Kako računalnik in njegove komponente

Svet je aktivno računalniško podprt. Hkrati pa uporabniki ne upoštevajo vedno načel delovanja doma, tabličnih računalnikov in drugih osebnih računalnikov. Upoštevajte glavne vidike v zvezi z računalniško napravo, njeno učinkovitostjo in značilnostmi delovanja programov.

Osnovna načela računalnika

Glavna naloga računalnika je računalništvo. Preostale operacije in vse pomembne v smislu človeških potreb izvedeni ukrepi so izvedeni finančni instrumenti. Struktura zadevnih izračunov je večnivojska. Preučevanje nam bo pomagalo razumeti, kako računalnik deluje.

Na najnižji ravni, PC čipi “proces” bitov - binarni signali, ki sestojijo iz ničel in enot. Na tej ravni ni drugih številk in na njem računalnik ne izračuna ničesar, ampak pravilno razvrsti zaporedje ničel in tistih. Zakaj? Dejstvo je, da 8 bitov tvori bajt. Kar pa postane osnova za naslednjo stopnjo izračuna.

Preprosto je izračunati, da je možno število kombinacij bitov v enem bajtu 256, torej 2 do 8. moči. Zakaj 2? Ker so številke v bitu, kot smo rekli zgoraj, samo dve - 0 in 1. V praksi združevanje bitov v bajtov vam omogoča, da "kodirate" nekatere druge informacije. Na primer, črka, številka ali, recimo, ločila Kako računalnik deluje na tej ravni? Pretvori bajtov v objekte, ki so praktično pomembni za osebo na zaslonu - besedilo, piksli, komponente slike, zvoki itd.

Naslednja raven je izračun, povezan z operacijami z informacijami, ki so sestavljene iz bajtov. To je, če je besedilo, potem je lahko njegovo urejanje, oblikovanje, tiskanje. Če se glasba ali videoposnetek predvaja, snema itd.

To so osnovna načela delovanja računalnika. Vendar pa vsaka od zgoraj navedenih ravni ne obstaja ločeno od druge. Skupaj tvorijo računalniško okolje. Kar je tudi heterogeno. Na podlagi sodobnih teoretskih idej s področja informatike strokovnjaki identificirajo dve komponenti operativnega okolja, v katerem potekajo izračuni - strojna in programska oprema. Preučujemo značilnosti vsakega.

Strojna oprema

Strojna oprema (v slengu IT strokovnjakov je strojna oprema, manj pogosto težka, iz angleške strojne opreme) so vsa mikrovezja, mehanizmi in naprave, ki omogočajo delovanje računalnika. Razvrstitev komponent strojne opreme se lahko razlikuje. Vse je odvisno od določene vrste naprave. Pri tipičnem "domačem" računalniku je "strojna oprema", ki je nameščena na njem, predstavljena z nizom naslednjih komponent:

1. Sistemska enota. Praviloma se v njej nahajajo:

• procesor;
• matična plošča;
• grafična kartica;
• zvočna kartica;
• pomnilnik z naključnim dostopom;
• trdi disk;
• DVD ali CD pogon;
• omrežno kartico.

2. Monitor.

3. Kontrole - praviloma je to tipkovnica in miška.

4 Periferne naprave - modemi, tiskalniki, skenerji, usmerjevalniki itd.

Možno je, da so nekatere od zgoraj navedenih naprav medsebojno integrirane. Na primer, številni modeli matičnih plošč vključujejo vgrajeno video in zvočno kartico. Veliko je odvisno od vrste računalništva. Na primer, način delovanja tabličnega računalnika se lahko razlikuje od osnovnih načel namiznega računalnika.

Programska oprema

Naslednja komponenta operativnega okolja, v katerem se izvajajo izračuni, je programska oprema ali programska oprema (imenovana tudi sleng za strokovnjake na področju programske opreme). To je niz algoritmov, ki vam omogočajo upravljanje z "železom". To pomeni, da brez programske opreme komponente strojne opreme računalnika nimajo koristi. Tudi na prvi stopnji, kjer PC obdeluje ničle in enote - in tam strojna oprema deluje po programiranih algoritmih.

