Внутренняя структура архитектуры персонального компьютера включает в себя то, что

Обновлено: 21.11.2024

Сегодня компьютерные технологии шагают семимильными шагами, и, например, ПК могут устаревать уже через несколько лет. А на устаревшем оборудовании многие современные программы будут работать медленно или вообще не запускаться. Кто-то предложит купить новый компьютер, а кто-то — апгрейдить. В обоих случаях необходимо знать устройство системного блока компьютера.

Общая информация

Каковы основные части вашего ПК? Если в целом структура компьютера предполагает наличие следующих элементов:

  • Внутренние устройства системного блока.
  • Устройства ввода (обычно клавиатура и мышь, но могут быть дополнены многими другими, например, чертежной доской).
  • Устройства вывода (монитор, наушники).
  • Дополнительные периферийные устройства (картридеры, ТВ-тюнеры, сетевые адаптеры, USB-модемы).

Структура системного блока компьютера должна быть рассмотрена подробно, поскольку она включает в себя множество важных компонентов, прямо или косвенно влияющих на общую производительность системы. Эти компоненты включают:

  • Материнская плата.
  • ЦП.
  • ОЗУ.
  • Жесткий диск или твердотельный накопитель.
  • Видеокарта.
  • Звуковая карта.
  • PCI-устройства.

Структура процессора компьютера

Считается, что ЦП является самым сложным цифровым устройством в компьютере. Он выполнен в виде кремниевой пластины в корпусе с рядом выводов, которые подключаются к специальному разъему на материнской плате. На кремнии производится вещество, воспроизводящее сложную, но очень маленькую электрическую цепь.

В состав процессора компьютера входит несколько миллионов элементов (транзисторов, резисторов). Все части имеют размер в несколько нанометров. После изготовления устройства на него устанавливается радиатор для отвода тепла и обдувающий вентилятор. При большом количестве одновременно работающих транзисторов этого не избежать.

Структура процессора компьютера настолько высокотехнологична, что в этом сегменте рынка конкурируют только две компании в мире (Intel и AMD).

Основные характеристики процессора

Основными характеристиками ЦП являются тактовая частота, размер кэша, количество ядер. Соответственно, чем выше эти параметры, тем быстрее устройство выполняет расчеты. Тактовая частота зависит от того, сколько логических и арифметических операций может выполнять в секунду одно ядро, соответственно, если ядер в компьютере два, то и операций в секунду производится в два раза больше.

Кэш предназначен для хранения команд, которые программы отправляют центральному процессору. Обмен информацией с кэшем осуществляется на максимальной скорости. Если его размер слишком мал, то на полную скорость процессора не получится.

Структура материнской платы

Конечно, вам нужно подумать о сборке материнской платы компьютера. Материнская плата представляет собой сложное устройство с многослойной схемой. Он содержит основные разъемы для подключения всех остальных устройств компьютера, наборы логики, чтобы все компоненты работали взаимосвязанно, контроллеры основных интерфейсов (звуковая карта, сетевая карта, устройства ввода-вывода). Часто на материнской плате могут быть слоты для дополнительных устройств (PSI-e, PCI, USB).

Ключевым компонентом материнской платы является набор микросхем. Это микросхема, которая соединяет контроллеры устройств с процессором для совместной работы. Внутренняя структура компьютера полностью определяется чипсетом. Например, нельзя устанавливать в материнскую плату память третьего поколения, если логика поддерживает только второе, как и со всеми остальными устройствами.

RAM - оперативная память. Описывая внутреннее устройство компьютера, этот элемент нельзя обойти стороной. В ОЗУ хранятся временные данные и команды ЦП, для которых не хватает места в кэше. Наиболее важными характеристиками памяти являются частота, объем, генерация и тайминги. При этом планка памяти поколения DDR2 или DDR не может быть установлена ​​в разъем DDR3, т.к. наборы программной логики для всех этих поколений разные.

Частота и тайминги — важнейшие показатели для определения скорости обмена информацией с оперативной памятью. Есть два взаимных правила. Чем выше частота, тем выше скорость. С таймингами действует обратный закон, поэтому предпочтительнее их меньшие значения.

Видеокарта

Устройство персонального компьютера в современном мире обязательно предполагает наличие видеокарты. Говоря простым языком, это устройство подготавливает и формирует графическую информацию, которая впоследствии выводится на экран.

Видеоадаптер может быть встроен в материнскую плату компьютера или подключен к разъему PCI-e.Адаптеры первого типа почти всегда называют бюджетными, они позволяют комфортно работать в пакетах офисных программ, но не создают сложных трехмерных изображений. Даже если графическая отдача таких видеокарт будет по зубам, то их мощности вряд ли хватит, чтобы уверенно поддерживать приемлемый уровень FPS (кадров в секунду).

Если рассматривать видеоадаптер, подключенный к разъему PSI-e, то можно сказать, что это дополнительный компьютер, который устанавливается внутри системного блока. В него также входят процессор (но не CPU, а GPU) с системой охлаждения, видеопамять (GDDR), контроллер, ЦАП и АЦП (цифро-аналоговый и аналого-цифровой преобразователи).

То, что в состав компьютера входит такой сложный аппарат, связано с повышенными требованиями к ресурсам для рендеринга реалистичной 3D-графики. В противном случае о красоте современных видеоигр придется забыть.

Вы можете узнать основные характеристики видеокарты, опираясь на наиболее важные параметры других компонентов, из которых состоит компьютер. Сюда входит частота видеопроцессора, объем, частота и пропускная способность видеопамяти. Нельзя не упомянуть технологии SLI и CrossFire. Они позволяют объединить несколько видеоадаптеров для увеличения мощности видеосистемы.

Для хранения данных используется жесткий диск (жесткий диск). Именно на него устанавливаются ОС, игры, программы, именно на нем хранится музыка, видео, фото. Устройство компьютера таково, что любое устройство можно без проблем заменить на аналогичное, но после смены HDD все пользовательские данные теряются, поэтому к устройствам данного типа предъявляются самые высокие требования по надежности.

Основные характеристики HDD

Емкость (измеряется в байтах). Чем больше это значение, тем больше данных можно записать на диск. В современных условиях имеет смысл отдавать предпочтение только тем представителям семейства, емкость которых выше 500 Гигабайт.

Скорость вращения шпинделя (измеряемая в оборотах в секунду) определяет среднюю скорость доступа к данным. Чем выше эта характеристика, тем быстрее происходит чтение и запись информации. Помните, что высокие обороты создают высокий уровень шума.

Интерфейс (тип разъема для подключения к системной плате). Устройство персонального компьютера в современном мире таково, что практически невозможно подобрать материнскую плату и жесткий диск так, чтобы они не подходили друг к другу.

Кэш — это разновидность оперативной памяти. Его цель — сгладить разницу в скорости чтения и записи. При выборе устройства этот параметр можно игнорировать.

Клавиатура

Все идет вперед, все развивается, увеличивается вычислительная мощность процессоров, меняются методические пособия и лекции, по которым ведется обучение информатике. Однако в структуре компьютера есть один компонент, который остается неизменным, — это клавиатура. Он может быть с мембранными клавишами, полумеханическим, механическим или использовать ножничный механизм.

В состав компьютерной клавиатуры с мембранным механизмом входят пластиковые конусы и три слоя пленки, на которых расположены контакты. При нажатии на кнопку конус сжимается, замыкая верхний и нижний контакты. Такие клавиатуры самые дешевые и легкие.

В полумеханических клавиатурах вместо недолговечных пыльных контактов установлены металлические, которые крепятся к печатной плате. Но возврат ключа в исходное положение и замыкание контактов все равно осуществляется пластиковым конусом.

В механических клавиатурах в качестве возвратного механизма используется пружина. Они считаются самыми прочными и надежными. Срок их службы в штатном режиме составляет от 50 до 100 лет. Вес намного выше, чем у любых других.

Клавиатуры-ножницы считаются разновидностью мембранных клавиатур. Такие чаще всего устанавливаются в ноутбуки. Под клавишей, кроме мембраны, есть два прямоугольных скрещенных стержня, которые обеспечивают равномерный ход, что в свою очередь предохраняет от заеданий.

Источник питания

При описании анатомии компьютера (или устройства компьютера) часто информация об этом компоненте удаляется. А зря, от блока питания зависит стабильность всей системы.

Его главная характеристика — мощность. Современный рынок предлагает на выбор устройства от 300 до 1600 Вт. Офисного компьютера хватит на четыре сотни, а новейшая игровая система потребует не меньше киловатта.

Обратите внимание, что ПБ должен не только обеспечивать все компоненты необходимой мощностью, но и иметь избыточную мощность, превышающую нормативные значения на 20%. Ситуация такова, потому что через некоторое время характеристики блоков питания «проседают», а пиковые нагрузки могут вывести устройство из строя.

Как говорит информатика, устройство компьютера абсолютно не зависит от выбранного блока питания. Они универсальны и подходят для любой конфигурации. Однако более мощные блоки питания имеют больший размер и увеличенное количество однотипных разъемов. В большинстве случаев количество разъемов избыточно даже на блоках питания с наименьшей мощностью.

Лучше не использовать дешевые ПБ производства безымянных производителей. На устройства ПК подается низкое напряжение (от 3 до 12 вольт), и даже незначительное колебание этого показателя способно вывести из строя любую «железку». Кроме того, на практике такие блоки питания выдают четверть мощности по сравнению с данными в паспорте.

Вместо послесловия

Ликбез на тему "компьютерная сборка для чайников" завершен. Он не описывает абсолютно исчерпывающую информацию. В таких описаниях можно углубиться, описав технические детали, но для простого пользователя достаточно информации, которая предоставлена ​​в этой статье. Когда ты уже на этом уровне, ты не можешь назвать себя чайником или новичком.

Большинство из нас используют компьютер каждый божий день, но мало кто знает о внутреннем устройстве этой жизненно важной части нашей жизни.

Слово компьютер относится к объекту, который может принимать некоторые входные данные и производить некоторые выходные данные. На самом деле человеческий мозг сам по себе представляет собой сложный компьютер, и ученые с каждым годом узнают все больше о том, как он работает. Однако чаще всего слово «компьютер» используется для описания электронного устройства, содержащего микропроцессор.

Микропроцессор – это небольшое электронное устройство, которое может выполнять сложные вычисления в мгновение ока. Вы можете найти микропроцессоры во многих устройствах, которые вы используете каждый день, таких как автомобили, холодильники и телевизоры. Наиболее известным устройством с микропроцессором является персональный компьютер или ПК. Фактически понятие компьютера стало почти синонимом термина ПК.

Когда вы слышите слово "ПК", вы, вероятно, представляете закрытое устройство с прикрепленным видеоэкраном, клавиатурой и каким-либо указывающим устройством, например мышью или сенсорной панелью. Вы также можете представить различные формы ПК, такие как настольные компьютеры, башни и ноутбуки. Термин «ПК» ассоциируется с определенными брендами, такими как процессоры Intel или операционные системы Microsoft. Однако в этой статье мы определяем ПК как более общее вычислительное устройство со следующими характеристиками:

  • предназначен для использования одним человеком за раз
  • запускает операционную систему для взаимодействия между пользователем и микропроцессором
  • имеет некоторые общие внутренние компоненты, описанные в этой статье, такие как ЦП и ОЗУ.
  • запускает программные приложения, предназначенные для конкретной работы или игр.
  • позволяет добавлять и удалять аппаратное или программное обеспечение по мере необходимости

История ПК восходит к 1970-м годам, когда человек по имени Эд Робертс начал продавать компьютерные комплекты на базе микропроцессорного чипа, разработанного Intel. Робертс назвал свой компьютер Altair 8800 и продавал несобранные комплекты за 395 долларов. Popular Electronics опубликовала статью об этом наборе в январском номере 1975 года, и, к удивлению практически всех, наборы мгновенно стали хитом. Так началась эра персональных компьютеров [источники: Cerruzi, Lasar].

Несмотря на то, что Altair 8800 был первым настоящим персональным компьютером, Apple II, выпущенный пару лет спустя, ознаменовал начало популярности ПК как бытовой техники. Apple II от изобретателей Стива Джобса и Стива Возняка доказал, что в домах и школах есть спрос на компьютеры. Вскоре после этого на рынок ПК вышли давно зарекомендовавшие себя компьютерные компании, такие как IBM и Texas Instruments, а также новые бренды, такие как Commodore и Atari.

В этой статье мы заглянем внутрь ПК, чтобы узнать о его компонентах и ​​их функциях. Мы также рассмотрим основное программное обеспечение, используемое для загрузки и запуска ПК. Затем мы рассмотрим мобильные ПК и рассмотрим будущее компьютерных технологий.

Основные компоненты ПК

Чтобы понять, как работает ПК, давайте начнем с частей, из которых состоит машина. Ниже перечислены компоненты, общие для ПК, в том порядке, в котором они обычно собираются:

Чехол. Если вы используете ноутбук, корпус компьютера включает в себя клавиатуру и экран. Для настольных ПК корпус обычно представляет собой коробку с подсветкой, вентиляционными отверстиями и местами для подключения кабелей. Размер корпуса может варьироваться от небольших настольных блоков до высоких башен. Большой корпус не всегда означает более мощный компьютер; важно то, что внутри. Сборщики ПК проектируют или выбирают корпус в зависимости от типа материнской платы, которая должна поместиться внутри.

Материнская плата. Основной печатной платой вашего ПК является его материнская плата. Все компоненты, внутри и снаружи, каким-то образом подключаются через материнскую плату.Остальные компоненты, перечисленные на этой странице, являются съемными и поэтому могут быть заменены без замены материнской платы. Однако несколько важных компонентов прикреплены непосредственно к материнской плате. К ним относятся комплементарные металлооксидные полупроводники (CMOS), в которых хранится некоторая информация, например системные часы, когда компьютер выключен. Материнские платы бывают разных размеров и стандартов, наиболее распространенными на момент написания этой статьи являются ATX и MicroATX. Исходя из этого, материнские платы различаются по типу съемных компонентов, для работы с которыми они предназначены внутри, и по портам, доступным для подключения внешних устройств.

Электропитание. За исключением CMOS, которая питается от сменной батареи CMOS на материнской плате, каждый компонент вашего ПК зависит от своего источника питания. Блок питания подключается к источнику питания определенного типа, будь то батарея в случае мобильных компьютеров или розетка в случае настольных ПК. В настольном ПК вы можете увидеть блок питания, установленный внутри корпуса с подключением силового кабеля снаружи и несколькими подключенными кабелями внутри. Некоторые из этих кабелей подключаются непосредственно к материнской плате, а другие подключаются к другим компонентам, таким как диски и вентиляторы.

Центральный процессор (ЦП). ЦП, часто называемый просто процессором, представляет собой компонент, содержащий микропроцессор. Этот микропроцессор является сердцем всех операций ПК, и производительность как аппаратного, так и программного обеспечения зависит от производительности процессора. Intel и AMD являются крупнейшими производителями процессоров для ПК, хотя на рынке вы найдете и других производителей. Две распространенные архитектуры ЦП — 32-разрядная и 64-разрядная, и вы обнаружите, что определенное программное обеспечение зависит от этой архитектуры.

Оперативная память (ОЗУ). Даже самому быстродействующему процессору требуется буфер для хранения информации во время ее обработки. Оперативная память для ЦП — это то же самое, что столешница для повара: она служит местом, где ингредиенты и инструменты, с которыми вы работаете, ждут, пока вам не понадобится их взять и использовать. Для быстрого ПК необходимы как быстрый процессор, так и достаточное количество оперативной памяти. Каждый ПК имеет максимальный объем ОЗУ, который он может поддерживать, а слоты на материнской плате указывают тип ОЗУ, который требуется ПК.

Диски. Диск — это устройство, предназначенное для хранения данных, когда оно не используется. Жесткий диск или твердотельный накопитель хранит операционную систему и программное обеспечение ПК, которые мы рассмотрим более подробно позже. В эту категорию также входят оптические приводы, используемые, например, для чтения и записи дисков CD, DVD и Blu-ray. Накопитель подключается к материнской плате в зависимости от типа используемой технологии контроллера накопителя, включая старый стандарт IDE и новый стандарт SATA.

Охлаждающие устройства. Чем больше ваш компьютер обрабатывает, тем больше тепла он выделяет. ЦП и другие компоненты могут выдерживать определенное количество тепла. Однако, если ПК не охлаждается должным образом, он может перегреться, что приведет к дорогостоящему повреждению его компонентов и схем. Вентиляторы являются наиболее распространенным устройством, используемым для охлаждения ПК. Кроме того, ЦП покрыт металлическим блоком, называемым радиатором, который отводит тепло от ЦП. У некоторых серьезных пользователей компьютеров, таких как геймеры, иногда есть более дорогие решения для управления теплом, такие как система с водяным охлаждением, предназначенная для удовлетворения более интенсивных требований к охлаждению.

Кабели. Все компоненты, которые мы упоминали до сих пор, соединяются с помощью определенной комбинации кабелей. Эти кабели предназначены для передачи данных, питания или того и другого. ПК должны быть сконструированы таким образом, чтобы кабели аккуратно складывались внутри корпуса и не блокировали поток воздуха через него.

ПК обычно представляет собой гораздо больше, чем эти основные компоненты. Далее мы рассмотрим порты и периферийные устройства, которые позволяют вам взаимодействовать с компьютером, и то, как вы можете добавить еще больше компонентов, используя слоты расширения.

Компьютерное оборудование — это физическая часть компьютера, в отличие от компьютерного программного обеспечения, которое выполняется или работает на оборудовании. Аппаратное обеспечение компьютера меняется нечасто, тогда как программное обеспечение и данные изменяются часто. Термин «мягкий» относится к легко создаваемому, модифицированному или стираемому. Они отличаются от жестких физических компонентов компьютера.

Когда вы думаете о термине "компьютерное оборудование", вы, вероятно, думаете о внутренней части своего персонального компьютера дома или в классе. Однако компьютерное оборудование конкретно не относится к персональным компьютерам. Вместо этого это все типы компьютерных систем. Компьютерное оборудование используется во встроенных системах автомобилей, микроволновых печах, проигрывателях компакт-дисков, DVD-проигрывателях и многих других устройствах. В 2003 году только 0,2% всех проданных микропроцессоров предназначались для персональных компьютеров. Сколько других вещей в вашем доме или классе использует компьютерное оборудование?

Материнская плата¶

Материнская плата — это корпус или основной блок компьютера, через который взаимодействуют все остальные компоненты. Это центральная печатная плата, составляющая сложную электронную систему. Материнская плата обеспечивает электрические соединения, посредством которых взаимодействуют другие компоненты системы. Материнская плата включает в себя множество компонентов, таких как: центральный процессор (ЦП), оперативная память (ОЗУ), встроенное ПО, а также внутренние и внешние шины.

Центральный процессор¶

Центральный процессор (ЦП; иногда его называют просто процессором) — это машина, которая может выполнять компьютерные программы. Иногда его называют мозгом компьютера.

Есть четыре шага, которые используют почти все ЦП в своей работе: выборка, декодирование, выполнение и обратная запись. Первый шаг, выборка, включает в себя извлечение инструкции из памяти программы. На этапе декодирования инструкция разбивается на части, которые имеют значение для других частей ЦП. На этапе выполнения различные части ЦП, такие как арифметико-логическое устройство (ALU) и устройство с плавающей запятой (FPU), подключаются, чтобы они могли выполнять желаемую операцию. Последний шаг, обратная запись, просто записывает результаты шага выполнения в некоторую форму памяти.

Оперативная память¶

Оперативная память (ОЗУ) — это оперативная память, которая очищается при выключении компьютера. Оперативная память подключается непосредственно к материнской плате и используется для хранения запущенных в данный момент программ. Оперативная память — это набор интегральных схем, которые позволяют обращаться к хранимым данным в любом порядке (почему он называется случайным). Существует множество различных типов оперативной памяти. Различия между этими различными типами включают: доступ для записи и только для чтения, статический и динамический, энергозависимый и энергонезависимый и т. д.

Прошивка¶

Прошивка загружается из постоянной памяти (ПЗУ), запускаемой из базовой системы ввода-вывода (BIOS). Это компьютерная программа, встроенная в аппаратное устройство, например микроконтроллер. Как следует из названия, прошивка находится где-то между аппаратным и программным обеспечением. Как и программное обеспечение, это компьютерная программа, которая выполняется микропроцессором или микроконтроллером. Но он также тесно связан с аппаратным обеспечением и не имеет большого значения вне его. Большинство устройств, подключенных к современным системам, представляют собой самостоятельные компьютеры специального назначения, на которых работает собственное программное обеспечение. Некоторые из этих устройств хранят это программное обеспечение («прошивку») в ПЗУ внутри самого устройства.

Источник питания¶

Блок питания, как следует из его названия, — это устройство, которое подает питание на все компоненты компьютера. В его корпусе находится трансформатор, регулятор напряжения и (обычно) охлаждающий вентилятор. Блок питания преобразует около 100-120 вольт переменного тока в низковольтный постоянный ток для использования внутренними компонентами. Наиболее распространенные компьютерные блоки питания построены в соответствии с форм-фактором ATX. Это позволяет взаимозаменять различные блоки питания с различными компонентами внутри компьютера. Блоки питания ATX также предназначены для включения и выключения с помощью сигнала от материнской платы и обеспечивают поддержку современных функций, таких как режим ожидания.

Съемные носители¶

Если вы что-то вставляете в компьютер и вынимаете, скорее всего, это съемный носитель. Существует множество различных съемных носителей. Наиболее популярными, вероятно, являются приводы CD и DVD, которые в наши дни есть почти на каждом компьютере. Есть некоторые новые дисководы, такие как Blu-ray, которые могут хранить гораздо больший объем информации, чем обычные CD или DVD. Одним из видов съемных носителей, который становится менее популярным, являются дискеты.

Компакт-диски являются наиболее распространенным типом съемных носителей. Они недороги, но и имеют короткий срок службы. Есть несколько видов компакт-дисков. CD-ROM, что означает компакт-диск только для чтения, широко используются для распространения компьютерного программного обеспечения, хотя на них можно хранить данные любого типа. CD-R — это еще один вариант, на который можно записать только один раз, но который можно прочитать много раз. CD-RW (перезаписываемый) можно записывать более одного раза, а также читать более одного раза. Некоторые другие типы компакт-дисков, которые не так популярны, включают Super Audio CD (SACD), Video Compact Disc (VCD), Super Video Compact Disc (SVCD), PhotoCD, PictureCD, CD-i и Enhanced CD.

В компьютере есть два типа устройств, использующих компакт-диски: дисковод компакт-дисков и устройство записи компакт-дисков.Привод CD-ROM, используемый для чтения компакт-дисков. Привод записи компакт-дисков может читать и записывать компакт-диски. Приводы для записи компакт-дисков гораздо более популярны среди новых компьютеров, чем дисководы для компакт-дисков. Оба типа дисководов для компакт-дисков называются дисководами для оптических дисков, поскольку они используют лазерный луч или электромагнитные волны для чтения или записи данных на компакт-диск или с него.

DVD (цифровые универсальные диски) — еще один популярный формат оптических дисков. Основное применение DVD-дисков — хранение видео и данных. Большинство DVD-дисков имеют те же размеры, что и компакт-диски. Как и у компакт-дисков, существует множество различных вариаций. DVD-ROM содержит данные, которые можно только читать, но не записывать. DVD-R и DVD+R можно записать один раз, а затем использовать как DVD-ROM. Диски DVD-RAM, DVD-RW или DVD+RW содержат данные, которые можно многократно стирать и перезаписывать. Диски DVD-Video и DVD-Audio соответственно относятся к правильно отформатированному и структурированному видео- и аудиосодержимому. Устройства, использующие DVD, очень похожи на устройства, использующие компакт-диски. Существует привод DVD-ROM, а также устройство записи DVD, которые работают так же, как привод CD-ROM и устройство записи компакт-дисков. Существует также дисковод DVD-RAM, который считывает и записывает вариант DVD-RAM для DVD.

Blu-ray¶

Blu-ray – это новый формат оптических дисков. Его основные области применения — видео высокой четкости и хранение данных. Диск имеет те же размеры, что и CD или DVD. Термин «Blu-ray» происходит от синего лазера, используемого для чтения и записи на диск. Диски Blu-ray могут хранить гораздо больше данных, чем CD или DVD. Двухслойный диск Blu-ray может хранить до 50 ГБ, что почти в шесть раз превышает емкость двухслойного DVD (ВАУ!). Диски Blu-ray имеют аналогичные устройства, используемые для их чтения и записи, как и компакт-диски. Дисковод BD-ROM может читать только диски Blu-ray, а устройство записи BD может читать и записывать диски Blu-ray.

Диска¶

Диета – это тип хранилища данных, состоящий из диска с тонким гибким ("гибким") магнитным носителем данных, заключенного в квадратную или прямоугольную пластиковую оболочку. Дискеты читаются и записываются дисководом гибких дисков. Дискеты умирают и заменяются оптическими и флэш-накопителями. Многие новые компьютеры больше не поставляются с дисководами для гибких дисков, но есть много старых компьютеров с дисководами для гибких дисков. Хотя дискеты очень дешевы, объем памяти на них по сравнению с объемом памяти по цене флэш-накопителей делает использование гибких дисков неразумным.

Внутренняя память¶

Внутреннее хранилище — это аппаратное обеспечение, которое хранит данные внутри компьютера для последующего использования и остается постоянным, даже когда компьютер обесточен. Существует несколько различных типов внутренней памяти. Жесткие диски являются наиболее популярным типом внутренней памяти. Популярность твердотельных накопителей росла медленно. Контроллер дискового массива популярен, когда вам нужно больше памяти, чем может вместить один жесткий диск.

Жесткий диск¶

Жесткий диск (HDD) – это энергонезависимое запоминающее устройство, которое хранит закодированные в цифровом виде данные на быстро вращающихся пластинах с магнитными поверхностями. В наши дни почти каждый новый компьютер поставляется с жестким диском, если только он не поставляется с новым твердотельным накопителем. Типичные жесткие диски для настольных ПК хранят от 120 до 400 ГБ, вращаются со скоростью 7200 об/мин и имеют скорость передачи данных 1 Гбит/с или выше. Доступ к жестким дискам осуществляется через шину одного из нескольких типов, включая параллельную шину ATA (также называемую IDE), последовательную шину ATA (SATA), SCSI, Serial Attached SCSI и Fibre Channel.

Твердотельный накопитель¶

Твердотельный накопитель (SSD) – это устройство хранения данных, в котором для хранения постоянных данных используется твердотельная память. SSD эмулирует жесткий диск, поэтому легко заменяет его в любом приложении. SSD начали появляться в ноутбуках, потому что они могут быть меньше, чем HDD. В настоящее время твердотельные накопители дороже на единицу емкости, чем жесткие диски, поэтому они не так быстро завоевали популярность.

Контроллер дискового массива¶

Контроллер дискового массива — это устройство, которое управляет физическими дисками и представляет их компьютеру как логические единицы. Он почти всегда реализует аппаратный RAID. RAID (избыточный массив независимых дисков) — это технология, использующая одновременное использование двух или более жестких дисков для достижения более высокого уровня производительности, надежности и/или увеличения объема данных. Контроллер дискового массива также предоставляет дополнительный дисковый кэш.

Компьютерное оборудование (обычно называемое просто аппаратным обеспечением, когда речь идет о вычислительном контексте) – это совокупность физических элементов, составляющих компьютерную систему.Компьютерное оборудование — это физические части или компоненты компьютера, такие как монитор, мышь, клавиатура, хранилище компьютерных данных, жесткий диск (HDD), графические карты, звуковые карты, память, материнская плата и т. д., все из которых физические объекты, которые осязаемы. Напротив, программное обеспечение — это инструкции, которые могут храниться и выполняться аппаратным обеспечением.

Программное обеспечение – это любой набор машиночитаемых инструкций, которые предписывают процессору компьютера выполнять определенные операции. Сочетание аппаратного и программного обеспечения образует пригодную для использования вычислительную систему.

Архитектура фон Неймана

Схема архитектуры фон Неймана.

Шаблоном для всех современных компьютеров является архитектура фон Неймана, подробно описанная в статье 1945 года венгерского математика Джона фон Неймана. В нем описывается архитектура конструкции электронного цифрового компьютера с подразделениями блока обработки, состоящего из арифметико-логического блока и регистров процессора, блока управления, содержащего регистр инструкций и программный счетчик, памяти для хранения как данных, так и инструкций, внешнего запоминающего устройства, и механизмы ввода и вывода. [3] Значение термина эволюционировало и означает компьютер с хранимой программой, в котором выборка инструкций и операция с данными не могут выполняться одновременно, поскольку они используют общую шину. Это называется узким местом фон Неймана и часто ограничивает производительность системы.

Продажи

Третий год подряд продажи через каналы B2B (продажи через дистрибьюторов и коммерческих реселлеров) в США выросли: к концу 2013 года они выросли почти на 6 % и составили 61,7 миллиарда долларов. Впечатляющий рост стал самым быстрым ростом продаж с момента окончания рецессии. Рост продаж ускорился во второй половине года, достигнув пика в четвертом квартале, увеличившись на 6,9 % по сравнению с четвертым кварталом 2012 года.

Разные системы

Сегодня используется несколько различных типов компьютерных систем.

Персональный компьютер

Аппаратное обеспечение современного персонального компьютера: 1. Монитор 2. Материнская плата 3. Процессор 4. Оперативная память 5. Карты расширения6. Источник питания 7.Привод оптических дисков8. Жесткий диск9. Клавиатура 10.Мышь.

Внутри изготовленного на заказ компьютера: блок питания внизу имеет собственный охлаждающий вентилятор.

Персональный компьютер, также известный как ПК, является одним из наиболее распространенных типов компьютеров благодаря своей универсальности и относительно низкой цене. Ноутбуки, как правило, очень похожи, хотя могут использовать компоненты с меньшим энергопотреблением или меньшими размерами.

Корпус компьютера представляет собой пластиковый или металлический корпус, в котором находится большинство компонентов. Те, что можно найти на настольных компьютерах, обычно достаточно малы, чтобы поместиться под столом, однако в последние годы более распространенными стали более компактные конструкции, такие как универсальные конструкции от Apple, а именно iMac. Хотя корпус в основном может быть большим или маленьким, важнее то, для какого форм-фактора материнской платы он предназначен. Ноутбуки — это компьютеры, которые обычно имеют форм-фактор раскладушки, однако в последние годы стали появляться отклонения от этого форм-фактора, такие как ноутбуки со съемным экраном, которые сами по себе становятся планшетными компьютерами.

Электропитание

Блок питания (PSU) преобразует электроэнергию переменного тока (AC) в низковольтную энергию постоянного тока для внутренних компонентов компьютера. Ноутбуки могут работать от встроенного аккумулятора обычно в течение нескольких часов.

Материнская плата

Материнская плата является основным компонентом компьютера. Это большая прямоугольная плата со встроенной схемой, которая соединяет другие части компьютера, включая ЦП, ОЗУ, дисководы (CD, DVD, жесткий диск или любые другие), а также любые периферийные устройства, подключенные через порты или слоты расширения.

К компонентам, непосредственно прикрепленным к материнской плате или являющимся ее частью, относятся:

  • ЦП (центральный процессор) выполняет большую часть вычислений, обеспечивающих работу компьютера, и иногда его называют «мозгом» компьютера. Обычно он охлаждается радиатором и вентилятором. Большинство новых процессоров включают встроенный графический процессор (GPU).
  • Набор микросхем, включающий северный мост, обеспечивает связь между ЦП и другими компонентами системы, включая основную память.
  • Оперативная память (ОЗУ) хранит код и данные, к которым активно обращается ЦП.
  • В постоянном запоминающем устройстве (ПЗУ) хранится BIOS, который запускается, когда компьютер включается или иным образом начинает выполнение, процесс, известный как начальная загрузка или «загрузка» или «загрузка». BIOS (базовая система ввода-вывода) включает загрузочную прошивку и прошивку управления питанием.В более новых материнских платах вместо BIOS используется унифицированный расширяемый интерфейс встроенного ПО (UEFI).
  • Шины соединяют ЦП с различными внутренними компонентами и платами расширения для графики и звука.
  • Батарея CMOS также прикреплена к материнской плате. Эта батарейка такая же, как батарейка для часов или батарейка для пульта к центральному замку автомобиля. Большинство батарей имеют тип CR2032, который питает память даты и времени в чипе BIOS.

Дополнительные карты

Плата расширения в вычислительной технике — это печатная плата, которую можно вставить в слот расширения материнской платы или объединительной платы компьютера, чтобы расширить функциональные возможности компьютерной системы через шину расширения. Карты расширения можно использовать для получения или расширения функций, не предлагаемых материнской платой.

Устройства хранения

Компьютерное хранилище данных, часто называемое хранилищем или памятью, относится к компьютерным компонентам и носителям записи, которые сохраняют цифровые данные. Хранение данных является основной функцией и фундаментальным компонентом компьютеров. Цена на твердотельные накопители (SSD), которые хранят данные во флэш-памяти, за последние годы значительно снизились, что делает их лучшим выбором, чем когда-либо, для добавления к компьютеру, чтобы ускорить загрузку и доступ к файлам.

  • Фиксированные носители
    • Данные хранятся на компьютере с использованием различных носителей. Жесткие диски используются практически во всех старых компьютерах из-за их большой емкости и низкой стоимости, но твердотельные накопители быстрее и энергоэффективнее, хотя в настоящее время они дороже жестких дисков, поэтому их часто можно найти в более дорогих компьютерах. В некоторых системах может использоваться контроллер дискового массива для повышения производительности или надежности.
    • Для передачи данных между компьютерами можно использовать флэш-накопитель USB или оптический диск. Их полезность зависит от возможности чтения другими системами; на большинстве машин есть дисковод для оптических дисков, и практически все имеют порт USB.

    Периферийные устройства ввода и вывода

    Устройства ввода и вывода обычно располагаются снаружи корпуса основного компьютера. Следующее является либо стандартным, либо очень общим для многих компьютерных систем.

    • Ввод
      • Устройства ввода позволяют пользователю вводить информацию в систему или управлять ее работой. Большинство персональных компьютеров оснащены мышью и клавиатурой, но в ноутбуках вместо мыши обычно используется сенсорная панель. К другим устройствам ввода относятся веб-камеры, микрофоны, джойстики и сканеры изображений.
      • Устройства вывода отображают информацию в удобочитаемой форме. К таким устройствам могут относиться принтеры, динамики, мониторы или устройства для тиснения шрифтом Брайля.

      Мейнфрейм

      Мейнфрейм IBM System z9.

      Мейнфрейм – это гораздо более крупный компьютер, который обычно занимает комнату и может стоить во много сотен или тысяч раз больше, чем персональный компьютер. Они предназначены для выполнения большого количества расчетов для государственных органов и крупных предприятий.

      Ведущие вычисления

      В 1960-х и 1970-х годах все больше и больше отделов начали использовать более дешевые специализированные системы для конкретных целей, таких как управление процессами и автоматизация лабораторий.

      Суперкомпьютер

      Суперкомпьютер внешне похож на мейнфрейм, но вместо этого предназначен для выполнения чрезвычайно ресурсоемких вычислительных задач. По состоянию на ноябрь 2013 года самым быстрым суперкомпьютером в мире является Tianhe-2 в Гуанчжоу, Китай.

      Термин суперкомпьютер не относится к конкретной технологии. Скорее это указывает на самые быстрые компьютеры, доступные в любой момент времени. В середине 2011 года самые быстрые суперкомпьютеры могли похвастаться скоростью, превышающей один петафлопс, или 1000 триллионов операций с плавающей запятой в секунду. Суперкомпьютеры быстры, но чрезвычайно дороги, поэтому они обычно используются крупными организациями для выполнения задач, требующих больших вычислительных ресурсов, связанных с большими наборами данных. Суперкомпьютеры обычно работают с военными и научными приложениями. Хотя они стоят миллионы долларов, они также используются для коммерческих приложений, где необходимо анализировать огромные объемы данных. Например, крупные банки используют суперкомпьютеры для расчета рисков и доходности различных инвестиционных стратегий, а организации здравоохранения используют их для анализа гигантских баз данных данных пациентов, чтобы определить оптимальные методы лечения различных заболеваний и проблем, с которыми сталкивается страна.

      Обновление оборудования

      При использовании компьютерного оборудования обновление означает добавление к компьютеру нового оборудования, которое повышает его производительность, увеличивает мощность или добавляет новые функции. Например, пользователь может выполнить обновление оборудования, заменив жесткий диск на твердотельный накопитель, чтобы повысить производительность или увеличить объем хранимых файлов.Кроме того, пользователь может увеличить объем оперативной памяти, чтобы компьютер работал более плавно. Пользователь мог добавить карту расширения USB 3.0, чтобы в полной мере использовать устройства USB 3.0. Выполнение таких обновлений оборудования может быть необходимо для старых компьютеров, чтобы они соответствовали системным требованиям программы.

      Читайте также: