1. Принципы работы и компоненты персонального компьютера

1.1. Роль информации в современном мире

Компьютер – это универсальный инструмент для обработки информации. Он может решать практически все ваши задачи, только необходимы три составляющие:

•Аппаратное обеспечение (Hardware) – это комплекс технических устройств компьютера.

•Программное обеспечение (ПО, Software) – это совокупность программ, где программа

– это набор инструкций, по которым работает аппаратное обеспечение, а цель каждой программы – решить какую-либо задачу пользователя.

•Знания (Brainware). Элементарными знаниями в области аппаратного обеспечения и устойчивыми знаниями и навыками работы с необходимым ему программным обеспечением должен обладать Пользователь (человек, который использует компьютер в качестве инструмента для решения производственных или личных задач и который не является при этом компьютерным специалистом).

В настоящее время индустрия производства компьютеров и программного обеспечения является одной из наиболее важных сфер экономики развитых и развивающихся стран. Причины стремительного роста индустрии персональных компьютеров:

•невысокая стоимость;

•сравнительная выгодность для многих деловых применений;

•простота использования;

•возможность индивидуального взаимодействия с компьютером без посредников и ограничений;

•высокие возможности по переработке, хранению и выдаче информации;

•высокая надежность, простота ремонта и эксплуатации;

•возможность расширения и адаптации к особенностям применения компьютеров;

•наличие программного обеспечения, охватывающего практически все сферы человеческой деятельности, а также мощных систем для разработки нового программного обеспечения.

Рис. 1. Система подключения устройств к системному блоку

5

Мощность компьютеров постоянно увеличивается, а область их применения постоянно расширяется. Компьютеры могут объединяться в сети, что позволяет миллионам людей легко обмениваться информацией с компьютерами, находящимися в любой точке земного шара.

1.2. Представление информации в компьютере

Единицей информации является байт. Ячейка памяти имеет емкость 1 байт, если она может хранить один символ – букву, цифру, знак препинания и т.д. Так, строка текста, состоящая из 10 букв, занимает в памяти 10 байт.

Байт – минимальная единица информации. На практике обычно используются единицы:

•килобайт (1024 бита);

•мегабайт (1024 килобайта);

•гигабайт (1024 мегабайта).

Обработка информации в персональном компьютере (ПК) основана на обмене электрическими сигналами между различными устройствами машины. Эти сигналы возникают в определенной последовательности. Признак наличия сигнала можно обозначить цифрой 1, признак отсутствия – цифрой 0. Таким образом, в ПК реализуются два устойчивых состояния. С помощью определенных наборов цифр 0 и 1 можно закодировать любую информацию. Каждый такой набор нулей и единиц называется двоичным кодом. Количество информации, кодируемое двоичной цифрой 0 или 1, называется битом. С помощью набора битов можно представить любое число и любой знак. Знаки представляются восьмиразрядными комбинациями битов – байтами (т.е. 1 байт = 8 бит). Например, русская буква А – байт 10000000. Любую комбинацию битов можно интерпретировать как число. Например, 110 означает число 6, а 01101100 – число 108. Число может быть представлено несколькими байтами. Таким образом, в ЭВМ информация кодируется двумя видами символов. Такому представлению соответствует система счисления, в которой используется всего два цифровых знака – 0 и 1.

1.3. Разновидности программ

Программа – это набор компьютерных инструкций, полный и самодостаточный, обеспечивающий выполнение конкретной задачи. Те, кто производят программы, распространяют их через торговую сеть или через Интернет. Программу нужно установить (инсталлировать) на компьютер, чтобы пользователь мог работать с ней.

Различают следующие группы программ:

•Системные программы. Эти программы управляют всеми ресурсами компьютера, проверяют работоспособность устройств, обеспечивают работу других программ. Системные программы делятся на два основных класса:

Операционные системы.

Сервисные программы.

•Инструментальные программы. Создают новое программное обеспечение. К этой группе относятся языки программирования, интегрированные среды для разработки приложений и для создания различных информационных систем.

•Прикладные программы. Выполняют работы, необходимые пользователю. Здесь можно выделить следующие группы: программы обработки текстовой, графической и числовой информации, коммуникационные пакеты, системы управления базами данных, обучающие программы, игры и т. д.

1.4.Устройства персонального компьютера

В современном мире почти все компьютеры базируются на принципах, выдвинутых ещё в 1946 г. венгерским физиком и математиком Джоном фон Нейманом.

6

Все устройства, входящие в состав компьютера, можно разделить на следующие группы:

1.Устройства обработки информации.

2.Память.

3.Передающие устройства.

4.Устройства ввода.

5.Устройства вывода.

6.Сетевые устройства.

Кустройствам обработки информации относятся следующие:

1.Процессор.

2.Видеокарта.

3.Звуковая карта.

То есть такие устройства, в которых происходит какое-либо преобразование информации.

1.5. Процессор

Рис. 2. Микропроцессор: слева – вид сверху, справа – вид снизу

Самым главным элементом в компьютере, его «мозгом»,является микропроцессор – электронная схема, выполняющая все вычисления и обработку информации (рис. 2). Скорость его работы во многом определяет быстродействие компьютера.

На первый взгляд процессор – просто выращенный по специальной технологии кристалл кремния. Однако камешек этот содержит в себе множество отдельных элементов – транзисторов, которые в совокупности и наделяют компьютер способностью «думать».

Процессор состоит из нескольких важных деталей: собственно процессора – «вычислителя»

исопроцессора – специального блока для операций с «плавающей точкой».

Внастоящее время в компьютерах используются процессоры, разработанные фирмами Intel, AMD и IBM. Процессоры отличаются друг от друга двумя характеристиками: типом (моделью) и тактовой частотой. Чем выше тактовая частота, тем выше производительность и цена процессора. Тактовая частота указывает, сколько элементарных операций (тактов) выполняется за одну секунду. Тактовая частота измеряется в мегагерцах (МГц). Современные процессоры фирмы Intel достигают тактовой частоты в 3800 МГц (Pentium 4). Фирма AMD, составляющая им наибольшую конкуренцию, выпускает процессоры до 2400 МГц. Следует заметить, что разные поколения процессоров выполняют одни и те же операции (например, деление или умножение) за разное число тактов. Чем выше поколение процессора, тем, как

7

правило, меньше тактов требуется для выполнения одних и тех же операций. Например, процессор Intel Pentium IV работает раза в два быстрее, чем процессор Intel Pentium III с такой же тактовой частотой. За двадцатилетнюю историю массового развития компьютерного рынка сменилось семь поколений процессоров фирмы Intel: 8088, 286, 386, 486, Pentium, Pentium II, Pentium III, Pentium VI. Кроме того, в каждом поколении существует ещё и целая серия отличающихся друг от друга моделей. Например, в поколении Pentium III их три: «обычный» Pentium III, «облегчённый вариант» Celeron и сверхмощный Xeon, предназначенный для больших промышленных компьютеров.

1.6. Видеокарта

Рис. 3. Видеоадаптер

Видеоадаптер (видеоконтроллер, видеокарта) предназначен для работы в графическом режиме. Главной задачей современной видеокарты является поддержка объёмной, трёхмерной графики (3D). Никогда не помешает и дополнительная возможность видеокарт – TV тюнер – приём телевизионного сигнала. Видеокарты можно в основном разделить на два типа: это встроенные (интегрированные) видеоадаптеры и собственно сами видеокарты.

•Возможностей интегрированного видеоадаптера вполне достаточно для работы с офисными приложениями, но современные трехмерные игры будут работать не очень хорошо. Соответственно, его функциональность определяет область применения – это ПК, ориентированные на работу с текстом, Интернетом, двухмерной графикой и прочими нетребовательными к мощности видеоадаптера приложениями. Для мультимедийного и игрового применения или для профессиональной работы с графикой лучше приобрести компьютер с отдельной видеокартой. Два основных преимущества интегрированного видеоадаптера: при прочих равных характеристиках компьютер будет стоить дешевле и возможно создание ПК в компактных корпусах.

•Видеокарта (видеоадаптер) – устройство, обеспечивающее вывод изображения на монитор. Как правило, обладает лучшим качеством изображения по сравнению с интегрированным видеоадаптером, особенно в высоких разрешениях. Обычно видеокарта является также ускорителем трехмерной графики, что превращает компьютер в игровую станцию. Может иметь выход на ТВ и цифровой выход DVI.

Основным показателем производительности видеокарт является объём видеопамяти – оперативная память, в которой хранятся видеоданные. Для интегрированных видеоадаптеров она выделяется из основной оперативной памяти компьютера в размере до 128Мб, на видеокартах устанавливается собственная, в объеме 64-512Мб. Большой объем видеопамяти необходим только в трехмерных играх, при монтаже цифрового видео и работе с профессиональными 3D-приложениями. Как правило, для большинства современных приложений и игр достаточно 128-256Мб.

1.7. Звуковая карта

Звуковая карта – устройство, необходимое для редактирования и вывода звука, посредством звуковых колонок. Существуют 8, 16 и 20 разрядные (битные) карты. Для домашнего компьютера хватает 16 битной звуковой карты, поскольку 20 битные –

8