмотреть под практическим углом зрения на то, как устроено это чудо техники.

Существует большое число видов компьютеров - настольные, портативные (ноутбуки, нетбуки и иже с ними), мэйнфрэймы (суперкомпьютеры в шкафах, вроде тех, которые используют для предсказания погоды) и другие. Мы рассмотрим начинку настольного компьютера, который называют еще персональным (ПК).

Как устроен настольный компьютер

Основная часть настольного (desktop) компьютера - это системный блок.

Это тот «сундук», в который вставляется множество проводов, в том числе и кабель питающего напряжения 220 В.

Результаты нашей работы отображаются на мониторе.

Информация вводится в компьютер с помощью клавиатуры и манипулятора «мышь».

И монитор, и клавиатура, и мышь подключаются к соответствующим разъемам системного блока.

Снимем боковую крышку системного блока и заглянем внутрь.

В верхней части видим

Блок питания

В производительных компьютерах, имеющих мощные процессоры, графические видеокарты и дополнительные устройства на борту, применяются БП повышенной мощности. В серверах (еще более мощных компьютерах, имеющих несколько процессоров и управляющих локальными вычислительными сетями) могут применяться БП мощностью 1 кВт и больше.

Вначале сетевое напряжение выпрямляется и превращается с помощью фильтра в постоянное. Затем инвертор превращает его в переменное с частотой в несколько десятков килогерц. Это переменное напряжение понижается импульсным трансформатором с несколькими обмотками. Затем оно выпрямляется и фильтруется, превращаясь в несколько нужных нам постоянных.

Ввиду того, что преобразование выполняется на относительно высокой частоте (а не на частоте сети 50 Гц) размеры трансформатора (и всего БП) при достаточно большой мощности получаются небольшими. БП содержит в себе один или два вентилятора, охлаждающих его компоненты и заодно пространство системного блока.

При этом воздух втягивается через щели, протягивается через системный блок и выбрасывается вентилятором наружу. В воздухе всегда есть пыль, которая постепенно скапливается внутри компьютера, особенно в радиаторе процессора и самом БП. Она ухудшает теплоотдачу, поэтому ее надо периодически (хотя бы раз в год) удалять.

Отметим, что в БП могут применяться вентиляторы разных диаметров - от 80 до 130 мм. Вентилятор большего диаметра при одной и той же производительности имеет меньшие обороты и поэтому меньше шумит.

Разъемы блока питания

Выходные напряжения БП выводятся на разъемы разноцветными проводниками:

+5 В - проводниками красного цвета ,
+12 В - проводниками желтого цвета,
+3,3 В - проводниками оранжевого цвета ,
общие - проводниками черного цвета.

БП имеет несколько разъемов, основной из них - 24 контактный, который вставляется в материнскую плату. В старых блоках питания использовался 20 контактный разъем. Другие разъемы, с меньшим числом контактов, используются для подачи напряжений на винчестер, привод DVD и видеокарту (если требуется). Заканчивая краткий рассказ о БП, отметим, что он снабжен схемами защиты от перегрузки и короткого замыкания.

Материнская плата

Если мы переведем взгляд ниже, увидим , основную часть компьютера.

Материнская плата представляет собой кусок изоляционного материала с токопроводящими дорожками и напаянными деталями и разъемами. В эти разъемы могут вставляться:

процессор ,
модули памяти,
платы расширения ,
разъем блока питания,
провода дополнительных разъемов, индикации и кнопок ,
3 В литиевая батарейка.

Разъем для процессора

Больше всего контактов в разъеме для процессора. Современные процессоры имеют более тысячи контактов. Процессоры могут иметь выводы (или pins, пины) или контактные площадки («пятачки»). Разъем для процессоров сконструирован так, что обеспечивается плотный и надежный контакт между ними и ответной частью — «сокетом» (socket), установленным на плате.

Иногда (к счастью, достаточно редко) контакт ослабевает. В этом случае компьютер может не стартовать. И может сложиться ложное впечатление, что неисправна материнская плата или процессор. Повторная установка процессора в разъем решает эту проблему. В один разъем может устанавливаться несколько типов процессоров, но только одной фирмы.

В бытовых и офисных компьютерах почти всегда используются процессоры фирм «AMD» и «INTEL». Процессоры фирмы AMD нельзя установить в разъем для процессоров INTEL и наоборот. Разъем и процессор содержат ключи, поэтому процессор можно вставить только одним определенным - правильным образом.

Охлаждение процессора

Современные процессоры могут потреблять от БП мощность 100 Вт и более. Это большая величина, поэтому на процессор устанавливают Cooler (охладитель), состоящий из металлического радиатора и вентилятора. Радиаторы могут быть только из алюминиевого сплава или из алюминиевого сплава с медной вставкой.

Медь проводит тепло лучше алюминия, поэтому вставку впрессовывают в центр радиатора, в месте контакта с металлической крышкой процессора. Между процессором и радиатором наносится тонкий слой теплопроводящей смазки, улучшающей тепловой контакт. Иногда может применяться жидкостная система охлаждения.

Она устанавливается в том случае, если невозможно установить достаточно громоздкий охладитель непосредственно на процессор из-за недостатка места. В этом случае тепло отводится жидкостью по трубкам к охладителю, установленному в удобном месте.

Вентилятор управляется схемой управления, расположенной на материнской плате. Если температура процессора в процессе работы увеличивается, схема управления отслеживает это и увеличивает обороты вентилятора. Отметим, что для охлаждения процессоров используются более качественные вентиляторы, с бОльшим ресурсом работы, чем в БП.

Модули памяти

Следующая группа разъемов используется для установки модулей . Разъемы содержат защелки, а модули - выступ на коротких сторонах, что позволяет надежно фиксировать модуль в разъеме. Кроме того, на нижней стороне модуля (там, где контакты) есть еще один ключ в виде выреза. Это исключает установку модулей не подходящих к данной плате типов.

На плате могут устанавливаться один или несколько модулей. В настоящее время емкость модулей памяти исчисляется гигабайтами (Gb). Современный модуль DDR3 имеет 240 контактов.

Контакты расположены по обеим сторонам модуля, поэтому такие модули называются DIMM (Dual In-line Memory Module, двухсторонний модуль памяти). Контакт в разъеме достаточно надежен, но иногда он может ослабевать, и компьютер при включении не подает «признаков жизни» или издает длинные гудки.

Повторная установка модулей решает эту проблему. Переставить модуль памяти легче, чем процессор, ведь для этого не надо наносить теплопроводящую пасту.

Переставлять модуль памяти и процессор нужно только тогда, когда компьютер выключен , и шнур питания вынут из розетки .

В статьи мы продолжим краткое знакомство с устройством компьютера.

Современный компьютер – это универсальная машина для обработки информации. Любая информация внутри компьютера представлена в цифровом виде, и все действия над ней сводятся к простым арифметическим и логическим операциям. Поэтому компьютер еще называют электронно-вычислительной машиной (ЭВМ); в переводе с английского слово «computer» означает «вычислитель».

схема

ЦЕНТРАЛЬНЫМ устройством любого компьютера является процессор. Именно он преобразует информацию по заданной программе. Процессор содержит арифметико-логическое устройство (АЛУ), устройства управления (УУ) и некоторые другие компоненты. Устройство управления выбирает из оперативной памяти команды и данные; данные обрабатываются в АЛУ в соответствии с командами. В современных компьютерах процессор выполнен в виде одной микросхемы и потому называется еще микропроцессором.
В оперативной памяти (ее еще называют ОЗУ – оперативное запоминающее устройство) хранится программа, которую компьютер выполняет в данный момент, и данные, которые в настоящий момент обрабатываются. Модуль оперативной памяти ПК представляет собой несколько микросхем, размещенных на небольшой плате.
Данные в оперативной памяти могут храниться только тогда, когда компьютер работает. Если питание выключить, данные стираются. Для долговременного хранения данных и программ используются накопители: жесткие магнитные диски («винчестеры»), гибкие магнитные диски (дискеты), компакт-диски и др. Сразу после включения питания в ОЗУ нет никакой программы. Однако без программы процессор работать не может. Поэтому каждый компьютер содержит постоянное запоминающее устройство – ПЗУ. Данные в ПЗУ сохраняются и тогда, когда компьютер выключен. После включения процессор сразу начинает выполнять размещенную в ПЗУ программу. А она уже обеспечивает загрузку в ОЗУ других программ с дисков или прочих накопителей.
В некоторых простых компьютерах, например карманных, накопители не предусмотрены, и компьютер постоянно работает под управлением программ, размещенных в ПЗУ.
Кроме процессора, запоминающих устройств и накопителей, компьютер содержит также устройства ввода и вывода информации. Основное устройство вывода – монитор: на нем отображается процесс и результаты работы программ. Для ручного ввода команд и данных используются клавиатура и мышь.
У большинства настольных компьютеров процессор, запоминающие устройства и накопители объединены в одном корпусе, называемом системным блоком. К системному блоку с помощью разъемов, размещенных на его задней стенке, подключаются все остальные устройства.

Компьютер изнутри
Большинство современных ПК основаны на архитектуре, унаследованной от компьютеров IBM PC (персональный компьютер фирмы IBM), выпускавшихся в первой половине 1980-х годов. Их по традиции называют IBM-совместимыми, или просто PC. Основная особенность компьютеров PC в том, что владелец компьютера может сам покупать различные новые компоненты и модернизировать свой ПК или дооснащать его устройствами, производимыми разными фирмами. Благодаря этой особенности, называемой открытостью архитектуры, IBM-совместимые компьютеры и получили такое широкое распространение.
Рассмотрим устройство такого компьютера.
Системный блок содержит, во-первых, системную плату (ее еще называют материнской платой, так как по-английски она обозначается чаще motherboard, чем system board). На системной плате размещены процессор, микросхема ПЗУ, содержащая программу начальной инициализации компьютера, модули оперативной памяти, интерфейсы к накопителям и другим внешним устройствам. Все эти элементы связаны между собой посредством так называемого чипсета (англ. chip set – набор микросхем). Чипсет представляет собой несколько впаянных в плату микросхем и выполняет функции соединителя всех остальных компонентов компьютера. Процессор обычно вставлен в разъем; его можно легко вынуть и заменить другой, более совершенной моделью.
На системной плате также имеется несколько разъемов (слотов) расширения. В них можно вставлять новые компоненты: видеоплаты, звуковые платы, внутренние модемы, адаптеры сети и многое другое.
В корпусе системного блока также размещен блок питания, который преобразует переменное напряжение электрической сети в набор постоянных напряжений, необходимых для питания различных элементов компьютера. В корпусе предусмотрены отсеки для накопителей: жесткого диска (как правило, несъемного), дисководов для дискет и оптических дисков.

Устройства ввода
Клавиатура и мышь – это основные устройства ввода. С помощью клавиатуры в компьютер вводятся команды, тексты (в том числе тексты программ), числовые данные и др. Мышь используется для указания элементов на экране, для рисования и др. Курсор – это графический элемент, показывающий, в каком месте на экране будут вводиться данные. В современных операционных системах используется несколько видов курсора, например текстовый курсор и курсор мыши. Текстовый курсор обычно выглядит как мигающая черта и показывает, в каком месте экрана появится символ, если он будет введен с клавиатуры. Курсор мыши выглядит как наклонная стрелка; его можно перемещать по всему экрану, передвигая мышь. Нарисованный на экране объект можно активировать, если навести на него курсор и нажать кнопку мыши.
Сканер относится к периферийным устройствам ввода. С его помощью в компьютер вводится напечатанный на бумаге текст, картинки, фотографии.
Джойстик – это специализированное устройство ввода, предназначенное в основном для управления компьютерными играми. Джойстики бывают в виде рычагов с кнопками, руля и педалей, штурвала самолета. Джойстик подключается к специальному игровому порту.
Кроме того, большие массивы информации и программы в компьютер можно вводить со съемных накопителей, по сети и другими способами.

Устройства
вывода
Видеоплата относится к устройствам вывода и формирует изображение на экране монитора. Графическая видеоплата (все современные видеоплаты графические, так как отображают на экране монитора не только текст, но и графику) содержит собственную оперативную память (где каждый маленький участок памяти соответствует точке на экране монитора), собственный процессор для выполнения сложных графических вычислений и преобразователь содержимого видеопамяти в видеосигнал. Видеоплата может быть выполнена как отдельное устройство, вставляемое в разъем расширения, или интегрирована в системную плату.
Видеоплата работает в паре с монитором . На экране монитора отображаются процесс и результаты работы программ. Мониторы бывают электронно-лучевые и жидкокристаллические. Мониторы с электронно-лучевой трубкой (ЭЛТ) отличаются крупными габаритами, но зато они дешевы и точнее передают цвета. Черно-белые ЭЛТ-мониторы меньше утомляют глаза и применяются там, где оператор должен весь день провести за компьютером, например в банках и магазинах. Жидкокристаллические мониторы – компактные, дают четкую картинку без геометрических искажений, однако они дороги и имеют некоторые ограничения по выводу изображения. ЖК-мониторы более безопасны для здоровья, чем ЭЛТ-мониторы.
Принтер – печатающее устройство. Позволяет печатать графику и тексты (некоторые принтеры могут печатать на конвертах, самоклеящейся или прозрачной пленке, бумажной ленте, компакт-дисках и др.) Принтеры бывают цветные и черно-белые. Самые простые и дешевые цветные принтеры – струйные: в них чернила разбрызгиваются на бумагу мелкими капельками, сочетание нескольких цветов позволяет получить нужный оттенок.
Лазерный принтер «рисует» изображение лазерным лучом на светочувствительном барабане, который теряет в этих местах электрический заряд и притягивает к себе красящий порошок – тонер. Затем тонер переносится на бумагу, подогревается и расплавляется для закрепления. Лазерные принтеры дороги, но печатают с высокой скоростью. Самые дорогие лазерные принтеры – цветные.
Если требуется печать больших объемов данных с невысоким качеством (например, финансовая информация), используются матричные принтеры, в которых ряд иголочек ударяет по листку бумаги через красящую ленту. В кассовых аппаратах часто используются термопринтеры с бумагой, которая меняет свой цвет при нагревании.
Принтеры подключаются к компьютеру через параллельный порт или USB.

Устройства связи
Аппаратный интерфейс – это технические и программные средства, обеспечивающие связь между разными устройствами компьютера. Параллельный интерфейс позволяет передавать за один раз целый байт или «слово» информации (каждый бит по своему проводу); он применяется для быстрой связи на небольших расстояниях. Последовательный интерфейс за одну посылку передает один бит и в общем случае работает медленнее, но позволяет передавать данные на большие расстояния; кроме того, кабель последовательного интерфейса содержит меньше проводов и потому надежнее. Современные последовательные интерфейсы, такие как USB и IEEE1394, уже превосходят по скорости параллельные, и поэтому вытесняют последние.
В IBM-совместимых компьютерах применяются параллельные интерфейсы IDE (для подключения жестких дисков, приводов компакт-дисков), LPT (принтер, сканер), PCI (шина для подключения плат расширения), AGP (шина для подключения быстродействующих видеоплат); последовательные интерфейсы COM (модем, мышь), USB (мышь, принтер, сканер, web-камера и др.), специальные интерфейсы (клавиатура).
Модем обеспечивает связь двух компьютеров по телефонной линии, преобразуя цифровые данные в аналоговый (звуковой) сигнал и наоборот. Внутренний модем представляет собой плату, вставляемую в разъем расширения на системной плате, внешний модем выполняется как отдельное устройство и подключается к компьютеру через последовательный интерфейс. Чаще всего модемы используются для подключения к Интернету.
Сетевая плата обеспечивает связь компьютеров по локальной сети и включается в разъем расширения на системной плате. Если сервер локальной сети подключен к Интернету, то компьютеры связываются с глобальной сетью через сетевую плату.

Накопители
Жесткий диск (винчестер) – основной вид накопителя, которым оснащаются почти все настольные компьютеры. Способ хранения данных – магнитная запись на твердых дисках, изготавливаемых из металла или стекла и покрытых сверху магнитным слоем. Винчестер обычно состоит из 2-4 дисков, собранных в пакет. Для считывания (записи) с каждой поверхности каждого диска используется собственная магнитная головка. Жесткий диск – наиболее чувствительное к механическим воздействиям устройство. Если работающий компьютер резко ударить или сдвинуть, то можно повредить жесткий диск. Жесткий диск подключается к системной плате по интерфейсам IDE или SCSI.
Дисковод для гибкого диска – накопитель для съемных 3,5-дюймовых дискет. Дискета представляет собой гибкий магнитный диск, заключенный в пластмассовый конверт. Ее емкость – 1,44 Мбайт – уже недостаточна для большинства современных приложений.
Накопитель на оптическом диске – привод компьютерного компакт-диска (CD-ROM) или диска DVD. Обычные приводы только считывают информацию с дисков, но существуют диски и приводы, которые однократно или многократно позволяют записывать информацию. Считывает и записывает информацию лазерный луч. Благодаря приводам CD-ROM слушают звуковые компакт-диски и смотрят записанные на CD фильмы, с помощью приводов DVD смотрят видеофильмы.

Конфигурация
КОНФИГУРАЦИЕЙ КОМПЬЮТЕРА называют характеристики устройств, которые в этот компьютер включены. Например, в прайс-листе компьютерной фирмы указана такая конфигурация: CEL450/128Mb/8.4Gb/ATI32MB/SB 16/ 50x CDD/3.5“/ATX. Это следует читать так: процессор Celeron с тактовой частотой 450 МГц, 32 Мбайт ОЗУ, жесткий диск емкостью 8,4 Гбайт, видеоплата ATI с 32 Мбайт видеопамяти, 16-разрядная звуковая плата («sound blaster»), привод CD-ROM, работающий с 50-кратной скоростью, 3,5-дюймовый дисковод, форм-фактор корпуса ATX.
ИЛИ: Athlon MP-2200+x2 (Dual CPU)/40 Gb HDD/128 Mb DDR-266 Kingston DRAM/MB ASUS A7M 266-D/ATI 8 Mb/ Audiocard/ FDD 3.5”/ATX IN WIN IW-S500/P4. Это читается так: два процессора Athlon MP с тактовой частотой 2200 МГц, жесткий диск на 40 Гбайт, 128 Мбайт памяти DDR-266 фирмы Kingston, системная плата A7M266-D фирмы ASUS, видеоплата ATI с 8 Мбайт видеопамяти, звуковая плата, 3,5-дюймовый дисковод, корпус форм-фактора ATX фирмы IN WIN модель IW-S500, допускающий установку процессора Pentium 4.

Александр Яковлев, [email protected]
Опубликовано: 27.2.2003

Интересует многих пользователей, включая опытных юзеров, не говоря уже о новичках. В этой статье мы постараемся подробно и максимально просто объяснить, что же такое компьютер и из каких элементов он состоит.

Для начала определимся с самим термином компьютер или электронно-вычислительная машина (ЭВМ) – вычислительная машина, предназначенная для передачи, хранения и обработки информации. Вот и вся сложность.
Как ни странно, но первый компьютер (точнее вычислительный механизм) был создан давным-давно, когда нас с Вами еще не было. А началось все с самых простых счет (абак) – а чем не компьютер? Информацию обрабатывает, отличается особой надежностью и никаких ошибок зависящих от самого устройства не может быть даже теоретически (хотя человеческий фактор и здесь играет решающую роль).
Но, гораздо более интересным, действительно вычислительным механизмом, стал антикитерский механизм , который изобретен около 100 года до н.э.
С приходом в нашу жизнь электричества, а позже и транзисторов с интегральными схемами, жить стало лучше – жить стало веселей.
С каждым годом, точнее около двух лет, количество транзисторов в процессорах увеличивается в два раза, следовательно, увеличивается мощность вычислительных машин. Мало кого сейчас можно удивить способностями современной техники, - прогресс не стоит на месте. Интерес человечества к персональным компьютерам возрастает с каждым днем, и многие хотят узнать более подробно об устройстве ПК, что же приступим.
Каждый компьютер состоит из нескольких частей, каждая из которых отвечает за определенное действие (передача, хранение, обработка). Главной составляющей любого ПК является системный блок, в котором заключена вся его сущность.

Обычно, системный блок – это самый большой ящик, из которого выходит много проводов. Но есть варианты ПК, у которых системный блок отсутствует как отдельное явление, а вся начинка вмонтирована в монитор. Более подробно устройство системного блока рассмотрим немного позже.
Второй составляющей ПК является монитор. Естественно, без монитора компьютер работать может, вот только Вам от этого никакого толку нет. Мониторы до недавнего времени были двух типов: ЭЛТ и ЖК.

Ввиду технического прогресса мониторы с электронно-лучевой трубкой отдали пальму первенства жидкокристаллическим матрицам, и встретить ЭЛТ-мониторы в продаже уже практически нереально. ЖК-мониторы отличаются друг от друга физическим размером (диагональ в дюймах), разрешением матрицы (в пикселях), непосредственно типом матрицы (TN, PWA, MWA), типом подсветки матрицы (лампы или светодиоды), количеством доступных разъемов для подключения источников видеосигнала и непосредственно дизайном.
Для нормальной работы с персональным компьютером еще потребуются устройства ввода информации - мышь и клавиатура.

Рассматривать эти девайсы подробно бессмысленно, так как каждый человек, даже самый далекий от информационного мира, знает, что это такое.
Остальные части ПК, которые некоторые считают незаменимыми составляющими компьютера, для нормальной работы абсолютно не обязательны. Рассматривать принтеры, сканеры, планшеты, акустику, вебкамеры и прочие девайсы мы будем в следующих статьях и обзорах. А сейчас перейдем к подробному рассмотрению внутренностей системного блока. И постараемся разобраться, за что отвечает каждый элемент.
Открыв боковую крышку, Вы увидите много всего интересного, блестящего и разноцветного. Наверняка первым делом Ваш взгляд обнаружил большую печатную плату размером с лист А4.
Это материнская плата (motherboard) – шасси системного блока, которое отвечает за соединение всех остальных комплектующих в единую систему. На первый взгляд «материнка» покажется чем-то очень сложным и замысловатым. С технической стороны так оно и есть, ведь много чего спрятано внутри самой платы и не видно невооруженным глазом. Но, на самом деле с практической стороны ничего сложного в устройстве нет. Как Вы уже наверняка заметили, в материнскую плату вставлены другие платы, немного поменьше. Рассмотрим доступные разъемы типичной материнской платы на следующем рисунке.

1. Гнездо для установки процессора (Socket ). В зависимости от модели, типа процессора отличается и количество отверстий в сокете, по этому, установить процессор от Intel в сокет для процессора AMD физически не возможно. В собранном системном блоке увидеть сокет невозможно, так как в него уже установлен процессор, а на процессор установлен радиатор с вентилятором (кулер).
2. Гнезда для оперативной памяти. Обычно их парное количество.
3. Разъем для видеокарты.
4. Разъемы PCI(бОльшие) и PCI-Express x1(меньшие) для дополнительных плат расширения (ТВ-тюнеры, аудио карты, сетевые карты, модемы).
5. Разъемы для подключения жестких дисков и приводов.
а) SATA разъемы (7 контактов) – существует три вида отличающихся только пропускной способностью. SATA (вариант SATA revision 1.x или SATA/150) скорость передачи данных до 1,5 Гбит/с. SATAII (вариант SATA revision 2.x или SATA 2.0) – до 3 Гбит/с и SATA Rev.3.0 (SATA 6Gb/s) – до 6 Гбит/с.
б) IDE разъем (40 контактов) – уверенными темпами теряет популярность и в скором времени должен полностью исчезнуть (некоторые производители материнских плат уже отказались от этого разъема).
6. Разъемы для подключения питания. В данный момент стандарт АТ(12 контактный) используется на старых ПК. В новых же, применяется стандарт АТХ – 20-контактный разъем или АТХ2.0 – 24 контактный. Дополнительный 4-х контактный разъем используется для питания процесора.
Кажись, все разъемы на материнской плате рассмотрели.
Ах, да! Еще же есть целая куча разъемов на боковой части материнской платы, но о них мы расскажем как-нибудь в другой раз.

Скажем лишь, что предназначены они для подключения тех самых мыши и клавиатуры, монитора (если видеокарта встроенная), акустической системы, USB устройств (принтеры, сканеры, флешки) и прочих «незаменимых» девайсов.
Вернемся к подробному обзору внутренностей нашего системного блока.
Более наглядно расположение комплектующих можно рассмотреть на следующей схеме.

Типовая схема расположения комплектующих внутри системного блока

Процессор – мозг компьютера, отвечающий за обработку информации. Чем мощнее процессор, тем быстрее будет выполняться расчет данных и тем быстрее буде функционировать ПК в целом.

Процессоры отличаются размером, производительностью, тепловыделением, количеством контактов, точнее сказать сокетом. Например, для процессоров Intel, на сегодняшний день наиболее распространенными являются три сокета: Socket T (775), Socket H (1156), Socket B (1366). Для AMD также популярны три сокета: AM2, AM2+ которые имеют одинаковое количество ножек (940) и сокет АМ3 (938 у процессоров и 941 на платах).

Кулер (охладитель) – предназначен для отвода тепла от греющегося процессора и его рассеивания.

Кулеры бывают пассивными и активными (с вентилятором). Также существуют , отличающиеся большей эффективностью и меньшим шумом при работе, и экстремальные системы охлаждения (жидкий азот, фреон).

Оперативная память (ОЗУ) - предназначение довольно простое, держать в себе наиболее востребованные данные, и предоставлять процессору эти данные для обработки. Создание оперативной памяти потребовалось для того, что бы ускорить работу процессора, так как основная задержка в работе вызвана не скоростью работы процессора, а скоростью обмена данными между процессором и физической памятью (жестким диском). Чем больше объем оперативной памяти, тем быстрее будет работать компьютер в целом.

Существует несколько типов оперативной памяти: DDR – практически ушедший в бытие стандарт; DDR2 – отличается увеличенной вдвое скорость передачи данных, количество контактов 240 (по 120 с каждой стороны); DDR3 – последний из доступных типов ОЗУ, отличается пониженным энергопотреблением и увеличенной частотой шины. Тип DDR3 также имеет 240 контактов, но не совместим с разъемом под DDR2, так как ключ расположен в другом месте.

Видеокарта – еще одна важная часть системного блока, предназначенная для вывода изображения на монитор. На видеокарту ложится ответственное задание, и она отличается высокой производительностью и немалым энергопотреблением. По этому видеокарта (графический ускоритель) оборудована собственным кулером.

Чем мощнее ускоритель, тем в более современные игры Вы сможете поиграть с максимальным комфортом и качеством. В случаях, когда особой графической производительности не требуется, видеокарта может быть встроенной в материнскую плату. При этом производительности вполне достаточно для обычной работы с офисными приложениями, интернет-серфинга и нетребовательных игр. Определить есть ли в Вашей материнской плате встроенная видеокарта, можно посмотрев на боковую часть «материнки» и отыскав один из возможных разъемов для подключения монитора.
Существует несколько стандартов слотов для видеокарты. AGP – морально устаревший слот, в настоящее время встречается только на довольно старых ПК. PCI-Express х16 – существует несколько версий: 1.0, 1.1, 2.0, отличающиеся пропускной способностью.
Сами видеокарты имеют свой графический процессор и свою оперативную память (исключением являются встроенные видеокарты, которые используют общую оперативную память системы). Чем выше частота графического ядра, частота памяти и больше ее объем, тем мощнее видеокарта (теоретически).

Над материнской платой расположена еще одна коробочка – блок питания .

Объяснять для чего он нужен, думаю, смысла нет.

Немного правее от материнской платы располагается корзина с жестким диском (HDD) . Это также один из важнейших элементов системного блока, так сказать хранилище Ваших данных. Современные винчестеры достигли объемов памяти измеряемой сотнями гигабайт, а некоторые модели доступны объемом до 2 терабайт.

Хотя работа за компьютером и возможна без жесткого диска, он является незаменимой составляющей ПК, естественно, чем больше объем жесткого диска, тем больше информации Вы сможете хранить у себя на компьютере (фильмы, музыка, фотографии, документы).

Немного выше обычно располагается картридер .

Устройство, пришедшее на смену Floppy-дисководу. Картридер позволяет напрямую работать с картами памяти (SD, xD, MMS ) при этом получить бОльшую скорость обмена данными, чем при использовании дополнительных кабелей (например, при подключении телефона с картой памяти).

Еще выше расположился привод оптических дисков .

В настоящее время встретить просто CD приводы или комбо-приводы практически нереально. Наиболее распространены DVD-RW приводы, позволяющие записывать и считывать данные как с CD, так и с DVD дисков. Существуют также новые Blu-ray приводы, позволяющие записывать на один BD диск от 25 ГБ до 500 ГБ (по последним данным), это стало возможным благодаря 10-слойному диску. Но пока Blu-ray приводы не достаточно популярны ввиду их дороговизны.

Ну, кажись, все. Надеюсь, наша статья поможет Вам хоть немного разобраться в устройстве персонального компьютера, и в будущем не падать лицом в грязь, называя большую черную коробку не процессором, а системным блоком.

Компьютеры являются одним из самых распространенных средств получения информации и заработка у населения. В данной статье вы сможете познакомиться с устройством большинства ПК, которые можете встретить в обычной жизни, если только не являетесь специалистом в сфере компьютерных технологий.

Зачем это нужно

Сначала определимся с термином. ПК - персональный компьютер, который вы видите каждый день, приходя на рабочее место.

Мало кто из людей, работающих за компьютером, представляет себе, как он устроен Между тем, знание даже простейших элементов способно сэкономить человеку большое количество времени в случае поломки. Если он знает устройство ПК, при малейшей неполадке он способен самостоятельно быстро определить и исправить её причину, не дожидаясь профессионалов.

В этой обзорной статье будут рассмотрены все устройства ПК, с которыми пользователь может столкнуться, а также простейшие схемы взаимодействий между элементами вашего компьютера.

Первое знакомство

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

системный блок;
монитор;
мышка;
клавиатура.

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

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

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

Внешние устройства

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

Устройства ввода - это аппаратное обеспечение, предназначенные для внесения информации и данных в компьютер.

Мышь.
Клавиатура.
Сканер.
Джойстик.
Микрофон.

Устройства вывода - это устройства ПК, показывающие и выводящие информацию пользователю в любой форме.

Монитор.
Колонки, наушники или другие звуковые устройства ПК.
Принтер.

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

Заглянем внутрь

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

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

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

"Мозги"

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

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

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

Память

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

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

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

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

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

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

Питание

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

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

Картинка и звук

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

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

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

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

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

Основа

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

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

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

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

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

Сборка

Подключение устройств ПК происходит непосредственно к материнской плате. Для внутренних элементов существуют специальные провода - шлейфы, состоящие из нескольких небольших проводков, каждый из которых несёт в себе определённую функцию. Также все внутренние устройства подключаются к блоку питания силовыми проводами. Небольшой совет: при подсоединении плат расширения материнскую плату лучше поддерживать с обратной стороны, однако из-за того, что она закреплена на корпусе системного блока, можно воспользоваться карандашом, аккуратно подсунув его под микросхему.

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

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

Безопасность

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

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

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

Заключение

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

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

Online-сервисы