Каждый компьютер состоит из набора основных взаимосвязанных аппаратных средств, без которых работа компьютера практически невозможна.

Системный блок

Системный блок - это корпус компьютера, внешняя оболочка защищающая внутренние компоненты от любого внешнего воздействия и механических повреждений. Системный блок обеспечивает нужную температуру и экранирует электромагнитное излучения внутренних компонентов.

Есть несколько типов системных блоков:

• Super Tower
• Midi Tower
• Micro ATX
• Desktop
• Tiny Tower
• Flex ATX
• Mini ITX

Блок питания - является источником электропитания всех частей компьютера и его главная задача - преобразование переменного напряжения сети, обычно это стандартные 220B в вашей розетке, в постоянное напряжение питания всех компонентов компьютера. Чтобы блок питания не нагревался и не сломался от большого температурного режима, в нем встроен вентилятор для охлаждения.

Источник бесперебойного питания - простая аккумуляторная батарея, которая осуществляет бесперебойное кратковременное снабжение электричеством компьютера и всех его частей. Это необходимо, чтобы корректно завершить работу и сохранение данных если вдруг резко отключится электричество.

Материнская плата - пожалуй, самый основной и главный компонент компьютера. Именно к ней подключаются все остальные компоненты и внешние устройства.

Шина - линии и проводники на материнской плате, по которым компоненты и устройства компьютера обмениваются информацией.

Линии шины делятся на 3 группы по типу передаваемых данных:

1. Линии данных - шина данных
2. Линии адреса - шина адреса
3. Линии управления - шина управления

По функциональному назначению шины делятся:

• Системная шина (шина CPU) - ее используют микросхемы чипсет для передачи данных к процессору и от него
• Шина кэш-памяти - используется для обмена данными между процессором и кэш-памятью
• Шина памяти - используется для обмена данными между оперативной памятью процессором
• Шины ввода и вывода - стандартные и локальные, связывают устройства через порты

Небольшая дополнительная информация о шине:

• Порта - шина, связывающая устройства между собой.
• Разрядность - характеристика, определяемая количество данных параллельно проходящих через шину
• Пропускная способность - характеристика, определяемая количеством бит данных, передаваемых по шине за секунду.
• Шина ISA - 8 или 16-разрядная шина ввода и вывода для подключения плат расширения
• Шина VLB - 32-разрядная шина для обмена видеоданными
• Шина PCI - шина ввода-вывода для подключения периферийных устройств к материнской плате
• Шина AGP - 32-разрядная высокоскоростная шина для видеокарты и ускорения ввода-вывода данных на видеоадаптер.
• Шина PCI Express - шина с программной моделью шины PCI и высокопроизводительным физическим протоколом для последовательной передачи данных
• Шина USB - шина для подключения периферийных устройств снаружи корпуса компьютера.
• Шины SCSI и SAS - шины на рабочих станциях и высокопроизводительных серверах
• Шина IEEE 1394 - высокоскоростная локальная последовательная шина для обмена данными между компьютером и остальными устройствами

Связь с внешними периферийными устройствами происходит через последовательные и параллельные порты.

Параллельная передача данных - происходит через параллельный порт LTP. Все 8 бит пересылаются одновременно, а не один за другим. Вся передача данных происходит только в одном направлении - однонаправленная передача. Например, через LTP порты к компьютеру подключаются принтеры.

Порт EPP - производит двунаправленную передачу данных, в обоих направлениях.

Порт ECP - производит передачу данных с большой скоростью, с помощью сжатия данных

Последовательная передача данных - происходит через последовательный порт COM. Данные передаются побитно - отдельные биты пересылаются последовательно друг за другом, при этом можно обмениваться данными в двух направлениях.

Для нормальной работы компьютера и подключенных к нему периферийных устройств необходимо разделять все системные ресурсы:

• Линии запросов на прерывание (IRQ)
• Каналы прямого доступа к памяти (DMA)
• Базовые адреса портов ввода и вывода

Система прерываний - приостанавливает текущие действия компьютера и переключается на другие в ответ на поступившие действия.

Передача данных в режиме прямого доступа к памяти - необходима при обмене данными между оперативной памятью и высокоскоростными устройствами.

Порты ввода и вывода - связывают компьютер с периферийными устройствами для их обмена данными между процессором.

Центральный процессор - блок или интегральная схема выполняющая машинные инструкции.

В процессор входят основные компоненты:

• арифметико-логическое устройство
• блок управления
• блок памяти
• устройство ввода и вывода

Вся работа процесса строится по следующему принципу. По системной шине на вход процессора поступают сигналы - логические 0 и 1. Такие сигналы декодирются на основе набора инстркций встроенных в процессор и управляют его работой. На выходе процессора поступают результаты работы в виде таких же логических 0 и 1. Сами значения этих сигналов определяются напряжением на линиях шины - 1,5 вольт это 1, а 0 вольт - это 0.

Сокет для процессора - специальный разъем на материнской плате, в который устанавливается процессор компьютера. Сверху процессора устанавливается радиатор с вентилятором, чтобы охлаждать нагревающийся процессор.

Компонентами процессора являются:

• Ядро - выполняет команды
• Модуль предсказания перехода - определяет изменение последовательности выполнения команд после перехода, чтобы переслать эти команды в декодер команд
• Сопроцессор - выполняет операции с нецелыми числами
• Кэш-память первого уровня - дает доступ к данным быстрей, чем к внешней кэш-памяти второго уровня. У процессора есть два модуля кэш-памяти по 8 Кбайт каждый: первый для команд, второй для данных.
• Интерфейсный модуль системной шины - команды и данные которые поступают по системной шине разделяются на 2 потока.

Исполнение команд в процессоре происходит конвейерной обработкой - разбиваясь на несколько ступеней, где каждой ступени соответствует свой модуль в процессоре. По тактовому импульсу команды в драйвере переходят на следующую ступень и затем после того как команда покидает конвейер, туда поступает новая команда.

Основные характеристики процессора

• Ступень интеграции
• Внутренняя и внешняя разрядность обрабатываемых данных
• Тактовая частота
• Количество инструкций, выполняемых за один такт
• Память, к которой может адресоваться процессор
• Объем встроенной кэш-памяти
• Количество уровней кэш-памяти

Степень интеграции - определяет сколько транзисторов может в ней уместиться

Внутренняя и внешняя разрядность обрабатываемых данных определяет количество бит которое процессор может обработать одновременно - 16, 32 или 64 бита.

