Из чего состоит компьютер

Лекции по информатике по Теме 3.1 «Архитектура компьютеров»

Обращаем Ваше внимание, что в соответствии с Федеральным законом N 273-ФЗ «Об образовании в Российской Федерации» в организациях, осуществляющих образовательную деятельность, организовывается обучение и воспитание обучающихся с ОВЗ как совместно с другими обучающимися, так и в отдельных классах или группах.

• Онлайн
  формат
• Диплом
  гособразца
• Помощь в трудоустройстве

Курс лекций

по дисциплине «Информатика»

Разработчики

Максимова О.Г., преподаватель.

Максимова А.В., студент.

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.

Центральный процессор

CPU, Центральный процессор Вид сверху
CPU, Центральный процессор Вид снизу

Центральный процессор [Central Processing Unit, CPU] — главный чип компьютера который обрабатывает большинство команд (инструкций), которые он получает от аппаратного или программного обеспечения, запущенного на компьютере. Большинство новых процессоров могут включать графический процессор (GPU).

Оперативная память (RAM).

Оперативная память , называемая также ОЗУ (оперативное запоминающее устройство) или RAM (Random Access Memory, память с произвольным доступом) – это устройство, в котором находятся работающие в данный момент программы и данные для них. Любая программа перед выполнением должна быть загружена в оперативную память, после чего процессор сможет последовательно извлекать из памяти команды этой программы и выполнять их. Оперативная память, как и процессор, является необходимым устройством – без нее компьютер работать не сможет.

Данные в оперативной памяти хранятся только во время работы компьютера, при его выключении оперативная память очищается.

Оперативная память для ПК выполняется в виде модулей, представляющих собой набор микросхем закрепленных на специальной плате с контактами. Модули памяти вставляются в специальные слоты на материнской плате. Тип модулей памяти должен быть согласован с типом материнской платы и с типом процессора.

Модули памяти отличаются как по конструктивному исполнению (форм-фактор), так и по функциональному типу.

Форм-фактор — это стандарт, определяющий размеры модуля памяти, а также количество и расположение контактов. Существует несколько физически несовместимых форм-факторов памяти: SIMM (30 или 72 контактов, в настоящее время почти не используются), DIMM(168, 184, 200 или 240 контактов), SODIMM (72, 144, 168 или 200 контактов, уменьшенный размер), MicroDIMM (60 контактов, уменьшенный размер), RIMM (168, 184 или 242 контакта, для памяти типа Rambus).

Любая микросхема (чип) модуля памяти состоит из большого количества одинаковых элементарных ячеек, каждая ячейка способна хранить 1 бит данных, т.е. может находиться в одном из 2-х состояний: 0 (выключено) или 1 (включено), переход из одного состояния в другое осуществляется подачей управляющего импульса на эту ячейку.

В настоящее время используются 2 типа элементарных ячеек памяти:

1) Триггеры . Это ячейки, состоящие из 6-7 транзисторов каждая. Триггер способен удерживать состояние 0 или 1 неограниченно долго, пока на него подано напряжение питания.

2) Емкостные ячейки . Каждая такая ячейка состоит из одного транзистора и одного микроконденсатора. Емкостные ячейки значительно меньше и проще по структуре, чем триггеры, но они обладают одним существенным недостатком – сохраняют свое состояние очень ограниченное время.

В соответствии с используемыми типами ячеек, строятся различные функциональные типы памяти:

1) Статическая память SRAM (Static RAM) строится из триггеров это наиболее надежный, но и наиболее дорогой, громоздкий и энергоемкий тип памяти. Статическая память используется для построения кэш-памяти, буфера жесткого диска и для других наиболее ответственных узлов.

2) Динамическая память DRAM (Dynamic RAM) строится из емкостных ячеек. Однако ограничиться только емкостными ячейками нельзя – такая память сможет хранить данные только в течение долей секунды. Поэтому, необходимым элементом динамической памяти является буфер , состоящий из триггеров, а необходимым условием работы такой памяти — процесс регенерации, состоящий в постоянном автоматическом считывании в буфер данных из различных блоков емкостных ячеек и перезаписи этих данных обратно. Таким образом, в динамической памяти реализуется непрерывный процесс перезаписи данных через буфер, что и объясняет ее название.

Объем оперативной памяти , установленной в ПК – это одна из главных характеристик, определяющих производительность компьютера. Быстродействие компьютера зависит от объема оперативной памяти не меньше (а часто и больше!), чем от тактовой частоты процессора. Это объясняется тем, что современное программное обеспечение характеризуется большим объемом кода программ, а для эффективной работы компьютера необходимо, чтобы все выполняющиеся в данный момент программы и все данные к ним находились в оперативной памяти.

Если выполняющаяся программа не помещается в оперативную память, сбоя не происходит – вся программа или ее часть выгружается на жесткий диск,- но работа компьютера при этом резко замедляется. Таким образом, объем оперативной памяти должен быть достаточным с точки зрения используемого программного обеспечения. Например, для офисного компьютера при использовании в основном программ пакета Microsoft Office (MS Word, MS Excel, MS Power Point, MS Access) под операционной системой Windows XP необходимо не менее 256 MB оперативной памяти. При использовании же компьютера в качестве графической станции, для видеомонтажа или для трехмерных игр потребуется уже не менее 1 GB памяти.

Следует отметить, что если объем оперативной памяти таков, что всегда все выполняющиеся программы помещаются в оперативную память, дальнейшее увеличение объема памяти не приведет к повышению производительности компьютера. Поэтому объем памяти всегда нужно выбирать оптимальным, исходя из тех задач, для которых будет использоваться компьютер.

Еще одним важным параметром памяти является ее пиковое быстродействие ( пропускная способность ), т.е. максимальная скорость, с которой могут происходить операции чтения/записи данных. Эта величина определяется типом памяти, который, в свою очередь, определяется типом материнской платы. Пропускная способность обозначается количеством передаваемых в секунду бит, например, PC-4200 (4200 Mб/с), PC-6000 (6000 Mб/с).

Жесткий диск или винчестер

При выключении компьютера вся информация из оперативной памяти удаляется. Однако все, что Вам нужно сохранить, всегда сохраняется на жесткий диск (HDD — сокращение от англ. Hard Disk Drive). Нужно только не забывать о сохранении своей работы!

В последнее время используются SSD-диски на компьютерах и на ноутбуках.

Жесткий диск (винчестер)

Жесткий диск чаще называют «винчестер», он же «винт», он же «винч». Располагается внутри системного блока. Это волшебный диск, на который записывается все, что нам нужно.

При выключении компьютера вся информация, которая была записана на винчестер, остается. Если хотите, можете проверить. Главное, иметь полезную привычку во время работы за компьютером — периодически сохранять свою работу на винчестере. Как говорится «на Бога надейся, но сам не плошай».

Кстати, а Вы знаете, откуда такое название у жесткого диска – «винчестер»? В 1973 году фирма IBM создала первую модель жесткого диска, который имел 30 дорожек и 30 секторов. Поэтому инженеры – разработчики диска, общаясь между собой, использовали краткое название «30-30». Это случайно совпало с «Winchester 30/30» – маркировкой патрона одноименной фирмы, который имел калибр 0,30 дюйма, то есть 7,62 миллиметра, и стандартный заряд в 30 гран (около 2-х граммов) бездымного пороха. Как винтовка без патрона не выстрелит, так и компьютер без жесткого диска работать не будет.

С 1973 г. жесткий диск многие так и называют – «винчестер».

В данный момент вы не можете посмотреть или раздать видеоурок ученикам

Чтобы получить доступ к этому и другим видеоурокам комплекта, вам нужно добавить его в личный кабинет, приобретя в каталоге.

Компоненты системного блока

Для начала возьмем не слишком новый, но и не слишком старый системный блок, в котором установлены все основные компоненты. А потом сравним с более недорогим вариантом с меньшим количеством дополнительных комплектующих.

Итак, посмотрим на фотографию системного блока автора сайта IT-уроки.

Что мы увидим, если снять крышку системного блока компьютера

Первое, что бросается в глаза – много всяких печатных плат, «коробочек» и проводов. Все платы и устройства в отдельном корпусе – это компоненты, выполняющие различные задачи. С помощью проводов компоненты обмениваются информацией и получают электрическое питание.

Разберемся со всеми компонентами по очереди.

1. Системная плата

Все компоненты компьютера связаны между собой одной самой большой печатной платой (которую сразу можно узнать на фотографии по размерам), её называют системной платой или материнской платой (в английском варианте motherboard или mainboard).

Системная плата (компонент системного блока)

Одни компоненты устанавливаются сразу в разъемы, находящиеся на системной плате, другие компоненты подключаются к ней с помощью специальных проводов в соответствующие разъемы, а устанавливаются в специальные отсеки корпуса.

Более подробно о системной плате можно будет узнать из последующих IT-уроков, но уже на более высоком уровне знаний.

Напомню, можно подписаться на новости сайта по этой ссылке и получать их на e-mail.

2. Блок питания

Чтобы все компоненты могли выполнять свою задачу, их нужно запитать электрической энергией. Для снабжения этой энергией используется компьютерный блок питания (по-английски power supply unit или PSU), от которого тянутся провода по всему системному блоку.

Блок питания компьютера

Большинство устройств имеют специальный разъем для подключения питания, но некоторые получают электрическую энергию через системную плату (которая в этом случае будет посредником между блоком питания и устройством).

3. Центральный процессор

С процессором мы уже знакомились в третьем IT-уроке, напомню, что задача процессора – обрабатывать информацию.

Процессор (англ. central processing unit и CPU) устанавливается в специальный разъем на системной плате (английское название разъема – «Socket»). Процессорный разъем обычно находится в верхней части системной платы.

После установки процессора в разъем, поверх устанавливают систему охлаждения – кулер (алюминиевый радиатор с вентилятором).

Кулер, под которым находится центральный процессор

На фотографии мы видим кулер, под которым и находится центральный процессор.

4. Оперативная память

С оперативной памятью мы тоже познакомились в третьем уроке.

Оперативная память (ОЗУ, Random Access Memory, RAM), как и процессор, устанавливается в специальные разъемы на системной плате.

Оперативная память (компонент системного блока)

Оперативная память выполнена в виде небольшой печатной платы с установленными на неё микросхемами памяти, всю эту конструкцию называют «модулем памяти». Из-за специфичной формы платы, её называют «планкой».

На фотографии видно, что разъемов четыре, а модуля оперативной памяти два и установлены они в разъемы одного цвета для повышения скорости работы (подробнее о таком режиме в последующих IT-уроках на более «продвинутых» уровнях).

5. Видеокарта

Видеокарта (видеоадаптер, графический адаптер, графическая карта, графическая плата, video card, video adapter, display card, graphics card и т.д.) предназначена для обработки графических объектов, которые выводятся в виде/форме изображения на экране монитора.

Видеокарта (видеоадаптер, графический адаптер)

На фотографии видно, что в данном случае видеокарта выполнена в виде печатной платы (карты расширения), вставленной в специальный разъем на системной плате (слот расширения). Так как эта видеокарта сильно греется, то в нижней части можно видеть большую систему охлаждения (да-да, это тоже кулер).

Мы впервые на IT-уроках столкнулись с понятиями «карта расширения» и «слот расширения», поэтому сразу зададим определение, от которого будем отталкиваться в дальнейшем.

Карта расширения – устройство в виде печатной платы с универсальным разъемом для установки на системную плату (например, видеокарта, сетевая карта, звуковая карта).

Карты расширения устанавливаются дополнительно к основным компонентам для того, чтобы расширить возможности компьютера, они могут иметь различное назначение (обработка графики, звука или соединение с компьютерной сетью и т.д.).

Пример карты расширения (более простой видеоадаптер)

Слот расширения — специальный универсальный разъем на системной плате, предназначенный для установки дополнительных устройств компьютера выполненных виде карт расширения.

С новыми определениями разобрались, движемся дальше.

6. Сетевая карта

Сетевая карта (сетевой адаптер, Ethernet-адаптер, network adapter, LAN adapter) предназначена для подключения компьютера к компьютерной сети.

Сетевая карта (компонент системного блока)

В данном случае сетевая карта также выполнена в виде карты расширения (печатной платы), которая устанавливается в разъем на системной плате.

7. Звуковая карта

Звуковая карта (аудиокарта, звуковой адаптер, sound card) обрабатывает звук и выводит его на акустические системы (колонки) или наушники.

Звуковая карта (компонент системного блока)

Как и два предыдущих устройства, звуковая карта – это печатная плата, вставленная в разъем на системной плате. Правда, данный звуковой адаптер не обычный, он состоит из двух печатных плат, но это исключение из правил.

8. Жесткий диск

На жестком диске хранятся все программы и данные компьютера (подробнее об этом в третьем IT-уроке).

Жесткий диск в отличие от предыдущих компонентов, не устанавливается на системную плату, а крепится в специальном отсеке корпуса системного блока (посмотрите на фотографию).

Жесткий диск (он же винчестер)

В такие отсеки можно установить несколько жестких дисков и увеличить объем внутренней памяти компьютера.

Жесткий диск иногда называют аббревиатурой НМЖД (Накопитель на жёстких магнитных дисках), часто говорят «винчестер«, а на английском языке hard disk drive или HDD.

9. Оптический привод

Оптический привод (DVD-привод, optical disc drive или ODD) нужен для чтения и записи DVD и CD дисков. Как и жесткий диск, оптический привод устанавливается в специальный отсек системного блока.

Оптический привод (компонент системного блока)

Этот отсек находится в передней верхней части корпуса, он более широкий, чем для жесткого диска, так как размеры DVD-привода заметно больше.