Spet se lahko glede na vrsto računalnika mehanizmi za razvrščanje programske opreme razlikujejo. V letih, ko je bila IT industrija v povojih, so obstajale celotne inženirske discipline, katerih študenti so obvladali, kako se naučiti delati na računalniku, ki je bila naprava v velikosti garaže. Pri sodobnih domačih osebnih računalnikih je stanje seveda preprostejše. Večina vrst programske opreme je prijazna, razumljiva na ravni intuicije, opremljena s podrobno referenco, namenjeno povprečnemu uporabniku, orodju za upravljanje. Na podlagi idej sodobnih teoretikov lahko programe razdelimo na naslednje glavne vrste:

- sistemska programska oprema (uporabniku omogoča reševanje problemov, povezanih z računalniškimi funkcijami: kako videti, koliko deluje računalnik, kateri programi se izvajajo, itd.);

- aplikacijska programska oprema (namenjena reševanju praktičnih problemov za uporabnika - tipkanje besedila, risanje, programiranje, poslušanje glasbe, gledanje video posnetkov itd.).

Toda med tema dvema vrstama programske opreme ni jasne meje. Na primer, naloga: "Kako ugotoviti, koliko računalnik deluje v času?" (navidezno, tipično sistemsko) je mogoče zagotoviti z uporabnim namenom. Na primer, da programirate zagon programa ali datoteke po urniku.

Kako računalnik deluje v smislu interakcije strojne in programske opreme? Zelo preprosto. Uporabnik nastavi "nalogo" za stroj tako, da vnese podatke v program s pomočjo računalnika - tipkovnice ali miške. Na primer: "naredite besedilo pisano rdeče" (v praksi označite želeno območje črk na zaslonu in kliknete na ustrezno območje palete v Wordu). Program "obvešča" strojno opremo (strinjamo se, da je na monitorju in grafični kartici), da je potrebno prikazati takšen del zaslona v rdeči barvi. Grafična kartica in monitor, "medsebojno delujeta", dajejo uporabniku želeni rezultat: besedilo na izbranem področju postane rdeče. Seveda se vse to zgodi v delcu sekunde.

Hkrati pa je hitrost odločanja v računalniku vnaprej določena z njegovo posebno značilnostjo - produktivnostjo. Če je visoka, potem lahko strojna oprema sprejme več "naročil" iz programov na enoto časa, zaradi česar uporabnik hitreje reši svoje težave. Razmislite o tem vidiku.

Učinkovitost računalnika

Učinkovitost delovanja računalnika je odvisna predvsem od ravni tehnologije "železa". Čeprav sta pismenost in kakovost razvoja algoritmov v programski opremi prav tako pomemben pogoj. Tako se zgodi, da je lahko neka komponenta strojne opreme visoko zmogljiva, toda program, ki jih "nadzira", ne more v celoti izkoristiti razpoložljivih virov. V arhitekturi sodobnih "domačih" osebnih računalnikov sta za izvedbo odgovorni dve osnovni vrsti strojne opreme - procesor in RAM. Zakaj točno oni?

Procesor

Kako deluje računalniški procesor? Kaj je njena glavna naloga? Deluje tako kot mnoge druge vrste IC-jev. Silikonski kristal vsebuje področja, ki so odgovorna za obdelavo ničel in tistih, ki jih združujejo v bajtove in jih nato prenesejo v "kompetenco" drugih komponent strojne opreme (kot tudi obratne operacije).

Izum procesorja je postal resnična blaginja v računalniški industriji. Dolgo časa računalniki te komponente preprosto niso obstajali: operacije s številkami so bile porazdeljene po različnih delih strojne opreme. Toda v poznih šestdesetih in zgodnjih sedemdesetih letih so se inženirji kljub temu odločili, da je najpomembnejše osredotočiti ključno in v matematičnem smislu najzahtevnejše operacije na enem mikrovezju, ki je »pokroviteljsko« obravnavalo druge.

Učinkovitost procesorja se meri s hitrostjo ure, številom operacij na sekundo. Tu je merska enota Hertz. V praksi, če govorimo o sodobnih modelih mikrovezij, govorimo praviloma okoli stotine milijonov, približno milijarde operacij na sekundo. Zato je s tovarniško označitvijo ustrezen kazalnik učinkovitosti procesorja izražen v megahertzih (MHz) in gigahercih (GHz). Splošno pravilo je: čim višje je število, hitrejši bo "pokroviteljski" PC čip in s tem celoten računalnik kot celota.

Opozoriti je treba na nianso: sodobni procesorji, ki izvajajo veliko število operacij, so praviloma zelo vroči. Kako vedeti, ali je računalnik deloval? Samo roko položite na sistemsko enoto. Če je opazno topel, je bil pravkar izklopljen.

Tako morajo procesorji namestiti hladilnik. V nasprotnem primeru bo glavni čip izgorel. Kako deluje računalniški hladilnik? Preprosto piha na procesor z močnim tokom hladnega zraka in ga ohlaja. Moč hladilnika je izražena v vrtljajih na minuto. Višji kot je indeks, učinkoviteje se ohladi procesor.

RAM

Kako deluje pomnilnik računalnika - še en pomemben vir strojne opreme za osebne računalnike, ki neposredno vpliva na njegovo delovanje? Dejstvo je, da procesor zaradi posebnosti svoje strukture nima možnosti operativno, taktično »zapomniti« računalniške operacije, ki se izvajajo, da bi uporabile svoje rezultate v prihodnosti. “Master” čip potrebuje “notepad” za beleženje vmesnih seštevkov dela s številkami.

In ta prenosnik je RAM. Imenuje se tudi RAM. Ali pa pomnilnik z naključnim dostopom. Večji kot je "notepad" v smislu obsega, bolj učinkovit bo nadzor preostalih mikrovezij in hitreje bo računalnik deloval kot celota. Glavni vir RAM-a je njegova zmogljivost. Izračuna se v bajtih - zelo osnovnih enotah informacij, ki smo jih obravnavali zgoraj. Če govorimo o modernih modelih osebnih računalnikov, so ustrezne številke izražene v stotinah milijonov gigabajtov enot zmogljivosti - v megabajtih (MB) in gigabajtih (GB).

Mimogrede, RAM in procesor imata številne skupne lastnosti. Glede prve komponente strojne opreme ima RAM tudi kazalnik, ki odraža število operacij na sekundo. V skladu s tem je večja je interakcija med pomnilnikom in procesorjem: imeli bodo možnost, da se "zaženejo" z enako hitrostjo.

Procesor pa ima tudi nekaj vgrajenega RAM-a. Imenuje se "predpomnilnik". Več od tega - manj "master" čip bo imel razlog, da "odvrne" glavnega RAM-a, in bolj produktivno bo delo PC-ja kot celote.

Kako narediti računalnik hitrejši? Prva metoda je, da se na njej namesti procesor ali RAM s čim večjimi kazalniki po osnovnih značilnostih. Seveda so v nekaterih pogledih pomembni tudi parametri in druge komponente strojne opreme - ista grafična kartica, trdi disk. Toda ključni elementi, ki vplivajo na zmogljivost, so procesor in pomnilnik. Če so njihove moči nizke, potem značilnosti drugih vrst "železa" ne bodo pomembne. Hkrati pa bo koristno vedeti, kakšne naloge opravljajo nekatere komponente strojne opreme, ki so odgovorne procesorju.

Video kartica

Začnimo z grafično kartico. Odgovorna je za vizualizacijo izračunov in predstavitev rezultatov uporabniku. Zanimivo je, da ima grafična kartica lasten procesor in pomnilnik. Poleg tega lahko glede na značilnosti (pogostost in obseg) v nekaterih primerih celo presežejo "najpomembnejše" sestavine. In to je povsem normalno, glede na naloge, dodeljene grafični kartici. Dejstvo je, da sodobne računalniške igre zahtevajo zelo visoko zmogljivost računalnika. Sredstva glavnega procesorja in pomnilnika preprosto ne zadostujejo za potrebne izračune. Zato sodobne grafične kartice prevzamejo pomemben del operacij, zaradi česar je obdelava podatkov hitrejša. Rezultat je všeč - igra ne "upočasni" in ne "visi".

Zato je vprašanje, kako narediti računalnik hitrejše, še posebej pomembno, če ima računalnik zastarelo grafično kartico s skromnimi značilnostmi.

Delovanje te strojne komponente se meri hkrati v urni frekvenci - megahertz in gigaherc, v količini notranjega pomnilnika - megabajtov in gigabajtov. Vendar, kot smo rekli zgoraj, preprosto zamenjava ene grafične kartice z drugo običajno ni dovolj. Ključne strojne komponente delovanja računalnika so procesor in pomnilnik. Mogoče jih je treba po videokartici spremeniti v močnejše.

Monitor

Kako računalniški monitor? Dejstvo je, da sama grafična kartica, tako kot procesor, deluje na nivoju "ničel in tistih". Seveda, oseba ne more razumeti ustreznega niza števil. Monitor je naprava, ki je zasnovana za "prevajanje" signalov iz grafične kartice v simbole in slike, ki jih razumemo. Kako preveriti, kako deluje računalnik? V večini primerov preprosto vklopite monitor. Če obstaja slika, potem vse deluje normalno. Zgodovinsko gledano je bila zadevna komponenta strojne opreme pred pojavom mnogih drugih - zlasti istega procesorja. Z vidika praktične uporabnosti računalnika je vloga monitorja izjemno pomembna in očitna. Značilnosti te komponente praviloma ne vplivajo neposredno na zmogljivost. Monitor je bolj pasivna vrsta strojne opreme, ki deluje kot posrednik med strojem in uporabnikom. Vendar pa je lahko njegova velikost včasih pomembna. Premajhen monitor je lahko neprimeren za reševanje uporabniških nalog.

Dve glavni merili za standardizacijo sta ločljivost in velikost diagonale. Prva je izražena v slikovnih pikah, ali "točke" - število posameznih elementov slike na zaslonu vodoravno in navpično. Drugi je običajno v palcih, včasih pa v centimetrih.

Trdi disk

Zgoraj smo rekli, da procesor morda potrebuje notepad za beleženje taktičnih rezultatov operacij. Trdi disk, imenovan tudi »trdi disk«, je to je vir kjer se podatki stalno evidentirajo. Nekakšen "prenosni" procesor. Praktično pomembna za osebo, rezultati procesorskih izračunov so datoteke: besedilo, grafika, multimedija. Shranjene so na trdem disku.

Glavna značilnost te strojne komponente je obseg. Izraža se po analogiji z načeli, ki se izvajajo v RAM-u, v bajtih. V praksi, v megabajtih, gigabajtih in celo terabajtih. V skladu s tem večja številka, ki odraža velikost trdega diska, več datotek je mogoče namestiti. Še en kazalnik učinkovitosti "trdega diska" - število vrtljajev na minuto. Dejstvo je, da je dobesedno disk, ki se vrti okoli svoje osi. Hitreje, bolj učinkovito so datoteke zapisane ali prebrane.

Ravnovesje znanja in spretnosti

Poznavanje osnovnih načel PC-ja - eden od pogojev, kako se naučiti dela na računalniku. V mnogih primerih so uporabniki omejeni na obvladovanje veščin določenih programov, ne razmišljajo pa o tem, kako se izkaže, da ta vrsta programske opreme deluje tako dobro. Seveda je poleg zgoraj opisanih vidikov veliko zanimivih področij, ki jih je mogoče raziskati. Na primer, tisti, ki dajejo odgovor na vprašanje, kako napajanje računalnika, modem, omrežno kartico tiskalniški, žični in Wi-Fi vmesniki itd. Toda z osnovnim poznavanjem komponent strojne opreme za osebni računalnik je vedno lahko razumeti značilnosti delovanja drugih vrst strojne opreme.