Как работает компьютер

Компьютерный форум для пользователей ПК, обсуждение компьютерных технологий и современных операционных систем. Решение проблем с ПК, обсуждение, программное обеспечение.

Модераторы: Administrator, KOSTEY, boom, suen, Официальный представитель, Модераторы

Аватара пользователя
Administrator
Сообщения: 159980
Зарегистрирован: 27 июн 2011 19:11
Пол: Мужской
Зодиак:: Овен
Страна:: Украина
Имя: Роман
Мой телевизор :: BRAVIS LED-39G5000 + T2 , BRAVIS LED-1697 bleck, Liberton D-LED 3225 ABHDR,
Мой ресивер:: STRONG 4450, Gi HD Mini, Trimax TR-2012HD plus (Т2), Beelink W95 (2Гб/16Гб), X96 X4 (905X4/2GB/16GB)
Мои спутники:: 4°W,5°E,13°E - ( Два штука ) + 36°E KУ
Благодарил (а): 1830 раз
Поблагодарили: 6457 раз

Как работает компьютер. Часть 1. Что такое компьютер и из чего состоит компьютер.

Изображение

Зачастую при упоминании слова "технология", большинство людей начинает думать о компьютерах, ведь фактически почти у каждого аспекта наших жизней есть некоторый компьютеризированный компонент. Различные устройства в наших домах имеют встроенные микропроцессоры, чипы и другие элементы компьютеров, они присутствуют в наших телевизорах, автомобилях, стиральных машинах, микроволновках и т.д., но компьютер, о котором все думают сначала, обычно является персональным компьютером иначе ПК.

ПК является инструментом общего назначения, созданного вокруг небольшого микропроцессора. У ПК есть много различных частей - память, жесткий диск, модем, и др. - которых объединяет одна общая цель – выполнить поставленную задачу. Это означает, что Вы можете делать разнообразные вещи на компьютере. Вы можете использовать его, чтобы создавать и редактировать документы, отправлять электронную почту, играть в игры и юзать интернет и массу других вещей.

Компьютеры прослеживают свою историю до 1970-ых, когда человек по имени Эдвард Робертс начал продавать компьютерные наборы, основанные на кристалле микропроцессора, разработанном Intel. Робертс назвал свой компьютер Альтаиром 8800 и продавал несобранные наборы за 395 долларов за один. К удивлению многих тогдашних умников наборы стали мгновенным хитом, и эра персонального компьютера началась.

Несколько лет позже, дуэт Стива Джобса и Стива Уозниэка выпустили компьютер Apple II и, начиная с этого момента популярность персонального компьютера, действительно начала взлетать. Другие производители следовали примеру, и скоро были выпущенны компьютеры от Commodore, Atari и Texas Instruments. Как видите, IBM вошел в игру совсем не после дебюта Apple II.

Сегодня, когда кто-то говорит о ПК, они имеют в виду машину, работающую на операционной системе Microsoft Windows с x86-64 совместимым микропроцессором, а вот компьютеры Apple Macintosh – технически попадающие под ПК, большинство из вас не назвало бы персональным компьютером, хотя старт компьютерных технологий остается за Apple.

В этой статье я буду говорить о ПК в общем, о его различных частях, которые входят в состав. Вы узнаете о различных компонентах, и как они взаимодействуют в основном операционном процессе.

Давайте посмотрим на основные компоненты типичного настольного компьютера:

Изображение

1. Центральный процессор (ЦП) - микропроцессор "мозг" компьютерной системы называют центральным процессором. Это - микросхема, которая содержит полный вычислительный механизм. В качестве своего родного языка ЦП использует ассемблер. За всем, что делает компьютер, наблюдает ЦП.

