Informații cu care funcționează computerul. Cum funcționează un computer personal? Părți vitale ale oricărui computer

Astăzi, computerele au devenit atât de ferm stabilite în viața noastră încât pare imposibil să ne imaginăm existența fără ele. Cu toate acestea, majoritatea utilizatorilor aproape niciodată nu se gândesc la modul în care funcționează toate aceste sisteme. Se va discuta mai departe (pentru „manichi”, ca să spunem așa). Desigur, nu va fi posibil să descrieți totul în detaliu și să acoperiți toate aspectele tehnice (și majoritatea oamenilor nu au nevoie de acest lucru). Prin urmare, ne vom limita la aspectele principale, vorbind într-un limbaj simplu „uman”.

Calculator pentru manechine: componente de bază

Când vorbim despre structura oricărui dispozitiv computer, ar trebui să se înțeleagă clar că acesta constă practic din hardware și software.

Hardware se referă la toate dispozitivele conectate care, ca să spunem așa, pot fi atinse cu mâinile tale (procesoare, stick-uri de memorie, hard disk, monitoare, adaptoare video, audio și sunet, tastatură, mouse, dispozitive periferice precum imprimante, scanere etc.). d.). Oamenii numesc uneori toate aceste componente „hardware de computer”.

Partea software este formată din multe componente, printre care rolul principal este jucat de sistemul de operare, pe baza cărora se realizează interacțiunea între partea hardware și alte programe și drivere de dispozitiv instalate în ea - programe speciale cu ajutorul cărora sistemul de operare poate interacționa cu hardware-ul în sine și îl poate folosi atunci când efectuează anumite sarcini.

De aici este ușor de concluzionat că principiul principal de funcționare al unui computer de orice tip este interacțiunea componentelor hardware și software. Dar aceasta este doar ideea de suprafață. Aceste procese vor fi descrise puțin mai târziu.

Hardware de calculator

În hardware, așa cum cred mulți, procesorul și memoria RAM sunt pe primul loc. În parte, acest lucru este adevărat. Acestea asigură executarea tuturor comenzilor programului și fac posibilă lansarea anumitor procese.

Pe de altă parte, dacă sapi mai adânc, nici o singură componentă „hardware” în sine nu valorează nimic, pentru că pentru a fi folosită trebuie conectată undeva. Și aici, o importanță primordială se acordă așa-numitelor plăci de bază (cunoscute în mod popular ca „plăci de bază”) - dispozitive speciale pe care sunt montate toate celelalte componente, microcircuite etc. În acest sens, principiul de bază al funcționării computerului (funcționarea corectă). fără defecțiuni) este să conectați corect toate componentele hardware prin controlerele corespunzătoare la sloturi sau conectori speciali de pe placa în sine. Există reguli aici, de exemplu, cu privire la utilizarea corectă a magistralelor PCI, cu privire la conectarea hard disk-urilor și a unităților amovibile folosind principiul Master/Slave etc.

Separat, de menționat informațiile pe care sunt înregistrate informațiile, parcă pentru totdeauna, și memoria cu acces aleatoriu (RAM) folosită pentru executarea componentelor software.

Tipuri de software

Principiul software al funcționării computerului implică utilizarea unui software adecvat pentru a îndeplini sarcinile atribuite.

În înțelegerea generală, software-ul este împărțit în mai multe categorii, printre care putem distinge separat software-ul de sistem și includem sistemele de operare în sine, driverele de dispozitiv și, uneori, utilitățile de service necesare pentru a asigura funcționarea corectă a întregului sistem. Acesta este, ca să spunem așa, un shell obișnuit în care sunt încorporate programe și aplicații. Software-ul de acest tip are un accent strict, adică este concentrat pe realizarea unei sarcini specifice.

Dar din moment ce vorbim despre care sunt principiile de bază ale funcționării computerului într-un sens general, software-ul de sistem este primul. În continuare, să vedem cum începe întregul sistem informatic.

Lecție de informatică. Computer: porniți și verificați dispozitivele

Probabil, mulți utilizatori de PC-uri desktop au observat că atunci când pornesc computerul, se aude un sunet caracteristic din difuzorul sistemului. Puțini oameni îi acordă atenție, dar din aspectul său putem concluziona că toate dispozitivele hardware funcționează normal.

Ce se întâmplă? Principiul de funcționare al unui computer este că atunci când alimentarea este furnizată unui cip special, numit dispozitiv primar de intrare/ieșire, toate dispozitivele sunt testate. Primul pas este detectarea problemelor în funcționarea adaptorului video, deoarece, dacă nu este în regulă, sistemul pur și simplu nu va putea afișa informații vizuale pe ecran. Abia atunci se determină tipul procesorului și caracteristicile acestuia, parametrii RAM, hard disk-urile și alte dispozitive. De fapt, BIOS-ul stochează inițial informații despre întregul hardware.

Opțiuni de descărcare

Există, de asemenea, un sistem de selectare a unui dispozitiv de pornire (hard disk, suport optic, dispozitiv USB, rețea etc.). În orice caz, principiul suplimentar al funcționării computerului în ceea ce privește pornirea este că dispozitivul trebuie să aibă așa-numita înregistrare de pornire, care este necesară pentru a porni sistemul.

Pornirea sistemului de operare

Pentru a încărca sistemul de operare, aveți nevoie de un bootloader special, care inițializează nucleul de sistem înregistrat pe hard disk și îl plasează în RAM, după care controlul proceselor este transferat către sistemul de operare însuși.

În plus, înregistrarea principală de boot poate avea setări mai flexibile, dând utilizatorului dreptul de a alege sistemul de pornire. Dacă pornirea se face de pe un mediu amovibil, codul de pornire executabil este citit de pe acesta, dar încărcarea se efectuează în orice caz numai dacă BIOS-ul determină codul executabil ca fiind valid. În caz contrar, pe ecran va apărea o notificare despre imposibilitatea pornirii, cum ar fi că partiția de boot nu a fost găsită. În acest caz, uneori este folosit un tabel de partiții, care conține informații despre toate unitățile logice în care poate fi împărțit unitatea de disc. Printre altele, accesul la informații depinde direct de structura de organizare a fișierelor, care se numește sistem de fișiere (FAT, NTFS etc.).

Rețineți că aceasta este cea mai primitivă interpretare a procesului de încărcare, deoarece în realitate totul este mult mai complicat.

lansarea programelor

Deci, sistemul de operare s-a încărcat. Acum să ne concentrăm asupra funcționării programelor și aplicațiilor. Procesorul central și RAM sunt în primul rând responsabile pentru execuția lor, ca să nu mai vorbim de driverele altor dispozitive implicate.

Principiul de funcționare a memoriei computerului este că atunci când un fișier executabil al unui program sau alt obiect este lansat de pe ROM sau medii amovibile, când aplicația joacă un rol complementar, unele componente asociate, cel mai adesea dinamice, sunt plasate în memoria cu acces aleatoriu. (RAM) prin bibliotecile nucleului de sistem (deși pentru programele simple prezența lor poate să nu fie furnizată) și driverele de dispozitiv necesare pentru funcționare.

Acestea asigură comunicarea între sistemul de operare, programul în sine și utilizator. Este clar că cu cât RAM este mai mare, cu atât mai multe componente pot fi încărcate în ea și cu atât procesarea lor va avea loc mai rapid. Când sosesc comenzile de interacțiune, procesorul central intră în joc și efectuează toate acțiunile de calcul din sistem. Când aplicația se termină de rulat sau când computerul este oprit, toate componentele din RAM sunt descărcate. Dar asta nu se întâmplă întotdeauna.

Modificarea setărilor sistemului

Unele procese pot locui permanent în RAM. Prin urmare, acestea trebuie oprite manual. În sistemele Windows, multe servicii pornesc automat, dar sunt complet inutile pentru utilizator. În acest caz, se aplică setarea de rulare automată. În cea mai simplă versiune, sunt folosite programe de optimizare care curăță procesele inutile și elimină automat deșeurile computerului. Dar aceasta este o conversație separată.

Răspunsuri la întrebări:

1. ce s-a întâmplat software de aplicație;
2. ce s-a întâmplat programul sistemului;
3. ce s-a întâmplat controlor;
4. ce s-a întâmplat conducător auto.

Înainte de a începe povestea despre ce să faci cu computerul după ce îl pornesc, aș dori să mă opresc pe scurt asupra principiilor de funcționare a sistemului informatic.

Tot acel „farmec” pe care l-ați achiziționat din magazin și despre care a fost discutat pe scurt mai devreme, se numește de obicei „hardware” de computer (în jargonul informaticienilor) sau componenta hardware a unui sistem informatic (în limbaj științific).

Hardware-ul computerului poate fi comparat cu cadavrul unei persoane moarte (sau, cel puțin, adormit, astfel încât totul să nu fie atât de sumbru). Se pare că există un computer, dar deocamdată este un circuit electronic mare absolut inutil, deoarece nu își poate îndeplini funcția principală. Pentru a „reanima” un computer (pentru a insufla un suflet într-un corp mort sau adormit), aveți nevoie de software adecvat (programe de calculator sau software). Doar sub influența unor programe adecvate un sistem informatic poate dezvălui potențialul enorm pe care o persoană l-a pus în el!

Cel mai popular mod de a distribui software este CD-urile (CD, DVD) sau Internetul. Software-ul poate fi împărțit în două categorii fundamental diferite: software de aplicațieȘi programul sistemului.

Software de aplicație- acestea sunt direct acele programe pe care utilizatorul le descarcă (instalează) pe computerul său și apoi lucrează în ele. De exemplu, pachetul software Microsoft Office (Word, Excel, Power Point) este un program pentru lucrul cu documente text, foi de calcul și prezentări. Da, orice jucărie instalată pe un computer este un software de aplicație. Aplicația software lucrează direct cu utilizatorul și efectuează una sau alta sarcină a aplicației.

Programul sistemului- Acestea sunt programe concepute pentru a controla funcționarea unui computer și a echipamentelor periferice. Acesta este sistemul de operare, driverele, BIOS-ul. Software-ul de sistem funcționează practic cu hardware-ul computerului, „spunând” ce și cum să faceți cu informațiile primite.

