Внешнее и внутреннее устройство компьютера
В этой статье, для начинающих пользователей, я расскажу про устройство компьютера и из чего он состоит. Узнаем основные характеристики внешних и внутренних устройств и какие функции они выполняют.
ПК состоит из отдельных устройств и модулей. Одни компоненты, так называемое “железо”, комплектующие или аппаратное обеспечение (от англ. hardware), находятся внутри компьютерного корпуса, другие устройства уже подключаются к нему и называются внешними или периферией.
Все устройства можно условно поделить на 4 типа. Ввода, вывода, обработки и хранения информации.
Далее разберемся со всем этим более подробно.
Информационные системы, в которых значительная часть рутинных операций осуществляется с помощью технических средств при минимальном вмешательстве человека, называются … .
автоматизированными
автоматическими
интегрированными
неавтоматические
Правильный ответ: автоматизированными
Процессор (центральное процессорное устройство — ЦПУ «CPU»)
Центральный процессор – это главная часть аппаратного обеспечения компьютера или «мозг компьютера». Чаще говорят — микропроцессор или просто процессор.
Именно процессор отвечает за выполнение программного кода (инструкции) для выполнения арифметических, логических и системных операций ввода/вывода.
Этот термин используется в компьютерной индустрии, с начала 1960 годов. Форма, дизайн и реализация процессоров сильно изменились начиная с самых ранних примеров, но их фундаментальная работа остаётся такой же.
Стандартизация и миниатюризация процессоров привели к глубокому проникновению основанных на них цифровых устройств в повседневную жизнь человека. Современные процессоры можно найти не только в таких высокотехнологичных устройствах, как компьютеры, но и в автомобилях, калькуляторах, мобильных телефонах и даже в детских игрушках.
Чаще всего они представлены микроконтроллерами, где помимо вычислительного устройства на кристалле расположены дополнительные компоненты (память программ и данных, интерфейсы, порты ввода/вывода, таймеры и др.).
Современные процессоры, как правило, меньше, чем 4х4 сантиметра, с сотнями контактов.
Упрощенно можно сказать, что типичными компонентами процессора являются арифметическо — логический блок (ALU), который выполняет арифметические и логические операции, и блок управления (CU), который извлекает инструкции из памяти, декодирует и выполняет их, призывая к работе ALU, когда это необходимо.
Производительность или скорость процессора зависит от тактовой частоты (как правило, обозначают в МГц) и количества выполненных инструкций за такт (IPC), которые в совокупности являются количеством выполненных инструкций в секунду (IPS).
Чем выше скорость работы процессора, тем выше быстродействие компьютера. Процессор имеет специальные ячейки, которые называются регистрами. Именно в регистрах помещаются команды, которые выполняются процессором, а также данные, которыми оперируют команды. Работа процессора состоит в выборе из памяти, в определённой последовательности, команд и данных, и их выполнение. На этом и базируется выполнение программ.
Распределение памяти также сильно влияет на производительность процессора.
Производительность компьютеров повышается за счёт использования многоядерных процессоров, который, по сути, это объединение двух или более отдельных процессоров (называется сердечники) в одну интегральную схему. В идеале, двухъядерный процессор будет почти вдвое мощнее одноядерных процессоров.
На практике, однако, производительность гораздо меньше, всего около 50%, из-за несовершенства программного обеспечения и алгоритмов реализации взаимодействия между аппаратным и программным обеспечением.
Совет: не стоит переплачивать за новинки, через полгода они будут стоить на 10-20% дешевле!
Устройства ввода-вывода
Устройства ввода-вывода производят обмен информацией с компьютером. Они и вводят ее и выводят.
Жесткий диск
Жесткий диск – это блок для хранения данных. В него устанавливается операционная система и другое программное обеспечение, записываются файлы пользователя.
На сегодняшний день используются три вида жестких дисков:
- Магнитные (HDD)
- Твердотельные (SSD)
- SSD M2
Магнитные (HDD). Запись и чтение данных происходит на и с магнитных дисков. У таких дисков большой объем памяти, записывать и считывать информацию можно многократно. Из недостатков – низкая скорость работы и чувствительность к вибрациям.
В современный ПК такой диск обычно устанавливают в качестве дополнительного – для хранения большого объема данных.
Твердотельные (SSD). В основе таких дисков лежат блоки памяти, в которые пишется вся информация. Из-за этого у них высокая скорость работы, так как диску не нужно постоянно перемещать пишущую головку для записи/чтения, как в магнитных дисках. Основной недостаток SSD – ограниченный цикл записи. Потому на него чаще всего устанавливают операционную систему и повседневные программы.
SSD M2 . Такой диск работает от шины PCI Express и дает пропускную способность в несколько раз выше, чем интерфейс SATA. Внешне М2 напоминает оперативную память: имеет небольшой размер, не требует дополнительного кабеля для подключения.
Из недостатков можно отметить ограниченный цикл записи и перегрев на некоторых моделях. Поэтому желательно выбирать М2 с радиатором охлаждения.
Flash память
Flash память или флешка – это портативное устройство для хранения данных. Используются для передачи данных с одного компьютера на другой.
Вся информация пишется на блоки памяти через интерфейс USB. Именно на основе Flash памяти выпускали первые SSD диски.
Bluetooth адаптер
Используется для беспроводного подключения оборудования с поддержкой Bluetooth. Это могут быть колонки, наушники, смартфоны.
Bluetooth адаптер работает через интерфейс USB, в ноутбуке он, как правило, встроенный.
Сетевая карта
При помощи сетевой карты компьютеры соединяются в единую сеть. Она подключается к роутеру патч кордом и дает возможность компьютерам обмениваться информацией.
Сетевая карта может быть встроенной, отдельной внутренней (устанавливаться на материнскую плату) и внешней (подключаться через интерфейс USB).
В современных материнских платах она встроена по умолчанию, в некоторых моделях их даже две.
Wi-Fi адаптер
Wi-Fi адаптер работает так же, как и сетевая карта. Основное отличие в том, что подключение происходит без проводов («по воздуху»). Подключается он к роутеру, который связывает компьютеры и смартфоны друг с другом.
В стационарных компьютерах по умолчанию Wi-Fi отсутствует. Подключить его можно, установив адаптер на материнскую плату или купив внешний USB Wi-Fi. В ноутбуках обычно адаптер встроен.
Пишущий дисковод
Дисковод — это устройство, читающее и записывающее информацию на компакт диск.
На сегодняшний день дисководы потихоньку уходят с рынка, так как вместо них чаще используют флешки.
Дисковод гибких дисков
Такой дисковод был популярен в 90-ые/начало 2000-ых, когда еще не было флешек, а запись на CD была дорогостоящей. В те времена почти в каждом ПК был Floppy дисковод, который записывал информацию на дискету. Объем дискеты составлял 1,44 Мб.
Сейчас такие дисководы, как и дискеты, потеряли актуальность и их перестают производить.
Картридер
Картридер считывает и записывает информацию на SD карты. В основном такие карты используются в фотоаппаратах, видеокамерах и телефонах/планшетах. Подключается картридер через интерфейс USB.
USB HUB
USB HUB – это что-то вроде удлинителя, он увеличивает количество USB портов. Как правило, хаб имеет три-четыре USB выхода.
Факс-модем
Раньше такие модемы были очень популярны – они повсеместно использовались для подключения к интернету. Обычно устанавливались в системный блок по интерфейсу PCI. Но также были и внешние модемы, которые подключались к COM порту.
Для работы такого модема использовалось телефонное подключение. Модем дозванивался до провайдера и после соединения появлялся интернет. Правда, скорость такого соединения была около 40 Кб/с. В режиме факса модем настраивался на автоматический ответ на звонок и принимал факс.
Данный вид модемов уже давно вышел с производства, хотя в некоторых регионах он до сих пор используется для работы с факсом.
3G и 4G модемы
3G и 4G модемы пришли на смену факс модемам. В них есть слот для установки сим карты, а подключение осуществляется через оператора сотовой связи.
Такие модемы имеют компактную форму и похожи на флешку. Подключаются в USB порт.
При хорошем сигнале модем в режиме 4G может обеспечить скорость подключения до 100 Мб/с.
Многофункциональное устройство (МФУ)
МФУ совмещает в себе сканер, принтер и копир. Некоторые модели имеют факс. Как и принтеры, бывают черно-белыми и цветными, лазерными и струйными.
Внешние (периферийные) устройства компьютера
Рассмотрим только основные внешние устройства компьютера, так как если перечислять все, то чернила закончатся Внешние устройства персонального компьютера еще называют периферийными устройствами. Это устройства которые обеспечивают связь компьютера с пользователем, объектами управления либо с другим компьютером, то есть с окружающей средой. Внешние устройства делят на устройства Ввода и Вывода.
Устройства Ввода
Клавиатура. Пожалуй самое главное (во всяком случае на момент написания заметки :)) периферийное устройство Ввода информации в ПК. Клавиатура (в народе еще кличут «Клава») — это набор кнопок (клавиш), которые расположены в определенном порядке. На кнопках изображены буквы, цифры и различные знаки. Также на клавиатуре могут быть установлены дополнительные клавиши для различных действий.
Компьютерная мышь. Устройство Ввода получившее распространение с появление графического интерфейса на ПК. С помощью мышки (кнопок и колесика) можно отдавать различные команды компьютеру и управлять курсором на мониторе. При перемещении компьютерной мышки на горизонтальном столе курсор на мониторе также передвигается (по правилам координатной плоскости). Мышку также называют координатным устройством ввода.
Устройств ввода много. Мы рассмотрели два основных. Кроме них к устройствам ввода можно отнести: сканер, сенсорный экран, микрофон, веб-камеру и т.д.
Устройства вывода
Монитор. Это экран, на который с помощью видеосигнала выводится информация. Видеосигнал формирует электронное внутреннее устройство вывода, которое называется видеокартой. О ней мы еще поговорим чуть ниже.
Принтер. Слово принтер произошло от англ. Printer, Print — печатать. Он предназначен для преобразования цифровой информации хранящейся на компьютере в аналоговую, доступную для нашего с вами понимания, а также для её вывода (распечатывания) в виде текста, рисунка или графики, на твердый физический носитель (бумага).
Акустическая система. Говоря по простому — это звуковые колонки, которые предназначены для вывода звуковой информации. Звуковая карта преобразует цифровую информацию хранящуюся на компьютере в звук и выводит его через акустическую систему. Устройств вывода также много и перечислять их всех нет смысла. Основные из них мы с вами рассмотрели. Поэтому, давайте уже от периферийных (внешних) устройств ПК перейдем к внутренним.
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.
Твердотельный диск
SSD, Твердотельные диск
Твердотельный диск [SSD, Solid-State Drive, Solid-State Disk] — накопитель, который использует энергонезависимую память для хранения и доступа к информации. Работает по принципу оперативной памяти. В отличие от жесткого диска не имеет движущихся частей, за счет этого достигается быстрый доступ к информации, бесшумная работа, более высокая надежность и низкое энергопотребление.
Клавиатура
Клавиатура является неотъемлемым устройством ввода любого компьютера. Клавиатура представляет собой группы клавиш для ввода символьной информации. Также многие современные клавиатуры оснащаются дополнительными клавишами, например, для управления медиаплеерами и различными программами.
Мышь предназначена для перемещения системного указателя по объектам операционной системы – окнам. Обычно мышь имеет две кнопки и колесо прокрутки. Технически мыши могут быть оптическими и лазерными. Последние имеют более высокую точность и качество работы.
Дополнительные периферийные устройства персонального компьютера выполняют роль помощников и предназначены для расширения возможностей персонального компьютера. Аудиоколонки (динамики) предназначены для воспроизведения звука, принтер – для получения бумажной копии любого электронного документа или изображения, сканер – позволяет создать электронный образ с бумажного носителя и т.д. К компьютеру можно подключить и другие периферийные специализированные и диагностические устройства, которые практически безгранично расширяют область его применения.
Персональный компьютер, несмотря на кажущуюся, на первый взгляд свою сложность достаточно прост в работе и требует лишь немного терпения и упорства пользователя в его изучении. Помните, что компьютер был создан для облегчения нашей с вами работы и повышения производительности труда, поэтому не стоит сомневаться в его способностях выполнить ту или иную задачу.
