Апаратні забезпечення пк. Апаратне забезпечення персонального комп'ютера. Зовнішня пам'ять
Апаратне забезпечення комп'ютера - це все електронні та механічні пристрої комп'ютера.
Загальна схема апаратного забезпечення комп'ютера:
Структура апаратного забезпечення персонального комп'ютера:
- системна плата (материнська плата) - на ній розміщено:
- процесор (центральний процесор)+система охолодження,
- внутрішня пам'ять,
- системна шина,
- слоти.
- плати периферії (можуть бути вбудовані в системну плату) - на них розміщені контролери пристроїв введення-виводу+роз'єми:
- контролери дисководів,
- відеокарта (відеоконтролер, графічна плата),
- звукова карта (звуковий контролер, звукова плата),
- мережна карта (мережевий адаптер, мережна плата),
- контролери інших пристроїв,
- пристрої введення та виведення:
- дисководи:
- дисковод на жіночому диску,
- привод гнучких дисків (дисковод для дискет),
- привод оптичних дисків (привід CD-ROM, CD-RW, DVD-ROM, DVD-RW),
- стрімер
- інші пристрої;
- дисководи:
- блок живлення
Загальну схему комп'ютера можна переглянути.
Розглянемо докладно кожен пристрій та його функції.
Процесор- пристрій, що виконує арифметичні та логічні операції, та керує іншими пристроями комп'ютера.
До його складу входять:
- арифметико-логічний устрій (АЛУ);
- будову управління (УУ);
- регістри;
Сучасні процесори працюють за принципами машини фон Неймана (архітектури фон Неймана).
Система охолодження процесора - використовується для відведення тепла від процесора, що нагріваються. Найчастіше використовується повітряне охолодження за допомогою кулера (вентилятор + радіатор).
Внутрішня пам'ять
До її складу входять:
- оперативна пам'ять або оперативне запам'ятовуючий пристрій (ОЗП) - енергозалежна пам'ять (при вимкненні комп'ютера вся записана на ній інформація стирається). ОЗУ використовується для читання та запису. В ОЗП зберігаються виконувані програми та дані, які вони обробляють (Наприклад, якщо ми працюємо в Word(і) в ОЗП знаходиться дана програма та текст, з яким ми працюємо. Якщо документ не зберегти, тобто не записати у зовнішню пам'ять ( вінчестер, флешка), то при вимкненні комп'ютера дані будуть втрачені).
- постійна пам'ять або постійний запам'ятовуючий пристрій (ПЗП) - енергонезалежна пам'ять (при вимкненні комп'ютера вся записана на ній інформація зберігається). ПЗУ використовується тільки для читання, на ній зберігається інформація, яка ніколи не змінюватиметься.
- спеціальна пам'ять:
- постійна пам'ять, яку можна перепрограмувати (Flash-пам'ять). Основною мікросхемою є BIOS (basic input-output system, базова система вводу-виведення), на ній зберігаються програми завантаження операційної системи в ОЗП та тестування пристроїв при включенні комп'ютера. Також BIOS містить сервісні функції. Через BIOS операційна система звертається до апаратного забезпечення (через драйвери пристроїв).
- пам'ять CMOS (живиться від батарейки) - зберігає інформацію про склад та конфігурацію обладнання, режим роботи. Ця інформація змінюється спеціальною програмою, що знаходиться у BIOS.
- відеопам'ять - оперативна пам'ять, що використовується для зберігання даних, з яких формується зображення на екрані (текст та графіка)
- регістри процесора - пам'ять усередині процесора, здобута оперативна пам'ять;
- кеш-пам'ять - збільшення швидкості обміну даними між процесором і оперативної пам'яттю. Кеш-пам'ять управляється контролером, який аналізує виконувану процесором програму і намагається передбачити, які дані команди можуть знадобитися процесору найближчим часом і записує їх з оперативної пам'яті в кеш-пам'ять.
Системна шина (інформаційна магістраль)з'єднує пристрої всередині системного блоку комп'ютера та забезпечує їхню взаємодію. Це набір доріжок на материнській платі, якими передається інформація як сигналів.
До її складу входять:
- шина адреси - передачі адреси, куди передаються дані: осередок пам'яті чи пристрій вводу\вывода;
- шина даних - передачі самих даних між процесором і пам'яттю чи пристроєм вводу\вывода;
- шина керування (допоміжна шина) - для передачі сигналів керування (наприклад, сигнал запису чи читання, сигнал звернення до пам'яті чи пристрою вводу/вывода).
Слот- Внутрішня розетка для підключення пристроїв усередині системного блоку.
Контролер пристрою введення та виведення - мікропроцесор, посередник між процесором та пристроєм вводу/виводу. Керує пристроєм, який підключений до нього. Перетворює інформацію, якою повинні обмінюватися процесор та пристрій.
Роз'єм- зовнішня розетка для підключення зовнішнього (стосовно системного блоку) пристрою.
Контролер дисководів
- перетворює та передає інформацію між процесором та дисководом.
Відеокартаперетворює та передає сигнал на монітор.
Звукова карта обробляє звук (забезпечує введення звуку з мікрофона та його відтворення через навушники, колонки, вбудований динамік).
Мережева карта використовується для підключення персонального комп'ютера до мережі та організації взаємодії з іншими пристроями мережі (обмін інформацією по мережі).
До пристроїв введення та виведеннявідноситься зовнішня пам'ять .
Зовнішня пам'ятьвикористовується для довготривалого зберігання даних та програм. Інформація, записана на зовнішню пам'ять, не стирається, коли комп'ютер вимкнено.
До її складу входять:
- накопичувачі інформації - пристрої читання та запису
- носії інформації – місце зберігання інформації.
Дисководи(Накопичувачі інформації) використовуються для читання запису на носії інформації: пластини жорсткого диска, дискети, оптичні диски, стрічки.
Пристрої введення та виведеннядокладно розглянуті у цій статті .
Блок живлення – джерело електричного струму для живлення пристроїв системного блоку.
Персональний комп'ютер- комп'ютер (обчислювальна машина) призначений для особистого використання, ціна, розміри та можливості якого задовольняють запити великої кількості людей.
Сучасні ПК характеризуються:
· Невеликими розмірами,
· можливістю для користувача працювати з ПК особисто, без посередництва професійного програміста,
· Малим споживанням електричної енергії,
· Зручністю та комфортністю спілкування користувача та ПК.
ЕОМ виконують дві основні функції:
· Обробка та зберігання інформації
· Обмін інформацією із зовнішніми об'єктами.
Виконання цих функцій здійснюється за допомогою двох компонентів ЕОМ: програмного забезпечення та апаратного забезпечення.
Під апаратним забезпеченням розуміють зазвичай всі вузли, модулі та блоки, що становлять комп'ютер або комп'ютерну систему. У сучасних комп'ютерах використовують так звана «відкрита архітектура», тобто. склад апаратного забезпечення комп'ютера можна змінити, змінивши один із модулів, або розширити, вставивши додатковий модуль.
Апаратне забезпечення сучасних ПК включає наступне:
· системний блок,
· Пристрої введення інформації в ПК (наприклад, клавіатура),
· Пристрої виведення інформації з ПК (наприклад, монітор).
Системний блок, клавіатура і монітор разом становлять персональний комп'ютер мінімальної конфігурації, тобто. дозволяють працювати з інформацією на комп'ютері
Корпуси системних блоків бувають декількох типів: вертикальний (tower), горизонтальний (desktop), моноблок (системний блок та монітор в одному корпусі). Існують портативні комп'ютери типу Notebook (ноутбук), призначені для роботи від автономної батареї.
Усередині системного блоку розташовуються:
· джерело живлення,
· материнська (системна) плата
· Процесор,
· оперативна пам'ять,
· жорсткий диск,
· Накопичувач гнучких дисків (застарів).
· Привід CD-ROM, DVD-ROM, DVD-RW;
· звукова карта,
· мережева карта.
Також до складу комп'ютерних систем входять і зовнішні пристрої, які називаються периферійними.
Периферійниминазивають усі пристрої комп'ютера, розташовані поза материнською платою. Частина пристроїв хоч і розташовані поза материнською платою, але як і материнська плата знаходяться в системному блоці: вінчестер, дисководи, CD-ROM, звукова карта, мережна карта та деякі інші.
За призначенням периферійні пристрої можна поділити на:
· Пристрої введення даних; пристрої виведення даних;
· Пристрої зберігання даних;
· Пристрої обміну даними.
Тепер розглянемо окремі елементи докладніше.
Материнська плата- друкована плата, де монтується чіпсет та інші компоненти комп'ютерної системи.
На материнській платі, крім чіпсету, розташовуються роз'єми для підключення центрального процесора, графічної плати, звукової плати, жорстких дисків, оперативної пам'яті та інших додаткових периферійних пристроїв.
Всі основні електронні схеми комп'ютера та необхідні додаткові пристрої включаються до материнської плати, або підключаються до неї за допомогою слотів розширення.
центральний процесор- Це "мозок" будь-якого комп'ютера. Процесор здійснює всі обчислення (арифметичні та логічні операції), взаємодіє з пам'яттю та здійснює управління всіма компонентами ПК. Таким чином, процесор включає наступні частини:
· арифметико-логічний пристрій (АЛУ),
· Пристрій управління (УУ).
· Внутрішні регістри – осередки пам'яті всередині кристала процесора, призначені для зберігання проміжної інформації.
Найважливішими характеристиками процесора, що визначають його продуктивність (кількість операцій в одиницю часу) є: тактова частота, розрядність, обсяг пам'яті, що адресується.
Тактова частотавизначає швидкість виконання операцій у процесорі. У разі підвищення тактової частоти збільшується продуктивність процесора. Сучасні процесори мають тактові частоти 400-4000 МГц і більше.
Розрядність даних, що оброблюються- Кількість біт інформації, що одночасно вводиться в процесор і виводиться з нього. Чим більша розрядність, тим більше інформації може обробити процесор в одиницю часу. Розрядність сучасних процесорів – 32 та 64 біт.
Обсяг пам'яті, що адресується(Адресний простір) – максимальна кількість осередків основної пам'яті, яка може бути безпосередньо адресована процесором.
Мультипроцесор - це комп'ютерна система, що містить кілька процесорів та один адресний простір, видимий всім процесорів. Він запускає одну копію ОС з одним набором таблиць, у тому числі тими, які стежать, які сторінки пам'яті вільні. Містять кілька процесорних ядер в одному корпусі (на одному або кількох кристалах).
Внутрішня пам'ять- Це пам'ять, розташована на материнській платі. Внутрішню пам'ять становлять два пристрої: ОЗУ та ПЗУ.
ОЗУ (оперативний пристрій)призначене для зберігання поточних програм та поточної інформації, тобто. програм та інформації, з якими в даний момент працює користувач. В англомовній літературі ОЗУ називають RAM (random access memory – пам'ять випадкового доступу).
Основними характеристиками ОЗУ є: обсяг та час доступу.
Об'єм ОЗП (од. виміру – Мбайт) – це загальна кількість осередків пам'яті на всіх кристалах ОЗП. У кожному осередку може зберігатися або «1» чи «0». Осередки в кристалах пам'яті об'єднані в блоки по 8 осередків, і кожен такий блок таким чином можна записати байт інформації. Від обсягу ОЗП багато в чому залежить швидкість роботи комп'ютера: що більше обсяг ОЗУ, то швидше працює комп'ютер.
Час доступу- Час, за який процесор може прочитати вміст осередку ОЗП або записати в неї інформацію. Чим менший час доступу, тим швидше спілкується процесор із ОЗУ і тим швидше працює комп'ютер.
ОЗП є енергозалежною пам'яттю, тобто. при відключенні харчування воно «забуває» всю записану інформацію.
ПЗУ (постійний пристрій)– зберігає програму початкового завантаження комп'ютера, інформацію про системну плату та розміщені на ній пристрої, інформацію про підключені пристрої зовнішньої пам'яті, поточний час ін.
Зовнішня (периферійна) пам'ять– це пам'ять, розташована поза материнською платою. На пристроях зовнішньої пам'яті зберігаються тексти програм, документи та інша інформація. Цю пам'ять часто називають довготривалою. Якщо необхідно працювати з якоюсь програмою, вона спочатку копіюється з пристроїв зовнішньої пам'яті в оперативну пам'ять і потім запускається. Найчастіше зовнішня пам'ять ПК представлена накопичувачами на гнучких магнітних дисках та накопичувачами на жорстких дисках.
Накопичувач на жорстких магнітних дисках, жорсткий диск, вінчестер- енергонезалежний комп'ютерний запам'ятовуючий пристрій, що перезаписується. Є основним накопичувачем даних у всіх сучасних комп'ютерах.
Графічна плата чи відеокарта- пристрій, що перетворює зображення, що знаходиться в пам'яті комп'ютера, відеосигнал для монітора. Зазвичай відеокарта є платою розширення та вставляється у спеціальний роз'єм для відеокарт на материнській платі, але буває і вбудованою, інакше кажучи, інтегрованою.
Сучасні відеокарти не обмежуються простим виведенням зображення, вони мають убудований графічний мікропроцесор, який може проводити додаткову обробку, розвантажуючи від цих завдань центральний процесор комп'ютера.
Звукова плата чи звукова карта- Дозволяє працювати зі звуком на комп'ютері. В даний час звукові карти бувають як вбудованими в материнську плату, так і окремими платами розширення або зовнішніми пристроями.
Мережева плата чи мережна карта- периферійний пристрій, що дозволяє комп'ютеру взаємодіяти з іншими пристроями мережі.
Периферійні пристрої для введення інформації на комп'ютер.
Клавіатура– пристрій, за допомогою якого здійснюється введення даних та команд у ПК. Клавіатура має спеціальний кабель, за допомогою якого вона підключається до спеціального роз'єму на системному блоці.
Миша- широко використовується в даний час пристрій введення інформації. Дозволяє швидко відзначити якусь точку на екрані монітора. Робота з деякими програмами без миші практично неможлива.
Сканер– пристрій введення графічної інформації (фотографій, зображень та ін.) на комп'ютер.
Існують інші пристрої введення інформації в комп'ютер: цифрові фотоапарати, маніпулятори «світлове перо» та ін. Деякі маніпулятори, функціонально аналогічні або доповнюють мишу: трекбол, джойстик, віртуальний шолом та ін.
Периферійні пристрої виведення інформації з комп'ютера.
Монітор (дисплей)– пристрій виведення алфавітно-цифрової та графічної інформації ПК. Монітор є основним технічним засобом організації спілкування між користувачем та комп'ютером. Зовні нагадує телевізор.
Якість зображення монітора визначають такі характеристики: розмір діагоналі, роздільна здатність, гамма, частота кадрів.
Зображення на екрані монітора формується за допомогою пікселів. Кількість пікселів по горизонталі та вертикалі і визначає роздільну здатність екрана. Типові значення: 800'600 для 14-дюймового монітора, 1600'1200 для 19-дюймового. Чим більший розмір діагоналі екрана і вище роздільна здатність, тим якісніше зображення, тому що краще промальовуються дрібні деталі.
Колірну гамму (палітру) зображення, що виводиться, визначає розмір відеопам'яті – чим більше її об'єм, тим більше кольорів і відтінків може вивести монітор. Для звичайного користувача, як правило, достатньо 16 тисяч кольорів та відтінків.
Комфортність роботи за монітором багато в чому визначає така характеристика монітора як максимальна частота зміни кадрів (звичайні значення: 75-100Гц, тобто за секунду зображення на екрані оновлюється 75-100 разів).
Принтер– пристрій виводу, що забезпечує друк інформації, що видається комп'ютером. Як носій найчастіше використовується папір.
Принтери поділяються на такі типи: матричні, струменеві, лазерні.
Найбільш прості принтери – матричні (дешеві, якість зображення низька, рівень шуму високий). Принцип друку таких принтерів наступний: друкуюча головка містить ряд тонких металевих стрижнів (голок). Головка рухається вздовж друкуваного рядка, а стрижні в потрібний момент ударяють по паперу через стрічку, що фарбує.
У струменевих принтерах зображення формується мікрокраплями спеціального чорнила, що видується на папір за допомогою сопел. Такі принтери забезпечують високу якість друку на спеціальний папір, зручні і для кольорового друку. Однак струменеві принтери дорожчі за матричні та вимагають ретельного догляду та обслуговування.
Лазерні принтери забезпечують найвищу якість друку. У цих принтерах використовується принцип ксерографії: зображення переноситься на папір зі спеціального барабана, до якого електрично притягуються частинки фарби, тільки на відміну від ксероксу друкувальний барабан електризується за допомогою лазера за комп'ютером.
Графобудівник(плотер) – пристрій виведення, що дозволяє отримати якісні креслення.
Модем(Абревіатура, складена зі слів модулятор-демодулятор) - пристрій, що застосовується в системах зв'язку і виконує функцію модуляції та демодуляції. Модулятор здійснює модуляцію, тобто змінює характеристики несучого сигналу відповідно до змін вхідного інформаційного сигналу, демодулятор здійснює зворотний процес. Приватним випадком модему є широко застосовуваний периферійний пристрій комп'ютера, що дозволяє йому зв'язуватися з іншим комп'ютером, обладнаним модемом, через телефонну мережу (телефонний модем) або кабельну мережу (кабельний модем).
До апаратного забезпечення належать пристрої, що створює конфігурацію комп'ютера. Розрізняють внутрішні та зовнішні пристрої. Узгодження між окремими вузлами та блоками виконується за допомогою апаратно-логічних пристроїв, які називають апаратними інтерфейсами. Стандарти на апаратні інтерфейси називають протоколами. Протокол - це сукупність технічних умов, які мають бути забезпечені розробниками пристроїв.
Персональний комп'ютер - універсальна технічна система, конфігурацію якої можна змінювати за необхідності. Тим не менш, існує поняття базової конфігурації. В даний час базова конфігурація складається з 4 складових
1. системний блок
2. монітор
3. клавіатура
Системний блок
Системний блок - основний вузол, всередині якого встановлені найважливіші компоненти. Пристрої, що знаходяться всередині системного блоку називаються внутрішніми, а зовні, що підключаються до нього, - зовнішніми і периферійними. Основною характеристикою корпусу системного блоку є параметр, що називається форм-фактором. Від нього залежать вимоги, що пред'являються до пристроїв, що розміщуються. Форм-фактор системного блоку обов'язково має бути узгоджений із форм-фактором головної (системної, материнської) плати. В даний час найбільш поширені корпуси з форм-фактором ATX. Корпуси поставляються разом із блоком живлення.
Внутрішні пристрої системного блоку
Материнська плата- Основна плата комп'ютера. На ній розміщуються:
1. процесор- основна мікросхема, що виконує арифметичні та логічні операції – мозок комп'ютера. Процесор складається з осередків, схожих на осередки оперативної пам'яті, але у цих осередках дані можуть лише зберігатися, а й змінюватися. Внутрішні осередки процесора називаються регістрами. Частина регістрів є командними, тобто такими, що сприймають дані як команди, що керують обробкою даних в інших регістрах. Керуючи засиланням даних у різні регістри, можна керувати обробкою даних. На цьому ґрунтується виконання програм. З іншими пристроями процесор пов'язаний кількома групами провідників, які називаються шинами. Основних шин три: шина даних, адресна шина та командна шина . Адресна шинаскладається з 32 паралельних провідників (32-розрядна). Нею передаються адреси осередків оперативної пам'яті. До неї підключається процесор для копіювання даних із осередку ОП в один із своїх регістрів. Саме копіювання відбувається за шині даних. У сучасних комп'ютерах вона, зазвичай, 64-разрядная, тобто. одночасно на обробку надходить 8 байт. По командній шині передаються команди з області ОП, у якій зберігаються програми. У більшості сучасних комп'ютерів командна шина 32-розрядна, але є й 64-розрядні.
2. Основними характеристиками процесора є розрядність, тактова частота та кеш-пам'ять . Розрядністьпоказує, скільки біт інформації процесор може обробити за один раз (один такт). Тактова частотавизначає кількість тактів за секунду, наприклад, для процесора, що виконує близько 3 мільярдів тактів за секунду, тактова частота дорівнює 3 Ггц/сек. Обмін даними всередині процесора відбувається швидше, ніж із оперативною пам'яттю. Щоб зменшити кількість звернень до ОП, всередині процесора створюють буферну область - кеш-пам'ять. Приймаючи дані з ОП, процесор одночасно записує в кеш-пам'ять. При подальшому зверненні процесор шукає дані у кеш-пам'яті. Що більше кеш-пам'ять, то швидше працює комп'ютер.
3. мікропроцесорний комплект (чіпсет) - набір мікросхем, що керують роботою внутрішніх пристроїв та визначають основні функціональні можливості материнської плати.
4. шини- набори провідників, якими відбувається обмін сигналами між внутрішніми пристроями.
5. оперативна пам'ять- Набір мікросхем, призначених для тимчасового зберігання даних
Оперативна пам'ять (RAM – random access memory) – масив осередків, здатних зберігати дані. пам'ять може бути динамічною та статичною. Осередки динамічної пам'яті можна у вигляді мікроконденсаторів, що накопичують електричний заряд. Динамічна пам'ять є основною оперативною пам'яттю комп'ютера. Осередки статичної пам'яті є тригери - елементи у яких зберігається не заряд, а стан (включен/выключен). Цей вид пам'яті швидший, а й дорожчий і використовують у т.зв. кеш-пам'яті, що призначена для оптимізації роботи процесора. Оперативна пам'ять розміщується на стандартних панельках (модулях, лінійках). Модулі вставляють у спеціальні роз'єми на материнській платі.
6. ПЗУ- Постійне пристрій. У момент увімкнення комп'ютера його оперативна пам'ять порожня. Але процесору, щоби почати працювати, потрібні команди. Тому відразу після включення на адресну шину виставляється стартова адреса. Це відбувається апаратно. Ця адреса вказує на ПЗП. У ПЗУ знаходяться "зашиті" програми, які записуються туди при створенні мікросхем ПЗУ та утворюють базову систему вводу-виводу (BIOS - Base Input/Output System). Основне призначення цього пакета - перевірити склад та працездатність базової конфігурації комп'ютера та забезпечити взаємодію з клавіатурою, монітором, жорстким диском та дисководом гнучких дисків.
7. роз'єми для підключення додаткових внутрішніх пристроїв (Слоти).
Жорсткий диск
Жорсткий диск - пристрій для тривалого зберігання великих обсягів даних та програм.
Насправді це не один диск, а група дисків, що мають магнітне покриття і обертаються з високою швидкістю. Над поверхнею кожного диска знаходиться головка читання-запису. При високих швидкостях обертання виникає аеродинамічна подушка між поверхнею диска та головкою. При зміні сили струму, що протікає через головку, змінюється напруженість магнітного поля зазорі, що викликає зміну магнітного поля феромагнітних частинок, що утворюють покриття диска. Так здійснюється запис на диск. Читання відбувається у зворотному порядку. Намагнічені частки наводять у головці ЕРС самоіндукції, виникають електромагнітні сигнали, які посилюються та передаються на обробку. Управління роботою жорсткого диска здійснюється спеціальним пристроєм – контролером жорсткого диска. Функції контролера частково вмонтовані у жорсткий диск, а частково перебувають у мікросхемах чипсета. Окремі види високопродуктивних контролерів поставляються окремою платі.
Дисковод гнучких дисків
Для оперативного перенесення невеликих (до 1.4Мб) обсягів інформації використовуються гнучкі диски, які вставляють у спеціальний накопичувач дисковод.
Дисковод для компакт-дисків CD або DVD
Принцип дії пристрою CD полягає в зчитуванні (запису) даних за допомогою лазерного променя, що відбивається від поверхні диска. У цьому щільність записи, проти магнітними дисками, дуже висока. На стандартний компакт-диск можна записати до 650Мб. Поява формату DVD ознаменувало перехід на новий, більш просунутий, рівень в області зберігання та використання даних, звуку та відео. Спочатку абревіатура DVD розшифровувалась, як digital video disc, це оптичні диски з великою ємністю. Ці диски використовуються для зберігання комп'ютерних програм та додатків, а також повнометражних фільмів та високоякісного звуку. Тому, що з'явилася пізніше розшифровка абревіатури DVD, як digital versatile disc, тобто. універсальний цифровий диск – більш логічна. Зовні диски DVD виглядають як звичайні диски CD-ROM. Однак можливостей у DVD набагато більше. Диски DVD можуть зберігати в 26 разів більше даних, ніж звичайний CD-ROM. Маючи фізичні розміри і зовнішній вигляд, як у звичайного компакт-диска або CD-ROM, DVD-диски стали величезним стрибком в області ємності для зберігання інформації, в порівнянні зі своїм предком, що вміщає 650MB даних. Стандартний одношаровий, односторонній DVD-диск може зберігати 4.7GB даних. Але це не межа - DVD можуть виготовлятися за двошаровим стандартом, який дозволяє збільшити ємність даних, що зберігаються на одній стороні, до 8.5GB. Крім цього, DVD-диски можуть бути двосторонніми, що збільшує ємність одного диска до 17GB.
Відеокарта
Спільно з монітором відеокарта утворює відеосистему комп'ютера. Відеокарта (відеоадаптер) виконує всі операції, пов'язані з керуванням екраном монітора і містить відеопам'ять, в якій зберігаються дані про зображення.
Звукова карта
Звукова карта виконує операції, пов'язані з обробкою звуку, мови, музики. Звук відтворюється через колонки (навушники), що підключаються до виходу звукової карти. Є також роз'єм для підключення мікрофона. Основним параметром ЗК є розрядність, Чим вище розрядність, тим менша похибка, пов'язана з оцифруванням, тим краще звучання.
Порти (канали введення - виведення)
На задній стінці корпусу сучасних ПК розміщені (точніше можуть розміщуватися) такі порти:
Game - для ігрових пристроїв (для підключення джойстика)
VGA – інтегрований у материнську плату VGA – контролер для підключення монітора для офісного або ділового ПК
COM - асинхронні послідовні (що позначаються СОМ1-СОМЗ). Через них зазвичай приєднуються миша, модем і т.д.
PS/2 – асинхронні послідовні порти для підключення клавіатура та маніпулятора миша
LPT - паралельні (позначаються LPT1-LPT4), до них зазвичай підключаються принтери
USB - універсальний інтерфейс для підключення 127 пристроїв (цей інтерфейс може розташовуватися на передній або бічній стінці корпусу)
IEЕЕ-1394 (FireWire) - інтерфейс для передачі великих обсягів відео інформації в реальному часі (для підключення цифрових відеокамер, зовнішніх жорстких дисків, сканерів та іншого високошвидкісного обладнання). Інтерфейс FireWire має всі відеокамери, що працюють у цифровому форматі. Може використовуватись і для створення локальних мереж.
Для забезпечення максимальної продуктивності та коректної роботи використовують апаратні та програмні засоби, які дуже пов'язані між собою та чітко взаємодіють у різних напрямках. Зараз торкнемося розгляду апаратних засобів, оскільки саме вони займають чільне становище у забезпеченні працездатності будь-якої комп'ютерної чи навіть мобільної системи.
Апаратні засоби систем: загальна класифікація
Отже, з чим ми маємо справу? Насправді комплекс апаратних засобів знайомий усім і кожному. По суті, багато користувачів називають його комп'ютерним залізом. Дійсно, апаратні засоби – це саме «залізні», а не програмні компоненти будь-якої комп'ютерної системи. У найпростішому варіанті класифікації вони поділяються на внутрішні та зовнішні.
Крім того, в такому поділі можна виділити три основні та найзмістовніші класи пристроїв:
- пристрої введення;
- пристрої виведення;
- пристрої для зберігання інформації.
Звичайно, окремо варто відзначити і головні елементи комп'ютерних систем на кшталт материнської плати, процесора і т. д., що не входять до жодного з вищезгаданих класів і є базовими елементами, без яких жоден комп'ютер просто не працюватиме.
Базові елементи комп'ютера
Описуючи апаратні засоби будь-якого комп'ютера, почати варто з найголовнішого елемента - материнської плати, де розташовані всі внутрішні елементи. І до неї за рахунок застосування різного роду роз'ємів і слотів підключаються зовнішні пристрої.
Сьогодні існує досить багато різновидів «материнок» та їх виробників. Правда, такі плати для стаціонарних комп'ютерів і ноутбуків і формою, і розташування окремих елементів можуть відрізнятися. Проте суть їх застосування у комп'ютерних системах не змінюється.
Другий за важливістю елемент – центральний процесор, який відповідає за швидкодію. Однією з основних характеристик є тактова частота, виражена в мега-або гігагерцах, а простіше кажучи, величина, що визначає, скільки елементарних операцій може виконувати процесор за одну секунду. Неважко здогадатися, що швидкодія є не що інше, як відношення кількості операцій до тактів, яка необхідна для виконання (обчислення) однієї елементарної операції.
Апаратні засоби комп'ютера неможливо уявити без планок оперативної пам'яті та жорстких дисків, які відносяться до пристроїв зберігання. Про них буде сказано дещо пізніше.
Програмно-апаратні засоби
У сучасних комп'ютерах застосовуються і пристрої гібридного типу, такі, наприклад, як ПЗП або постійна енергонезалежна пам'ять CMOS, яка є основою базової системи вводу/виводу, яка називається BIOS.
Це не лише «залізний» чіп, розташований на материнській платі. У ньому є власна мікропрограма, що дозволяє як зберігати незмінні дані, а й проводити тестування внутрішніх компонентів й у момент включення комп'ютера. Напевно, багато власників стаціонарних ПК зауважували, що в момент включення чутно сигнал системного динаміка. Це саме свідчить про те, що перевірка пристроїв пройшла успішно.
Засоби введення інформації
Тепер зупинимося на пристрої введення. На даний момент їх різновидів можна нарахувати досить багато, а, судячи з розвитку IT-технологій, незабаром їх стане ще більше. Проте базовими у цьому списку прийнято вважати такі:
- клавіатура;
- миша (трекпад для ноутбуків);
- джойстик;
- цифрова камера;
- мікрофон;
- зовнішній сканер.
Кожен із цих пристроїв дозволяє ввести різний тип інформації. Наприклад, за допомогою сканера вводиться графіка, за допомогою камери - відео, на клавіатурі - текст і т. д. Однак і миша, і трекпад на додаток до всього є ще й контролерами (маніпуляторами).
Що стосується клавіатури, контролюючі функції у ній використовуються через кнопки або їх поєднання. При цьому можна отримати доступ до певних функцій, параметрів і команд операційних систем або іншого програмного забезпечення.
Засоби виведення інформації
Апаратні засоби неможливо уявити і без пристроїв виведення. У стандартному списку є такі:
- монітор;
- принтер;
- плоттер;
- звукова та відеосистема;
- мультимедійний проектор.
Тут основним є комп'ютерний монітор чи екран ноутбука. Адже зрозуміло, що при сучасних методах об'єктно-орієнтованого програмування взаємодія з користувачем здійснюється через графічний інтерфейс, хоча однаково така ситуація застосовна і до систем, в яких передбачається введення команд. У будь-якому випадку, користувач повинен бачити те, що відображається на екрані.
Що ж до інших елементів, вони бажані, хоч і не обов'язкові (ну хіба що графічний адаптер, без якого сучасні системи можуть і не працювати).
Засоби зберігання інформації
Нарешті, один і найважливіших класів – пристрої зберігання інформації. Їх наявність, чи то внутрішні компоненти, чи зовнішні носії, просто обов'язково. До цього класу відносять такі різновиди:
- жорсткий диск (вінчестер);
- оперативна пам'ять;
- кеш-пам'ять;
- зовнішні накопичувачі (дискети, USB-пристрої).
Іноді сюди включають також систему BIOS з CMOS-пам'яттю, однак, як уже було сказано вище, це скоріше гібридні пристрої, які можна віднести однаково до різних категорій.
Безумовно, чільне місце тут займають жорсткі диски та «оперативка». Жорсткий диск - це апаратний засіб інформації (вірніше, засіб її зберігання), адже на ньому вона зберігається постійно, а в оперативній пам'яті - тимчасово (при запуску або функціонуванні програм, копіюванні вмісту тощо).
При вимиканні комп'ютера оперативна пам'ять автоматично очищається, а ось інформація з вінчестера нікуди не подінеться. У принципі, зараз з вінчестером конкурують і знімні носії на кшталт USB-пристроїв великої ємності, а от дискети та оптичні диски йдуть у небуття хоча б через їхню малу ємність і можливість фізичних пошкоджень.
Пристрої зв'язку
Необов'язковим класом, хоч у світі і дуже затребуваним, можна назвати і пристрої, відповідальні за забезпечення зв'язку як між окремими комп'ютерними терміналами, пов'язаними безпосередньо, і у мережах (чи навіть лише на рівні виходу Інтернет). Тут із основних пристроїв можна виділити такі:
- мережеві адаптери;
- маршрутизатори (модеми, роутери тощо).
Як уже зрозуміло, без них не обійтися при організації мереж (стаціонарних чи віртуальних), забезпечуючи доступ до Всесвітнього павутиння. Адже мало хто сьогодні знає, що два комп'ютери, наприклад, можна з'єднувати за допомогою кабелю безпосередньо, як це робилося років двадцять тому. Звичайно, це виглядає дещо непрактично, проте забувати про таку можливість не варто, особливо коли потрібно копіювати великі обсяги інформації, а відповідного носія під рукою немає.
Пристрої безпеки та захисту даних
Тепер ще про один тип пристроїв. Це апаратні засоби захисту, до яких можна віднести, наприклад, «залізні» мережеві екрани, які ще називають файрволлами (firewall з англійської - «вогненна стіна»).
Чомусь сьогодні більшість користувачів звикло, що файрволл (він же брендмауер) є виключно Це не так. При організації мереж з підвищеним рівнем безпеки застосування таких компонентів не те, що бажано, а іноді навіть просто необхідне. Погодьтеся, адже програмна частина не завжди справляється зі своїми функціями і може вчасно не відреагувати на втручання в роботу мережі ззовні, не кажучи вже про доступ до комп'ютерів або серверів, що зберігаються на жорстких дисках.
Взаємодія програмних та апаратних засобів
Отже, апаратні засоби ми коротко розглянули. Тепер кілька слів про те, як вони взаємодіють із програмними продуктами.
Погодьтеся, операційні системи, які й забезпечують доступ користувача до обчислювальних можливостей ПК, мають свої вимоги. Сучасні «операційки» пожирають стільки ресурсів, що з застарілими процесорами, в яких не вистачає обчислювальної потужності, або за відсутності необхідного обсягу оперативної пам'яті вони просто не працюватимуть. Це, до речі, однаково відноситься і до сучасних прикладних програм. І, звичайно, це далеко не єдиний приклад подібної взаємодії.
Висновок
Насамкінець варто сказати, що апаратна частина сучасного комп'ютера була розглянута досить коротко, проте зробити висновки про класифікацію основних елементів системи можна. Крім того, варто звернути увагу, що комп'ютерна техніка розвивається, а це веде ще й до того, що зовнішніх та внутрішніх пристроїв різного типу з'являється все більше (взяти хоча б віртуальні шоломи). Але щодо базової конфігурації, у разі наведені найголовніші компоненти, без яких сьогодні неможливе існування жодної комп'ютерної системи. Втім, тут зі зрозумілих причин не розглядалися мобільні девайси, адже у них пристрій дещо відрізняється від комп'ютерних терміналів, хоча є досить багато спільного.
Є тією основою, завдяки якій обчислювальна машина може виконувати покладені її завдання. Частково це і є сама електронна обчислювальна машинка. Іноді користувачі-новачки ставлять питання про те, що таке апаратне забезпечення комп'ютера? Насправді нічого складного немає – основна проблема у термінах. Гучна назва нічим не краща за коротку, якщо сенс, що стоїть за словами, однаковий. Так сталося й у цьому випадку. Так, замість терміна "апаратне забезпечення комп'ютера" можна було б використовувати більш ємне слово "компоненти". Адже навряд чи комусь спаде на думку назвати програму комп'ютерним компонентом. Але якщо в спільноті встановився саме перший термін, то давайте ознайомимося з тим, що він означає.
Мабуть, почнемо з прикладу-аналогії, що пояснює. Уявіть собі легковий автомобіль. У сумі це складна конструкція, що складається із корпусу, двигуна, допоміжних пристроїв, палива. Сучасні машини стають все інтелектуальнішими, навчившись контролювати рівень палива; "стежать" за роботою основних вузлів. Але навіть зараз усією цією металевою системою керує жива людина-водій. Напрямок руху, двигун, колеса - все слухняне його волі. Чи поїде автомобіль самостійно, чи зможе ухвалювати рішення? Навряд чи. У цьому прикладі машина - це комп'ютер. Відповідно, програмне - це всі програми, які певним чином керують роботою всіх «залізних» вузлів. Повертаючись до аналогії з автомобілем, програми можна порівняти з людиною-водієм. Звичайно, є низка застережень, наприклад, людина може піти пішки, а комп'ютерна програма без апаратної частини буде безглуздим набором символів.
Отже, апаратне забезпечення комп'ютера представляє всі пристрої, з яких складається комп'ютер, а також інші, конструкція яких передбачає їх використання з ПК.
Нині у магазинах є як стаціонарні ЕОМ, так і переносні (ноутбуки). Незважаючи на зовнішні відмінності, принципи роботи компонентів у них однакові. Тому перерахуємо, що включає апаратне забезпечення персонального комп'ютера.
Одна з головних елементів ЕОМ - це процесор. Функціями цієї досить великої мікросхеми є обробка цифрових даних та часткове забезпечення взаємодії інших підключених компонентів. Основними виробниками процесорів для настільних комп'ютерів є компанії Intel та AMD.
Головна плата (материнська, материнка, mainboard, системна), як випливає з назви, є основою, до якої підключаються всі внутрішні та периферійні компоненти. Крім того, вона містить спеціальні мікросхеми, що керують роботою деяких вузлів. Раніше на системній платі їх було дві, зараз одна з них повністю інтегрувалася в процесор.
Для користувача та необхідних для роботи програм використовується вінчестер. Раніше в даному типі пристроїв застосовувався магнітний принцип запису, але останнім часом з'явилася альтернатива у вигляді флеш-технології, що пророкує великі перспективи в майбутньому.
Сюди входить дисковод для компакт-дисків, відеоадаптер, пам'ять. Також, як було зазначено, крім внутрішніх компонентів до апаратного забезпечення ставляться і зовнішні пристрої. Так мишка, колонки, монітор, принтер, сканер і т.д. Тобто всі пристрої, які призначені для роботи в складі комп'ютерної системи. Можна сказати інакше: їх можна побачити, доторкнутися руками, відремонтувати за допомогою викрутки, що зовсім немислимо для програм.
