Принцип работы компьютера его систем и программ

Основные принципы работы компьютера

Компьютер – это техническое средство преобразования информации, в основу работы которого заложены те же принципы обработки электрических сигналов, что и в любом электронном устройстве:

• входная информация, представленная различными физическими процессами, как электрической, так и неэлектрической природы (буквами, цифрами, звуковыми сигналами и т.д.), преобразуется в электрический сигнал;
• сигналы обрабатываются в блоке обработки;
• с помощью преобразователя выходных сигналов обработанные сигналы преобразуются в неэлектрические сигналы (изображения на экране).

Назначение компьютера – обработка различного рода информации и представление ее в удобном для человека виде.

С позиции функционального назначения компьютер – это система, состоящая из 4-х основных устройств, выполняющих определенные функции: запоминающего устройства или памяти, которая разделяется на оперативную и постоянную, арифметико-логического устройства (АЛУ), устройства управления (УУ) и устройства ввода-вывода (УВВ). Рассмотрим их роль и назначение.

КАК РАБОТАЕТ ПРОЦЕССОР

Запоминающее устройство (память) предназначается для хранения информации и команд программы в ЭВМ. Информация, которая хранится в памяти, представляет собой закодированные с помощью 0 и 1 числа, символы, слова, команды, адреса и т.д.

Под записью числа в память понимают размещение этого числа в ячейке по указанному адресу и хранение его там до выборки по команде программы. Предыдущая информация, находившаяся в данной ячейке, перезаписывается. При программировании, например, на языке Паскаль или Си, адрес ячейки связан с именем переменной, которое представляется комбинацией букв и цифр, выбираемых программистом.

Под считыванием числа из памяти понимают выборку числа из ячейки с указанным адресом. При этом копия числа передается из памяти в требуемое устройство, а само число остается в ячейке.

Пересылка информации означает, что информация читается из одной ячейки и записывается в другую.

Адрес ячейки формируется в устройстве управления (УУ), затем поступает в устройство выборки адреса, которое открывает информационный канал и подключает нужную ячейку.

Числа, символы, команды хранятся в памяти на равноправных началах и имеют один и тот же формат. Ни для памяти, ни для самого компьютера не имеет значения тип данных. Типы различаются только при обработке данных программой. Длину, или разрядность, ячейки определяет количество двоичных разрядов (битов).

Каждый бит может содержать 1 или 0. В современных компьютерах длина ячейки кратна 8 битам и измеряется в байтах. Минимальная длина ячейки, для которой можно сформировать адрес, равна 1 байту, состоящему из 8 бит.

Для характеристики памяти используются следующие параметры:

1. емкость памяти – максимальное количество хранимой информации в байтах;
2. быстродействие памяти – время обращения к памяти, определяемое временем считывания или временем записи информации.

Арифметико-логическое устройство (АЛУ). Производит арифметические и логические действия.

Как работает компьютер? Шины адреса, управления и данных. Дешифрация. Взгляд изнутри!

Следует отметить, что любую арифметическую операцию можно реализовать с использованием операции сложения.

Сложная логическая задача раскладывается на более простые задачи, где достаточно анализировать только два уровня: ДА и НЕТ.

Устройство управления (УУ) управляет всем ходом вычислительного и логического процесса в компьютере, т.е. выполняет функции «регулировщика движения» информации. УУ читает команду, расшифровывает ее и подключает необходимые цепи для ее выполнения. Считывание следующей команды происходит автоматически.

Фактически УУ выполняет следующий цикл действий:

1. формирование адреса очередной команды;
2. чтение команды из памяти и ее расшифровка;
3. выполнение команды.

В современных компьютерах функции УУ и АЛУ выполняет одно устройство, называемое центральным процессором.

Источник: palkins.ru

Как работает компьютер — о комплектующих простыми словами

Даже в 2020 году находятся пользователи, которые называют системный блок процессором, и путают объем оперативной памяти с емкостью жесткого диска, либо твердотельного накопителя. Цель данной статьи – в доступной форме рассказать об основных компонентах системы, и о том, какую роль они играют в домашнем ПК. Поскольку такие компьютеры в большинстве случаев предполагают активный гейминг, то и акцент будет во многом смещен в сторону влияния «железа» на производительность в игровых сценариях.

Центральный процессор

Центральный процессор, или CPU – это «мозг» системы, в значительной мере определяющий ее производительность почти во всех режимах работы. Если процессор слишком слабый, то какими бы топовыми не были другие комплектующие, он станет «бутылочным горлышком», ограничивающим возможности компьютера и не позволяющим не то, что играть в современные видеоигры, но даже работать в браузере с несколькими вкладками.

Особенно страдают от низкой производительности CPU нетбуки и ноутбуки бюджетного сегмента, но и в настольные ПК некоторые горе-сборщики умудряются поставить процессор стоимостью 1500 рублей. Необходимый минимум в 2020 году – это актуальный четырехъядерный CPU, если же вы хотите обеспечить какой-никакой запас на будущее, при сборке компьютера с нуля задумывайтесь о шестиядернике. Это может быть как Intel Core i5 (желательно, разгоняемый), так и, например, AMD Ryzen 3600.

А при покупке ноутбука или нетбука обязательно изучайте обзоры и отзывы, чтобы потом не приходилось ждать, пока программа перестанет «тормозить».

Материнская плата

Несмотря на то, что материнская плата не влияет на производительность компьютера напрямую, именно она в наибольшей степени определяет, какие комплектующие могут в нем использоваться, и в каких режимах. За поддержку тех или иных серий процессоров отвечает сокет, а за видеокарту, оперативную память, накопители, вентиляторы и т.д. – разъемы различных типов.

Если ПК собирается с нуля, то «материнка» выбирается не в первую очередь, а в зависимости от выбранного процессора и общего бюджета. Переплачивать за нее не следует, но и брать наиболее дешевые модели недопустимо, если речь не о сверхбюджетной сборке. Так, если вы планируете разгонять процессор, вам подойдет не каждая МП – поддержка разгона должна быть заявлена производителем.

Видеокарта

Видеокарта или графический ускоритель – это компонент системы, больше других влияющий на частоту кадров в актуальных играх. Чтобы комфортно играть в разрешении FullHD или более высоком не на минимальных настройках графики, GPU должен быть как минимум среднего класса – например, NVIDIA GTX 1660 или AMD RX 570. Если же позволяет бюджет, наиболее рациональным приобретением является видеокарта предтопового сегмента – на начало 2020 года это NVIDIA RTX 2070 Super. Она обеспечивает достаточный запас производительности в разрешении FullHD и при этом обладает более-менее адекватной стоимостью, в отличие от старших моделей.

Что касается видеопамяти, которая распаяна на плате графического ускорителя, минимально необходимый объем на сегодняшний день – 4 ГБ. Лучше, если ее будет как минимум 6 ГБ, а 8 обеспечат некоторый резерв на будущие годы. Однако, если карточка относится к среднему сегменту, 8 гигабайт памяти ей ни к чему.

Как правило, влияние объема последней на производительность наблюдается только в тех случаях, когда его начинает не хватать, и система переходит к использованию более медленной оперативной памяти.

Оперативная память

Кстати, о самой оперативной памяти – если говорить упрощенно, в ней хранятся текущие данные системы, программ и игр, к которым обращается процессор. Работает она гораздо быстрее, чем твердотельные накопители и даже жесткие диски, но является энергозависимой, поэтому не подходит для постоянного хранения информации.

В 2020 году абсолютно необходимый минимум оперативной памяти – 8 ГБ, но гораздо лучше, если будет установлено 16, ведь в случае нехватки система обращается к файлу подкачки, а он расположен на более медленных накопителях. На практике это выражается в замедлении работы ПК, а порой и в ощутимых «тормозах».

Чаще всего на материнской плате присутствуют два или четыре слота для оперативки, поэтому в первом случае, если приобретается только один модуль, рекомендуется, чтобы он был на 16 гигабайт. Иначе, когда понадобится апгрейд, могут возникнуть проблемы – разница между 8+8 ГБ и 16+16 ГБ через пару лет будет весьма ощутимой.

Накопители

Обычно в современные ПК в качестве системного диска ставят SSD (твердотельный накопитель). Это разумно – такие носители гораздо быстрее традиционных HDD (жестких дисков), особенно когда речь идет не о линейных чтении и записи, а о произвольных. Отличный вариант – когда на SSD стоит не только система, но и программы, а также актуальные игры. Уделом же жестких дисков остаются медиаколлекции (видео, музыка, картинки и т.д.) и прочие данные, не требующие максимально быстрого доступа. Сочетание твердотельника на 500 ГБ и жесткого диска на 3-4 ТБ можно назвать близким к оптимальному для домашнего ПК.

• Как выбрать SSD накопитель
• Как выбрать HDD диск

Если вы до сих пор не попробовали использовать твердотельный накопитель в качестве системного, настоятельно рекомендуем – разница между скоростью работы Windows, установленной на SSD и на HDD, огромна. В первом случае начальная загрузка проходит за несколько секунд, и система почти сразу готова к работе, во втором же может пройти и несколько минут, если «винда» находится в работе уже долгое время, а не является свежеустановленной.

Кстати, несмотря на то, что в 2019-2020 году на рынке появились твердотельные накопители на дешевой 3D QLC памяти, приобретать их пока не стоит – скоростные характеристики таких девайсов значительно ниже, чем у SSD на 3D TLC памяти. Предположительно, ниже и надежность.

Блок питания

Как очевидно из его названия, блок питания предназначен для снабжения комплектующих компьютера электрическим током. Чтобы ПК работал в нормальном режиме, мощность БП (общая и по линии 12В) должна быть адекватна требованиям, предъявляемым компонентами. Больше всего энергии потребляют процессор и видеокарта, поэтому в первую очередь при выборе блока питания смотрят именно на них.

Вообще, это тот элемент системы, на котором допустимо сэкономить (конечно, в рамках разумного!). Брать модели от китайских Noname-производителей и подвергать компьютер риску, чтобы сэкономить 1000 рублей, нерационально, а вот взять недорогой БП с Bronze сертификатом вместо дорогого с Platinum, чтобы вложить побольше денег в видеокарту или процессор – подход вполне адекватный.

Корпус

Корпус, также именуемый кейсом или шасси, во многом отвечает за организацию воздушных потоков, а значит, и за общее охлаждение компонентов. Также он определяет, какие именно комплектующие можно установить – в небольшой системный блок просто не влезут габаритные кулеры и видеокарты. Для домашнего компьютера достаточно качественного кейса формата Midi Tower с 2-3 комплектными вентиляторами и возможностью разместить выбранное «железо».

Кулер

Процессорный кулер, отвечающий за отвод от процессора лишнего тепла, представляет собой массивный радиатор (часто с несколькими тепловыми трубками) и один или два вентилятора. Существуют как OEM-версии процессоров, поставляющиеся без кулера, так и BOX, имеющие комплектный охладитель.

Если вы планируете разгонять CPU, то ваш выбор – однозначно OEM-версия и мощный кулер от стороннего производителя, если же не планируете – можно рассмотреть и боксовый вариант, но часто самостоятельный выбор системы охлаждения все равно выгоднее.

• Как выбрать процессорный кулер
• Как выбрать корпусные вентиляторы

В этом материале мы разобрали основные комплектующие, входящие в состав системного блока, и кратко рассказали, за что они отвечают. Разумеется, уместить все нюансы в одну статью невозможно, поэтому акцент был смещен в сторону основ, чтобы даже неопытный пользователь после прочтения мог в общих чертах представлять, для чего нужен тот или иной компонент. Спасибо за внимание!

Понравилось? Поделись с друзьями!