Тактовая частота - максимальное количество операций процессора в секунду

Реальный режим работы процессора - адресовывает не более 1 Мбайт памяти

Защищенный режим работы процессора - адресовывает до 16 Мбайт физической и до 1 Гбайт виртуальной памяти

Оперативная память - временная память, в которой данные храняться только когда компьютер работает. После завершения работы компьютера - все данные из оперативной памяти исчезают.

Ячейки памяти в оперативной памяти состоят из матрицы со строками и столбцами. Адрес ячейки включает в себя адрес строки и адрес столбца.

Основные характеристики микросхем памяти:

• Емкость
• Разрядность
• Быстродействие
• Временная диаграмма

Таблица векторов прерываний - содержит 256 элементов по 4 байта и хранит в себе векторы прерываний, являющихся адресами сервисных программы в составе операционной системы и базовой системы ввода-вывода BIOS.

Область данных BIOS - содержит счетчик таймера, буфер клавиатуры и другие внутренние данные.

Область для операционной системы - содержит программы и данные

UMA - аппаратная часть оперативной памяти, располагается после первых 640 Кбайт. В ней размещается видео-память и ROM BIOS, также могут быть модули постоянной и оперативной памяти подключенные к компьютеру.

EMS - метода использующий свободную память в UMA.

HMA - первый блок в 64 Кбайт выше границы 1 Мбайт оперативной памяти

XMS - вся память выше границы 1 Мбайт, включая HMA

Виртуальная память - процесс создания на жестком диска компьютера файла в несколько десятков мегабайт размером для расширения оперативной памяти. Это необходимо, когда объема установленных модулей памяти на материнской плате не хватает.

Нужный объем оперативной памяти определяется:

• Разрядностью адресной шины процессора
• Возможностями чипсета
• Количеством разъемов для установки оперативной памяти на материнской плате

Кэш-память - сверхбыстрая память, является промежуточным буфером с быстрым доступом, содержит данные, которые могут получаться с большей вероятностью.

Чипсет - микросхемы, установленные на материнской плате для обмена данными между процессором, оперативной памятью и другими устройствами, подключенными к шинам. В чипсете могут быть разное количество микросхем от 1 до 2. Базовые микросхемы чипсета - южный мост и северный мост. Названия даны от местоположения микросхем на блок-схемах: верх - север, низ - юг.

Северный мост - отвечает за обмен данными между процессором и скоростными устройствами - памятью и шинами PCI Express или AGP.

Южный мост - отвечает за работу с низкоскоростными интерфейсами.

ROM BIOS - базовая система ввода-вывода, представляет набор микропрограмм для работы с аппаратным обеспечением компьютера и подключенными устройствами.

Функции BIOS:

• Предоставление операционной системе драйверы устройств, которые находятся на материнской плате, осуществление сопряжения между материнской платой и другими компонентами компьютера
• Предоставление текстовой программы проверки системы POST, которая во время включения компьютера проверяет важные компоненты компьютера
• Программа CMOS Setup для установки параметров BIOS и аппаратной конфигурации компьютера
• Программа начальной загрузки Bootstrap, запускающаяся после успешного завершения программы POST

CMOS RAM - область памяти (100 - 129 байт), в контроллере периферийных устройств в южном мосте чипсета, где записываются значения конфигурации настроек BIOS.

Чтобы записанные значения не были потеряны, контроллер обеспечивается питанием от аккумулятора. Поэтому данные о конфигурации компьютера находятся в памяти,даже во время долгого не выключения компьютера.

BIOS представляет собой графический интерфейс с меню и различными опциями:

• Standard CMOS Features - содержит стандартные настройки аппаратных средств и установку системной даты и времени
• Advanced BIOS Features – установка стартовой конфигурации компьютера и параметров BIOS
• Advanced Chipset Features – содержит настройки параметров чипсета
• Integrated Peripherals – настройки параметров периферийных устройств
• Power Management Setup – настройки параметров энергосбережения
• PnP/PCI Configurations – настройки конфигурации шины PCI.
• Load Fail-Safe Default и Load Optimized Defaults – восстановление настроек BIOS
• Set Password – установка пароля на BIOS
• Save & Exit Setup – запись в CMOS новой конфигурации к перезагрузке компьютера
• Exit Without Saving – не вносить какие-либо изменения в конфигурацию компьютера
• SoftMenu III Setup – выставление параметров процессора без использования джамперов
• PC Health Status – мониторинг температуры узлов компьютера

Хранение данных

Дисковод - носитель данных, которые записываются путем изменения намагниченности магнитного покрытия диска в направлении север-юг и юг-север, создавая логические состояния 1 или 0.

Для записи и чтения данных диск разбивается на специальные участки - дорожки и секторы, путем форматирования.

При логическом разбиении диски разделяются на системную область и область хранения данных.

В системной области размещаются:

• Загрузочная запись диска
• Таблицы размещения файлов
• Корневой каталог файлов

В области данных размещаются различные файлы.

Фрагментированный диск - диск, на котором значительное число файлов размещено по поверхности отдельными фрагментами.

Жесткий диск - устройство для хранения данных, на которое данные записываются и считываются специальными головками. При записи на головку подается положительный сигнал, а затем отрицательный. При чтении головка регистрирует моменты изменения полярности магнитных полей и выдает импульсы, соответствующие моменту изменения полярности, после чего импульсы декодируются в последовательность двоичных данных и при записи цифровые данные преобразуются в электрические сигналы.

Характеристики жестких дисков:

• Емкость
• Время безотказной работы
• Быстродействие

Кэш-память жесткого диска - физические ячейки памяти в контроллере диска. Диски делятся на дорожки и секторы. Каждая дорожка отмечена номером головки и порядковым номером на диске относительно внешнего края. Секторы нумеруются своим порядковым номером относительно начала дорожки и начинается с 1, а головки и цилиндры - с 0.

Чтобы операционная систем видела диск и загружалась с него, проводятся следующие операции:

• Форматирование диска на низком уровне или физическое форматирование
• Разбиение диска на разделы
• Форматирование диска на высоком уровне, форматирование разделов
• Копирование операционной системы на диск, делая дис загрузочным

Компакт-диск (CD-ROM) - оптический носитель данных в виде пластикового диска с отверстием в середине. Запись и чтение производится с помощью лазера.

Плюсы и минусы CD-ROM:

• компакт-диски надежней в транспортировке
• компакт-диск имеет большую емкость
• компакт-диск почти не изнашивается
• низкая скорость доступа к данным

Основные характеристики CD-ROM:

• Скорость передачи данных.
• Среднее время доступа.
• Объем буферной памяти.
• Коэффициент ошибок.
• Средняя наработка на отказ.
• Тип интерфейса.
• Перечень поддерживаемых форматов CD.
• Параметры трактов воспроизведения.
• Конструкция привода.
• Комплект поставки программного обеспечения

Мониторы

Монитор - устройство отображение данных в виде текста и графики.

Мониторы можно разделить на:

• Мониторы на основе электронно-лучевой трубки (ЭЛТ)
• Мониторы на основе жидких кристаллов (жидкокристаллические) или LCD-мониторы (Liquid Crystal Display).

Пиксели - дискретные точки люминофор, представляющие собой элемент изображения на экране монитора.

Мониторы на основе ЭЛТ разделяются на:

• Аналоговые - мониторы с аналоговым сигналом данных, с параметрами в виде функции времени и непрерывным множеством возможных значений
• Цифровые - мониторы с цифровым сигналом данных, в виде последовательных цифровых значений

Видеоадаптер - устройство, преобразующее данные, хранящиеся на компьютере, в графическое отображение на экране монитора.

Характиристики видеоадаптера:

• Максимальное разрешение и частоты разверток
• Максимальное количество оттенков цветов
• Скорость обработки и передачи видеоинформации, определяющие производительность видеосистемы и компьютера

Элементы видеокарты:

• Видеопамять для хранения цифрового изображения
• Набор микросхем для обработки цифрового изображения и преобразования его в видеосигнал
• Схемы интерфейса с шиной ввода-вывода
• ROM Video BIOS для управления видеосистемой
• Цифроаналоговый преобразователь, для преобразования цифровых данных из видеопамяти, в видеосигнал

Звуковая карта - аппаратное обеспечение компьютера для обработки звука. В звуковую карту входит:

• Запись и воспроизведение звука
• Синтезатор
• Интерфейсы
• Микшер
• Акустическая система

MIDI - цифровой интерфейс музыкальных инструментов

Клавиатура и мышь

Клавиатура - устройство ввода данных в компьютер. Скан-код является однобайтовым числом, идентификационным номером, которые присваиваются клавишам.

При нажатии на клавишу специальный сигнал регистрируется контроллером клавиатуры и передается в виде скан-кода в материнскую плату. Затем он поступает в контроллер интерфейса клавиатуры, где инициализируется аппаратное прерывание IRQ. Процессор выполняет процедуру анализирующую скан-код. Прерывание выполняется специальной программой в составе BIOS. Скан-код переводится в кодм символа и помещается в буфер клавиатуры.

Мышь - устройство ввода данных, управления курсором на экране монитора для подачи команд.

Сканер

Сканер - устройство для ввода данных и создания з них цифрового изображения.

Способ формирования изображения:

• Линейный (типовые).
• Матричный (игольчатые).
• Принтеры ударного типа.
• Принтеры безударного типа.
• Струйные принтеры.
• Графопостроители (фломастерные или каплеструйные).
• Лазерные принтеры (разновидность светодиодные принтеры).
• Термопринтеры.
• Твёрдочернильные принтеры.
• Сублимационные принтеры.
• 3D-принтеры.
• Фотонные принтеры.

Кинематический механизм:

• Ручной.
• Настольный.
• Комбинированный.

Тип сканируемого изображения:

• Черно-белый.
• Полутоновый.
• Цветной.

Прозрачность оригинала:

• Отражающий.
• Прозрачный.

Аппаратный интерфейс:

• Специализированный.
• Стандартный.

Программный интерфейс:

• Специализированный.
• TW AIN-совместимый.

Компьютерная сеть

Локальная сеть - объединение нескольких компьютеров с помощью аппаратного и программного обеспечения.

MAN (Metropolitan Area Network) - сеть объединенных компьютеров в пределах города.

WAN (Wide Area Network) – сеть соединяющая компьютеры несколько стран.

GAN (Global Area Network) – сеть, соединяющая компьютеры на разных континентах.

PC-PC (псевдосеть) – соединение двух компьютеров через последовательный интерфейс с помощью простого кабеля, называемого кабелем нуль-модема.

Одноранговая сеть – не имеет центрального компьютера и работает без резервирования файлов.

Сеть типа клиент-сервер – мощный компьютер, сервер или файловый сервер, соединенный с отдельными рабочими станциями

Топология звезда – сеть компьютеров объединённых в звезду.

Плюсы

• Повреждение кабеля для одного компьютера не сказываются на работе всей сети.
• Простое подключение, соединение компьютера только с сервером
• Безопасная защита от несанкционированного доступа
• Высокая скорость передачи данных от компьютера к серверу

Минусы

• Затрудненное подключение к удаленным компьютерам вне центральной сети
• Скорость передачи от компьютера к серверу - быстрая, а скорость передачи между отдельными компьютерами - не очень быстрая
• Можность сети зависит от возможностей сервера
• Невозможна работа между компьютерами без сервера

Кольцевая топология – все компьютеры и сервер соединены по кольцу, по которому посылаются данные и адрес получателя.

Плюсы

• Данные проходят по кругу между соединенными компьютерами
• Длина сети не имеет значения

Минусы

• Время передачи данных увеличивается в зависимости от количества подключенных к кольцу сети компьютеров
• Каждый компьютер отвечает за передачу данных. Выход из строя одного компьютера отразится на всей сети.
• Для подключения новых компьютеров сеть должна на время быть выключена

Топология шины – к сети подключены сервер и отдельные рабочие станции.

Плюсы

• Нет затрат на кабель для прокладки сети
• Компьютеры могут быть установлены в любое время без отключения всей сети
• Компьютеры могут обмениваться данными между собой без сервера

Минусы

• При обрыве кабеля из строя выходит весь участок сети от места обрыва
• Низкая безопасность

Кабель – один или нескольких изолированных друг от друга проводников, или оптических волокон, заключённых в оболочку.

В основном применяется 3 вида кабелей:

• Коаксиальный (двух типов):
• Тонкий коаксиальный кабель.
• Толстый коаксиальный кабель.

Витая пара

• Неэкранированная витая пара (UTP).
• Экранированная витая пара (STP).

Оптоволоконный кабель

• Многомодовый кабель.
• Одномодовый кабель.

К аппаратному обеспечению компьютеров относятся устройства и приборы, образующие аппаратную конфигурацию. Компьютеры имеют блочно-модульную конструкцию, то есть аппаратную конфигурацию можно собирать из готовых узлов и блоков. Тем не менее, существует понятие базовой конфигурации, которую считают типовой. В таком комплекте компьютер обычно поставляется. В настоящее время в базовой конфигурации рассматривают четыре устройства:

• * системный блок;
• * монитор;
• * клавиатуру.

Системный блок представляет собой основной узел, внутри которого размещаются:

• * материнская плата (motherboard);
• * дочерние платы (платы расширения);
• * внутренние накопители;
• * блок питания.

Устройства, находящиеся внутри системного блока, называют внутренними, а устройства, подключаемые к нему снаружи, называют внешними. Внешние дополнительные устройства, предназначенные для ввода, вывода и длительного хранения данных, также называют периферийными.

Основной параметр, определяющий «стандартность» корпуса, называется формфактором. Существует два стандарта на размещение компонентов компьютера в корпусе: AT и ATX. Их основными отличиями являются:

• * формат и способ размещения материнской платы;
• * конструкция блока питания;
• * способ подачи электропитания на материнскую плату.

Материнская плата - основная плата компьютера, обычно самая большая по размеру. На ней размещаются:

• * процессор -- основная микросхема, выполняющая большинство математических и логических операций;
• * микропроцессорный комплект (чипсет) -- набор микросхем, управляющих работой внутренних устройств компьютера и определяющих основные функциональные возможности материнской платы;
• * шины -- наборы проводников, по которым происходит обмен сигналами между внутренними устройствами компьютера;
• * оперативная память (оперативное запоминающее устройство, ОЗУ) -- набор микросхем, предназначенных для временного хранения данных, когда компьютер включен;
• * ПЗУ (постоянное запоминающее устройство) -- микросхема, предназначенная для длительного хранения данных, в том числе и когда компьютер выключен;
• * разъемы (слоты) для подключения дополнительных устройств - дочерних плат.

Существуют материнские платы самых разных форматов (AT, ATX, LPX,NLX, Mini-, Micro-ATX, Micro-NLX, Flex-ATX).

Основные характеристики материнских плат:

• * модель чипсета;
• * тип используемого процессора (зависит от разъема для установки процессора);
• * формат;
• * число и тип разъемов для установки дочерних плат;
• * возможность обновления BIOS.

Процессор -- основная микросхема компьютера, в которой и производятся все вычисления. Процессор состоит из десятков миллионов транзисторов, с помощью которых собраны отдельные логические схемы. Основные внутренние схемы процессора - арифметико-логическое устройство, внутренняя память (так называемые регистры), кэш-память (сверхоперативная память) и схемы управления всеми операциями и внешними шинами.

Основными параметрами процессоров являются:

Тактовая частота определяет количество элементарных операций (тактов), выполняемые процессором за единицу времени. Тактовая частота современных процессоров измеряется в МГц

Разрядность процессора показывает, сколько бит данных он может принять и обработать в своих регистрах за один такт. Разрядность процессора определяется разрядностью командной шины, то есть количеством проводников в шине, по которой передаются команды.

Рабочее напряжение процессора обеспечивается материнской платой, поэтому разным маркам процессоров отвечают разные материнские платы.

Коэффициент внутреннего умножения тактовой частоты - это коэффициент, на который следует умножить тактовую частоту материнской платы, для достижения частоты процессора. Тактовые сигналы процессор получает от материнской платы, которая из чисто физических причин не может работать на таких высоких частотах, как процессор.

Кэш-память. Обмен данными внутри процессора происходит намного быстрее, чем обмен данными между процессором и оперативной памятью. Поэтому, для того чтобы уменьшить количество обращений к оперативной памяти, внутри процессора создают так называемую сверхоперативную или кэш-память. Когда процессору нужны данные, он сначала обращается к кэш-памяти, и только тогда, когда там отсутствуют нужные данные, происходит обращение к оперативной памяти. Чем больше размер кэш-памяти, тем большая вероятность, что необходимые данные находятся там. Поэтому высокопроизводительные процессоры имеют повышенные объемы кэш-памяти.

Различают кэш-память первого уровня (выполняется на одном кристалле с процессором и имеет объем порядка несколько десятков Кбайт), второго уровня (выполняется на отдельном кристалле, но в границах процессора, с объемом в сто и более Кбайт) и третьего уровня (выполняется на отдельных быстродействующих микросхемах с расположением на материнской плате и имеет объем один и больше Мбайт).

Системная шина основная интерфейсная система компьютера, обеспечивающая сопряжение и связь всех его устройств между собой. Системная шина включает в себя:

кодовую шину данных (КШД), содержащую провода и схемы сопряжения для параллельной передачи всех разрядов числового кода (машинного слова) операнда;

кодовую шину адреса (КША), содержащую провода и схемы сопряжения для параллельной передачи всех разрядов кода адреса ячейки основной памяти или порта ввода-вывода внешнего устройства;

кодовую шину инструкций (КШИ), содержащую провода и схемы

сопряжения для передачи инструкций (управляющих сигналов, импульсов) во все блоки машины;

шипу питания, содержащую провода и схемы сопряжения для подключения блоков ПК к системе энергопитания.

Системная шина обеспечивает три направления передачи информации:

• * между микропроцессором и основной памятью;
• * между микропроцессором и портами ввода-вывода внешних устройств;
• * между основной памятью и портами ввода-вывода внешних устройств (в режиме прямого доступа к памяти).

Все блоки подключаются к шине через соответствующие унифицированные разъемы непосредственно или через контроллеры (адаптеры). Управление системной шиной осуществляется микропроцессором либо непосредственно, либо, что чаще, через дополнительную микросхему контроллера шины, формирующую основные сигналы управления. Обмен информацией между внешними устройствами исистемной шиной выполняется с использованием ASCII-кодов.

Оперативная память RAM(Random Access Memory) - это массив кристаллических ячеек, способных сохранять данные. Она используется для оперативного обмена информацией (командами и данными) между процессором, внешней памятью и периферийными системами. Из нее процессор берет программы и данные для обработки, в нее записываются полученные результаты. Название "оперативная" происходит от того, что она работает очень быстро и процессору не нужно ждать при считывании данных из памяти или записи. Однако, данные сохраняются лишь временно при включенном компьютере, иначе они исчезают.

Основные характеристики модулей оперативной памяти:

• · объем памяти,
• · время доступа (время выполнения операции считывания/записи, т.е. время от начала цикла до получения данных на выходе),
• · производительность (количество данных, которое помять может считывать и записывать в единицу времени),
• · разрядность шины памяти (определяется количеством бит, с которыми может быть выполнена операция считывания/записи).

По физическому принципу действия различают динамическую память DRAM и статическую память SRAM.

Общий принцип организации и функционирования микросхем динамической памяти (DRAM) практически един для всех ее типов -- как первоначальной асинхронной, так и современной синхронной. Массив памяти DRAM можно рассматривать как матрицу (двумерный массив) элементов способных вмещать элементарную единицу информации -- один бит данных. Ячейки представляют собой сочетание транзистора (ключа) и конденсатора (запоминающего элемента). Доступ к элементам матрицы осуществляется с помощью декодеров адреса строки и адреса столбца, которые управляются сигналами RAS# (сигнал выбора строки -- Row Access Strobe) и CAS# (сигнал выбора столбца -- Column Access Strobe). Недостатки памяти DRAM: медленнее происходит запись и чтение данных, требует постоянной подзарядки. Преимущества: простота реализации и низкая стоимость.

Ячейки статической памяти можно представить как электронные микроэлементы - триггеры, состоящие из транзисторов. В триггере сохраняется не заряд, а состояние (включенный/выключенный). Применяется в качестве кэш-памяти второго уровня для кэширования основного объема ОЗУ.

Преимущества памяти SRAM: значительно большее быстродействие. Недостатки: технологически более сложный процесс изготовления, и соответственно, большая стоимость.

Микросхемы динамической памяти используются как основная оперативная память, а микросхемы статической - для кэш-памяти.

ПЗУ (постоянное запоминающее устройство) - одна из важнейших микросхем материнской платы. Микросхема ПЗУ способна длительное время хранить информацию, даже когда компьютер выключен. Программы, находящиеся в ПЗУ, называют «зашитыми» -- их записывают туда на этапе изготовления микросхемы.

Комплект программ, находящихся в ПЗУ, образует базовую систему ввода-вывода (BIOS -- Basic Input Output System).

BIOS (Basic Input/Output System, базовая система ввода/вывода)-- набор небольших подпрограмм, используя которые операционная система и прикладные программы "общаются" с аппаратным обеспечением. Физически BIOS -- это несколько микросхем ROM (Read Only Memory), расположенных на системной плате. BIOS представляет собой элемент памяти и содержит:

• -тестирующую систему POST,
• - аппаратные драйверы основных устройств компьютера,
• -программу установки основных параметров и аппаратной конфигурации,
• -обслуживание базовых функций программных прерываний к основным устройствам компьютера.

• · тестирование компьютера при включении (POST, Power-On Self Test);
• · запуск загрузчика операционной системы с винчестера или дискеты;
• · обслуживание аппаратных прерываний от основных устройств компьютера;
• · обслуживание базовых функций программных прерываний к основным устройствам компьютера.

Жесткий диск (HDD - Hard Disk Drive) -- основное устройство для долговременного хранения больших объемов данных и программ. В обиходе его называют «винчестером». Внутри Жесткого диска с большой скоростью вращаются диски, покрытые магнитным слоем. По поверхностям этих дисков перемещаются головки чтения/записи. Диски и головки размещены в герметичном и прочном корпусе.

Управление работой жесткого диска выполняет специальное аппаратно-логическое устройство - контроллер жесткого диска. В прошлом оно представляло собой отдельную дочернюю плату, которую подключали к одному из свободных слотов материнской платы. В настоящее время функции контроллеров дисков выполняют микросхемы, входящие в микропроцессорный комплект (чипсет), хотя некоторые виды высокопроизводительных контроллеров жестких дисков по-прежнему поставляются на отдельной плате.

К основным параметрам жестких дисков относятся емкость и производительность.

Чтобы подключить к компьютеру монитор, необходим специальный видеоадаптер. Задача видеоадаптера - сформировать сигнал, отображающий на мониторе определенную область памяти, в которой хранятся данные об изображении, а также выдать сигналы синхронизации - горизонтальную (строчную) и вертикальную (кадровую) развертки.

Физически видеоадаптер выполнен в виде отдельной дочерней платы, которая вставляется в один из слотов материнской платы и называется видеокартой. Видеоадаптер взял на себя функции видеоконтроллера, видеопроцессора и видеопамяти.

Рассмотрим устройства, обеспечивающие ввод и вывод информации.

Устройства ввода - это устройства, которые переводят информацию с языка человека на машинный язык.

Клавиатура - клавишное устройство для ввода числовой и текстовой информации.

Манипуляторы - устройства управления курсором (координатные устройства ввода информации) - Мышь, Трекбол, Тачпад, Джойстик

Сканер - устройство для ввода графической информации. Сканер создает оцифрованное изображение документа и помещает его в память компьютера. Существуют сканеры ручные и планшетные.

Цифровые камеры - формируют изображения в компьютерном формате.

Микрофон - устройство для ввода звуковой информации. Преобразует звук из аналоговой формы в цифровой формат звуковая карта.

Сенсорные устройства ввода:

Сенсорный экран - чувствительный экран. Общение с компьютером осуществляется путем прикосновения пальцем к определенному месту экрана. Им оборудуют места операторов и диспетчеров, используют в информационно-справочных системах.

Дигитайзер - устройство преобразования готовых (бумажных) документов цифровую форму.

Световое перо - светочувствительный элемент. Если перемещать перо по экрану, то можно им рисовать. Обычно применяют в карманных компьютерах, системах проектирования и дизайна.

Устройства вывода - это устройства, которые переводят информацию с машинного языка в формы, доступные для человеческого восприятия.

Монитор (дисплей) - устройство визуального отображения всех видов информации. Существуют:

• 1) мониторы, сконструированные на базе электронно-лучевой трубки (CRT), среди которых различают алфавитно-цифровые и графические мониторы, а также монохромные мониторы и мониторы цветного изображения;
• 2) жидкокристаллические мониторы (LCD)- на базе жидких кристаллов. Различают активно-матричные и пассивно-матричные жкм. Жидкие кристаллы - особое состояние некоторых органических веществ, в котором они обладают текучестью и свойством образовывать пространственные структуры, подобные кристаллическим. Жидкие кристаллы могут изменять свою структуру и светооптические свойства под воздействием электрического напряжения.

Принтер - устройство для вывода закодированной информации в виде печатных копий текста или графики. Существуют матричные, струйные и лазерные принтеры.

Плоттер (графопостроитель) - устройство, которое чертит графики, рисунки и диаграммы под управлением компьютера. Изображение получается с помощью пера. Используется для получения сложных конструкторских чертежей, архитектурных планов, географических и метеорологических карт, деловых схем.

Акустические колонки и наушники - устройство для вывода звуковой информации.

информация компьютер плата процессор

Персональный компьютер - компьютер (вычислительная машина) предназначенный для личного использования, цена, размеры и возможности которого удовлетворяют запросы большого количества людей.

Современные ПК характеризуются:

· небольшими размерами,

· возможностью для пользователя работать с ПК лично, без посредничества профессионального программиста,

· малым потреблением электрической энергии,

· удобством и комфортностью общения пользователя и ПК.

ЭВМ выполняют две основные функции:

· обработка и хранение информации

· обмен информацией с внешними объектами.

Выполнение этих функций осуществляется с помощью двух компонентов ЭВМ: программного обеспечения и аппаратного обеспечения.

Под аппаратным обеспечением понимают обычно все узлы, модули и блоки, составляющие компьютер или компьютерную систему. В современных компьютерах используется так называемая «открытая архитектура», т.е. состав аппаратного обеспечения компьютера можно изменить, поменяв один из модулей, или расширить, вставив дополнительный модуль.

Аппаратное обеспечение современных ПК включает в себя следующее:

· системный блок,

· устройства ввода информации в ПК (например, клавиатура),

· устройства вывода информации из ПК (например, монитор).

Системный блок, клавиатура и монитор вместе составляют персональный компьютер в минимальной конфигурации, т.е. позволяют работать с информацией на компьютере

Корпуса системных блоков бывают нескольких типов: вертикальный (tower), горизонтальный (desktop), моноблок (системный блок и монитор в одном корпусе). Существуют переносные компьютеры типа Notebook (ноутбук), предназначенные для работы от автономной батареи.

Внутри системного блока располагаются:

· источник питания,

· материнская (системная) плата

· процессор,

· оперативная память,

· жесткий диск,

· накопитель гибких дисков (устарев).

· привод CD–ROM, DVD-ROM, DVD-RW;

· звуковая карта,

· сетевая карта.

Также в состав компьютерных систем входят и внешние устройства, называемые периферийными.

Периферийными называют все устройства компьютера, расположенные вне материнской платы. Часть устройств хоть и расположены вне материнской платы, но также как и материнская плата находятся в системном блоке: винчестер, дисководы, CD–ROM, звуковая карта, сетевая карта и некоторые др.

По назначению периферийные устройства можно подразделить на:

· устройства ввода данных; в устройства вывода данных;

· устройства хранения данных;

· устройства обмена данными.

Теперь рассмотрим отдельные элементы более подробно.

Материнская плата - печатная плата, на которой монтируется чипсет и прочие компоненты компьютерной системы.

На материнской плате кроме чипсета располагаются разъёмы для подключения центрального процессора, графической платы, звуковой платы, жёстких дисков, оперативной памяти и других дополнительных периферийных устройств.

Все основные электронные схемы компьютера и необходимые дополнительные устройства включаются в материнскую плату, или подключаются к ней с помощью слотов расширения.

Центральный процессор – это «мозг» любого компьютера. Процессор производит все вычисления (арифметические и логические операции), взаимодействует с памятью и осуществляет управление всеми компонентами ПК. Таким образом, процессор включает в себя следующие части:

· арифметико-логическое устройство (АЛУ),

· устройство управления (УУ).

· внутренние регистры – ячейки памяти внутри кристалла процессора, предназначенные для хранения промежуточной информации.

Важнейшими характеристиками процессора, определяющими его производительность (количество операций в единицу времени) являются: тактовая частота, разрядность, объем адресуемой памяти.

Тактовая частота определяет скорость выполнения операций в процессоре. При повышении тактовой частоты увеличивается производительность процессора. Современные процессоры имеют тактовые частоты 400-4000 МГц и более.

Разрядность обрабатываемых данных – количество бит информации, одновременно вводимой в процессор и выводимой из него. Чем больше разрядность, тем больше информации может обработать процессор в единицу времени. Разрядность современных процессоров – 32 и 64 бит.

Объем адресуемой памяти (адресное пространство)– максимальное число ячеек основной памяти, которое может быть непосредственно адресовано процессором.

Мультипроцессор - это компьютерная система, которая содержит несколько процессоров и одно адресное пространство, видимое для всех процессоров. Он запускает одну копию ОС с одним набором таблиц, в том числе теми, которые следят какие страницы памяти свободны. Содержат несколько процессорных ядер в одном корпусе (на одном или нескольких кристаллах).

Внутренняя память – это память, расположенная на материнской плате. Внутреннюю память составляют два устройства: ОЗУ и ПЗУ.

ОЗУ (оперативное запоминающее устройство) предназначено для хранения текущих программ и текущей информации, т.е. программ и информации, с которыми в данный момент работает пользователь. В англоязычной литературе ОЗУ называют RAM (random access memory – память случайного доступа).

Основными характеристиками ОЗУ являются: объем и время доступа.