2. Память - оперативное хранение информации. Большая скорость обмена данными необходима, потому что память соединяется непосредственно с микропроцессором. Есть несколько определенных типов памяти в компьютере:

3. Оперативная память (RAM) - используется, чтобы временно хранить информацию, с которой компьютер в настоящий момент работает;

4. Постоянная память (ROM) - постоянный тип хранения памяти, используемого компьютером для важных данных, которые в процессе работы не изменяются. Базовая система ввода-вывода (BIOS) - тип ROM, который используется во всех компьютерах, чтобы установить начальную передачу данных при включении компьютера.

5. Кэширование - хранение часто используемых данных в чрезвычайно быстрой RAM, которая соединяется непосредственно с ЦП.

6. Виртуальная память - пространство на жестком диске, используемое, для временного хранения данных и загрузки в и из RAM как рабочая информация.

7. Флэш-память - твердотельное устройство хранения информации, Флэш-память не требует никаких дополнительных устройств и сохраняет данные даже после отключения компьютера.

8. Системная плата (материнская плата) - это - основная печатная плата, с которой соединяются все другие внутренние компоненты такие как ЦП, память и др. На материнской плате могут располагаться разнообразные компоненты, которые либо встраиваются в её саму либо подключаются через дополнительные слоты это может быть звуковая карта, видеокарта и др.)

9. Блок питания - электрический преобразователь, который регулирует электричество, используемое компьютером.

10. Жесткий диск – емкость для постоянного хранения большого объема информации, такой как программы, документы, игры и др.. Традиционные жесткие диски содержат подвижные части – внутренние диски («блины»), на которых он хранит данные. Диск вращает блины, чтобы записать и считать данные. Некоторые более новые жесткие диски основаны на флэш-памяти без подвижных частей. Эти диски называют твердотельными дисками.

11. Операционная система - основное программное обеспечение, которое позволяет пользователю взаимодействовать через интерфейс с компьютером.

12. Дисковод со встроенным контроллером (IDE, SATA I, II, III).

13. Контроллер - основной интерфейс для жесткого диска, дисковода для компакт-дисков и дисковода флоппи дисков.

14. Ускоренный графический порт (AGP, PCI-E I, II) - очень высокоскоростное соединение, используемое видеокартой, чтобы взаимодействовать через интерфейс с компьютером.

15. Звуковая карта - используется компьютером, чтобы записывать и воспроизводить аудио, преобразовывая аналоговое звучание в цифровую информацию, как в прямом так и в обратном направлении.

16. Видеокарта - преобразовывает данные изображения из компьютера в формат, который может быть выведен на экран монитора. У современных видеокарт есть свои собственные мощные процессоры (названный GPU - графический процессор). GPU обрабатывает операции, которые в его отсутствие обрабатывал бы ЦП.

17. Порты – в рамках компьютерного оборудования, порт - интерфейс, который позволяет компьютеру связываться с периферийным оборудованием.

18. Часы реального времени - у каждого ПК есть часы, содержащие вибрирующий кристалл кварца. Обращаясь к этим часам, все компоненты в компьютере могут синхронизироваться должным образом.

19. Дополнительный элемент питания и связанная с ним память - CMOS и батарея CMOS позволяют компьютеру хранить информацию даже когда он отключен от сети 220В. Батарея обеспечивает бесперебойное питание памяти CMOS.

20. Вентиляторы, теплоотводы и системы охлаждения - компоненты в компьютере необходимые для отвода тепла, ведь от перегрева элементов компьютера может пострадать его производительность или вовсе перегреться и потерять работоспособность.
Аватара пользователя
Administrator
Сообщения: 159980
Зарегистрирован: 27 июн 2011 19:11
Пол: Мужской
Зодиак:: Овен
Страна:: Украина
Имя: Роман
Мой телевизор :: BRAVIS LED-39G5000 + T2 , BRAVIS LED-1697 bleck, Liberton D-LED 3225 ABHDR,
Мой ресивер:: STRONG 4450, Gi HD Mini, Trimax TR-2012HD plus (Т2), Beelink W95 (2Гб/16Гб), X96 X4 (905X4/2GB/16GB)
Мои спутники:: 4°W,5°E,13°E - ( Два штука ) + 36°E KУ
Благодарил (а): 1830 раз
Поблагодарили: 6457 раз

Как работает компьютер. Часть 2. Взаимодействие компьютера с окружающим его миром.

