Аппаратные средства компьютеров

Аппаратное обеспечение персонального компьютера
статья на тему

Аппаратное обеспечение компьютера — это все электронные и механические устройства компьютера.

Общая схема аппаратного обеспечения компьютера:

Структура аппаратного обеспечения персонального компьютера:

• системная плата (материнская плата) — на ней размещены:

• процессор (центральный процессор)+система охлаждения,
• внутренняя память,
• системная шина,
• слоты.

• платы периферии (могут быть встроены в системную плату) — на них размещены контроллеры устройств ввода-вывода+разъемы:

• контроллеры дисководов,
• видеокарта (видеоконтроллер, графическая плата),
• звуковая карта (звуковой контроллер, звуковая плата),
• сетевая карта (сетевой адаптер, сетевая плата),
• контроллеры других устройств,

• устройства ввода и вывода:

• дисководы:

• дисковод на жеском диске,
• привод гибких дисков (дисковод для дискет),
• привод оптических дисков (привод CD-ROM, CD-RW, DVD-ROM, DVD-RW),
• стример

• другие устройства;

• блок питания

Общую схему компьютера можно посмотреть здесь .

Рассмотрим подробно каждое устройство и его функции.

Процессор — устройство, выполняющее арифметические и логические операции, и управляющее другими устройствами компьютера.

В его состав входят:

• арифметико-логическое устройство (АЛУ);
• устройство управления (УУ);
• регистры;

Современные процессоры работают согласно принципам машины фон Неймана (архитектуре фон Неймана).

Система охлаждения процессора — используется для отвода тепла от нагревающихся процессора. Чаще используется воздушное охлаждение с помощью кулера (вентилятор+радиатор).

В ее состав входят:

• оперативная память или оперативное запоминающее устройство (ОЗУ) — энергозависимая память (при выключении компьютера вся записанная на ней информация стирается). ОЗУ используется для чтения и записи. В ОЗУ хранятся выполняемые программы и данные, которые они обрабатывают (Например, если мы работаем в Word(е) в ОЗУ находится данная программа и текст, с которым мы работаем. Если документ не сохранить, т.е. не записать во внешнюю память (винчестер, флэшка), то при выключении компьютера данные будут потеряны).
• постоянная память или постоянное запоминающее устройство (ПЗУ) — энергонезависимая память (при выключении компьютера вся записанная на ней информация сохраняется). ПЗУ используется только для чтения, на ней хранится информация, которая никогда не будет изменяться.
• специальная память:

• постоянная память, которую можно перепрограммировать (Flash-память). Основной микросхемой является BIOS (basic input-output system, базовая система ввода-вывода), на ней хранятся программы загрузки операционной системы в ОЗУ и тестирования устройств при включении компьютера. Также BIOS содержит сервисные функции. Через BIOS операционная система обращается к аппаратному обеспечению (через драйверы устройств).
• память CMOS (питается от батарейки) — хранит информацию о составе и конфигурации оборудования, режиме работы. Эта информация изменяется специальной программой, находящейся в BIOS.
• видеопамять — оперативная память, используется для хранения данных, из которых формируется изображение на экране (текст и графика)

• регистры процессора — память внутри процессора, свербыстрая оперативная память;
• кэш-память — для увеличения скорости обмена данными между процессором и оперативной памятью. Кэш-память управляется контроллером, который анализирует исполняемую процессором программу и пытается предугадать, какие данныекоманды могут понадобиться процессору в ближайшее время и записывает их из оперативной памяти в кэш-память.

Системная шина (информационная магистраль) соединяет устройства внутри системного блока компьютера и обеспечивает их взаимодействие. Это набор дорожек на на материнской плате, по которым передается информация в виде сигналов.

В ее состав входят:

• шина адреса — для передачи адреса, куда передаются данные: ячейка памяти или устройство вводавывода;
• шина данных — для передачи самих данных между процессором и памятью или устройством вводавывода;
• шина управления (вспомогательная шина) — для передачи сигналов управления (например, сигнал записи или чтения, сигнал обращения к памяти или устройству вводавывода).

Слот — внутреняя розетка для подключения устройств внутри системного блока.

Контроллер устройства ввода и вывода — микропроцессор, посредник между процессором и устройством вводавывода. Управляет устройством, которое к нему подключено. Преобразовывает информацию, которой должны обмениваться процессор и устройство.

Разъем — внешняя розетка для подключения внешего (по отношению к системному блоку) устройства.

Контроллер дисководов — преобразовывает и передает информацию между процессором и дисководом.

Видеокарта преобразовывает и передает сигнал на монитор.

Звуковая карта обрабатывает звук (обеспечивает ввод звука с микрофона и его воспроизведение через наушники, колонки, встроенный динамик).

Сетевая карта испольуется для подключения персонального компьютера к сети и организации взаимодействия с другими устройствами сети (обмен информацией по сети).

К устройствам ввода и вывода относится внешняя память .

Внешняя память используется для долговременного хранения данных и программ. Информация, записанная на внешнюю память не стирается при выключении компьютера.

В ее состав входят:

• накопители информации — устройства чтения и записи
• носители информации — место хранения информации.

Дисководы (накопители информации) используются для чтениязаписи на носители информации: пластины жесткого диска, дискеты, оптические диски, ленты.

Устройства ввода и вывода подробно рассмотрены в этой статье .

Блок питания — источник электрического тока для питания устройств системного блока.

Основная память

• Килобайт (КБ) содержит примерно тысячу байтов (точное значение равно 1024).
• Мегабайт (МБ) содержит примерно миллион байтов (точное значение 1 048 576).
• Гигабайт (ГБ) содержит примерно миллиард байтов (точное значение 1 073 741 824).

В персональных компьютерах микросхемы RAM расположены на небольших схемных платах, которые вставляются в слоты на материнской плате

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.

Основные компоненты компьютера — внешние устройства

Клавиатура

Клавиатура служит средством ввода информации. Может подключаться к компьютеру, ноутбуку, планшету, телевизору и другим устройствам. Содержит клавиши с цифрами и буквами, может иметь дополнительные элементы управления.

Компьютерная мышь также является средством ввода информации с помощью управления графическим указателем в системе и нажатием клавиш/кнопок на самой мышке.

Монитор

Монитор является средством вывода информации, это то, с чего вы читаете данный текст, если читаете со смартфона, то средство вывода информации — дисплей. Сейчас мониторов выпускается огромное количество, все разных моделей и сделаны по различным технологиям.

Принтер

Принтер является средством вывода информации в виде печати данных на листе бумаги. Сейчас выпускаются и 3Д принтеры, которые позволяют получать информацию не в графическом виде, а в виде напечатанных объектов.

Интересно! Существуют и другие компоненты системного блока: CD/DVD привод, дисковод 3.5, но их редко используют в современных системных блоках, т.к. это уже устаревшие технологии. Чаще можно встретить — карт ридер.

В заключение

Аппаратные средства могут быть самые разные, и с каждым годом появляются все более новые и интересные. Не успели мы привыкнуть к привычным жестким дискам, как на смену им пришли более быстрые ССД. Будьте уверены, в будущем мы увидим еще множество прекрасных аппаратных средств.

Видеокарта

Видеокарта представляет собой отдельную печатную плату, установленную в разъем PCI Express материнской платы и предназначена для вывода изображения на экран монитора. Она обрабатывает полученную информацию и преобразует в аналоговый и цифровой видеосигнал, который через разъем по кабелю поступает на монитор. На видеокарте, как правило, установлен процессор (GPU) и оперативная видеопамять.

Список компьютерного оборудования

Вот некоторые общие индивидуальные компьютерные аппаратные компоненты , которые вы часто найдете внутри современного компьютера. Эти части почти всегда находятся внутри корпуса компьютера , поэтому вы не увидите их, если не откроете компьютер:

Вот некоторые распространенные аппаратные средства, которые вы можете обнаружить подключенными к внешнему компьютеру, хотя многие планшеты , ноутбуки и нетбуки интегрируют некоторые из этих элементов в свои корпуса:

Вот некоторые менее распространенные аппаратные устройства для отдельных компьютеров: либо эти компоненты теперь обычно интегрированы в другие устройства, либо заменены более новыми технологиями:

Следующее оборудование упоминаются как сетевое оборудование , а также различные части часто являются частью домашней или корпоративной сети:

• Цифровой модем (например, кабельный модем, модем DSL и т. Д.)
• Сервер печати

Сетевое оборудование не так четко определено, как некоторые другие типы компьютерного оборудования. Например, многие домашние маршрутизаторы часто действуют как комбинированный маршрутизатор, коммутатор и межсетевой экран.

В дополнение ко всем вышеперечисленным пунктам, есть еще компьютерное оборудование, называемое вспомогательным оборудованием , из которых компьютер может не иметь ни одного, или нескольких, некоторых видов:

• Вентилятор (процессор, графический процессор, корпус и т. Д.)
• Радиатор
• Кабель для передачи данных
• Силовой кабель
• Дочерняя плата

Некоторые из перечисленных выше устройств называются периферийными устройствами. Периферийное устройство представляет собой часть аппаратных средств (будь то внутренний или внешний) , который на самом деле не участвует в основной функции компьютера. Примеры включают монитор, видеокарту, дисковод и мышь.

Как вы разрабатываете программное обеспечение?

Дизайн программного обеспечения — это процесс преобразования определенных требований в подходящую программу с использованием кода и языка высокого уровня. Нам необходимо правильно разработать программу и систему, которые соответствуют нашим целям.

Разработчики используют дизайн программного обеспечения, чтобы продумать все части своего кода и системы. Разработка программного обеспечения включает три уровня: