Что такое компьютерный материал

Обновлено: 26.06.2024

Создание складчатых поверхностей с точно контролируемыми размерами и узорами для использования в различных структурах.

Основной функцией компьютеров и систем связи является обработка и передача информации в виде сигналов, представляющих данные, речь, звук, документы и визуальные изображения. Эти сигналы создаются, передаются и обрабатываются как движущиеся электроны или фотоны, поэтому основные группы используемых материалов классифицируются как электронные и фотонные. В некоторых случаях материалы, известные как оптоэлектронные, соединяют эти два класса, сочетая способность эффективно взаимодействовать как с электронами, так и с фотонами.

К электронным материалам относятся различные кристаллические полупроводники; металлизированные пленочные проводники; диэлектрические пленки; припои; керамика и полимеры, сформированные в виде подложек, на которых собираются или печатаются схемы; а также золотые или медные провода и кабели.

Фотонные материалы включают ряд составных полупроводников, предназначенных для излучения или обнаружения света; элементарные примеси, которые служат агентами контроля фотонных характеристик; радиаторы из металлической или алмазной пленки; металлизированные пленки для контактов, физических барьеров и склеивания; а также кварцевое стекло, керамика и редкоземельные элементы для оптических волокон.

Электронные материалы

В период с 1955 по 1990 год усовершенствования и инновации в полупроводниковой технологии позволили повысить производительность и снизить стоимость электронных материалов и устройств в миллион раз — достижение, не имеющее аналогов в истории любой технологии. Наряду с этим экстраординарным взрывом технологий произошел экспоненциально восходящий рост капитальных вложений, необходимых для производственных операций. Чтобы сохранить рентабельность и гибкость, потребуются радикальные изменения в материалах и производственных операциях.

Полупроводниковые кристаллы

Кремний

Массовый полупроводниковый кремний для производства интегральных схем (иногда называемый кремнием для электронных устройств) — это самый чистый материал, когда-либо производившийся в промышленных масштабах. Одним из наиболее важных факторов при подготовке этого материала является контроль таких примесей, как бор, фосфор и углерод (не путать с примесями, добавляемыми позже при изготовлении схемы). Для максимальных уровней проектирования интегральных схем случайные загрязняющие атомы должны составлять менее 0,1 части на триллион материала.

Для изготовления интегральных схем объемный полупроводниковый кремний должен быть в виде монокристаллического материала с высоким кристаллическим совершенством и желаемой концентрацией носителей заряда. Размер кремниевого слитка, или буля, в последние годы был увеличен, чтобы обеспечить пластины увеличивающегося диаметра, которые требуются с точки зрения экономики производства интегральных схем. Чаще всего 60-килограммовый (130-фунтовый) заряд выращивают до слитка диаметром 200 миллиметров (8 дюймов), но в полупроводниковой промышленности вскоре потребуются слитки размером до 300 миллиметров. Затем слитки превращаются в пластины с помощью механической обработки и химических процессов.

Соединения III–V

Хотя кремний на сегодняшний день является наиболее часто используемым кристаллическим материалом для интегральных схем, в значительном количестве полупроводниковых устройств и схем используется технология III–V, названная так потому, что она основана на кристаллических соединениях, образованных путем объединения металлических элементов из группы III и неметаллические элементы из столбца V периодической таблицы химических элементов. Когда элементами являются галлий и мышьяк, полупроводник называется арсенидом галлия или GaAs. Однако в компаунде часто используются другие элементы, такие как индий, фосфор и алюминий, для достижения определенных рабочих характеристик.

Для электронных приложений полупроводники III–V предлагают основное преимущество более высокой подвижности электронов, что приводит к более высоким рабочим скоростям. Кроме того, устройства, изготовленные из соединений AIIIBV, обеспечивают работу при более низком напряжении для определенных функций, радиационную стойкость (особенно важно для спутников и космических аппаратов) и полуизолирующие подложки (избегая наличия паразитной емкости в коммутационных устройствах).

С материалами III–V работать сложнее, чем с кремнием, а пластина или подложка III–V обычно меньше половины размера кремниевой пластины. Кроме того, можно ожидать, что пластина арсенида галлия, поступающая на перерабатывающее предприятие, будет стоить в 10–20 раз больше, чем кремниевая пластина, хотя после изготовления, упаковки и испытаний эта разница в стоимости несколько сокращается. Тем не менее, есть одна важная характеристика материалов III-V, с которой кремний не может конкурировать: соединение III-V может быть адаптировано для генерации или обнаружения фотонов с определенной длиной волны. Например, лазер на арсениде-галлий-фосфиде индия (InGaAsP) может генерировать излучение с длиной волны 1,55 микрометра для переноса потоков информации в цифровом коде. (См. ниже Фотонные материалы.) Это означает, что компонент III–V может выполнять как электронные, так и фотонные функции в одной и той же интегральной схеме.

