Устройство компьютера. Из чего состоит компьютер

По своему назначению компьютер - это универсальный прибор для работы с информацией. По принципам своего устройства компьютер - это модель человека, работающего с информацией.

Персональный компьютер (ПК) - это компьютер, предназначенный для обслуживания одного рабочего места. По своим характеристикам он может отличаться от больших ЭВМ, но функционально способен выполнять аналогичные операции. По способу эксплуатации различают настольные (desktop), портативные (laptop и notebook) и карманные (palmtop) модели ПК.

Аппаратное обеспечение. Поскольку компьютер предоставляет все три класса информационных методов для работы с данными (аппаратные, программные и естественные), принято говорить о компьютерной системе как о состоящей из аппаратных и программных средств, работающих совместно. Узлы, составляющие аппаратные средства компьютера, называют аппаратным обеспечением. Они выполняют всю физическую работу с данными: регистрацию, хранение, транспортировку и преобразование как по форме, так и по содержанию, а также представляют их в виде, удобном для взаимодействия с естественными информационными методами человека.

Совокупность аппаратных средств компьютера называют его аппаратной конфигурацией.

Видео YouTube

Программное обеспечение. Программы могут находиться в двух состояниях: активном и пассивном. В пассивном состоянии программа не работает и выглядит как данные, содержательная часть которых - сведения. В этом состоянии содержимое программы можно «читать» с помощью других программ, как читают книги, и изменять. Из него можно узнать назначение программы и принцип ее работы. В пассивном состоянии программы создаются, редактируются, хранятся и транспортируются. Процесс создания и редактирования программ называется программированием.

Когда программа находится в активном состоянии, содержательная часть ее данных рассматривается как команды, согласно которым работают аппаратные средства компьютера. Чтобы изменить порядок их работы, достаточно прервать исполнение одной программы и начать исполнение другой, содержащей иной набор команд.

Совокупность программ, хранящихся на компьютере, образует его программное обеспечение. Совокупность программ, подготовленных к работе, называют установленным программным обеспечением. Совокупность программ, работающих в тот или иной момент времени, называют программной конфигурацией.

Устройство компьютера. Любой компьютер (даже самый большой)состоит из четырех частей:

устройства ввода информации

устройства обработки информации

устройства хранения

устройства вывода информации.

Конструктивно эти части могут быть объединены в одном корпусе размером с книгу или же каждая часть может состоять из нескольких достаточно громоздких устройств

Базовая аппаратная конфигурация ПК . Базовой аппаратной конфигурацией персонального компьютера называют минимальный комплект аппаратных средств, достаточный для начала работы с компьютером. С течением времени понятие базовой конфигурации постепенно меняется.

Чаще всего персональный компьютер состоит из следующих устройств:

Системный блок

Монитор

Клавиатура

Мышь

Дополнительно могут подключатся другие устройства ввода и вывода информации, например звуковые колонки, принтер, сканер...

Системный блок - основной блок компьютерной системы. В нем располагаются устройства, считающиеся внутренними. Устройства, подключаемые к системному блоку снаружи, считаются внешними. Для внешних устройств используют также термин периферийное оборудование.
Монитор - устройство для визуального воспроизведения символьной и графической информации. Служит в качестве устройства вывода. Для настольных ПК в настоящее время наиболее распространены мониторы, основанные на электронно-лучевых трубках. Они отдаленно напоминают бытовые телевизоры.
Клавиатура - клавишное устройство, предназначенное для управления работой компьютера и ввода в него информации. Информация вводится в виде алфавитно-цифровых символьных данных.
Мышь - устройство «графического» управления.

Внутренние устройства персонального компьютера.
Внутренними считаются устройства, располагающиеся в системном блоке. Доступ к некоторым из них имеется на лицевой панели, что удобно для быстрой смены информационных носителей, например гибких магнитных дисков. Разъемы некоторых устройств выведены на заднюю стенку - они служат для подключения периферийного оборудования. К некоторым устройствам системного блока доступ не предусмотрен - для обычной работы он не требуется.

Процессор. Микропроцессор - основная микросхема персонального компьютера. Все вычисления выполняются в ней. Основная характеристика процессора - тактовая частота (измеряется в мегагерцах, МГц). Чем выше тактовая частота, тем выше производительность процессора. Так, например, при тактовой частоте 500 МГц процессор может за одну секунду изменить свое
состояние 500 миллионов раз. Для большинства операций одного такта недостаточно, поэтому количество операций, которые процессор может выполнить в секунду, зависит не только от тактовой частоты, но и от сложности операций.

Единственное устройство, о существовании которого процессор «знает от рождения», - оперативная память - с нею он работает совместно. Оттуда поступают данные и команды. Данные копируются в ячейки процессора (они называются регистрами), а потом преобразуются в соответствии с содержанием команд. Более полную картину того, как процессор взаимодействует с оперативной памятью, вы получите в главах, посвященных основам программирования.

Оперативная память. Оперативную память можно представить как обширный массив ячеек, в которых хранятся числовые данные и команды в то время, когда компьютер включен. Объем оперативной памяти измеряется в миллионах байтов - мегабайтах (Мбайт).

Процессор может обратиться к любой ячейке оперативной памяти (байту), поскольку она имеет неповторимый числовой адрес. Обратиться к индивидуальному биту оперативной памяти процессор не может, так как у бита нет адреса. В то же время, процессор может изменить состояние любого бита, но для этого требуется несколько действий.

Материнская плата. Материнская плата - это самая большая плата персонального компьютера. На ней располагаются магистрали, связывающие процессор с оперативной памятью, - так называемые шины. Различают шину данных, по которой процессор копирует данные из ячеек памяти, адресную шину, по которой он подключается к конкретным ячейкам памяти, и шину команд, по которой в процессор поступают команды из программ. К шинам материнской платы подключаются также все прочие внутренние устройства компьютера. Управляет работой материнской платы микропроцессорный набор микросхем - так называемый чипсет.

Видеоадаптер. Видеоадаптер - внутреннее устройство, устанавливаемое в один из разъемов материнской платы. В первых персональных компьютерах видеоадаптеров не было. Вместо них в оперативной памяти отводилась небольшая область для хранения видеоданных. Специальная микросхема (видеоконтроллер) считывала данные из ячеек видеопамяти и в соответствии с ними управляла монитором.

По мере улучшения графических возможностей компьютеров область видеопамяти отделили от основной оперативной памяти и вместе с видеоконтроллером выделили в отдельный прибор, который назвали видеоадаптером. Современные видеоадаптеры имеют собственный вычислительный процессор (видеопроцессор), который снизил нагрузку на основной процессор при построении сложных изображений. Особенно большую роль видеопроцессор играет при построении на плоском экране трехмерных изображений. В ходе таких операций ему приходится выполнять особенно много математических расчетов.

В некоторых моделях материнских плат функции видеоадаптера выполняют микросхемы чипсета - в этом случае говорят, что видеоадаптер интегрирован с материнской платой. Если же видеоадаптер выполнен в виде отдельного устройства, его называют видеокартой. Разъем видеокарты выведен на заднюю стенку. К нему подключается монитор.

Звуковой адаптер. Для компьютеров IBM PC работа со звуком изначально не была предусмотрена. Первые десять лет существования компьютеры этой платформы считались офисной техникой и обходились без звуковых устройств. В настоящее время средства для работы со звуком считаются стандартными. Для этого на материнской плате устанавливается звуковой адаптер. Он может быть интегрирован в чипсете материнской платы или выполнен как отдельная подключаемая плата, которая называется звуковой картой.
Разъемы звуковой карты выведены на заднюю стенку компьютера. Для воспроизведения звука к ним подключают звуковые колонки или наушники. Отдельный разъем предназначен для подключения микрофона. При наличии специальной программы это позволяет записывать звук. Имеется также разъем (линейный выход) для подключения к внешней звукозаписывающей или звуковоспроизводящей аппаратуре (магнитофонам, усилителям и т.п.).

Жесткий диск. Поскольку оперативная память компьютера очищается при отключении питания, необходимо устройство для длительного хранения данных и программ. В настоящее время для этих целей широко применяют так называемые жесткие диски.
Принцип действия жесткого диска основан на регистрации изменений магнитного поля вблизи записывающей головки.

Основным параметром жесткого диска является емкость, измеряемая в гигабайтах (миллиардах байтов), Гбайт. Средний размер современного жесткого диска составляет 80 - 160 Гбайт, причем этот параметр неуклонно растет.

Дисковод гибких дисков . Для транспортировки данных между удаленными компьютерами используют так называемые гибкие диски. Стандартный гибкий диск (дискета) имеет сравнительно небольшую емкость 1,44 Мбайт. По современным меркам этого совершенно недостаточно для большинства задач хранения и транспортировки данных, но низкая стоимость носителей и высокая степень готовности к работе сделали гибкие диски самыми распространенными носителями данных.

Для записи и чтения данных, размещенных на гибких дисках, служит специальное устройство - дисковод. Приемное отверстие дисковода выведено на лицевую панель системного блока.

Дисковод CD-ROM. Для транспортировки больших объемов данных удобно использовать компакт-диски CD-ROM. Эти диски позволяют только читать ранее записанные данные - производить запись на них нельзя. Емкость одного диска составляет порядка 650-700 Мбайт.

Для чтения компакт-дисков служат дисководы CD-ROM. Основной параметр дисковода CD-ROM- скорость чтения. Она измеряется в кратных единицах. За единицу принята скорость чтения, утвержденная в середине 80-х гг. для музыкальных компакт-дисков (аудиодисков). Современные дисководы CD-ROM обеспечивают скорость чтения 40х - 52х.
Основной недостаток дисководов CD-ROM - невозможность записи дисков - преодолен в современных устройствах однократной записи - CD-R. Существуют также устройства CD-RW, позволяющие осуществлять многократную запись.

Принцип хранения данных на компакт-дисках не магнитный, как у гибких дисков, а оптический.

Коммуникационные порты . Для связи с другими устройствами, например принтером, сканером, клавиатурой, мышью и т. п., компьютер оснащается так называемыми портами. Порт - это не просто разъем для подключения внешнего оборудования, хотя порт и заканчивается разъемом. Порт - более сложное устройство, чем просто разъем, имеющее свои микросхемы и управляемое программно.

Сетевой адаптер. Сетевые адаптеры необходимы компьютерам, чтобы они могли обмениваться данными между собой. Этот прибор следит за тем, чтобы процессор не подал новую порцию данных на внешний порт, пока сетевой адаптер соседнего компьютера не скопировал к себе предыдущую порцию. После этого процессору дается сигнал о том, что данные забраны и можно подавать новые. Так осуществляется передача.

Когда сетевой адаптер «узнает» от соседнего адаптера, что у того есть порция данных, он копирует их к себе, а потом проверяет, ему ли они адресованы. Если да, он передает их процессору. Если нет, он выставляет их на выходной порт, откуда их заберет сетевой адаптер очередного соседнего компьютера. Так данные перемещаются между компьютерами до тех пор, пока не попадут к адресату.

Сетевые адаптеры могут быть встроены в материнскую плату, но чаще устанавливаются отдельно, в виде дополнительных плат, называемых сетевыми картами.

Что вы, уважаемый читатель, знаете о компьютере? Безусловно, полнота и глубина вашего ответа будут зависеть от многих факторов. Некоторые из вас невольно обратятся к поверхностным знаниям из школьной программы, полученным на уроках информатики. Да и вряд ли рядовой пользователь задумывался о том, что скрывается под защитным кожухом системного блока. Как правило, познания домохозяйки основываются на визуальном понимании предмета нашего обсуждения: железный или пластиковый ящик, монитор, клавиатура и мышь. И с этим стоит согласиться, так как объективность такого мнения действительно характеризует ПК стандартной конфигурации в общих чертах. Однако составные части компьютера — это нечто большее, чем простота и ограниченность видимых корпусных деталей системного блока и некоторых подключенных к нему Чтение обещает быть увлекательным, а материал статьи гарантировано станет отправной точкой для вашей любознательности.

