Чтобы компьютер мог работать программы и данные должны находиться в его оперативной памяти

Содержание

Заполняем пробелы — расширяем горизонты!

Постоянная и оперативная память компьютеров и мобильных телефонов

Стационарные компьютеры и мобильные устройства (ноутбуки, планшеты, мобильные телефоны) могут быть в двух состояниях:

когда устройство включено и работает,
либо когда устройство выключено и не работает.

Непрерывно работать, вообще никогда не отключаясь, компьютеры и смартфоны не могут. Поэтому при каждом включении компьютер или мобильный телефон должен каким-то образом «вспомнить» свое состояние до выключения. И восстановить это состояние.

Иначе компьютеры и мобильные устройства были бы «одноразовыми». Они работали бы только до момента их первого выключения. А затем они навсегда бы «забывали» все то, что умели делать до выключения.

Зачем нужна память компьютерам и мобильным телефонам

Чтобы компьютеры и гаджеты «помнили», что они умеют делать, и что они должны делать во включенном состоянии, для этого в их составе есть память.

Что делать, если система видит не всю оперативную память. 6 Способов

Именно в памяти устройства хранятся все необходимые сведения о том, что должен делать компьютер или мобильный телефон. В памяти находятся следующие данные:

операционная система для управления компьютером или мобильным устройством;
приложения (прикладные программы) для активного пользования компьютером или гаджетом;
различные файлы с данными (фотографии, тексты, видео, контакты, заметки и прочее).

Постоянная и оперативная память на компьютерах и в мобильных устройствах

Память устройства, которая не зависит от того, включено это устройство или нет, называют энергонезависимой памятью. Только в такой памяти могут храниться данные, когда устройство выключено.

Энергонезависимая память называется также постоянной (или иногда внутренней) памятью устройства.

– Если память «постоянная», то в ней никогда ничего не меняется?
– Нет. Постоянная память потому, что в ней все «постоянно» сохраняется при выключении компьютера или смартфона.

Как только мы включаем компьютер или гаджет, устройство из постоянной памяти «извлекает» программу своего запуска, и с ее помощью загружает операционную систему:

В компьютерах – это операционная система Windows (но может быть и другая система).
Для смартфонов и планшетов – чаще всего операционная система Андроид (хотя и тут могут быть иные варианты).
В «яблочных» компьютерах MAC, айфонах iPhone и планшетах iPAD – это операционная система iOS (здесь тоже бывают исключения).

Итак, загружается операционная система из постоянной памяти. Но куда она загружается? Так вот, для загрузки операционной системы служит так называемая оперативная память.

Почему «оперативная»? Да потому, что в отличие от постоянной памяти, в оперативной памяти «оперативная обстановка» меняется с калейдоскопической скоростью.

КАК УСКОРИТЬ И ОСВОБОДИТЬ ОЗУ Windows 10 Pro? 100% лайфхак для оперативной памяти

Про объёмы памяти компьютеров и гаджетов

От объёма оперативной памяти зависит количество запущенных программ и задач, которые может одновременно выполнить компьютер или гаджет.

Объем оперативной памяти компьютеров и гаджетов когда-то измеряли в килобайтах, затем перешли на мегабайты. А в настоящее время не редкость, когда размер оперативной памяти исчисляется десятками гигабайт. На очереди объёмы памяти в сотни гигабайт и даже единицы, а то и десятки терабайт (например, для серьезных серверов).

От объёма постоянной памяти зависит, сколько разных приложений и прикладных программ можно установить на компьютер или мобильный телефон, а также количество сохраненных фотографий, видео, фильмов, документов и других полезных файлов пользователя. Объёмы постоянной памяти современных устройств измеряются гигабайтами и терабайтами.

В компьютерах и ноутбуках могут применяться жесткие диски в качестве носителей постоянной памяти. В мобильных гаджетах, в основном, применяются специальные микросхемы памяти, надежно сохраняющие все данные при отключении электроэнергии. Технологии производства микросхем памяти постоянно совершенствуются. Поэтому в компьютерах и даже в серверах происходит активный переход с традиционных жестких дисков на микросхемы.

Почему оперативная память постоянно должна быть подключена к источнику электричества

В постоянную память однажды записывают операционную систему, приложения (программы), различные файлы данных. Затем в них могут, конечно, вноситься какие-то изменения и дополнения. Например, происходят обновления операционной системы. Но это бывает не часто и не постоянно. Поэтому от постоянной памяти не требуется высокая скорость работы – это не главная характеристика постоянной памяти.

Главное требование для постоянной памяти – это безупречное хранение данных даже при отключении от электропитания.

А вот в оперативной памяти работающая операционная система что-то меняет без преувеличения десятки и сотни миллионов (точнее, миллиардов!) раз в размещенных там данных.

Оперативная память должна обладать очень высокой скоростью записи и чтения данных, чтобы «не тормозить» работу компьютера или смартфона (планшета).

Высокая скорость работы оперативной памяти обеспечивается совершенно другими технологиями, чем технологии хранения данных в постоянной памяти. Такие скоростные технологии требуют постоянного подключения к источнику электропитания (220В или аккумуляторная батарея). Оперативная память должна быть энергозависимой, то есть она должна быть постоянно «под напряжением» и бесперебойно снабжаться электроэнергией.

По объемам (по мощности) потребления электрической энергии на первом месте, как правило, стоит процессор – основной элемент любого компьютера или мобильного гаджета. А на втором месте стоит оперативная память, которая тоже «с большим аппетитом» потребляет электроэнергию.

Благодаря энергетической «подпитке» оперативная память по своим техническим характеристикам несравнимо быстрее, чем энергонезависимая постоянная память устройства. Тем самым оперативная память задает тон в работе компьютера и телефона, обеспечивает их быструю работу «без тормозов» и зависаний.

постоянная и оперативная память компьютеров и телефонов

Рис. 1. Примерно так выглядят микросхемы оперативной памяти компьютера. В мобильных гаджетах микросхемы будут значительно меньшего размера даже при сопоставимом с компьютером объеме памяти.

Оперативная память предназначена для хранения данных во время работы компьютера, ноутбука, планшета, смартфона, айфона, телефона. Все данные из оперативной памяти бесследно стираются при выключении устройства. Причем, данные стираются как при нормальном, так и при аварийном отключении компьютера или гаджета. Аварийно компьютер может отключиться, например, из-за отключения электроэнергии, питающей его, а мобильное устройство либо ноутбук – из-за полного разряда аккумуляторной батареи.

Как в оперативной памяти размещаются одновременно несколько работающих программ и приложений

Оперативная память современных устройств является достаточно объемной. Это необходимо, чтобы там можно было разместить несколько программ или приложений, работающих одновременно. Важный аспект работы оперативной памяти – это деление всей оперативной памяти на множество разделов. Такую работу проводят операционные системы компьютеров и гаджетов.

Процессор благодаря своей архитектуре и быстродействию может одновременно обслуживать несколько задач. По этой причине в оперативной памяти используется динамическое распределение памяти. При таком делении под каждую обрабатываемую процессором программу, приложение, задачу отводятся динамические разделы оперативной памяти.

Динамический характер работы оперативной памяти рассчитан на то, чтобы распоряжаться имеющейся памятью более эффективно и экономно. Операционная система может своевременно «изымать» «лишние» участки памяти у одних программ и «добавлять» дополнительные участки памяти другим программам в зависимости от их важности, объема обрабатываемой информации, срочности выполнения и т.п.

Почему могут зависать программы и приложения в оперативной памяти?

Причины могут быть самые разные. От банальной нехватки оперативной памяти, если ее мало, и она уже занята другими программами и приложениями. До сложных и непредсказуемых ошибок в программном коде приложений.

Зависания также могут быть из-за аппаратных сбоев, когда начинает отказывать оборудование, «железо». Например, из-за перегрева комплектующих компьютера или мобильного телефона, из-за технического брака. Не все компьютеры и гаджеты одинаковые и постоянно работоспособные. Попадаются среди них неисправные, у которых может что-то отказать, к сожалению.

Как бороться с частыми зависаниями программ и приложений на компьютере или смартфоне, планшете?

Первое, что желательно сделать, если зависания стали часто повторяться, это снизить нагрузку на компьютер или гаджет. Удалить из него «лишние» программы и файлы. Надо постараться сделать так, чтобы на компьютере или на мобильном устройстве одновременно работало как можно меньше программ и приложений.

Действия компьютера или мобильного гаджета при нехватке оперативной памяти и что делать пользователю

Оперативная память стоит относительно дорого. Поэтому в бюджетных моделях компьютеров и мобильных телефонов производители часто экономят на объеме оперативной памяти. Это значительно удешевляет стоимость устройства.

В дорогих гаджетах, компьютерах, ноутбуках, планшетах оперативной памяти значительно больше. Но даже если оперативной памяти много, то, как ни странно это звучит, ее может быть мало. Ведь память быстро израсходуется, если на компьютере или на мобильном телефоне

запустить одновременно много разных приложений,
открыть множество окон в браузерах,
запустить одновременно несколько мессенджеров
и т.п.

Все это расходует оперативную память.

Как только оперативная память подходит к концу, операционная система компьютера или гаджета «задумывается» о том, как бы ее расчистить. Автоматически запускаются всяческие процедуры по поиску «залежавшейся» в оперативной памяти информации и по ее сбросу, например, в специальную область постоянной памяти. На выполнение подобных процедур тратится драгоценное время работы процессора, задействуется оперативная и постоянная память. И всё это для того, чтобы лишь продолжить выполнение запущенных приложений.

В итоге – приложения «висят» в ожидании, пока операционная система решит проблему с дефицитом оперативной памяти. А пользователь вынужден ждать, когда то или иное приложение станет доступно.

Совсем плохо, когда программа или приложение изначально требует оперативной памяти больше, чем она есть в наличии на устройстве. Попытка установить и запустить, скажем, мощную игру, требующую оперативной памяти больше, чем есть на компьютере или на ноутбуке – это путь в никуда. Будут одни зависания и тормоза.

– А как операционная система может выделить приложению оперативной памяти больше, чем у нее есть в наличии?
– Да, никак!

В подобных приложениях (играх, программах) всегда есть описание требований к конфигурации компьютера (ноутбука). И их нужно смотреть перед установкой программы на компьютер, а также сравнивать с конфигурацией компьютера (ноутбука).

Достаточный объем оперативной памяти

Оперативной памяти должно быть достаточно для работы одновременно всех приложений (программ), которые требуются пользователю. В противном случае компьютеру или смартфону не хватит оперативной памяти, и он сильно замедлит свою работу. При этом не исключены подвисания и даже полные зависания вплоть до перезагрузки.

Если же оперативной памяти в устройстве мало, что называется, по определению, то не стоит запускать одновременно несколько приложений (программ). Все равно это не ускорит работу, а наоборот, только замедлит. Лучше работать в однозадачном режиме, по очереди запуская программы и приложения. В итоге получится все равно быстрее, чем бесконечно долго ждать, пока операционная система высвободит хоть небольшой кусочек оперативной памяти для одновременной работы сразу нескольких программ и приложений.

Можно ли увеличить размер оперативной памяти в компьютере или в мобильном телефоне

Модуль оперативной памяти на материнской плате

Рис. 2. Модуль оперативной памяти на материнской плате в компьютере

Размер оперативной памяти определяют микросхемы памяти, установленные в компьютере или в мобильном аппарате.

В стационарном (не переносном) компьютере есть возможность заменить микросхемы памяти с одних на другие. Например, можно попытаться вместо микросхем одного объема памяти поставить микросхемы другого, бОльшего объема памяти. Или можно увеличить число микросхем оперативной памяти, если это технически возможно. Тогда оперативная память может заметно вырасти.

В ноутбуках возможностей замены микросхем значительно меньше. Очень часто конструкция ноутбука не позволяет менять микросхемы памяти. Тогда увеличить объем оперативной памяти, увы, не получится.

Что же касается мобильных устройств: планшеты, смартфоны, айфоны и другие, то в них пока нет возможностей для увеличения (изменения) объема оперативной памяти. Мы покупаем эти устройства сразу с тем, что заложено в них внутри. Поменять на другой объем будет невозможно.

Как быть, если со временем перестает удовлетворять размер оперативной памяти мобильного телефона? Увы, выход пока один: приобретение нового устройства взамен теперь уже «технически» устаревшего телефона с маленьким объемом оперативной памяти.

Об увеличении объема постоянной памяти компьютера или мобильного телефона

В стационарных компьютерах, практически, всегда есть возможность подключить дополнительные внутренние или внешние жесткие диски, что значительно увеличивает размер постоянной памяти. Можно наращивать постоянную память в разы и даже на порядки.

В ноутбуках возможностей для установки внутренних жестких дисков очень мало, редко где это возможно. Чаще всего для ноутбуков подходит вариант подключения внешних жестких дисков, флешек, карт памяти. Подобное подключение дает прирост размера постоянной памяти в разы.

В смартфонах, работающих под операционной системой Андроид, весьма часто предусматривают места для установки карт памяти. И, начиная с операционной системы Андроид версии 6.0 и выше, именно на карты памяти можно устанавливать приложения. В более ранних версиях Андроида карты памяти использовались лишь для размещения данных, фотографий, текстов, видео и других файлов пользователя.

Применение карт памяти в Андроиде позволяет в несколько раз увеличивать объем постоянной памяти устройства.

А вот «яблочные» гаджеты такой возможности, как установка дополнительных карт памяти, не предоставляют. Там предлагается использовать облачные сервисы для расширения постоянной памяти. Правда, для этого нужно иметь хороший и стабильный скоростной интернет.

Все дополнительные устройства памяти, включая облачные сервисы от Apple, разумеется, стоят денег. Чем больше объем дополнительной памяти, тем она дороже.

Кстати, далеко не в любой компьютер, не в любой мобильный гаджет можно установить дополнительную память большого размера. Нужно предварительно ознакомиться с ограничениями, которые обычно публикуют на сайтах производителей. Иначе можно «выбросить деньги на ветер». А приобретенная дополнительная память может быть не распознана в компьютере или в мобильном телефоне. Либо будет распознана не вся новая память, а лишь ее мЕньшая часть.

Почему увеличение размера постоянной памяти не ускоряет компьютер или мобильный телефон

Увеличить оперативную память не всегда возможно. Однако производители компьютеров и мобильных устройств предусмотрели значительно больше возможностей для увеличения размера постоянной памяти устройств.

Увеличение размера постоянной памяти никак не отражается на производительности устройства.

Дополнительная постоянная память не приводит к ускорению работы операционной системы, программ и приложений. Скорее даже наоборот: чем больше постоянная память, тем больше приложений (программ) пользователь может установить в компьютер или в смартфон. А значит, тем больше будет соблазн все эти программы (приложения) запустить одновременно. Что в конечном итоге может привести к «тормозам» и «зависаниям».

Увеличение размера постоянной памяти дает возможность хранить на устройстве (в компьютере, в смартфоне, на планшете) больше фотографий, видео, текстов, других файлов данных. Дополнительная постоянная память позволяет устанавливать больше новых приложений и программ.

Как работает память в Python

Ни одна компьютерная программа не может работать без данных. А данные, чтобы программа имела к ним доступ, должны располагаться в оперативной памяти вашего компьютера. Но что такое оперативная память на самом деле? Когда произносишь это словосочетание, многие сразу представляют «железную» плашку, вставленную в материнскую плату, на которой написано что-то типа 16Gb DDR4 2666MHz.

И они, разумеется, правы — это действительно физический блок оперативной памяти, в котором, в итоге, все данные и оказываются. Но прежде, чем стать доступной внутри вашей программы, на память (как и на всё остальное аппаратное обеспечение) накладывается куча абстракций.

Во-первых, есть операционная система, которая посредством диспетчера (менеджера) оперативной памяти абстрагирует физическую оперативную память, позволяет реализовать механизмы SWAP-файлов и др.

Во-вторых, внутри операционной системы, есть абстракция, называемая «процесс», которая, в том числе, предназначена для изоляции и упрощения работы с ресурсами отдельными программами. Именно процесс «делает вид», что независимо от количества запущенных программ и объема установленной в компьютер оперативной памяти, вашей программе доступно 4 ГБ RAM (на 32-разрядных системах) или сильно больше (на 64-разрядных).

Долгое время, компьютерным программам, хватало этого набора абстракций. Вам нужны данные, вы хотите с ними поработать? Всё просто:

Попросите у процесса (ОС) выделить вам немного (одну или несколько страниц) оперативной памяти.
Поработайте с ней.
Верните ее в операционную систему.

Такой подход позволял работать с памятью максимально эффективно. Вы точно знали, сколько реально вам памяти выделено, зачем вы ее используете, и т.д. и т.п. Однако помимо преимуществ подход имеет и ряд недостатков. Ключевой из них — сложность. Управлять памятью вручную — это сложно и тяжело.

Легко забыть что-то удалить или вернуть страницу операционной системе, и сразу возникает утечка: программа держит неиспользуемую память просто так, не давая применять ее для решения других задач.

Время шло, и в борьбе с этой проблемой постепенно появлялись новые инструменты и возможности. Одной из них стала концепция управляемой памяти, когда не вы, а runtime или библиотеки вашего языка программирования самостоятельно занимаются очисткой памяти. Это, пускай и жертвуя немного эффективностью, позволило сильно сократить трудозатраты на управление памятью и повысить надежность этого процесса.

Механизм памяти в Python

Python — это язык с управляемой памятью. Причем для управления ею он использует несколько механизмов. Я постараюсь коротко осветить основные из них. Для зануд сразу подчеркну, что под Python’ом я понимаю конкретную реализацию CPython, а не какие-то другие версии, в которых всё может работать по-другому 🙂

При запуске Python-программы создается новый процесс, в рамках которого операционная система выделяет пул ресурсов, включая виртуальное адресное пространство. В эту память загружается интерпретатор Python вместе со всеми необходимыми ему для работы данными, включая код вашей программы.

Оставшаяся свободная виртуальная память может использоваться для хранения информации об объектах Python’а. Для управления этой памятью в CPython используется специальный механизм, который называется аллокатор. Он используется каждый раз, когда вам нужно создать новый объект.

Обычно мы в своих программах не оперируем большими объектами. Большая часть наших данных — это числа, строки и т.п., они занимают не такой уж большой объем в расчёте на одно значение. Но зато мы создаем их достаточно часто. И это приводило бы к проблемам, если бы Python абсолютно все такие вызовы транслировал в операционную систему.

Системный вызов на выделение памяти — штука трудозатратная, зачастую связанная с переходом в контекст ядра операционной системы и т.п. Поэтому одна из главных задач аллокатора Python — оптимизация количества системных вызовов.

Ремарка. Для больших объектов (больше 512 байт) Python выделяет память напрямую у ОС. Обычно таких объектов не очень много в рамках программы, и создаются они нечасто. Поэтому накладные расходы на создание таких объектов напрямую в RAM не так высоки.

Как же устроен аллокатор внутри? Он состоит из частей трёх видов:

Арена — большой непрерывный кусок памяти (обычно 256 килобайт), содержит несколько страниц виртуальной памяти операционной системы.
Пул — одна страница виртуальной памяти (обычно 4 килобайта).
Блок — маленький кусочек памяти, используемый для хранения одного объекта.

Давайте поговорим о них подробнее. Когда Python’у нужно расположить какой-то объект в оперативной памяти он ищет подходящую арену. Если такой нету, он запрашивает новую арену у операционной системы. Что значит «подходящую»? Арены организованы в двусвязный список и отсортированы от самой заполненной к самой свободной.

Для добавления нового объекта выбирается САМАЯ ЗАПОЛНЕННАЯ арена. Почему такая странная логика? Это связано с политикой освобождения памяти. Арены — единственное место, в котором происходит запрос и освобождение памяти в Python. Если какая-то арена полностью освобождается от объектов, она возвращается назад операционной системе и память освобождается.

Таким образом, чем компактнее живут объекты в рамках арен, тем ниже общее потребление оперативной памяти программой.

Внутри арен расположены пулы. Каждый пул предназначен для хранения блоков одинакового размера (то есть в одном пуле могут быть только блоки одного и тоже размера, при этом в арене могут быть пулы с разными размерами блоков).

Каждый пул может быть в одном из трех состояний — used, full и empty. Full означает, что пул полностью занят и не может принять новые объекты. Empty — что пул полностью пустой и может быть использован для хранения новых объектов (при этом пустой пул может быть использован для хранения объектов любого размера). Used — это пул, который используется для хранения объектов, но при этом еще не заполнен полностью.

Python поддерживает списки пулов каждого из размеров и отдельно список пустых пулов. Если вы хотите создать новый объект, то Python сначала пытается найти used-пул с нужным размером блока и расположить объект там. Если used-пула нет, тогда берется empty-пул, и объект создается в нем (а сам пул из статуса empty переводится в статус used). Если и empty-пулов нет, то запрашивается новая арена.

Внутри пула живут блоки. Каждый блок предназначен для хранения одного объекта. В целях унификации размеры блоков фиксированы. Они могут быть размером 8, 16, 24, 32 …. 512 байт. Если Вам нужно 44 байта для хранения объекта, то он будет расположен в блоке на 48 байт.

Каждый пул содержит список свободных и занятых блоков (на самом деле, есть еще untouched-блоки, в которых никогда не жили данные, но по сценариям использования они похожи на free-блоки, поэтому не будем на них останавливаться подробно). Когда вы хотите разместить новый объект, берется первый свободный блок, и объект располагается в нем. Когда объект удаляется, его блок помещается в список свободных.

Время жизни объекта и при чем тут GIL

Поговорив о том, как происходит выделение и освобождение памяти в Python, стоит отдельно поговорить о том, а как язык управляет временем жизни. Для этого в Python реализовано два механизма:

Счетчик ссылок.
Механизм сборки мусора.

Каждый объект в Python — это, в первую очередь, объект, унаследованный от базового класса PyObject. Этот самый PyObject содержит всего два поля: ob_refcnt — количество ссылок, и ob_type — указатель на другой объект, тип данного объекта.

Нас интересует первое поле — ob_refcnt . Это счетчик ссылок на конкретный экземпляр данного класса. Каждый раз, когда мы сохраняем объект в новой переменной, массиве и т.п. (то есть когда мы сохраняем где-то ссылку на объект), мы увеличиваем счетчик ссылок на единицу. Каждый раз, когда мы перестаем использовать переменную, удаляем объект из массива и т.п. (то есть когда ссылка на объект удаляется), мы уменьшаем счетчик ссылок на единицу. Когда он доходит до 0 — объект больше никем не используется и Python его удаляет (в том числе помещая блок, в котором располагался объект, в список пустых).

Итоги

Вот так и устроен процесс работы с памятью в Python. Его понимание помогает лучше понять, как работают ваши программы внутри, а значит и писать более эффективный и высокопроизводительный код.

Что осталось за рамками статьи?

Программная обработка данных на компьютере. Процессор и системная плата

Компьютер ? это универсальное средство обработки информации. На этом уроке учащиеся познакомятся с программным принципом обработки данных, изучат функциональную схему компьютера, познакомятся с процессором и его характеристиками, с системной платой, и назначением, расположенных на ней разъемах.

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.

Получите невероятные возможности

1. Откройте доступ ко всем видеоурокам комплекта.

2. Раздавайте видеоуроки в личные кабинеты ученикам.

3. Смотрите статистику просмотра видеоуроков учениками.
Получить доступ

Конспект урока «Программная обработка данных на компьютере. Процессор и системная плата»

Компьютер — это универсальное средство обработки информации. Компьютер может обрабатывать графическую, текстовую, звуковую и числовую информацию.

Но для того чтобы компьютер сумел сделать это, вся информация должна быть представлена в двоичном коде, то есть в виде последовательностей нулей и единиц.

Получаемую числовую, текстовую, графическую и звуковую информацию, человек воспринимает соответственно в виде цифр, букв, графических изображений и звука, а компьютер ее воспринимает в виде двоичного кода — последовательности импульсов.

Если импульс есть то это единица, импульс отсутствует — это ноль. Но иногда бывает и наоборот. Если импульс есть то это ноль, импульс отсутствует — это единица. Одна цифра двоичного кода содержит в себе один бит объема информации.

Вся информация, представленная в компьютере в виде двоичного кода, называется данными.

Для того чтобы компьютер смог обрабатывать данные, он должен получить последовательность инструкций или алгоритм действий для обработки данных. Например, алгоритм для нахождения разности чисел или форматирования текста. Другими словами, для решения задачи компьютер должен получить программу. Компьютерная программа — это алгоритм, записанный на языке программирования и предназначенный для исполнения компьютером.

Компьютеры бывают разнообразные и портативные и настольные и совсем маленькие (карманные). Но устройство каждого из этих компьютеров можно представить в виде такой функциональной схемы. Процессор обрабатывает все данные по соответствующей программе в виде последовательности электрических импульсов: импульс есть — единица, нет — ноль.

Но человеку тяжело воспринимать информацию закодированную таким способом. Поэтому существуют специальные устройства, которые переводят двоичный код компьютера на язык человека. Они называются устройства «вывода».

А устройства, с помощь которых, наоборот, вводят информацию, а в последующем кодируют, чтобы компьютер мог ее обработать, называются устройствами «ввода» информации.

Чтобы компьютер смог выполнить какую-либо программу, то эта программа вместе с данными должна находиться в его оперативной памяти. Во время выполнения программы производится обмен данными между процессором и оперативной памятью. После выключения компьютера вся информация из оперативной памяти стирается. А для постоянного хранения информации, даже когда компьютер выключен, применяется долговременная память.

Взаимодействие между всеми устройствами компьютера осуществляется по магистрали.

Основой компьютера является системная плата. По-другому мы можем называть ее материнской, основной или главной платой. Она представляет собой сложную многослойную плату с большим количеством микросхем. На материнской плате реализована магистраль для обмена информацией между устройствами компьютера. Имеются разъёмы для подключения устройств, для оперативной памяти и, конечно, процессора.

Процессор считается мозгом компьютера. Производительность процессора напрямую зависит от его характеристик. Основные характеристики процессора — это разрядность, тактовая частота и архитектура.

Разрядность — это сколько битов (нулей или единиц) может обработать процессор одновременно. В 1971 году компанией Интел был выпущен первый процессор.

Разрядность у него была всего лишь 4 бита. То есть одновременно он мог обрабатывать 4 бита информации.

У современных компьютеров разрядность процессора 64 бита, в 16 раз больше, чем четыре десятка лет назад.

Частотой процессора определяется количество выполняемых им тактов обработки информации за одну секунду. Одна операция может занимать один или несколько тактов. Единицы измерения тактовой частоты — герцы. В наше время, тактовая частота процессоров может достигать нескольких миллиардов герц. Поэтому ее измеряют в производных единицах от герца — мегагерцах, что составляет миллион герц, и в гигагерцах — это миллиард герц.

Для повышения производительности процессора постоянно совершенствуется его архитектура, иначе говоря — «внутренняя конструкция». В структуру процессора внедряется кэш — сверхоперативная память. Кэш использует небольшую, очень быструю память, которая содержит в себе копии наиболее часто используемых данных из основной памяти.

Также современные процессоры могут иметь уже не одно, а 2, 4, 6 или даже 8 ядер, тем самым выполняя в 2, в 4, в 6 или в 8 раз больше вычислений. Но многие ошибочно полагают, что если ядер больше, то всегда будет прирост производительности. К сожалению если программа не оптимизирована под несколько ядер, то она будет использовать только лишь одно ядро процессора.

Источник: videouroki.net