Из чего сделан компьютер
Обновлено: 21.11.2024
Привет Данай! Сделать компьютер так сложно! Я хочу, чтобы вы представили, как играете с LEGO. Точно так же, как ваши творения LEGO состоят из всевозможных цветных блоков, компьютеры состоят из всевозможных электронных деталей. Для изготовления каждой отдельной детали требуются очень умные инженеры и специалисты.
Фабрики производят компьютеры из всех этих частей. После того, как все части или оборудование собраны, рабочий запускает компьютер и тестирует его. Они устанавливают на компьютер Windows или Apple, так называемое программное обеспечение. Это поможет вашему компьютеру работать вместе на вас!
Давайте перейдем к списку! В этой части я хочу, чтобы вы представили свое собственное тело. Компьютер и ваше тело могут быть очень похожи. Им нужна еда (или электричество), чтобы работать! У них обоих есть мозги!
Чтобы сделать компьютер, вам нужно:
1) Материнская плата - сердцеt, электричество течет к другим частям от нее, и все остальные части разговаривают друг с другом, используя ее.
2) Процессор - мозг, думающий за ваш компьютер.
3) Жесткий диск - память компьютера. Вы сохраняете файл или видеоигру на жестком диске.
4) Блок питания — питает компьютер от сетевой розетки.
5) Чехол - оболочка вашего компьютера. Это защищает и удерживает компоненты вашего компьютера.
6) Монитор — показывает информацию о компьютере в картинках.
Есть еще много частей, работающих вместе. Например, клавиатура или динамики, которые подключаются к компьютеру. Даже мышь щелкает по экрану. В этом видео рассказывается, как работают компьютеры!
Здравствуйте, Данай! Вы задали очень хороший вопрос! Учитывая то, как компьютеры доминируют в нашей повседневной жизни и как мы взаимодействуем в эпоху Интернета, важно понимать, как они работают и как они сделаны.
Компьютер состоит из нескольких действительно важных частей: ЦП (центрального процессора), который по сути является мозгом компьютера, жесткого диска, на котором мы храним данные, ОЗУ (оперативной памяти) другое место, где мы храним данные (но более временно), и, наконец, материнская плата, которая соединяет все части и позволяет им работать как одна машина.
ЦП важен, потому что это компонент, который выполняет инструкции, предоставляемые компьютеру компьютерной программой. Он состоит из большого количества электронных схем, которые позволяют ему выполнять довольно простые процессы, которые, если их объединить, становятся сложными программами, которые вы можете запускать на своем компьютере. Эти устройства нелегко изготовить, потому что цепи очень маленькие и состоят из компонентов, чрезвычайно подверженных загрязнению. Из-за этого для производства процессоров необходимы специальные фабрики с «чистыми комнатами», где люди одеты в костюмы, предназначенные для предотвращения загрязнения. Эти же условия необходимы для изготовления жестких дисков и оперативной памяти. С другой стороны, сделать материнскую плату немного проще, так как схема подвержена загрязнению.
Они начинают с такого количества отдельных компонентов и заканчивают вот так, благодаря квалифицированным рабочим на заводах-изготовителях.
Вы не сможете собрать компьютер, пока не определитесь с его назначением. Производители сначала определяют потребность в конкретном продукте. Затем они проектируют этот продукт на компьютерах, оснащенных программным обеспечением для моделирования. Имея на руках план продукта, инженеры могут определить, какое производственное оборудование им потребуется.
Независимо от того, какой продукт они задумали, само собой разумеется, что их цифровое волшебство потребует значительных ресурсов. Ваш компьютер состоит из фантастического набора различных материалов, включая сталь, стекло, кварцевый песок, железную руду, золото, бокситы и многие другие. Все это сырье должно откуда-то поступать, например из шахт.
После того как сырье собрано, его отправляют на фабрику, где изготавливаются отдельные компьютерные детали. Одна фабрика может специализироваться на чипах оперативной памяти; другая производит высококачественные процессоры. Интенсивность создания ЦП — это действительно хороший пример того, сколько работы и материала уходит на один компьютерный компонент.
ЦП в основном состоят из кристаллического кремния, который можно получить из обычного песка. Однако сначала этот кремний должен быть очищен. Это один из самых важных шагов, потому что даже незначительные следы примесей могут привести к выходу из строя чипов. В очищенном виде кремний превращается в пластины, которые представляют собой просто тонкие листы кристаллического материала.
Затем производитель ЦП вытравливает или отпечатывает линии на поверхности пластины. За этим процессом следует фактическое размещение транзисторов и схем.
Затем пластину тщательно очищают химическими веществами, чтобы убедиться в отсутствии загрязнений. И, наконец, пластина точно разрезается на множество отдельных микросхем или процессоров, которые в конечном итоге обеспечивают мощность вашего компьютера.
Это очень сжатый обзор создания ЦП.Теперь представьте, что такие же процессы происходят для всех других компонентов внутри вашего компьютера. Неудивительно, что производители компьютеров передают разработку компонентов на аутсорсинг сторонним компаниям.
На следующей странице вы увидите, как производитель компьютеров собирает отдельные части и соединяет их вместе для создания полноценной машины.
Как подписчик, у вас есть 10 подарочных статей каждый месяц. Любой может прочитать то, чем вы делитесь.
Отдать эту статью
Хайди Шусслер
Компоненты КОМПЬЮТЕРА менялись с годами, но сегодня ПК, как правило, состоит из 40 % стали, 30-40 % пластика, 10 % алюминия и 10 % других металлов, включая медь, золото, серебро, кадмий и платину. Монитор добавляет к компонентам стекло и свинец.
Если компьютер нельзя перепродать или подарить, компании, занимающиеся утилизацией, разбирают его вручную или с помощью шредеров и отделяют материалы.
Стальной лом отправляется на заводы для переплавки для использования в автомобилях и строительных балках, среди прочего. Из алюминия можно делать банки и фольгу. Драгоценные металлы перерабатываются и продаются ювелирам, дантистам и производителям чипов. Очищенную медь можно повторно использовать в проводке, трубах и компьютерных схемах. Переработанный свинец используется в автомобильных аккумуляторах и пленке.
Со стеклом и пластиком сложнее. Свинцовое стекло, используемое в мониторах, не может быть легко переработано, поэтому его часто измельчают и используют в качестве промышленного абразива или для производства асфальта. Неэтилированное стекло можно измельчить и превратить в пригодное для использования стекло.
Пластик из старых компьютеров часто имеет краску и металлическое покрытие, которые могут загрязнять поток отходов. Но даже когда компьютерный пластик можно разделить на чистые потоки, для него не так много рынков. Компания DMC Electronics Recycling Company, базирующаяся в Ньюфилдсе, штат Нью-Хэмпшир, ежегодно отправляет три миллиона фунтов пластика на переработку в наполнитель для выбоин.
"Мы платим продавцу 5 центов за фунт, чтобы он забрал его и переработал", – сказал Ричард Кэмпбелл, директор по корпоративным отношениям компании. «Мы скорее заплатим, чем увидим, как все это окажется на свалке».
Есть потенциал для более масштабной переработки. Компьютер IBM IntelliStation E Pro состоит из восьми основных частей, полностью изготовленных из переработанного пластика, а кожухи его сервера RS/6000 на 25 % состоят из переработанного пластика из нескольких источников, включая старые компьютеры.
Успех переработки пластика зависит от того, удастся ли найти достаточно объемов, чтобы сделать ее рентабельной. По словам Майка Биддла (Mike Biddle), исполнительного директора MBA Polymers Inc. из Ричленда, Калифорния, разделение элементов вручную обходится дорого.
"Если у нас его будет достаточно, – сказал г-н Биддл, – с нашим автоматизированным процессом мы сможем продавать его дешевле, чем чистый пластик".
Пожар в перерабатывающем центре в прошлом месяце отбросил компанию назад, сказал г-н Биддл, но "мы скоро вернемся в нужное русло и с нетерпением ждем того дня, когда станет доступно больше пластика".
Ваш компьютер представляет собой сложную технологию, состоящую из десятков частей, каждая из которых может состоять из миллионов элементов электронной схемы. Чтобы сделать компьютер, вы начинаете с сырья, из которого состоят компоненты. Фабрики собирают компоненты в печатные платы, которые соединяются вместе, в результате чего получается работающий компьютер. Технические специалисты загружают программное обеспечение на компьютеры, запускают их и подвергают строгому контролю качества перед отправкой клиентам.
Дизайн
Компьютеры — это высокотехнологичные устройства. Прежде чем на заводе будут собраны какие-либо детали, инженеры и специалисты по продуктам разрабатывают проект, в котором указывается, как будет выглядеть компьютер, объем его памяти и десятки других деталей. Помимо тех, кто работает на самом компьютере, многие другие проектируют жесткие диски, микросхемы процессоров и другие компоненты. Все части компьютера точно работают вместе, что требует координации между разработчиками компонентов и теми, кто использует компоненты в полной системе.
Песок и щепки
Кремний остается важным компонентом в производстве компьютерных микросхем. Производители чипов превращают песок или диоксид кремния в кристаллы чистого кремния, а затем нарезают кристаллы на пластины. Автоматизированные системы наносят на пластины сложные узоры из металлов и других материалов, образуя электронные схемы. Каждая схема может содержать миллиарды транзисторов, резисторов и других компонентов. В зависимости от используемых шаблонов схемы становятся микропроцессорами, микросхемами памяти и многими другими видами интегральных схем. Производитель помещает хрупкие чипы в прочные пластиковые, керамические или металлические корпуса для удобства обращения.
Платы
Производитель печатных плат берет интегральные схемы, произведенные производителем микросхем, и припаивает их к печатным платам с другими компонентами. Каждая печатная плата представляет собой пластиковую карту с узорами из медной фольги. Платы, используемые в компьютере, включают материнские платы, модули памяти и видеокарты.
Сборка компьютера
Производитель компьютеров закупает все детали, необходимые для сборки работающего ПК: материнские платы, жесткие диски, корпуса, проводку и многие другие компоненты. Рабочие собирают части компьютера в несколько этапов, начиная с корпуса, добавляя материнскую плату и подключая другие компоненты на свои места. Другие специалисты копируют операционную систему на жесткий диск компьютера; в зависимости от компьютерной компании, операционная система, скорее всего, Apple OS X, Microsoft Windows или Linux. (Обратите внимание, что Google недавно начал продавать портативные компьютеры на базе своей операционной системы Android.) Производители компьютеров также загружают свое собственное программное обеспечение, а также пробные версии других программ.
Загрузка и запись
После завершения процесса сборки технические специалисты запускают компьютеры и проверяют их работоспособность. Этот процесс, называемый «прожигом», помогает компьютерам надежно работать долгие годы. Если технический специалист видит компьютер с проблемой, он может устранить ее до того, как он покинет завод. После завершения обжига производитель упаковывает компьютеры в коробки вместе с аксессуарами и руководствами пользователя.
Несмотря на то, что были приложены все усилия для соблюдения правил стиля цитирования, могут быть некоторые расхождения. Если у вас есть какие-либо вопросы, обратитесь к соответствующему руководству по стилю или другим источникам.
Наши редакторы рассмотрят то, что вы отправили, и решат, нужно ли пересматривать статью.
Компьютер — это машина, которая может хранить и обрабатывать информацию. Большинство компьютеров полагаются на двоичную систему, в которой используются две переменные, 0 и 1, для выполнения таких задач, как хранение данных, расчет алгоритмов и отображение информации. Компьютеры бывают разных форм и размеров: от карманных смартфонов до суперкомпьютеров весом более 300 тонн.
Многим людям на протяжении всей истории приписывают разработку ранних прототипов, которые привели к созданию современного компьютера. Во время Второй мировой войны физик Джон Мочли, инженер Дж. Преспер Эккерт-младший и их коллеги из Пенсильванского университета разработали первый программируемый электронный цифровой компьютер общего назначения — электронный числовой интегратор и компьютер (ENIAC).
По состоянию на ноябрь 2021 года самым мощным компьютером в мире является японский суперкомпьютер Fugaku, разработанный компаниями RIKEN и Fujitsu. Он использовался для моделирования симуляций COVID-19.
Популярные современные языки программирования, такие как JavaScript и Python, работают с несколькими формами парадигм программирования. Функциональное программирование, использующее математические функции для получения выходных данных на основе введенных данных, является одним из наиболее распространенных способов использования кода для предоставления инструкций для компьютера.
Самые мощные компьютеры могут выполнять чрезвычайно сложные задачи, такие как моделирование экспериментов с ядерным оружием и прогнозирование изменения климата. Разработка квантовых компьютеров, машин, способных выполнять большое количество вычислений посредством квантового параллелизма (полученного из суперпозиции), позволит выполнять еще более сложные задачи.
Способность компьютера обретать сознание — широко обсуждаемая тема. Некоторые утверждают, что сознание зависит от самосознания и способности мыслить, а это означает, что компьютеры обладают сознанием, потому что они распознают свое окружение и могут обрабатывать данные. Другие считают, что человеческое сознание никогда не может быть воспроизведено физическими процессами. Прочитайте точку зрения одного исследователя.
компьютер, устройство для обработки, хранения и отображения информации.
Компьютер когда-то означал человека, выполняющего вычисления, но теперь этот термин почти повсеместно относится к автоматизированному электронному оборудованию. Первый раздел этой статьи посвящен современным цифровым электронным компьютерам, их конструкции, составным частям и приложениям. Второй раздел посвящен истории вычислительной техники. Подробную информацию об архитектуре компьютера, программном обеспечении и теории см. в см. информатике.
Основы вычислений
Первые компьютеры использовались в основном для численных расчетов. Однако, поскольку любая информация может быть закодирована в числовом виде, люди вскоре поняли, что компьютеры способны обрабатывать информацию общего назначения. Их способность обрабатывать большие объемы данных расширила диапазон и точность прогнозов погоды. Их скорость позволяет им принимать решения о маршрутизации телефонных соединений через сеть и управлять механическими системами, такими как автомобили, ядерные реакторы и роботизированные хирургические инструменты. Они также достаточно дешевы, чтобы их можно было встроить в бытовые приборы и сделать сушилки для белья и рисоварки «умными». Компьютеры позволили нам ставить вопросы и отвечать на них, на которые раньше нельзя было ответить.Эти вопросы могут касаться последовательностей ДНК в генах, моделей поведения на потребительском рынке или всех случаев употребления слова в текстах, хранящихся в базе данных. Компьютеры все чаще могут обучаться и адаптироваться во время работы.
Компьютеры также имеют ограничения, некоторые из которых носят теоретический характер. Например, существуют неразрешимые утверждения, истинность которых не может быть определена в рамках заданного набора правил, таких как логическая структура компьютера. Поскольку не может существовать универсального алгоритмического метода для идентификации таких утверждений, компьютер, которому нужно получить истинность такого утверждения, будет (если его принудительно не прервать) продолжать работу бесконечно — состояние, известное как «проблема остановки». (См. Машина Тьюринга.) Другие ограничения отражают современные технологии. Человеческий разум способен распознавать пространственные структуры — например, легко различать человеческие лица, — но это сложная задача для компьютеров, которые должны обрабатывать информацию последовательно, а не схватывать детали в целом с первого взгляда. Еще одна проблемная область для компьютеров связана с взаимодействием на естественном языке. Поскольку в обычном человеческом общении предполагается так много общих знаний и контекстуальной информации, исследователям еще предстоит решить проблему предоставления релевантной информации универсальным программам на естественном языке.
Аналоговые компьютеры
Аналоговые компьютеры используют непрерывные физические величины для представления количественной информации. Сначала они представляли величины с помощью механических компонентов (см. дифференциальный анализатор и интегратор), но после Второй мировой войны стали использоваться напряжения; к 1960-м годам цифровые компьютеры в значительной степени заменили их. Тем не менее аналоговые компьютеры и некоторые гибридные цифро-аналоговые системы продолжали использоваться в течение 1960-х годов для решения таких задач, как моделирование самолетов и космических полетов.
Одним из преимуществ аналоговых вычислений является то, что спроектировать и построить аналоговый компьютер для решения одной задачи может быть относительно просто. Другое преимущество заключается в том, что аналоговые компьютеры часто могут представлять и решать проблему в «реальном времени»; то есть вычисления выполняются с той же скоростью, что и моделируемая им система. Их основные недостатки заключаются в том, что аналоговые представления имеют ограниченную точность — обычно несколько знаков после запятой, но меньше в сложных механизмах, — а устройства общего назначения дороги и их нелегко запрограммировать.
Цифровые компьютеры
В отличие от аналоговых компьютеров, цифровые компьютеры представляют информацию в дискретной форме, как правило, в виде последовательностей нулей и единиц (двоичных цифр или битов). Современная эра цифровых компьютеров началась в конце 1930-х — начале 1940-х годов в США, Великобритании и Германии. В первых устройствах использовались переключатели, управляемые электромагнитами (реле). Их программы хранились на перфоленте или картах, и у них было ограниченное внутреннее хранилище данных. Исторические события см. см. в разделе Изобретение современного компьютера.
Мейнфрейм
В 1950-х и 60-х годах Unisys (производитель компьютера UNIVAC), International Business Machines Corporation (IBM) и другие компании производили большие и дорогие компьютеры все большей мощности. Они использовались крупными корпорациями и государственными исследовательскими лабораториями, как правило, в качестве единственного компьютера в организации. В 1959 году компьютер IBM 1401 сдавался в аренду за 8000 долларов в месяц (ранние машины IBM почти всегда сдавались в аренду, а не продавались), а в 1964 году самый большой компьютер IBM S/360 стоил несколько миллионов долларов.
Эти компьютеры стали называться мейнфреймами, хотя этот термин не стал общепринятым, пока не были построены компьютеры меньшего размера. Мейнфреймы характеризовались наличием (для своего времени) больших объемов памяти, быстрых компонентов и мощных вычислительных возможностей. Они были очень надежны, и, поскольку они часто обслуживали жизненно важные потребности в организации, они иногда разрабатывались с избыточными компонентами, которые позволяли им выдерживать частичные отказы. Поскольку это были сложные системы, ими управлял штат системных программистов, которые одни имели доступ к компьютеру. Другие пользователи отправили «пакетные задания» для запуска на мэйнфрейме по одному.
Такие системы остаются важными и сегодня, хотя они больше не являются единственным или даже основным центральным вычислительным ресурсом организации, которая обычно имеет сотни или тысячи персональных компьютеров (ПК). В настоящее время мэйнфреймы обеспечивают хранение данных большой емкости для серверов Интернета или, благодаря методам разделения времени, они позволяют сотням или тысячам пользователей одновременно запускать программы. Из-за их текущих ролей эти компьютеры теперь называются серверами, а не мейнфреймами.
Читайте также: