Как работи компютърът и неговите компоненти

09.06.2019

Светът е активно компютъризиран. Но в същото време принципите на работа на дома, таблета и други компютри не винаги са активно изследвани от потребителите. Разгледайте основните аспекти, свързани с компютърното устройство, неговото изпълнение и характеристиките на функционирането на програмите.

Основни принципи на компютъра

Основната задача на компютъра е изчислителната техника. Останалите операции и всякакви значими по отношение на човешките нужди извършените по него действия са деривати. Структурата на въпросните изчисления е многостепенна. Проучването му ще ни помогне да разберем как работи един компютър.

Как работи един компютър

На най-ниското ниво, PC чиповете „процесират” битове - двоични сигнали, състоящи се от нули и единици. Няма други номера на това ниво и на него компютърът не изчислява нещо, а правилно подрежда поредица от нули и единици. Защо? Факт е, че 8 бита образуват байт. Което от своя страна става основа на следващото ниво на изчисление.

Лесно е да се изчисли, че възможният брой комбинации от битове в един байт е 256, т.е. 2 до 8-тата мощност. Защо 2? Тъй като числата в малко, както казахме по-горе, само две - 0 и 1. На практика комбинирането на битове в байтове ви позволява да "кодирате" в последната малко информация. Например писмо, номер или, да речем, препинателен знак Как работи един компютър на това ниво? Той преобразува байтове в обекти, които са практически значими за човек на екрана - текст, пиксели, компоненти на картина, звуци и др.

Следващото ниво са изчисленията, свързани с операции с информацията, която се състои от байтове. Това е, ако е текст, тогава може да бъде неговото редактиране, форматиране, печат. Ако музиката или видеоклипът се възпроизвеждат, записват и т.н.

Това са основните принципи на работата на компютъра. Всяко от посочените по-горе нива обаче не съществува отделно от другото. Заедно те образуват изчислителната среда. Което също е хетерогенно. На базата на съвременни теоретични идеи в областта на информатиката, експертите идентифицират два компонента на оперативната среда, в която се извършват изчисленията - хардуер и софтуер. Ние изучаваме особеностите на всяка от тях.

железария

Хардуерът (в жаргона на IT специалистите е хардуер, по-рядко твърд, от английски хардуер) е всички микросхеми, механизми и устройства, които поддържат работата на компютъра. Класификацията на хардуерните компоненти може да варира. Всичко зависи от конкретния тип устройство. Що се отнася до типичния "домашен" компютър, "хардуерът", инсталиран на него, е представен от набор от следните компоненти:

1. Системно устройство. В него, като правило, се намират:

  • процесор;
  • дънна платка;
  • видеокарти;
  • Аудио карта;
  • памет с произволен достъп;
  • твърд диск;
  • DVD или CD устройство;
  • мрежова карта.

2. Монитор.

3. Контроли - като правило, това е клавиатура и мишка.

4. периферия - модеми, принтери, скенери, рутери и др.

Възможно е някои от горните устройства да бъдат взаимно интегрирани. Например, някои модели на дънните платки включват вградена видео и аудио карта. Много зависи от вида на компютрите. Например начинът, по който работи таблетният компютър, може да се различава от основните принципи на десктоп - настолен компютър.

софтуер

Следващият компонент на операционната среда, в която се извършват изчисленията, е софтуер или софтуер (наричан още "жаргон" за специалисти в областта на софтуера). Това е набор от алгоритми, които ви позволяват да управлявате "желязото". Това означава, че без софтуер, хардуерните компоненти на компютъра нямат никаква полза. Дори на първо ниво, където компютърът обработва нули и единици - и там хардуерът работи по програмираните алгоритми.

Отново, в зависимост от вида на компютъра, механизмите за класифициране на софтуера могат да варират. В годините, в които ИТ индустрията беше в начален стадий, имаше цели инженерни дисциплини, чиито студенти усвоиха как да се научат да работят на компютър, който е устройство с размер на гараж. Що се отнася до съвременните домашни компютри, ситуацията, разбира се, е по-проста. Повечето видове софтуер са приятелски настроени, разбираеми на ниво интуиция, оборудвани с подробна справка, предназначена за средния потребител, инструмент за управление. Въз основа на идеите на съвременните теоретици, програмите могат да бъдат разделени на следните основни типове:

- системен софтуер (позволява на потребителя да решава проблеми, свързани с функциите на компютъра: как да се види колко работи компютърът, какви програми се изпълняват и т.н.);

- приложен софтуер (предназначен за решаване на практически задачи за потребителя - въвеждане на текст, рисуване, програмиране, слушане на музика, гледане на видеоклипове и др.).

Но между тези два вида софтуер няма ясна граница. Например задачата: "Как да разберете колко компютър работи във времето?" (привидно, типично системни) могат да бъдат снабдени с приложна цел. Например, за да програмирате стартирането на програма или файл по график.

Как работи един компютър по отношение на взаимодействието на хардуера и софтуера? Много просто. Потребителят задава "задача" за машината чрез въвеждане на данни в програмата с помощта на контрола на компютъра - клавиатура или мишка. Например: "направете текста на шрифта червен" (на практика, маркиране на желаната област от букви на екрана и щракване върху съответната област на палитрата в Word). Програмата "информира" хардуера (ще се съгласим, че на монитора и на видео картата), че е необходимо да се покаже такава част от екрана в червено. Видеокартата и мониторът, "взаимодействащи" помежду си, дават на потребителя желания резултат: текстът в избраната област става червен. Разбира се, всичко това се случва за част от секундата.

В същото време скоростта на вземане на решения от компютър е предопределена от неговата специална характеристика - производителност. Ако е висок, тогава хардуерът може да вземе повече "поръчки" от програмите за единица време, в резултат на което потребителят решава проблемите си по-бързо. Помислете за този аспект.

Производителност на компютъра

Производителността на компютъра зависи главно от нивото на технологията "желязо". Въпреки че грамотността и качеството на разработването на алгоритми в софтуера също са важно условие. Така се случи, че някой компонент на хардуера може да бъде високопроизводителен, но програмата, която "контролира" тях не може да използва напълно наличния ресурс. В архитектурата на съвременните "домашни" компютри, два основни вида хардуер са отговорни за производителността - това е процесор и RAM. Защо точно те?

процесор

Как работи компютърният процесор? Каква е неговата основна задача? Тя работи като много други видове интегрални схеми. Силиконовият кристал съдържа зони, отговорни за обработката на нули и единици, комбинирайки ги в байтове и след това ги прехвърляйки към "компетентността" на други хардуерни компоненти (както и обратни операции).

Как работи компютърният процесор

Изобретяването на процесора се е превърнало в истински благодат в компютърната индустрия. Дълго време компютрите на този компонент просто не съществуват: операции с номера са разпределени по различни части на хардуера. Но в края на 60-те и началото на 70-те години инженерите все пак решават, че е по-целесъобразно да се концентрират ключовите, а в математическите термини, най-сложните операции на една микросхема, която „покровителства” други.

Производителността на процесора се измерва с тактова честота, броят на операциите в секунда. Мярката за измерване тук е Hertz. На практика, ако говорим за модерни модели на микросхеми, ние говорим, като правило, за стотици милиони, около милиарди операции в секунда. Следователно, при фабрично етикетиране, съответният показател за производителността на процесора се изразява в мегагерци (MHz) и гигагерци (GHz). Общото правило е: колкото по-голям е броят, толкова по-бърз ще бъде "покровителстваният" PC чип, а оттам и целият компютър като цяло.

Трябва да се отбележи нюанс: модерни процесори, извършващи голям брой операции, като правило, са много горещи. Как да знам дали компютърът работи? Просто трябва да поставите ръката си върху системната единица. Ако е забележимо топло, то току-що е изключено.

Как работи компютърната памет

Така процесорите трябва да инсталират охладител. В противен случай главният чип ще изгори. Как работи компютърният охладител? Той просто духа върху процесора с мощен поток от студен въздух, охлаждайки го. Мощността на охладителя се изразява в обороти в минута. Колкото по-висок е този индекс, толкова по-ефективно се охлажда процесорът.

оперативна памет

Как работи паметта на компютъра - друг основен компютърен хардуерен ресурс, който пряко влияе на неговата производителност? Факт е, че процесорът, поради особеностите на своята структура, няма способност да оперативно, тактически „запаметява“ изчислителните операции, които се извършват, за да използват резултатите си в бъдеще. "Главният" чип се нуждае от "notepad", за да записва междинните суми за работа с числа.

И този много преносим компютър е RAM. Тя също се нарича RAM. Или устройство с памет с произволен достъп. Колкото по-голям е "бележникът" по отношение на обема, толкова по-ефективен е контролът върху останалите микросхеми, и по-бързо компютърът ще работи като цяло. Основният ресурс на RAM е неговият капацитет. Тя се изчислява в байтове - най-основните единици информация, които бяха обсъдени по-горе. Но, ако говорим за съвременни модели PC, съответните цифри се изразяват в стотици милиони и гигабайта единици с капацитет - в мегабайта (MB) и гигабайта (GB).

Как да накарате компютъра да работи по-бързо

Между другото, RAM и процесора имат редица общи черти. Що се отнася до първия хардуерен компонент - RAM също има индикатор, отразяващ броя на операциите в секунда. Съответно, колкото е по-голямо, толкова по-ефективно е взаимодействието между паметта и процесора: те ще имат възможността да "пуснат" в същото темпо.

От своя страна, процесорът също има вградена оперативна памет. Тя се нарича "кеш памет". Колкото повече от него - толкова по-малък чип "майстор" ще има причина да "отклони" основната оперативна памет, толкова по-продуктивна ще бъде работата на компютъра като цяло.

Как да накарам компютъра да работи по-бързо? Първият метод е да се инсталира процесор или RAM върху него с възможно най-големи показатели по основни характеристики. Разбира се, в някои аспекти параметрите са важни и други хардуерни компоненти - една и съща видеокарта, твърд диск. Но ключовите елементи, влияещи върху производителността, са процесорът и паметта. Ако техните правомощия са ниски, тогава характеристиките на другите видове "желязо" няма да имат значение. В същото време, ще бъде полезно да се знае какви задачи се изпълняват от някои хардуерни компоненти, „отговорни“ за процесора.

Видеокарта

Да започнем с видеокартата. Тя е отговорна за визуализиране на изчисленията, представяне на резултатите им на потребителя. Интересното е, че видеокартата има собствен процесор и памет. Освен това, по отношение на характеристиките (честота и обем), в някои случаи те дори могат да надхвърлят "най-изтъкнатите" компоненти. И това е напълно нормално, въз основа на задачите, възложени на видеокартата. Факт е, че съвременните компютърни игри изискват много висока производителност на компютъра. Ресурсите на главния процесор и паметта може просто да не са достатъчни за необходимите изчисления. Ето защо, съвременните видео карти заемат значителна част от операциите, в резултат на което обработването на данни става по-бързо. Резултатът радва - играта не "забави" и не "виси".

Как работи таблет компютър

Следователно въпросът как да накараш компютърът да работи по-бързо може да бъде особено важен, ако компютърът има остаряла видеокарта със скромни характеристики.

Изпълнението на този хардуерен компонент се измерва едновременно в часовата честота - мегагерци и гигагерци, а в обема на вътрешната памет - мегабайта и гигабайта. Въпреки това, както казахме по-горе, простото заместване на една видеокарта с друга обикновено не е достатъчно. Основни хардуерни компоненти на производителността на компютъра са процесора и паметта. Може да се наложи да бъдат променени и на по-мощни, след видеокартата.

монитор

Как монитора на компютъра? Факт е, че самата видеокарта, подобно на процесора, функционира на ниво "нули и единици". Естествено, човек не може да разбере съответния набор от числа. Мониторът е устройство, предназначено да „превежда“ сигнали от видеокарта в символи и изображения, които разбираме. Как да проверя как работи компютърът? В повечето случаи просто включете монитора. Ако има изображение, тогава всичко функционира нормално. Исторически погледнато, въпросният хардуерен компонент предшества появата на много други - по-специално един и същ процесор. От гледна точка на практическата полезност на компютъра, ролята на монитора е изключително важна и очевидна. Като правило, характеристиките на този компонент не влияят пряко върху производителността. Мониторът е по-скоро пасивен вид хардуер, който действа като посредник между машината и потребителя. Въпреки това, размерът му понякога е от значение. Твърде малък монитор може да е неудобен за решаване на потребителски задачи.

Как да се научите да работите на компютър

Двата основни критерия за стандартизация са резолюцията и големината на диагонала. Първият се изразява в пиксели, или "точки" - броят на отделните елементи на изображението на екрана хоризонтално и вертикално. Вторият е обикновено в инчове, но понякога в сантиметри.

Твърд диск

По-горе казахме, че процесорът може да се нуждае от тефтер за запис на тактически резултати от операциите. Твърд диск, наричан още "твърд диск", е това е ресурс когато данните се записват постоянно. Един вид "преносим" процесор. Практически значими за човек, резултатите от изчисленията на процесора са файлове: текстови, графични, мултимедийни. Те се съхраняват на твърдия диск.

Как се захранва компютърът

Основната характеристика на този хардуерен компонент е обемът. Тя се изразява по аналогия с принципите, въведени в RAM, в байтове. На практика, в мегабайта, гигабайта и дори терабайта. Съответно, колкото по-голяма е фигурата, отразяваща размера на твърдия диск, толкова повече файлове могат да бъдат поставени. Друг показател за изпълнението на "твърдия диск" - броят на оборотите в минута. Факт е, че е буквално диск, който се върти около оста си. Колкото по-бързо, толкова по-ефективно се записват или четат файловете.

Баланс на знания и умения

Познаване на основните принципи на компютъра - едно от условията за това как да се научиш да работиш на компютър. В много случаи потребителите са ограничени до овладяване на уменията на конкретни програми, без да се замислят как се оказва, че този тип софтуер работи толкова добре. Разбира се, освен горепосочените аспекти, има голям брой интересни области, които могат да бъдат проучени. Например тези, които дават отговор на въпроса как захранването на компютъра, модемът, мрежова карта принтер, жични и Wi-Fi интерфейси и т.н. Но, имайки основни познания за хардуерните компоненти на компютъра, винаги е лесно да се разберат характеристиките на функционирането на всеки друг вид хардуер.