Дата: 12.02.2020 Автор/Переводчик: Zio

Источник: linchakin.com

Устройство персонального компьютера: принцип работы, компоненты

В чем сложность? Многие, покупая свой первый персональный компьютер, даже не задумывается, из каких компонентов он состоит – просто выбирают наиболее подходящий по цене готовый вариант. Однако, не зная архитектуры, можно выбрать совсем не то, что вам нужно.

Что делать? Чтобы ваши ожидания оправдались, нужно знать устройство персонального компьютера. Например, что отвечает за скорость работы, какая видеокарта подойдет для игр, а что лучше будет для работы в офисе, нужен ли стандартный или «быстрый» жесткий диск и т. д.

1. Основные компоненты персонального компьютера
2. Устройство системного блока персонального компьютера
3. Материнская плата персонального компьютера
4. Функции процессора в персональном компьютере
5. Устройство оперативной памяти персонального компьютера
6. Графический компонент персонального компьютера – видеокарта
7. Зачем нужен жесткий диск в ПК

Пройди тест и узнай, какая сфера тебе подходит:
айти, дизайн или маркетинг.
Бесплатно от Geekbrains

Основные компоненты персонального компьютера

Человек устроен таким образом, что его вполне можно сравнить с устройством персонального компьютера. Он получает информацию, анализирует ее, осмысливает и делится ею с другими. Давайте проведем аналогию, чем занимается индивид и ПК:

• прием данных (в персональном компьютере это выполняет устройство ввода данных);
• запоминание информации (память ПК);
• мышление (обработка данных);
• передача информации (устройства вывода персонального компьютера).

Персональный компьютер устроен следующим образом:

• Ввод информации на персональный компьютер осуществляется при помощи таких устройств, как клавиатура и мышь, вывод происходит на монитор.
• Для ее обработки и хранения используется процессор, который является частью системного блока.

Для вас подарок! В свободном доступе до 18.06 —>
Скачайте ТОП-10 нейросетей, которые помогут облегчить
вашу работу
Чтобы получить подарок, заполните информацию в открывшемся окне

Эти устройства составляют базу персонального компьютера. Разберем их подробнее.

Устройство системного блока персонального компьютера

Системные блоки различны по форме корпуса: горизонтальные, (desktop), так и вертикальные (tower).

Вид вертикальных системных блоков зависит от их размера:

• полноразмерный (big tower);
• среднеразмерный (midi tower);
• малоразмерный (mini tower).

Горизонтальные системные блоки бывают плоские и особо плоские (slim).

Выбор пользователя зависит от его вкуса и от того, насколько модернизированная модель необходима.

Чаще всего, покупатели персонального компьютера останавливают свой выбор на корпусе mini tower. Преимущество заключается в небольших размерах, поэтому его можно разместить прямо на рабочем столе, или же установить рядом, используя тумбочку или специальную подставку. Стоит отметить, что в mini tower можно разместить от 5 до 7 плат расширения.

При выборе стоит уделить внимание такому параметру, как форм-фактор, который влияет на требования к устройствам, размещаемым в корпусе. Наибольшим спросом пользуются AT и АТХ.

Важно, что форм-фактор обязательно должен согласовываться с форм-фактором материнской платы ПК.

Корпуса ПК продаются в комплекте с блоком питания, основной характеристикой которого является мощность. Чаще всего предпочтение отдается показателю, который варьируется в диапазоне от 200 до 250 Ватт.

Говоря об устройстве персонального компьютера, стоит отметить, что в состав системного блока входят:

• Материнская плата.
• Процессор.
• Шинные интерфейсы материнской платы.
• Оперативная память.
• Микросхема ПЗУ и система BIOS.
• Энергонезависимая память CMOS.
• Жесткий диск.
• Дисковод гибких дисков.
• Дисковод компакт-дисков CD-ROM.

Узнай, какие
ИТ-профессии входят
в ТОП-30 с доходом от 200 000 ₽/мес

Команда GeekBrains совместно с международными специалистами по развитию карьеры подготовили материалы, которые помогут вам начать путь к профессии мечты.