Фоторезистивные пленки

Нанесение рисунка на полированные пластины с помощью интегральной схемы требует использования фоторезистивных материалов, которые образуют тонкое покрытие на пластине перед каждым этапом фотолитографического процесса. Современные фоторезисты представляют собой полимерные материалы, модифицирующиеся под действием излучения (либо в виде фотонов видимого, ультрафиолетового или рентгеновского излучения, либо в виде пучков энергичных электронов). Фоторезист обычно содержит фотоактивное соединение (PAC) и растворимую в щелочи смолу. PAC, смешанный со смолой, делает ее нерастворимой. Эта смесь наносится на полупроводниковую пластину, а затем подвергается воздействию излучения через «маску», которая несет желаемый рисунок. Открытый PAC преобразуется в кислоту, которая делает смолу растворимой, так что резист может быть растворен, а открытая подложка под ним подвергается химическому травлению или металлическому покрытию в соответствии с конструкцией схемы.

Помимо практических свойств, таких как срок годности, стоимость и доступность, ключевыми свойствами фоторезиста являются чистота, стойкость к травлению, разрешение, контрастность и чувствительность. По мере того, как размеры элементов интегральных схем уменьшаются с каждым последующим поколением микрочипов, фоторезистивные материалы сталкиваются с проблемой обработки более коротких длин волн света. Например, фотолитография современных конструкций (с элементами, уменьшенными до размера менее одного микрометра) основана на ультрафиолетовом излучении в диапазоне длин волн от 365 до 436 нанометров, но для точного определения более мелких элементов будущих микрочипов (менее чем 0,25 микрометра), потребуются более короткие длины волн. Проблема здесь в том, что электромагнитное излучение в таких частотных диапазонах слабее. Одним из решений является использование химически усиленного фоторезиста или CAMP. Чувствительность фоторезиста измеряется его квантовой эффективностью или количеством химических событий, происходящих при поглощении фотона материалом. В материале CAMP количество событий резко увеличивается за счет последующих химических реакций (отсюда и усиление), что означает, что для завершения процесса требуется меньше света.

Материалы, используемые в компьютерных чипах и процессорах, требуют особого обращения во время транспортировки из-за их потенциально летучей или хрупкой природы. Чтобы обеспечить надлежащий поток товаров по цепочке поставок электроники, вам необходимо предотвратить потери, защитив даже сырье от повреждений. Безопасная транспортировка компьютерных материалов производителям электроники необходима для удовлетворения растущего мирового спроса на компьютеры и другие подключенные устройства. По состоянию на 2019 год во всем мире использовалось около 1,33 миллиарда персональных компьютеров, не считая планшетов и других мобильных устройств. Эти данные ясно показывают постоянно растущую потребность в бережном обращении с материалами, используемыми для создания таких продуктов в таких больших количествах.

Содержание

Какие материалы входят в состав компьютерных микросхем и процессоров?

Компьютерные чипы и процессоры изготавливаются из трех материалов, из которых состоит основная часть их конструкции: кремний, пластик и медь. Диоксид кремния получают либо из кварцевого песка, либо из кварца. Кремний требует очистки. Для производства кремния из кварца производители плавят и кристаллизуют породу. Созданные кристаллы настолько прочны, что требуют использования алмазной пилы, чтобы разрезать их на тонкие пластины. Для производства кремниевых слитков электронного качества требуется такое же количество операций.

Обычно эти очищенные цилиндрические слитки кремния имеют диаметр 12 дюймов и чистоту 99,9999 %, или одну постороннюю частицу на миллиард атомов кремния. Пластины или слитки могут нуждаться в хранении и транспортировке для доставки на заводы по производству чипов, которые должны поддерживать очень чистую атмосферу для предотвращения загрязнения чипов. На самом деле чистые помещения для производства чипов требуют в 1000 раз большей чистоты, чем операционные в больницах.

Однако некоторые минералы, используемые в меньших количествах, не менее важны для работы чипов и процессоров. Например, для очистки кремниевых пластин и обеспечения их чистоты производители используют перекись водорода и серную кислоту. Промывка плавиковой кислотой и деионизированной водой следует за парой ванн с этими первыми двумя химическими веществами. Наконец, пластины проходят заключительную ванну с соляной кислотой, перекисью водорода и деионизированной водой.

