Из чего состоит компьютер

Устройство компьютера

Компьютер, в обыденном понимании, состоит из системного блока, монитора, клавиатуры, мышки, аудиосистемы. К нему можно подключить геймпад, принтер, сканер и много других устройств.

Но самой главной, сложной и дорогостоящей частью компьютера является системный блок. Собственно, это и есть компьютер (в классическом понимании). Остальные устройства предназначены лишь для ввода и вывода информации в различной форме. Потому они и называются периферийными (английское слово peripheral переводится как «второстепенный, внешний, окружной, удаленный»).

Если к системному блоку присоединить более современный монитор, клавиатуру или мышь, станет удобней смотреть фильмы, работать с текстом или играть, но возможности компьютера от этого не улучшатся. Более того, при отключении любого из периферийных устройств компьютер будет продолжать работать, поскольку все вычислительные процессы происходят внутри системного блока.

О его строении и пойдет речь в этой публикации.

Системный блок состоит из нескольких ключевых частей, без которых компьютер не может функционировать — это материнская плата, процессор, оперативная память, постоянное запоминающее устройство и блок питания. Критически важным является также наличие видеокарты, без которой невозможен вывод из компьютера графической информации.

Внутрь системного блока могут устанавливаться другие устройства, которые, по сути, являются «внутренними» аналогами периферийных устройств и без них вполне можно обойтись (телевизионные тюнеры, карты захвата видео, звуковые карты, модемы, wi-fi модули, дисководы, карт-ридеры и др.).

Из чего состоит стационарный компьютер

Основные компоненты компьютера:

Системный блок

Системный блок ещё могут называть корпусом, системником или просто компьютером. Это прямоугольная металлическая коробка, в которой собраны все основные составляющие компьютера. Системные блоки бывают разных размеров:

Состав системного блока

Что же внутри системного блока?

1. Материнская плата.
2. Процессор.
3. Вентиляторы охлаждения.
4. Оперативная память (ОЗУ).
5. Блок питания.
6. Видеокарта.
7. Звуковая карта.
8. Сетевая карта.
9. Жёсткий диск.
10. CD/DVD дисковод.

Материнская плата

Материнская плата, это большая печатная плата в которую вставляются компоненты. Размер корпуса зависит от того, какая материнская плата в нём установлена. Чем больше материнская плата, тем большего размера системный блок для неё требуется.

На материнской плате есть разъёмы для подключения внешних устройств. Пример разъёмов:

1. USB 2.0 разъёмы. Можно подключить USB мышь и клавиатуру.
2. PS/2 порт. Сюда можно подключить старую PS/2 мышь или клавиатуру.
3. VGA разъём. Разъём для подключения монитора аналоговым VGA кабелем. Наличие этого разъёма говорит о том, что материнская плата имеет встроенную видеокарту.
4. DVI разъём. Разъём для подключения монитора цифровым DVI кабелем. Наличие этого разъёма говорит о том, что материнская плата имеет встроенную видеокарту.
5. USB 3.1 Type-C. Скоростной USB разъём для подключения различных устройств.
6. USB 3.0 разъёмы. Сюда можно подключать флешки и другие USB 3.0 устройства.
7. HDMI разъём. Разъём для подключения монитора или телевизора цифровым HDMI кабелем. Наличие этого разъёма говорит о том, что материнская плата имеет встроенную видеокарту. HDML кабель вместе с видео может передавать звук.
8. LAN. Разъём для подключения Интернет. Наличие этого разъёма говорит о том, что материнская плата имеет встроенную сетевую карту.
9. Audio разъёмы. Сюда подключаются колонки, наушники, микрофон. Наличие этого разъёма говорит о том, что материнская плата имеет встроенную звуковую карту.

Процессор

Процессор занимается математическими вычислениями. Его могут ещё называть ЦП (центральный процессор), CPU, камень. Он вставляется в специальный разъём на материнской плате — сокет. Процессоры бывают разные, поэтому важно, чтобы материнская плата и процессор подходили друг другу.

Чем мощнее процессор, тем больше он может делать операций вычисления в секунду. И тем дороже стоит. И тем сильнее греется.

Вентиляторы охлаждения

Для охлаждения процессора сверху устанавливается радиатор. Для более плотного прилегания между процессором и радиатором наносят термопасту, она помогает лучше отводить тепло. Обычно в комплекте с процессором есть тюбик с термопастой. На радиатор крепится вентилятор охлаждения. Вентилятор подключается проводом к материнской плате. Материнская плата подаёт электропитание на вентилятор и регулирует скорость его вращения.

Внутри системного блока могут находиться дополнительные вентиляторы, которые выводят горячий воздух из корпуса. Чем больше вентиляторов и чем быстрее они вращаются, тем больше шумит компьютер. В корпусе предусмотрены места креплений для этих вентиляторов и отверстия для движения воздуха.

Оперативная память

Оперативная память или оперативка, ОЗУ, RAM, — это «мозги» компьютера, она устанавливается в специальные разъёмы на материнской плате. Таких разъёмов на материнской плате может быть два, четыре или восемь. В оперативной памяти процессор хранит результаты своих вычислений. При выключении питания оперативная память очищается.

Чем больше в сумме гигабайт оперативной памяти, тем меньше тормозит компьютер, тем более требовательные к ресурсам программы и игры можно на нём запускать.

Оперативная память тоже бывает разная, поэтому важно, чтобы материнская плата и оперативная память подходили друг другу.

Блок питания

Блок питания устанавливается в специальное место внутри системного блока и выглядит как коробка с вентилятором внутри и кучей проводов снаружи. В блок питания подключается кабель — он втыкается в розетку 220 Вольт. Внутри компьютера из блока питания выходит много мелких проводов 12 Вольт, 5 Вольт, 3 Вольта. Они подключаются к материнской плате, жёстким дискам, некоторым вентиляторам.

Видеокарта

Видеокарта нужна для передачи изображения из компьютера на монитор. Есть видеокарты, которые уже встроены в материнскую плату. Такие видеокарты подходят для офисных компьютеров для работы с графиками, текстами, таблицами. Красочные 3D игры на такой видеокарте работать уже не будут. Для игр и специальных инженерных и дизайнерских программ нужна отдельная видеокарта.

Видеокарта вставляется в специальный слот на материнской плате. Часто на видеокарте установлены вентиляторы.

Звуковая карта

Звуковая карта нужна для передачи звука из компьютера в колонки или наушники. Большинство материнских плат уже имеют встроенную звуковую карту, если она есть в вашей материнской плате, то покупать дополнительную звуковую карту обычно не нужно.

Любители качественного звука, музыканты, звукооператоры покупают дополнительные звуковые карты. Они вставляются в специальный слот на материнской плате.

Сетевая карта

Сетевая карта нужна для подключения к компьютеру сети Интернет. Большинство материнских плат уже имеют встроенную сетевую карту, если она есть в вашей материнской плате, то покупать дополнительную сетевую карту обычно не нужно.

Жёсткий диск

На жёстком диске хранятся ваши данные — фильмы, музыка, документы. Чем больше объём жёсткого диска, тем больше данных поместится.

CD/DVD дисковод

Дисковод вставляется в передней части системного блока. Дисковод нужен для чтения CD или проигрывания DVD дисков. Есть записывающие дисководы, которые умеют записывать информацию на RW-диски. В общем, разные бывают.

USB флешки сейчас вытесняют дисководы, так что вам решать, нужен он вам или нет.

Монитор

С монитором всё просто, на него выводится изображение. Монитор подключается к видеокарте и к розетке 220 Вольт. Перед покупкой убедитесь, что разъём провода монитора подходит к разъёму вашей видеокарты.

Клавиатура и мышь

Клавиатура и мышь нужны чтобы взаимодействовать с компьютером. Компьютер «слушает» какие клавиши вы нажимаете и куда перемещаете курсор мыши.

Беспроводная клавиатура и мышка

Существуют беспроводные клавиатуры и мышки. Они соединяются с системным блоком без проводов. В клавиатуру (мышку) вставляется батарейка, а в системный блок в USB порт приёмник сигнала размером с монетку.

Плюсы и минусы беспроводного подключения очевидны:

• Плюс — меньше путающихся проводов и пыли.
• Минус — садятся батарейки, обычно в самый неподходящий момент.

Известно несколько типов связи таких мышек. К основным типам можно отнести инфракрасный, радиочастотный, индукционный, Wi-Fi и Bluetooth. Каждый из них имеет свои особенности

Совет, если вы покупаете компьютер первый раз, то выбирайте обычную проводную мышку без наворотов.

Я пользуюсь обычной проводной мышкой дома и на работе.

Многокнопочные мышки

Покупайте обычную трёхкнопочную мышь, которая имеет левую кнопку, правую кнопку и среднюю кнопку-ролик.

Многокнопочные мыши используются заядлыми компьютерными игроками или теми, кто много работает со сложными программами.

Колонки

Колонки нужны для воспроизведения звука с компьютера. Колонки тоже бывают разные. В зависимости от звуковой карты можно подключать стерео колонки, сабвуфер, колонки 5.1.

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.

Состав компьютерной системы

Так, например, в минимальный состав компьютера можно выделить несколько компонентов:

• Системный блок — в нём располагаются внутренние узлы персонального компьютера;
• Монитор — позволяет вывод данных: текстов, изображений и другой информации;
• Клавиатура — служит для ввода информации;
• Мышь — хоть при её помощи можно управлять работой компьютерных программ.

(Компьютерная мышь не входит в состав базовой конфигурации ПК!)

Данные компоненты удовлетворяют лишь минимальному составу персонального компьютера и поэтому конфигурацию очень часто называют базовой.

По мере необходимости составные части компьютера можно и даже нужно наращивать, например, без компьютерных колонок уже не обойтись или МФУ (много функциональное устройство — принтер, сканер и копир в одном) будет вашим помощником не только в офисе, но и дома, но эти компоненты называются периферийными и относятся уже к расширенной конфигурации компьютера.

Ноутбук будет хорошим примером минимальной или по другому базовой составляющим компьютера, так как в его состав входят так же интегрированные клавиатура, мышь — представленная в виде тачпада или трекбола и монитор находящийся прямо в его крышке.

Если с составом компьютерной системы всё довольно просто и понятно, то устройство системного блока нуждается в более подробном рассмотрение.

Отличия в устройстве стационарного компьютера и ноутбука

Стационарный компьютер состоит из системного блока, монитора и устройств ввода (мышки, клавиатуры).

• Возможность собрать ПК под свои нужды;
• Хорошая система охлаждения;
• Возможность апгрейда.

• Занимает много места.
• Работает только от сети или ИБП.

Ноутбук – это портативное переносное устройство. За счет своих миниатюрных размеров, ноутбуки уступают по мощности стационарным, хотя в продаже имеются эксклюзивные игровые модели, но их цена очень высока.

Процессор и видеокарта зачастую не съемные, а запаяны на материнскую плату. Жесткий диск и оперативная память также имеют более компактную форму.

Работает ноутбук от аккумулятора, который заряжается от съемного блока питания. Как правило, нормальной работы аккумулятора хватает на год-два, затем время автономной работы уменьшается.

Плюсы ноутбука в его мобильности: в него уже установлены все необходимые комплектующие – экран, клавиатура, тачпад (выполняет функцию мышки), колонки, сетевая плата и WI-FI адаптер.

• Небольшой размер экрана
• Нет возможности полноценного апгрейда
• Слабая система охлаждения
• Сложность ремонта
• Быстрый расход батареи.

• Если вы используете компьютер для полноценной работы с графикой или для игр, вам стоит приобрести стационарный ПК.
• Если вам необходимо часто перемещаться с места на место, тогда стоит приобрести ноутбук.

Программное обеспечение и его структура в компьютерах на базе архитектуры IBM

Основной особенностью, по которой можно определить, что персональный компьютер относятся к платформе IBM, есть его возможность работать на различных операционных системах. Это является возможным за счет открытой структуры данной архитектуры. В компьютерах с архитектурой IBM используются операционные системы Linux, Windows в различных конфигурациях, а также, помимо того, разные операционные системы, совместимые с аппаратным оснащением персонального компьютера с такой архитектурой.

Платформа IBM позволяет устанавливать не только программы от известных брендов, но и программы малоизвестных составителей, и при этом система не требует согласования этих программ с производителями аппаратных компонентов.

На платформе IBM используется стандартная система ввода-вывода данных, именуемая BIOS, которая входит состав всех персональных компьютеров. Её задачей является обеспечение исполнения основных операций персональных компьютеров, вне зависимости от типа операционной системы, установленной на них. Этот момент также является свойством открытости архитектуры на платформе IBM, авторы системы BIOS являются толерантными к производителям других операционных систем и продуктов. Само явление выпуска системы BIOS в составе различных брендов является свойством открытости платформы IBM.

История науки и техники Com New

Современные компьютеры массового применения – персональные компьютеры имеют достаточно сложную структуру, которая определяет взаимосвязь между аппаратными средствами в технической системе, называемой компьютером. В процессе эволюции аппаратных и программных средств изменялась и структура персонального компьютера, однако без изменений остались пока основные принципы его структурной организации, сформулированные выдающимся математиком, профессором Принстонского университета США Джоном фон Нейманом (1903–1957) и его коллегами в 1946 г.

Сущность этих принципов сводится к следующему:

• информация представляется (кодируется) и обрабатывается (выполняются вычислительные и логические операции) в двоичной системе счисления, информация разбивается на отдельные машинные слова, каждое из которых обрабатывается в компьютере как единое целое;

• машинные слова, представляющие данные (числа) и команды (определяют наименование задаваемых операций), различаются по способу использования, но не по способу кодирования;

• машинные слова размещаются и хранятся в ячейках памяти компьютера под своими номерами, называемыми адресами слов;

• последовательность команд (алгоритм) определяет наименование производимых операций и слова (операнды), над которыми производятся эти операции, при этом алгоритм, представленный в форме операторов машинных команд, называется программой;

• порядок выполнения команд однозначно задается программой.

Компьютерное представление информации в двоичной системе счисления (двоичном коде) упрощает и повышает надежность аппаратных средств компьютера, поскольку реализовать технические устройства с двумя устойчивыми состояниями, равными логической единице и нулю, гораздо проще, чем при использовании других систем счисления.

В соответствии с данными принципами Дж. фон Нейманом и его коллегами была реализована структура компьютера, которая в настоящее время носит название классической (рис. 5.1).

Рис. 5.1. Классическая структура компьютера

В состав компьютера, приведенного на рис. 5.1 входят следующие структурные элементы и связи:

• АЛУ (арифметико-логическое устройство) – выполняет арифметические и логические операции над информацией, представленной в двоичном коде, т. е. обеспечивает выполнение процедур по обработке данных;

• УУ (устройство управления) – организует процесс выполнения программ;

• ЗУ (запоминающее устройство) – предназначено для размещения и хранения последовательности команд (программ) и данных;

• УВВ (устройства ввода-вывода) – обеспечивают ввод и вывод данных из компьютера для установления прямой и обратной связи между пользователем и компьютером;

• внутренние связи предназначены для обмена информацией между устройствами компьютера, они реализуются с помощью линий связей (электрических проводников), тонкими стрелками показаны линии, по которым передаются команды, а толстыми – данные.

Кратко опишем работу данного компьютера.

С помощью какого-либо устройства ввода в ЗУ вводится программа. УУ считывает содержимое ячейки памяти ЗУ, где находится первая команда, и организует ее выполнение. Эта команда может задавать выполнение арифметических и логических операций над данными с помощью АЛУ, чтение из памяти данных для выполнения этих операций, вывод данных на устройство вывода и т. д. Затем выполняется вторая команда, третья и т. д. УУ выполняет инструкции программы автоматически.

Структура современных персональных компьютеров отличается от классической структуры компьютера. Перечислим ниже основные отличия (особенности) :

1) АЛУ и УУ объединены в единое устройство, называемое микропроцессором (МП, центральный процессор, реализованный на СБИС), кроме того, в состав МП входит ряд других устройств, предназначенных для хранения, записи, считывания и обмена информацией;

2) применение специализированных устройств – контроллеров, которым передается часть функций МП, связанная с обменом информации и управлением работой устройств для ввода и вывода (внешних устройств) информации, такая децентрализация позволяет повысить эффективность работы компьютера в целом за счет сокращения времени простоя МП;

3) вместо отдельных линий связи между устройствами используется системная магистраль с соответствующими устройствами сопряжения. Наличие системной магистрали в персональном компьютере позволяет осуществить обмен информацией между устройствами компьютера, уменьшить число линий связи, подключить различные дополнительные устройства через соответствующие разъемные соединения и т. д.

Таким образом, с учетом перечисленных особенностей персональный компьютер отвечает принципам открытой архитектуры, и его структура, в которую вошли основные устройства, приобретает вид, показанный на рис. 5.2. Данная структура была предложена фирмой IBM, поэтому персональные компьютеры, имеющие такую структуру, называются IBM – совместимые (IBM PC).

Рис. 5.2. Структура персонального компьютера:

МП – микропроцессор; ПП – постоянная память; ОП – оперативная память: ВК – видеоконтроллер; ПИ – последовательный интерфейс; И – интерфейсы других внешних устройств; К – контроллер; ЗК – звуковой контроллер: ИП – параллельный интерфейс; СА – сетевой адаптер; НГМД – накопитель на гибких магнитных дисках; НЖМД – накопитель на жестких магнитных дисках; НОД – накопитель на оптических дисках; НМЛ – накопитель на магнитной ленте; ПУ – печатающее устройство; БП – блок питания и УО – устройства охлаждения.

На рис. 5.2 обоюдоострыми стрелками показаны шины, по которым обмен информацией между устройствами происходит в обоих направлениях.

Основные устройства, входящие в структуру стационарного персонального компьютера, группируют в блоки и устройства, которые имеют конструктивно законченный вид. Эти блоки определяют состав персонального компьютера и определяют меру полезности компьютера для пользователя.

В состав стационарного персонального компьютера входят:

В переносных, или мобильных, персональных компьютерах, как правило, системный блок и основная часть внешних устройств (клавиатура, монитор, мышь и т. д.) конструктивно представляют собой единое устройство.

К основным компонентам системного блока относятся: микропроцессор (МП), системная магистраль, устройства постоянной (ПП) и оперативной памяти (ОП), видеоконтроллер (ВК), звуковой контроллер (ЗК), контроллеры (К), устройства последовательного (ПИ), параллельного (ИП) и интерфейса (И) других внешних устройств, накопители на гибких (НГМД), жестких (НЖМД) и оптических дисках (НОД), накопитель на магнитной ленте (НМЛ), сетевой адаптер (СА), модем (встроенный), блок питания (БП) и устройства охлаждения (УО).

Указанные устройства устанавливаются в корпус системного блока на соответствующие посадочные места, конструктивные размеры которого стандартизированы и имеет форм-фактор AT и АТХ [4]. Кроме того, корпус системного блока имеет обычно один из двух вариантов исполнения: настольный горизонтального типа (desktop) и настольный вертикального типа (tower). Соответственно вариант вертикального исполнения может иметь несколько модификаций: MiniTower, MidiTower, BigTower, SuperBigTower и File-Server [4]. Отличаются они друг от друга числом отсеков для установки устройств формата 3,5 и 5 дюймов. В корпусе системного блока размещаются также блок питания и устройства охлаждения. Блок питания обеспечивает электропитание всех устройств системного блока и ряда внешних устройств и подключается к промышленной сети переменного тока напряжением 220 В и частотой 50 Гц. В переносных персональных компьютерах электропитание обеспечивается за счет выносного блока питания, подключаемого к сети или к аккумуляторам, который обеспечивает автономную работу в течение 1,5–4 часов. В системном блоке размещены и устройства охлаждения, поскольку отдельные компоненты могут сильно нагреваться: блок питания, микропроцессор, видеоконтроллер (видеоадаптер) и т. д. В качестве охлаждающих устройств используются в основном радиаторы и вентиляторы (кулеры).

Таким образом, в системном блоке стационарного персонального компьютера размещаются основные компоненты, обеспечивающие выполнение компьютерных программ на аппаратном уровне.

Внешние устройства (по отношению к системному блоку) по функциональному назначению можно представить в виде нескольких групп: устройства ввода и вывода информации, устройства, выполняющие одновременно функции ввода и вывода информации, внешние запоминающие устройства.

К устройствам ввода информации относятся клавиатура, координатные устройства ввода (манипуляторы типа мышь, трекбол, контактная или сенсорная панель, джойстик), сканер, цифровые камеры (видеокамеры и фотоаппараты), микрофон.

К устройствам вывода информации относятся монитор, печатающие устройства (ПУ, принтер и графопостроитель), звуковые колонки и наушники.

К устройствам, выполняющим функции ввода и вывода информации относятся сетевой адаптер, модем (модулятор – демодулятор), звуковая плата.

К внешним запоминающим устройствам относятся: внешние накопители на гибких и жестких магнитных дисках, внешние накопители на оптических и магнитооптических дисках, накопители на основе флэш-памяти и т. д.