Подборка содержит только самые востребованные и высокооплачиваемые специальности и направления в IT-сфере. 86% наших учеников с помощью данных материалов определились с карьерной целью на ближайшее будущее!

Скачивайте и используйте уже сегодня:

Александр Сагун
Эксперт GeekBrains

Топ-30 самых востребованных и высокооплачиваемых профессий 2023

Поможет разобраться в актуальной ситуации на рынке труда

Подборка 50+ ресурсов об IT-сфере

Только лучшие телеграм-каналы, каналы Youtube, подкасты, форумы и многое другое для того, чтобы узнавать новое про IT

ТОП 50+ сервисов и приложений от Geekbrains

Безопасные и надежные программы для работы в наши дни

Скачать подборку бесплатно
Уже скачали 21264

Ниже мы остановимся подробнее на главных компонентах системного блока.

Материнская плата персонального компьютера

Под этим термином понимается плата, включающая в себя процессор, оперативную память, видеокарту, жесткие диски и пр. Ее название можно объяснить тем, что она является аппаратным устройством персонального компьютера, которое питает все остальные комплектующие.

Наличие форм-фактора — это одна из важных характеристик материнской платы. Чаще всего для домашних компьютеров, подходящих для выполнения простых задач, актуальны форм-факторы:

Сегодня большим спросом среди покупателей пользуется продукция таких компаний, как Gigabyte и Asus.

ATX – это плата, имеющая полноценный функционал. Она отличается от других тем, что на ней размещено большое количество различных слотов, их можно использовать не только для оперативной памяти, но и с целью подключения жестких дисков. Таким образом, ATX примечательна солидным потенциалом для разгона.

Mini ATX отличается от предыдущей размером. Соответственно, и слотов здесь установлено меньше. Ее преимущество заключается в невысокой стоимости, такое устройство вполне подойдет для бюджетных офисных ПК.

Стоит выделить и серверные платы. Они отличаются от классических тем, что имеет не менее двух сокетов для процессора, количество слотов значительно больше.

Производители материнских плат ежегодно модернизируют свои устройства. Этому моменту есть смысл уделить внимание при обновлении ПК, потому что усовершенствованные комплектующие не всегда могут работать при старой плате.

Функции процессора в персональном компьютере

Процессор программисты называют сердцем ПК. Ведь именно он является главным устройством в его составе, через него проходят все сведения, обрабатываются и распределяются между остальными составными частями. Процессор включает в себя текстолит, на нем устанавливаются микроконтроллеры и кристалл. Последний выполняет вычислительную функцию. Сверху все элементы накрываются крышкой из металла.

В целях защиты кристалл обрабатывают специальной термопастой, которая отводит тепло на крышку. Она охлаждается радиатором.

Сегодня производители устанавливают в процессор два кристалла, один из них — это встроенная видеокарта, которая отвечает за обработку графической информации.

Считается, что процессоры высокого качества производят компании Intel и AMD. Intel выпускает серию Core I, AMD – Ryzen. Они отличаются друг от друга тем, что AMD имеет микроножи.

Кроме того, для AMD необходима специальная материнская плата, имеющая AM4 сокет. Для использования потребуется израсходовать больше электрической энергии, но она имеет наименьшую стоимость.

Если раньше AMD выпускали процессоры, тепловыделение которых оставляло желать лучшего, и устройство быстро выходило из строя, то сегодня ситуация обстоит иначе. Появились усовершенствованные модели Ryzen, в которых такой проблемы не возникает.

Компания Intel пользуется высокой популярностью за счет своей безупречной репутации. Их процессоры идеальны для работы с графической и видеоинформацией. Устройства не имеют ножек, для их использования не требуется больших энергетических затрат, но они имеют некоторые проблемы с тепловыделением.

Мощность устройств напрямую зависит от числа ядер и частоты, выраженной гигагерцами.

Самая выдающаяся модель от Intel – это Core I9 9900K. Такой процессор имеет 8 ядер, частота составляет 3,6 гигагерц. Его работа происходит на основании сокета материнской платы LGA 1151v2.