Основные составные части компьютера: о том, что видит домохозяйка

Как бы этого не хотелось, но без компьютерной терминологии нам просто не обойтись. Поэтому будьте готовы познакомиться с некоторыми специализированными словами. Между прочим, это существенно сэкономит вам время в будущем. Теперь перейдем непосредственно к увлекательной теории и рассмотрим в качестве вводного списка базовую конфигурацию стационарного ПК.

Системный блок — корпус, в котором находится аппаратная начинка компьютера.
Монитор — устройство отображения графической и символьной информации.
Клавиатура — клавишное средство управления компьютером, посредством которого осуществляется ввод данных и команд.
Мышка — ручной манипулятор, преобразующий механические движения в управляющий сигнал.

Конструкционные особенности вычислительных устройств

Упомянутые составные части компьютера являются неотъемлемыми элементами десктопных модификаций. Ноутбуки, планшеты и карманные электронные девайсы относятся к портативному типу вычислительной техники. Такие устройства имеют компактный корпус. Все базовые аппаратные компоненты объединены в единое устройство, в результате чего и достигается максимальная практичность девайса. Неоспоримым преимуществом портативных компьютеров является эксплуатационная автономность и мобильность при использовании. Существует еще один тип компьютерной техники — моноблоки. Данный вид вычислительных устройств - нечто среднее между настольными и мобильными системами. Позаимствованная у ноутбуков миниатюрность аппаратной части и стационарная «привязанность» к рабочему месту традиционных ПК обособляют данный вид техники в отдельно представленный тип вычислительных девайсов.

Внутри защитного корпуса расположены , что в конечном итоге является аппаратной конфигурацией ПК. Основной деталью компьютера принято считать материнскую плату устройства, так как данный элемент является своеобразным позвоночником электронной системы, на который, помимо обязательных комплектующих - центрального процессора и планок оперативной памяти - могут быть установлены дополнительные модули расширения. Особое место в системном блоке отводится под устройство хранения информации — жесткий диск. Такие составляющие части компьютера, как система охлаждения и блок питания, также располагаются внутри корпуса ПК. Однако портативные девайсы получают электропитание от внешних устройств энергообеспечения. Как правило, персональный компьютер оснащается оптическим приводом для считывания и записи данных. Основная интерфейс-панель выводится наружу.

Важные части компьютера: процессор — «сердце» ПК

Данная микросхема выполняет функцию вычислительного центра. Без CPU компьютер просто не будет работать. Мощность CPU характеризуется тактовой частотой, которая измеряется в МГц. Вместе с тем именно от уровня примененной технологии зависит конечный показатель производительности процессора. При выполнении многопоточных операций (работа двух и более одновременно используемых приложений) безусловным преимуществом обладают CPU, имеющие многоядерную архитектуру строения. Данная техническая часть компьютера — процессор — состоит из ядра и сопряженных с ним составных элементов: шины ввода/вывода и адресной шины. Скорость обработки данных между указанными компонентами CPU выражается в разрядности. Чем выше упомянутый показатель, тем больше шины центрального процессора.

Оперативная память: быстродействующий помощник CPU

Это энергозависимый компонент системы, который является своеобразным посредником между центральным процессором и жестким диском. Однако обмен данными может происходить и напрямую между CPU и ОЗУ компьютера. Модуль оперативной памяти устанавливается в специальный bank-слот материнской платы. От объема оперативки, который измеряется в единицах информации (МБ), а также пропускной способности системной шины устройства, зависит быстродействие ОС. На сегодняшний день существует несколько типов такой памяти:

Устаревший вид ОЗУ — SIMM и DIMM.
Самые распространённые — DDR, DDR2, DDR3.
Новый тип ОЗУ — DDR4.

Как вы понимаете, составные части компьютера должны соответствовать некому единому стандарту. Приобретая дополнительный необходимо точно знать, какой именно тип ОЗУ поддерживает ваша системная плата.

Жесткий диск: «железная» память

В отличие от оперативки записываемые на HDD данные могут храниться достаточно долго. Работа винчестера основывается на принципе изменения магнитного поля вблизи записывающей головки. Накопитель данного типа является механическим устройством, эффективность работы которого зависит от присущих ему характеристик:

Номинальная емкость — количество данных, которые могут храниться на HDD.
Время произвольного доступа — выполнение операции позиционирования на произвольном участке дискового пространства.
Скорость вращения центрального шпинделя — параметр измеряется количеством оборотов в минуту.
Объем буфера — промежуточная память, которая исчисляется в МБ.
Скорость передачи данных — способность устройства считать определенное количество информации за секунду. Учитывается последовательный доступ к определенной (имеется в виду внешняя и внутренняя зоны) дисковой части персонального компьютера.

Апгрейд ПК, компактного вычислительного девайса и сервисного оборудования часто связан с наращиванием быстродействия операционной системы. И появившиеся совсем недавно твердотельные накопители как нельзя лучше могут разрешить скоростные проблемы любой вычислительной техники. Однако относительно малый объем дискового пространства при высокой цене SSD-устройства для многих пользователей является, мягко говоря, неприемлемым решением.

Видеокарта: визуальное представление

Какие составные части компьютера отвечают за графику? Ответ на этот вопрос довольно прост. Прежде всего — это видеокарта, затем — центральный процессор, а уж после — оперативная память ПК. Стоит отметить, что графические адаптеры бывают дискретными и интегрированными. Поэтому следует более детально рассмотреть вопрос различности такого рода оборудования.

Встроенный в материнскую плату графический чип

Как правило, компьютеры низшей ценовой категории оснащаются интегрированными видеоконтроллерами. Как вы понимаете, особой производительностью такие чипы не обладают. Однако для решения офисных задач, просмотра мультимедийного материала и даже запуска не ресурсоемкого игрового приложения такой вариант вполне приемлем. Обратите внимание: встроенный в чипсет видеоадаптер физически не может считаться обособленным элементом комплектации.

