Устройство компьютера: немного информатики. Поговорим об устройствах ввода, вывода, обработки и хранения информации; из чего состоит ПК (какие есть железки в системном блоке)
Начал с небольшого анекдота, но вообще, текущая заметка будет на относительно-серьёзную тему — по просьбам трудящихся рассмотрим устройство типового персонального компьютера (ПК): из чего он состоит — аппаратное обеспечение (или по англ. Hardware), какие устройства отвечают за ввод, вывод, обработку и хранение информации.
Чаще всего этим интересуются начинающие пользователи и учащиеся (кто добровольно-принудительно начал знакомится с информатикой ). Плюс к этому : у меня на блоге появиться заметка, куда можно будет поставить ссылку при решении определенных вопросов.
Стоит сразу сделать акцент : в заметке я буду затрагивать только «классические» ПК и устройства, используемые в домашних и офисных условиях (различные серверные и промышленные станции, редко-используемые комплектующие и т.д. — это тема отдельных заметок, и широкому кругу читателей здесь они явно не нужны. ).
Структурная схема компьютера
В предыдущих темах вы познакомились с назначением и характеристиками основных устройств компьютера. Очевидно, что все эти устройства не могут работать по отдельности, а только в составе всего компьютера. Поэтому для понимания того, как компьютер обрабатывает информацию, нёобходимо рассмотреть структуру компьютера и основные принципы взаимодействия его устройств.
В соответствии с назначением компьютера как инструмента обработки информации взаимодействие входящих в него устройств должно быть организовано таким образом, чтобы обеспечить основные этапы обработки данных.
Для пояснения сказанного рассмотрим приведенную на рисунке 21.1 структурную схему обработки информации компьютером, на которой в верхнем ряду указаны уже знакомые вам по разделу 1 основные этапы этого процесса. Выполнение каждого из этих этапов определяется наличием в структуре компьютера соответствующих устройств. Очевидно, что ввод и вывод информации осуществляется с помощью устройств ввода (клавиатура, мышь и др.) и вывода (монитор, принтер и др.). Для хранения информации используются внутренняя и внешняя память на различных носителях (магнитные или оптические диски, магнитные ленты и пр.).
Рис. 21.1. Структурная схема компьютера
Темные стрелки обозначают обмен информацией между различными устройствами компьютера. Пунктирные линии со стрелками символизцруют управляющие сигналы, которые поступают от процессора. Светлые пустые стрелки отображают потоки входной и выходной информации соответственно.
Компьютер представляет собой систему взаимосвязанных компонентов. Конструктивно все основные компоненты компьютера объединены в системном блоке, который является важнейшей частью персонального компьютера.
Как выглядит виртуальный порт
Мы уже работали с портами, когда собирали статичный сайт на Hugo, и тогда мы открывали в браузере такой адрес:
«Локалхост» означает, что браузер будет искать страницу на своём компьютере по адресу 127.0.0.1, а 1313 — это как раз порт. Порт от адреса отделяется двоеточием.
С технической точки зрения порт — это просто число, которое прикрепляется к каждому пакету с данными, поступающими в компьютер. Система смотрит, какой номер порта стоит на пакете, находит программу, которая его использует, и отправляет ей. В этом и смысл портов — чтобы система всегда знала, кому какие данные отдавать и кто их отправляет.
Разъемы жесткого диска
В процессе развития компьютера HDD или хард диск поменял несколько спецификаций разъемов, для многих современных компьютерщиков, такие названия как IDE, SCSI и их модификации уже история. Размеры жесткого диска тоже значительно изменились, первые кирпичи, с которыми мне приходилось работать весили более килограмма!
SATA разъем — самый популярный в настоящее время, жесткие диски с таким интерфейсом стоят в компьютерах, ноутбуках, серверах, видеорегистраторах и др. компьютерной технике.
на материнской плате компьютера от 4 до 8 разъемов SATA. Через этот интерфейс подключаются не только жесткие диски. CD-ROM, DVD-ROM приводы его тоже используют.
MSATA разъем — Разновидность SATA разъема, задумана специально для твердотельных дисков (SSD), которые пришли на смену механическим жестким дискам. SSD диски с таким интерфейсом стоят в компьютерах, ноутбуках, серверах, видеорегистраторах и др. компьютерной технике.
Общие характеристики входных и выходных патрубков
Порты ввода-вывода — это порты связи, которые отвечают за передачу серии данных между двумя сторонами, все они имеют следующие характеристики:
- Часы: Этот сигнал отмечает, как часто выполняется передача данных.
- Данные Контакты: контакты, которые передают информацию с одной стороны на другую, есть контакты приема, отправки и полнодуплексный режим, которые позволяют данным передаваться тем или иным способом. Если на интерфейсе порта есть несколько контактов данных, мы скажем, что это параллельный порт, если их несколько, мы скажем, что это последовательный порт.
Следует уточнить, что тот факт, что порт является последовательным, вовсе не означает, что он медленнее, поскольку объем отправляемых и / или получаемых данных будет зависеть от их тактовой частоты. Интерфейсы ввода-вывода, а также остальная логика в процессорах развивались с течением времени, и то, что, например, ранее было возможно только с широкими параллельными портами, достигло точки, которая стала возможной с последовательными портами.
Универсальные разъемы
Рассмотрим существующие универсальные порты.
Последовательный
Набор контактов разработали еще на первых этапах развития технологий и внедрения компьютеров. Он выглядит в виде 9 или редко – 25-контактного соединителя, который называется СОМ-порт. Информация переходит одним потоком, постепенно один за другим, это и повлияло на его наименование.
В устаревших моделях компьютеров к разъему подсоединяли модем и мышку. Сегодня его редко используют, поскольку на его место пришел USB-разъем.
Параллельный разъем
Это также устаревший соединитель с начала эволюции компьютера. Первоначально его создали, чтобы присоединять принтеры, а затем начали совмещать с другими устройствами.
Информационные данные через параллельный разъем перемещаются по ряду потоков, это и указано в наименовании. Соединитель снабжен 25 контактами. Его путают с последовательным портом. Но существует различие – у параллельного контакты находятся в виде отверстий, у последовательного – штекеров.
Для клавиатуры и мыши
Они окрашиваются в фиолетовый и зеленый оттенок, точно такие, как у штекеров мышки и клавиатуры. Разъемы состоят из шести контактов. Это исчезающая разновидность IBM/PC2. Если пользователь при подсоединении спутал порты, то они не заработают.
Придется перезагружать устройство. Но они имеют плюс – экономия USB. Многие современные компьютеры имеют соединитель фиолетово-зеленого оттенка. В него вставляют как мышку, так и клавиатуру.
USB-порт компьютера
Устаревшие соединители сменяются наиболее продуктивными. Набор контактов создали в 90-е годы 20 века. Он востребован по сей день. Данные передаются постепенно один за другим, как в СОМ, но гораздо быстрее. Множество сторонних оборудований подсоединяются через эти порты. Они находятся сзади и спереди на панели блока.
Нынешние оборудования оснащены 2 типами портов – 2.0, 3.0. Они контактируют между собой, но имеют различные скорости передачи сигнала. 3.0 обладает более высоким показателем. Также они различны по оттенку – у 3.0 он синий или красный.
Помимо вышеперечисленных придуманы FireWare, eSata. Неопытному потребителю они не будут интересны, поскольку их применяют в устройствах профессионального уровня.
Ethernet порт
Ценность этого интерфейса трудно переоценить, как правило, именно он используется для подключения персонального компьютера к локальной сети или для выхода в Интернет в большинстве случаев. Почти все современные ПК, ноутбуки и нетбуки оснащены портом Ethernet, встроенным в материнскую плату. Это легко проверить, если осмотреть внешние разъемы.
Для подключения внешних устройств используется специальный кабель Ethernet, имеющий одинаковые разъемы на обоих концах — RJ-45, содержащий восемь контактов.
Кабель симметричен, поэтому порядок подключения устройств не имеет значения — любое устройство по вашему выбору может быть подключено к любому из идентичных разъемов кабеля: ПК, маршрутизатору, модему и т.д. Обозначается аббревиатурой — UTP, общепринятое название — «витая пара». В большинстве случаев как для домашнего, так и для офисного использования используется кабель категории 5 марки UTP-5 или UTP-5E.
Скорость данных, передаваемых через соединение Ethernet, зависит от технических возможностей порта и составляет 10 Мбит / с, 100 Мбит / с и 1000 Мбит / с. Следует понимать, что эта полоса пропускания является теоретической и что в реальных сетях она немного ниже из-за особенности протокола.
Также следует учитывать, что не все производители устанавливают высокоскоростные микросхемы в свои контроллеры Ethernet, так как они очень дороги. Это приводит к тому, что на практике реальная скорость передачи данных намного ниже, чем указано на упаковке или в спецификациях. Как правило, почти все карты Ethernet совместимы между собой сверху вниз. То есть более новые модели, которые имеют возможность подключения на скорости 1000 Мбит / с (1 Гбит / с), будут безупречно работать со старыми моделями на скоростях 10 и 100 Мбит / с.
Для визуальной проверки целостности соединения порт Ethernet имеет индикаторы Link и Act. Индикатор соединения — светится зеленым, когда физическое соединение хорошее и работает, т.е кабель между устройствами подключен, исправен, двери работают. Второй индикатор Act обычно оранжевый и мигает, когда данные передаются или принимаются.
Что такое порт
Порт (port) — это число в десятичной системе счисления от 0 до 65 535, которое записывается в заголовках протоколов транспортного уровня модели OSI, это те же, TCP, UDP и т.д. Применяется для идентификации программы или процесса для обмена пакетами данных в рамках одного IP-адреса. Т.е. по сути — айпи это уникальный адрес узла (устройства), а порт — это идентификатор его приложений или процессов, выходящих в сеть.
Теперь более понятным языком. Как вам известно еще из статьи про TCP/IP протокол — каждое устройство, которое подключается к сети имеет свой собственный и уникальный идентификатор — айпи адрес. Все программы и процессы, которые работают на этом устройстве используют этот уникальный IP. И как они будут идентифицировать друг друга при выходе в сеть? Таким образом, каждая программа или процесс использует свой порт, так они различают друг друга в сети.
Существует ряд стандартных портов, которые используются по умолчанию. Их зарегистрировала организация IANA (Internet Assigned Numbers Authority). Именно IANA ответственна за ресурсы интернет-протоколов. Всего было зарезервировано 1 024 значения, от 0 до 1 023. Это значительно упростило маршрутизацию в интернете, т.к. они используются приложениями по умолчанию. Вот их небольшой список:
Именно на них устанавливаются соединения по умолчанию, например, сейчас с браузера вы просматриваете этот сайт по порту 443, т.к. сайт работает по https, если бы он был просто на http, то он был бы 80 или 8080.
Другие типы портов
С течением времени появились и новые типы портов на компьютере. Например, на некоторых компьютерах Mac есть порт, который называется FireWire, который похож на USB порт. Также есть новый порт Thunderbolt, который может передавать информацию на очень высокой скорости, что делает их идеальными для использования мониторов высокого разрешения и внешних жестких дисков. Если на вашем компьютере есть незнакомые вам порты, то найдите их описание в руководстве вашего компьютера, чтобы узнать о них.
Обычный домашний компьютер включает в себя системный блок, монитор, клавиатуру и мышь. Это основные устройства. Но при желании можно подключить и дополнительные устройства к свободным портам на вашем компьютере. Такие устройства называются периферийными устройствами. Ниже приведены примеры периферийных устройств.