Изображение

Подавляющее большинство компьютеров взаимодействуют с миром вокруг себя тремя различными способами:

- через устройства ввода-вывода,

- через порты

- через сети.

Независимо от того, насколько мощные компоненты в составе вашего компьютера, вы нуждаетесь в способе взаимодействовать с ними. Это взаимодействие называют вводом/выводом. Наиболее распространенные типы ввода-вывода в ПК:

Монитор - основное устройство для того, чтобы вывести на экран информацию от компьютера.

Клавиатура - основное устройство для того, чтобы ввести информацию в компьютер.

Мышь - основное устройство для навигации и взаимодействия с компьютером.

Съемные устройства хранения данных - устройства хранения, которые позволяют добавлять новую информацию на свой компьютер достаточно легко, так же как сохранять информацию, которую вы хотите перенести в другое хранилище. Есть несколько типов съемного хранения:

CD-ROM - (компакт-диск, постоянная память) является популярной формой распространения коммерческого программного обеспечения. Сегодня много компаний предлагают (записываемые) CD-R и (перезаписываемые) CD-RW диски. Диски CD-RW могут быть стерты и переписаны много раз.

Флэш-память - основанная на типе ROM с возможностью электрического стирания программируемой постоянной памяти (EEPROM), Флэш-память обеспечивает быстрое и длительное (постоянное) хранение. CompactFlash, SmartMedia и карты PCMCIA - типы Флэш-памяти.

DVD-ROM - (цифровой универсальный диск, постоянная память) подобен CD-ROM, но способен к хранению большей информации.

BD-ROM - (цифровой универсальный диск, постоянная память) подобен DVD-ROM, но способен к хранению намного большей информации.

Можно использовать Bluetooth или Wi-Fi, чтобы синхронизировать аудиоплеер или отправить документ на печать, но у многих компьютеров присутствуют порты для соединения с широким выбором периферийных устройств. Из портов самыми распространенными являются:

Универсальная последовательная шина (USB) - самое популярное внешнее соединение, порты USB имеют питание и универсальность, а так же невероятно удобны.

FireWire (IEEE 1394) - FireWire является очень популярным методом соединения цифровых видеоустройств к компьютеру, таких как видеокамеры или цифровые фотоаппараты.

Сети (особенно Интернет) очень важны для сегодняшних пользователей. В настоящее время компьютер может, вероятно, использовать одно или более сетевых соедиений:

Модем - стандартный метод соединения с Интернетом.

Локальная сеть (LAN) карта - используется многими компьютерами, особенно в офисной сети Ethernet, чтобы соединить компьютеры друг другом.

Кабельный модем - тип модема использует кабельную систему в вашем доме для соединения с Интернетом.

Цифровая абонентская линия (DSL) модем - высокоскоростное соединение, которое работает по стандартной телефонной линии.

Очень высокая скорость передачи DSL (VDSL) модем - более новое изменение DSL, VDSL требует, чтобы у Вашей телефонной линии были волоконно-оптические кабели. Еще более быстрая версия обеспечивает скорость гигабит в секунду DSL (GDSL).
Аватара пользователя
Administrator
Сообщения: 159980
Зарегистрирован: 27 июн 2011 19:11
Пол: Мужской
Зодиак:: Овен
Страна:: Украина
Имя: Роман
Мой телевизор :: BRAVIS LED-39G5000 + T2 , BRAVIS LED-1697 bleck, Liberton D-LED 3225 ABHDR,
Мой ресивер:: STRONG 4450, Gi HD Mini, Trimax TR-2012HD plus (Т2), Beelink W95 (2Гб/16Гб), X96 X4 (905X4/2GB/16GB)
Мои спутники:: 4°W,5°E,13°E - ( Два штука ) + 36°E KУ
Благодарил (а): 1830 раз
Поблагодарили: 6457 раз

Как работает компьютер. Часть 3. Что происходит в компьютере при его запуске.

Изображение

Теперь, когда мы познакомились с составными частями и окружением ПК, давайте посмотрим, что происходит в компьютере во время его работы.

Типичная компьютерная сессия начинается конечно с его включения. Вот то, что происходит в процессе запуска ПК:

1. Вы нажимаете кнопку "On" на компьютере и мониторе.

2. Вы видите, что программное обеспечение BIOS начинает работу по самопроверке. На многих машинах BIOS показывает текст, описывающий такие данные как количество памяти, установленной в Вашем компьютере и типы дисков на контролере используемые в системе. Во время начальной загрузки BIOS делает большой и нужный объем проверок систем, чтобы подготовить компьютер к дальнейшей работе.

BIOS определяет, является ли видеокарта пригодной к работе. У большинства видеокарт есть миниатюрный собственный BIOS, который калибрует память и графический процессор на ней.

Если компьютер проходит проверку видеокарты, то следом BIOS проверяет RAM, выполняя тест чтения - записи каждого адреса памяти, проверяет клавиатуру и мышь. Так же осуществляет поиск другого оборудования на материнской плате и, если находит, то проверяет его на работоспособность. Если BIOS находит какие-нибудь ошибки во время проверки, он уведомляет Вас с рядом звуковых сигналов или текстового сообщения, показанного на экране. Ошибка в этом пункте - почти всегда проблема аппаратных средств.

В настройках BIOS показывает некоторые детали о системе. К примеру:

Процессор;

Накопитель на гибких дисках и жесткий диск;

Память;

Версию BIOS и дата;

Версию других драйверов, таких как от установленного оборудования, загруженных от оборудования;

И др.

Так же BIOS определяет последовательность записанных ранее в CMOS устройств, идентифицированных как устройства загрузки в полупроводнике CMOS. Далее загрузчик BIOS обращается к процессу запуска операционной системы и BIOS пытается начать последовательность начальной загрузки от первого устройства, используя загрузчик операционной системы.

Эта последовательность идет через стандартную процедуру запуска ПК.

Впринципе так и происходит запуск ПК.
Аватара пользователя
Administrator
Сообщения: 159980
Зарегистрирован: 27 июн 2011 19:11
Пол: Мужской
Зодиак:: Овен
Страна:: Украина
Имя: Роман
Мой телевизор :: BRAVIS LED-39G5000 + T2 , BRAVIS LED-1697 bleck, Liberton D-LED 3225 ABHDR,
Мой ресивер:: STRONG 4450, Gi HD Mini, Trimax TR-2012HD plus (Т2), Beelink W95 (2Гб/16Гб), X96 X4 (905X4/2GB/16GB)
Мои спутники:: 4°W,5°E,13°E - ( Два штука ) + 36°E KУ
Благодарил (а): 1830 раз
Поблагодарили: 6457 раз

Как работает компьютер. Часть 4. Работа операционной системы компьютера и её основные функции.

Изображение

Загрузчик операционной системы загружает её из памяти ПК, где лежит операционная система и пользовательская информация. Загрузчик устанавливает структуры данных, которые используются, чтобы обращаться между подсистемами и запросами компьютера и в конечном итоге BIOS передает контроль над ПК операционной системе (ОС).

После того, как ОС загружена, задачи операционной системы подразделяют на шесть категорий:

1. Управление процессором - разделение задач на управляемые части и распределение их по приоритетам прежде, чем послать на обработку в центральный процессор.

2. Управление памятью - координирование потока данных в и из RAM и определение необходимости виртуальной памяти.

3. Управление устройствами - обеспечение связи между каждым устройством, связанным с компьютером, центральным процессором и запросами.

4. Управление данными – направление данных для хранения надолго на жестких дисках и других устройствах продолжительного хранения.

5. Прикладной Интерфейс - обеспечение стандартных коммуникаций и обмена данными между программами и компьютером.

6. Пользовательский Интерфейс - обеспечение пути для Вас, чтобы общаться и взаимодействовать с компьютером.

Скажем, например, что Вы открываете программу обработки текста и печатаете письмо, сохраняете его и затем распечатываете. В данном процессе задействовано между собой несколько компонентов:

Клавиатура и мышь посылают введенные Вами данные в операционную систему.

Операционная система решает, что программа обработки текстов - активная программа и принимает введенные Вами данные для той программы.

Программа обработки текстов определяет формат, что данные принадлежат ей и через операционную систему хранит их временно в RAM.

Каждую инструкцию из программы обработки текстов посылает операционная система в центральный процессор. Эти инструкции переплетены с инструкциями из других программ, что были запущенны операционной системой прежде.

Все это время, операционная система устойчиво предоставляет информацию показа к графической карте, которая в свое время направляет информацию на монитор.

Когда Вы сохраняете письмо, программа обработки текстов посылает запрос в операционную систему, которая обеспечивает стандартное окно для выбора, места сохранения информации и названия файла. Как только Вы выбрали название и путь файла, операционная система направляет данные с RAM на соответствующее устройство хранения.

Вы нажимаете "на Печать". Программа обработки текстов посылает запрос в операционную систему, которая переводит данные на принтер из RAM до соответствующего порта принтера, который Вы указали.

Так же, к примеру, Вы открываете Web-браузер и проверяете http://zremcom.ru Еще раз, операционная система координирует все действие. На сей раз, компьютер получает вход из другого источника, Интернета, так же как и от Вас. Операционная система эффективно интегрирует всю поступившую и отправленную информацию.

Вы закрываете Web-браузер и выключаете компьютер.

Операционная система закрывает все программы, которые являются в настоящее время активными. Если программа не сохранила информацию, то Вам дают возможность сохранить её прежде, чем программа закроется.

Операционная система записывает свои текущие параметры настройки в специальный файл конфигурации так, чтобы при следующем запуске стартовать с теми же самыми параметрами настройки, что и выключения.

Если ОС ПК завершила все запущенные программы корректно, то система полностью выключит компьютер, иначе, Вы должны будете выключить ПК вручную удержанием кнопки Power on.
Аватара пользователя
Administrator
Сообщения: 159980
Зарегистрирован: 27 июн 2011 19:11
Пол: Мужской
Зодиак:: Овен
Страна:: Украина
Имя: Роман
Мой телевизор :: BRAVIS LED-39G5000 + T2 , BRAVIS LED-1697 bleck, Liberton D-LED 3225 ABHDR,
Мой ресивер:: STRONG 4450, Gi HD Mini, Trimax TR-2012HD plus (Т2), Beelink W95 (2Гб/16Гб), X96 X4 (905X4/2GB/16GB)
Мои спутники:: 4°W,5°E,13°E - ( Два штука ) + 36°E KУ
Благодарил (а): 1830 раз
Поблагодарили: 6457 раз

Как работает компьютер. Часть 5. Возможное будущее компьютеров.

Изображение

Кремниевые микропроцессоры - были основой вычислительного мира больше 40 лет. В 1965 основатель корпорации Intel Гордон Мур предсказал, что микропроцессоры будут удваиваться в сложности каждые два года. С тех пор число электронных устройств встроенных в микропроцессор, удавалось каждые 18 месяцев, и прогноз стал известным как Закон Гордона Мура. Многие предсказывают, что Закон Гордона Мура скоро достигнет своего конца из-за физических ограничений кремниевых микропроцессоров.

Экстремальная ультрафиолетовая литография - будущее производства компьютерных микросхем. Сегодняшний процесс, используемый чтобы упаковать большое количество транзисторов на микросхему, называют глубокой ультрафиолетовой литографией (DUVL), который является схожим с проявкой фотографии, а именно фокусирует свет через линзы, чтобы вырезать образцы схемы на кремниевых пластинах. В то время как новые технологии производства расширили полезную продолжительность жизни процесса DUVL. Крупные производители микросхем вынуждены использовать новые методы изготовления процессоров, чтобы не отставать от Закона Гордона Мура и многие из них уже смотрят на экстремально-ультрафиолетовую литографию (EUVL) как способ расширить жизнь кремния, по крайней мере, до конца десятилетия. EUVL использует зеркала вместо линз, чтобы фокусировать свет, который благодаря зеркалам делающих его волны более короткими, сосредотачиваться на кремниевой пластине более точно.

Так же, кроме EUVL исследователи смотрели на альтернативы традиционному изготовлению микропроцессоров. Две из более интересных появляющихся технологий это компьютеры DNA и квантовые компьютеры.

У компьютеров DNA (ДНК) (Основа ДНК-вычислений – построение парадигмы вычислений, новых моделей, новых алгоритмов на основе знаний о строении и функциях молекулы ДНК и операций, которые выполняются в живых клетках над молекулами ДНК при помощи различных ферментов) есть хороший потенциал, чтобы стать на замену сегодняшних процессоров прерывая Закон Гордона Мура. У таких компьютеров существует ряд преимуществ в отлитии от кремния:

Пока есть организмы, будет и предоставление DNA (ДНК).

Большое разнообразие DNA (ДНК) делает его дешевым ресурсом.

В отличие от традиционных микропроцессоров, которые сделаны, используя ядовитые материалы, биочипы DNA (ДНК) могут быть сделаны чисто и экологично.

Компьютеры DNA много раз меньшего размера, чем сегодняшние компьютеры.

Главное преимущество DNA - то, что это сделает компьютеры меньшего размера, чем любой компьютер на сегодняшний день, одновременно увеличивая емкости хранения информации. К примеру, у одного фунта (450 грамм) DNA (ДНК) имеется емкость для хранения информации намного больше, чем у всех электронно-вычислительных машин, когда-либо создаваемых человеком. Вычислительная мощность компьютера DNA (ДНК) размера слезинки, используя логические элементы DNA, будет намного мощней, чем самый мощный суперкомпьютер в мире на сегодняшний день. Больше чем 10 триллионов молекул ДНК могут вписаться в область, не больше чем 1 кубический сантиметр. С этим небольшим количеством DNA компьютер был бы в состоянии содержать 10 терабайт (Тбайт) данных и выполнить 10 триллионов вычислений за один раз.

В отличие от стандартных компьютеров, компьютеры DNA могут выполнять вычисления одновременно в отличии от стандартных компьютеров которые работают линейным способом, беря и выполняя задачи по одной. Параллельные вычисления позволят DNA решать сложные математические проблемы в течении часа, которые могли бы занять электрические компьютеры на сотни лет, чтобы завершиться.

Сегодняшние компьютеры работают, управляя битами, которые существуют в одном из двух состояний: 0 или 1. Компьютеры Quantum не ограничены двумя состояниями; они кодируют информацию квантовыми битами, или qubits. qubit может быть 1 или 0, или он может существовать в суперпозиции, которая является одновременно 1 и 0 или где-нибудь в промежуточном состоянии. Qubits представляют атомы, которые взаимодействуют между собой, чтобы служить памятью компьютера и микропроцессором. Поскольку квантовый компьютер может содержать эти многократные состояния одновременно, у него есть очень хороший потенциал, чтобы стать на замену сегодняшним мощным суперкомпьютерам. 30-qubit - ный квантовый компьютер равнялся бы вычислительной мощности стандартного компьютера, способного к достижению 10 teraops, или триллионов операций в секунду, что равняется вершине строки в суперкомпьютерах, а для квантовых компьютеров это самое начало.
Ответить

Вернуться в «Новинки из мира компьютерной техники»

  • Информация