Добавлен: 15.05.2023
Просмотров: 225
Скачиваний: 2
Другими словами, компьютер – это система информационного оборота, он принимает необработанную информацию в одном конце, сохраняет ее, ждет готовности, чтобы её обработать, а потом на другом конце обрабатывает и выводит [5, с.244].
Те устройства, которые принимают информацию – это устройства ввода, сама информация хранится в памяти – это уже устройства хранения информации, дальше идёт процесс обработки информации, а полученные результаты на выходе, не что иное, как вывод.
В среде IT-экспертов популярна схема, в соответствии с которой функции компьютера отрекомендованы в следующем порядке: обработка информации; хранение данных; перемещение информации; управление файлами.
Функция обработки информации подразумевает разнообразные процедуры, реализуемые на уровне аппаратных компонентов компьютера. Их реализация как правило сопутствуется существенным результатом для пользователя: если иметь в виду ПК, то это может быть создание документа либо внесение корректировок в уже существующий, отображение на экране определенной информации, либо вступление ПК в диалог с пользователем посредством запросов. Пользователь ПК, таким образом, задействует функцию обработки информации на ПК при создании, редактировании и воспроизводстве файлов [14, с.120].
Главные функции компьютера также подразумевают хранение данных. Говоря о ПК, имеется в виду размещение данных в образе файлов и папок на специальных носителях для дальнейшего применения. Хранение информации осуществляется на основе системных принципов: это облегчает дальнейшее нахождение требуемых данных. Файлы, имеющиеся на компьютере, могут являться пользовательскими — принадлежащими владельцу, либо системными, создаваемые и применяемые ПК [7, с.289].
Функция перемещения информации может различно толковаться. В основном, под перемещением информации, имея в виду ПК, может подразумеваться процесс копирования определенного файла с одного носителя на иной (либо изменение своего расположения касательно конкретного каталога в файловой системе). Иное толкование этого процесса подразумевает, что информация передается между различными компьютерами: с помощью мобильных носителей (CD-дисков, флешек и т. д.) или по Интернету либо по локальной сети [14, с.121].
Функция управления файлами является дополняющей для каждой из вышерассмотренных. Управление файлами реализуется как на стадии обработки информации, так и при обеспечении сохранности данных или в процессе их перемещения. Она может осуществляться как автоматически — компьютер в данном случае самостоятельно определяет требуемые алгоритмы, так и при непосредственном участии пользователя [7, с.290].
Необходимо обозначить, что рассмотренные функции в общем характерны для любых типов компьютеров. Современная классификация вычислительных устройств подразумевает, что их разновидностей довольно большое количество. Имеются пользовательские ПК, промышленные компьютеры, а также входящие в структуру средств транспорта. Бесспорно, каждый из типов ПК будет иметь специфические функции. В случае с пользовательскими компьютерами ими являются, в частности, обработка графики, текста либо звука. Функции бортового компьютера военного самолета — это управление летальным аппаратом, поддержание работоспособности его механизмов. Соответствующая специфика промышленных вычислительных устройств будет связана с потребностью точной реализации заданных производственных операций.
Давая ответ на вопрос, что такое компьютер, следует также уточнить, как он работает. Работают компьютеры с помощью ПО, состоящего из прикладных и системных программ, а также систем программирования.
Главной системной программой выступает операционная система, организующая работу компьютера по обработке данных. Под ее управлением находятся все устройства ПК, реализуется обмен данными между разными устройствами и компьютером, между ПК и пользователем и т.д. [6, с.173].
Мощность ПК неизменно растет, область их применения расширяется. Их можно объединить в сети, создавая тем самым возможность простого обмена информацией множеству пользователей. Благодаря электронной почте появилась возможность мгновенно получить или отправить письмо и прочие файлы людям, находящимся в иных городах и странах. Сферы применения компьютеров не ограничены. Для представителей разных профессий данная машина является неотъемлемым инструментом работы. ПК способствуют реализации автоматизированного управления сложными либо вредными производствами, обеспечивать бесперебойную работу сложных агрегатов, реализовать профессиональную переподготовку кадров, осуществлять многократно повторяющиеся операции и тому подобное. У пользователей благодаря данной умной машине возникло множество возможностей, включая общение через сеть, улучшение качества образования, доступ к мировым ресурсам. В медицине компьютеры способствуют автоматизированному учету больных, ведению электронных историй болезней, проведению диагностики и установлению точных диагнозов. Ученые применяют компьютеры при моделировании сложных и дорогостоящих экспериментов. Программы способствуют корректировке данные в проектах и наблюдению за ходом эксперимента с экрана монитора [10, с.10].
Таким образом, применение компьютера является на сегодняшний день обыденным для современного человека. Вместе с тем, довольно не каждый пользователь ПК имеет представление о том, какие конкретно функции реализует анализируемое вычислительное устройство. Немногие пользователи понимают специфику определенных аппаратных компонентов компьютера. Следовательно, необходимо изучить основные компоненты компьютера.
глава 2. устройство персонального компьютера
2.1 Системный блок и материнская плата
Обыкновенный персональный компьютер, который люди используют в повседневной жизни включает в себя следующие основные компоненты:
- Системного блока.
- Периферийных устройств.
Системный блок представляет собой центральную часть ПК, где размещаются все наиболее важные компоненты. Всё, с помощью чего функционирует ПК. Производятся всевозможные системные блоки, различающиеся по размерам, дизайну и способу сборки.
Ведущие компоненты системного блока: материнская плата; процессор; жёсткий диск; оперативная память; видеокарта; оптический привод (DVD, Blu-ray); блок питания.
Рассмотрим его основные компоненты подробнее.
Материнская плата – это основная деталь современного компьютера. Она представляет собой пластину изоляционного материала с токопроводящими дорожками, на которой расположено большинство деталей компьютера и разъемы. Схема данного устройства весьма сложна (рис. 1).
Рассмотрим основные компоненты материнской платы.
Центральный процессор (ЦП, CPU) – основная микросхема, выполняющая большинство математических и логических операций. Он несет ответственность за все вычисления и обработку информации. Помимо этого, он реализует управление всеми устройствами ПК. От его мощности зависит быстродействие ПК и его возможности [12, с.43].
Рисунок 1 Типовая схема материнской платы на базе шины PCI [3]
Существуют многоядерные процессоры: 2-х,3-х,4-х ядерные процессоры, которые увеличивают производительность компьютера в разы [13, с.87].
Центральный процессор включает в себя: АЛУ (арифметико-логическое устройство; УУ (устройство управления); регистры памяти (рис. 2).
Рисунок 2 Схема процессора [6, с.181]
АЛУ – это часть процессора, исполняющая команды, другими словами инструмент для вычислений, который, руководствуясь программами, реализует операции, связанные с арифметикой и логикой [7, с.304].
УУ осуществляет функции управления устройствами компьютера. Оно извлекает каждую последующую команду из регистра, распознает из нее, какую операцию необходимо произвести, и в какой последовательности [6, с.201]. УУ является неким дирижером, который управляет всем оркестром. А музыкальной композицией является именно программа.
Регистры памяти представляют собой внутреннюю память ЦП. Именно они реализуют функцию кратковременного сохранения числа либо команды [7, с.305].
Один регистр производит расчеты и сохраняет их результаты. Каждый из регистров носит свое личное предназначение. Предположим, процессору необходимо сложить два неких числа. Для реализации данной операции прежде всего ему необходимо извлечь из памяти первое слагаемое, затем - второе, сложить два данных значения, а получившуюся сумму опять отправить в оперативную память компьютера.
Понятно, что оба слагаемых и результат процессору необходимо где-то сохранять. Для данной цели уготована ячейка, входящая непосредственно в сам процессор, именуемая аккумулятором либо сумматором. Так как процессор необходим для данных и их обработки, ему необходимо понимать, из какой ячейки памяти требуется извлекать необходимую команду. Это он узнает из другой своей внутренней ячейки, именующейся счетчиком. Команда, извлекающая из оперативной памяти, располагается в еще одной ячейке – регистре команд. Из него результат исполненной команды можно перенести уже в оперативную память.
Различают регистры нескольких типов. Они различны по видам операций, которые реализуют. Наиболее важные регистры имеют собственные названия [6, с.202]:
- Счетчик команд является регистром, включающим в себя адрес следующей команды, которую необходимо выполнить. Он предназначен для автоматического выбора программы из набора связанных ячеек памяти.
- Сумматор – участвует в реализации любой операции.
- Регистр команд. В нем хранится команда на тот период времени, который необходим для реализации.
В числе основных характеристик ЦП необходимо выделить:
1. Архитектура (микроархитектура) — принципы внутреннего устройства ЦПУ определяющие количество, характеристики, расположение его внутренних элементов [7, с.307]. Определенная архитектура применяется в целом семействе процессоров, но внутри семейства зачастую существует несколько подгрупп архитектур отличающиеся от прочих какими-нибудь характеристиками. Данные подгруппы именуются ядрами. Так как процесс не стоит на месте и в ядра вносят всякие изменения, направленные на повышение эффективности либо исправление ошибок, то для различия друг от друга разных версий ввели понятие ревизии ядра либо степпинг. Это выглядит следующим образом основываясь на процессор Intel: микроархитектура Nehalem ядро Bloomfield модель Intel Core i7-920 степпинг SLBEJ (D0).
2. Техпроцесс применяется при производстве процессора [6, с.203]. Характеризует габариты получающихся транзисторов, составляющих ЦП. Единицей измерения является нанометр (нм). Чем меньше размеры транзисторов, тем меньше размеры всего ЦПУ, меньше тепловыделение и выше может быть частота. В ближайшее время производители столкнутся с физическим пределом уменьшения, и тогда необходимым будет переход на совершенно иные типы процессоров.
3. Тактовая частота представляет собой число операций в единицу времени, которое способно реализовать процессор. Прямо воздействует на производительность CPU, поэтому, чем больше частота, тем быстрее функционирует ЦП [9, с.149]. Напрямую сопоставлять частоту можно лишь внутри одного ядра, потому что на производительность воздействует большое количество прочих факторов.
4. Сокет — разъем на материнской плате компьютера предназначенный для закрепления ЦП [13, с.184]. Подходит лишь для строго конкретного типа процессоров и характеризуется числом контактов и производителем CPU. Так же физически не допускает установки процессора иного типа. Сокет при апгрейде процессора выступает ограничивающим фактором.
5. Количество ядер — если ЦП способен включать в себя несколько ядер в одном корпусе, его именуют многоядерным. Ядром ЦПУ выступает основная часть, определяющая главные характеристики процессора и занимающаяся конкретно вычислениями [14, с.117]. Присутствие нескольких ядер облегчает реализацию одновременно нескольких параллельных задач, ещё при надлежащей оптимизации компьютерной программы весомо растет скорость работы в ней. В частности, 3D-моделирование, современные игры, обработка видео, архивирование и многие прочие программы позитивно отзываются на присутствие нескольких ядер. Ещё имеются технологии создания нескольких виртуальных ядер из одного физического. Но стоит осознавать, что рост количества ядер не способствует пропорциональному росту производительности процессора, а на определенных задачах вероятно даже ухудшение по сравнению с одноядерным вариантом. Все зависит от возможности реализовать конкретную задачу несколькими параллельными потоками и насколько верно это реализовано в определенном ПО. Многоядерность видится самым перспективным путем роста производительности на современном этапе развития.
6. Кэш — высокоскоростная память, интегрированная прямо в ЦП. Является буфером между вычислительным блоком процессора и оперативной памятью компьютера. Обеспечивает рост производительности за счет гораздо более высокой скорости работы. Кэш можно подразделить на 3 уровня: L1, L2, L3. Чем больше объем кэша, тем быстрее функционирует ЦП при одинаковых иных условиях [6, с.216].