Аппаратное обеспечение компьютера: Что это такое

ЧТО ТАКОЕ АППАРАТНОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ КОМПЬЮТЕРА? И ИЗ ЧЕГО ОНО СОСТОИТ?

Аппаратное обеспечение – это совокупность технических средств (электронных и механических устройств), обеспечивающих, как нормальное функционирование каких-либо электронных систем – компьютеров, сетей передачи данных, так и расширяющих их основные функции.

По сути дела, персональный компьютер представляет собой этакий электронный конструктор, который пользователь может собирать самостоятельно. И от того, какие элементы он будет использовать – в конечном счёте будет зависеть его мощность и функциональные возможности.

Собственно в этом и состояла основная задача его разработчиков — создать такое устройство, которое можно было бы модифицировать постепенно, по мере появления средств, а основу можно собрать с самыми минимальными затратами и сразу же приступить к работе.

Итак, из какого же «минимума» должен состоять персональный компьютер, для того, чтобы на нём можно было комфортно работать? Для того чтобы пользователь мог сразу же приступить к работе на ПК он должен иметь следующий, минимальный набор компонентов:

Что такое аппаратное обеспечение ПК

Аппаратное обеспечение (аппаратные средства) компьютера — это общее описание для всех механических и электронных компонентов компьютерной системы. Т.е. это все устройства/железо/оборудование, подключаемое к ПК (материнская плата, клавиатура, видеокарта, монитор и т.д.). Все это — аппаратные средства вашей системы. Также данным термином называют и совокупность таких устройств, собранных в одну систему, например, системный блок — это тоже аппаратное обеспечение в сборе.

Важно! Аппаратными средствами могут быть не только устройства компьютера, у телефонов тоже есть аппаратные средства в виде компонентов, установленных на системную плату.

Аппаратное обеспечение разделяется на внешнее и внутреннее. В первом случае — это внешние устройства, которые подключатся посредством кабелей или WiFi. А внутренние — это все то, что находится внутри системного блока, ноутбука или другого девайса.

Основные компоненты компьютера — это те самые аппаратные средства, которые нужны, чтобы ПК вообще функционировал.

Материнская плата

Материнская плата является самой большой в системном блоке печатной платой, на которую устанавливаются все основные узлы компьютера (CPU, ОЗУ, видеокарта), также она имеет разъемы для подключения жесткого диска и дисководов, а также шлейфов портов USB и разъемы, выходящие на заднюю панель корпуса. Материнская плата выполняет согласование работы всех устройств компьютера.

Current Poll

Аппаратное обеспечение компьютера, виды устройств ввода и вывода, состав процессора, виды внутренней и внешней памяти компьютера.

С технической точки зрения компьютер можно рассматривать как систему взаимосвязанных материальных объектов — устройств, имеющих разное назначение и различные принципы действия (например, электронные, магнитные, механические). Передача информации в компьютер и из компьютера осуществляется устройствами ввода, устройствами вывода и устройствами ввода-вывода. Обработка информации в компьютере выполняется процессором. Для хранения памяти в компьютере предусмотрена внутренняя и внешняя память.Эти и другие материальные объекты компьютера, обеспечивающие автоматизацию информационных процессов, составляют аппаратное обеспечение компьютера.

Аппаратное обеспечение компьютера — совокупность устройств компьютера, предназначенных для передачи, обработки и хранения информации.

• с прямым вводом (манипуляторы, сенсоры, сканеры, камеры, микрофоны);
• с клавиатурным вводом (буквенно-цифровые клавиатуры, музыкальные клавиатуры).

Для ввода изображений в компьютер чаще всего используют сканеры, цифровые видеокамеры и фотоаппараты. Важной характеристикой этих устройств является разрешающая способность, определяемая количеством точек, из которых составляется изображение одного кадра, или отрезком длинной в один дюйм(1 дюйм = 2,54 см). Разрешающая способность измерятся в dpi (количестве точек на дюйм).Сканер
предназначен графической информации с листа бумаги. Если в компьютер установлена программа, позволяющая распознавать символы (буквы, цифры) в графическом изображении знаков, то можно изпользя сканер, вводить в компьютер текстовую и числовую информацию.

Микрофон используется для ввода звука в компьютер (например, речи человека, звуков оркестра). Наличие в компьютере программы по распознаванию речи может позволить человеку управлять компьютером с помощью голоса, использовать компьютер при изучении иностранных языков или производить голосовой ввод текста.

Основным устройством ввода информации в компьютер является клавиатура, которая может быть клавишной, мембраной или сенсорной. Кроме того, клавиатуры различаются по количеству клавиш и по способу соединения с компьютером (проводные и беспроводные).

В основной части выделяют три группы клавиш:буквенно-цифровые, управляющие и функциональные. Действия функциональных клавиш зависят от используемых программ. С помощью дополнительной клавиатуры вводятся цифры или команды управления положением курсора.Клавиша Num Lock позволяет переключать дополнительную клавиатуру в один из режимов, а соответствующий индикатор указывает на включение режима ввода цифр.

К устройствам вывода относятся монитор,проектор, принтер, плоттер, акустические системы. Мониторы используются для вывода текстовой, числовой и графической информации на экран для восприятия человеком. Большинство основано на использовании электронно-лучевых трубок (ЭЛТ) и жидкокристаллических панелей (ЖК, LCD). Основными характеристиками монитора являются: физическое количество точек на экране монитора по горизонтали и вертикали (разрешающая способность экрана), расстояние между точками на экране, длина диагонали экрана, количество воспроизводимых цветов и скорость отклика на изменения изображения. Для вывода информации на бумагу используются различные виды принтеров: матричные, струйные и лазерные. Качество печати определяется разрешающей способностью принтера (количество напечатанных точек на дюйм). Для цветных струйных и лазерных принтеров важным параметром является количество воспроизводимых цветов. Если необходимо распечатать или вырезать изображение больших размеров, то используют плоттер.

Устройства ввода-вывода обеспечивают как ввод информации в компьютер, так и ее вывод из компьютера. К таким устройствам относятся дисковод (устройство для считывания и записи информации с использованием диска или дискеты), стример (уст ройство для считывания и записи информации с использованием магнитной ленты), сенсорный экран (для выбора действия прикосновением к экрану и одновременного вывода изображений), многофункциональные устройства (МФУ), объединяющие принтер, сканер и копировальное устройство (ксерокс).

К устройствам ввода-вывода относятся также средства, позволяющие обмениваться информацией между компьютерами и совместно использовать ресурсы разных компьютеров. Для этого, например, используется концентратор, или хаб, для соединения компьютеров в локальную сеть, модем для подключения к глобальной сети через телефонные линии связи, а также системы для установления радиосвязи (BlueTooth и Wi-Fi) между компьютерами и другими электронными устройствами (мобильными телефонами, аудио- и видеоаппаратурой).

Процессор содержит арифметико-логическое устройство (АЛУ) и устройство управления (УУ). Арифметико-логическое устройство выполняет арифметические и логические операции по обработке данных в соответствии с командами программы. Устройство управления формирует управляющие сигналы, координирует работу всех устройств и выполнение всех процессов в компьютере. Основной характеристикой процессора является его производительность, которая зависит от тактовой частоты и разрядности. Производительность определяется количеством выполняемых операций в секунду и для современных процессоров составляет миллиарды операций в секунду. Тактовая частота определяет количество тактов в секунду и измеряется в герцах (Гц). Такт — это интервал времени между двумя последовательными импульсами электрического тока, в течение которого выполняется элементарная операция, например пересылка двоичного кода из процессора во внутреннюю память компьютера. Тактовая частота современных процессоров составляет несколько гигагерц (1 ГГц = 103 МГц = 106 КГц = 109 Гц) и больше производительности компьютера приблизительно в 4 раза, так как операция состоит из нескольких элементарных операций. Разрядность процессора определяется количеством одновременно обрабатываемых бит информации при выполнении элементарных операций. Например, процессоры могут быть 8-, 16-, 32-, 64-разрядные.

Внутренняя память компьютера состоит из: постоянной памяти (постоянного запоминающего устройства — ПЗУ), оперативной памяти (оперативного запоминающего устройства — ОЗУ) и кэш-памяти.

Постоянная и оперативная память составляют основную память компьютера. Постоянная память хранит данные и про граммы после выключения компьютера и является энергонезависимой. Информационная емкость (максимальное количество хранящейся информации) постоянной памяти компьютера относительно мала —- от несколько сотен килобайтов до сотен мегабайтов. Поэтому в ней записаны только те программы, которые необходимы для загрузки компьютера при включении электропитания. Данные и программы обычно записываются в постоянную память на предприятии, создавшем компьютер. Большую информационную емкость имеет оперативная память — от сотен мегабайтов до десятков гигабайтов (например, 512 Мбайтов, 4 Гбайта). Оперативная память хранит данные и программы, обрабатываемые процессором в текущем сеансе работы компьютера. Кэш-память служит для хранения копий данных и программ, которые могут понадобиться процессору в самое ближайшее время, что значительно увеличивает скорость работы компьютера. Это очень быстродействующее запоминающее устройство небольшого объема — несколько мегабайтов (например, 1 Мбайт), которое входит в состав процессора и играет роль буфера между процессором и оперативной памятью. Оперативная память и кэш-память являются энергозависимыми устройствами, потому что хранят данные и программы, только пока есть электропитание. К внутренней памяти компьютера также относятся совсем небольшие по информационной емкости регистры процессора (например, 96 байтов), хранящие команду и соответствующие ей данные во время обработки этой команды процессором. При выключении компьютера вся информация, находящаяся во внутренней памяти (кроме постоянной памяти), теряется. Для долговременного хранения информации необходимо использовать внешнюю память компьютера.

В компьютерах в качестве устройств внешней памяти применяются такие информационные носители, как: жесткие магнитные диски (винчестеры), гибкие магнитные диски (дискеты), оптические диски (компакт-диски), магнитооптические диски, флэш-носители (микросхемы внешней памяти), а также магнитные ленты (кассеты).

Внешняя память по сравнению с внутренней памятью имеет большую информационную емкость. Емкость некоторых внешних носителей достигает десятков, сотен и тысяч гигабайтов (например, жесткие диски — 400 Гбайтов, 1 Тбайт, оптические диски — 9 Гбайтов, флэш-носители —- 8 Гбайтов). Внешнюю память при необходимости можно «наращивать», используя дополнительные носители. Однако обращение к внешней памяти (по сравнению с внутренней памятью) требует гораздо большего времени. Поэтому информация, которая обрабатывается процессором, загружается во внутреннюю (оперативную) память компьютера.

Прикладное ПО

Прикладная программа — это любая конкретная программа, способствующая решению какой-либо задачи в пределах данной проблемной области.

Например, там, где на компьютер возложена задача контроля за финансовой деятельностью какой-либо фирмы, прикладной будет программа подготовки платежных ведомостей.

Прикладные программы могут носить и общий характер, например, обеспечивать составление и печатание документов и т.п.

В противоположность этому, операционная система или инструментальное ПО не вносят прямого вклада в удовлетворение конечных потребностей пользователя.

Прикладные программы могут использоваться либо автономно, то есть решать поставленную задачу без помощи других программ, либо в составе программных комплексов или пакетов.

Виды персональных компьютеров

Различные компьютерные компании делают свои продукты очень похожими. Каждый из производителей использует одни и те же запчасти для создания компьютера, их можно различить только по наклейке определённой фирмы. Даже компьютеры фирмы Apple, известные своей исключительной конструкцией, по сути, не отличаются от своих конкурентов с точки зрения их технического устройства.

p, blockquote 5,0,0,0,0 —>

В ноутбуках и стационарных компьютерах также используют подобные функциональные детали. Только ноутбуки создаются из уменьшенных копий тех же частей, что и стационарные компьютеры. Другими словами, если Вы понимаете, как устроен, например, стационарный компьютер, то Вам будет несложно разобраться в работе всех остальных компьютеров, например, разобраться в работе ноутбуков.

p, blockquote 6,0,0,0,0 —>

Внутреннее устройство ПК

Давайте заглянем внутрь, чтобы узнать из чего состоит ПК. Полный список комплектующих:

1. процессор,
2. оперативная память,
3. материнская плата,
4. система охлаждения,
5. видеокарта,
6. дисковая система (жёсткий диск и SSD),
7. блок питания,
8. корпус,
9. звуковая карта,
10. оптический привод.

Необходимый перечень аппаратного обеспечения

Первые 7 комплектующих строго необходимы для работы компьютера. Корпус тоже почти всегда используется, хоть и не несёт критических функций. Таким образом, в состав системного блока обычно входит 8 компонентов.

Видеокарта — крайне нужный компонент, который отвечает за вывод изображения, но вместо отдельной видеокарты может использоваться видеочип расположенный внутри процессора. Таким образом, отдельной карты в ПК может и не быть.

Рассмотрим каждую часть по отдельности.

Процессор (ЦПУ, ЦП)

ЦПУ (центральное процессорное устройство) — это главный компонент аппаратного обеспечения компьютера, который управляет работой ПК и производит все вычисления. Процессор — мозг, обдумывающий и решающий все задачи.

Основные характеристики ЦП:

• частота,
• количество ядер,
• объем кэша,
• техпроцесс.

Частота процессора показывает количество операций, выполняемых в единицу времени. Чем выше показатель, тем выше производительность, но больше потребление энергии и тепловыделение.

В последнее время, всё больше классификатором процессоров по скорости становится количество ядер. «Одна голова хорошо, а две лучше». Во втором десятилетии 21 века четыре ядра больше не вызывают удивления. Сейчас на массовом рынке в ходу восьмиядерные ЦП и даже доступны решения на 10, 12 и 16 ядер. Но их количество в отличие от частоты не всегда дают прирост. Дело в том, что далеко не каждая программа умеет распределять задачи по всем доступным потокам.

Кэш — это память внутри ЦПУ, которая характеризуется наивысшей скоростью и используется процессором в первую очередь. Чем больше у микропроцессора такой памяти, тем лучше.

При производстве микросхем применяется специальное литографическое оборудование, которое имеет определённую разрешающую способность (техпроцесс). Уменьшение технологического процесса позволяет уместить больше транзисторов на подложке меньшего размера.

Оперативная память (ОЗУ)

ОЗУ — временная память, в которой хранятся данные во время работы ЭВМ. Кэш процессора отличается крайне ограниченным объёмом, поэтому большинство данных, нужных для выполнения программ, загружаются в оперативную память.

Основные характеристики: поколение DDR, объем, частота. Сейчас актуален стандарт DDR4, но уже не за горами внедрение DDR5. Новые поколения приносят более высокие частоты и меньшее энергопотребление.

Объём памяти измеряется в гигабайтах. Само собой, больше — лучше. Так как, чаще всего, ОЗУ функционирует в двухканальном режиме, то желательно количество планок кратное двум. Например, две планки на 4 гигабайта, которые дадут 8Гб в сумме. На массовых материнских платах почти всегда 4 слота для оперативной памяти, но на компактных версиях МП может быть и 2 слота.

Материнская плата

Материнская плата — системная плата, предназначенная для соединения и обеспечения взаимодействия всех компонентов персонального компьютера.

• Сокет, в который устанавливается процессор.
• Чипсет — микросхема, которая регулирует работу внутренних компонентов системного блока.
• Слоты для установки оперативной памяти.
• PCI слоты для подключения видеокарты и других плат расширения.
• SATA разъёмы для подключения жёстких дисков и SSD дисков.
• Другие внутренние разъёмы.
• Внешние порты для пользователя.

МП определяет количество модулей, которые можно подключить к компьютеру. Также она разрешает пользователю присоединять внешние устройства. Сейчас платы почти всегда содержат в себе звуковой чип (звук) и сетевой чип (выход в интернет), то есть, больше нет необходимости в отдельной звуковой карте или сетевой карте. Материнская плата не оказывает прямого влияния на производительность системы, но ощутимо влияет на функциональность.

Система охлаждения (кулер)

Во время работы процессор нагревается, поэтому приходится использовать охлаждение. Кулер представляет собой радиатор с вентилятором. Радиатор рассеивает тепло, а вентилятор выталкивает горячий воздух из рёбер. На эффективность охлаждения влияет размер и качество радиатора, а также количество, качество и скорость вентиляторов. Для компенсации неровностей поверхности кулера и крышки ЦПУ используется теплопроводящая паста. Термопопасту наносят тонким слоем, чтобы заполнить мелкие неровности и улучшить контакт между поверхностями.

Также в корпус ставят один или больше вентиляторов для лучшей циркуляции воздушных потоков. Как правило, спереди ставят вентиляторы на вдув для притока холодного воздуха, а сзади и сверху на выдув горячего воздуха из системного блока.

Видеокарта

Видеокарта — графический адаптер, отвечающий за обработку и вывод изображения на экран монитора. Кстати, ПК может действовать без видеокарты, но вы попросту ничего не увидите на экране, поэтому для вывода изображения нужен хоть какой-то графический адаптер.

Процессор покупается отдельно, его питание распаяно на материнской плате, кулер тоже самостоятельный компонент, который каждый приобретает самостоятельно или использует стандартный из BOX комплектации ЦП. Видеоадаптер — это комплексный компонент, которое включает в себя видеочип, собственную память, систему питания и охлаждение.

В современных компьютерах видеокарта — это второй вычислительный элемент. Чаще всего, мощные графические адаптеры используются для прорисовки графики в играх, но и для рабочих приложений (например, видеомонтаж, 3d-моделирование) видеокарта тоже полезна. Профессиональное программное обеспечение ощутимо чаще использует не только процессор, но и графическую плату.

Графическое ядро, встроенное в ЦП значительно менее производительное ввиду ограниченности пространства и проблем с нагревом, однако, позволяет отказаться от отдельной платы в системном блоке, а для офисных задач такой мощности вполне хватает.

Дисковая система

Для хранения данных в ПК присутствует дисковая система. Благодаря ей вы можете сохранять документы, книги, фильмы и другие данные. Также дисковая система может быть использована и для хранения временных данных. Когда заканчивается место в оперативной памяти, операционная система переносит данные в файл подкачки. Такая виртуальная память позволяет выполнять программы, которые требует оперативной памяти больше чем доступно в ПК. Скорость хранилища значительно меньше скорости ОЗУ, поэтому выполнения задачи будет длиться намного дольше.

Существует два основных вида накопителей. Жёсткий диск — накопитель на жёстких магнитных дисках. Внутри него установлена одна или несколько алюминиевых пластин. ЖД обычно вращается со скоростью 5400 об/мин или 7200 об/мин. Но даже таких скоростей не хватает для того, чтобы бороться с новым поколением накопителей.

Твердотельный накопитель – немеханическое запоминающее устройство, внутри которого нет движущихся деталей. В SSD дисках используется флеш-память, которая более дорогая, но значительно быстрее и полностью бесшумна при работе. Твердотельные накопители даже преодолели порог скорости порта SATA, поэтому появились NVMe модели, которые использует шину PCI Express, как и видеокарты.

SSD более быстрые, но цена за гигабайт всё ещё очень высока, но уже сейчас есть тенденция к отказу от жёстких дисков.

Блок питания

Компьютер, как и другая техника не может функционировать без электричества, поэтому нужен блок питания. БП не только выдаёт нужное количество мощности, но и производит преобразования для всех устройств. Для разных компонентов подаётся разное постоянное напряжение, используются различные коннекторы.

Блок питания, прежде всего, выбирают по выходной мощности. Стандарт эффективности 80 Plus поможет определить уровень КПД, а длительность гарантии укажет на качество схемотехники.

Корпус

Компьютерный корпус выполняет следующие задачи:

1. Объединяет комплектующие в одной коробке и защищает компоненты от механических повреждений. Также закрепляет составляющие ПК. Например, жёсткие диски боятся тряски во время работы.
2. Ограждает человека от компьютера, например, на случай возгорания.
3. Поглощает лишний шум и вибрации.
4. Грамотно спроектированный корпус охлаждает компоненты лучше, чем открытый стенд.
5. Несёт эстетическую функцию.

При выборе корпуса убедитесь, что он подходящего размера и содержит все требуемые слоты расширения.

Звуковая карта

Отдельная звуковая карта давно не является требуемым компонентом ПК. Материнские платы содержат в себе звуковой чип, который хорошо справляется со своей задачей. Тем не менее, звуковые карты до сих пор обладают спросом среди людей, которые хотят получить высокий уровень качества звука. Также музыканты используют специальные ЗК для записи и мониторинга полученного материала.

Оптический привод

Дисковод уже практически не используется, но пока ещё заслуживает упоминания. С развитием флеш-памяти (флешек) и интернета дисковые накопители практически полностью изжили себя. Скорость чтения и особенно записи по нынешним меркам оставляет желать лучшего. Привод шумит во время своей работы, а также диски легко повредить.

Например, компания Apple начала отказываться от дисковода в MacBook уже в 2012 году. В данный момент даже бюджетные компьютерные корпуса часто идут без разъёма для привода. Ещё пару лет и оптический привод окончательно отправится в музей компьютерных комплектующих.