Хотите научиться разбираться в компьютерных комплектующих без помощи специалистов и проводить усовершенствование своего компьютера самостоятельно? Для этого вам понадобятся базовые знания внутреннего устройства ПК, которые вы получите, прочитав эту статью.

В эпоху 90-х, когда рынок персональных компьютеров в России только начинал зарождаться, те немногие фирмы, осуществлявшие продажу компьютерной техники, в основном предлагали покупателям уже собранные системные блоки. Собирались они в большинстве своем, там же в офисе, на «коленках», под заказ покупателя из комплектующих, что бог послал, а качество этой самой пресловутой сборки напрямую зависело от прямых рук сборщика. Но разве в то время на это кто-то обращал внимание? Брендовых решений на рынке практически не было, а даже такой кустарный вариант домашнего компьютера был явлением редким и очень дорогим.

На рубеже веков ситуация в компьютерной индустрии кардинально изменилась. Активное развитие IT-технологий привело к бурному росту высокотехнологичного производства в Азии. На рынок хлынул большой поток всевозможных комплектующих и периферии, создав условия здоровой конкуренции, которая привела к существенному снижению цен на компьютерное железо, а это в свою очередь дало мощный толчок к массовому распространению ПК. Компьютерные магазины стали плодиться как грибы, привлекая покупателей все новыми видами услуг, среди которых, одной из самых популярных, была сборка ПК на заказ. Суть ее заключалась в том, что покупатель сам выбирал комплектующие для своего будущего компьютера и уже через час, полтора забирал его из магазина в собранном виде.

Наиболее же продвинутые пользователи пошли еще дальше. Именно в этот период стала активно практиковаться сборка системного блока своими руками, благо всевозможных сопутствующих этой тематике изданий было достаточно. Такой способ обзавестись вожделенным домашним компьютером был существенно дешевле, чем покупка готового решения (как минимум не надо было платить за сборку). Еще одним плюсом «самосбора» является возможность подобрать комплектующие определенного производителя и качества, не привязываясь к ассортименту одного магазина. Собрав компьютер самостоятельно, в дальнейшем можно было беспрепятственно осуществлять его апгрейд (усовершенствование) или просто заменять/добавлять какие-либо комплектующие не боясь потери гарантии, так как она в таком случае была на каждую деталь по-отдельности. А вот при покупке готового «системника» все комплектующие внутри него опечатывались стикерами, надрыв которых, как правило, был поводом для отказа вам в исполнении гарантийных обязательств, в случае возникновения каких-либо неисправностей.

В последнее время вопрос сборки компьютера своими руками как-то отходит на задний план. Во-первых, частично виной тому является массовое распространение ноутбуков, нетбуков и моноблоков, мобильность которых в глазах многих пользователей предпочтительнее громоздких десктопов. А во-вторых, в нынешнее время готовые решения вместе с предустановленной операционной системой сейчас зачастую стоят дешевле, чем «самосбор» и отдельная коробка с ОС. Особенно это касается, наиболее массовых, нижнего и среднего сегментов рынка.

Так нужно ли вообще современному пользователю компьютерной техники знание ее внутренностей? Для того, чтобы ответить на этот вопрос, я приведу несколько ситуаций, в которых знание устройства ПК, на мой взгляд, вам бы сильно пригодилось:

- Самостоятельная покупка нового компьютера. Думаю, то, что это достаточно ответственный момент, объяснять не надо. И если вы не хотите быть обманутым или как минимум разочарованным своей будущей покупкой, то хотя бы поверхностные знания начинки компьютера категорически рекомендуются. Помните, что фразы: «Мне нужен компьютер для интернета, просмотра фильмов, прослушивания музыки и что бы поиграть иногда» явно не достаточно для продавца, что бы он смог подобрать для вас оптимальное решение. Как правило, таким требованиям будет удовлетворять достаточно большое количество предложений и выбирать из них, в таком случае, получается, будет продавец-консультант, а не вы. А раз так, вы сильно рискуете приобрести то, что совершенно не будет соответствовать вашим ожиданиям.

Наверняка перед покупкой, у вас будет желание изучить текущие цены на компьютерную технику, чтобы хотя бы приблизительно понимать, какие затраты вас ожидают. Предварительно изучая ассортимент готовых решений в магазине, на ценниках, в прайс-листах или интернет каталогах, название тех или иных устройств скорее всего вам будет представлены например в следующем виде:

Системный блок Core i5-2310/S1155/H61/4Gb DDR3-1333/1024Mb HD6770/HDD 500Gb-7200-16Mb/DVD+-RW/Sound 7.1/GLAN/ATX 450W

Ноутбук15.6”/i7-2630QM(2.00)/4Gb/GTX460M-1Gb/750Gb/DVD-RW/WiFi/BT/Cam/W7HP64

Если вы еще не знакомы с внутренним устройством компьютера, то я практически уверен, что в этих названиях, содержащих важнейшие характеристики устройств, вы ровным счетом ничего не поняли. Дочитав эту статью до конца, вы спокойно сможете понять, что же означает эта абракадабра.

Самостоятельный апгрейд и покупка комплектующих (усовершенствование компьютера путем добавления или частичной замены деталей компьютера). В полной мере эта возможность применима только к системным блокам, так как в мобильных устройствах возможности апгрейда ограничиваются лишь двумя подсистемами: оперативной памятью и жестким диском. Поэтому при покупке ноутбуков, нетбуков или моноблоков необходимо сразу четко определиться с требуемой вам производительностью устройства, что при отсутствии знаний внутреннего устройства, сделать практически невозможно. В десктопах вы в любой момент при желании сможете что-то заменить или добавить, а старые железки продать на каком-нибудь интернет-аукционе. Вообще, самостоятельная покупка комплектующих в магазинах, а так же их продажа и обмен через различные «железячные» барахолки на просторах интернета, могут существенно снизить ваши расходы, направленные на модернизацию компьютера. Но и здесь есть свои подводные камни.

Неправильный выбор комплектующих при покупке нового системного блока, может привести к тому, что модификация вашего компьютера будет практически невозможна. А если и возможна, то только путем замены практически всех компонентов, что как вы понимаете, апгрейдом уже не назовешь. Да и названия комплектующих, так же как и готовых компьютеров, не менее запутаны и трудны для восприятия несведущему покупателю.

- Самостоятельный мелкий ремонт. Здесь, как и в случае с апгрейдом, знание внутреннего устройства ПК в полной мере пригодится только владельцам стационарных компьютеров. Например, у вас дома случился скачок напряжения, что не такая уж большая редкость. Последствием этого события нередко является частичный выход вашего компьютера из строя. В целях экономии денежных средств, ваших нервов, времени и сил, при определенных знаниях, замену сгоревших комплектующих без труда можно произвести прямо у себя дома. Тем более в таких случаях везти ваш компьютер на гарантийное обслуживание практически бесполезно, так как такого рода повреждения под гарантию не попадают. Даже если ваших знаний не хватит для осуществления замены, вышедших из строя деталей, как минимум, вы сможете оценить их стоимость на рынке и купить самостоятельно по более выгодной цене, чем вам предложат в сервисном центре. Таким образом возможно не только снизить затраты на ремонт, но и избежать несанкционированной установки деталей, бывших в употреблении, выдаваемых за новые.

МЕТОДИКА

Наш ознакомительный процесс с устройством ПК мы начнем с описания основных его компонентов. В современных настольных компьютерах и ноутбуках их насчитывают семь:

• Системная плата
• Центральный процессор
• Оперативная память
• Видеокарта
• Жесткий диск
• Оптический привод
• Блок питания и корпус

О каждом из них мы поговорим подробно, а в конце описания будем рассматривать примеры реальных названий комплектующих из каталогов фирм-продавцов компьютерного железа. Таким образом, полученные теоретические знания, мы будем сразу учиться применять на практике. В завершении обзора, для полноты картины, коротко рассмотрим дополнительные устройства, устанавливаемые в мобильные и настольные ПК для расширения их функциональных возможностей.

ЦЕНТРАЛЬНЫЙ ПРОЦЕССОР (ЦП или центральное процессорное устройство ЦПУ) - главная часть аппаратного обеспечения компьютера и его вычислительный центр. По сути, он является исполнителем машинных инструкций и предназначен для выполнения сложных компьютерных программ. У ЦПУ есть несколько главных характеристик, но для обычного обывателя важны лишь две - тактовая частота и количество ядер. Первые массовые многоядерные процессоры для настольных ПК были выпущены в начале 2006 года и на данный момент почти полностью вытеснили одноядерные.

Для значительного ускорения вычислений, любой современный процессор оснащен встроенной памятью с очень быстрым доступом, которая предназначена для хранения данных, которые могут быть запрошены процессором с наибольшей вероятностью. Называется этот буфер кэшем и может быть первого (L1), второго (L2) или третьего (L3) уровня. Самой быстрой памятью и по сути, неотъемлемой частью процессора, является кэш первого уровня, объем которого совсем невелик и составляет 128 Кб (64x2). Большинство современных ЦПУ без кэша L1 функционировать не могут. Вторым по быстродействию следует L2-кэш и в объеме может достигать 1-12 Мб. Ну и самым медленным, но зато и самым внушительным по размеру (может быть более 24 Мб) является кэш третьего уровня и имеется далеко не у всех процессоров.

Еще одним немаловажным моментом является понятие процессорного разъема или гнезда процессора, называемого сокетом (Socket), в который этот самый процессор устанавливается. Различные поколения или семейства ЦПУ, как правило, устанавливаются в свои уникальные разъемы и этот факт необходимо учитывать при подборе связки материнская плата - процессор.

Из-за сложности и высокотехнологичности производства, высочайшим требованиям к качеству продукции, конкурентоспособных компаний выпускающих центральные процессоры не так уж и много, а для рынка настольных ПК так и всего две - Intel и AMD. Их давнее соперничество началось еще в начале 90-ых, правда за эти 20 лет доля продаваемых процессоров компанией AMD, всегда была значительно ниже доли Intel. Тем не менее, продукция Advanced Micro Devices всегда отличалась привлекательным соотношением производительность/цена при достаточно демократичной розничной стоимости своей продукции, что дает ей возможность достаточно уверенно удерживать свою долю рынка, равной около 19% от общемировой доли.

Для удобства позиционирования на рынке, каждый производитель разделяет свою продукцию на различные семейства, в зависимости от возможностей и производительности процессоров. В рамках данной статьи мы познакомимся только с теми линейками компаний, которые актуальны на данный момент и находятся в розничной продаже.

• Sempron - самый низкобюджетный процессор для настольных ПК и мобильных устройств являющийся прямым конкурентом процессорам Celeronкомпании Intel. Основной нишей данного процессора являются простые приложения для повседневной работы.
• PhenomII - многоядерное семейство высокопроизводительных процессоров, предназначенных для решения любых задач. Является флагманской линейкой для настольных компьютеров и содержит в себе процессоры с количеством ядер от 2 до 6.
• AthlonII - многоядерное семейство процессоров, созданное как очень бюджетная альтернатива более дорогим процессорам серии Phenom II. Предназначен для решения повседневных задач и ориентирован как вариант для "бюджетных" игровых систем и ПК с весьма приличной производительностью.
• A- Series- новейшее четырехъядерное семейство процессоров, являющееся на данный момент последней разработкой компании AMD, поступившей в продажу. Отличительной чертой данной серии служит встроенная в ядро процессора, графическая видеокарта Radeon.

• Celeron - большое семейство низкобюджетных процессоров, предназначенное для использования в домашних и офисных компьютерах начального уровня.
• PentiumDual-Core - устаревшее семейство бюджетных двухъядерных процессоров для недорогих домашних и офисных систем. Не смотря на то, что процессоры этой серии до сих пор повсеместно продаются, большинство пользователей в нынешнее время делает свой выбор в пользу более актуального и рентабельного Core i3.
• Core i3 - новое поколение двухъядерных процессоров начального и среднего уровня цены и производительности. Призваны заменить морально устаревшие Pentium Dual-Core на архитектуре старого поколения Intel Core 2. Имеют встроенный графический процессор и встроенный контроллер памяти.
• Core i5 - семейство процессоров среднего уровня цены и производительности. ЦПУ данной серии могут содержать 2 или 4 ядра и в большинстве своем встроенную графическую карту. Отличное решение для «игровых» и мультимедийных систем. Поддерживают технологию TurboBoost, которая заключается в автоматическом разгоне процессора под нагрузкой.
• Core i7 - флагманская линейка процессоров от компании Intel. Устанавливаются в высокопроизводительные системы, предназначенные для решения задач любой сложности. Поддерживает Turbo Boost, с которой процессор автоматически увеличивает производительность тогда, когда это необходимо.

Таблица основных характеристик семейств процессоров для настольных ПК компаний Intel и AMD

Заканчивая эту тему, напоследок, давайте заглянем в прайс-лист любой компьютерной компании и попробуем разобраться в какой-нибудь позиции из каталога процессоров, применив только что полученные знания. Например, расшифруем запись вида:

«Процессор Socket 1155 Intel Core i5 G620 (2.6GHz, L3 3Mb) BOX».

• Socket 1155 - процессор устанавливается в разъем типа LGA 1155
• Intel Core i5 - процессор относится к семейству Core i5 и произведен компанией Intel
• G620 - модель процессора
• 2.6GHz - тактовая частота процессора (чем она выше, тем процессор быстрее)
• L3 3Mb - процессор имеет кэш третьего уровня, который равен 3 мегабайтам
• BOX - означает, что процессор идет в комплекте с вентилятором и имеет фирменную трехлетнюю гарантию (OEM - без вентилятора и гарантия 1 год)

ОПЕРАТИВНАЯ ПАМЯТЬ (оперативное запоминающее устройство ОЗУ)- важнейшая часть системы, отвечающая за временное хранение данных и команд, необходимых процессору для выполнения различных операций. Основными характеристиками памяти являются ее тактовая частота, от которой зависит ее пропускная способность и объем.

Не менее важным показателем для памяти является поколение, к которому оно относится. Естественно, что память разных поколений имеет совершенно разные характеристики (напряжение питания, энергопотребление, тактовую частоту, пропускную способность, латентность и т.д.). В рамках этого обзора, мы не будет на этом подробно останавливаться, единственное, что вам необходимо помнить, что разъемы для установки модулей памяти для разных поколений различны, и это необходимо учитывать при выборе связки оперативная память - материнская плата.

В современных настольных и мобильных ПК в основном используется память типа DIMM (двухсторонний модуль памяти) DDR (синхронная динамическая память с произвольным доступом и удвоенной скоростью передачи данных) трех разных поколений. Номер поколения всегда отражается в названии модуля памяти. Нужно отметить, что на данный момент память первого поколения DDR является уже сильно устаревшей и встретить ее можно только в компьютерах четырех, пятилетней давности, а ОЗУ второго поколения DDR2 на данный момент активно замещается DDR3.

Теперь давайте посмотрим, как выглядит название модуля памяти в реальном каталоге компьютерной компании, и попытаемся в нем разобраться. Например:

«Оперативная память 4Gb PC3-10600 1333MHz DDR3 DIMM» .

• 4Gb - объем модуля памяти
• PC3 - 10600 - максимальная пропускная способность памяти (пиковый объем данных, которым оперативная память может за секунду обмениваться с процессором). В данном случае она равна 10667 Мб/сек.
• 1333MHz - тактовая частота памяти
• DDR3 - поколение памяти
• DIMM- форм фактор модуля ОЗУ

Иногда оперативная память продается в комплекте по 2 или 3 модуля, например: «Оперативная память 4Gb (2x2Gb) PC3-10600 1333MHz DDR3 DIMM». Для чего это делается? Дело в том, что в современных компьютерах используется двухканальный (гораздо реже трехканальный) режим работы памяти, который на практике повышает пропускной режим работы памяти до 70%, что, несомненно, повышает общую производительность системы. Чтобы этот режим включился, на компьютере модули оперативной памяти должны устанавливаться парами (тройками), а эта пара (тройка) должна иметь одинаковые характеристики.

Двухканальный режим Трехканальный режим

Именно поэтому производители уже на заводе отбирают попарно (по три) модули памяти и тестируют их на предмет безошибочной совместной работы. Прошедшие тест модули упаковываются вместе и продаются уже комплектом. Но это не означает, что модули, которые продаются по отдельности, не смогут нормально работать вместе. Просто вероятность возникновения каких-либо ошибок все же существует, хотя она очень мала. Всегда старайтесь задействовать многоканальный режим работы памяти для повышения производительности, устанавливая модули только парами (тройками). Запомните это.

ВИДЕОКАРТА (графический адаптер, графическая карта, видеоадаптер) - устройство, которое формирует графический образ и выводить его на экран монитора. В эпоху зарождения настольных ПК графические адаптеры выполняли лишь функцию вывода на экран уже сформированного процессором изображения. Нынешнее же поколение графических карт занимается не только выводом изображения, но и самостоятельно формирует его.

Современные видеоадаптеры могут быть встроенными (интегрированными) в системную плату компьютера или являться платой расширения, которая вставляется в специальный разъем для видеокарт PCI-Express (ранее таким разъемом был AGP, который сейчас устарел) на материнской плате. Первая группа адаптеров, как правило, используется в бюджетных решениях для работы с офисными приложениями, где речи не идет о формировании сложных трехмерных изображений и вообще требования к графической составляющей невелики. И хотя последнее время многие интегрированные решения уже позволяют пользователям смотреть видео высокой четкости (HD) и наслаждаться трехмерной (3D) графикой начального уровня, их возможности не идут ни в какое сравнение с возможностями видеокарт, которые выпускаются, как самостоятельные решения.

По сути, видеоадаптер, являющийся самостоятельной платой расширения - это еще один компьютер в вашем компьютере. Он имеет собственный графический процессор (GPU) или даже два, видеопамять (GDDR), систему охлаждения, систему питания, видеоконтроллер и цифроаналоговый преобразователь. Столь сложное устройство видеокарты обусловлено очень высокими требованиями к вычислительным ресурсам для построения реалистичной и динамичной трехмерной картинки в реальном времени. Поэтому для того, чтобы насладиться в полной мере красотами современных 3D-игр, необходимо, что бы ваш компьютер был оснащен графической картой самого высокого уровня.

Основными характеристиками видеокарты являются тактовые частоты видеопроцессора и видеопамяти, количество работающих исполнительных блоков внутри графического процессора, ширина шины видеопамяти (влияет на количество передаваемых памятью данных за один такт) и объем видеопамяти. Как правило, современные графические адаптеры имеют несколько выходов с одинаковыми или разными графическими интерфейсами для подключения разнообразных мониторов и телевизоров. Сейчас наиболее распространенными являются аналоговый интерфейс VGA и цифровые: DVI, HDMI (miniHDMI), DisplayPort (miniDP). Последние два, помимо видеоряда передают и звук.

Производством плат видеокарт на данный момент занимается достаточно много компаний, но как не странно весь рынок графических адаптеров поделен всего на два основных конкурирующих лагеря. Дело в том, что графический процессор определяет практически все основные характеристики карты, от которых зависит ее производительность и является ее ключевым компонентом. Ну а в проектировании и выпуске графических чипов, как и в случае с центральными процессорами, с середины 90-х ведут яростную борьбу за потребителей два непримиримых соперника - канадская компания ATI, купленная и ныне принадлежащая AMD и калифорнийская NVIDIA. Стоит отметить, что за все эти годы ни одной из них так и не удалось склонить чащу весов в свою пользу и на сегодняшний день их доли на рынке видеопроцессоров можно оценивать как 50 на 50. Все видеокарты для широкого применения (для домашних ПК), произведённые на основе графических чипов от компании ATI (AMD) имеют название Radeon, а выпущенные на логике NVIDIA - называются GeForce. Есть у этих компаний и профессиональные решения для рабочих станций. Называются эти линейки Quadro от NVIDIA и FireGL от ATI (AMD).

Сегодня на прилавках компьютерных магазинов можно встретить видеоадаптеры, построенные на графических чипах сразу двух поколений, а в некоторых случаях даже трех. У NVIDIA это семейства GeForce GT 2XX, GT 4XX (морально устаревшие линейки и сейчас в продаже в основном остались только бюджетные модели), GTX 5XX и GTX 6XX, а у AMD (ATI) Radeon HD 5XXX, HD 6XXX и HD 7XXX. Принцип формирования модельного ряда графических карт у обеих компаний схож. Как правило, модели серии отличаются тактовыми частотами видеочипа и памяти, разным количеством отключенных исполнительных блоков и шириной шины памяти. В зависимости от сочетаний вышеупомянутых характеристик, формируется общая производительность видеокарты и ее стоимость. Думаю, не стоит объяснять, что чем выше производительность и возможности видеоадаптера, тем больше его цена. Ниже приведена сводная таблица наиболее популярных графических процессоров и их бюджетное позиционирование на рынке.

Бюджетное позиционирование графических процессоров

Далее стоит упомянуть о таких важных технологиях, как SLI (3-Way SLI) от NVIDIA и CrossFire (CrossFire X) от AMD (ATI), позволяющих объединять вычислительную мощность двух, трех и даже четырех видеокарт установленных в один компьютер. Одновременное использование нескольких видеокарт в одной системе может быть интересно в тех случаях, когда необходимо получить суперпроизводительную видеосистему, превышающую по мощности любую из существующих одиночных видеокарт. Нередки и такие случаи, когда установка двух видеоадаптеров среднего (производительного) класса экономически выгоднее, чем установка одной видеокарты той же производительности. Для реализации этих технологий необходимо наличие на материнской плате двух и более слотов для видеокарт PCI-Express, а так же поддержка этих самых технологий чипсетом системной платы.

Для того чтобы упростить жизнь разработчикам игр и мультимедиа приложений, компанией Microsoft был придуман независимый программный комплекс DirectX, который избавляет их от написания программ под каждую отдельную видеокарту и дает возможность использовать уже готовые решения из этой библиотеки. В свою очередь видеокарты со своей стороны тоже должны поддерживать ту или иную версию библиотеки DirectX, влияющей на способность адаптера выполнять определенный набор функций на аппаратном уровне. Чем более позднюю версию DirectX поддерживает видеокарта, тем больше набор функций и, соответственно, шире ее возможности по созданию специальных эффектов. В случае, когда игра была создана с использованием новой версии DirectX, а видеокарта ее не поддерживает, вы не сможете в полной мере насладиться всеми видеоэффектами, предусмотренными разработчиками.
Современные видеокарты поддерживают версию 11. Но нужно учесть, что DirectX 11 работает только под Windows Vista или Windows 7, если у вас Windows XP - придется ограничиться версией 9.0c.

Ну и напоследок, давайте рассмотрим пару примеров названий видеокарт из реального компьютерного каталога и разберем их по полочкам:

Пример 1: «Видеокарта 1536 Mb GTX580, PCI- E, 2 xDVI, HDMI, DisplayPort OEM»

• 1536Mb - объем видеопамяти, установленный на видеокарте в мегабайтах
• GTX580 - тип графического процессора видеокарты, по которому легко определяется и компания производитель этого самого процессора (в данном случае это NVIDIA)
• 2xDVI, HDMI, DisplayPort - имеет два выхода DVI, один HDMI и один DisplayPort для подключения различных устройств вывода (мониторы, ЖК телевизоры, плазма)
• OEM - видеокарта продается без коробки

Пример 2: «Видеокарта 2048Mb HD6950, PCI-E, VGA, DVI, HDMI, 2хmini DP Retail »

• 2048Mb - объем видеопамяти, установленный на видеокарте в мегабайтах
• HD6950 - тип графического процессора видеокарты, в данном случае произведенный компанией AMD (ATI)
• PCI-E - тип разъема в который устанавливается видеокарта
• VGA, DVI, HDMI, 2хminiDP - перечисление имеющихся выходов на видеокарте
• Retail - видеокарта продается в красочной упаковке

ЖЕСТКИЙ ДИСК (HDD) - устройство хранения данных, основанное на принципах магнитной записи. Основное устройство в вашем компьютере, на котором располагается вся информация, начиная с установленной операционной системы и заканчивая вашими личными файлами.

Основными характеристиками этого устройства являются:

Емкость - количество данных, которые могут храниться на накопителе. Еще недавно весь модельный ряд жестких дисков укладывался в диапазон от 80 до 1000 Гигабайт. Но уже сейчас современные накопители, благодаря технологии перпендикулярной записи, имеют размеры в 3 Терабайта (3000 Гб).

Физический размер . Накопители, имеющие ширину 3,5 дюйма (редко 2,5 дюйма) используются в настольных компьютерах, а 2,5 или 1,8 дюйма - в мобильных устройствах (ноутбуки или нетбуки).

Скорость вращения шпинделя . Важная характеристика, от которой зависят время доступа и средняя скорость передачи данных. Чем больше скорость вращения, тем быстрее жесткий диск. Измеряется в оборотах в минуту и в основном имеет значения: 5400 об/мин (в основном ноутбуки или высокоемкостные диски шириной 3,5”), 7200 об/мин (настольные ПК, реже ноутбуки), 10000 и 15000 об/мин (высокопроизводительные ПК или серверы). Любителям тишины следует помнить, что уровень шума накопителя сильно возрастает на высоких оборотах и при сборке тихой системы выбирать диск со скоростью выше 7200 об/мин не рекомендуется.

Интерфейс подключения - тип разъема и шины, которые используются для подключения и обмена данными с жестким диском. Долгое время, самым распространённым интерфейсом в настольных и мобильных компьютерах являлся Parallel ATA (он же IDE, ATA, Ultra ATA, UDMA 133) с максимальной пропускной способностью 133 Мбайт/сек, в котором использовался принцип параллельной передачи данных. Из-за этого разъем подключения был достаточно широким и имел 40 контактов, а громоздкие 80-жильные кабели подключения всегда мешались в корпусе и мешали нормальному охлаждению. И хотя многие современные системные платы до сих пор оснащаются разъемом IDE, дни этого интерфейса сочтены, а на смену ему уже давно пришел новый стандарт - Serial ATA (SATA), использующий последовательный интерфейс передачи данных. Пропускная способность современной 3-ей ревизии SATA III составляет 600 Мбайт/сек и превышает возможности PATA в 4,5 раза. Более того, SATA использует миниатюрный 7-контактный разъем, и соответственно, кабель гораздо меньшей площади, чем IDE, за счёт чего уменьшается сопротивление воздуху, обдувающему комплектующие компьютера и упрощается разводка проводов внутри системного блока.

Время произвольного доступа - среднее время, за которое осуществляется позиционирование головки чтения/записи на произвольный участок магнитного диска. Как правило, у дисков, предназначенных для установки в настольные и портативные компьютеры, оно составляет от 8 до 16 миллисекунд и является основным тормозом скорости работы магнитного накопителя. Для сравнения, у новомодных твердотельных накопителей (SSD) оно равно 1 мсек.

Буфер - промежуточная память (кэш), предназначенная для сглаживания различий скорости чтения/записи и передачи по интерфейсу. В современных носителях варьируется от 8 до 64 Мб.

Для любопытных пользователей в подробных описаниях жестких дисков можно встретить и дополнительные их параметры, такие как: уровень шума, надежность, потребление энергии, время ожидания, сопротивление ударам и скорость передачи данных с внутренней и внешней зоны диска.

Совсем недавно на современном рынке магнитных накопителей вся продукция была представлена четырьмя производителями: крупнейшими в мире Western Digital (WD) и Seagate, а так же Hitachi и Samsung. Но в 2011 году ситуация изменилась, WD приобрела подразделение компании Hitachi по производству жестких дисков, а Seagate купила подразделение Samsung. Таким образом, к двум сегментам компьютерного рынка (производство центральных и графических процессоров), прибавился третий (производство жестких дисков), где разработкой и производством продукции занимаются только две конкурирующие компании.

Заканчивая описание жестких дисков, мы как обычно, рассмотрим пример названия накопителя из компьютерного каталога и попытаемся понять, что же там написано.

Жесткий диск 3.5" 1 Tb 7200rpm 64Mb cache Western Digital Caviar Black SATA III (6Gb/ s)

• 3.5” - жесткий диск имеет ширину 3,5 дюйма и предназначен для установки в настольный ПК
• 1 Tb- емкость жесткого диска, составляющая в данном случае 1 терабайт (1000 Гигабайт)
• 7200rpm- скорость вращения шпинделя, в данном случае 7200 оборотов в минуту
• 64Mb cache - размер буфера в мегабайтах (здесь он максимален)
• Western Digital - фирма производитель
• Caviar Black - семейство, к которому относится жесткий диск. Black - семейство самых производительных дисков компании WD
• SATA III - интерфейс подключения жесткого диска
• 6Gb/s - максимальная пропускная способность интерфейса, в данном случае равная 6 Гбит/сек (600 Мбайт/сек).

Надеюсь здесь все понятно и мы можем двигаться дальше.

ОПТИЧЕСКИЙ ПРИВОД - устройство, предназначенное для считывания, записи и перезаписи информации с оптических носителей информации в виде пластикового диска (CD, DVD, BD).

В начале 90-x, самым распространённым оптическим носителем был компакт диск (CD), на котором можно было разместить 700 Мбайт различных данных. Именно поэтому первые оптические приводы умели только читать и только CD и назывались CD-ROM. Следующим, активно развивающимся форматом стал и сейчас наиболее распространённый DVD. На диски этого стандарта можно было записать уже 4,7 Гбайт информации, что почти в 7 раз больше, чем на CD. Компьютерные приводы, призванные проигрывать DVD-диски назвали DVD-ROM, при этом возможность считывания на этом устройстве обычных CD-дисков сохранилась. В это же время на рынке стали появляться первые устройства записи на носители CD, которые получили название CD-RW. Затем появились комбинированные оптические приводы (ComboDriveили «комбайн»), которые умели читать CD и DVD, а записывать только CD. На этом прогресс, конечно, не остановился и следующим логическом шагом стало появление на рынке записывающих DVD-приводов, которые могли и читать и записывать любые диски. Правда изначально они были очень дороги и довольно долгое время наиболее популярным оптическим устройством, устанавливаемым в домашние компьютеры, был именно комбо-привод из-за своей ценовой доступности. Но со временем DVD-RW приводы подешевели, и до сих пор этот класс оптических устройств является самым распространённым на всех видах компьютеров.

На сегодняшний день максимальная емкость DVD диска составляет 8,5 Гбайт (двухслойный диск). Но с появлением мультимедиа контента высокой четкости (HD), для его хранения и распространения этого объема оказалось недостаточно, и поэтому весной 2006 года на рынке появился новый формат оптических носителей - Blu-Ray. Однослойный диск Blu-Rayможет хранить 25 Гбайт цифровых данных, включая видео и аудио высокой четкости, двухслойный может вместить 50 Гбайт, трехслойный 100 Гб, а четырехслойный 128 Гб (BDXL). Современные оптические приводы Blu-Ray (BD-ROM) умеют читать, записывать и перезаписывать не только диски нового формата (BD), но и предшествующих - DVD и CD.

Основными характеристиками оптических приводов являются скорости чтения, записи и перезаписи данных в различных форматах. Ранее указывались непосредственно в самом названии привода, но из-за увеличения поддержки различных форматов дисков, теперь указываются только в подробном описании устройства. Приятным бонусом может стать наличие технологии маркировки специально подготовленных дисков, позволяющая получать изображение на его обратной поверхности. Как и жесткие диски, оптические приводы могут иметь два интерфейса подключения, устаревший IDE и современный SATA.

Пример названия оптического привода выглядит довольно лаконично и содержит минимум информации: Привод Blu-ray Pioneer BDR-206DBK, Black, SATA, OEM

• Blu-ray - привод поддерживает все существующие форматы оптических носителей, включая, новейший Blu-Ray
• Pioneer - фирма производитель оптического привода
• BDR-206DBK- модель привода
• Black- цвет привода
• SATA - интерфейс подключения привода
• OEM- привод продается без красочной коробки и дополнительных аксессуаров (винтов крепления и кабеля подключения)

Как видите, здесь все просто, но в тоже время, для понимания всех возможностей привода необходимо изучить его подробное описание.

Теперь, познакомившись с основными комплектующими, входящими в состав компьютера, пришло время рассмотреть деталь, которая все это объединяет в единое целое.

МАТЕРИНСКАЯ ПЛАТА (системная плата, мать, главная плата, материнка) - это сложная многослойная печатная плата, на которой устанавливаются основные компоненты персонального компьютера (центральный процессор, контроллер ОЗУ и собственно оперативная память, графический адаптер, контроллеры подключения жестких дисков и оптических приводов, контроллеры базовых интерфейсов ввода-вывода, звуковая и сетевая карта). Как правило, системная плата так же содержит разъёмы (слоты) для подключения дополнительных плат и устройств по шинам USB, PCI и PCI-Express.

В рамках данного материала, для упрощения восприятия, мы будем рассматривать лишь материнские платы для настольных ПК, не забивая себе голову изделиями для мобильных компьютеров. Тем более для общего понимания вопроса этого будет вполне достаточно.

Основные компоненты материнской платы

Ключевым компонентом материнской платы является чипсет (набор системной логики) - набор микросхем, который обеспечивает подключение ЦПУ к оперативной памяти, графическому контроллеру и контроллерам периферийных устройств. Именно набор системной логики определяет все ключевые особенности системной платы, то, какие устройства могут к ней подключаться и, по сути, все будущие возможности вашего компьютера.

Все системные платы можно разделить на два основных лагеря - материнки для процессоров Intel и материнки для процессоров AMD. Соответственно и наборы системной логики для своих процессоров выпускаются ими же. Внутри этих двух основных групп, дальнейшее разделение, удобно вести по процессорным разъемам (сокетам). Для процессоров компании Intel, на сегодняшний день, выпускаются системные платы с четырьмя разновидностями сокетов, а для AMD - тремя. Для каждого сокета у разработчиков существуют несколько наборов системной логики, ориентированных на разные бюджетные сегменты рынка.

Как видно из блок-схемы, разновидностей чипсетов, а значит и материнских плат, построенных на них и их модификациях, достаточно много. Давайте посмотрим, на какие же основные характеристики компьютера может влиять та или иная модификация чипсета и на что стоит обращать внимание в первую очередь:

• Тип центрального процессора
• Тип оперативной памяти (DDR, DDR-II, DDR-III), ее пропускную способность и возможный максимальный объем
• Наличие или отсутствие встроенного видеоадаптера, а при его наличии, возможный интерфейс подключения (VGA, DVI, HDMI)
• Возможность установки нескольких видеокарт для задействования технологий SLI и CrossFire
• Количество и ревизию разъемов SATA для поключения жестких дисков и оптических приводов
• Наличие или отсутствие поддержки технологии RAID (возможность создание массива из нескольких жестких дисков, воспринимаемых системой как единое целое)
• Количество и ревизию разъемов USBдля подключения периферийных устройств
• Тип звуковой карты (2, 5 или 7 каналов) и наличие ее цифровых выходов
• Количество сетевых интерфейсов
• Наличие дополнительных выходов (e-SATA, FireWire) для подключения цифровых периферийных устройств
• Количество и типы разъемов для подключения плат расшерений (звуковые и сетевые карты, модемы, тв-тюнеры, платы аналогового и цифрового видеозахвата и т.д.)
• Наличие устаревших разъемов и соответствующих интерфейсов FDD и LPT

На последок стоит упомянуть о еще одной немаловажной харктеристике системной платы - форм-фактор. Это стандарт оперделяющий ее размеры, места крепления к корпусу компьютера и всю ее разводку (расположение на ней интерфейсов, портов, слотов и типов разъемов для подключения питания). Современными и наиболее распространенными стандартами являются ATX (доминирующий формат), micro-ATX и mini-ITX.

Как и следовало ожидать, названия материнских плат в прайс-листах выглядят очень громоздко и наиболее сложны к восприятию, так как включают в себя достаточно множество характеристик устройства. Давайте на примере разберем одно из них: Материнская плата ASUS P8P67 DELUXE (B3), Socket 1155, Intel P67, 4xDDR3, 3xPCI-E 16x, 2xPCI-E 1x, 2xPCI, 4xSATA II+4xSATA III, RAID0/1/5/10, 7.1 Sound, Glan, USB3.0, ATX, Retail

• ASUS P8P67 DELUXE (B3) - фирма производитель, модель и ревизия (указывается нечасто)
• Socket 1155 - тип разъема для установки центрального процессора
• Intel P67 - название чипсета
• 4xDDR3 - на плате имеется 4 разъема (слота) для установки модулей оперативной памяти третьего поколения
• 3xPCI-E 16x - на плате есть целых три разъема для видеокарт, а значит, есть возможность использовать технологии SLI (3-WaySLI) от NVIDIA и CrossFire(CrossFireX) от AMD (ATI)
• 2xPCI-E 1x - на плате есть два разъема типа PCI-EX1 для установки дополнительных плат расширения (звуковых и сетевых карт, модемов, тв-тюнеров и т.д.)
• 2xPCI - на плате имеется два разъема PCIдля установки дополнительных плат расширения (звуковых и сетевых карт, модемов, тв-тюнеров и т.д.)
• 4xSATA II+4xSATA III - на плате распаяно 4 интерфейсных разъема SATAвторой ревизии и четыре третей для подключения жестких дисков и оптических приводов.
• RAID0/1/5/10 -материнская плата поддерживает технологию объединения нескольких жестких дисков и дает возможность создавать массивы 0-ого, 1-ого, 5-ого и 10-ого уровня
• 7.1 Sound - имеется встроенная 7-канальная звуковая карта
• Glan - на системной плате присутствует гигабитная сетевая карта
• USB 3.0 - на плате есть разъемы нового стандарта USB3.0
• АТХ - форм-фактор материнской платы
• Retail- системная плата продается в коробке и укомплектована соединительными кабелями, программным обеспечением и инструкцией по установке

Итак, самое сложное позади и мы выходим на финишную прямую.

БЛОК ПИТАНИЯ И КОРПУС

Блок питания (БП) - предназначен для снабжения узлов компьютера электрической энергией постоянного тока, а также преобразования сетевого напряжения до необходимых значений. В некоторой степени блок питания может выполнять функции стабилизации и защиты компонентов компьютера от незначительных скачков напряжений.

Основной характеристикой БП является его мощность, которая в современных изделиях варьируется от 300 до 1500W (Ватт). Как правило, для офисного компьютера достаточно мощности в 400 - 450W, а вот для продвинутых игровых систем с установленными несколькими видеокартами может потребоваться очень мощный блок питания, так как в пиковой нагрузке энергопотребление такой системы может достигать от 700 - 1000 Вт.

Необходимо учитывать тот факт, что выбирать мощность блока питания стоит с запасом от расчетной пиковой нагрузки, потому как в таком случае он будет меньше греться, а значит, и его система охлаждения будет работать тише. Щадящий режим благоприятно скажется и на сроках эксплуатации. Не стоит забывать и то, что со временем в силу различных фактов, показатели мощности БП могут упасть на 15 -20% от номинальной.

Как правило, чем мощнее блок питания, тем больше разъемов и их модификаций для питания различных компонентов компьютера он содержит. Правда, в большинстве случаев количество этих самых разъемов избыточно, а что бы уложить компактно большой объем проводов в корпусе, приходится потратить немало усилий. Именно поэтому многие производители выпускают БП с отстёгивающимися кабелями, где вы можете подключить только необходимые вам разъемы.

Остерегайтесь покупки дешевых некачественных блоков питания от неизвестных производителей. Все компоненты компьютера питаются низким напряжением (+3, + 5 и +12 В) и для того что бы вывести из строя какую-нибудь плату, достаточно разряда статического электричества от наэлектризованного свитера. Что уж говорить о том, если блок питания пропустит даже незначительный скачек напряжения сквозь себя или будет выдавать ненормативные их значения. Не высоки и потребительские качества этих устройств. Как показывает практика, реальное значение мощности таких изделий, гораздо ниже заявленных на этикетках, а срок их службы недолог.

Как правило, в каталогах комплектующих названия блоков питания одни из самых емких и коротких, например: Блок питания ATX 1000W OCZ Z1000M-UN

• ATX - стандарт разъема питания материнской платы, являющийся основным для настольных ПК
• 1000W - мощность блока питания
• OCZ - фирма производитель БП
• Z1000M-UN - модель блока питания

Вот так все просто, но не стоит думать, что выбор источника питания является тривиальной задачей. Как раз наоборот, это тот случай, когда в названии практически не содержится полезной информации и необходимо обязательно изучать его подробное описание, где вы сможете узнать о количестве различных разъемов питания, его эффективности (КПД), наличие защиты от перенапряжения, перегрузки и многое другое. Правильный выбор хорошего источника питания - залог долгой и бесперебойной работы железных компонентов вашего компьютера.

Несколько слов скажем и о блоках питания для ноутбуков. Они, как правило, применяются для зарядки аккумуляторных батарей, а так же для обеспечения ноутбука питанием в обход аккумулятора. По типу исполнения БП ноутбука является внешним блоком. Выпускаются источники питания для мобильных устройств под конкретную модель (серию), имеют разные характеристики и разъемы питания, и поэтому на них нет единого стандарта, а сами БП обычно не взаимозаменяемы. В случае покупки нового блока для ноутбука, у вас нет никаких вариантов, кроме как приобретать именно тот источник питания, который предназначен для вашей модели мобильного устройства.

Корпус (системный блок) - защищает внутренние элементы компьютера от внешних воздействий и механических повреждений, поддерживает внутренний температурный режим и экранирует электромагнитные излучения. Основными характеристиками являются его тип (вертикальный Tower или горизонтальный Desktop) и размер (маленький Mini, средний Midi, большой Big). Самым распространенным форматом является Midi Tower, потому как такие корпуса предназначены для установки материнских плат самого популярного форм-фактора - ATX. Так же при выборе корпуса следует учитывать количество и расположение внешних USB портов, аудио-выходов, наличие выходов FireWire на внешней панели, количество внутренних вентиляторов и их размер.

Корпуса и блоки питания для настольных ПК могут продаваться как раздельно, так и вместе, комплектом. Как правило, для офисных решений, начального и среднего сегмента домашних компьютеров, выгоднее покупать комплект. Правда, тогда вам, скорее всего, придется мириться с заурядным дизайном корпуса и средненьким блоком питания. Ну а если вы решили собрать мощную систему или компьютер с уникальным дизайном, то подбирать эти компоненты нужно только раздельно, сообразуясь с аппетитами подобранного железа и своими вкусами.

ДОПОЛНИТЕЛЬНОЕ ОБОРУДОВАНИЕ

Вот мы и рассмотрели все основные компоненты, из которых состоит настольный компьютер. Конечно это неполный список комплектующих, которые могут находиться внутри системного блока, а лишь те, которые в обязательном порядке установлены в любом компьютере. Для полноты картины, давайте все же коснемся остальных компонентов, но только вкратце:

Флоппи-дисковод (FDD) - привод для дискет физическим размером 3.5 дюйма. С приходом флешь накопителей, данные носители практически полностью потеряли свою актуальность, а сами приводы можно встретить лишь на очень стареньких компьютерах.

Картридер - устройство для чтения всевозможных карт памяти, использующихся в цифровых и мобильных устройствах. Как правило, в современных компьютерах устанавливается вместо флоппи-дисковода.

ТВ-тюнер - устройство, предназначенное для приема, воспроизведения и записи телевизионного сигнала на домашнем компьютере. Большинство современных тюнеров так же могут принимать и сигнал FM-радиостанций. По способу подключения к компьютеру разделяются на внутренние (для настольных ПК подключение через разъемы PCIи PCI-Eх1, для ноутбуков через разъем CardBus) и внешние (USBи FireWire).

Контроллеры - платы, расширяющие интерфейсные возможности материнской платы. В случае необходимости, с помощью карты контроллера можно добавить дополнительные USB, SATA, FireWire, IDEи LPTинтерфейсы (разъемы). Устанавливаются, как правило, в слоты PCIи PCI-Ex1.

Звуковая карта - дополнительное оборудование, для персонального компьютера позволяющее обрабатывать и выводить звук. Предоставляют пользователю дополнительные возможности и качество по сравнению с интегрированными решениями. Могут быть как внутренними устройствами (устанавливаются в слоты PCIи PCI-Ex1), так и внешними (подключаются к USB, а для ноутбуков PCMCIA).

Сетевой адаптер - устройство, предоставляющее компьютеру возможность взаимодействовать с другими устройствами в сети. Могут быть проводными (Ethernet) или беспроводными (Wi-Fi). По способу подключения к компьютеру так же делятся на внешние и внутренние. На всех современных системных платах проводной сетевой адаптер уже встроен и поэтому как дополнительное оборудование практически больше не используется.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Теперь давайте вернемся к началу статьи, где в качестве примера были приведены реальные названия компьютерной техники (системного блока и ноутбука), с которыми вы можете столкнуться в любом компьютерном магазине. Определенно, без базовых знаний устройства ПК понять хоть что-то в них практически не возможно. Но если вы внимательно прочитали предыдущий материал, то теперь понять эти аббревиатуры не составит труда. Давайте это проверим. Начнем с описания системного блока:

Системный блок Core i5-2310/ S1155/ H61/4 Gb DDR3-1333/1024 Mb HD6770/ HDD 500 Gb-7200-16 Mb/ DVD+- RW/ Sound 7.1/ GLAN/ ATX 450 W

Если вы внимательно посмотрите на эту надпись, то можно догадаться, что через косую черту указаны различные компоненты системного блока, какие именно, попытайтесь сначала определить самостоятельно, ну а потом уже можно свериться с нашим ответом.

• Core i5-2310 - Процессор от компании Intelсемейства Corei5. По номеру его модели (2310) можно узнать, что его тактовая частота равна 2.9 ГГц.
• S1155 - процессорный разъем на материнской плате типа Socket 1155
• H61 - чипсет материнской платы от компании Intel.
• 4Gb DDR3-1333 - объем установленной оперативной памяти третьего поколения 4 Гб. Тактовая частота памяти 1333 MHz.
• 1024Mb HD6770 - видеокарта Radeonот компании AMD/ATI (понятно из индекса HD) с объемом видеопамяти 1024 Мб. Индекс 6770 говорит нам о том, что графический адаптер относится к среднему классу.
• HDD 500Gb-7200-16Mb - жесткий диск имеет емкость 500 Гб, скорость вращения шпинделя 7200 об/мин и 16 Мб буфер.
• DVD+-RW - в компьютере установлен оптический привод с возможностью чтения, записи и перезаписи CD и DVDдисков.
• Sound 7.1 - имеется встроенная семиканальная звуковая карта
• GLAN - имеется проводная встроенная сетевая карта со скоростью передачи данных 1Гбит.
• ATX 450W - корпус предназначенный для установки материнской платы форм-фактора ATX и блоком питания, мощностью 450 Ватт.

Посмотрите, насколько много информации о продукте можно почерпнуть из его названия при определенном знании компьютерного железа. Теперь, для закрепления материала, давайте расшифруем типовое название ноутбука. И хотя в его названии есть некоторые значения, которые вам могут быть непонятны, после нашей расшифровки вы будете во всеоружии.

Ноутбук 15.6”/ i7-2630 QM(2.00)/4 Gb/ GTX460 M-1 Gb/750 Gb/ DVD- RW/ Wi- Fi/ BT/ Cam/ W7 HP64

• 15.6” - размер экрана ноутбука по диагонали.
• i7-2630QM(2.00) - Вот эта запись должна уже быть вам понятна. Процессор от компании Intelсемейства Corei7 с тактовой частотой 2 ГГц (указана в скобках). Правда тактовую частоту и прочие характеристики процессора можно всегда определить, зная его модель, которая указывается всегда после семейства. В нашем случае это 2630QM.
• 4Gb - объем оперативной памяти. Как видите, здесь он указан без каких либо подробностей о типе памяти и ее пропускной способности.
• GTX460M-1Gb - видеокарта GeForceс графическим процессором компании nVidia(это можно понять и аббревиатуры GTX) и видеопамятью 1 Гб. По модели ГП (GTX460) видим, что данный графический адаптер принадлежит к классу производительных решений. Буква “M” в названии видеочипа говорит о том, что он произведен для мобильных устройств.
• 750Gb - жесткий диск, емкостью 750 Гб.
• DVD-RW - в ноутбуке установлен оптический привод с возможностью чтения, записи и перезаписи CDи DVDдисков.
• Wi-Fi - в ноутбуке установлен беспроводный сетевой адаптер.
• BT - ноутбук оборудован технологией беспроводной связи BlueTooth (блютус), используемой сейчас в основном для подключения периферийных устройств (мыши, наушники и т. д.) и мобильных телефонов.
• Cam- ноутбук имеет встроенную веб-камеру - цифровую видео и фотокамеру, способную в реальном времени фиксировать изображения, предназначенные для дальнейшей передачи по сети.
• W7HP64 - как правило в конце конфигурации ноутбука указывается предустановленная на нем операционная система. В данном случае это Windows 7 Home Premium 64 bit.

На этом разрешите закончить наш ликбез по внутреннему устройству персональных компьютеров. Надеюсь этот материал будет для вас не только познавательным, но и хорошим подспорьем, в случае самостоятельной покупки нового компьютера и комплектующих или осуществления модернизации домашнего ПК.

Архитектура современных компьютеров была разработана еще в 1945 году. При таком методе команды и данные хранятся вместе в памяти компьютера. Набор команд, называемый программой, и данные загружаются в память. Память разделена на индивидуальные ячейки, так что и команды и данные в любой момент могут быть найдены.

Центральный процессор (ЦПУ) содержит программный счетчик, обеспечивающий порядок команд. После каждой операции программный счетчик продвигается на один шаг.
Другие компоненты ЦПУ, включают контрольный модуль, который руководит пошаговыми операциями по обработке данных; арифметический логический модуль (АЛМ), осуществляющий операции со сложением, вычитанием и сравнением.
Справа изображены шаги, объясняющие, как компьютер оперирует командами и данными, чтобы выполнить простое задание «сложение». Программа поручает компьютеру сложить два числа и запомнить их сумму - как приказано в третьей строке на экране (внизу), что читается как «30 С = А+Б». Для выполнения этой задачи требуется пройти много шагов, но каждый из них занимает всего тридцать биллионных секунды, и вычисления производятся очень быстро. Хотя внутри компьютера все числа записаны в двоичной системе исчисления, здесь они представлены в десятичной системе для облегчения чтения.

Инструктирование компьютера
Оператор записал короткую программу на компьютерном языке БЕЙСИК. Первые две строки под номерами 10 и 20 (слева) приказывают компьютеру извлечь цифры из клавиатуры. На диаграммах справа показано, как компьютер выполняет третью команду. Эта команда «С = А+Б» приказывает компьютеру сложить числа А и Б, а в четвертой строке содержится приказ запомнить результат. Строка 50 завершает программу. В данном случае А находится в ячейке 86, Б в ячейке 87, а С будет определено в ячейку 88.

1. Первые инструкции. Контрольный модуль получает команды из ячеек 78 и 79. После декодирования команд он знает, что должен доставить данные из ячейки 86.

2. Передвижение первого числа. Контрольный модуль копирует А - число «3» из ячейки 86, и помещает его в один из регистров - временное хранилище для небольшого количества данных.

3. Считывание команды «Сложение». Контрольный модуль получает следующую команду - команду «сложение» - из ячеек 80 и 81 и декодирует эти команды.

4. Считывание данных. Следуя командам, контрольный модуль копирует значение В, равное 2 из ячейки 87, и помещает его в АЛМ.

5. Сложение данных. Первое число берется из ЗУ центрального процессора и направляется в АЛМ, где осуществляются математические операции. Компьютер может сложить два числа.

6. Временное хранение. Сумма сложения временно хранится в регистре ЦПУ, пока в контрольный модуль не поступит дальнейших распоряжений от пользователя.

7. Суммирование. Контрольный модуль добывает из ячейки 82 команду сохранить данные в памяти в позиции 88, где они будут легко доступны для последующих вычислений

8. Хранение. Контрольный модуль помещает сумму, число «5», в ячейку 88 в соответствии с командой, завершив восемь операций, необходимых для выполнения одной стооки тоогоаммы.

Мир активно компьютеризируется. Но, вместе с тем, принципы работы домашних, планшетных и иных ПК не всегда активно изучаются пользователями. Рассмотрим основные аспекты, касающиеся устройства компьютера, его производительности и особенностей функционирования программ.

Основные принципы работы компьютера

Главная задача компьютера - это вычисление. Остальные операции и сколько-нибудь значимые с точки зрения потребностей человека действия, выполняемые на нем - суть производные. Структура вычислений, о которых идет речь, многоуровневая. Изучение ее поможет нам понять, как работает компьютер.

На самом низком уровне микросхемы ПК "обрабатывают" биты - двоичные сигналы, состоящие из нулей и единиц. Никаких других цифр на этом уровне нет, и на нем компьютер, скорее, не вычисляет что-то, а правильно расставляет последовательность нулей и единиц. Для чего? Дело в том, что 8 битов образуют байт. Который, в свою очередь, становится основой следующего уровня вычислений.

Несложно подсчитать, что возможное количество комбинаций битов в одном байте - 256, то есть 2 в 8-й степени. Почему 2? Потому что цифр в бите, как мы уже сказали выше, только две - 0 и 1. На практике объединение битов в байты позволяет "закодировать" в последних некую информацию. Например, букву, цифру или, скажем, знак препинания. Как работает компьютер на этом уровне? Он преобразует байты в практически значимые для человека объекты на экране - текст, пиксели, составляющие картинку, звуки и т. д.

Следующий уровень - это вычисления, связанные с операциями с той информацией, что составлена из байтов. То есть если это текст, то это может быть его редактирование, форматирование, печать. Если музыка или видео - то проигрывание, запись и т. п.

Таковы основные принципы того, как работает компьютер. Вместе с тем, каждый из уровней, отмеченных выше, не существует отдельно от другого. Вместе они формируют операционную среду вычислений. Которая также неоднородна. Исходя из современных теоретических представлений в области информатики, специалисты выделяют два компонента операционной среды, в которой происходят вычисления, - аппаратное и программное обеспечение. Изучим особенности каждого.

Аппаратное обеспечение

Аппаратная часть (на сленге IT-специалистов - "железо", реже "хард", от англ. Hardware) - это все микросхемы, механизмы и устройства, обеспечивающие работу компьютера. Классификация компонентов аппаратного обеспечения может быть разной. Все зависит от конкретного типа устройства. Что касается типично "домашних" ПК, то "железо", установленное на нем, представлено набором следующих компонентов:

1. Системный блок. В нем, как правило, располагаются:

• процессор;
• материнская плата;
• видеокарта;
• аудиокарта;
• оперативная память;
• жесткий диск;
• DVD или CD-привод;
• сетевая карта.

2. Монитор.

3. Средства управления - как правило, это клавиатура и мышь.

4. Периферийные устройства - модемы, принтеры, сканеры, роутеры и т. д.

Возможен вариант, при котором какие-то из вышеперечисленных устройств взаимным образом интегрированы. Например, ряд моделей материнских плат включает в себя встроенную видео- и аудиокарту. Многое зависит от типа вычислительной техники. Например, то, как работает планшетный компьютер, может отличаться от основных принципов функционирования десктопа - настольного ПК.

Программное обеспечение

Следующий компонент операционной среды, в которой осуществляются вычисления, - это программное обеспечение, или ПО (называемое также на сленге специалистов софтом). Оно представляет собой набор алгоритмов, позволяющих управлять "железом". То есть без программного обеспечения аппаратные компоненты компьютера не несут никакой пользы. Даже на самом первом уровне, где ПК обрабатывает нули и единицы - и там "железо" действует согласно запрограммированным алгоритмам.

Опять же, в зависимости от типа компьютера, механизмы классификации софта могут различаться. В годы, когда IT-индустрия только зарождалась, существовали целые инженерные дисциплины, слушатели которых осваивали то, как научиться работать на компьютере, представлявшем собой прибор размером с гараж. Что касается современных домашних ПК, ситуация, конечно, проще. Большинство видов ПО представляют собой дружелюбный, понятный на уровне интуиции, снабженный подробной справкой, рассчитанной на среднестатистического пользователя, инструмент управления. Исходя из представлений современных теоретиков, программы можно подразделить на следующие основные типы:

Системное ПО (дает возможность пользователю решать задачи, связанные с функциями ПК: как посмотреть, сколько компьютер работает, какие программы запущены и т. д.);

Прикладное ПО (предназначено для решения практически значимых для пользователя задач - печатания текста, рисования, программирования, прослушивания музыки, просмотра видео и т. д.).

Но четкой границы между этими двумя типами программного обеспечения нет. Например, задача: "Как узнать, сколько работает компьютер по времени?" (вроде бы, типично системная) может быть поставлена с прикладной целью. Например, с тем, чтобы запрограммировать запуск какой-то программы или файла по расписанию.

Как работает компьютер в плане взаимодействия аппаратного обеспечения и ПО? Очень просто. Пользователь ставит перед машиной "задачу", вводя данные в программу с помощью элемента управления ПК - клавиатуры или мыши. Например: "сделать шрифт текста красным" (на практике - выделив нужную область букв на экране и нажав на соответствующую область палитры в Word). Программа "сообщает" аппаратному обеспечению (условимся, что монитору и видеокарте), что необходимо выдать на экран такой-то участок красного цвета. Видеокарта и монитор, "взаимодействуя" между собой, выдают пользователю нужный результат: текст на выбранном участке становится красным. Разумеется, все это происходит за доли секунды.

При этом скорость принятия решений компьютером предопределяется особой его характеристикой - производительностью. Если она высокая, то "железо" сможет принимать больше "распоряжений" от программ за единицу времени, вследствие чего пользователь решает свои задачи быстрее. Рассмотрим данный аспект.

Производительность ПК

Производительность ПК зависит главным образом от уровня технологичности "железа". Хотя и грамотность, и качество проработки алгоритмов в ПО - тоже важное условие. Бывает так, что какой-то компонент аппаратного обеспечения может быть высокопроизводительным, но программа, "управляющая" им, неспособна в полной мере задействовать имеющийся ресурс. В архитектуре современных "домашних" ПК за производительность отвечают два базовых вида "железа" - это процессор и оперативная память. Почему именно они?

Процессор

Как работает процессор компьютера? Какова его главная задача? Работает он подобно многим другим типам микросхем. В кристалле кремния присутствуют области, ответственные за обработку нулей и единиц, объединение их в байты и последующую передачу их в "компетенцию" других компонентов аппаратного обеспечения (равно как и обратные операции).

Изобретение процессора стало настоящей находкой в компьютерной индустрии. Долгое время в вычислительных машинах данного компонента попросту не было: операции с цифрами распределялись по разным участкам аппаратного обеспечения. Но в конце 60 - начале 70-х годов инженеры все же решили, что целесообразнее концентрировать ключевые, а в математическом плане - наиболее сложные, операции в одной микросхеме, "шефствующей" над другими.

Производительность процессора измеряется в тактовой частоте, количестве операций в секунду. Единица измерения здесь - Герц. На практике, если говорить о современных моделях микросхем, речь идет, как правило, о сотнях миллионов, о миллиардах операций в секунду. Поэтому при фабричной маркировке соответствующий показатель производительности процессоров выражается в мегагерцах (МГц) и гигагерцах (ГГц). Общее правило: чем цифра выше, тем быстрее будет работать "шефствующая" микросхема ПК, а значит, и весь компьютер в целом.

Следует отметить нюанс: современные процессоры, выполняя большое количество операций, как правило, сильно греются. Как узнать, работал ли компьютер? Нужно просто приложить руку к системному блоку. Если он ощутимо теплый, значит, его только что выключили.

На процессоры, таким образом, нужно ставить кулер. Иначе главная микросхема перегорит. Как работает кулер компьютера? Он попросту дует на процессор мощным потоком холодного воздуха, остужая его. Мощность кулера выражается в оборотах в минуту. Чем этот показатель выше, тем эффективнее охлаждается процессор.

Оперативная память

Как работает память компьютера - другой важнейший аппаратный ресурс ПК, прямо влияющий на его производительность? Дело в том, что процессор, в силу особенностей своей структуры, не наделен способностью оперативно, тактически "запоминать" производимые вычислительные операции с тем, чтобы использовать их результаты в дальнейшем. "Шефствующей" микросхеме нужен "блокнот" для того, чтобы фиксировать промежуточные итоги работы с цифрами.

И этим самым блокнотом выступает оперативная память. Называется она также ОЗУ. Или оперативно-запоминающее устройство. Чем больше "блокнот" по объему, тем эффективнее будет происходить управление остальными микросхемами, и тем быстрее будет работать компьютер в целом. Основной ресурс оперативной памяти - это ее емкость. Исчисляется она в байтах - тех самых базовых единицах информации, о которых шла речь выше. Но, если говорить о современных моделях ПК, соответствующие показатели выражаются в сотнях миллионов и гигабайтах единиц емкости - в мегабайтах (МБ) и гигабайтах (ГБ).

Кстати, оперативная память и процессор имеют ряд общих признаков. Касательно первого аппаратного компонента - у ОЗУ тоже есть показатель, отражающий количество операций в секунду. Соответственно, чем он больше, тем эффективнее происходит взаимодействие между памятью и процессором: у них будет возможность "бежать" в одном темпе.

В свою очередь, у процессора тоже есть немного встроенной ОЗУ. Называется она "кэш-память". Чем ее больше - тем меньше у "шефствующей" микросхемы будет повода "отвлекать" основную оперативную память, и тем производительнее будет работа ПК в целом.

Как заставить компьютер работать быстрее? Способ один - установить на него процессор или ОЗУ с как можно большими показателями по основным характеристикам. Безусловно, в каких-то аспектах важны параметры также и иных аппаратных компонентов - той же видеокарты, жесткого диска. Но ключевые элементы, влияющие на производительность, - это процессор и память. Если их мощности низкие, то характеристики других видов "железа" иметь значения не будут. Вместе с тем, полезно будет узнать, какого рода задачи выполняют некоторые "подотчетные" процессору аппаратные компоненты.

Видеокарта

Начнем с видеокарты. Она отвечает за визуализацию вычислений, представление их результатов перед пользователем. Интересно, что в видеокарте есть свой процессор и своя память. Причем, по характеристикам (частоте и объему) они могут в ряде случаев даже превосходить "шефствующие" компоненты. И это совершенно нормально, исходя из задач, возлагаемых на видеокарту. Дело в том, что современные компьютерные игры требуют очень большой производительности ПК. Ресурсов основного процессора и памяти может попросту не хватать на необходимые вычисления. Поэтому современные видеокарты берут на себя значительную часть операций, в результате чего обработка данных идет быстрее. Итог радует - игра не "тормозит" и не "виснет".

Поэтому вопрос о том, как заставить компьютер работать быстрее, может оказаться особенно актуален, если на ПК стоит устаревшая, обладающая скромными характеристиками, видеокарта.

Производительность данного аппаратного компонента измеряется одновременно и в тактовой частоте - мегагерцах и гигагерцах, и в объеме встроенной памяти - мегабайтах и гигабайтах. Однако, как мы уже сказали выше, просто заменить одну видеокарту другой, как правило, недостаточно. Ключевые аппаратные компоненты производительности ПК - процессор и память. Их, вероятно, также придется менять на более мощные, вслед за видеокартой.

Монитор

Как работает монитор компьютера? Дело в том, что сама по себе видеокарта, как и процессор, функционирует на уровне "нулей и единиц". Естественно, что человек понять соответствующий набор цифр не может. Монитор - это устройство, которое призвано "переводить" сигналы с видеокарты в понятные нам символы и картинки. Как проверить, как работает компьютер? В большинстве случаев достаточно просто включить монитор. Если изображение есть - значит, все функционирует нормально. Исторически именно рассматриваемый аппаратный компонент предшествовал появлению многих других - в частности, того же процессора. С точки зрения практической полезности компьютера, роль монитора исключительно важна, и это очевидно. Как правило, характеристики этого компонента прямо не влияют на производительность. Монитор - это скорее пассивный вид "железа", выполняющий функцию посредника между машиной и пользователем. Однако иногда может иметь значение его размер. Слишком маленький монитор может оказаться неудобен для решения пользовательских задач.

Основных критериев стандартизации два - разрешение и величина диагонали. Первый выражается в пикселях, или "точках" - количестве единичных элементов изображения на экране по горизонтали и вертикали. Второй - как правило, в дюймах, но иногда и в сантиметрах.

Жесткий диск

Выше мы сказали, что процессор может испытывать потребность в "блокноте" для записи тактических результатов операций. Жесткий диск, называемый также "винчестером", - это ресурс, где фиксируются данные на постоянной основе. Своего рода "тетрадь" процессора. Практически значимые для человека результаты вычислений процессора - это файлы: текстовые, графические, мультимедийные. Они-то и хранятся на жестком диске.

Главная характеристика данного аппаратного компонента - объем. Выражается он, по аналогии с принципами, реализованными в ОЗУ, в байтах. На практике - в мегабайтах, гигабайтах и даже терабайтах. Соответственно, чем больше цифра, отражающая объем жесткого диска, тем больше файлов на нем может быть размещено. Еще один показатель производительности "винчестера" - количество оборотов в минуту. Дело в том, что он в буквальном смысле является диском, крутится вокруг своей оси. Чем быстрее, тем оперативнее записываются или считываются файлы.

Баланс знаний и навыков

Знание основных принципов работы ПК - одно из условий того, как научиться работать на компьютере. Во многих случаях пользователи ограничиваются освоением навыков конкретных программ, не особенно задумываясь о том, как так получается, что данный тип ПО так замечательно работает. Конечно, не считая рассмотренных выше аспектов, есть большое количество интересных областей, которые можно изучить. Например, тех, что дают ответ на вопрос о том, как работает блок питания компьютера, модем, сетевая карта, принтер, проводные и Wi-Fi-интерфейсы и т. д. Но, обладая базовыми знаниями в области аппаратных компонентов ПК, всегда легко понять особенности функционирования любых других видов "железа".

Персональный компьютер - универсальная техническая система.

Его конфигурацию (состав оборудования) можно гибко изменять по мере необходимости.

Тем не менее, существует понятие базовой конфигурации, которую считают типовой. В таком комплекте компьютер обычно поставляется.

Понятие базовой конфигурации может меняться.

В настоящее время в базовой конфигурации рассматривают четыре устройства:

• системный блок;
• монитор;
• клавиатуру;
• мышь.

Помимо компьютеров с базовой конфигурации все большее распространение получают мультимедийные компьютеры, оснащенные устройством чтения компакт-дисков, колонками и микрофоном.

Справка : «Юлмарт», на сегодняшний день самый хороший и удобный интернет магазин, где бесплатно вас проконсультируют при покупке компьютера любой конфигурации.

Системный блок представляет собой основной узел, внутри которого установлены наиболее важные компоненты.

Устройства, находящиеся внутри системного блока, называют внутренними, а устройства, подключаемые к нему снаружи, называют внешними.

Внешние дополнительные устройства, предназначенные для ввода, вывода и длительного хранения данных, также называют периферийными.

Как устроен системный блок

По внешнему виду системные блоки различаются формой корпуса.

Корпуса персональных компьютеров выпускают в горизонтальном (desktop) и вертикальном (tower) исполнении.

Корпуса, имеющие вертикальное исполнение, различают по габаритам:

• полноразмерный (big tower);
• среднеразмерный (midi tower);
• малоразмерный (mini tower).

Среди корпусов, имеющих горизонтальное исполнение, выделяют плоские и особо плоские (slim).

Выбор того или иного типа корпуса определяется вкусом и потребностями модернизации компьютера.

Наиболее оптимальным типом корпуса для большинства пользователей является корпус типа mini tower.

Он имеет небольшие габариты, его удобно располагать как на рабочем столе, так и на тумбочке вблизи рабочего стола или на специальном держателе.

Он имеет достаточно места для размещения от пяти до семи плат расширения.

Кроме формы, для корпуса важен параметр, называемый форм-фактором.От него зависят требования к размещаемым устройствам.

В настоящее время в основном используются корпуса двух форм-факторов: AT и АТХ.

Форм-фактор корпуса должен быть обязательно согласован с форм-фактором главной (системной) платы компьютера, так называемой материнской платы.

Корпуса персональных компьютеров поставляются вместе с блоком питания и, таким образом, мощность блока питания также является одним из параметров корпуса.

Для массовых моделей достаточной является мощность блока питания 200-250 Вт.

В системный блок входит (вмещается):

• Материнская плата
• Микросхема ПЗУ и система BIOS
• Энергонезависимая память CMOS
• Жесткий диск

Материнская плата

Материнская плата (mother board ) - основная плата персонального компьютера, представляющая из себя лист стеклотекстолита, покрытый медной фольгой.

Путем травления фольги получают тонкие медные проводники соединяющие электронные компоненты.

На материнской плате размещаются:

• процессор - основная микросхема, выполняющая большинство математических и логических операций;
• шины - наборы проводников, по которым происходит обмен сигналами между внутренними устройствами компьютера;
• оперативная память (оперативное запоминающее устройство, ОЗУ) - набор микросхем, предназначенных для временного хранения данных, когда компьютер включен;
• ПЗУ (постоянное запоминающее устройство) - микросхема, предназначенная для длительного хранения данных, в том числе и когда компьютер выключен;
• микропроцессорный комплект (чипсет) - набор микросхем, управляющих работой внутренних устройств компьютера и определяющих основные функциональные возможности материнской платы;
• разъемы для подключения дополнительных устройств (слоты).

(микропроцессор, центральный процессор, CPU) - основная микросхема компьютера, в которой и производятся все вычисления.

Он представляет из себя большую микросхему, которую можно легко найти на материнской плате.

На процессоре устанавливается большой медный ребристый радиатор, охлаждаемый вентилятором.

Конструктивно процессор состоит из ячеек, в которых данные могут не только храниться, но и изменяться.

Внутренние ячейки процессора называют регистрами.

Важно также отметить, что данные, попавшие в некоторые регистры, рассматриваются не как данные, а как команды, управляющие обработкой данных в других регистрах.

Среди регистров процессора есть и такие, которые в зависимости от своего содержания способны модифицировать исполнение команд. Таким образом, управляя засылкой данных в разные регистры процессора, можно управлять обработкой данных.

На этом и основано исполнение программ.

С остальными устройствами компьютера, и в первую очередь с оперативной памятью, процессор связан несколькими группами проводников, называемых шинами.

Основных шин три: шина данных, адресная шина и командная шина.

Адресная шина

У процессоров Intel Pentium (а именно они наиболее распространены в персональных компьютерах) адресная шина 32-разрядная, то есть состоит из 32 параллельных линий. В зависимости от того, есть напряжение на какой-то из линий или нет, говорят, что на этой линии выставлена единица или ноль. Комбинация из 32 нулей и единиц образует 32-разрядный адрес, указывающий на одну из ячеек оперативной памяти. К ней и подключается процессор для копирования данных из ячейки в один из своих регистров.

Шина данных

По этой шине происходит копирование данных из оперативной памяти в регистры процессора и обратно. В компьютерах, собранных на базе процессоров Intel Pentium, шина данных 64-разрядная, то есть состоит из 64 линий, по которым за один раз на обработку поступают сразу 8 байтов.

Шина команд

Для того чтобы процессор мог обрабатывать данные, ему нужны команды. Он должен знать, что следует сделать с теми байтами, которые хранятся в его регистрах. Эти команды поступают в процессор тоже из оперативной памяти, но не из тех областей, где хранятся массивы данных, а оттуда, где хранятся программы. Команды тоже представлены в виде байтов. Самые простые команды укладываются в один байт, однако есть и такие, для которых нужно два, три и более байтов. В большинстве современных процессоров шина команд 32-разрядная (например, в процессоре Intel Pentium), хотя существуют 64-разрядные процессоры и даже 128-разрядные.

В процессе работы процессор обслуживает данные, находящиеся в его регистрах, в поле оперативной памяти, а также данные, находящиеся во внешних портах процессора.

Часть данных он интерпретирует непосредственно как данные, часть данных - как адресные данные, а часть - как команды.

Совокупность всех возможных команд, которые может выполнить процессор над данными, образует так называемую систему команд процессора.

Основными параметрами процессоров являются:

• рабочее напряжение
• разрядность
• рабочая тактовая частота
• коэффициент внутреннего умножения тактовой частоты
• размер кэш памяти

Рабочее напряжение процессора обеспечивает материнская плата, поэтому разным маркам процессоров соответствуют разные материнские платы (их надо выбирать совместно). По мере развития процессорной техники происходит постепенное понижение рабочего напряжения.

Разрядность процессора показывает, сколько бит данных он может принять и обработать в своих регистрах за один раз (за один такт).

В основе работы процессора лежит тот же тактовый принцип, что и в обычных часах. Исполнение каждой команды занимает определенное количество тактов.

В настенных часах такты колебаний задает маятник; в ручных механических часах их задает пружинный маятник; в электронных часах для этого есть колебательный контур, задающий такты строго определенной частоты.

В персональном компьютере тактовые импульсы задает одна из микросхем, входящая в микропроцессорный комплект (чипсет), расположенный на материнской плате.

Чем выше частота тактов, поступающих на процессор, тем больше команд он может исполнить в единицу времени, тем выше его производительность.

Обмен данными внутри процессора происходит в несколько раз быстрее, чем обмен с другими устройствами, например с оперативной памятью.

Для того чтобы уменьшить количество обращений к оперативной памяти, внутри процессора создают буферную область - так называемую кэш память.Это как бы «сверхоперативная память».

Когда процессору нужны данные, он сначала обращается в кэш память, и только если там нужных данных нет, происходит его обращение в оперативную память.

Принимая блок данных из оперативной памяти, процессор заносит его одновременно и в кэш память.

«Удачные» обращения в кэш память называют попаданиями в кэш.

Процент попаданий тем выше, чем больше размер кэш памяти, поэтому высокопроизводительные процессоры комплектуют повышенным объемом кэш памяти.

Нередко кэш память распределяют по нескольким уровням.

Кэш первого уровня выполняется в том же кристалле, что и сам процессор, и имеет объем порядка десятков Кбайт.

Кэш второго уровня находится либо в кристалле процессора, либо в том же узле, что и процессор, хотя и исполняется на отдельном кристалле.

Кэш-память первого и второго уровня работает на частоте, согласованной с частотой ядра процессора.

Кэш-память третьего уровня выполняют на быстродействующих микросхемах типа SRAM и размещают на материнской плате вблизи процессора. Ее объемы могут достигать нескольких Мбайт, но работает она на частоте материнской платы.

Шинные интерфейсы материнской платы

Связь между всеми собственными и подключаемыми устройствами материнской платы выполняют ее шины и логические устройства, размещенные в микросхемах микропроцессорного комплекта (чипсета).

От архитектуры этих элементов во многом зависит производительность компьютера.

Шинные интерфейсы

ISA (Industry Standard Architecture) - устаревшая системная шина IBM PC-совместимых компьютеров.

EISA (Extended Industry Standard Architecture) - Расширение стандарта ISA. Отличается увеличенным разъемом и увеличенной производительностью (до 32 Мбайт/с). Как и ISA, в настоящее время данный стандарт считается устаревшим.

PCI (Peripheral Component Interconnect - дословно: взаимосвязь периферийных компонентов) - шина ввода/вывода для подключения периферийных устройств к материнской плате компьютера.

AGP (Accelerated Graphics Port - ускоренный графический порт) - разработанная в 1997 году компанией Intel, специализированная 32-битная системная шина для видеокарты. Основной задачей разработчиков было увеличение производительности и уменьшение стоимости видеокарты, за счет уменьшения количества встроенной видеопамяти.

USB (Universal Serial Bus - универсальная последовательная магистраль) - Этот стандарт определяет способ взаимодействия компьютера с периферийным оборудованием. Он позволяет подключать до 256 различных устройств, имеющих последовательный интерфейс. Устройства могут включаться цепочками (каждое следующее устройство подключается к предыдущему). Производительность шины USB относительно невелика и составляет до 1.5 Мбит/с, но для таких устройств, как клавиатура, мышь, модем, джойстик и тому подобное, этого достаточно. Удобство шины состоит в том, что она практически исключает конфликты между различным оборудованием, позволяет подключать и отключать устройства в «горячем режиме» (не выключая компьютер) и позволяет объединять несколько компьютеров в простейшую локальную сеть без применения специального оборудования и программного обеспечения.

Параметры микропроцессорного комплекта (чипсета) в наибольшей степени определяют свойства и функции материнской платы.

В настоящее время большинство чипсетов материнских плат выпускаются на базе двух микросхем, получивших название «северный мост» и «южный мост».

«Северный мост» управляет взаимосвязью четырех устройств: процессора, оперативной памяти, порта AGP и шины PCI. Поэтому его также называют четырехпортовым контроллером.

«Южный мост» называют также функциональным контроллером. Он выполняет функции контроллера жестких и гибких дисков, функции моста ISA - PCI, контроллера клавиатуры, мыши, шины USB и тому подобное

(RAM - Random Access Memory) - это массив кристаллических ячеек, способных хранить данные.

Существует много различных типов оперативной памяти, но с точки зрения физического принципа действия различают динамическую память (DRAM) и статическую память (SRAM).

Ячейки динамической памяти (DRAM) можно представить в виде микроконденсаторов, способных накапливать заряд на своих обкладках.

Это наиболее распространенный и экономически доступный тип памяти.

Недостатки этого типа связаны, во-первых, с тем, что как при заряде, так и при разряде конденсаторов неизбежны переходные процессы, то есть запись данных происходит сравнительно медленно.

Второй важный недостаток связан с тем, что заряды ячеек имеют свойство рассеиваться в пространстве, причем весьма быстро.

Если оперативную память постоянно не «подзаряжать», утрата данных происходит через несколько сотых долей секунды.

Для борьбы с этим явлением в компьютере происходит постоянная регенерация (освежение, подзарядка) ячеек оперативной памяти.

Регенерация осуществляется несколько десятков раз в секунду и вызывает непроизводительный расход ресурсов вычислительной системы.

Ячейки статической памяти (SRAM) можно представить как электронные микроэлементы - триггеры, состоящие из нескольких транзисторов.

В триггере хранится не заряд, а состояние (включен/выключен), поэтому этот тип памяти обеспечивает более высокое быстродействие, хотя технологически он сложнее и, соответственно, дороже.

Микросхемы динамической памяти используют в качестве основной оперативной памяти компьютера.

Микросхемы статической памяти используют в качестве вспомогательной памяти (так называемой кэш памяти), предназначенной для оптимизации работы процессора.

Каждая ячейка памяти имеет свой адрес, который выражается числом.

Одна адресуемая ячейка содержит восемь двоичных ячеек, в которых можно сохранить 8 бит, то есть один байт данных.

Таким образом, адрес любой ячейки памяти можно выразить четырьмя байтами.

Оперативная память в компьютере размещается на стандартных панельках, называемых модулями.

Модули оперативной памяти вставляют в соответствующие разъемы на материнской плате.

Конструктивно модули памяти имеют два исполнения - однорядные (SIMM-модули) и двухрядные (DIMM-модули).

Основными характеристиками модулей оперативной памяти являются объем памяти и время доступа.

Время доступа показывает, сколько времени необходимо для обращения к ячейкам памяти - чем оно меньше, тем лучше. Время доступа измеряется в миллиардных долях секунды (наносекундах, нс).

Микросхема ПЗУ и система BIOS

В момент включения компьютера в его оперативной памяти нет ничего - ни данных, ни программ, поскольку оперативная память не может ничего хранить без подзарядки ячеек более сотых долей секунды, но процессору нужны команды, в том числе и в первый момент после включения.

Поэтому сразу после включения на адресной шине процессора выставляется стартовый адрес.

Это происходит аппаратно, без участия программ (всегда одинаково).

Процессор обращается по выставленному адресу за своей первой командой и далее начинает работать по программам.

Этот исходный адрес не может указывать на оперативную память, в которой пока ничего нет.

Он указывает на другой тип памяти - постоянное запоминающее устройство (ПЗУ).

Микросхема ПЗУ способна длительное время хранить информацию, даже когда компьютер выключен.

Программы, находящиеся в ПЗУ, называют «зашитыми» - их записывают туда на этапе изготовления микросхемы.

Комплект программ, находящихся в ПЗУ, образует базовую систему ввода-вывода (BIOS - Basic Input Output System).

Основное назначение программ этого пакета состоит в том, чтобы проверить состав и работоспособность компьютерной системы и обеспечить взаимодействие с клавиатурой, монитором, жестким диском и дисководом гибких дисков.

Программы, входящие в BIOS, позволяют нам наблюдать на экране диагностические сообщения, сопровождающие запуск компьютера, а также вмешиваться в ход запуска с помощью клавиатуры.

Энергонезависимая память CMOS

Работа таких стандартных устройств, как клавиатура, может обслуживаться программами, входящими в BIOS, но такими средствами нельзя обеспечить работу со всеми возможными устройствами.

Так, например, изготовители BIOS абсолютно ничего не знают о параметрах наших жестких и гибких дисков, им не известны ни состав, ни свойства произвольной вычислительной системы.

Для того чтобы начать работу с другим оборудованием, программы, входящие в состав BIOS, должны знать, где можно найти нужные параметры.

По очевидным причинам их нельзя хранить ни в оперативной памяти, ни в постоянном запоминающем устройстве.

Специально для этого на материнской плате есть микросхема «энергонезависимой памяти», по технологии изготовления называемая CMOS.

От оперативной памяти она отличается тем, что ее содержимое не стирается во время выключения компьютера, а от ПЗУ она отличается тем, что данные в нее можно заносить и изменять самостоятельно, в соответствии с тем, какое оборудование входит в состав системы.

Эта микросхема постоянно подпитывается от небольшой батарейки, расположенной на материнской плате.

Заряда этой батарейки хватает на то, чтобы микросхема не теряла данные, даже если компьютер не будут включать несколько лет.

В микросхеме CMOS хранятся данные о гибких и жестких дисках, о процессоре, о некоторых других устройствах материнской платы.

Тот факт, что компьютер четко отслеживает время и календарь (даже и в выключенном состоянии), тоже связан с тем, что показания системных часов постоянно хранятся (и изменяются) в CMOS.

Таким образом, программы, записанные в BIOS, считывают данные о составе оборудования компьютера из микросхемы CMOS, после чего они могут выполнить обращение к жесткому диску, а в случае необходимости и к гибкому, и передать управление тем программам, которые там записаны.

Жесткий диск

Жесткий диск - основное устройство для долговременного хранения больших объемов данных и программ.

На самом деле это не один диск, а группа соосных дисков, имеющих магнитное покрытие и вращающихся с высокой скоростью.

Таким образом, этот «диск» имеет не две поверхности, как должно быть у обычного плоского диска, а 2n поверхностей, где n - число отдельных дисков в группе.

Над каждой поверхностью располагается головка, предназначенная для чтения-записи данных.

При высоких скоростях вращения дисков (90 об/с) в зазоре между головкой и поверхностью образуется аэродинамическая подушка, и головка парит над магнитной поверхностью на высоте, составляющей несколько тысячных долей миллиметра.

При изменении силы тока, протекающего через головку, происходит изменение напряженности динамического магнитного поля в зазоре, что вызывает изменения в стационарном магнитном поле ферромагнитных частиц, образующих покрытие диска.Так осуществляется запись данных на магнитный диск.

Операция считывания происходит в обратном порядке.

Намагниченные частицы покрытия, проносящиеся на высокой скорости вблизи головки, наводят в ней ЭДС самоиндукции.

Электромагнитные сигналы, возникающие при этом, усиливаются и передаются на обработку.

Управление работой жесткого диска выполняет специальное аппаратно-логическое устройство - контроллер жесткого диска.

В настоящее время функции контроллеров дисков выполняют микросхемы, входящие в микропроцессорный комплект (чипсет), хотя некоторые виды высокопроизводительных контроллеров жестких дисков по-прежнему поставляются на отдельной плате.

К основным параметрам жестких дисков относятся емкость и производительность.

На жестком диске может храниться годами, однако иногда требуется ее перенос с одного компьютера на другой.

Несмотря на свое название, жесткий диск является весьма хрупким прибором, чувствительным к перегрузкам, ударам и толчкам.

Теоретически, переносить информацию с одного рабочего места на другое путем переноса жесткого диска возможно, и в некоторых случаях так и поступают, но все-таки этот прием считается нетехнологичным, поскольку требует особой аккуратности и определенной квалификации.

Для оперативного переноса небольших объемов информации используют так называемые гибкие магнитные диски (дискеты), которые вставляют в специальный накопитель - дисковод.

Приемное отверстие накопителя находится на лицевой панели системного блока.

Начиная с 1984 года выпускались гибкие диски 5.25 дюйма высокой плотности (1.2 Мбайт).

В наши дни диски размером 5.25 дюйма не используются, и соответствующие дисководы в базовой конфигурации персональных компьютеров после 1994 года не поставляются.

Гибкие диски размером 3.5 дюйма выпускают с 1980 года.

Сейчас стандартными считают диски размером 3.5 дюйма высокой плотности. Они имеют емкость 1440 Кбайт (1.4 Мбайт) и маркируются буквами HD (high density - высокая плотность).

С нижней стороны гибкий диск имеет центральную втулку, которая захватывается шпинделем дисковода и приводится во вращение.

Магнитная поверхность прикрыта сдвигающейся шторкой для защиты от влаги, грязи и пыли.

Если на гибком диске записаны ценные данные, его можно защитить от стирания и перезаписи, сдвинув защитную задвижку так, чтобы образовалось открытое отверстие.

Гибкие диски считаются малонадежными носителями информации.

Пыль, грязь, влага, температурные перепады и внешние электромагнитные поля очень часто становятся причиной частичной или полной утраты данных, хранившихся на гибком диске.

Поэтому использовать гибкие диски в качестве основного средства хранения информации недопустимо.

Их используют только для транспортировки информации или в качестве дополнительного (резервного) средства хранения.

Дисковод компакт-дисков CD-ROM

Аббревиатура CD-ROM (Compact Disc Read-Only Memory) переводится на русский язык как постоянное запоминающее устройство на основе компакт-диска.

Принцип действия этого устройства состоит в считывании числовых данных с помощью лазерного луча, отражающегося от поверхности диска.

Цифровая запись на компакт-диске отличается от записи на магнитных дисках очень высокой плотностью, и стандартный компакт-диск может хранить примерно 650 Мбайт данных.

Большие объемы данных характерны для мультимедийной информации (графика, музыка, видео), поэтому дисководы CD-ROM относят к аппаратным средствам мультимедиа.

Программные продукты, распространяемые на лазерных дисках, называют мультимедийными изданиями.

Сегодня мультимедийные издания завоевывают все более прочное место среди других традиционных видов изданий.

Так, например, существуют книги, альбомы, энциклопедии и даже периодические издания (электронные журналы), выпускаемые на CD-ROM.

Основным недостатком стандартных дисководов CD-ROM является невозможность записи данных, но параллельно с ними существуют и устройства однократной записи CD-R (Compact Disk Recorder), и устройства многократной записи CD-RW.

Основным параметром дисководов CD-ROM является скорость чтения данных.

В настоящее время наибольшее распространение имеют устройства чтения CD-ROM с производительностью 32х-50х. Современные образцы устройств однократной записи имеют производительность 4х-8х, а устройств многократной записи - до 4х.

На рисунке ниже, я, с великим мастерством и любовью, нарисовал обычного пользователя, с обычным компьютером. Наверное, вы думали, что будет размещена какая-нибудь фотка навороченного системного блока, со снятой крышкой. Поверьте мне, этой банальной картинки хватит, чтобы понять, что и как работает в таинственном ящике, надо будет только включить чуточку воображения и немного фантазии и все будет ОК!

И так, давайте разберем на рисунке - Как работает компьютер .

Представим, что вот этот человечек в красной майке и есть мощный двухядерный процессор типа ATLON или INTEL, а может и вообще он не двухядерный. Но дело не в этом, итак - этот человечек - это процессор, который просчитывает различные операции.

Рис.1 Ой, а кто это?

Монитор на рисунке пусть будет видеокартой.

Поверхность письменного стола превращается в оперативную память, а шуфлядки этого стола - ваш винчестер (или жесткий диск). Представим, что все это подключено к материнской плате (вместо нее будем использовать стол, нарисованный выше), и работает!

Теперь, если вы все представили правильно, то у вас в голове должна возникнуть картина примерно такого плана (смотрим на рисунок):

Рис.2 Дык это ж мой компьютер!

Если в вашем двухядерном процессоре ничего не возникло, читаем урок сначала.

Теперь представьте себя на месте этого человечка, будто вы сидите за таким столом, будто вы - процессор, вставленный в разъем на материнской плате. Представьте себя в комнате вот за таким столом. Будто комната, в которой вы находитесь - системный блок, стол вместе со стулом в этой комнате - материнская плата. Ну что, представили? Тогда поехали дальше.

А теперь приходит обычный юзер (что-то вроде - пользователь), который хочет поиграть в какую-нибудь игру, и тычет кнопочку на системном блоке, вам подается ток, вы включаетесь и все вокруг вас тоже, и начинается работа компьютера!

Вы, сидите и работаете за этим столом (только прошу не забывать что вы процессор, а поверхность письменного стола - оперативная память), и выполняете различные операции, дабы юзер мог в полной мере насладиться игрой. Сама игра, находится где? Правильно! На винчестере (в шуфлядках). И чтобы процессор (вы) мог обработать данную игру, требуется доступ к файлам этой игры. Вы (процессор) подаете команду, и начинаете записывать на оперативную память (выкладывать из шуфлядок на стол) нужные для работы файлы (возьмем за файлы обычные книги). То есть вы лезете в шуфлядку (на винчестер), достаете книги (файлы) и кладете их на стол (записываете в оперативную память). Это процесс загрузки игры.

«Зачем же тогда нужна оперативная память? », спросите вы, если вы можете прочитать файлы с жесткого диска (шуфлядки). А вот для чего: оперативная память работает в тысячи раз быстрее, чем винчестер и поэтому, намного быстрее процессор (вы) будете считывать файлы с оперативной памяти (читать книги с поверхности стола), чем с винчестера (лезть в шуфлядки).

Вот представьте себе вы (процессор) читаете с поверхности рабочего стола (оперативная память) книгу с какой либо информацией (файл), она лежит у вас перед носом и если надо, вы сразу посмотрели и нашли то, что надо. Теперь вам (процессору) требуется положить еще одну книгу (файл), вы лезете в шуфлядку (винчестер), берете книгу и кладете ее на стол (оперативная память) и так еще несколько книг (файлов), в результате чего ваш стол (оперативная память) полностью заполнен книгами (фалами), которые нужны вам для работы. Вы с ними работаете и вот вам нужна для работы еще одна книга (файл), а места на столе (оперативная память) тю-тю! И вы (процессор) лезете в тумбочки (на винчестер), и оттуда читаете книгу. Прочитали и положили назад, т.к. места на столе (оперативной памяти) нет. А на глазах у пользователя компьютер начинает притормаживать, потому что процессор (вы) занят чтением файла (книги) с винчестера (шуфлядки), что занимает намного больше времени, чем чтение из оперативной памяти.

И теперь сделайте вывод, как вам легче - когда вы (процессор) читаете книгу (файл) на столе (из оперативной памяти), быстро найдя то, что вам надо, или когда вы (процессор) читаете книгу (файл) только после того, как достали ее из шуфлядки (загрузили с винчестера), тратя большинство времени на открывание и закрывание шуфлядок, и поиск нужной вам книги (файла). В том-то вся и фишка, что на столе (оперативная память) найти и прочитать книгу (файл) намного быстрее, когда она лежит в открытом виде, прямо перед носом, чем рыться в шуфлядках.

Вот и получается, что чем больше поверхность стола (оперативная память), тем больше книг (файлов) вы (процессор) можете на него положить.

Но тогда, наверное, у вас возник другой вопрос: «Зачем же винчестер, если он так медленно работает, лучше было бы установить больше оперативной памяти, и работать процессору было бы намного легче? ». Я бы с радостью с вами согласился, но есть несколько весомых причин, почему до сих пор используются жесткие диски.

Первая причина - размер . Как правило, сейчас используются жесткие диски размером от 160 гигобайт (далее ГБ) и выше, а платы оперативной памяти емкостью от 1ГБ до 4ГБ. Длинна такой платы около 10см, в то время как размер винчестера 2,5 дюйма. И притом, что винчестеры размером 160ГБ уже не актуальны, т.к. это маленький размер. Сейчас используются в основном 250ГБ, 320ГБ, 500ГБ и >>> (). Вот и представьте - сколько надо плат, чтобы достичь такой емкости. То же самое касается и физического размера, оперативная плата размером в 160ГБ получиться огромной, не говоря уже про 500ГБ.

Вторая причина - цена . Такие платы стоить будут очень дорого. Думаю, если бы, и начали производить оперативные платы емкостью 160ГБ, цена на них была бы несколько тысяч долларов.

Третья причина - энергопотребление . Что бы на оперативной памяти хранились данные, такая плата должна постоянно питаться током. Поэтому, когда вы выключаете компьютер (не путать с перезагрузкой) все данные в оперативной памяти теряются. Винчестеру для хранения ток не требуется.

Думаю с видеокартой все понятно. Она предназначена для обработки видеоинформации и выдачи ее вам на экран. Если у вас слабенькая видеокарта, а вы решили «повалиться» в какую-нибудь игру, требующую больше видео ресурсов, чем может предоставить вам ваша видеокарта. То она просто не успевает их обрабатывать, и в помощь вступает процессор, не предназначенный для таких целей. В результате, как правило, начинает тормозить вся система! И естественно, что никакой объем оперативной памяти вам не поможет устранить эту проблему. Для хорошей игры в крутые игры требуется хорошая видеокарта.

Надеюсь, теперь вам понятно, как, в общих чертах, работает компьютер?

Всем руководит процессор - это сердце ПК (голова - это вы), он обрабатывает все данные, необходимые для работы. Оперативная память требуется для ускорения работы процессора, т.к. она работает в тысячи раз быстрее винчестера. Винчестер - это хранилище всей информации на компьютере, если он ломается всем данным - кранты.

Видеокарта - для видео и 3D (трехмерных) приложений, все, что мы видим на мониторе - мы видим благодаря ей.

Я еще не написал вам про звуковую карту, но тут, думаю, тоже все понятно. Когда вы устанавливаете звуковую карту, она начинает отвечать за все звуки на вашем ПК, освобождая время вашего процессора на обработку других данных (но это не заметно на производительности системы в целом). Обычно, в большинстве материнских плат, используется встроенная звуковая карта.

Ну, вот мы и рассмотрели основные моменты работы вашего компьютера . Дальше, как я и обещал, мы рассмотрим с вами все детали по отдельности, ну и конечно же, я буду вам напоминать, как они называются в народе, более «прошаренном» в компьютерных делах.

Если вам не до конца понятно, как работает компьютер - задавайте вопросы прямо в комментариях.

Это был урок №3. Как работает компьютер . Если вы не читали предыдущих уроков - вам может быть кое что не понятно.

Поэтому советую перейти на страничку -