У AMD тоже есть фаворит. Это Ryzen 7 3800X. Модель имеет 8 ядер, а также 8 дополнительных виртуальных элементов. Их частота равна 3,9 гигагерцам, работают на сокете материнской платы SocketAM4.

Производительность процессоров от обеих компаний примерно одинакова.

Вопрос тепловыделения стоит достаточно остро, так как современные устройства имеют высокую мощность и способны одновременно выполнять огромное количество операций. Естественно, чем сложнее задача – тем сильнее нагревается процессор, если охлаждение недостаточное, то температура может подняться до +90 градусов, что повлияет на работоспособность кристалла.

Специалисты разработали две системы охлаждения:

Водяная система охлаждения спроектирована таким образом, что она имеет два шланга, подключенные к радиатору. По ним циркулирует жидкость. Охлаждение процессора происходит за счет вентилятора, прикрепленного к корпусу.

В воздушной системе охлаждения вентилятор устанавливается на самом радиаторе.

Обе системы имеют свои достоинства и недостатки:

• Водяная система охлаждения достаточно мощная, но она требует своевременного обслуживания. Необходимо регулярно проверять уровень жидкости и поддерживать работоспособное состояние шлангов.
• Воздушная охлаждает ничуть не хуже, чем водяная, не требует серьезных мероприятий в обслуживании, следует только проверять, чтобы на вентиляторе не копилась пыль. Но здесь есть существенный недостаток – такая система имеет значительные размеры и занимает много места.

Только до 19.06
Скачай подборку тестов, чтобы определить свои самые конкурентные скиллы
Список документов:

Тест на определение компетенций

Чек-лист «Как избежать обмана при трудоустройстве»

Инструкция по выходу из выгорания

Чтобы зарегистрироваться на бесплатный интенсив и получить в подарок подборку файлов от GeekBrains, заполните информацию в открывшемся окне

Специалисты рекомендуют устанавливать воздушную систему с большим радиатором. Если он будет иметь восемь медных трубок – прекрасно. Этот выбор позволит обеспечить полноценное рассеивание тепла, при этом процессор не будет разгоняться.

Наибольшей популярностью пользуются продукты от Deep Cool, Thermaltake, Thermalright.

Водяной системе следует отдавать предпочтение в том случае, если процессор во время работы сильно разгоняется и нагревается до высокой температуры. Здесь стоит отметить системы, выпускаемые компанией Corsair.

Устройство оперативной памяти персонального компьютера

Оперативная память – это очередное устройство, которое входит в состав ПК. С его помощью программы фиксируют информацию, затем она обрабатывается процессором. Преимущество оперативной памяти заключается в высокой скорости обработки данных, а также в том, что ее очищение для следующих манипуляций происходит в автоматическом режиме.

Оперативная память имеет стандарт – DDR, в настоящее время – DDR4. Измерение ее объема и производительности определяется гигабайтами, а частота – мегагерцами.

К продаже предлагаются модели, объем которых составляет 4, 8, 16 и 32 гигабайта. Последние два варианта являются предпочтительными для игровых моделей ПК.

При сборке персонального компьютера лучше отдать предпочтение сразу нескольким планкам с объемом по 8 гигабайт, если одна из них выйдет из строя, ее заменит другая. Высоким качеством отличаются устройства от Kingston с моделью HyperX.

Если объем недостаточный, это обязательно заметят любители видеоигр. Когда память закончится, ПК станет использовать жесткий диск для подкачивания файлов.

Графический компонент персонального компьютера — видеокарта

Видеокарта – это графический процессор, функционал которого заключается в вычислениях в графических приложениях и различных играх. Некоторые производители ПК устанавливают ее внутри материнской платы. Такое расположение имеет важный недостаток: видеокарта ввиду невысокой производительности может работать только с простейшими ресурсами. В некоторых случаях для работы с графикой приходится приобретать дополнительную видеокарту.

Самые популярные сегодня производители видеочипов:

Источник: gb.ru