Что аппаратное обеспечение компьютера
Аппаратное обеспечение (hardware, «железо»)
Аппаратное обеспечение (hardware, «железо») – перечень основных и дополнительных комплектующих входящих в состав системного блока ПК. Основными устройствами являются: процессор, материнская плата, оперативная память, жесткий диск и блок питания. К дополнительным комплектующим можно отнести: видеокарты, звуковые карты, Wi-Fi-модуль, tv-тюнеры и платы видеозахвата, спутниковые DVB-S/S2 ресиверы и т.д.
Основные комплектующие ПК
Процессор, CPU – центральное процессорное устройство, «мозг» современного персонального компьютера, отвечает за обработку информации на основе организации вычислительных процессов согласно набору предустановленных команд.
Материнская плата – базовый элемент архитектуры современного ПК, представляет собой многоуровневую плату с предустановленным набором микросхем системной логики, служит для объединения комплектующих в единую систему (компьютер).
Оперативная память или ОЗУ (оперативное запоминающее устройство) — часть системы компьютерной памяти, в которой временно хранятся данные и команды, необходимые процессору для выполнения им текущих операций.
Жёсткий диск (HDD) – энергонезависимое запоминающее устройство, назначение которого длительное хранение данных. Информация сохраняется на жестких носителях (дисках из специальных сплавов) имеющих ферромагнитное покрытие (двуокись хрома).
Блок питания персонального компьютера является основным источником энергии от которого зависит стабильная работа всей системы. Задача БП преобразовывать переменное сетевое напряжение в пониженное постоянное: 3.3 и 5В – для питания микросхем; 12В – для снабжения энергией: процессора, видеокарты, жёсткого диска, dvd-привода, кулеров системы охлаждения.
Дополнительные комплектующие ПК
Видеокарта – компонент архитектуры современного ПК, отвечает за преобразование графической информации в видеосигнал для монитора. Видеокарта представляет собой плату расширения, которая устанавливается в специальный слот (PCI-Express) материнской платы. Также видеокарта может быть встроенной, то есть, входить в состав северного моста чипсета материнской платы или быть интегрированной в центральный процессор.
Звуковая карта – устройство, отвечающее за обработку звука на ПК. Процессор звуковой карты обеспечивает более высокое качество звука, в отличие от встроенного аудио контроллера материнской платы.
Wi-Fi-модуль – представляет собой плату расширения с Wi-Fi-контроллером, который позволяет значительно расширить интерфейсные возможности ПК при взаимодействии с такими периферийными устройствами, как: принтер, МФУ, Wi-Fi роутер.
Tv-тюнер – предназначен для приема телевизионного сигнала различных форматов вещания и показа его на компьютере или другом устройстве. Tv-тюнер, может включать в себя FM-приемник и осуществлять захват видеосигнала с внешних источников (игровая приставка, видеомагнитофон, цифровая камера).
Карта DVB-S/S2 – специализированная плата для приёма и дальнейшего декодирования спутникового сигнала. Применяется в системах спутникового интернета, а также для приёма вещания спутникового ТВ.
Аппаратное обеспечение компьютера. Конспект лекции
Онлайн-конференция
«Современная профориентация педагогов
и родителей, перспективы рынка труда
и особенности личности подростка»
Свидетельство и скидка на обучение каждому участнику
Аппаратное обеспечение компьютера
Несмотря на огромное многообразие вычислительной техники и ее необычайно быстрое совершенствование, фундаментальные принципы устройства машин во многом остаются неизменными и в частности архитектура ЭВМ.
Архитектура компьютера – это его описание на некотором общем уровне. В основу архитектуры современных компьютеров положен магистрально-модульный принцип и принципы Джона фон Неймана. Запишем их в тетрадь.
Принципы Джона фон Неймана:
Наличие устройств ввода-вывода информации;
Процессор, состоящий из устройств управления и арифметико-логического устройства;
Данные и программы хранятся вместе.
Принцип программного управления . Из него следует, что программа состоит из набора команд, которые выполняются процессором автоматически друг за другом в определенной последовательности.
А так как команды программы расположены в памяти друг за другом, то тем самым организуется выборка цепочки команд из последовательно расположенных ячеек памяти.
Это открывает целый ряд возможностей. Например, программа в процессе своего выполнения также может подвергаться переработке, что позволяет задавать в самой программе правила получения некоторых ее частей (так в программе организуется выполнение циклов и подпрограмм).
Принцип адресности . Структурно основная память состоит из перенумерованных ячеек; процессору в произвольный момент времени доступна любая ячейка.
Отсюда следует возможность давать имена областям памяти, так, чтобы к запомненным в них значениям можно было впоследствии обращаться или менять их в процессе выполнения программ с использованием присвоенных имен.
Настольный, стационарный, персональный компьютер (ПК, PC), десктоп (desktop)
Самый распространенный тип компьютеров. Отличается универсальностью практически во всем, умеет наверно все что умеет любой другой компьютер, во всяком случае может научится всему, с помощью дополнительного программного обеспечения или подключения соответствующего устройства. Так же прост в обновлении, или усовершенствования, путем замены или добавления комплектующих, для большей производительности. Используется для всего — интернет, общение, игры, фильмы, музыка, работа любого профиля и прочее. Недостаток разве что в размерах и требует постоянного своего места, компьютерный или простой стол, на то он и «стационарный».
Тот же стационарный компьютер, но все содержимое системного блока располагают сзади монитора, прямо в его корпусе. С виду выглядит как немного «пухлый» монитор, только с большим количеством кнопочек. От стационарного обычно отличается гораздо меньшей производительностью, хотя тут зависит от начинки системника стационарного ПК, но в моноблок, из-за его размеров, просто не засунуть особо много, в отличие от полноценного системного блока, и даже при равных тех.характеристиках, моноблок обойдется в разы дороже. Задачи те же — домашний компьютер, с упором на дизайн. Недостаток в том что проблематична замена комплектующих, а чаще и вовсе не возможна, но как говорится, красота — требует жертв.
Ноутбук notebook, блокнотный ПК, (иногда и laptop)
Разновидность переносных или мобильных ПК. По производительности обычно слабей или в лучшем случае равен персональному ПК (хотя тут некоторые возможно захотят поспорить :), якобы — все что угодно за ваши деньги, но я считаю оно не стоит того, серьезная «машина» должна стоять дома, а мобильный ПК как помощник в дороге или временная замена в не дома к примеру). Применяться может так же для всего, к примеру даже для требовательных игр, если позволяет его «начинка». Конечно дороже простого ПК, если сравнивать одинаковые характеристики производительности. Но зато его можно носить, хоть по квартире, хоть в дорогу взять, мобильный интернет работает все лучше и быстрей. Работать может как от сети, так и от батареи, примерно 5 часов, зависит от многих факторов, размера экрана, настроек его и программ тоже, емкости батареи, ну и вида деятельности конечно, к примеру если печатать текст или смотреть фильмы (играть в игры) — в первом случае проработает он дольше гораздо. Главный недостаток это сложность в ремонте, замене комплектующих, обновлении их. Еще частый недостаток — перегрев, особенно если в доме животные или просто вы не любитель убираться — ноутбук как пылесос — забивается быстро, а самостоятельно открыть и почистить его не каждому под силу.
Есть также Ультрабук, все тоже только в ультра тонком корпусе и еще дороже, для стильных так сказать, но эта тонкость конечно урезает производительные возможности.
Тот же ноутбук, только меньше, проще, легче, дешевле и без дисковода (хотя встречаются исключения). Основная направленность его — это работа с документами, текстового типа, или интернет, и если не пытаться на нем делать что то другое — проработает дольше с одной подзарядки, в отличие от ноутбука. Не плохой вариант для студентов, если надо печатать лекции.
Планшетный ПК, tablet PC
Планшетный ПК можно сравнить с нетбуком по производительности, главное отличие это наличие сенсорного экрана, в большинстве своем корпус прямоугольный монолит, без клавиатуры (но бывают и исключения, выдвижная или откидывающаяся как у нетбука), если не считать сенсорную как в телефонах. Используется обычно для просмотра чего либо, картинок, фото, фильмов, сайтов, роликов в интернете, чтение книг и подобное. Размеры обычно с книгу или журнал, работать могут также от сети или от батареи.
Грубо говоря это бюджетный вариант стационарного ПК. Не всегда в цене, но всегда в производительности, за счет маленького корпуса. Этот корпус замена большому системному блоку, его можно поставить на стол или даже подвесить к монитору сзади, что получится примерно как моноблок. По производительности сравним с нетбуком, т.е. для простых не требовательных задач, таких как работа с файлами и интернета, так же можно смотреть фильмы и играть в мало требовательные игрушки.
Карманные компьютеры, КПК, PDA, электронный органайзер или палмтоп
Тут разновидностей очень много, но главное отличие конечно это размер и вес, который помещается в карман, хоть и карманы бывают разные. Основные задачи его это проверить почту, полазить по инету и подобное. Обычно имеет выдвижную или откидывающуюся клавиатуру, иногда и функцию телефона. Хотя название КПК не просто так, он очень схож с компьютером, установлена мобильная версия windows, есть и процессор и оперативная память. А еще, встречал людей, которые умудрялись прямо с лекций в универе, перезагружать, через КПК, почти зависший сервер (удаленный компьютер в датацентре) через SSH (консоль линукса) :), вообщем пределы все время стираются и достигаются все новые, прогресс не стоит на месте. Но все больше их вытесняют смартфоны, типа Android, который собственно уже ставят и на нетбуки, это разновидность linux операционных систем, бесплатная альтернатива windows.
По роли в обработке информации: универсальные, суперкомпьютеры (огромная мощность на основе многопроцессорного принципа обработки информации), серверы (мощные компьютеры, осуществляют обслуживание подключенных компьютеров, предоставляют свои ресурсы для использования другими пользователями для выхода в сети).
На основе этих принципов построены все современные компьютеры. Любой персональный компьютер состоит из системного блока, устройства вывода графической информации – монитора, устройств ввода информации – компьютерной мыши, клавиатуры и различных соединительных кабелей.
Системный блок – основной узел, внутри которого расположены основные компоненты. Устройства, находящиеся внутри системного блока, называются внутренними. Устройства, подключенные к системному блоку снаружи, называют внешними (периферийными)
Типовые внутренние устройства системного блока.
К внутренним устройствам системного блока относятся:
оперативное запоминающее устройство
дисковод гибких дисков
Корпус ПК – как правило, металлическая коробка, в которой размещены внутренние устройства (детали) компьютера.
Как правило, в комплектацию корпуса входит:
блок питания (собственная вентиляция, доп.разъем для подключения питания, кнопка отключения питания)
панель управления (дополнительные разъёмы для подключения микрофона, наушников, USB и IEE Е 1394)
дополнительные разъёмы для подключения микрофона, наушников, USB и IEE Е 1394
Перенесите себе в тетрадь схему системного блока компьютера.
Схема системного блока
Далее подробнее разберем структуру персонального компьютера.
Структура персонального компьютера
Материнская плата ( Motherboard ) – называется еще главной платой ( Mainboard ) или системной.
Дисковод — для гибких магнитных дисков, FDD (Floppy Disk Drive);
RAM (Random Access Memory) — оперативное запоминающее устройство (ОЗУ);
ROM (Read Only Memory) — постоянное запоминающее устройство (ПЗУ);
графический контроллер — устройство, выполняющее графические операции и обработку видеоданных; акселератор —процессор, ускоряющий обработку видео изображений;
Элементы электрических соединений узлов и блоков переходные контакты, плоские кабели и монтажные провода;
Корпус (case) — защищает компоненты PC от внешнего воздействия и содержит блок питания;
Устройства ввода — клавиатура, мышь, трэкболл, джойстик, геймпад, тачпад, сканер, графический планшет, микрофон;
Устройства вывода — монитор, проектор, принтер, плоттер, аудиоколонки;
Устройства коммуникаций — модем, сетевая карта, сетевой коммутатор, маршрутизатор, беспроводная точка доступа.
Итак, начнем с блока питания.
Теперь давайте разберемся, что внутри у блока питания. (Отдельно показываю блок питания в разобранном состоянии и рассказываю о его элементах)
Блок питания содержит различные элементы, такие как: систему охлаждения (вентилятор + радиатор), печатная плата, на которой расположены керамический конденсатор для сглаживания тока, чип для общей поддержки работы системы, предохранитель для защиты от короткого замыкания, катушки для сглаживания напряжения, транзистор для преобразования напряжения, а также электрические провода. И все это заключено в металлический корпус с отверстиями для вывода тепла.
Вопрос к учащимся: А как вы думаете, какое устройство является основой любого компьютера? (Ответы учащихся)
Да, основой любого компьютера является материнская плата.
(Для детального рассмотрения выдаю по одной материнской плате на ряд.)
Материнская плата – это самое большое и сложное устройство. Материнская плата — сложная многослойная печатная плата, являющаяся основой построения вычислительной системы (компьютера). Чтобы все устройства на материнской плате функционировали, на материнской плате имеется разъем для подключения блока питания. Именно к материнской плате подключаются все другие устройства, входящие в состав системного блока. Она обеспечивает связь между всеми устройствами ПК, посредством передачи сигнала от одного устройства к другому. На материнской плате имеется большое количество разъемов предназначенных для установки других устройств: s ocket (сокет)– гнездо для процессора, s lots (слоты) – разъемы под оперативную память и платы расширения, а также портов для подключения устройств ввода-вывода. Поэтому при выборе материнской платы стоит внимательно изучить все ее разъемы и порты и понять подходит ли она вам или нет.
И наверно, самым важным устройством, которое подключается к материнской плате, является процессор.
арифметико-логическое устройство (АЛУ);
устройство управления (УУ);
Современные процессоры работают согласно принципам машины фон Неймана (архитектуре фон Неймана).
Вопрос к учащимся: А в каких единицах измеряется мощность процессора? (Ответы учащихся)
Чтобы процессор не перегревался, у него имеется собственная система охлаждения. Она используется для отвода тепла от нагревающегося процессора. Чаще используется воздушное охлаждение с помощью кулера (вентилятор + радиатор). Радиатор выполнен из алюминия для лучшей передачи тепла от процессора. Между процессором и радиатором находится тонкий слой термопасты, чтобы исключить воздушную прослойку для лучшей теплопроводности.
Задание учащимся: Попробуйте самостоятельно снять вентилятор. Для этого поднимите вверх специальные зажимы, и он легко снимется с радиатора. Далее просто отсоедините радиатор от процессора, и вы увидите на радиаторе и процессоре тонкий слой термопасты. Теперь выньте процессор из сокета. Для этого отогните зажим немного вниз, а затем поднимите к верху и процессор освободится. Теперь соберите обратно. Обратите внимание, на процессоре имеются специальные метки для правильной установки в сокет.
Основные типы процессоров:
Рядом с процессором, в специальном слоте находится модуль оперативной памяти или оперативное запоминающее устройство (ОЗУ). Это набор микросхем, предназначенных для временного хранения данных, при включенном компьютере. В ОЗУ хранятся выполняемые программы и данные, которые они обрабатывают (Например, если мы работаем в Microsoft Office Word в ОЗУ находится данная программа и текст, с которым мы работаем. Если документ не сохранить, т.е. не записать во внешнюю память (винчестер, флэшка), то при выключении компьютера данные будут потеряны). При выборе оперативной памяти нужно обратить внимание на тип памяти, ее объем и частоту.
Основные технические характеристики ОЗУ (много не бывает. )
Поддерживаемая частота. От 133 Гц до 1333 Гц. Микросхемы памяти DDR и DDR II могут устанавливаться парами, при этом частота работы удваивается.
Задание учащимся: Попробуйте самостоятельно извлечь планку оперативной памяти. Для этого отогните специальные крепления в разные стороны и планка освободится. Теперь установите обратно. Для этого просто надавите планкой в слот и крепления сами защелкнутся.
Современные видеокарты — это одна из самых сложных и дорогих составляющих ПК. Фактически видеокарта представляет собой своеобразный компьютер в компьютере. Плата видеокарты превосходит по сложности разводки и количеству слоев материнскую плату. На самой видеокарте имеется свой процессор и своя оперативная память.
Любая видеокарта включает в себя следующие обязательные компоненты:
1. графический процессор;
4. цифроаналоговый преобразователь (RAMDAC);
5. контроллер интерфейса.
Задание учащимся: Внимательно рассмотрите все порты видеокарты. Как правило, их 3 вида (бывают и другие):
Попробуйте самостоятельно извлечь и установить видеокарту в слот на материнской плате.
Сетевая плата – периферийное устройство, позволяющее компьютеру взаимодействовать с другими устройствами сети.
Еще одной платой расширения является звуковая карта.
Звуковая карта — дополнительное оборудование персонального компьютера, позволяющее обрабатывать звук (выводить на акустические системы и/или записывать).
Большинство звуковых карт имеют разъёмы одинакового количества. Через эти миниатюрные разъемы сигналы подаются с платы на акустические системы, наушники и входы стереосистемы; к аналогичным разъемам подключается микрофон, проигрыватель компакт-дисков и магнитофон. Ноутбуки обычно оборудованы всего двумя разъемами: линейным входом и линейным выходом. Некоторые звуковые адаптеры высокого класса дополнительно содержат разъемы для подключения устройств воспроизведения объемного и цифрового звука стандартов 5.1 и 7.1.
В настоящее время звуковые карты бывают как встроенными в материнскую плату, так и отдельными платами расширения или как внешними устройствами. И на данный момент встроенных звуковых карт достаточно для потребностей обычного пользователя. Внешние же приобретаются очень узким кругом пользователей, в основном для создания и обработки звука.
Назначение звуковых карт:
— аудиокарты для вывода мультимедийного аудио;
— для игр;
— для создания музыки;
— для прослушивания высококачественной музыки hi-fi и hi-end и домашнего кинотеатра.
Задание учащимся: Найдите на материнской плате слоты для плат расширения PCI и попробуйте самостоятельно установить сетевую и звуковую платы.
ДОМАШНЕЕ ЗАДАНИЕ. 2 ПРЕЗЕНТАЦИИ ПРО ПОКОЛЕНИЯ ЭВМ.
Организация внутренней памяти
Каждый информационный бит в DRAM запоминается в виде электрического заряда крохотного конденсатора, образованного в структуре полупроводникового кристалла. Из-за токов утечки такие конденсаторы быстро разряжаются, и их периодически (примерно каждые 2 миллисекунды) подзаряжают специальные устройства. Этот процесс называется регенерацией памяти (Refresh Memory).
Рис. 4.5. SIMM. Модуль памяти c однорядным расположением микросхем
Кэш-память реализуется на микросхемах статической памяти SRAM ( Static RAM ), более быстродействующих, дорогих и малоёмких, чем DRAM.
Прежде всего в постоянную память записывают программу управления работой самого процессора. В ПЗУ находятся программы управления дисплеем, клавиатурой, принтером, внешней памятью, программы запуска и остановки компьютера, тестирования устройств.
автоматического тестирования устройств после включения питания компьютера;
загрузки операционной системы в оперативную память.
Персональный компьютер (ПК) имеет четыре типа устройств, моделирующих инфор-
мационные функции человека:
• устройства ввода информации: клавиатура, мышь, сканер, модем и др.;
• устройства вывода информации: дисплей, принтер, плоттер (графопостроитель) и др.;
• устройство для обработки информации — микропроцессор;
• устройства памяти — внутренняя и внешняя память.
Конструктивно ПК выполняются в виде центрального системного блока, к которому
через разъемы подключаются внешние устройства.
Существует такое понятие, как базовая аппаратная конфигурация — минимальная ти-
повая конфигурация, в виде которой обычно поставляется компьютер. Стандартная конфи-
гурация (комплект поставки) включает четыре устройства:
• видеотерминальное устройство — монитор (дисплей).
можно менять, дополнять внешними (периферийными) устройствами, к которым относятся:
Периферийное устройство (англ. peripheral) — аппаратура, которая позволяет вводить информацию в компьютер или выводить её из него[1].
Периферийные устройства являются не обязательными для работы системы и могут быть отключены от компьютера. Однако большинство компьютеров используются вместе с теми или иными периферийными устройствами.
Периферийные устройства делят на три типа:
устройства ввода — устройства, использующиеся для ввода информации в компьютер: мышь, клавиатура, тачпад, сенсорный экран, микрофон, сканер, веб-камера, устройство захвата видео, ТВ-тюнер;
устройства вывода — устройства, служащие для вывода информации из компьютера: видеокарта, монитор, принтер, акустическая система;
устройства хранения(ввода/вывода) — устройства, служащие для накопления информации, обрабатываемой компьютером: накопитель на жёстких магнитных дисках (НЖМД), накопитель на гибких магнитных дисках (НГМД), ленточный накопитель, USB-флеш-накопитель.
Иногда одно периферийное устройство относится сразу к нескольким типам. Например, устройство ввода-вывода, звуковая карта, сетевая плата, свитч.
Устройства ввода подразделяются на следующие категории:
устройства ввода графической, звуковой и видео информации;
механические устройства ввода;
устройства ввода для пространственного использования (например, двухмерная мышь, трёхмерный навигатор).
Разновидности устройств ввода
Группы клавиш
По своему назначению клавиши на клавиатуре условно делятся на основные группы:
буквенно-цифровые клавиши [ ⇨ ] ; Буквенно-цифровые клавиши также именуются алфавитно-цифровыми клавишами, клавишами данных, клавишами для ввода данных. К алфавитно-цифровому блоку относятся клавиши для ввода букв, цифр, знаков пунктуации и символов основных [en] арифметических действий, а также специальных символов. В стандартной клавиатуре PC/AT этот блок включает 47 клавиш.
клавиши цифровой клавиатуры ( англ. numeric keypad ) [ ⇨ ] ;
клавиши управления, клавиши-модификаторы [ ⇨ ] ;
Клавиши-модификаторы используются наиболее часто, поэтому они имеют увеличенный размер. К тому же клавиши ⇧ Shift и Ctrl продублированы по обеим сторонам блока алфавитно-цифровых клавиш.
Клавиши системных команд
Мультимедийные клавиатуры
Мультимедийная компьютерная клавиатура, способная управлять громкостью звука и сетевым поведением компьютера
управление громкостью звука: громче, тише, включить или выключить звук;
управление лотком в приводе для компакт-дисков : извлечь диск, принять диск;
управление аудиопроигрывателем : играть, поставить на паузу, остановить воспроизведение, промотать аудиозапись вперёд или назад, перейти к следующей или предыдущей аудиозаписи;
управление наиболее популярными программами: открыть калькулятор, открыть файловый менеджер ;
управление состоянием окон операционной системы : свернуть окно, закрыть окно, перейти к следующему или к предыдущему окну;
Фирменные драйверы таких клавиатур, как правило, не предоставляют пользователям возможности управлять назначением большинства дополнительных клавиш (кроме, возможно, специальной группы «пользовательских клавиш»), а также не дают возможности определять дополнительные сочетания из нескольких клавиш (с участием мультимедийных) и назначать им новые специальные функции. Однако эта проблема может быть решена при помощи независимых универсальных драйверов от сторонних разработчиков.
По частоте использования: неэргономичные и эргономичные