Как работает компьютер и его комплектующие. Может ли ваш компьютер работать с гигабитной скоростью? Вот как быстро это узнать

Любая компьютерная сеть состоит не просто из компьютеров, которые соединяются между собой проводами. На самом деле, сеть в данном случае – весьма сложная информационная инфраструктура, каждый элемент которой призван обеспечить обмен данными между пользователями.

Несмотря на большое разнообразие компьютерных сетей и сетевого оборудования, все компьютеры, которые работают внутри нее, бывают либо серверными, либо клиентскими.

Сервер: что это такое, каковы его особенности

С точки зрения информатики, под сервером подразумевается «главный» компьютер, которые обслуживает всю сеть. Он предоставляет свои вычислительные и информационные ресурсы остальным компьютерам, которые к нему подключены – то есть рабочим станциям.

На программном же уровне сервером может называться и специальное приложение, которое будет отвечать на запросы клиентских программ в рамках одной машины или внутри компьютерной сети.

Кроме того, в качестве сервера может выступать не одна только машина, а сложный комплекс, состоящий из программной и аппаратной частей. В такой сервер могут быть включены одновременно несколько компьютеров. Это позволит эффективнее обрабатывать запросы пользователей. Для такого сервера разработаны уникальные программные средства, которые соединяют серверные компьютеры между собой в так называемые кластеры.

Назначение серверов обычно в следующем:

• Обработка и организация пересылки данных внутри сети;
• Обработка почтовых сообщений (в случае с почтовыми серверами);
• Организация доступа к всевозможным сетевым ресурсам, в том числе, и в Интернете;
• Организация хранения данных в сети;
• Взаимодействие между собой игровых клиентов.

В зависимости от типа сервера и сети, в которой он существует, эти функции могут объединяться и пересекаться между собой.

Понятие рабочей станции

Клиентская машина (она же рабочая станция) – это рабочий компьютер пользователя, который и обслуживается сервером. Любая рабочая станция должна обеспечивать беспрепятственный доступ к сетевым ресурсам, которыми располагает сервер. Разумеется, лишь в том случае, если клиент имеет на то соответствующие разрешения.

Ни одна рабочая станция не предоставляет свои ресурсы для совместного сетевого использования со стороны других рабочих станций.

Как правило, на сетевые ресурсы назначают локальные имена дисков или портов. Например, Z, E, I и т.д., либо LPTx, COMx и т.д.

Любое рабочее место может быть представлено либо в виде полноценной рабочей машины пользователя, либо в качестве терминала, которые дает работнику доступ к сетевым ресурсам. Во втором случае терминал может даже не иметь собственного дискового хранилища.

В качестве клиентов могут выступать не только компьютеры, но и периферийные устройства. Например, сетевой принтер.

Так или иначе, но рабочая станция представляет собой конечную точку, где осуществляется взаимодействие человека со всеми нужными инструментами, которые необходимы ему для решения своих задач посредством сетевых ресурсов.

Отличие сервера от рабочей станции

Конечно, отличий серверной станции от рабочей на самом деле немало. Но имеется одно ключевое. Оно заключается в том, что сервер предназначен для выдачи ответов на запросы в автоматическом режиме. А рабочая станция (клиент) эти запросы формирует и отправляет на сервер, а также взаимодействует с пользователем.

Присоединяйтесь!

Освобождаем ваше время для жизни. К-Системс - другой интегратор!
поля отмеченные * обязательны для заполнения

Допустим, вы намерены разработать компьютер, который работает так же, как высокоразвитый головной мозг млекопитающего. Насколько современные технологии позволяют это?

В конце концов, есть ведь суперкомпьютеры, которые сумели расшифровать геном человека, обыграть чемпиона мира по шахматам и найти самое большое простое число, включающее 13 млн цифр. Но,

по мнению психиатра Джулио Тонони (Giulio Tononi), который занимается проектом по созданию «когнитивного компьютера», задача создания компьютера, настолько же «мощного» и гибкого, как сравнительно небольшой мозг млекопитающих, намного более трудная задача, чем может показаться.

Тонони – лишь один из участников этого крупного исследовательского проекта, который объединил ведущих экспертов из множества университетов и компаний США и уже на первом этапе работы получил грант в 4,9 млн долларов. Он вместе с программистами из IBM будет заниматься созданием программного обеспечения, тогда как специалисты в области нанотехнологий и проектирования суперкомпьютеров возьмут на себя «железо» будущего «когнитивного компьютера».

Задача перед ними стоит действительно непростая: компьютер должен уметь, как и мозг, работать с множеством параллельных и постоянно изменяющихся потоков данных, и обучаться, анализируя их, вычленяя общие схемы и моменты, принимая логичные решения. Есть и второе условие: вся система не должна быть больше мозга небольшого млекопитающего, и потреблять она должна не больше, чем 100-ваттная лампочка. Казалось бы, невероятно? Но ведь наш с вами мозг именно таков! (Несмотря ни на что, мозг – самый энергоемкий орган нашего тела, на него уходит 1/5 всех вырабатываемых «мощностей». Зачем ему столько энергии, читайте в статье «Мозг-обжора».)

«Раз мозг способен на такое, то мы должны показать, что сможем повторить это, - говорит Тонони, - Чем наш мозг хорош – это гибкостью своей работы, он моментально учится на опыте и адаптируется к разным ситуациям».

Стоит сказать, что хотя в целом проект, несомненно, вдохновляется поразительными способностями мозга, ни у кого из его участников не возникает и мысли о полном воссоздании сложнейшей и многомерной структуры связей между миллиардами его нейронов. Они намерены вычленить среди них критически важные, те, без которых их компьютеру не обойтись.

А этот путь, в свою очередь, приводит их к новой задаче: понять, какие структуры мозга отвечают за его невероятные способности к обучению на опыте. Важными также можно считать механизмы, связанные с выбором и вознаграждением: они обеспечивают ориентирование в потоке внешних данных, участвуют в запоминании.

К примеру, когда организм сталкивается с новым стрессовым событием, в кровоток мозга выбрасываются соответствующие нейротрансмиттеры – и это химическое сообщение получает каждая из нервных клеток мозга. Так, кошка, приземлившаяся на раскаленную плиту, не только поспешно спрыгивает с нее, но и запоминает приведшие к этому действия с тем, чтобы не повторять их в будущем. По словам Тонони, идеальный «искусственный мозг» должен быть таким же гибким, способным меняться с новым опытом.

Ученые уверены, что современные возможности нанотехнологий вполне позволяют вместить в небольшой объем достаточное число электрических элементов – с плотностью, по крайней мере, той же, что и нейроны в мозге. Однако и при этом задача стоит колоссальная.

Даже мозг самого крохотного млекопитающего способен на поразительно эффективную работу, особенно с учетом его размеров и низкого «энергопотребления». «Я буду счастлив, если нам удастся воспроизвести способности мозга мыши, - говорит Тонони, - а затем мы уже перейдем к мозгу крыс, кошек и обезьян». О человеческом мозге ученый пока и не заговаривает.

Тема 1.1 Общие сведения об операционных системах

Раздел 1. ОСНОВЫ ТЕОРИИ ОПЕРАЦИОННЫХ СИСТЕМ

Классификация программного обеспечения. Понятие операционной системы. Назначение и функции операционной системы. Состав, взаимодействие основных компонентов операционной системы. Типы операционных систем.

Под ОС обычно понимают комплекс управляющих и обрабатывающих программ, который, с одной стороны выступает как интерфейс между аппаратурой компьютера и пользователем с его задачами, а с другой – предназначен для наиболее эффективного использования ресурсов вычислительной системы и организации надежных вычислений.

Любой из компонентов прикладного программного обеспечения вычислительной системы обязательно работает под управлением ОС.

На рис.1 изображена обобщенная структура программного обеспечения вычислительной системы. Видно, что ни один из компонентов ПО, за исключением самой ОС, не имеет непосредственного доступа к аппаратуре компьютера. Даже пользователи взаимодействуют со своими программами через интерфейс ОС. Любые команды прежде чем попасть в прикладную программу, сначала проходят через ОС.

Рис.1. Обобщенная структура программного обеспечения вычислительной системы

Основные функции ОС:

1. Прием от пользователя (или от оператора системы) заданий или команд, сформулированных на соответствующем языке - в виде директив (ко­манд) оператора или в виде указаний (своеобразных команд) с помощью соответствующего манипулятора (например, с помощью мыши), - и их обработка;

2. Прием и исполнение программных запросов на запуск, приостановку, оста­новку других программ;

4. Инициация программы (передача ей управления, в результате чего процес­сор исполняет программу);

5. Идентификация всех программ и данных;

6. Обеспечение работы систем управлений файлами (СУФ) и/или" систем управления базами данных (СУБД), что позволяет резко увеличить эф­фективность всего программного обеспечения;

7. Обеспечение режима мультипрограммирования, то есть выполнение двух или более программ на одном процессоре, создающее видимость их одно­временного исполнения;

8. Обеспечение функций по организации и управлению всеми операциями ввода/вывода;

9. Распределение памяти, а в большинстве современных систем и организа­ция виртуальной памяти;

10. Планирование и диспетчеризация задач в соответствии с заданными стра­тегией и дисциплинами обслуживания;

11. Организация механизмов обмена сообщениями и данными между выпол­няющимися программами;

12. Защита одной программы от влияния другой; обеспечение сохранности данных;

13. Предоставление услуг на случай частичного сбоя системы;

14. Обеспечение работы систем программирования, с помощью которых поль­зователи готовят свои программы.

Классификация операционных систем

В основу первой и основной классификации положим степень централизации (связности) операционной системы (рис. 3).

Рис. 3. Классификация по типу централизации

Эта классификация принимает во внимание особенности аппаратных плат­форм, для которых операционные системы создаются.

1. Централизованные (локальные) операционные системы - управляют ресурсами единственного локального компьютера:

· однопроцессорные системы;

· многопроцессорные системы.

2. Сетевые операционные системы. Такие системы предоставляют пользо­вателю сети некоторую виртуальную машину, работать с которой проще, чем с реальной сетевой аппаратурой. Однако пользователь всегда выпол­няет специальные операции для доступа к сетевым ресурсам. Сетевые системы включают дополнительные сетевые средства, состоящие из трех основных компонентов:

· серверная часть операционной системы - средства предоставления локальных ресурсов и услуг в общее пользование;

· клиентская часть операционной системы - средства запроса доступа к удаленным ресурсам и услугам;

· транспортные средства операционной системы - средства обеспече­ния передачи сообщений между компьютерами сети.

3. Распределенные операционные системы. Они предоставляют пользователю сети единую централизованную виртуальную машину, которая дает мак­симальную степень прозрачности сетевых ресурсов. Распределенные сис­темы объединяют все компьютеры сети, для работы в тесной кооперации. При работе в таких системах пользователь, запускающий приложение, не знает, на каком компьютере оно реально выполняется.

Классификация ОС по особенностям алгоритмов управления ресурсами имеет аспекты, приведенные ниже.

Поддержка многопользовательского режима.

· Однопользовательские операционные системы не предоставляют средств защиты информации одного пользователя от несанкциониро­ванного доступа другого пользователя. Такие системы не предостав­ляют возможностей разделения ресурсов.

· Многопользовательские операционные системы такие средства защи­ты информации имеют.

Поддержка многопоточности. Многопоточные операционные системы дают возможность разделять процессорное время не только между про­цессами, но и между отдельными ветвями процессов - потоками.

Поддержка многопроцессорной обработки. Многопроцессорные операци­онные системы реализуют более сложные алгоритмы управления ресур­сами, предоставляющие возможность работать с несколькими процессо­рами.

Специфика аппаратных средств, как правило, отражается на специфике операционной системы. В функциональной класси­фикации компьютеров каждый из типов имеет определенные свойства, оказывающие непосредственное влияние на свойства операционных систем.

Наибольший интерес в настоящее время вы­зывают следующие группы операционных систем:

· операционные системы для мощных серверов;

· операционные системы для рабочих станций и персональных компьютеров;

· операционные системы для карманных компьютеров.

Мир активно компьютеризируется. Но, вместе с тем, принципы работы домашних, планшетных и иных ПК не всегда активно изучаются пользователями. Рассмотрим основные аспекты, касающиеся устройства компьютера, его производительности и особенностей функционирования программ.

Основные принципы работы компьютера

Главная задача компьютера - это вычисление. Остальные операции и сколько-нибудь значимые с точки зрения потребностей человека действия, выполняемые на нем - суть производные. Структура вычислений, о которых идет речь, многоуровневая. Изучение ее поможет нам понять, как работает компьютер.

На самом низком уровне микросхемы ПК "обрабатывают" биты - двоичные сигналы, состоящие из нулей и единиц. Никаких других цифр на этом уровне нет, и на нем компьютер, скорее, не вычисляет что-то, а правильно расставляет последовательность нулей и единиц. Для чего? Дело в том, что 8 битов образуют байт. Который, в свою очередь, становится основой следующего уровня вычислений.

Несложно подсчитать, что возможное количество комбинаций битов в одном байте - 256, то есть 2 в 8-й степени. Почему 2? Потому что цифр в бите, как мы уже сказали выше, только две - 0 и 1. На практике объединение битов в байты позволяет "закодировать" в последних некую информацию. Например, букву, цифру или, скажем, знак препинания. Как работает компьютер на этом уровне? Он преобразует байты в практически значимые для человека объекты на экране - текст, пиксели, составляющие картинку, звуки и т. д.

Следующий уровень - это вычисления, связанные с операциями с той информацией, что составлена из байтов. То есть если это текст, то это может быть его редактирование, форматирование, печать. Если музыка или видео - то проигрывание, запись и т. п.

Таковы основные принципы того, как работает компьютер. Вместе с тем, каждый из уровней, отмеченных выше, не существует отдельно от другого. Вместе они формируют операционную среду вычислений. Которая также неоднородна. Исходя из современных теоретических представлений в области информатики, специалисты выделяют два компонента операционной среды, в которой происходят вычисления, - аппаратное и программное обеспечение. Изучим особенности каждого.

Аппаратное обеспечение

Аппаратная часть (на сленге IT-специалистов - "железо", реже "хард", от англ. Hardware) - это все микросхемы, механизмы и устройства, обеспечивающие работу компьютера. Классификация компонентов аппаратного обеспечения может быть разной. Все зависит от конкретного типа устройства. Что касается типично "домашних" ПК, то "железо", установленное на нем, представлено набором следующих компонентов:

1. Системный блок. В нем, как правило, располагаются:

• процессор;
• материнская плата;
• видеокарта;
• аудиокарта;
• оперативная память;
• жесткий диск;
• DVD или CD-привод;
• сетевая карта.

2. Монитор.

3. Средства управления - как правило, это клавиатура и мышь.

4. Периферийные устройства - модемы, принтеры, сканеры, роутеры и т. д.

Возможен вариант, при котором какие-то из вышеперечисленных устройств взаимным образом интегрированы. Например, ряд моделей материнских плат включает в себя встроенную видео- и аудиокарту. Многое зависит от типа вычислительной техники. Например, то, как работает планшетный компьютер, может отличаться от основных принципов функционирования десктопа - настольного ПК.

Программное обеспечение

Следующий компонент операционной среды, в которой осуществляются вычисления, - это программное обеспечение, или ПО (называемое также на сленге специалистов софтом). Оно представляет собой набор алгоритмов, позволяющих управлять "железом". То есть без программного обеспечения аппаратные компоненты компьютера не несут никакой пользы. Даже на самом первом уровне, где ПК обрабатывает нули и единицы - и там "железо" действует согласно запрограммированным алгоритмам.

Опять же, в зависимости от типа компьютера, механизмы классификации софта могут различаться. В годы, когда IT-индустрия только зарождалась, существовали целые инженерные дисциплины, слушатели которых осваивали то, как научиться работать на компьютере, представлявшем собой прибор размером с гараж. Что касается современных домашних ПК, ситуация, конечно, проще. Большинство видов ПО представляют собой дружелюбный, понятный на уровне интуиции, снабженный подробной справкой, рассчитанной на среднестатистического пользователя, инструмент управления. Исходя из представлений современных теоретиков, программы можно подразделить на следующие основные типы:

Системное ПО (дает возможность пользователю решать задачи, связанные с функциями ПК: как посмотреть, сколько компьютер работает, какие программы запущены и т. д.);

Прикладное ПО (предназначено для решения практически значимых для пользователя задач - печатания текста, рисования, программирования, прослушивания музыки, просмотра видео и т. д.).

Но четкой границы между этими двумя типами программного обеспечения нет. Например, задача: "Как узнать, сколько работает компьютер по времени?" (вроде бы, типично системная) может быть поставлена с прикладной целью. Например, с тем, чтобы запрограммировать запуск какой-то программы или файла по расписанию.

Как работает компьютер в плане взаимодействия аппаратного обеспечения и ПО? Очень просто. Пользователь ставит перед машиной "задачу", вводя данные в программу с помощью элемента управления ПК - клавиатуры или мыши. Например: "сделать шрифт текста красным" (на практике - выделив нужную область букв на экране и нажав на соответствующую область палитры в Word). Программа "сообщает" аппаратному обеспечению (условимся, что монитору и видеокарте), что необходимо выдать на экран такой-то участок красного цвета. Видеокарта и монитор, "взаимодействуя" между собой, выдают пользователю нужный результат: текст на выбранном участке становится красным. Разумеется, все это происходит за доли секунды.

При этом скорость принятия решений компьютером предопределяется особой его характеристикой - производительностью. Если она высокая, то "железо" сможет принимать больше "распоряжений" от программ за единицу времени, вследствие чего пользователь решает свои задачи быстрее. Рассмотрим данный аспект.

Производительность ПК

Производительность ПК зависит главным образом от уровня технологичности "железа". Хотя и грамотность, и качество проработки алгоритмов в ПО - тоже важное условие. Бывает так, что какой-то компонент аппаратного обеспечения может быть высокопроизводительным, но программа, "управляющая" им, неспособна в полной мере задействовать имеющийся ресурс. В архитектуре современных "домашних" ПК за производительность отвечают два базовых вида "железа" - это процессор и оперативная память. Почему именно они?

Процессор

Как работает процессор компьютера? Какова его главная задача? Работает он подобно многим другим типам микросхем. В кристалле кремния присутствуют области, ответственные за обработку нулей и единиц, объединение их в байты и последующую передачу их в "компетенцию" других компонентов аппаратного обеспечения (равно как и обратные операции).

Изобретение процессора стало настоящей находкой в компьютерной индустрии. Долгое время в вычислительных машинах данного компонента попросту не было: операции с цифрами распределялись по разным участкам аппаратного обеспечения. Но в конце 60 - начале 70-х годов инженеры все же решили, что целесообразнее концентрировать ключевые, а в математическом плане - наиболее сложные, операции в одной микросхеме, "шефствующей" над другими.

Производительность процессора измеряется в тактовой частоте, количестве операций в секунду. Единица измерения здесь - Герц. На практике, если говорить о современных моделях микросхем, речь идет, как правило, о сотнях миллионов, о миллиардах операций в секунду. Поэтому при фабричной маркировке соответствующий показатель производительности процессоров выражается в мегагерцах (МГц) и гигагерцах (ГГц). Общее правило: чем цифра выше, тем быстрее будет работать "шефствующая" микросхема ПК, а значит, и весь компьютер в целом.

Следует отметить нюанс: современные процессоры, выполняя большое количество операций, как правило, сильно греются. Как узнать, работал ли компьютер? Нужно просто приложить руку к системному блоку. Если он ощутимо теплый, значит, его только что выключили.

На процессоры, таким образом, нужно ставить кулер. Иначе главная микросхема перегорит. Как работает кулер компьютера? Он попросту дует на процессор мощным потоком холодного воздуха, остужая его. Мощность кулера выражается в оборотах в минуту. Чем этот показатель выше, тем эффективнее охлаждается процессор.

Оперативная память

Как работает память компьютера - другой важнейший аппаратный ресурс ПК, прямо влияющий на его производительность? Дело в том, что процессор, в силу особенностей своей структуры, не наделен способностью оперативно, тактически "запоминать" производимые вычислительные операции с тем, чтобы использовать их результаты в дальнейшем. "Шефствующей" микросхеме нужен "блокнот" для того, чтобы фиксировать промежуточные итоги работы с цифрами.

И этим самым блокнотом выступает оперативная память. Называется она также ОЗУ. Или оперативно-запоминающее устройство. Чем больше "блокнот" по объему, тем эффективнее будет происходить управление остальными микросхемами, и тем быстрее будет работать компьютер в целом. Основной ресурс оперативной памяти - это ее емкость. Исчисляется она в байтах - тех самых базовых единицах информации, о которых шла речь выше. Но, если говорить о современных моделях ПК, соответствующие показатели выражаются в сотнях миллионов и гигабайтах единиц емкости - в мегабайтах (МБ) и гигабайтах (ГБ).

Кстати, оперативная память и процессор имеют ряд общих признаков. Касательно первого аппаратного компонента - у ОЗУ тоже есть показатель, отражающий количество операций в секунду. Соответственно, чем он больше, тем эффективнее происходит взаимодействие между памятью и процессором: у них будет возможность "бежать" в одном темпе.

В свою очередь, у процессора тоже есть немного встроенной ОЗУ. Называется она "кэш-память". Чем ее больше - тем меньше у "шефствующей" микросхемы будет повода "отвлекать" основную оперативную память, и тем производительнее будет работа ПК в целом.

Как заставить компьютер работать быстрее? Способ один - установить на него процессор или ОЗУ с как можно большими показателями по основным характеристикам. Безусловно, в каких-то аспектах важны параметры также и иных аппаратных компонентов - той же видеокарты, жесткого диска. Но ключевые элементы, влияющие на производительность, - это процессор и память. Если их мощности низкие, то характеристики других видов "железа" иметь значения не будут. Вместе с тем, полезно будет узнать, какого рода задачи выполняют некоторые "подотчетные" процессору аппаратные компоненты.

Видеокарта

Начнем с видеокарты. Она отвечает за визуализацию вычислений, представление их результатов перед пользователем. Интересно, что в видеокарте есть свой процессор и своя память. Причем, по характеристикам (частоте и объему) они могут в ряде случаев даже превосходить "шефствующие" компоненты. И это совершенно нормально, исходя из задач, возлагаемых на видеокарту. Дело в том, что современные компьютерные игры требуют очень большой производительности ПК. Ресурсов основного процессора и памяти может попросту не хватать на необходимые вычисления. Поэтому современные видеокарты берут на себя значительную часть операций, в результате чего обработка данных идет быстрее. Итог радует - игра не "тормозит" и не "виснет".

Поэтому вопрос о том, как заставить компьютер работать быстрее, может оказаться особенно актуален, если на ПК стоит устаревшая, обладающая скромными характеристиками, видеокарта.

Производительность данного аппаратного компонента измеряется одновременно и в тактовой частоте - мегагерцах и гигагерцах, и в объеме встроенной памяти - мегабайтах и гигабайтах. Однако, как мы уже сказали выше, просто заменить одну видеокарту другой, как правило, недостаточно. Ключевые аппаратные компоненты производительности ПК - процессор и память. Их, вероятно, также придется менять на более мощные, вслед за видеокартой.

Монитор

Как работает монитор компьютера? Дело в том, что сама по себе видеокарта, как и процессор, функционирует на уровне "нулей и единиц". Естественно, что человек понять соответствующий набор цифр не может. Монитор - это устройство, которое призвано "переводить" сигналы с видеокарты в понятные нам символы и картинки. Как проверить, как работает компьютер? В большинстве случаев достаточно просто включить монитор. Если изображение есть - значит, все функционирует нормально. Исторически именно рассматриваемый аппаратный компонент предшествовал появлению многих других - в частности, того же процессора. С точки зрения практической полезности компьютера, роль монитора исключительно важна, и это очевидно. Как правило, характеристики этого компонента прямо не влияют на производительность. Монитор - это скорее пассивный вид "железа", выполняющий функцию посредника между машиной и пользователем. Однако иногда может иметь значение его размер. Слишком маленький монитор может оказаться неудобен для решения пользовательских задач.

Основных критериев стандартизации два - разрешение и величина диагонали. Первый выражается в пикселях, или "точках" - количестве единичных элементов изображения на экране по горизонтали и вертикали. Второй - как правило, в дюймах, но иногда и в сантиметрах.

Жесткий диск

Выше мы сказали, что процессор может испытывать потребность в "блокноте" для записи тактических результатов операций. Жесткий диск, называемый также "винчестером", - это ресурс, где фиксируются данные на постоянной основе. Своего рода "тетрадь" процессора. Практически значимые для человека результаты вычислений процессора - это файлы: текстовые, графические, мультимедийные. Они-то и хранятся на жестком диске.

Главная характеристика данного аппаратного компонента - объем. Выражается он, по аналогии с принципами, реализованными в ОЗУ, в байтах. На практике - в мегабайтах, гигабайтах и даже терабайтах. Соответственно, чем больше цифра, отражающая объем жесткого диска, тем больше файлов на нем может быть размещено. Еще один показатель производительности "винчестера" - количество оборотов в минуту. Дело в том, что он в буквальном смысле является диском, крутится вокруг своей оси. Чем быстрее, тем оперативнее записываются или считываются файлы.

Баланс знаний и навыков

Знание основных принципов работы ПК - одно из условий того, как научиться работать на компьютере. Во многих случаях пользователи ограничиваются освоением навыков конкретных программ, не особенно задумываясь о том, как так получается, что данный тип ПО так замечательно работает. Конечно, не считая рассмотренных выше аспектов, есть большое количество интересных областей, которые можно изучить. Например, тех, что дают ответ на вопрос о том, как работает блок питания компьютера, модем, сетевая карта, принтер, проводные и Wi-Fi-интерфейсы и т. д. Но, обладая базовыми знаниями в области аппаратных компонентов ПК, всегда легко понять особенности функционирования любых других видов "железа".

Для современного человека персональный компьютер является такой же обыденной вещью, как холодильник или телевизор. Ноутбуки, планшеты, стационарные РС настолько прочно закрепились в наших домах, что их отсутствие начинает вызывать у большинства рядовых граждан чувство неполноценности и даже некоторое ощущение собственной ущербности. А ведь совсем недавно, всего 20-25 лет назад, все было совсем наоборот. Кремниевый друг считался роскошью, и далеко не каждый мог себе позволить сделать такое приобретение.

Специалисты по ремонту РС, знающие, как работает компьютер, понимающие его устройство и разбирающиеся в программном обеспечении, тогда были на вес золота. Неудивительно, что счастливый обладатель «чуда XX века» стремился в меру своих сил и возможностей поднимать собственную компьютерную грамотность. Сегодня все не так. Сервисное обслуживание, ремонт и настройка персональной ЭВМ превратились в достаточно недорогие и общедоступные услуги. Это и хорошо и плохо. Хорошо, что снято много проблем с плеч рядового обладателя ПК. Плохо, что большинство нынешних пользователей весьма похожи на блондинок из различных юмористических программ. Они, как правило, имеют достаточно смутное представление, что же находится в закрытом и слегка гудящем корпусе. И зачастую такое положение дел приводит к различным смешным, а иногда и неприятным ситуациям.

Зачем мне это?

Типичный пример из жизни. Перестал грузиться компьютер. После заставки от производителя материнской платы появляется надпись примерно такого содержания: «Hard disk drive failure». Десяток включений и выключений ПК эффекта не дали. Снятие боковой крышки и осмотр внутренностей тоже ни к чему не привели – вроде все цело, блестит и крутится, а грузиться не хочет! Выход один – собираться в поход к специалисту, ибо компьютер стал членом семьи, незаменимым помощником, окном в большой мир и без него жизнь сера и уныла.

Придя к мастеру и объяснив ситуацию, в большинстве случаев вы услышите: «Оставляйте, зайдете завтра-послезавтра». Появившись в назначенное время и заплатив энную сумму за ремонт (иногда очень немаленькую), вы счастливый и радостный летите домой, чтобы быстрее окунуться в мир «Майнкрафта» или сходу ввязаться в жаркие споры на вашем любимом форуме. При этом вы совершенно не подозреваете, что вся проблема лечилась в течение двух секунд после открытия корпуса. Достаточно было только надавить на HDD-кабель, чтобы он плотнее вошел в гнездо на жестком диске. От постоянной вибрации он самопроизвольно чуть-чуть вышел из разъема. Этого оказалось достаточно для потери контакта. Вот и все.

Почему возникла подобная ситуация, в которой вы выступаете обманутой стороной? Ответ однозначный. Ваше полное незнание принципов работы и устройства PC привели к такому печальному финалу. Когда у вас отключается утюг, первое, что вы делаете, – это проверяете шнур питания: не выскочил ли он из розетки. Почему вы не сделали то же самое в описанном случае? Ответ мы дали двумя предложениями выше. Поэтому в данной статье мы проведем маленький ликбез на тему принципов работы компьютера и его устройства, чтобы в будущем вы никогда не попадали в подобное положение.

Аудиоконтроллер

Чип, кодек: названий много, суть одна – звуковой и слуховой аппарат. Конечно, для того чтобы прочувствовать (услышать) его работу, потребуются дополнительно колонки или наушники, но это уже детали.

Клавиатура и мышь

Компоненты, которые позволяют передавать наши желания компьютеру. Образно говоря, это продолжение наших рук, при помощи которых мы общаемся с нашим железным другом.

Материнская плата (motherboard, МВ)

Основа всего, планета, на которой расположены или связаны с ней через кабели, шлейфы все вышеперечисленные обитатели компьютера. Она как плодородная нива для фруктового сада. Она их питает и поддерживает, объединяет в одно сообщество. Если MB заболеет, то заболеет весь ПК, и, к сожалению, очень часто ее болезнь грозит гибелью всему компьютерному коллективу, находящемуся в системном блоке (скачок напряжения, сжигающий материнскую плату, зачастую приводит к смерти всех узлов, подключенных к ней).

Блок питания (БП)

Источник энергии. Пожалуй, самый необходимый элемент. Без него просто ничего не запустится.

Системный блок (корпус)

Оболочка, в которую упакованы все вышеперечисленные компоненты. По большому счету, PC будет работать и без него, но это все равно что бегать по снегу босиком – холодно, мокро и неприятно, одним словом – некомфортно.

Монитор (может заменяться ТВ)

Тут все понятно. Без него мы просто не увидим, что хотел сказать нам ПК, и сами не сможем начать диалог.

Теперь, когда мы получили базовое представление об устройстве компьютера, можно приступать к изучению его работы. Постараемся проследить, как же все это взаимодействует.

Включение

Жизнь ПК начинается после того, как вы нажали кнопку питания на корпусе. Стартует БП, подключенный к общей электросети, он преобразует поступающие 220 В в нужные для компьютера: 3,3 В; 5 В; 12 В. После этого ток бежит по проводам от БП к материнке, и она уже начинает распределять: кому что дать в первую очередь. Параллельно, независимо от МВ, получает питание в нашей схеме только HDD. Потом начинается следующий этап.

Первичная загрузка

Само собой, первым включается в работу процессор. В отличие от реальной жизни, в компьютере без главного начальника не обойтись. CPU созванивается с микросхемой BIOS (basic input/output system - «базовая система ввода-вывода»), расположенной на MB, и получает от нее инструкцию по дальнейшим действиям.

Начинается самотестирование (POST), и заключается оно в следующем:

• проверка наличия всех устройств, записанных в BIOS;
• тестирование этих устройств на предмет правильной работы;
• выполнение отдельных команд, находящихся во флеш-памяти этой важнейшей микросхемы.

Учтите, здесь дано очень краткое описание первоначальных шагов работы ПК. На деле их значительно больше и они гораздо сложнее. Но рядовому пользователю достаточно понимать смысл происходящего. В ходе прохождения тестов одним из первых запускается видеоадаптер. Через кабель он начинает выводить изображение на экран монитора, и мы можем воочию наблюдать дальнейшее тестирование, при соответствующей настройке в BIOS (по умолчанию обычно выводится заставка от производителя MB).

Закончив первоначальное тестирование и инициализацию всех устройств, подключенных к материнской плате, процессор приступает к загрузке операционной системы. Также следует знать, что практически с первых шагов все взаимодействие CPU с другими элементами ПК строится через оперативную память, поэтому от ее исправности, качества и скорости работы многое зависит.

Примечание. Если в процессе самотестирования возникают сбои и неполадки, компьютер сообщит вам об этом определенным звуковым сигналом. Значения таких сигналов можно легко найти в интернете или в специальной литературе.

Загрузка операционной системы

Итак, первоначальный опрос и проверка прошли успешно. Можно вплотную заняться тем, ради чего все затевалось, – запуском ОС. CPU считывает из BIOS, какое устройство стоит первым в списке загрузки (в нашей схеме оно одно – это HDD), и начинает искать код загрузки MBR (master boot record, главная загрузочная запись), который обычно находится в первом физическом секторе HDD. То есть к работе активно подключается винчестер компьютера. На этом сфера влияния BIOS заканчивается, и в дело вступает MBR.

Этот товарищ обращается к загрузчику операционной системы, который тоже находится в первом секторе активного раздела жесткого диска. Уточним. Первый сектор активного раздела совсем не обязательно будет являться первым сектором HDD физически. После обработки данных с загрузчика ОС процессор дает отмашку на старт системных файлов, которые уже непосредственно входят в компетенцию операционной системы.

Вы можете сказать, мол, процессор не такой уж и большой начальник – он делает только то, что ему предписывают инструкции. Правильно. А где вы видели начальника, которому не нужны инструкции?

Работа с приложениями

Загрузив системные файлы в оперативную память (не забыли? все идет через ОП), процессор читает пути и действия, там прописанные, и, естественно, досконально их выполняет. В результате перед нами предстает привычный и хорошо обжитый интерфейс нашей ОС.

Работа в самой ОС, в общем-то, строится по тому же принципу, что и загрузочные действия. CPU получает коды-инструкции от приложений, обрабатывает их и выводит результаты на экран монитора. Конечно, все это мы рассказываем предельно упрощенно и примитивно. На деле идет обработка огромных массивов информации, в которой участвуют все компоненты ПК. В оперативную память беспрерывно поступают данные, часть которых мгновенно выгружается (по использованию), а часть может оставаться в кеше до выключения компьютера.

К информации, записанной на магнитных пластинах жесткого диска, которые вращаются на бешеных скоростях (5200 и 7200 об/мин – сегодняшний стандарт), идут постоянные запросы от различных программ. Полученная информация через оперативную память поступает в CPU, где, в свою очередь, проходит через сложнейшую архитектуру современных многоядерных процессоров, складываясь на выходе в четкое решение или команду. Не отстает от всего этого столпотворения и видеокарта, имеющая свои CPU, не менее сложные, чем центральный процессор, и свою очень быструю память. Ведь конечный результат труда всего ПК появляется на мониторе, что без видеоадаптера просто невозможно.

Чтобы хоть приблизительно оценить объем работы только одного центрального процессора, приведем следующие показатели для далеко уже не нового представителя Intel – Core 2 Quad Q6600 (2400 МГц), имеющего в своем составе 4 ядра: в пиковой активности этот старичок успевает произвести 38,4 млрд операций в секунду. Наверное, человеческому мозгу осознать подобную цифру так же тяжело, как представить бесконечность Вселенной.

Подготовка к выключению

Ну вот, потихоньку, не спеша, мы подобрались к заключительному этапу работы компьютера – выключению. Правильное выключение компьютера должно быть азбукой для любого пользователя. Оно несложное. Закройте все программы и нажмите программную кнопку «Пуск», в появившемся меню щелкните на строчке «Завершение работы».

На этом ваше участие в завершении рабочего сеанса ПК закончится. Все остальное он сделает сам:

• закроет приложения, действующие в фоновом режиме;
• даст команду оперативной памяти о том, что «вечеринка закончена и пора убирать бутылки», это очистит оперативную память от резидентных программ (аккуратно сохранив данные) и различного мусора (тоже программного);
• правильно остановит пластины HDD;
• проведет еще целый комплекс по бережному отключению различных устройств, даже не подозревающих, что вот-вот погаснет свет;
• ну и последним покинет зал видеоадаптер, щелкнув за собой выключателем.

Почему именно так следует выключать компьютер? Почему бы, например, сильно не напрягаясь, взять и выдернуть шнур из розетки, как у того же утюга? Нельзя. Компьютер не утюг и такое «варварское» выключение отзывается очень болезненно на его здоровье. И если первоначально это и не будет заметно, то, будьте уверены, когда-нибудь оно – ухудшение самочувствия – обязательно себя проявит. Перечислим несколько причин, по которым не следует ставить компьютер в один ряд с утюгом. Внезапное отключение питания приводит к следующим проблемам:

• из оперативной памяти программы удаляются мгновенно, без всякого сохранения;
• HDD замрет в том положении, в котором его застанет апокалипсис, а это нехорошо – он так устроен, что все движущиеся в нем детали должны останавливаться в строго отведенных для этого местах;
• неожиданное исчезновение электричества пагубно сказывается на различных микросхемах, конденсаторах и т. д.

Известны случаи, когда резкое отключение ПК приводило к физическому выходу из строя отдельных комплектующих. Вывод один: НИКОГДА не отключайте компьютер путем «выдергивания шнура из розетки».

Теперь, когда вы знаете, как работает компьютер, общение с ним станет значительно более продуктивным. Когда он замрет на несколько секунд, шурша винчестером, вам не нужно будет беспокойно ерзать на стуле. Вы будете знать, что компьютер не завис и не умер. Просто идет обмен данными между процессором и жестким диском или, говоря более понятным языком, – компьютер напряженно думает, как наиболее правильно и точно решить поставленную перед ним задачу. Не удержимся и закончим статью лозунгом: «Взаимопонимание между человеком и умной машиной – залог долгого и продуктивного сотрудничества». Удачи!