К другим материалам, которые некоторые производители могут использовать в своих компьютерных чипах или процессорах, относятся следующие:

Гафний: редкий металл, чаще всего используемый в ядерных реакторах. Это ускоряет процессор.
Тантал: используется в транзисторах графического процессора вместе с палладием для увеличения объема памяти чипа.
Палладий
Гидроксид калия: это химическое вещество, также известное как едкое кали, позволяет выгравировать схему на плате.
Алюминий
Золотой
Цинк
Железо
Никель
Медь

Это лишь некоторые из многочисленных материалов, используемых при производстве компьютерных микросхем. Некоторые химические вещества, используемые во время обработки, или драгоценные металлы требуют осторожного обращения из-за их опасного характера или дороговизны. Безопасная транспортировка и хранение этих материалов являются важнейшими элементами цепочки поставок для производителей компьютеров и электроники.

Как безопасно транспортировать материалы для компьютерных процессоров

Как и ожидалось, безопасная транспортировка материалов, используемых для компьютерных микросхем и процессоров, требует осторожности. Потенциально едкие химические вещества, такие как соляная кислота и серная кислота, должны оставаться изолированными, чтобы сохранить их чистоту и не повредить другие материалы.

Химическая транспортировка часто требует контроля температуры, чтобы предотвратить реакции с материалами. В зависимости от того, куда вы будете отправлять химикаты, вам могут понадобиться обогреваемые или рефрижераторные контейнеры. Кроме того, некоторые материалы могут быть горючими, и их необходимо изолировать от пламени и искр во взрывозащищенных контейнерах.

При перевозке химикатов водители и лица, занимающиеся упаковкой материалов, должны пройти тщательную подготовку по упаковке используемых грузовиков или транспортных контейнеров. Неравномерная упаковка может привести к опрокидыванию грузовика или содержимого внутри. Это произошло с прицепом-цистерной, который рабочие сначала распаковали сзади, из-за чего на переднюю часть пришлось слишком много веса, из-за чего грузовик опрокинулся.

Едкие химические вещества, такие как соляная кислота, часто перевозятся в больших концентрациях, что делает их еще более опасными при транспортировке. Если оставить разлагаться или упаковать в контейнеры с реактивными материалами, эти кислоты могут выделять токсичные газы.

Всякий раз, когда вы отправляете опасные вещества, тщательно обучите всех работников правильной упаковке, загрузке и обращению с химикатами. На каждом контейнере должна быть четкая маркировка, и убедитесь, что вы полностью заполнили все документы, чтобы все участники цепочки поставок знали, что с контейнерами следует обращаться одинаково осторожно.

Другие материалы, такие как палладий, гафний и золото, нуждаются в дополнительной защите от кражи. Надежные контейнеры и условия доставки гарантируют, что эти материалы будут доставлены в пункт назначения.

Вырезанные кремниевые пластины и матрицы подвержены повреждению статическим электричеством. При транспортировке этих материалов необходимо защитить их от электростатического разряда (ЭСР).

При транспортировке нераспиленные вафли остаются в коробках, а формы остаются в вафельных упаковках. Азот заполняет мешки, окружающие любой из этих продуктов, чтобы защитить их от внешних повреждений или загрязнения. Распиленные пластины лежали на липкой ленте, которая также укладывалась в заполненные азотом пакеты. Чтобы продукты доставлялись в хорошем состоянии, вы должны защищать их от экстремальных температур и ударов. Температура должна оставаться в пределах от 8 градусов Цельсия (46,4 градуса по Фаренгейту) до 60 градусов Цельсия (140 градусов Фаренгейта).

Как хранить компьютерные микросхемы и материалы процессора

Хотя многие производители заказывают материалы по запросу, чтобы покрыть пробелы в цепочке поставок, такие производители, как Texas Instruments, часто имеют запасы примерно на 90 дней для удовлетворения потребностей. Условия хранения материалов, используемых для микросхем и компьютерных процессоров, аналогичны условиям транспортировки.

Химические вещества требуют тщательного контроля температуры и условий окружающей среды, чтобы защитить их от разлива или повреждения из-за их едкой природы.

Вы должны защищать пластины и кристаллы от электростатического разряда и экстремальных температур. Условия хранения зависят от того, храните ли вы штампы и пластины без защитных пакетов, наполненных азотом. При хранении запечатанными в пакетах поддерживайте такую же температуру, как и при транспортировке, и уровень влажности около 75%.

Если вы вынимаете пластины или штампы из пакетов, храните их в герметичном контейнере с газообразным азотом. Влажность должна оставаться в пределах от 7% до 30%, а температура должна быть в более узком диапазоне, чем при транспортировке. Поддерживайте температуру внутри этих контейнеров между 18 градусами Цельсия (64,4 градуса по Фаренгейту) и 24 градусами Цельсия (75,2 градуса по Фаренгейту). Рефрижераторные контейнеры могут помочь вам сохранить такую жестко ограниченную среду для хранения пластин и штампов как в их мешках, так и вне их транспортных мешков, заполненных азотом.

Получите взрывозащищенные или резервные контейнеры для защиты компьютерных материалов

Один из способов защитить материалы, используемые для компьютерных процессоров и чипов, – хранить и транспортировать их во взрывозащищенном рефрижераторном контейнере (когда это необходимо для определенных химикатов) или использовать резервные системы контейнеров (которые имеют резервную холодильную установку для обеспечить надлежащее поддержание температуры). Одиночные и резервные системы также доступны для перевозки наливных жидких химикатов (известных как контейнеры-цистерны).

При наличии значительного количества материалов, необходимых для удовлетворения растущего спроса на компьютеры и аналогичные электронные устройства, вы не можете рисковать тем, что используемые материалы могут быть повреждены. Чтобы получить дополнительную информацию о наших рефрижераторных контейнерах и других вариантах транспортировки и хранения материалов для переработчиков, свяжитесь с нами сегодня.

Компьютер — это удивительно полезная универсальная технология, до такой степени, что теперь камеры, телефоны, термостаты и многое другое превратились в маленькие компьютеры. В этом разделе будут представлены основные части и темы работы компьютерного оборудования. «Оборудование» — это физические части компьютера, а «программное обеспечение» — код, работающий на компьютере.

Чипы и транзисторы

Транзистор — жизненно важный электронный блок.
—Транзисторы являются «твердотельными» — в них нет движущихся частей.
— Одно из самых важных изобретений в истории.
— «Переключатель», который мы можем включить. /выключено электрическим сигналом
Кремниевый чип – кусочек кремния размером с ноготь.
Микроскопические транзисторы выгравированы на кремниевых чипах
Чипы могут содержать миллиарды транзисторов.
Чипсы упакованы в пластик с металлическими ножками.
напр. Микросхемы ЦП, микросхемы памяти, флэш-чипы
Силикон (металлоид) и силикон (мягкое вещество на кухонной утвари)

Вот кремниевый чип в пластиковой упаковке. Я вытащил это из кучи электронных отходов в здании Stanford CS, так что, наверное, оно старое. Это небольшой чип с несколькими «контактами» электрического соединения. Позже мы увидим более крупный чип с сотнями контактов.

Внутри пластиковой упаковки находится кремниевый чип размером с ноготь с выгравированными на его поверхности транзисторами и другими компонентами. Крошечные провода соединяют чип с внешним миром. (лицензия CC, атрибуция на шареалке 3. пользователь википедии Zephyris)

В современных компьютерах используются крошечные электронные компоненты, которые можно выгравировать на поверхности кремниевого чипа. (См.: чип из Википедии) Обратите внимание, что кремний (микросхемы, солнечные панели) и силикон (мягкий резиновый материал) — это разные вещи!

Самым распространенным электронным компонентом является "транзистор", который работает как усилительный клапан для потока электронов. Транзистор является «твердотельным» устройством, то есть в нем нет движущихся частей. Это основной строительный блок, используемый для создания более сложных электронных компонентов. В частности, «бит» (ниже) можно построить с компоновкой из 5 транзисторов. Транзистор был изобретен в начале 1950-х годов, заменив вакуумную лампу. С тех пор транзисторы становились все меньше и меньше, что позволяло размещать все больше и больше их на кремниевом чипе.

Закон Мура

Транзисторы становятся в 2 раза меньше примерно каждые 2 года
– иногда указывается срок службы около 18 месяцев.
Может вместить в два раза больше транзисторов на чип
Из-за более совершенной технологии травления чипов
-Но современный завод по производству чипов стоит более 1 миллиарда долларов
Наблюдение против научного "закона"
2 эффекта:
а. чипы удваивают емкость каждые 2 года
-скорость не удваивается, емкость удваивается, что по-прежнему очень полезно
б. или при неизменной емкости чипы становятся меньше и дешевле каждые 2 года.
(б) вот почему компьютеры теперь используются в автомобилях, термостатах и поздравительных открытках.
Пример: емкость MP3-плеера 50 долларов США каждые 2 года: 2 ГБ, 4 ГБ, 8 ГБ, 16 ГБ.
Практическое правило: увеличение емкости в 8 раз каждые 6 лет.
В 8 раз за 6 лет емкость вашего телефона может увеличиться в 8 раз
Вероятно, закон Мура не будет действовать вечно

Закон Мура (Гордон Мур, соучредитель Intel) гласит, что плотность транзисторов на микросхеме удваивается примерно каждые 2 года (иногда указывается каждые 18 месяцев). Увеличение связано с улучшением технологии производства чипов. Это не научный закон, а просто общее предсказание, которое, кажется, продолжает работать. В более широком смысле он отражает идею о том, что на доллар компьютерные технологии (не только транзисторы) с течением времени становятся лучше в геометрической прогрессии. Это совершенно ясно, если вы посмотрите на стоимость или возможности компьютеров/камер и т. д., которые у вас есть. Закон Мура приводит к более мощным компьютерам (сравните, что может делать iPhone 7 и iPhone 7).оригинальный iPhone), а также более дешевые компьютеры (компьютеры с меньшими возможностями появляются повсюду, например, в термостатах и автомобилях).

Компьютеры в жизни: системы управления

Система управления: реагирует на внешнее состояние
напр. автомобильный двигатель: изменяйте топливную смесь в зависимости от температуры
напр. сработала подушка безопасности при больших перегрузках от столкновения
Чипы — отличный и дешевый способ создания систем управления.
Докомпьютерные системы управления работали не так хорошо
Одна из причин, почему сегодня автомобили работают намного лучше

Система управления / Демонстрация фонарика Мура

У фонарика Maglite XL200 есть фишка
Пример системы управления
Закон Мура делает возможным такое применение чипа
Фонарик преобразует угловое положение в яркость. (1 клик)
Также есть угол для режима скорости моргания. (2 клика)

Компьютерное оборудование — ЦП, ОЗУ и постоянное хранилище

Теперь давайте поговорим о трех основных компонентах, из которых состоит компьютер: ЦП, ОЗУ и постоянном хранилище. Эти три компонента есть на всех компьютерах: ноутбуках, смартфонах и планшетах.

1. ЦП

ЦП – центральный процессор
Действует как мозг: следует инструкциям в коде.
"общее" — изображения, работа в сети, математика... все на ЦП
Выполняет вычисления, например. добавить два числа
по сравнению с ОЗУ и постоянное хранилище, в которых только хранятся данные
"гигагерц" = 1 миллиард операций в секунду
ЦП с частотой 2 ГГц выполняет 2 миллиарда операций в секунду.

ЦП — центральный процессор — неизбежно называют "мозгом" компьютера. ЦП выполняет активный «запуск» кода, манипулируя данными, в то время как другие компоненты играют более пассивную роль, например, хранят данные. Когда мы говорим, что компьютер может «складывать два числа миллиард раз в секунду»… это процессор. Когда вы нажимаете кнопку «Выполнить», ЦП в конечном итоге «запускает» ваш код. Позже мы дополним картину того, как ваш код Javascript выполняется процессором.

Кроме того: "ядра" процессора

Современные чипы ЦП имеют несколько ядер.
Каждое ядро является полунезависимым процессором.
Ключ: 4 ядра не в 4 раза быстрее, чем 1 ядро.
т.е. 4 машины не доставят вас туда быстрее, чем 1 машина
Убывающая отдача
Более 4 ядер часто бесполезны

Примеры ЦП

напр. Кнопка "Выполнить" — "распечатать информацию", посчитать.
напр. Отправить текстовое сообщение — отформатировать байты, отправить байты, проверить, что они были отправлены

Вариант CPU: GPU — графический процессор

Подобен процессору, но предназначен для обработки изображений.
Компьютерные игры активно используют GPU
Современные ЦП в большинстве случаев достаточно быстры, больше энергии уходит на ГП.

2. ОЗУ

ОЗУ – оперативное запоминающее устройство
Действует как доска.
Временное рабочее хранилище, байты
ОЗУ хранит как код, так и данные (временно)
напр. открыть изображение в Photoshop
- данные изображения загружаются в байты оперативной памяти
напр. добавление 2 к числу в калькуляторе
- управление байтами в оперативной памяти
"постоянная"
-ОЗУ не является постоянной. Состояние исчезает при выключении питания
-e.g. Вы работаете над документом, затем отключается электричество, и вы теряете свою работу (вместо "Сохранить")

ОЗУ — оперативное запоминающее устройство или просто «память». Оперативная память — это оперативная память, которую компьютер использует для хранения кода и данных, которые активно используются. ОЗУ фактически является областью хранения байтов под управлением ЦП. Оперативная память относительно быстра и способна извлекать значение любого конкретного байта за несколько наносекунд (1 наносекунда составляет 1 миллиардную долю секунды). Другая важная особенность ОЗУ заключается в том, что оно сохраняет свое состояние только до тех пор, пока на него подается питание — ОЗУ не является «постоянным» хранилищем.

Предположим, вы работаете на своем компьютере, и он внезапно теряет питание, и экран гаснет. Вы понимаете, что то, над чем вы работали, пропало. Оперативная память была очищена, осталось только то, что вы в последний раз сохранили на диск (ниже).

Примеры оперативной памяти

В вашем браузере открыто много вкладок
– данные для каждой вкладки находятся в оперативной памяти
Выполняется программа
- код программы находится в оперативной памяти
Программа манипулирует большим изображением
- данные изображения находятся в оперативной памяти
напр. у вас может закончиться оперативная память — вы не сможете открыть новую вкладку или программу, потому что вся оперативная память занята
Кроме того, теперь телефоны имеют от 2 до 4 ГБ ОЗУ . достаточно для большинства целей

3. Постоянное хранилище: жесткий диск, флэш-накопитель

Постоянное хранение байтов
"Постоянный" означает сохранение, даже если питание отключено.
напр. Жесткий диск — хранит байты в виде магнитного узора на вращающемся диске.
— он же «жесткий диск».
— Высокий звук вращения, который вы, возможно, слышали.
Жесткие диски долгое время были основной технологией постоянного хранения данных.
НО сейчас Flash становится все более популярным.

Видео о том, как работает жесткий диск (Webm — открытый стандартный видеоформат, работает в Firefox и Chrome). 4:30 в видео, чтобы увидеть чтение/запись битов.

Постоянное хранилище, новая технология: флэш-память

"Flash" – это транзисторная технология постоянного хранения данных.
"твердое состояние" – отсутствие движущихся частей. -aka "SSD": твердотельный накопитель
Флэш-память лучше жесткого диска во всех отношениях, но стоит дешевле: быстрее, надежнее, потребляет меньше энергии.
Флэш дороже в пересчете на байт.
Форматы: USB-ключ, SD-карта в камере, флэш-память, встроенная в телефон, планшет или компьютер.
Раньше флэш-память была очень дорогой, поэтому в большинстве компьютеров использовались жесткие диски.
Flash дешевеет (закон Мура)
Однако в пересчете на байт жесткие диски по-прежнему значительно дешевле.
Не путать с проприетарным мультимедийным форматом Adobe Flash.
Предупреждение: флэш-память не сохраняется вечно. Он может не хранить биты за последние 10 или 20 лет. Никто точно не знает

Постоянное хранилище — долговременное хранилище байтов в виде файлов и папок. Постоянный означает, что байты сохраняются даже при отключении питания. Ноутбук может использовать вращающийся жесткий диск (также известный как «жесткий диск») для постоянного хранения файлов. Или он может использовать «флэш-накопитель», также известный как твердотельный диск (SSD), для хранения байтов на флэш-чипах. Жесткий диск считывает и записывает магнитные узоры на вращающемся металлическом диске для хранения байтов, в то время как флэш-память является «твердотельной»: никаких движущихся частей, только кремниевые чипы с крошечными группами электронов для хранения байтов. В любом случае хранилище является постоянным, т. е. сохраняет свое состояние даже при отключении питания.

Флэш-накопитель работает быстрее и потребляет меньше энергии, чем жесткий диск. Однако в пересчете на байт флэш-память значительно дороже, чем хранилище на жестком диске. Flash дешевеет, поэтому может занять нишу за счет жестких дисков. Флэш-память намного медленнее, чем оперативная память, поэтому она не является хорошей заменой оперативной памяти. Обратите внимание, что Adobe Flash — это несвязанное понятие; это проприетарный медиаформат.

Флэш-память — это то, что лежит в основе USB-накопителей, SD-карт для использования в камерах или встроенной памяти в планшете или телефоне.

Файловая система

Как организованы байты в постоянном хранилище?
напр. Байты на флешке?
"Файловая система" – организация байтов постоянного хранилища, файлов и папок.
"Файл" — имя, дескриптор блока байтов.
напр. "flowers.jpg" означает 48 КБ данных изображения.

Жесткий диск или флэш-накопитель обеспечивает постоянное хранение в виде плоской области байтов без особой структуры. Обычно жесткий диск или флэш-диск отформатированы с использованием «файловой системы», которая организует байты в знакомый шаблон файлов и каталогов, где каждый файл и каталог имеют несколько полезное имя, например «resume.txt». Когда вы подключаете диск к компьютеру, компьютер представляет файловую систему диска пользователю, позволяя ему открывать файлы, перемещать файлы и т. д.

По сути, каждый файл в файловой системе относится к блоку байтов, поэтому имя «flowers.jpg» относится к блоку 48 КБ байтов, которые являются данными этого изображения. Фактически файловая система дает пользователю имя (и, возможно, значок) для блока байтов данных и позволяет пользователю выполнять операции с этими данными, например перемещать их, копировать или открывать с помощью программы. Файловая система также отслеживает информацию о байтах: их количество, время последнего изменения.

Microsoft использует проприетарную файловую систему NTFS, а Mac OS X имеет собственный эквивалент HFS+ от Apple. Многие устройства (камеры, MP3-плееры) используют на своих флеш-картах очень старую файловую систему Microsoft FAT32. FAT32 — старая и примитивная файловая система, но она хороша там, где важна широкая поддержка.

Примеры постоянного хранилища

Это легко понять, так как вы использовали файлы и файловые системы.
напр. 100 отдельных видеофайлов по 1 ГБ. Требуется 100 ГБ дискового пространства.

Изображения оборудования

Ниже представлены изображения недорогих компьютеров Shuttle с процессором 1,8 ГГц, 512 МБ ОЗУ и жестким диском на 160 ГБ. Примерно в 2008 году он стоил около 200 долларов США. Он сломался и стал классным примером.

Материнская плата
Металлический пакет ЦП, удерживаемый рычагом
Медный радиатор

Чип процессора в металлическом корпусе
Радиатор удален.
Низ упаковки... много соединений (маленькие провода)

Если перевернуть ЦП, видны маленькие позолоченные накладки в нижней части ЦП. Каждая контактная площадка соединена очень тонким проводом с точкой на кремниевом чипе.

Вот изображение другого чипа, но без верхней упаковки. Вы видите кремниевый чип размером с мизинец в центре с выгравированными на нем крошечными деталями транзистора. На краю чипа видны очень тонкие провода, соединяющие части чипа с внешними контактными площадками (лицензия CC, атрибуция 3. пользователь википедии Zephyris)

Карта оперативной памяти
Подключается к материнской плате
Карта на 512 МБ (4 чипа)

Оперативная память состоит из нескольких микросхем, объединенных в небольшую плату, известную как DIMM, которая вставляется в материнскую плату (модуль памяти с двумя встроенными разъемами). Здесь мы видим модуль RAM DIMM, извлеченный из разъема материнской платы. Это модуль DIMM емкостью 512 МБ, состоящий из 4 микросхем. Несколькими годами ранее этот модуль DIMM мог потребовать 8 микросхем для хранения 512 МБ. Закон Мура в действии.

Жесткий диск объемом 160 ГБ (постоянное хранилище)
т.е. постоянный
Подключается к материнской плате стандартным кабелем SATA.

Флэш-накопитель (другой тип постоянного хранилища)
т.е. постоянный
Содержит флэш-чип, твердотельный.
SD-карта, аналогичная идея

Здесь он разобран, показывая флэш-чип, который фактически хранит байты. Этот чип может хранить около 1 миллиарда бит... сколько это байтов? (A: 8 бит на байт, то есть около 125 МБ)

Вот "SD-карта", которая обеспечивает хранение в камере. Он очень похож на флешку, только другой формы.

Тим Фишер имеет более чем 30-летний опыт работы в сфере технологий. Он пишет о технологиях более двух десятилетий и является вице-президентом и генеральным директором Lifewire.

Райан Периан — сертифицированный ИТ-специалист, обладатель множества сертификатов в области ИТ и более 12 лет опыта работы на должностях поддержки и управления в сфере ИТ.

Жесткий и твердотельный накопитель
Краткое руководство по веб-камерам
Клавиатуры и мыши
Мониторы
Карточки
Принтеры и сканеры
Малина Пи

Под компьютерным оборудованием понимаются физические компоненты, из которых состоит компьютерная система.

Существует множество различных видов аппаратного обеспечения, которое можно установить внутри компьютера и подключить к нему снаружи.

Компьютерное оборудование иногда может обозначаться аббревиатурой computer hw.

