Как устроен компьютер
За последние десятилетия технологии персональных компьютеров шагнули далеко вперёд и продолжают развиваться с поразительной скоростью. Машины, которые когда-то едва умещались в огромных помещениях, сейчас легко расположить у себя на ладони. Они не только уменьшились в размере.
p, blockquote 1,0,0,0,0 —>
Сегодняшний персональный компьютер несравненно более мощный, чем модель, выпущенная всего несколько лет назад.
p, blockquote 2,0,0,0,0 —>
Современные компьютеры состоят из множества деталей, которые работают в слаженной системе и создают стабильный эффективный инструмент.
p, blockquote 3,0,0,0,0 —>
Постоянное развитие оборудования и программного обеспечения делают процесс обучения для работы с компьютером трудновыполнимой задачей, требующей постоянного усовершенствования и вникания. Но некоторые понятия и детали остаются неизменными. Рассмотрим их и станем на шаг ближе к великому знанию о схеме работы персонального компьютера и пониманию того, как устроен компьютер.
p, blockquote 4,0,0,0,0 —>
Что такое компьютер — ПК
Компьютер (комп, пк) — это электронно вычислительная машина, для обработки и выполнения определенных задач. Может быть мульти-задачным, или для решения специфических узкоспециализированных задач. Термин чаще употребляют для обозначения вычислительной машины, собранной из аппаратного обеспечения (железа) в системном блоке. Но, его можно смело употреблять и для ноутбуков, смартфонов и планшетов. Все эти — мини-компьютеры.
Компьютерная система — это устройства, собранные в одну систему для решения определенных задач. Это могут быть не обязательно именно ПК.
Компьютер является именно электронно вычислительной машиной и собирается из нескольких разных устройств, которые называются аппаратным обеспечением. Собранные вместе в системном блоке они и составляют ПК. Также, это правило и распространяется и на другие устройства.
Само слово — термин произошло от английского — compute, т.е. вычислять. С английского полностью переводится, как вычислитель. Совсем правильно будет называть — ЭВМ, т.е. электронно вычислительная машина. Интересно то, что некоторые разделяют термины ЭВМ и ПК, как разные понятия, что странно. Вообще компьютерами раньше называли людей, которые занимались вычислениями, еще в 1 613 английский писатель Ричард Брейтуэйт в своей книге употреблял этот термин в отношении человека, который производил вычисления. А до 20 века так чаще называли женщин, которые делали то же самое (их труд был дешевле).
Позволяет решать, выполнять, обрабатывать самые различные задачи и является многозадачным и универсальным вычислительным средством. С помощью него можно: хранить и обрабатывать информацию, играть в игры, заниматься программированием, работать с векторной и растровой графикой и т.д.
Дополнительные компоненты компьютера
- Веб-камера. Позволяет общаться через Интернет по видеосвязи.
- Принтер. Печатает документы.
- Сканер. Сканирует документы.
- МФУ (мультифункциональное устройство) — принтер, сканер и ксерокс в одном устройстве.
- Наушники. Слушайте звук и не мешайте другим.
- ИБП (Источник бесперебойного питания или UPS). Позволяет плавно выключить компьютер, если дома пропало электричество. Обеспечивает 10 минут работы компьютера от батареи.
- Планшет и световое перо. Рисуем как кистью.
- Роутер или модем. В роутер приходит один провод с Интернетом, а роутер уже раздаёт интернет всем компьютерам у вас дома. И телефонам тоже, по беспроводной сети Wi-Fi.
- Сетевая карта. Проводная или беспроводная.
Устройства печати: принтеры, МФУ, сканеры
Принтеры используются для печати документов. Чаще всего встречаются форматов А3 и А4.
В профессиональной среде используют большие принтеры (плоттеры) для печати плакатов и баннеров.
Принтеры разделяются на цветные и черно-белые, лазерные и струйные.
Лазерные дают печать более высокого качества, но в цветных моделях заправка и замена картриджей дорогостоящая. В быту обычно используют черно-белые, так как их обслуживание обходится дешевле. Цветные же используют в случае, когда требуется высококачественная печать.
Струйные принтеры, как правило, все цветные. Они используют для печати жидкие чернила. Заправка в них намного проще, чем в лазерных – достаточно просто доливать чернила в контейнеры. И хватает такой заправки на более долгий срок. Существенный минус струйных моделей: у них периодически забивается печатная головка чернилами и требует обслуживания или замены. Качество печати уступает лазерным.
МФУ – это многофункциональное устройство. В нём совмещены функции сканера, копира, печати, а в некоторых моделях дополнительно и функция факса.
На сегодняшний день в основном используют МФУ на замену принтерам и сканерам, так как их цена не намного выше, а возможностей больше. МФУ также бывают лазерными и струйными.
Сканер – это устройство, которое фотографирует ваши документы и выводит их в цифровом виде на компьютер. Сканеры бывают разных форматов, но обычно это А3 и А4.
В быту им на смену пришли МФУ – сканеры же используются в основном в профессиональной области.
Из каких основных компонентов состоит компьютер?
Процессор. Это мозг компьютера. Он является главным компонентом и производит все вычисления в компьютере, контролирует все операции и процессы. Также является одним из самых дорогих компонентов, и цена очень хорошего современного процессора может переваливать за 50 000 рублей.
Бывают процессоры фирмы Intel и AMD. Тут кому что нравится, а так, Интелы меньше нагреваются, потребляют меньше электроэнергии. При всём этом у AMD лучше идёт обработка графики, т.е. больше подошёл бы для игровых компьютеров и тех, где работа будет вестись с мощными редакторами изображений, 3D графики, видео. На мой взгляд эта разница между процессорами не столь существенна и заметна…
Основной характеристикой является частота процессора (измеряется в Герцах. Например 2.5GHz), а также – разъём для подключения к материнской плате (сокет. Например, LGA 1150).
Вот так выглядит процессор (сверху указана фирма и модель):
Материнская (системная) плата. Эта самая большая плата в компьютере, которая является связующим звеном между всеми остальными компонентами. К материнской плате подключаются все остальные устройства, включая периферийные. Производителей материнских плат множество, а на верхушке держатся ASUS и Gigabyte, как самые надёжные и одновременно дорогие, соответственно. Основными характеристиками являются: тип поддерживаемого процессора (сокет), тип поддерживаемой оперативной памяти (DDR2, DDR3, DDR4), форм фактор (определяет в какой корпус вы сможете поместить данную плату), а также – типы разъёмов для подключения остальных компонентов компьютера. Например, современные жесткие диски (HDD) и диски SSD подключаются через разъёмы SATA3, видеоадаптеры – через разъёмы PCI-E x16 3.0.
Вот так выглядит материнская плата:
Память. Тут разделим её на 2 основных типа, на которые важно будет обратить внимание при покупке:
Оперативная память. Это временная память, в которую подгружаются все запускаемые программы на компьютере, процессы, игровые «миры» (текстуры) и всё остальное. Данная память не предназначена для хранения ваших данных! Поэтому не стоит путать её с памятью, где хранятся все ваши файлы. При выключении и повторном включении компьютера оперативка (так более-менее продвинутые пользователи часто называют оперативную память) будет очищена и по мере запуска вами различных программа начнёт снова заполняться. Т.е. это энергозависимая память.
Чем больше объём оперативной памяти, тем лучше и тем быстрее будет работать компьютер (конечно, если все остальные компоненты соответствуют уровню). Оперативная память выглядит как небольшие продолговатые планки (модули) и объём одного модуля у памяти поколения DDR4 уже может достигать 128 Гб.!
Вот так выглядят модули оперативной памяти:
Жёсткий диск (HDD) и SSD. Вот это как раз-таки та память, на которой у вас постоянно хранятся все ваши файлы, куда устанавливаются программы, игры, скачиваются фильмы, музыка и всё прочее. Этот вид памяти не очищается после перезагрузки или выключения компьютера, как в случае с оперативной памятью, т.е. является энергонезависимой.
Бывают диски HDD и SSD. Последние начали массово использоваться не так-то и давно и постепенно вытесняют HDD за счёт своих неоспоримых преимуществ, главное из которых – скорость записи / считывания данных. У SSD она в 10-ки раз превышает скорость HDD. Помимо этого, SSD диски намного прочнее (поскольку в них отсутствуют движущиеся механизмы как в HDD), потребляют меньше энергии (HDD около 6 Вт, а SSD меньше 2Вт), бесшумны, намного легче по весу, меньше нагреваются.
Недостаток SSD – высокая стоимость. Например, диск SSD объёмом 120 Гб. может стоить около 6000 рублей, в то время как за эти же деньги можно купить диск HDD объёмом около 2-х терабайт 🙂 Поэтому SSD диск целесообразнее покупать не очень небольшого размера (например, 120 Гб) и использовать его только для хранения операционной системы и установленных программ, а все нужные файлы (документы для работы, фильмы, фотки и прочее) хранить уже на HDD большого размера.
Ну и второй недостаток – число циклов перезаписи значительно меньше чем у HDD. А это значит, что SSD диски меньше служат. Но прогресс не стоит на месте и со временем эта проблема будет, я думаю, тоже решена.
Основная характеристика у HDD и SSD – объём для хранения данных. Чем он больше, тем, соответственно, больше вы сможете хранить на компьютере всякого барахла и важных документов 🙂 На данный момент объёмы и тех, и других примерно уравниваются. Объёмы HDD для домашних компьютеров достигают уже 10 Тб. (терабайт). 10 Тб = 10 000 Гб. Это просто огромное пространство для хранения данных! Также не менее важной характеристикой для SDD является скорость записи / считывания. Чем она больше, тем лучше и хорошо если будет в районе 500 Мб/cек. Для HDD похожий параметр – скорость вращения шпинделя. Здесь вполне подойдут диски со скоростью 7200 оборотов в минуту.
Вот так выглядит жесткий диск (HDD):
А вот так выглядит диск SSD:
Видеокарта (видеоадаптер или «видюха», как называют её более-менее продвинутые пользователи компьютеров). Это устройство отвечает за формирование и вывод изображения на экран монитора или любого другого аналогичного подключенного устройства. Видеокарты бывают встроенными (интегрированными) и внешними (дискретными). Встроенная видеокарта на сегодняшний день имеется в подавляющем большинстве материнских плат и визуально мы видим лишь её выход – разъём для подключения монитора. Внешняя видеокарта подключается к плате отдельно в виде ещё одной платы со своей системой охлаждения (радиатор или вентилятор).
Какая разница между ними, спросите вы? Разница в том, что встроенная видеокарта не предназначена для запуска ресурсоёмких игр, работы в профессиональных редакторах изображения и видео. Ей просто не хватит мощности для обработки такой графики и всё будет сильно тормозить. Встроенная видюха на сегодняшний день может использоваться скорее как запасной временный вариант. Для всего остального нужна хоть какая-то простенькая внешняя видеокарта и какая именно уже зависит от предпочтений пользования компьютером: для интернет-сёрфинга, работы с документами или же для игр.
Основной характеристикой видеокарты является: разъём для подключения к плате, частота графического процессора (чем она больше, тем лучше), объём и тип видеопамяти, разрядность шины видеопамяти.
Вот так выглядит видеокарта:
Звуковой адаптер. В каждом компьютере имеется, как минимум, встроенная звуковая карта и отвечает, соответственно, за обработку и вывод звука. Очень часто именно встроенная и далеко не все покупают себе дискретную звуковую карту, которая подключается к материнской плате. Лично мне, например, встроенной вполне достаточно и на этот компонент компьютера я, в принципе, и внимания вообще не обращаю. Дискретная звуковая карта будет выдавать намного качественнее звук и незаменима если вы занимаетесь музыкой, работаете в каких-либо программах для обработки музыки. А если ничем подобным не увлекаетесь, то можно спокойно пользоваться встроенной и не задумываться об этом компоненте при покупке.
Вот так выглядит дискретная звуковая карта:
Сетевой адаптер. Служит для подключения компьютера к внутренней сети и к интернету. Также, как и звуковой адаптер, очень часто может быть встроенным, чего многим достаточно. Т.е. в таком случае в компьютере вы не увидите дополнительной платы сетевого адаптера. Основной характеристикой является пропускная способность, измеряемая в Мбит / сек. Если на материнской плате имеется встроенный сетевой адаптер, а он, как правило, имеется в подавляющем большинстве материнских плат, то и новый покупать для дома не за чем. Определить его наличие на плате можно по разъёму для подключения интернет-кабеля (витая пара). Если такой разъём имеется, значит в плате есть встроенный сетевой адаптер, соответственно.
Вот так выглядит дискретная сетевая карта:
Блок питания (БП). Очень важный компонент компьютера. Он подключается к электросети и служит для снабжения постоянным током всех других компонентов компьютера, преобразуя сетевое напряжения до требуемых значений. А устройства компьютера работают на напряжениях: +3.3В, +5В, +12В. Отрицательные напряжения практически не используются. Основной характеристикой блока питания является его мощность и измеряется, соответственно, в Ваттах. В компьютер ставится блок питания с такой мощностью, чтобы её хватило для питания всех компонентов компьютера. Больше всего будет потреблять видеоадаптер (потребляемая им мощность будет обязательно указана в документации), поэтому ориентироваться нужно на него и брать просто с небольшим запасом. Также блок питания должен иметь все необходимые разъёмы для подключения ко всем имеющимся компонентам компьютера: материнской плате, процессору, HDD и SSD дискам, видеоадаптеру, дисководу.
Вот так выглядит блок питания:
Дисковод (привод). Это уже дополнительное устройство, без которого, в принципе, можно и вообще обойтись. Служит, соответственно, для чтения CD/DVD/Blu-Ray дисков. Если планируется на компьютере читать или записывать какие-либо диски, то, конечно же, такое устройство необходимо. Из характеристик можно отметить только способность дисковода читать и записывать различные типы дисков, а также разъём для подключения к плате, который на сегодняшний день практически всегда – SATA.
Вот так выглядит дисковод:
Всё что перечислено выше – основное, без чего, как правило, не обходится ни один компьютер. В ноутбуках всё аналогично, только часто может отсутствовать дисковод, но это уже зависит от того, какую модель вы выбираете и нужен ли вам вообще этот дисковод. Также могут быть и другие компоненты, которые тоже будут подключаться к материнской плате, например: Wi-Fi адаптер, TV тюнер, устройства для видео захвата. Могут быть и другие дополнительные компоненты, которые являются совсем не обязательными, поэтому останавливаться на них пока что не будем. Сейчас практически в каждом ноутбуке имеется Wi-Fi адаптер для подключения к интернету по беспроводной сети, а также бывает и встроенный TV-тюнер. В стационарных домашних компьютерах, всё это приобретается, как правило, отдельно!
Классы компьютеров
Все выпускаемые компьютеры можно разделить на два класса: персональные и корпоративные. Помимо внешнего вида, основное отличие – быстродействие.
Эту характеристику по-другому называют флопс (в англоязычном варианте FLOPS или полностью FLoating-point Operations Per Second). Она означает количество определенных операций, которое может выполнить компьютер в единицу времени. Для ПК нормальной считается величина 0,1 терафлопса, у корпоративного она может доходить до 10 терафлопсов.
Первый домашний компьютер массового производства за рубежом
В 1975 году в одном из выпусков журнала « Популярная электроника» появилась статья о новом компьютерном наборе — Altair 8800. В течение нескольких недель после появления устройства клиенты наводнили его производителя, компанию MITS, заказами. Машина была оснащена 256-байтовой памятью (расширяемой до 64 Кб) и универсальной интерфейсной шиной, которая превратилась в стандарт «S-100», широко используемый в любительских и персональных компьютерах той эпохи.
Altair 8800
«Альтаир 8800» можно было купить за 397 долларов. После покупки владельцу-радиолюбителю нужно было самостоятельно паять и проверять работоспособность собранных узлов. На этом трудности не заканчивались, предстояло еще освоить написание программ с помощью нулей и единиц. У Altair 8800 не было клавиатуры или монитора, жесткого диска и дисковода. Чтобы ввести нужную программу пользователь щелкал тумблерами на передней панели устройства. А проверка результатов осуществлялась путем наблюдения за лампочками, мигающими на передней панели.
А в 1976 году «на свет» появился первый компьютер Apple, разработанный и изготовленный вручную Стивом Возняком и рекламируемый его другом Стивом Джобсом как первый продукт компании Apple Computer Company. Apple 1 считается первым ПК, поставляемым в готовом виде.
Apple 1
На самом деле у устройства не было ни монитора, ни клавиатуры (предусматривалась возможность их подключения). Зато была полностью укомплектованная монтажная плата, на которой находилось 30 микросхем. У «Альтаир 8800» и других поступивших на рынок устройств и этого не было, их надо было собирать из набора. Первоначально у Apple 1 была почти «адская» цена в 666, 66 долларов, однако год спустя она была снижена до 475 долларов. Позже была выпущена дополнительная плата, которая позволяла записывать данные на кассетный магнитофон. Она стоила 75 долларов.
Виды портативных компьютеров
Лэптоп
Это первые портативные компьютеры. Сейчас лэптопом называется портативная система. Первые устройства были громоздки, но их можно было брать с собой. Чаще всего использовались в качестве стационарного ПК, то есть он просто стоял на столе, имея полноценный большой экран и мышку.
Хотя нет единого мнения, выделять ли лэптоп в отдельную категорию. Некоторые считают, что лэптоп действительно может существовать, как отдельная категория портативных ПК. Другие, что лэптоп – это синоним ноутбука. Ну а третьи – что лэптоп это общее название всех портативных компьютеров, т.е. к этому виду можно отнести и ультрабуки, и нетбуки, и даже смартфоны с планшетами.
Ноутбук
Вес составляет 2-3 килограмма. Его создатели ставили цель получить не столько замену персонального компа, сколько его дополнение. Особенности устройства в том, что оно ничем не уступает ПК. Обычно оснащен большим объемом оперативной памяти, жесткий диск не менее терабайта (в современных не бюджетных моделях). Есть привод для оптических дисков.
Нетбук
Нетбук в отличие от ноутбука имеет гораздо меньший экран (до 12 дюймов), не содержит дисководов, а также часто не комплектуется жестким диском HDD (данные записываются на твердотельный накопитель SSD). Модели стоят дешевле чем ноутбуки, но обладают и меньшими возможностями.
Субноутбук
Представитель этого типа портативных компьютеров меньше, чем ноутбуки, но имеют больше возможностей, чем нетбуки. Ими обычно пользуются бизнесмены, которым нужно только проверять электронную почту в дороге и вести планирование.
Ультрабук
В ультрабуке собраны все плюсы от планшетов и ноутбуков. Поэтому он весит гораздо меньше последних, но имеет преимущества перед первыми. Экран небольшой, это, по-видимому, главное внешнее отличие от ноутбуков. Обычно ультрабуки очень тонкие и легкий (сейчас самый тонкий ультрабук — Acer Swift 7 с толщиной 9,95 мм и весом 890 грамм).
Неттоп
Устройство состоит из маленького корпуса, куда встроено все «железо» компьютера. По производительности неттоп обычно уступает ПК, но занимает намного меньше места, поэтому если характеристики работоспособности устраивают, можно покупать именно его. Некоторые неттопы по габаритам не превышают размеры стандартного роутера.
Планшет
Представляет собой мультимедийное устройство, которое поддерживает подключение клавиатуры, мышки, а также флэш-накопителей. Можно вводить данные через сенсор, а также используя перья и голос. Широко распространен среди бизнесменов, как легкое удобное устройство, широко используется для развлечения (игры, серфинг).
КПК (Палмтоп)
Особенность Карманного Портативного Компьютера в наличии всех необходимых функций, которые есть в обычных компьютерах. Также назывались наладонниками или палмтопами (от английского palmtop). Широко использовались до появления смартфонов и являются их предшественниками. Тогда сенсорный экран только приобретал привычные характеристики. По виртуальным кнопкам нажимали стилусом (специальной палочкой). Являются только электронными органайзерами, совершать звонки с них нельзя.
Коммуникатор
По сути это те же самые КПК, но в которые встроен модуль связи. По ним уже можно разговаривать и использовать в качестве телефона.
Смартфон
В отличие от обычного телефона и КПК смартфон обладает дополнительными функциями. Поэтому по нему не только можно звонить, но и выполнять различные операции, которые раньше были доступны только на персональных компьютерах. Так, например, с помощью смартфона можно проводить вычисления, слушать музыку, фотографировать, играть, выходить в интернет, передавать информацию другим девайсам.
