ВСТУП.
Слово «комп'ютер» означає «обчислювач». Потреба в автоматизації обробки даних, в тому числі обчислень, виникла дуже давно.
В даний час індустрія виробництва комп'ютерів і програмного забезпечення є однією з найбільш важливих сфер економіки розвинених і країн, що розвиваються. Причини стрімкого зростання індустрії персональних комп'ютерів:
невисока вартість;
порівняльна вигідність для багатьох ділових застосувань;
простота використання;
можливість індивідуальної взаємодії з комп'ютерів без посередників і обмежень;
високі можливості по переробці, зберіганню та видачі інформації;
висока надійність, простота ремонту і експлуатації;
можливість розширення та адаптації до особливостей застосування комп'ютерів;
наявність програмного забезпечення, що охоплює практично всі сфери людської діяльності, а також потужних систем для розробки нового програмного забезпечення.
Потужність комп'ютерів постійно збільшується, а область їх застосування постійно розширюється. Комп'ютери можуть об'єднуватися в мережі, що дозволяє мільйонам людей легко обмінюватися інформацією з комп'ютерами, що знаходяться в будь-якій точці земної кулі.
Так що ж являє собою це унікальне людське винахід? Перша ознака, по якому поділяють комп'ютери, - платформа. Можна виділити дві основні платформи ПК:
Платформа IBM - сумісних комп'ютерів включає в себе величезний спектр самих різних комп'ютерів, від простеньких домашніх персоналок до складних серверів. Саме з цим типом платформ звичайно стикається користувач. До речі, зовсім не обов'язково, що кращі IBM - сумісні комп'ютери виготовлені фірмою IBM - породив цей стандарт «голубий гігант» сьогодні лише один з безлічі виробників ПК.
Платформа Apple представлена досить популярними на Заході комп'ютерами Macintosh. Вони використовують своє, особливе програмне забезпечення, та й «начинка» їх істотно відрізняється від IBM. Але в Росії великого поширення вони не отримали.
Зазвичай IBM-сумісні ПК складаються з трьох частин (блоків):
системного блоку;
монітора (дисплея);
клавіатури (пристрою, що дозволяє вводити символи в комп'ютер);
миша |
клавіатура |
Якщо зняти корпус системного блоку і подивитися всередину, то можна побачити деталі, відповідне наступною схемою архітектури ПК:
Дана схема є прикладом внутрішньої «начинки» комп'ютера, природно, що за наявності або відсутності тих або інших пристроїв схема зміниться. Однак є пристрої, які в будь-якому випадку встановлені на сучасному персональному комп'ютері. Про них-то і піде подальша розмова.
ВНУТРІШНІ ПРИСТРОЇ ПК.
Самим головним елементом у комп'ютері, його «мозком» є мікропроцесор - електронна схема, що виконує всі обчислення й обробку інформації. Швидкість його роботи багато в чому визначає швидкодія комп'ютера. А почалося все з появою скромної по своїх можливостях мікросхеми Intel 4004 - першого мікропроцесора, створеного в 1971р. командою на чолі з талановитим винахідником, доктором Тедом Хоффом. Спочатку ця мікросхема призначалася для мікрокалькуляторів і була виготовлена на замовлення японської фірми. На щастя для всіх нас, фірма ця збанкрутіла. З цього моменту і почалася епоха персональних комп'ютерів. Минуло кілька десятиліть. Вчені виявили закономірність, назвавши її «закону Мура»: ЩОРОКУ ПОТУЖНІСТЬ МІКРОПРОЦЕСОРІВ подвоюється!
На перший погляд процесор - просто вирощений за спеціальною технологією кристал кремнію. Однак камінчик цей містить в собі безліч окремих елементів - транзисторів, які в сукупності і наділяють комп'ютер здатністю «думати». Процесор складається з декількох важливих деталей: власне процесора - «обчислювача» і співпроцесора - спеціального блоку для операцій з «плаваючою точкою» (або коми). Застосовується співпроцесор для особливо точних і складних розрахунків, а також для роботи з низкою графічних програм.
Кеш - пам'ять першого рівня - невелика (декілька десятків кілобайт) надшвидка пам'ять, призначена для зберігання проміжних результатів.
Кеш-пам'ять другого рівня - пам'ять трохи повільніше, зате більше - від 128 до 512Кб. Вона може бути інтегрована на самому кристалі процесора, а може - окремо, у вигляді додаткового кристала (як на процесорах Pentium II).
В даний час в комп'ютерах використовуються процесори, розроблені фірмами Intel, AMD, Cyrix та IBM. Процесори відрізняються один від одного двома характеристиками: типом (моделлю) і тактовою частотою. Чим вище тактова частота, тим вище продуктивність і ціна процесора. Тактова частота вказує скількох елементарних операцій (тактів) виконується за одну секунду. Тактова частота виміряється в мегагерцах (МГц). Сучасні процесори фірми Intel досягають тактової частоти в 1900 МГц (Pentium 4). Фірма, яка складає найбільшу конкуренцію їм AMD, випускає процесори до 1400 МГц (AMD Thunderbird). У відповідність зі стандартом PC2000 - на домашні комп'ютери рекомендується ставити процесор з тактовою частотою не нижче 500 МГц. Слід зауважити, що різні покоління процесорів виконують одні й ті самі операції (наприклад, розподіл або множення) за різне число тактів. Чим вище покоління процесора, тим, як правило, менше тактів потрібно для виконання одних і тих же операцій. Наприклад, процесор Intel Pentium II працює рази в два швидше, ніж процесор Intel CELERON з такою ж тактовою частотою. За 20-ю історію масового розвитку комп'ютерного ринку змінилося сім поколінь процесорів фірми Intel: 8088, 286, 386, 486, Pentium, Pentium II, Pentium III, Pentium 4. Крім того, в кожному поколінні існує ще й ціла серія відрізняються один від одного моделей. Наприклад, в поколінні Pentium II їх три: «звичайний» Pentium II, «полегшений варіант» Celeron і надпотужний Xeon, призначений для великих промислових комп'ютерів. Однак процесори фірми Intel дуже дорогі, тут і спливає конкурент. При набагато меншою ціною AMD пропонують мікропроцесори в деяких параметрах обходять мікропроцесори Intel. Наприклад, AMD K7 Thunderbird 1000 МГц варто 2947руб, а процесор Intel Pentium III 1000 Мгц варто 6318руб.!
Оперативна пам'ять (RAM, ОЗУ) забезпечує роботу з програмним забезпеченням. З неї процесор і співпроцесор (пристрій, що допомагає виконувати процесору складні математичні обчислення) беруть програми і вихідні дані для обробки. Характеристика оперативної пам'яті - обсяг, вимірюваний в мегабайтах (Мб). Оперативна пам'ять випускається у вигляді мікросхем, зібраних у спеціальні модулі: SIMM, DIMM або новітній модуль RIMM. Кожен модуль може вмішати від 1 до 512 Мб. Кращі модулі пам'яті, що потрапляють на наш ринок, прикрашені лейблом Kingstone, Micron, Samsung. Звичайно, «безіменні» модулі збираються з таких же мікросхем і коштують набагато дешевше, але переплата декількох десятків доларів за фірму себе окупає.
Щоб комп'ютер працював, необхідно, щоб у його оперативній пам'яті знаходилися програма і дані. А попадають вони туди з різних пристроїв комп'ютера. Таким чином, для комп'ютера необхідний обмін інформацією між оперативною пам'яттю і зовнішніми пристроями. Такий обмін називається введенням-виводом. Але цей обмін не відбувається безпосередньо між будь-яким зовнішнім пристроєм і оперативною пам'яттю в комп'ютері є два проміжних ланки:
1) Для кожного зовнішнього пристрою в комп'ютері мається електронна схема (контролер або адаптер), яка ним керує. Деякі контролери (наприклад, контролер дисків) можуть керувати відразу декількома пристроями.
2) Усі контролери й адаптери взаємодіють з процесором і оперативною пам'яттю через системну магістраль передачі даних, званої шиною. Шина - системна плата, що забезпечує введення-виведення інформації. Характеристикою шини є швидкість обміну. Основні типи шин (розташовані в порядку поліпшення характеристик): ISA, EISA, VESA, PCI, AGP. Роз'єми-«слоти» стандарту PCI. Народився він близько 10 років тому і сьогодні є основним стандартом слотів для підключення додаткових пристроїв. Роз'єми PCI - зазвичай короткі, білого кольору, розділені своєрідною «перемичкою» на дві нерівні частини. Раніше в слот PCI встановлювалася і відеокарта, тепер для цієї мети служить роз'єм AGP (Advanced Graphic Port). Це спеціальний, більш швидкий з точки зору пропускної здатності слот. Решта слоти в нові комп'ютери не встановлюються.
Для спрощення підключення пристроїв електронні схеми складаються з декількох модулів - електронних плат. На основній платі комп'ютера - системної (материнської) - розташовуються процесор, співпроцесор, оперативна пам'ять і шина. Схеми, керуючими зовнішніми пристроями комп'ютера (контролери, адаптери), знаходяться на окремих платах що вставляються в уніфіковані рознімання (слоти) на материнській платі. «Гніздо» для встановлення процесора: для кожного форм-фактора процесора існує свій тип материнської плати, як правило, несумісний з іншими процесорами. Так у гніздо для процесора Pentium III не можна встановити процесор AMD K7. І навпаки.
Отже, сьогодні на ринку існує три материнських плат, для встановлення трьох різних класів процесорів:
плати з роз'ємом Slot 1 призначені для процесорів фірми Intel. Тип роз'єму - слот (довге щелевидное гніздо).
Плати з роз'ємом Socket-370 призначені для установки нових процесорів Celeron фірми Intel (частота від 400 МГц). Тип роз'єму - квадратне гніздо.
Плати з роз'ємом SuperSocket 7 (Socket A) призначені для «альтернативних» процесорів фірм AMD, Cyrix, IBM і інших. Тип роз'єму - квадратне гніздо.
Одним з контролерів, які присутні у всіх комп'ютерах, є контролер портів введення-виведення. Типи портів:
паралельні (LPT1-LPT4), до них зазвичай приєднують принтери та сканери;
асинхронні послідовні порти (COM1-COM4), до них приєднуються миша, модем і т. д.;
ігровий порт - для підключення джойстика;
порт USB (USB 2) - недавня розробка - порт з найвищою швидкістю введення-виведення, до нього підключаються нові моделі принтерів, сканерів, модемів, моніторів і т.д. Одним з його переваг є можливість підключення цілого ланцюжка пристроїв. Наприклад, через один порт USB підключений принтер, через принтер підключено сканер і т.д.
Деякі пристрої можуть підключати і до рівнобіжних, і до послідовних портів, і до порту USB (USB 2). Найшвидший обмін здійснюється через порт USB 2, потім USB, паралельні ж порти виконують введення-виведення з більшою швидкістю, чим послідовні (за рахунок використання більшого числа проводів у кабелі).
Відеоадаптер (відеоконтролер, відеокарта) призначений для роботи в графічному режимі. Головним завданням сучасної відеокарти є підтримка об'ємної, тривимірної графіки (3D). Ніколи не завадить і додаткова можливість відеокарт - TV тюнер - прийом телевізійного сигналу. Головною характеристикою є об'єм пам'яті. Сучасні графічні додатки й ігри вимагають від відеокарти наявність як можна більшої кількості пам'яті (бажано 16, 32, а ще краще 64 Мб). Однак не всі можуть дозволити купити собі навіть 16 Мб відеокарту, оскільки ціни на них залишаються ще досить високими.
Жорсткий диск (вінчестер, HDD) - призначений для постійного зберігання інформації, яка використовується при роботі комп'ютера: операційної системи, документів, ігор і т.д. Основними характеристиками жорсткого диска є його ємність, яка вимірюється в гігабайтах (Гб), швидкість читання даних, середній час доступу, розмір кеш-пам'яті. Для сучасного домашнього комп'ютера необхідний жорсткий диск об'ємом не менше 10 Гб. Інформація зберігається на одній або кількох круглих пластинках з магнітним шаром, над якими літають магнітні записуючі головки. Вінчестери підключаються до материнської плати за допомогою спеціальних шлейфів-кабелів, кожен з яких розрахований на два пристрої.
Внутрішній динамік (PC Speaker) - пристрій, призначений для виведення системних звукових повідомлень. Наприклад, на початку завантаження комп'ютера відбувається тестування обладнання. Нижче наведена таблиця звукових сигналів, що виникають при самотестуванні комп'ютера.
Протяжність і кількість гудків | Значення сигналів |
1 короткий | Всі блоки функціонують нормально |
2 коротких | Помилка пов'язана з монітором |
Ні гудків | Несправність джерела живлення або системної плати |
Безперервний гудок | Несправність джерела живлення або системної плати |
Короткі гудки | Несправність джерела живлення або системної плати |
1 довгий і 1 короткий | Несправність системної плати |
1 довгий і 2 коротких | Несправність відеокарти |
1 довгий і 3 коротких | Несправність відеокарти |
Крім того, внутрішній динамік може використовуватися деякими DOS програмами та іграми.
Звукова карта - пристрій, необхідне для редагування та виведення звуку, за допомогою звукових колонок. Існують 8, 16 і 20 розрядні (бітні) карти. Для домашнього комп'ютера вистачає 16 бітної звукової карти, оскільки 20 бітні - професійні карти для програмістів, які займаються музикою на комп'ютері, та й коштує така карта набагато дорожче за інших.
Пристрій для читання компакт-дисків (CD-ROM) призначений для читання записів на компакт-дисках. Переваги пристрою - велика ємність дисків, швидкий доступ, надійність, універсальність, низька вартість. Основне поняття, що характеризує роботу даного пристрою - швидкість. Найперші CD-ROM - 1-швидкісні. Зараз з'явилися 52-швидкісні CD-ROM. Що значить 52 швидкісний привід? Це значить, що він читає дані в 52 рази швидше самого першого 1 швидкісного (150 Кб / с) CD-ROM. Отже, 52 множимо на 150 ... 7800 кілобайт в секунду! Головний недолік стандартних дисководів CD-ROM - не можливість запису інформації. Для цього необхідні інші пристрої:
CD-R - дисковод з можливістю однократного запису інформації на спеціальний диск, у Росії їх називають «болванками». Запис на ці диски здійснюється завдяки наявності на них особливої світлочутливого шару, вигоряючими під впливом високотемпературного лазерного променя.
CD-RW - дисковод з можливістю багаторазового запису інформації. Це пристрій працює абсолютно за іншим принципом і зовсім іншими дисками, ніж CD-R.
Останнім часом все більшого поширення набуває DVD-ROM - пристрій, призначений для читання дисків формату DVD.
Накопичувачі на гнучких дисках (дискетах, флоппі-дисках) дозволяють переносити документи з одного комп'ютера на інший, зберігати інформацію. Основним недоліком накопичувача служить його мала ємність (всього 1,44 Мб) і ненадійність зберігання інформації. Проте саме цей спосіб для багатьох російських користувачів є єдиною можливістю перенести інформацію на інший комп'ютер. На комп'ютерах останніх років випуску встановлюються дисководи для дискет розміром 3,5 дюйма (89мм). Раніше використовувалися накопичувачі розміром 5,25 дюймів. Вони, не дивлячись на свої розміри, володіють меншою ємністю і менш надійні і довговічні. Обидва типи дискет володіють захистом від запису (перемичка на захисному корпусі дискети). Останнім часом стали з'являтися альтернативні пристрої: зовнішні дисководи, з дисками ємністю до 1,5 Гб і набагато більшою швидкістю читання, ніж дисковод флоппі-дисків, проте вони ще мало поширені і досить недешеві.
BIOS (Basic Input - Output System) - базова система введення-виведення - мікросхема, встановлена на материнській платі. Саме тут зберігаються основні настройки комп'ютера. За допомогою BIOS можна змінити швидкість роботи процесора, параметри роботи для інших внутрішніх і деяких зовнішніх пристроїв комп'ютера. BIOS - це перший і найважливіший з містків, сполучний між собою апаратну і програмну частину комп'ютера. Тому для сучасних BIOS чимало важливими особливостями є можливість її оновлення, роботи зі стандартом Plag & Play (включи і працюй), можливість завантаження комп'ютера з CD-ROM, мережі і дисководів ZIP.
ЗОВНІШНІ ПРИСТРОЇ ПК.
Клавіатура - пристрій, призначений для введення в комп'ютер інформації від користувача. Сучасна клавіатура складається зі 104 укріплених у єдиному корпусі клавіш.
Миша - маніпулятор для введення інформації в комп'ютер. Він необхідний для роботи з графічними пакетами, кресленнями, при розробці схем і при роботі в нових операційних системах. Основною характеристикою миші є роздільна здатність, яка вимірюється в точках на дюйм (dpi). Непогано мати також спеціальний килимок під миша, що забезпечує її збереження і довговічність. Найпростіші й дешеві моделі - оптико-механічні. Більш дорогі і надійні моделі «мишок» - оптичні. А найбільшим шиком вважаються інфрачервоні бездротові миші. Сполучення такого звіра з інфрачервоною клавіатурою - верх комп'ютерного шику.