Lifewire / Хлоя Жиру

Совершите экскурсию по своему настольному ПК, чтобы узнать, как все аппаратное обеспечение традиционного настольного ПК соединяется вместе, чтобы создать полноценную компьютерную систему, подобную той, которую вы используете прямо сейчас.

Список компьютерного оборудования

Вот некоторые распространенные отдельные аппаратные компоненты компьютера, которые вы часто найдете внутри современного компьютера. Эти части почти всегда находятся внутри корпуса компьютера, поэтому вы не увидите их, пока не откроете компьютер:

Обычное оборудование, которое может быть подключено к внешнему компьютеру, хотя многие планшеты, ноутбуки и нетбуки включают некоторые из этих элементов в свои корпуса:

Менее распространенные отдельные компьютерные аппаратные устройства либо потому, что эти части теперь обычно интегрированы в другие устройства, либо потому, что они были заменены более новой технологией:

Следующее оборудование называется сетевым оборудованием, и различные компоненты часто являются частью домашней или корпоративной сети:

Цифровой модем (например, кабельный модем, модем DSL и т. д.)
Повторитель
Сервер печати

Сетевое оборудование определено не так четко, как некоторые другие типы компьютерного оборудования. Например, многие домашние маршрутизаторы часто работают как маршрутизатор, коммутатор и брандмауэр.

Помимо всего перечисленного выше, существует еще компьютерное оборудование, называемое вспомогательным оборудованием, которого на компьютере может не быть ни одного, или их может быть несколько:

Вентилятор (ЦП, ГП, корпус и т. д.)
Теплоотвод
Кабель для передачи данных
Кабель питания
Дочерняя плата

Некоторые из перечисленных выше устройств называются периферийными устройствами. Периферийное устройство — это аппаратное обеспечение (будь то внутреннее или внешнее), которое фактически не участвует в основных функциях компьютера. Примеры включают монитор, видеокарту, дисковод и мышь.

Устранение неполадок с неисправным компьютерным оборудованием

Компоненты компьютерного оборудования по отдельности нагреваются и остывают по мере того, как они используются, а затем не используются, а это означает, что в конце концов каждый из них выйдет из строя.Некоторые могут даже выйти из строя одновременно.

К счастью, по крайней мере на настольных компьютерах, а также на некоторых ноутбуках и планшетах вы можете заменить неработающее оборудование без замены или восстановления компьютера с нуля.

Вот некоторые ресурсы, которые вы должны проверить, прежде чем пойти и купить новый жесткий диск, сменные модули оперативной памяти или что-то еще, что, по вашему мнению, может выйти из строя:

Память (ОЗУ)

Жесткий диск

Познакомьтесь с бесплатными программами для тестирования жестких дисков.
Найдите лучшее коммерческое программное обеспечение для ремонта жестких дисков.
Узнайте, как заменить жесткий диск.
Узнайте, что делать, если жесткий диск издает шум.

Компьютерный фанат

Диспетчер устройств

В Microsoft Windows аппаратные ресурсы управляются Диспетчером устройств. Вполне возможно, что «неисправный» элемент компьютерного оборудования действительно нуждается в установке или обновлении драйвера устройства или в том, чтобы устройство было включено в диспетчере устройств.

Аппаратные устройства вообще не будут работать, если устройство отключено, или могут работать неправильно, если установлен неправильный драйвер.

Вот некоторые ресурсы по устранению неполадок диспетчера устройств:

Узнайте, как просмотреть статус устройства в Windows.
Узнайте, как включить устройство в диспетчере устройств в Windows.
Узнайте, как обновить драйверы в Windows.
Узнайте, как найти бесплатные загрузки драйверов.
Познакомьтесь с лучшими бесплатными инструментами для обновления драйверов.

Если вы решите, что какое-то оборудование нуждается в замене или обновлении, найдите информацию о технической поддержке от производителя, включая информацию о гарантии (если она применима к вам), или найдите идентичные или обновленные детали, которые вы можете купить напрямую.

Аппаратное и программное обеспечение

Компьютерная система не является полной, если в ней нет программного обеспечения, которое отличается от аппаратного обеспечения. Программное обеспечение — это данные, хранящиеся в электронном виде, например операционная система или инструмент для редактирования видео, которые работают на оборудовании.

Аппаратное обеспечение получило свое название из-за того, что оно строго относится к модификациям, тогда как программное обеспечение более гибкое (т. е. вы можете легко обновлять или изменять программное обеспечение).

Прошивка также тесно связана с аппаратным и программным обеспечением. Микропрограмма используется, чтобы связать их вместе, чтобы программа знала, как взаимодействовать с частью оборудования.

Читайте также: