Из чего состоит персональный компьютер: подробное описание для новичков
Здравствуйте уважаемые читатели! Сегодня решил написать статью, о том из чего состоит компьютер. Описать его внутреннее устройство. А также, какие устройства подключаются к нему.
А написать эту статью побудило меня одно небольшое событие, которое произошло у меня дома, от которого я был, если честно немного в шоке.
Буквально на днях устанавливал сыну компьютер в его комнату, который ему отдала его бабушка. И пока мы подготавливали его и чистили от пыли, я понял, что Дима оказывается, не знает, из каких частей состоит обычный ПК, и это учитывая, что в школе он изучает информатику.
Представляете, он сказал, что они этого не проходили. Хотя он уже в одиннадцатом классе. Я, конечно же, все ему показал и объяснил.
А теперь я все подробно расскажу и покажу вам.
Системный блок
Основным узлом персонального компьютера является системный блок. Он представляет собой корпус, чаще всего металлический вертикальный коробок, на передней панели которого расположены кнопки включения и дисководы. На заднюю стенку выведены все необходимые разъемы и кабели. Системный блок состоит из блока питания, материнской платы (она же системная плата или «материнка»), жесткого диска (HDD), видеокарты, процессора (CPU), оперативной памяти (ОЗУ), дисководов (CD/DVD), звуковой платы и сетевой платы. Зачастую сетевая и звуковая платы выполняются интегрированными в материнскую плату, то есть радиоэлементы платы распаяны прямо на материнской плате.
Блок питания выполнен в виде отдельного коробка, который расположен вверху сзади системного блока и имеет несколько кабелей питания всех элементов системного блока.
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).
Подытожим:
В статье перечислены все основные устройства компьютера: внешние (периферийные) и внутренние. Конечно это не все устройства, которые составляют современный компьютер. Сегодня к компьютерам подключается огромное количество устройств для автоматизирования нашей с вами жизни. Хорошо это или плохо? Об этом не в данной публикации.
На сайте в скором времени выйдут статьи по всем устройствам в отдельности. Это будет цикл статей про то, как правильно выбрать то или иное устройство для компьютера, как не прогадать с его покупкой, как сделать оптимальный выбор. Поэтому подпишитесь на обновления и вы не пропустите ни одну интересную заметку.
Если вам понравилась эта статья, то пожалуйста, оцените её и поделитесь ею со своими друзьями на своей странице в социальной сети.
Оперативная память
В состав компьютера обязательно входит оперативная память (оперативное запоминающее устройство, сокращенно — ОЗУ). Это очень быстрый буфер памяти, используемый процессором. В упрощенной схеме его предназначение можно объяснить следующим образом.
Процессор работает по конвейерной схеме. Для обработки данных он делит их на блоки. Временно эти блоки нужно где-то хранить, но так, чтобы получать к ним моментальный доступ. Использовать с этой целью постоянные запоминающие устройства нельзя, поскольку скорость доступа к находящейся на них информации слишком низкая. Для этого и предназначена оперативная память, скорость которой выше в разы.
Важно, чтобы у компьютера был достаточный объем ОЗУ. Если при выполнении каких-то расчетов свободная оперативная память заканчивается, процессор для ее расширения начинает использовать постоянное запоминающее устройство. Скорость работы компьютера в такие моменты сильно снижается.
Оперативная память компьютера состоит из одного или нескольких модулей ОЗУ — микросхем памяти (см. рис.), которые устанавливаются в специальные разъемы материнской платы. Эти микросхемы энергозависимы. То есть, все находящиеся в них данные «исчезают» при отключении питания (если вынуть модуль из разъема материнской платы или выключить компьютер).
Модули ОЗУ бывают нескольких типов. Самым современным и быстрым типом ОЗУ сейчас является DDR4, хотя более старые и медленные DDR3 и DDR2 по-прежнему в ходу и являются достаточно распространенными. Разъемы разных типов ОЗУ отличаются. На материнскую плату, рассчитанную на установку DDR3, невозможно установить модули DDR4 или DDR2. Даже физически они туда не войдут.
Подробнее об оперативной памяти можно узнать здесь.
Внутреннее устройство ПК
Давайте заглянем внутрь, чтобы узнать из чего состоит ПК. Полный список комплектующих:
- процессор,
- оперативная память,
- материнская плата,
- система охлаждения,
- видеокарта,
- дисковая система (жёсткий диск и SSD),
- блок питания,
- корпус,
- звуковая карта,
- 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:
- Объединяет комплектующие в одной коробке и защищает компоненты от механических повреждений. Также закрепляет составляющие ПК. Например, жёсткие диски боятся тряски во время работы.
- Ограждает человека от компьютера, например, на случай возгорания.
- Поглощает лишний шум и вибрации.
- Грамотно спроектированный корпус охлаждает компоненты лучше, чем открытый стенд.
- 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.
Основные устройства
Системный блок, монитор, клавиатура, мышь.
Устройства компьютера бывают основные и дополнительные. Основными являются:
- системный блок (это, собственно, и есть компьютер или его «мозг»);
- монитор (осуществляет вывод информации на экран);
- клавиатура (служит для ввода символов и команд);
- манипулятор типа «мышь» (предназначен для ввода команд).
Ноутбук отличается от стационарного компьютера тем, что:
- системный блок и клавиатура совмещены (находятся «в одном флаконе»). Монитор, клавиатура и вся «начинка» собраны в общем корпусе.
- у ноутбука есть собственный аккумулятор («батарейка»), поэтому некоторое время он может работать автономно, без подключения к электрической сети. Ноутбук работает и от электросети через внешний блок питания, который является одновременно «зарядкой» для батареи.
Рассмотрим основные устройства компьютера.
Монитор
Также, уже вне корпуса, будет расположено ещё одно важное устройство – монитор. Монтитор подключается проводом к материнской плате и без него вы, соответственно, не увидите всего что делаете на компьютере 🙂 Основными параметрами монитора являются:
Диагональ экрана в дюймах;
Поддерживаемое разрешение экрана, например, 1920×1080. Чем оно больше, тем лучше;
Угол обзора. Влияет на то, как будет видно изображение если смотреть на монитор со стороны или чуть выше / ниже. Чем больше угол обзора, тем лучше.
Яркость и контрастность. Яркость измеряется в кд/м2 и в хороших моделях лежит за пределами 300, а контрастность должна быть не менее 1:1000 для хорошего отображения.
Вот так выглядит монитор:
Помимо перечисленных выше основных компонентов компьютера, существуют ещё и периферийные устройства. Периферией называют различные дополнительные и вспомогательные устройства, которые позволяют расширить возможности компьютера. Сюда относится множество устройств, например: компьютерная мышь, клавиатура, наушники, микрофон, принтер, сканер, копир, графический планшет, джойстик, web-камера.
Все эти устройства уже удобно будет затронуть в отдельных темах, поскольку каждое из них имеет свои характеристики и особенности. Клавиатуру и мышь выбрать проще всего, главное, чтобы подключение к компьютеру было по USB или же вообще по радиоканалу без провода, а все остальные параметры подбираются уже индивидуально и здесь главное, чтобы просто было удобно.
О выборе самых основных периферийных устройств читайте в статье:
На этом разбор компонентов компьютера я заканчиваю. Надеюсь, что подобная статья окажется для новичков в какой-то степени полезной и те, кто совсем не понимали, что находится в компьютере и для чего нужно, теперь смогу более-менее представить себе 🙂 Также данная информация, я думаю, станет полезна при выборе компьютера и тем более последующие статьи как раз будут о выборе и покупке домашнего компьютера.