Când computerul este pornit, alimentarea este furnizată unui cip BIOS special (sistem de intrare/ieșire de bază), care controlează încărcarea inițială a hardware-ului computerului. În timpul procesului de pornire, sistemele și nodurile computerizate sunt testate, se determină configurația sistemului informatic (ce este inclus în sistemul informatic, ce echipament extern este conectat). Apoi sistemul de operare începe să se încarce (în marea majoritate a cazurilor aceasta va fi una dintre versiunile de Windows). Ar trebui să fi instalat sistemul de operare pe computer când l-ați achiziționat. Windows realizează configurarea finală a întregului sistem și aduce toate echipamentele în stare de funcționare. Toate lucrările ulterioare ale computerului au loc sub controlul Windows.

Toate echipamentele periferice sunt conectate la sistemul informatic principal (în linii mari, la procesor) prin special controlorii(mai precis, echipamentul este conectat la conectorul corespunzător de pe unitatea de sistem; prin urmare, putem spune că echipamentul este conectat la controler printr-un conector). Controlor- Acesta este un circuit electronic special conceput pentru dispozitivul dumneavoastră.

Pentru ca controlerul să coordoneze corect funcționarea computerului și a dispozitivului periferic conectat, este necesar să descărcați șoferii. Conducător auto- acesta este un program de control special care „spune” controlerului ce și cum ar trebui să facă. Driverele sunt de obicei scrise de dezvoltatorii de dispozitive periferice și livrate împreună cu acele dispozitive. De exemplu, atunci când cumpărați o imprimantă sau un scanner, veți găsi în cutie un CD cu drivere care vor trebui instalate pe computer pentru ca echipamentul să funcționeze corect.

Arhitectura computerelor moderne a fost dezvoltată încă din 1945. În această metodă, comenzile și datele sunt stocate împreună în memoria computerului. Un set de instrucțiuni, numit program, și date sunt încărcate în memorie. Memoria este împărțită în celule individuale, astfel încât atât comenzile, cât și datele pot fi găsite în orice moment.

Unitatea centrală de procesare (CPU) conține un numărător de programe care menține ordinea instrucțiunilor. După fiecare operație, contorul programului avansează cu un pas.
Alte componente ale CPU includ un modul de control, care direcționează pas cu pas operațiunile de prelucrare a datelor; un modul logic aritmetic (ALM) care efectuează operații de adunare, scădere și comparare.
În dreapta sunt pași care explică modul în care un computer manipulează comenzile și datele pentru a efectua o sarcină simplă de adăugare. Programul solicită computerului să adauge două numere și să-și amintească suma lor - așa cum este indicat pe a treia linie de pe ecran (mai jos), care scrie „30 C = A+B”. Sunt mulți pași necesari pentru a finaliza această sarcină, dar fiecare pas durează doar treizeci de miliarde de secundă și calculele sunt foarte rapide. Deși toate numerele din interiorul computerului sunt scrise în binar, aici sunt reprezentate în zecimală pentru a le face mai ușor de citit.

Instruirea calculatorului
Operatorul a notat un scurt program în limbajul de calculator BASIC. Primele două linii, numerele 10 și 20 (în stânga), îi spun computerului să preia numerele de pe tastatură. Diagramele din dreapta arată modul în care computerul execută a treia comandă. Această comandă, „C = A+B”, îi spune computerului să adauge numerele A și B, iar a patra linie îi spune computerului să-și amintească rezultatul. Linia 50 încheie programul. În acest caz, A este în celula 86, B este în celula 87 și C va fi definit în celula 88.

1. Primele instrucțiuni. Modulul de control primește comenzi de la celulele 78 și 79. După decodificarea comenzilor, știe că trebuie să livreze date din celula 86.

2. Mișcarea primului număr. Modulul de control copiază A - numărul „3” din celula 86 și îl plasează într-unul dintre registre - stocare temporară pentru o cantitate mică de date.

3. Citirea comenzii „Adăugare”. Modulul de control primește următoarea comandă - comanda „adăugare” - de la celulele 80 și 81 și decodifică aceste comenzi.

4. Citirea datelor. În urma comenzilor, modulul de control copiază valoarea B egală cu 2 din celula 87 și o plasează în ALM.

5. Adăugarea datelor. Primul număr este preluat din memoria centrală a procesorului și trimis la ALM, unde se efectuează operații matematice. Un computer poate adăuga două numere.

6. Depozitare temporară. Suma adăugată este stocată temporar într-un registru al CPU până când modulul de control primește instrucțiuni suplimentare de la utilizator.

7. Însumarea. Modulul de control primește o comandă de la celula 82 pentru a stoca datele în memorie la poziția 88, unde vor fi ușor accesibile pentru calculele ulterioare

8. Depozitare. Modulul de control plasează cantitatea, numărul „5”, în celula 88 în conformitate cu comanda, completând cele opt operațiuni necesare pentru a finaliza o stivă de toogoamma.

Arhitectura computerelor moderne a fost dezvoltată încă din 1945. În această metodă, comenzile și datele sunt stocate împreună în memoria computerului. Un set de instrucțiuni, numit program, și date sunt încărcate în memorie. Memoria este împărțită în celule individuale, astfel încât atât comenzile, cât și datele pot fi găsite în orice moment.

Unitatea centrală de procesare (CPU) conține un numărător de programe care menține ordinea instrucțiunilor. După fiecare operație, contorul programului avansează cu un pas.
Alte componente ale CPU includ un modul de control, care direcționează pas cu pas operațiunile de prelucrare a datelor; un modul logic aritmetic (ALM) care efectuează operații de adunare, scădere și comparare.
În dreapta sunt pași care explică modul în care un computer manipulează comenzile și datele pentru a efectua o sarcină simplă de adăugare. Programul solicită computerului să adauge două numere și să-și amintească suma lor - așa cum este indicat pe a treia linie de pe ecran (mai jos), care scrie „30 C = A+B”. Sunt mulți pași necesari pentru a finaliza această sarcină, dar fiecare pas durează doar treizeci de miliarde de secundă și calculele sunt foarte rapide. Deși toate numerele din interiorul computerului sunt scrise în binar, aici sunt reprezentate în zecimală pentru a le face mai ușor de citit.

Instruirea calculatorului
Operatorul a notat un scurt program în limbajul de calculator BASIC. Primele două linii, numerele 10 și 20 (în stânga), îi spun computerului să preia numerele de pe tastatură. Diagramele din dreapta arată modul în care computerul execută a treia comandă. Această comandă, „C = A+B”, îi spune computerului să adauge numerele A și B, iar a patra linie îi spune computerului să-și amintească rezultatul. Linia 50 încheie programul. În acest caz, A este în celula 86, B este în celula 87 și C va fi definit în celula 88.

1. Primele instrucțiuni. Modulul de control primește comenzi de la celulele 78 și 79. După decodificarea comenzilor, știe că trebuie să livreze date din celula 86.

2. Mișcarea primului număr. Modulul de control copiază A - numărul „3” din celula 86 și îl plasează într-unul dintre registre - stocare temporară pentru o cantitate mică de date.

3. Citirea comenzii „Adăugare”. Modulul de control primește următoarea comandă - comanda „adăugare” - de la celulele 80 și 81 și decodifică aceste comenzi.

4. Citirea datelor. În urma comenzilor, modulul de control copiază valoarea B egală cu 2 din celula 87 și o plasează în ALM.

5. Adăugarea datelor. Primul număr este preluat din memoria centrală a procesorului și trimis la ALM, unde se efectuează operații matematice. Un computer poate adăuga două numere.

6. Depozitare temporară. Suma adăugată este stocată temporar într-un registru al CPU până când modulul de control primește instrucțiuni suplimentare de la utilizator.

7. Însumarea. Modulul de control primește o comandă de la celula 82 pentru a stoca datele în memorie la poziția 88, unde vor fi ușor accesibile pentru calculele ulterioare

8. Depozitare. Modulul de control plasează cantitatea, numărul „5”, în celula 88 în conformitate cu comanda, completând cele opt operațiuni necesare pentru a finaliza o stivă de toogoamma.

Un computer personal este un sistem tehnic universal.

Configurația sa (compoziția echipamentului) poate fi modificată în mod flexibil, după cum este necesar.

Cu toate acestea, există un concept de configurație de bază care este considerată tipică. De obicei, computerul vine cu acest kit.

Conceptul de configurație de bază poate varia.

În prezent, patru dispozitive sunt luate în considerare în configurația de bază:

• unitate de sistem;
• monitor;
• tastatură;
• mouse.

Pe lângă calculatoarele cu o configurație de bază, computerele multimedia echipate cu cititor de CD-uri, difuzoare și microfon devin din ce în ce mai frecvente.

Referinţă: „Yulmart”, de departe cel mai bun și mai convenabil magazin online unde gratuit Veți fi informat atunci când cumpărați un computer cu orice configurație.

Unitatea de sistem este unitatea principală în care sunt instalate cele mai importante componente.

Dispozitivele situate în interiorul unității de sistem sunt numite interne, iar dispozitivele conectate la aceasta din exterior sunt numite externe.

Dispozitivele suplimentare externe concepute pentru intrarea, ieșirea și stocarea pe termen lung a datelor sunt numite și periferice.

Cum funcționează unitatea de sistem

În aparență, unitățile de sistem diferă prin forma carcasei.

Carcasele computerelor personale sunt produse în versiuni orizontale (desktop) și verticale (turn).

Carcasele verticale se disting prin dimensiuni:

• full-size (turn mare);
• de dimensiuni medii (turn midi);
• de dimensiuni mici (mini turn).

Printre carcasele care au un design orizontal, sunt plate și mai ales plate (subțiri).

Alegerea unuia sau altuia tip de carcasă este determinată de gustul și nevoile de modernizare a computerului.

Cel mai optim tip de carcasă pentru majoritatea utilizatorilor este o carcasă mini turn.

Are dimensiuni mici si poate fi asezat comod atat pe desktop, pe o noptiera langa birou, fie pe un suport special.

Are suficient spațiu pentru a găzdui cinci până la șapte carduri de expansiune.

Pe lângă formă, pentru carcasă este important un parametru numit factor de formă.

În prezent, sunt utilizate în principal cazuri de doi factori de formă: AT și ATX.

Factorul de formă al carcasei trebuie să fie în concordanță cu factorul de formă al plăcii principale (de sistem) a computerului, așa-numita placă de bază.

Carcasele computerelor personale sunt furnizate cu o sursă de alimentare și, astfel, puterea sursei de alimentare este, de asemenea, unul dintre parametrii carcasei.

Pentru modelele de masă este suficientă o sursă de alimentare de 200-250 W.

Unitatea de sistem include (poate găzdui):

• Placa de baza
• Cip ROM și sistem BIOS
• Memorie CMOS nevolatilă
• HDD

Placa de baza

Placa de baza (placa de baza) - placa principală a unui computer personal, care este o foaie de fibră de sticlă acoperită cu folie de cupru.

Prin gravarea foliei se obțin conductoare subțiri de cupru care conectează componentele electronice.

Placa de baza contine:

• procesor - cip principal care efectuează cele mai multe operații matematice și logice;
• magistrale - seturi de conductori prin care se fac schimb de semnale între dispozitivele interne ale calculatorului;
• memorie cu acces aleatoriu (memorie cu acces aleatoriu, RAM) - un set de cipuri concepute pentru a stoca temporar date atunci când computerul este pornit;
• ROM (memorie numai pentru citire) este un cip conceput pentru stocarea pe termen lung a datelor, inclusiv atunci când computerul este oprit;
• kit de microprocesor (chipset) - un set de cipuri care controlează funcționarea dispozitivelor interne ale computerului și determină funcționalitatea de bază a plăcii de bază;
• conectori pentru conectarea dispozitivelor suplimentare (sloturi).

(microprocesor, unitate centrală de procesare, CPU) - principalul cip de calculator în care sunt efectuate toate calculele.

Este un cip mare care poate fi găsit cu ușurință pe placa de bază.

Procesorul are un radiator mare cu aripioare de cupru răcit de un ventilator.

Din punct de vedere structural, procesorul este format din celule în care datele nu pot fi doar stocate, ci și modificate.

Celulele interne ale procesorului se numesc registre.

De asemenea, este important de reținut că datele introduse în unele registre nu sunt considerate date, ci instrucțiuni care controlează prelucrarea datelor în alte registre.

Printre registrele procesorului se numără cele care, în funcție de conținutul lor, sunt capabile să modifice execuția comenzilor. Astfel, controlând trimiterea datelor către diferite registre ale procesorului, puteți controla procesarea datelor.

Pe asta se bazează execuția programului.

Procesorul este conectat la restul dispozitivelor computerului, și în primul rând la RAM, prin mai multe grupuri de conductori numite magistrale.

Există trei magistrale principale: magistrală de date, magistrală de adrese și magistrală de comandă.

Autobuz de adrese

Procesoarele Intel Pentium (și anume, sunt cele mai comune în computerele personale) au o magistrală de adrese pe 32 de biți, adică este formată din 32 de linii paralele. În funcție de dacă există sau nu tensiune pe oricare dintre linii, ei spun că această linie este setată la unu sau la zero. Combinația de 32 de zerouri și unu formează o adresă de 32 de biți care indică una dintre celulele RAM. Procesorul este conectat la acesta pentru a copia datele din celulă într-unul dintre registrele sale.

Autobuz de date

Această magistrală copiază datele din RAM în registrele procesorului și înapoi. În calculatoarele construite pe procesoare Intel Pentium, magistrala de date este pe 64 de biți, adică este formată din 64 de linii, de-a lungul cărora sunt primiți 8 octeți odată pentru procesare.

Autobuz de comandă

Pentru ca procesorul să prelucreze datele, are nevoie de instrucțiuni. Trebuie să știe ce să facă cu octeții stocați în registrele sale. Aceste comenzi vin la procesor și din RAM, dar nu din acele zone în care sunt stocate matrice de date, ci din unde sunt stocate programe. Comenzile sunt de asemenea reprezentate în octeți. Cele mai simple comenzi se încadrează într-un octet, dar există și cele care necesită doi, trei sau mai mulți octeți. Cele mai multe procesoare moderne au o magistrală de instrucțiuni pe 32 de biți (de exemplu, procesorul Intel Pentium), deși există procesoare pe 64 de biți și chiar procesoare pe 128 de biți.

În timpul funcționării, procesorul deservește datele aflate în registrele sale, în câmpul RAM, precum și datele aflate în porturile externe ale procesorului.

Acesta interpretează unele dintre date direct ca date, unele dintre date ca date de adresă și altele ca comenzi.

Setul de instrucțiuni posibile pe care un procesor le poate executa asupra datelor formează așa-numitul sistem de instrucțiuni al procesorului.

Principalii parametri ai procesoarelor sunt:

• tensiune de operare
• adâncimea de biți
• frecvența ceasului de funcționare
• multiplicator intern de ceas
• mărimea cache-ului

Tensiunea de funcționare a procesorului este asigurată de placa de bază, astfel încât diferite mărci de procesoare corespund diferitelor plăci de bază (trebuie selectate împreună). Pe măsură ce tehnologia procesorului se dezvoltă, tensiunea de operare scade treptat.

Capacitatea procesorului arată câți biți de date poate primi și procesa în registrele sale la un moment dat (într-un ciclu de ceas).

Procesorul se bazează pe același principiu de ceas ca într-un ceas obișnuit. Executarea fiecărei comenzi necesită un anumit număr de cicluri de ceas.

Într-un ceas de perete, ciclurile de oscilație sunt stabilite de un pendul; la ceasurile mecanice manuale sunt fixate de un pendul cu arc; În acest scop, ceasurile electronice au un circuit oscilator care setează ciclurile ceasului la o frecvență strict definită.

Într-un computer personal, impulsurile de ceas sunt setate de unul dintre microcircuitele incluse în kitul de microprocesor (chipset) situat pe placa de bază.

Cu cât este mai mare frecvența de ceas care ajunge la procesor, cu atât poate executa mai multe comenzi pe unitatea de timp, cu atât performanța sa este mai mare.

Schimbul de date în cadrul procesorului are loc de câteva ori mai rapid decât schimbul cu alte dispozitive, cum ar fi RAM.

Pentru a reduce numărul de accesări la RAM, în interiorul procesorului este creată o zonă tampon - așa-numita memorie cache Aceasta este ca „super-RAM”.

Când procesorul are nevoie de date, mai întâi accesează memoria cache și numai dacă datele necesare nu sunt acolo accesează RAM.

Primind un bloc de date din RAM, procesorul îl introduce simultan în memoria cache.

Accesele reușite la memoria cache se numesc accesări cache.

Cu cât este mai mare dimensiunea cache-ului, cu atât este mai mare rata de accesare, motiv pentru care procesoarele de înaltă performanță vin cu o dimensiune mai mare a cache-ului.

Memoria cache este adesea distribuită pe mai multe niveluri.

Cache-ul de prim nivel rulează pe același cip ca și procesorul însuși și are un volum de ordinul a zeci de kiloocteți.

Cache-ul L2 este fie pe matrița procesorului, fie pe același nod cu procesorul, deși este executat pe un matriță separat.

Cache-urile de primul și al doilea nivel funcționează la o frecvență compatibilă cu frecvența nucleului procesorului.

Memoria cache de nivel al treilea este realizată pe cipuri de tip SRAM de mare viteză și este plasată pe placa de bază lângă procesor. Volumul său poate ajunge la câțiva MB, dar funcționează la frecvența plăcii de bază.

Interfețe de magistrală pentru placa de bază

Conexiunea dintre toate dispozitivele native și conectate ale plăcii de bază este realizată de magistralele și dispozitivele logice ale acesteia situate în chipset-ul microprocesorului (chipset).

Performanța unui computer depinde în mare măsură de arhitectura acestor elemente.

Interfețe de magistrală

ISA(Industry Standard Architecture) este o magistrală de sistem învechită a computerelor IBM compatibile cu PC.

EISA(Extended Industry Standard Architecture) - Extinderea standardului ISA. Dispune de un conector mai mare și performanță crescută (până la 32 MB/s). La fel ca ISA, acest standard este acum considerat învechit.

PCI(Peripheral Component Interconnect - literalmente: interconectarea componentelor periferice) - o magistrală de intrare/ieșire pentru conectarea dispozitivelor periferice la placa de bază a computerului.

AGP(Accelerated Graphics Port - accelerated graphics port) - dezvoltat în 1997 de Intel, o magistrală de sistem specializată pe 32 de biți pentru o placă video. Scopul principal al dezvoltatorilor a fost de a crește performanța și de a reduce costul plăcii video prin reducerea cantității de memorie video încorporată.

USB(Universal Serial Bus - universal serial bus) - Acest standard definește modul în care un computer interacționează cu echipamentele periferice. Vă permite să conectați până la 256 de dispozitive diferite cu o interfață serială. Dispozitivele pot fi conectate în lanțuri (fiecare dispozitiv ulterior este conectat la cel anterior). Performanța magistralei USB este relativ scăzută și se ridică la până la 1,5 Mbit/s, dar pentru dispozitive precum tastatură, mouse, modem, joystick și altele asemenea, acest lucru este suficient. Comoditatea autobuzului este că practic elimină conflictele dintre diferite echipamente, vă permite să conectați și să deconectați dispozitive în „modul fierbinte” (fără a opri computerul) și vă permite să conectați mai multe computere într-o rețea locală simplă, fără a utiliza echipamente speciale și software.

Parametrii kit-ului de microprocesor (chipset) determină în cea mai mare măsură proprietățile și funcțiile plăcii de bază.

În prezent, majoritatea chipset-urilor plăcilor de bază sunt produse pe baza a două cipuri, numite „punte de nord” și „punte de sud”.

North Bridge controlează interconectarea a patru dispozitive: procesor, RAM, port AGP și magistrală PCI. Prin urmare, este numit și controler cu patru porturi.

„South Bridge” este numit și controler funcțional. Îndeplinește funcțiile unui controler de hard și dischetă, funcții ISA - PCI bridge, controler tastatură, controler mouse, bus USB etc.

(RAM - Random Access Memory) este o serie de celule cristaline capabile să stocheze date.

Există multe tipuri diferite de RAM, dar din punctul de vedere al principiului fizic de funcționare, ele disting între memoria dinamică (DRAM) și memoria statică (SRAM).

Celulele de memorie dinamică (DRAM) pot fi considerate microcondensatori care pot stoca încărcătura pe plăcile lor.

Acesta este cel mai comun și cel mai disponibil tip de memorie din punct de vedere economic.

Dezavantajele acestui tip sunt asociate, în primul rând, cu faptul că atât la încărcarea, cât și la descărcarea condensatoarelor, procesele tranzitorii sunt inevitabile, adică înregistrarea datelor are loc relativ lent.

Al doilea dezavantaj important este legat de faptul că încărcările celulare tind să se disipeze în spațiu și foarte rapid.

Dacă memoria RAM nu este „reîncărcată” în mod constant, pierderea datelor are loc în câteva sutimi de secundă.

Pentru a combate acest fenomen, computerul suferă o regenerare constantă (împrospătare, reîncărcare) a celulelor RAM.

Regenerarea are loc de câteva zeci de ori pe secundă și provoacă un consum irositor de resurse ale sistemului de calcul.

Celulele de memorie statică (SRAM) pot fi gândite ca microelemente electronice - flip-flops constând din mai mulți tranzistori.

Declanșatorul stochează nu încărcarea, ci starea (pornit/oprit), astfel încât acest tip de memorie oferă performanțe mai mari, deși este mai complexă din punct de vedere tehnologic și, în consecință, mai scumpă.

Cipurile de memorie dinamică sunt folosite ca memorie RAM principală a unui computer.

Chipurile de memorie statică sunt folosite ca memorie auxiliară (așa-numita memorie cache), concepute pentru a optimiza funcționarea procesorului.

Fiecare celulă de memorie are propria sa adresă, care este exprimată ca număr.

O celulă adresabilă conține opt celule binare în care pot fi stocați 8 biți, adică un octet de date.

Astfel, adresa oricărei celule de memorie poate fi exprimată în patru octeți.

RAM dintr-un computer este situat pe panouri standard numite module.

Modulele RAM sunt introduse în sloturile corespunzătoare de pe placa de bază.

Din punct de vedere structural, modulele de memorie au două modele - cu un singur rând (module SIMM) și cu două rânduri (module DIMM).

Principalele caracteristici ale modulelor RAM sunt capacitatea de memorie și timpul de acces.

Timpul de acces arată cât timp este necesar pentru a accesa celulele de memorie - cu cât este mai scurt, cu atât mai bine. Timpul de acces este măsurat în miliarde de secundă (nanosecunde, ns).

Cip ROM și sistem BIOS

Când computerul este pornit, nu există nimic în RAM - nici date, nici programe, deoarece RAM nu poate stoca nimic fără a reîncărca celulele mai mult de sutimi de secundă, dar procesorul are nevoie de comenzi, inclusiv în primul moment după ce îl pornește. pe.

Prin urmare, imediat după pornire, adresa de pornire este setată pe magistrala de adrese a procesorului.

Acest lucru se întâmplă în hardware, fără participarea programelor (întotdeauna la fel).

Procesorul adresează adresa setată pentru prima sa comandă și apoi începe să lucreze conform programelor.

Această adresă sursă nu poate indica RAM, care încă nu are nimic în ea.

Se referă la un alt tip de memorie, memorie read-only (ROM).

Cipul ROM este capabil să stocheze informații pentru o perioadă lungă de timp, chiar și atunci când computerul este oprit.

Programele situate în ROM se numesc „cablate” - sunt scrise acolo în etapa de fabricație a microcircuitului.

Un set de programe situate în ROM formează sistemul de bază de intrare/ieșire (BIOS - Basic Input Output System).

Scopul principal al programelor din acest pachet este de a verifica compoziția și funcționalitatea sistemului informatic și de a asigura interacțiunea cu tastatura, monitorul, hard disk-ul și unitatea de dischetă.

Programele incluse în BIOS ne permit să observăm mesajele de diagnosticare pe ecran care însoțesc pornirea computerului, precum și să interfereze cu procesul de pornire folosind tastatura.

Memorie CMOS nevolatilă

Funcționarea dispozitivelor standard, cum ar fi o tastatură, poate fi susținută de programele incluse în BIOS, dar astfel de instrumente nu pot asigura funcționarea cu toate dispozitivele posibile.

De exemplu, producătorii de BIOS nu știu absolut nimic despre parametrii hard și dischetele noastre, ei nu cunosc nici compoziția, nici proprietățile oricărui sistem informatic.

Pentru a începe cu alt hardware, programele incluse în BIOS trebuie să știe unde să găsească setările de care au nevoie.

Din motive evidente, acestea nu pot fi stocate nici în RAM, nici în ROM.

În special în acest scop, placa de bază are un cip de „memorie non-volatilă”, numit CMOS conform tehnologiei sale de fabricație.

Diferă de RAM prin faptul că conținutul său nu este șters atunci când computerul este oprit și diferă de ROM prin faptul că datele pot fi introduse și modificate în ea independent, în conformitate cu echipamentul inclus în sistem.

Acest cip este alimentat constant de o baterie mică situată pe placa de bază.

Încărcarea acestei baterii este suficientă pentru a se asigura că microcircuitul nu pierde date, chiar dacă computerul nu este pornit de câțiva ani.

Cipul CMOS stochează date despre dischetă și hard disk, procesor și alte dispozitive de pe placa de bază.

Faptul că computerul urmărește în mod clar timpul și calendarul (chiar și atunci când este oprit) se datorează și faptului că ceasul sistemului este stocat (și modificat) constant în CMOS.

Astfel, programele scrise în BIOS citesc date despre compoziția hardware-ului computerului din cipul CMOS, după care pot accesa hard disk-ul și, dacă este necesar, discul flexibil și pot transfera controlul către programele care sunt înregistrate acolo.

HDD

HDD- dispozitivul principal pentru stocarea pe termen lung a unor cantități mari de date și programe.

De fapt, acesta nu este un singur disc, ci un grup de discuri coaxiale care au o acoperire magnetică și se rotesc cu viteză mare.

Astfel, acest „disc” nu are două suprafețe, așa cum ar avea un disc plat obișnuit, ci 2n suprafețe, unde n este numărul de discuri individuale din grup.

Deasupra fiecărei suprafețe este un cap proiectat pentru citirea și scrierea datelor.

La viteze mari de rotație a discului (90 rps), în spațiul dintre cap și suprafață se formează o pernă aerodinamică, iar capul plutește deasupra suprafeței magnetice la o înălțime de câteva miimi de milimetru.

Când curentul care curge prin cap se modifică, se modifică intensitatea câmpului magnetic dinamic în spațiu, ceea ce provoacă modificări în câmpul magnetic staționar al particulelor feromagnetice care formează acoperirea discului. Așa sunt scrise datele pe magnetic disc.

Operația de citire are loc în ordine inversă.

Particulele de acoperire magnetizate care zboară cu viteză mare în apropierea capului induc o CEM de auto-inducție în el.

Semnalele electromagnetice generate în acest caz sunt amplificate și transmise pentru procesare.

Funcționarea hard disk-ului este controlată de un dispozitiv hardware-logic special - controlerul hard diskului.

În prezent, funcțiile controlerelor de disc sunt îndeplinite de microcircuite incluse în kitul de microprocesor (chipset), deși unele tipuri de controlere de disc de înaltă performanță sunt încă furnizate pe o placă separată.

Principalii parametri ai hard disk-urilor includ capacitatea și performanța.

Poate fi stocat pe hard disk de ani de zile, dar uneori trebuie să îl transferați de la un computer la altul.

În ciuda numelui său, un hard disk este un dispozitiv foarte fragil, sensibil la supraîncărcări, șocuri și șocuri.

Teoretic, este posibil să transferați informații de la un loc de muncă la altul prin mutarea unui hard disk și, în unele cazuri, acest lucru se face, dar totuși această tehnică este considerată low-tech, deoarece necesită îngrijire specială și anumite calificări.

Pentru a transfera rapid cantități mici de informații, se folosesc așa-numitele discuri magnetice flexibile (dischete), care sunt introduse într-un dispozitiv special de stocare - o unitate de dischetă.

Orificiul de primire al unității este situat pe panoul frontal al unității de sistem.

Din 1984, au fost produse dischete cu densitate mare de 5,25 inchi (1,2 MB).

Astăzi, unitățile de 5,25 inchi nu sunt folosite, iar unitățile de 5,25 inchi nu sunt incluse în configurația de bază a computerelor personale după 1994.

Dischetele de 3,5 inchi sunt produse din 1980.

În zilele noastre, discurile de înaltă densitate de 3,5 inci sunt considerate standard. Au o capacitate de 1440 KB (1,4 MB) și sunt marcate cu literele HD (densitate mare).

Pe partea de jos, discheta are un manșon central, care este capturat de axul unității și rotit.

Suprafața magnetică este acoperită cu o perdea glisantă pentru a o proteja de umiditate, murdărie și praf.

Dacă o dischetă conține date valoroase, o puteți proteja împotriva ștergerii sau suprascrierii prin glisarea clapei de siguranță pentru a crea o gaură deschisă.

Dischetele sunt considerate medii de stocare nesigure.

Praful, murdăria, umezeala, schimbările de temperatură și câmpurile electromagnetice externe cauzează foarte adesea pierderea parțială sau completă a datelor stocate pe o dischetă.

Prin urmare, utilizarea dischetelor ca mijloc principal de stocare a informațiilor este inacceptabilă.

Sunt folosite doar pentru transportul de informații sau ca dispozitiv de stocare suplimentar (de rezervă).

Unitatea CD ROM

Abrevierea CD-ROM (Compact Disc Read-Only Memory) este tradusă în limba rusă ca un dispozitiv de stocare permanent bazat pe un compact disc.

Principiul de funcționare al acestui dispozitiv este de a citi date numerice folosind un fascicul laser reflectat de pe suprafața discului.

Înregistrarea digitală pe un CD diferă de înregistrarea pe discuri magnetice prin densitatea sa foarte mare, iar un CD standard poate stoca aproximativ 650 MB de date.

Cantitățile mari de date sunt tipice pentru informațiile multimedia (grafică, muzică, video), astfel încât unitățile CD-ROM sunt clasificate ca hardware multimedia.

Produsele software distribuite pe discuri laser se numesc publicații multimedia.

Astăzi, publicațiile multimedia câștigă un loc din ce în ce mai puternic printre alte tipuri tradiționale de publicații.

De exemplu, există cărți, albume, enciclopedii și chiar periodice (reviste electronice) publicate pe CD-ROM.

Principalul dezavantaj al unităților CD-ROM standard este incapacitatea de a scrie date, dar în paralel cu acestea există atât dispozitive CD-R (Compact Disk Recorder) de scriere o singură dată, cât și dispozitive CD-RW de scriere o singură dată.

Parametrul principal al unităților CD-ROM este viteza de citire a datelor.

În prezent, cele mai comune dispozitive sunt cititoarele de CD-ROM cu o performanță de 32x-50x. Exemplele moderne de dispozitive de scriere o singură dată au o performanță de 4x-8x, iar dispozitivele de scriere multiple - până la 4x.