Дискретный тип видеокарт

На сегодняшний день это наиболее эффективный метод повысить графические возможности ПК. Данный графический модуль вставляется в специальный PCI-слот расширения материнской платы. Посредством интерфейс-разъема, который расположен на самой видеокарте и выведен наружу системного блока, подключается монитор. Объем видеопамяти и пропускная способность ее шин, а также частота ядра, текстурная и пиксельная скорость заполнения являются основными показателями графической производительности оговариваемой комплектующей ПК. Теперь, если вас кто-либо попросит: «Перечисли составные части компьютера», вы должны учитывать, что в отличие от интегрированного графического чипа — это отдельно представленный модуль.

Конфигурация ПК: расширение функционала и модернизация

После того как вы узнали или освежили прежде полученную информацию о том, что находится внутри системного блока ПК, давайте коснемся вопроса о том, и как он связан с темой представленной статьи.

Итак, дополнительные части компьютера - это не только периферийные устройства: принтеры, сканеры, веб камеры и т. д., подключаемые к какому-либо интерфейс-разъему или же соединенные посредством беспроводной технологии с ПК, но и некоторые компоненты системы, которые принято называть базовыми. Например, пользователь всегда может добавить оперативных ресурсов своему компьютеру, установив в свободные bank-слоты системной платы добавочные модули оперативки. Заядлые геймеры часто ставят на свои компьютеры две мощнейшие видеокарты. Аудио-возможности можно значительно расширить, если подключить навороченный звуковой адаптер. Сетевые и DVB-карты, различные ридеры и TV-тюнеры, а также масса другого оборудования — все это может стать элементами модернизации, то есть апгрейдом ПК. Единственным ограничением для полета пользовательской фантазии может являться недостаточный уровень технологичности материнской платы.

Прежде чем закончить

Теперь вы не будете застигнуты врасплох, если вас попросят: «Перечисли составные части компьютера». Тем не менее для полноты знаний об устройстве ПК следует еще кое в чем разобраться. Ведь в предыдущих абзацах лишь вскользь было упомянуто о коммуникационных возможностях компьютера. Между тем системная плата ПК оснащена различными интерфейс-разъемами, среди которых можно выделить основные:

PS/2 — для подключения мышки и клавиатуры.
USB — универсальный порт для соединения с периферийными устройствами.
VGA — разъем для монитора.
RJ45 — для подключения сетевого коннектора.

На сегодняшний день современная комплектуется различными беспроводными модулями. Разработчики наделяют ПК новыми коммуникационными свойствами. Производители внедряют еще вчера казавшиеся фантастичными революционные технологии. Электроника стремительно расширяет границы своего влияния. Однако процесс мышления человека всегда будет являться основой для компьютерной техники. Поскольку так, как думает человек, никто и ничто в мире не умеет мыслить.

Технический эпилог

С уверенностью можете считать, что теперь вы знаете, как называются части компьютера. Однако представленная информация - лишь капля из океана информации по затронутой теме, поскольку рассказать об устройстве компьютера в общих чертах — значит не сказать ничего! Поэтому, как и говорилось ранее, необходимо проявить любознательность и подойти к вопросу изучения устройства компьютера серьезнее. Будьте уверены, такие знания сделают вас намного богаче. Ведь за компьютером будущее!

Персональный компьютер (ПК) – это электронная вычислительна машина, с которой может работать пользователь, не являющийся профессиональным программистом. Характеризуется развитым («дружественным») человеко-машинным интерфейсом, малыми габаритами, массой, невысокой ценой и многофункциональностью применения.

Современные компьютеры строятся по принципу открытой архитектуры, который заключается в том, что при проектировании компьютера регламентируются и стандартизируются только принцип действия компьютера и его конфигурация (определенная совокупность аппаратных средств и способов соединений между ними). В результате появляется возможность сборки компьютеров из отдельных узлов и деталей, разработанных и изготовленных независимыми фирмами-производителями. Пользователь может модернизировать компьютер и расширять его возможности разнообразными устройствами в соответствии со своими личными предпочтениями.

Определения взяты из словаря компьютерных терминов А.Я. Фридланда.

Системная плата – печатная плата, выполненная из диэлектрического материала, которая управляет внутренними связями и взаимодействует через прерывания с другими внешними устройствами.

Процессор – интегральная микросхема, которая осуществляет обработку информации в ходе выполнения заданной программы, а также управляет всем вычислительным процессом и координирует действия других устройств вычислительной машины. В состав процессора входит устройство управления, арифметико-логическое устройство и кэш-память. (Характеристики процессора – степень интеграции, разрядность, тактовая частота, вид подключения, фирма производитель).

Арифметико-логическое устройство (АЛУ) выполняет основную работу по обработке информации, хранимой в оперативной памяти. В нем выполняются арифметические и логические операции. Кроме того, АЛУ вырабатывает управляющие сигналы, позволяющие компьютеру автоматически выбирать путь вычислительного процесса в зависимости от получаемых результатов. В АЛУ имеется набор программно-доступных быстродействующих ячеек памяти, которые называются регистрами процессора, составляющие основу архитектуры процессора. Регистр – устройство, предназначенное для промежуточного хранения двоичной информации в процессе выполнения вычислительных операций, а также для их преобразования.

Устройство управления - часть центрального процессора, вырабатывающая распределенную во времени и пространстве последовательность внутренних и внешних управляющих сигналов, обеспечивающих выборку и выполнение команд.

Система команд процессора

Команды передачи данных
Арифметические операции (основная – сложение: вычитание сводится к сложению, умножение и деление выполняются по специальным командам)
Логические операции: сравнение, И, ИЛИ, НЕ; анализ отдельных битов кода, их сброс и установка
Сдвиги двоичного кода влево и вправо
Команды ввода и вывода для обмена с внешними устройствами
Команды управления, реализующие нелинейные алгоритмы: условный переход, безусловный переход, обращение к подпрограмме (переход с возвратом), организация циклов.

Существует 2 направления построения системы команд: CISC (Complex Instruction Set Computer) – компьютер с полным набором команд; RISC (Reduced Instruction Set Computer) – компьютер с ограниченным набором команд.

Оперативная память (RAM, ОЗУ)– функциональный блок, хранящий информацию для устройства управления (УУ) – команды и для АЛУ – данные, выполняющейся в данный момент программы. Состоит память из ячеек, способных хранить информацию. Ячейка памяти – вместилище порции информации в памяти компьютера, доступной для обработки отдельной командой. Количество информации, записываемое или извлекаемое из памяти за одно обращение, называется машинным словом. Оперативная память является энергозависимой, т.е. может хранить информацию, только тогда когда компьютер включен. (Современные ОЗУ: DDR SDRAM, RDRAM)

Постоянная память (ROM, ПЗУ) – энергонезависимая память, используемая для хранения программ и данных, необходимых для внутреннего тестирования устройств после включения питания компьютера. Данные в ПЗУ заносятся при изготовлении компьютера и предназначены для постоянного использования процессором.

Чипсет – набор интегральных схем, устанавливаемых на системной плате для обеспечения работы центрального процессора с периферийными устройствами. В состав чипсета входят контроллеры основных подключаемых устройств мультимедийного компьютера (мышь, клавиатура, обработка звука, локальная сеть и др.).

Шина – совокупность электрических линий для обмена данными между частями компьютера. Виды шин: локальная (подключена к контактам процессора), системная (подключение контроллеров внешних устройств) и периферийная.

Объединение функциональных блоков в компьютере осуществляется посредством следующей системы шин:

шина данных, по которой осуществляется обмен информацией между блоками компьютера;

шина адреса, используется для передачи адресов (номеров ячеек памяти или портов ввода-вывода, к которым производится обращение);

шина управления используется для передачи управляющих сигналов.

Совокупность этих трех шин называют системной шиной, системной магистралью или системным интерфейсом. Физически шина находится непосредственно на материнской плате и связывает между собой процессор, оперативную память, контроллеры устройств компьютера, а также разъемы (слоты) расширения на материнской плате для подключения различных контроллеров устройств ввода/вывода. В эти разъемы вставляются платы (карты) расширения, которые либо сами представляют собой устройство, либо обеспечивают связь с другими устройствами (т.е. являются контроллерами).

Виды шин:

Системная шина (ISA, PCI, AGP, PCI-e)предназначена для обеспечения передачи данных между периферийными устройствами и центральным процессором, а также оперативной памятью.

Локальной шиной (FSB, BSB, DIB), как правило, называется шина, непосредственно подключенная к контактам микропроцессора, то есть шина процессора.

Периферийные шины (USB – Universal Serial Bus, Firewire 1394) предназначены для подключения периферийных устройств.

Характеристики шин : частота, разрядность, скорость передачи данных

Подключение внешних устройств осуществляется через порты ввода–вывода (последовательный, параллельный, игровой, клавиатурный), а также через выходы периферийных шин USB или 1394.

Контроллер – устройство для управления периферийным оборудованием и предварительной обработки данных процессора.

Дисплей – внешнее устройство ввода-вывода информации служащее для воспроизведение на экране находящейся в памяти ЭВМ информации в виде текстов и изображений. Дисплей может быть основан на следующих физических принципах: на основе электронно-лучевой трубки (монитор); газоплазменная матрица (PDP); жидкокристальный индикатор (LCD); электролюминесцентная панель (FED); светодиодные матрицы (LED); светящиеся полимерные полупроводники.

Видеоадаптер – устройство (контроллер), управляющее дисплеем и обеспечивающее вывод графических изображений. Определяет разрешающую способность дисплея, количество цветов. В своем составе может иметь видеопамять, преобразователь сигнала, графический акселератор.

Клавиатура – внешнее устройство ручного ввода данных, представленное в виде набора клавиш, которые делятся на буквенно–цифровые, командные, функциональные и управление курсором. За командными и функциональными клавишами могут быть запрограммированы определенные операции.

Модем (мод улятор-дем одулятор) – устройство, выполняющее преобразование двоичных данных в аналоговые сигналы, пригодные для передачи по некоторому аналоговому каналу связи, принимаемые аналоговые сигналы обратно в цифровую форму. Может быть внутренним и внешним.

Сетевая карта – устройство для высокоскоростного межкомпьютерного обмена цифровой информацией на небольших расстояниях. В современных компьютерах встроены в чипсет.

Сканер – устройство для ввода в компьютер графической информации. Бывает ручной и настольный.

Принтер – устройство для вывода текстовой или графической информации на бумагу. Бывают матричные, термические, струйные и лазерные.

Плоттер – устройство для вывода широкоформатной графической информации на бумагу (графопостроитель).

Диджитайзер – устройство для ввода графических данных в компьютер, контур изображения обводится специальным пером и в компьютер поступают координаты каждой точки этого изображения.

К системной шине через контроллеры подключены внешние устройства, которые обмениваются данными с оперативной памятью . Обмен данными между устройствами компьютера обусловлен ограничениями функций, выполняемых этими устройствами, и должен быть запрограммирован. Выполняемая программа хранится в оперативной памяти компьютера и через системную шину передает в процессор команды на выполнение определенных операций. Процессор на их основе формирует свои команды управления, которые по системной шине поступают на соответствующие устройства. Для выполнения операций обработки данных процессор передает в оперативную память адреса необходимых данных и получает их. Результаты обработки направляются в оперативную память. Данные из оперативной памяти могут быть переданы на хранение во внешние запоминающие устройства, отображены на дисплее , выведены на печать, переданы по вычислительной сети.

Итак, из чего же состоит наш обычный персональный компьютер (ПК), который мы используем дома или на работе.

Рассмотрим его аппаратную часть («железо»):

системный блок (та большая коробка, которая стоит у вас на столе или под столом, сбоку от него и т.д.). В нем располагаются все основные узлы компьютера.
периферийные устройства (такие как монитор, клавиатура, мышь, модем, сканер и пр.).

Системный блок в компьютере является «главным». Если аккуратно открутить шурупы с его задней стенки, снять боковую панель и заглянуть внутрь, то лишь с виду его устройство покажется сложным. Сейчас я коротко опишу его устройство, а потом охарактеризую главные элементы максимально понятным языком.

В системном блоке размещаются следующие элементы (не обязательно все сразу):

— Блок питания

— Накопитель на жестком магнитном диске (HDD)

— Накопитель на гибком магнитном диске (FDD)

— Накопитель на компакт-диске или dvd-диске (CD/DVD ROM)

— Разъемы для дополнительных устройств (порты) на задней (иногда и на передней) панели, и др.

— Системная плата (ее чаще называют материнской ), которая, в свою очередь, содержит:

микропроцессор ;
математический сопроцессор;
генератор тактовых импульсов;
микросхемы памяти (ОЗУ, ПЗУ, кэш-память, CMOS-память)
контроллеры (адаптеры) устройств: клавиатуры, дисков и др.
звуковая, видео- и сетевая карты ;
таймер и др.

Все они подсоединяются к материнской плате с помощью разъемов (слотов). Ее элементы, выделенные жирным шрифтом, мы рассмотрим ниже.

А теперь по порядку о системном блоке:

1 . С блоком питания все понятно: он питает энергией компьютер. Скажу лишь, что, чем выше его показатель мощности, тем круче.

2 . Накопитель на жестком магнитном диске (HDD — hard disk drive) в простонародье называют винчестером .

Это прозвище возникло из жаргонного названия первой модели жесткого диска емкостью 16 Кбайт (IBM, 1973 год), имевшего 30 дорожек по 30 секторов, что случайно совпало с калибром «30/30» известного охотничьего ружья «Винчестер». Емкость этого накопителя измеряется обычно в гигабайтах: от 20 Гб (на старых компьютерах) до нескольких Террабайт (1Тб = 1024 Гб). Самая распространенная емкость винчестера - 250-500 Гб. Скорость операций зависит от частоты вращения (5400-10000 об/мин). В зависимости от типа соединения винчестера с материнской платой различают ATA и IDE.

3 . Накопитель на гибком магнитном диске (FDD — floppy disk drive) — не что иное, как флоппи-дисковод для дискет . Их стандартная емкость - 1,44 Мб при диаметре 3,5" (89 мм). В качестве запоминающей среды у магнитных дисков используются магнитные материалы со специальными свойствами, позволяющими фиксировать два магнитных состояния, каждому из которых ставятся в соответствие двоичные цифры: 0 и 1.

4 . Накопители на оптических дисках (CD-ROM) бывают разных диаметров (3,5" и 5,25") и емкостей. Самые распространенные из них - емкостью 700 Мб. Бывает, что CD диски можно использовать для записи только 1 раз (тогда их называют R), а выгоднее использовать многократно перезаписываемые диски RW.

DVD первоначально расшифровывалось как Digital Video Disk. Несмотря на название, на DVD-диски можно записывать всё, что угодно, - от музыки до данных. Поэтому в последнее время всё чаще встречается и другая расшифровка этого названия — Digital Versatile Disk, в вольном переводе означающая «цифровой универсальный диск». Главное отличие DVD-дисков от CD-дисков - это объём информации, который может быть записан на таком носителе. На DVD-диск может быть записано от 4.7 до 13, и даже до 17 Gb. Достигается это несколькими способами. Во-первых, для чтения DVD-дисков используется лазер с меньшей длиной волны, чем для чтения CD-дисков, что позволило существенно увеличить плотность записи. Во-вторых, стандартом предусмотрены так называемые двухслойные диски, у которых на одной стороне данные записаны в два слоя, при этом один слой полупрозрачный, и второй слой читается «сквозь» первый. Это позволило записывать данные на обе стороны DVD-дисков, и таким образом удваивать их ёмкость, что иногда и делается.

5 . К персональному компьютеру могут подключаться и другие дополнительные устройства (мышь, принтер, сканер и прочее). Подключение производится через порты — специальные разъемы на задней панели.

Порты бывают параллельные (LPT), последовательные (COM) и универсальные последовательные (USB). По последовательному порту информация передается поразрядно (более медленно) по малому числу проводов. К последовательному порту подключаются мышь и модем. По параллельному порту информация передается одновременно по большому числу проводов, соответствующему числу разрядов. К параллельному порту подключается принтер и выносной винчестер. USB-порт используется для подключения широкого спектра периферийных устройств - от мыши до принтера. Также возможен обмен данными между компьютерами.

6 . Основные устройства компьютера (процессор, ОЗУ и др.) размещены на материнской плате .

Микропроцессор (проще - процессор ) — центральный блок ПК, предназначенный для управления работой всех блоков машины и для выполнения арифметических и логических операций над информацией.

Его главные характеристики — это разрядность (чем она выше, тем выше производительность компьютера) и тактовая частота (во многом определяет скорость работы компьютера). Тактовая частота указывает, сколько элементарных операций (тактов) процессор выполняет за одну секунду.
Уважают на рынке процессоры Intel Pentium и его эконом-версию Celeron, а также ценят их конкурентов - AMD Athlon с эконом-вариантом Duron. Процессоры Intel характеризуются высокой надежностью в работе, низким тепловыделением и совместимостью со всем программным и аппаратным обеспечением. А AMD показывают большую скорость работы с графикой и играми, но менее надежны.

Память компьютера бывает внутренней и внешней. К устройствам внешней памяти относятся уже рассмотренные HDD, FDD, CD-ROM, DVD-ROM. К внутренней памяти относится постоянное ЗУ (ПЗУ, ROM англ.), оперативное ЗУ (ОЗУ, RAM англ.), КЭШ.

ПЗУ предназначено для хранения постоянной программной и справочной информации (BIOS — Basic Input-Output System — базовая система ввода-вывода).

ОЗУ обладает высоким быстродействием и используется процессором для кратковременного хранения информации во время работы компьютера.

При выключении источника питания информация в ОЗУ не сохраняется. Для нормального функционирования компьютера в наши дни желательно иметь от 1 Гб до 3 Гб оперативки.

КЭШ-память — это оперативная сверхскоростная промежуточная память.

CMOS-память — CMOS RAM (Complementary Metall-Oxide Semiconductor RAM). В ней хранятся параметры конфигурации компьютера, которые проверяются при каждом включении системы. Для изменения параметров конфигурации компьютера в BIOS содержится программа настройки конфигурации компьютера — SETUP.

Звуковая, видео и сетевая карты могут быть как встроенными в материнскую плату, так и внешними. Внешние платы всегда можно заменить, тогда как, если из строя выйдет встроенная видеокарта, придется менять всю материнскую плату. Из видеокарт я доверяю ATI Radeon и Nvidia. Чем выше объем памяти видеокарты, тем лучше.

Периферийные устройства

Компьютера состоит из 6 групп клавиш:

Буквенно-цифровые;
Управляющие (Enter, Backspace, Ctrl, Alt, Shift, Tab, Esc, Caps Lock, Num Lock, Scroll Lock, Pause, Print Screen);
Функциональные (F1-F12);
Цифровая клавиатура;
Управления курсором (->,<-, Page Up, Page Down, Home, End, Delete, Insert);
Световые индикаторы функций (Caps Lock, Num Lock, Scroll Lock).

Мышь (механическая, оптическая). Большинство программ используют две из трех клавиш мыши. Левая клавиша — основная, ей управляют компьютером. Она играет роль клавиши Enter. Функции правой клавиши зависят от программы. Посередине находится колесо прокрутки, к которому быстро привыкаешь.

Модем — сетевой адаптер. Может быть как внешним, так и внутренним.

Сканер автоматически считывает с бумажных носителей и вводит в ПК любые печатные тексты и изображения.

Микрофон служит для ввода звука в компьютер.

(дисплей) предназначен для отображения информации на экране. Наиболее часто в современных ПК используются мониторы SVGA с разрешающей способностью (количеством точек, размещающихся по горизонтали и по вертикали на экране монитора) 800*600, 1024*768, 1280*1024, 1600*1200 при передаче до 16,8 млн. цветов.

Размер экрана монитора - от 15 до 22 дюймов по диагонали, но чаще всего - 17 дюймов (35,5 см). Размер точки (зерна) - от 0,32 мм до 0,21 мм. Чем он меньше, тем лучше.

ПК, которые снабжены телевизионными мониторами (ЭЛТ), уже не так популярны. Из них предпочтение следует отдавать мониторам с низким уровнем излучения (Low Radiation). Жидкокристаллические дисплеи (LCD) более безопасны, и большинство компьютеров имеют именно такой монитор.

Предназначен для распечатки текста и графических изображений. Принтеры бывают матричные, струйные и лазерные. В матричных принтерах изображение формируется из точек ударным способом. Струйные принтеры в печатающей головке вместо иголок имеют тонкие трубочки — сопла, через которые на бумагу выбрасываются мельчайшие капельки чернил. Струйные принтеры выполняют и цветную печать смешением базовых цветов. Достоинство — высокое качество печати, недостаток — опасность засыхания чернил, высокая стоимость расходных материалов.

В лазерных принтерах применяется электрографический способ формирования изображений. Лазер служит для создания сверхтонкого светового луча, вычерчивающего на поверхности предварительно заряженного светочувствительного барабана контуры невидимого точечного электронного изображения. После проявления электронного изображения порошком красителя (тонера), налипающего на разряженные участки, выполняется печать — перенос тонера с барабана на бумагу и закрепление изображения на бумаге разогревом тонера до его расплавления. Лазерные принтеры обеспечивают наиболее высококачественную печать с высоким быстродействием. Широко используются цветные лазерные принтеры.

Звуковые колонки выводят звук. Качество звучания зависит - опять-таки - от мощности динамиков и материала, из которого изготовлены корпуса (предпочтительно дерево) и его объема. Важную роль играет наличие фазоинвертора (отверстие на передней панели) и количество полос воспроизводимых частот (высокие, средние и низкие динамики на каждой колонке).

USB-накопители на флэш-памяти, на мой взгляд, стали самым универсальным средством переноса информации. Это миниатюрное устройство размером и весом меньше зажигалки. Оно имеет высокую механическую прочность, не боится электромагнитных излучений, жары и холода, пыли и грязи.

Самая чувствительная часть накопителя — разъем, прикрытый колпачком. Объем этих устройств колеблется от 256 Мбайт до 32 Гбайт, что позволяет подобрать накопитель нужной емкости, сообразуясь с потребностями. Благодаря интерфейсу, USB накопитель можно подключить к любому современному компьютеру. Он работает с операционными системами Windows 98SE/Me/2000/XP/Vista/7, Mac OS 8.6 ~ 10.1, Linux 2.4. В Windows даже не нужно устанавливать никаких драйверов: подключил в USB-порт - и работай.

Нужна для ввода динамического изображения в компьютер и звука (для общения и возможности создания телеконференций).

Источник бесперебойного питания нужен на случай аварийного отключения электроэнергии.

Фуфф, ну вот, по-моему, и все основное, что я хотела вам рассказать об аппаратной части компьютера, так называемом hardware.

Статья «Устройство компьютера» была написана довольно давно. Поэтому, если Вы нашли ошибку или обнаружили некоторую неточность, напишите, пожалуйста, об этом, используя форму комментариев. Мы будем Вам очень признательны!

Системный блок является центральной частью ПК. Внутри корпуса системного блока размещены электронные схемы, смонтированные на нескольких печатных платах. Кроме того, в системном блоке находится блок питания , преобразующий поступающий из сети переменный ток напряжением 220v в постоянный ток низкого напряжения, вентилятор, жесткий магнитный диск, дисководы для магнитных дискет, устройства для чтения/записи CD (DVD) дисков.

Материнская плата – относится к конструктивной части компьютера и является основной платой ПК. На ней размещаются: процессор, микропроцессорный комплект, шины, ОЗУ, ПЗУ, разъёмы для подключения дополнительных устройств. Материнская плата предназначена для взаимодействия её устройств и обмена информацией между ними.

Центральный процессор (ЦП) – функциональная часть ЭВМ, выполняющая основные операции по обработке данных и управлению работой других блоков. Центральный процессор (микропроцессор) предназначен для обеспечения общего управления ЭВМ.

Это наиболее сложный компонент ЭВМ, как с точки зрения электроники, так и функциональных возможностей. Центральный процессор состоит из следующих взаимосвязанных составных элементов: арифметико-логического устройства, устройства управления и регистров.

Микропроцессор выполнен в виде СБИС (сверхбольшой интегральной схемы), содержит около 10 6 и более элементов.

Центральный процессор – это «мозг» ЭВМ, основная микросхема, выполняющая арифметические и логические операции, и управляющая другими устройствами компьютера.

Основными характеристиками процессора являются:

- разрядность показывает, сколько бит данных он может принять и обработать в своих регистрах за один такт;

- рабочая тактовая частота – это число операций в секунду (Гц). Рабочая частота некоторых процессоров превосходит 3 миллиарда тактов в секунду

- коэффициент внутреннего умножения тактовой частоты может достигать от 10 до 20 и выше;

- размер кэш-памяти : внутри процессора существует буферная область для повы- шения быстродействия обработки данных– это кэш-память.

Арифметико-логическое устройство (АЛУ) входит в состав процессора,

выполняет основную работу по переработке информации, хранимой в оператив- ной памяти. В нём выполняются арифметические и логические операции.

Операции выполняются с помощью электронных схем, каждая из которых состоит из нескольких тысяч элементов.

Устройство управления (УУ) – это функциональная часть центрального про- цессора. Оно вырабатывает последовательность управляющих сигналов, обеспе-

чивающих выборку и выполнение команд.

Запоминающие устройства: классификация, принцип работы, основные характеристики

Запоминающие устройства (ЗУ) служат для хранения программ. Память персонального компьютера ПК подразделяется на внутреннюю и внешнюю. Внутренняя память подразделяется на:

1) оперативную; 2) постоянную; 3) буферную.

В таблице 11 представлены основные характеристики, назначение каждой из видов памяти.

Таблица 11 – Основные характеристики памяти ЭВМ

ПЗУ – постоянное запоминающее устройство.

Медленная память необходима для запуска компьютера при включении, энергонезависимая.

ОЗУ – оперативное запоминающее устройство или оперативная память(ОП).

Время доступа – определяющая характеристика оперативной памяти (ОП). Оно измеряется в миллиардных долях секунды (наносекундах, нс). Единицы нс – для современных модулей памяти. Память состоит из конечного числа ячеек, каж- дая из которых имеет свой уникальный номер или адрес. Доступ к ячейке осу-

ществляется указанием её адреса.

КЭШ-память-сверхоперативная память : располагается между процессором и оперативной памятью. При обращении микропроцессора к памяти сначала производится поиск нужных данных в кэш-памяти, благодаря чему уменьшается среднее время доступа к памяти.

Часть оперативной памяти отводится для хранения изображений, получаемых на экране монитора, и называется видеопамять . Чем больше видеопамять, тем более сложные и качественные изображения можно получать на дисплее.

ОЗУ, КЭШ являются энергозависимыми, т.е. очищаются при отключении питания.

ВЗУ – внешнее запоминающее устройство (энергонезависимое)

Типы ВЗУ:

Винчестер – накопитель на жёстких магнитных дисках. Принцип записи данных на винчестер заключается в намагничивании поверхности диска;

Дискеты – накопители на гибких магнитных дисках;

Лазерные диски: пример: компакт-диск (CD) – это оптический диск, информация с которого считывается лазерным лучом;

Флэш-память (Flash) – съемные накопители данных, отличающиеся постоянно растущим от одной модели к другой объемом памяти.

Порты

Порты – это устройства, через которые периферийные устройства присоединяются к системному блоку. Аппаратно порты реализуются в виде разъемов на задней стенке системного блока. Обычно выделяются следующие типы портов:

Последовательный порт (СОМ, PS/2) – осуществляет передачу символов данных по одному биту. Через СОМ-порты подключают мышь и модем,а через PS/2-порт – клавиатуру и мышь;

Параллельный порт (LPT) – одновременно передается байт данных. Используется для принтеров и сканеров. Порт USB – универсальный порт, к которому можно присоединить до 127 внешних устройств, поддерживающих стандарт USB. Это может быть принтер, сканер, монитор, клавиатура, мышь и т.д.

Помимо названных портов существуют и другие.

Основные характеристики вычислительной техники

К основным характеристикам вычислительной техники относятся:

Быстродействие, которое измеряется количеством элементарных операций, выполняемых центральным процессором в секунду (герц). В зависимости от области применения выпускаются ЭВМ с быстродействием от нескольких сотен тысяч до миллиардов операций в секунду;

Объем оперативной памяти определяется максимальным количеством информации, которое можно разместить в памяти ЭВМ;

Точность вычислений зависит от количества разрядов (бит), используемых для представления одного числа. Современные ЭВМ комплектуются 32- или 64-разрядными микропроцессорами, что вполне достаточно для обеспечения высокой точности расчетов в самых разнообразных приложениях

Надёжность ЭВМ – это способность машины сохранять свои свойства при заданных условиях эксплуатации в течение определенного промежутка времени.

Вопросы для самоконтроля

1.Основные принципы построения ЭВМ, сформулированные Джоном фон Неймана.

2.Внешние устройства персонального компьютера для ввода информации.

3.Внешние устройства персонального компьютера для вывода информации.

4.Основные характеристики центрального процессора.

5.Типы ВЗУ.

6.Арифметико-логическое устройство (АЛУ), структура и назначение

7.Основные компоненты любой ЭВМ.

8.Назначение центрального процессора.

9.Виды памяти компьютера и назначение.

10.Отличия между внешней и внутренней памятью.

11.Характеристики микропроцессора.

12.Основные характеристики вычислительной техники

Программные средства ЭВМ

Программное обеспечение (ПО) – это совокупность всех программ и необходимой для их эксплуатации документации.

Программное обеспечение ЭВМ предназначено для обработки разнообразной информации с целью решения различных задач.