Объем ОЗУ (ед. измерения – Мбайт) – это общее количество ячеек памяти на всех кристаллах ОЗУ. В каждой ячейке может хранится либо «1» либо «0». Ячейки в кристаллах памяти объединены в блоки по 8 ячеек, и в каждый такой блок таким образом можно записать байт информации. От объема ОЗУ во многом зависит скорость работы компьютера: чем больше объем ОЗУ, тем быстрее работает компьютер.

Время доступа – время, за которое процессор может прочитать содержимое ячейки ОЗУ или записать в нее информацию. Чем меньше время доступа, тем быстрее общается процессор с ОЗУ и тем быстрее работает компьютер.

ОЗУ является энергозависимой памятью, т.е. при отключении питания оно «забывает» всю записанную в него информацию.

ПЗУ (постоянное запоминающее устройство) – хранит программу первоначальной загрузки компьютера, информацию о системной плате и расположенных на ней устройствах, информацию о подключенных устройствах внешней памяти, текущее время др.

Внешняя (периферийная) память – это память, расположенная вне материнской платы. На устройствах внешней памяти хранятся тексты программ, документы и другая информация. Эту память часто называют долговременной. Если необходимо работать с какой-то программой, то она сначала копируется с устройств внешней памяти в оперативную память и затем запускается. Наиболее часто внешняя память ПК представлена накопителями на гибких магнитных дисках и накопителями на жестких дисках.

Накопитель на жёстких магнитных дисках, жёсткий диск, винчестер - энергонезависимое, перезаписываемое компьютерное запоминающее устройство. Является основным накопителем данных практически во всех современных компьютерах.

Графическая плата или видеокарта - устройство, преобразующее изображение, находящееся в памяти компьютера, в видеосигнал для монитора. Обычно видеокарта является платой расширения и вставляется в специальный разъём для видеокарт на материнской плате, но бывает и встроенной, иначе говоря, интегрированной.

Современные видеокарты не ограничиваются простым выводом изображения, они имеют встроенный графический микропроцессор, который может производить дополнительную обработку, разгружая от этих задач центральный процессор компьютера.

Звуковая плата или звуковая карта - позволяет работать со звуком на компьютере. В настоящее время звуковые карты бывают как встроенными в материнскую плату, так и отдельными платами расширения или как внешними устройствами.

Сетевая плата или сетевая карта - периферийное устройство, позволяющее компьютеру взаимодействовать с другими устройствами сети.

Периферийные устройства для ввода информации в компьютер.

Клавиатура – устройство, с помощью которого осуществляется ввод данных и команд в ПК. Клавиатура снабжена специальным кабелем, посредством которого она подключается к специальному разъему на системном блоке.

Мышь – широко используемое в настоящее время устройство ввода информации. Позволяет быстро отметить какую-либо точку на экране монитора. Работа с некоторыми программами без мыши практически невозможна.

Сканер – устройство ввода графической информации (фотографий, изображений и др.) в компьютер.

Существуют и другие устройства ввода информации в компьютер: цифровые фотоаппараты, манипуляторы «световое перо» и пр. Некоторые манипуляторы, функционально аналогичны или дополняют мышь: трекбол, джойстик, виртуальный шлем и др.

Периферийные устройства для вывода информации из компьютера.

Монитор (дисплей) – устройство вывода алфавитно-цифровой и графической информации ПК. Монитор является основным техническим средством организации общения между пользователем и компьютером. Внешне напоминает телевизор.

Качество изображения монитора определяют следующие характеристики: размер диагонали, разрешение, палитра, частота кадров.

Изображение на экране монитора формируется с помощью точек (пикселей). Количество пикселей по горизонтали и вертикали и определяет разрешение экрана. Типичные значения: 800´600 для 14-дюймового монитора, 1600´1200 для 19-дюймового. Чем больше размер диагонали экрана и выше разрешение, тем качественнее изображение, так как лучше прорисовываются мелкие детали.

Цветовую гамму (палитру) выводимого изображения определяет размер видеопамяти – чем больше ее объем, тем больше цветов и оттенков может вывести монитор. Для обычного пользователя, как правило, достаточно 16 тысяч цветов и оттенков.

Комфортность работы за монитором во многом определяет такая характеристика монитора, как максимальная частота смены кадров (обычные значения: 75–100Гц, т.е. за секунду изображение на экране обновляется 75-100 раз).

Принтер – устройство вывода, обеспечивающее печать выдаваемой компьютером информации. В качестве носителя чаще всего используется бумага.

Принтеры делятся на следующие типы: матричные, струйные, лазерные.

Наиболее простые принтеры – матричные (дешевые, качество изображения низкое, уровень шума высокий). Принцип печати таких принтеров следующий: печатающая головка содержит ряд тонких металлических стержней (иголок). Головка движется вдоль печатаемой строки, а стержни в нужный момент ударяют по бумаге через красящую ленту.

В струйных принтерах изображение формируется микрокаплями специальных чернил, выдуваемых на бумагу с помощью сопел. Такие принтеры обеспечивают высокое качество при печати на специальную бумагу, удобны и для цветной печати. Однако струйные принтеры дороже матричных и требуют тщательного ухода и обслуживания.

Лазерные принтеры обеспечивают самое высокое качество печати. В этих принтерах используется принцип ксерографии: изображение переносится на бумагу со специального барабана, к которому электрически притягиваются частички краски, только в отличие от ксерокса печатающий барабан электризуется с помощью лазера по командам компьютера.

Графопостроитель (плоттер) – устройство вывода, позволяющее получить высококачественные чертежи.

Модем (аббревиатура, составленная из слов модулятор-демодулятор)- устройство, применяющееся в системах связи и выполняющее функцию модуляции и демодуляции. Модулятор осуществляет модуляцию, то есть изменяет характеристики несущего сигнала в соответствии с изменениями входного информационного сигнала, демодулятор осуществляет обратный процесс. Частным случаем модема является широко применяемое периферийное устройство для компьютера, позволяющее ему связываться с другим компьютером, оборудованным модемом, через телефонную сеть (телефонный модем) или кабельную сеть (кабельный модем).

Является той основой, благодаря которой вычислительная машина может выполнять возложенные на нее задачи. Отчасти, это и есть сама электронная вычислительная машинка. Иногда пользователи-новички задают вопрос о том, что же такое аппаратное обеспечение компьютера? На самом деле ничего сложного нет - основная проблема в терминах. Громкое название ничем не лучше краткого, если смысл, стоящий за словами, одинаков. Так произошло и в этом случае. Так, вместо термина «аппаратное обеспечение компьютера» можно было бы использовать более емкое слово «компоненты». Ведь вряд ли кому-то придет в голову назвать программу компьютерным компонентом. Но раз в сообществе установился именно первый термин, то давайте ознакомимся с тем, что же он означает.

Пожалуй, начнем с поясняющего примера-аналогии. Представьте себе легковой автомобиль. В сумме это сложная конструкция, состоящая из корпуса, двигателя, вспомогательных устройств, топлива. Современные машины становятся все интеллектуальнее, научившись контролировать уровень топлива; «следят» за работой основных узлов. Но даже сейчас всей этой металлической системой управляет живой человек-водитель. Направление движения, двигатель, колеса - все послушно его воле. Поедет ли автомобиль самостоятельно, сможет ли принимать решения? Вряд ли. В данном примере машина - это компьютера. Соответственно, программное - это все те программы, которые определенным образом управляют работой всех «железных» узлов. Возвращаясь к аналогии с автомобилем, приложения можно сравнить с человеком-водителем. Конечно, есть ряд оговорок, например, человек может пойти пешком, а компьютерная программа без аппаратной части будет бессмысленным набором знаков.

Итак, аппаратное обеспечение компьютера представляет все те устройства, из которых состоит компьютер, а также другие, конструкция которых предусматривает их использование с ПК.

Сейчас в магазинах есть как стационарные ЭВМ, так и переносные (ноутбуки). Несмотря на внешние отличия, принципы работы компонентов в них одинаковы. Поэтому перечислим, что включает в себя аппаратное обеспечение персонального компьютера.

Одна из основных частей ЭВМ - это процессор. Функциями этой довольно крупной микросхемы является обработка цифровых данных и частичное обеспечение взаимодействия остальных подключенных компонентов. Основными производителями процессоров для настольных компьютеров являются компании Intel и AMD.

Главная плата (материнская, материнка, mainboard, системная), как следует из названия, является основой, к которой подключаются все внутренние и периферийные компоненты. Кроме того, она содержит специальные микросхемы, управляющие работой некоторых узлов. Раньше на системной плате их было две, сейчас же одна из них полностью интегрировалась в процессор.

Для пользователя и необходимых для работы программ используется винчестер. Ранее в данном типе устройств применялся магнитный принцип записи, но в последнее время появилась альтернатива в виде флеш-технологии, которой предрекают большие перспективы в будущем.

Сюда же входит дисковод для компакт-дисков, видеоадаптер, память. Также, как уже было сказано, кроме внутренних компонентов к аппаратному обеспечению относятся и внешние устройства. Так, мышка, колонки, монитор, принтер, сканер и т.д. То есть все те устройства, которые предназначены для работы в составе компьютерной системы. Можно сказать иначе: их можно увидеть, потрогать руками, отремонтировать с помощью отвертки, что совершенно немыслимо для программ.

Комплекс электронных, электрических и механических устройств, входящих в состав системы или сети. Аппаратное обеспечение включает: компьютеры и логические устройства; внешние устройства и диагностическую аппаратуру; энергетическое оборудование,… … Финансовый словарь

Железо Словарь русских синонимов. аппаратное обеспечение сущ., кол во синонимов: 1 железо (18) Словарь синонимов ASIS. В.Н. Тришин … Словарь синонимов

АППАРАТНОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ, оборудование, в противоположность программам и программному обеспечению, при помощи которого КОМПЬЮТЕР выполняет свои функции. Системный блок, клавиатура, принтер и материнская плата примеры аппаратного обеспечения … Научно-технический энциклопедический словарь

аппаратное обеспечение - аппаратура — [Я.Н.Лугинский, М.С.Фези Жилинская, Ю.С.Кабиров. Англо русский словарь по электротехнике и электроэнергетике, Москва] Тематики электротехника, основные понятия Синонимы аппаратура EN hardware …

аппаратное обеспечение - aparatinė įranga statusas T sritis automatika atitikmenys: angl. hardware vok. Gerätetechnik, f; Hardware, f rus. аппаратное обеспечение, n; техническое оборудование, n pranc. matériel, m … Automatikos terminų žodynas

аппаратное обеспечение диагностической системы - — [А.С.Гольдберг. Англо русский энергетический словарь. 2006 г.] Тематики энергетика в целом EN system diagnostic facilitySDFsystem diagnostic facility … Справочник технического переводчика

Содержание 1 3D принтеры 2 Компьютеры и их компоненты … Википедия

У этого термина существуют и другие значения, см. Сервер. Сервер (англ. server от to serve служить) аппаратное обеспечение, выделенное и/или специализированное для выполнения на нём сервисного программного обеспечения (в том… … Википедия

основное аппаратное обеспечение - базовое аппаратное обеспечение Минимальные требования к аппаратному обеспечению, которые предъявляет данное программное обеспечение. Тематики информационные технологии в целом EN base hardware … Справочник технического переводчика

вспомогательное аппаратное обеспечение - pagalbinė techninė įranga statusas T sritis radioelektronika atitikmenys: angl. support hardware vok. Unterstützausrüstung, f; Unterstützungshardware, f rus. вспомогательная аппаратура, f; вспомогательное аппаратное обеспечение, n pranc. matériel … Radioelektronikos terminų žodynas

Книги

• Аппаратное обеспечение ЭВМ. Учебник , В. Д. Сидоров , Н. В. Струмпэ , Приведены сведения об устройстве персональных электронных вычис­лительных машин, типового периферийного оборудования. Рассмотрены вопросы эксплуатации и модернизации ПЭВМ. Учебник может быть… Категория: Компьютеры и программы Серия: Начальное профессиональное образование Издатель: Academia ,
• Аппаратное обеспечение ЭВМ. Практикум , Н. В. Струмпэ , В. Д. Сидоров , Практикум дополняет учебник В. Д. Сидорова, Н. В. Струмпэ `Аппаратное обеспечение ЭВМ`. Содержит контрольные вопросы, практические работы, задания для самостоятельноговыполнения, лабораторные… Категория: Учебники для ВУЗов Серия: Лазерная техника и технология Издатель: