Комп’ютер зсередини
Copyright © 2020
Комп’ютер зсередини
ПЕРЕДМОВА
Зараз складно уявити життя без комп’ютера. Тому кожна людина XXI століття повинен мати уявлення про основні принципи роботи ПК.
Ці відомості можуть стати в нагоді при роботі з комп’ютером кожен день, так і у вирішенні будь-яких проблем, пов’язаних з ним.
Для того щоб зрозуміти принцип його роботи, необхідно розглянути його складові.
ПРОЦЕСОР
Центральний процесор є основним і найголовнішим елементом системи.
Завдяки йому виконуються всі завдання пов’язані з передачею даних, виконанням команд, логічними і арифметичними діями. Більшість користувачів знають, що таке ЦП, але не розбираються в принципі його роботи.
Процесор або CPU обробляє отриману інформацію з інших пристроїв. Він робить це як у своїй власній пам’яті, так і в пам’яті інших пристроїв. Крім цього пристрій може самостійно керувати роботою інших елементів материнської плати, як вбудованих, так і дискретних.
ЦП знаходиться не тільки в материнській платі. У деяких є свої власні пристрої або GPU (графічні процесори). Вони відповідають за продуктивність відео і вивід на екран зображення.
Можна зробити висновок, що там, де необхідні складні математичні обчислювальні роботи, де необхідно управління командами і взаємодією між електронними деталями пристроїв – завжди потрібен мозок, який буде збирати все воєдино і створювати правила, не дасть процесу текти хаотично. Цим мозком служить центральне процесорний пристрій (ЦПУ). Потужність залежить від вкладеної виробником швидкості зіставлення команд, обробки даних.
Швидкість і багато інших параметрів залежать від кількості транзисторів, що знаходяться в пристрої, кількості ядер, його розрядності.
А здатність виконувати певний набір команд називається архітектурою ЦПУ.
Архітектура процесора
Під архітектурою ЦПУ мається на увазі сумісність пристрою з певним набором команд, способи їх виконання, структури. За кількістю і швидкості виділяються RISC і CISC.
RISC в перекладі означає комп’ютер зі скороченим набором команд. Для такої архітектури характерно збільшення швидкодії за рахунок спрощення інструкцій. Таким чином збільшується тактова частота і підвищується розподіл їх між блоками.
Для ЦПУ з RISC архітектурою характерна фіксація довжини інструкцій машини (32 біта), відсутність операцій «читати-записати-змінити». У мікропроцесорі з такою архітектурою можна знайти прошивки всередині нього. Команди виконуються як звичайний машинний код.
CISC архітектура – це комплексний набір команд. Слід сказати, що всі найновіші ЦП побудовані по даній архітектурі.
А багато сучасних процесорів створені на базі даної архітектури але з RISC ядром. Від RISC її відрізняє нефиксированное число довжини команд, всі дії кодовані в одній команді, мала кількість регістрів.
ПАМ’ЯТЬ
Після процесора варто виділити ще одну важливу складову частину будь-якого комп’ютера – пам’ять, або запам’ятовуючий пристрій. Прийнято виділяти такі види пам’яті:
- ОЗУ, яке застосовується з метою запису даних на комп’ютер і їх подальшого читання (наприклад, запис вихідних результатів роботи програми з метою подальшої роботи з ними на будь-якому зовнішньому пристрої);
- ПЗУ, яке зберігає в пам’яті постійні (незмінні протягом часу) дані.
Відмінною особливістю ОЗУ від ПЗУ є їх енергозалежність. Так, ПЗУ зберігає всі записані в нього дані не залежно від надходження енергії в комп’ютер, в той час як в ОЗУ, при відключенні електроживлення або інших проблем, пов’язаних з електрикою, безповоротно може їх втратити.
Крім перерахованих вище прийнято виділяти ще один тип пам’яті, який отримав велике поширення зовсім недавно, а саме флеш-пам’ять (flash memory). Вона має ряд спільних рис з ОЗУ і ПЗУ. Як і в ПЗУ при проблемах, пов’язаних з харчуванням комп’ютера, дані, записані у флеш-пам’яті, зберігаються.
Крім того, організація такого виду пам’яті дозволяє здійснювати програмну запис даних, як в ОЗУ. У другому випадку варто відзначити незначний недолік наданої можливості – запис даних відбувається з меншою швидкістю, ніж в ОЗУ.
Пам’ять в комп’ютері представлена у вигляді осередків, які служать для звернення процесора до конкретного місця в пам’яті. Для цього всі елементи пам’яті мають свій власний ідентифікатор – унікальна адреса, представлений в числовому вигляді, який організований у вигляді матриці. Запит до конкретної осередку відбувається в результаті звернення до неї процесора шляхом завдання їм номера рядка і стовпчика матриці, в якій вона розташована. При цьому для управління використовують такі системні сигнали, такі як CAS і RAS, на які можна наштовхнутися при налаштуванні параметрів BIOS, пов’язаних з роботою з пам’яттю.
Старт будь-якої програми починається з необхідності завантаження її даних в оперативну пам’ять, наприклад з будь-якого зовнішнього пристрою. При цьому, завантаження може бути як повною, так і частковою. Після того, як програма завантажена, процесор за допомогою певних функцій: лічильника команд, розпізнає і призводить до виконання команди, отримані ним з ОЗУ, тобто для виконання цих операцій у нього є відведений для виконання даних операцій регістр, що містить осередки, в яких зберігається наступна по порядку виконання команда. Перед тим, як програма передана до виконання, в лічильнику її команд записана адреса комірки, в якій знаходиться перша до виконання команда, під час роботи – даний лічильник з кожним зверненням до осередків збільшується, тобто наповнення даного регістра зростає до виконання наступної по порядку програми.
МАТЕРИНСЬКА ПЛАТА
Це – головна ланка, яка пов’язує між собою все інше. Виглядає вона як платформа з купою портів. У них ставиться апаратна начинка. Материнка – основа ПК: вона перетворює модульну конструкцію з безлічі комплектуючих в єдину систему. Від характеристик «матері» залежать можливості і продуктивність системника або ж лептопа.
Складові:
Чіпсет – комплект мікросхем, відомих як мости, північний і південний. Перший контролює взаємодію материнки з оперативною пам’ятью, GPU і ЦП, регулюючи швидкість їх роботи. Він також виконує функцію сполучної ланки з другим мостом, який відповідає за енергозбереження, БІОС, аудіочіп, годинник і інтерфейси для з’єднання з інтернетом, носіями інформації, дисководами.
BIOS і батарейка CMOS пам’яті – Тут розташоване ПО, призначене для запуску і тестування PC. Пам’ять же зберігає параметри БІОСа. Вона енергозалежна, для збереження параметрів використовується джерело живлення у вигляді спеціальної батарейки.
Сокет – гніздо під процесор. Підбираючи материнську плату і ЦП, потрібно уважно вивчити їх специфікації. Версії слотів обох девайсів повинні бути однаковими, інакше поставити CPU на материнку не вийде.
Слоти PCI і PCI Express – Перший варіант потрібен для під’єднання аудіоінтерфейсу, ТВ-тюнерів і інших компонентів, яким не потрібна висока швидкість. Другий – спритніше, тому призначений для більш вимогливих елементів, наприклад, дискретних графічних адаптерів.
Гнізда під ОЗУ – Як правило, кількість варіюється в межах від 1 до 4 роз’ємів. Краще підбирати варіант мінімум з двома слотами: так можна активувати багатоканальний режим і підвищити продуктивність. Вибираючи материнку, варто звернути увагу на те, який об’єм оперативки вона підтримує. Крім того, в деяких лептопах можна зустріти варіант, де RAM вбудована в плату. Зазвичай такі моделі коштують дешевше, але апгрейдити їх не вийде.
SATA, M2, IDE порти – для жорстких і твердотільних дисків, оптичних приводів.
Зовнішні роз’єми – виходи на навушники і мікрофон, в інтернет, на монітор, USB.
Входи для живлення – безпосередньо материнки, ЦП і охолодження .
ВІДЕОКАРТА
Зображення на екрані будь-якого комп’ютерного монітора складається з крихітних крапок, що називаються пікселями.
Типова для сьогоднішніх моніторів роздільна здатність передбачає відображення більше мільйона пікселів на екрані, тож комп’ютер має вирішити, що і як робити з кожним із них, щоб сформувати загальне зображення.
Для цього йому потрібен перекладач – щось, що може одержати двійкові дані від центрального процесора (ЦП) і перетворити їх на картинку, яку ви бачите. Таке перетворення здебільшого відбувається у відеокарті (інші назви – графічна карта, графічний адаптер, графічний прискорювач), за винятком тих випадків, коли можливість обробки графіки вбудована у материнську плату (найчастіше при цьому використовується графічне ядро ЦП).
Робота відеокарти є складною, але її принципи та компоненти легко зрозуміти. У цій статті ми розглянемо основні складові частини відеокарти та їхні функції. Ми також зупинимось на кількох чинниках, поєднання яких дозволяє одержати швидку та ефективну відеокарту.
Уявіть комп’ютер як велику компанію з власним художнім відділом. Коли працівникам компанії потрібен витвір мистецтва, приміром, картина, вони надсилають запит з описом того, як вона має виглядати, до художнього відділу. Художній відділ вирішує, як створити таке зображення, і згодом переносить його на папір. Так чиясь ідея перетворюється на реальну, зриму картину.
Відеокарта працює так само. ЦП, що працює спільно з прикладними програмами, надсилає інформацію про зображення відеокарті. Відеокарта вирішує, як використати екранні пікселі, щоб сформувати зображення. Потім вона відправляє оброблену інформацію по кабелю на монітор.
Перетворення двійкових даних на зображення – це вимогливий процес. Щоб сформувати тривимірне зображення, відеокарта спершу створюєкаркасну модель з прямих ліній. Далі вона растеризує цю картинку, тобто заповнює прогалини в ній рештою пікселів. Потім до зображення додаються освітлення, текстура та колір. У швидкісних іграх комп’ютер мусить повторювати цей процес мінімум шістдесят разів за секунду. Тож без відеокарти, що здійснює необхідні обчислення, він може просто не впоратися з навантаженням.
БЛОК ЖИВЛЕННЯ
Невід’ємною частиною кожного комп’ютера є блок живлення. Він важливий так само, як і інші частини комп’ютера. При цьому покупка блоку живлення здійснюється досить рідко, тому що гарний БЖ може забезпечити живленням кілька поколінь систем. Враховуючи все це, до придбання блоку живлення необхідно віднестися дуже серйозно, тому що доля комп’ютера має безпосередню залежності від роботи блоку живлення.
Основне призначення блоку живлення – формування напруги живлення, яка необхідна для функціонування всіх блоків ПК. Основна напруга живлення компонентів це: +12В, +5В, +3,3В. Існуєь також додаткова напруга: -12В та -5В. Ще блок живлення здійснює гальванічну розв’язку між мережею 220В та компонентами комп’ютера. Це необхідно для усунення струмів витоків, наприклад щоб корпус ПК не бився струмом, а також перешкоджає виникненню паразитних струмів при сполученні пристроїв.
Для здійснення гальванічної розв’язки достатньо виготовити трансформатор з необхідними обмотками. Але для живлення комп’ютера потрібна чимала потужність, особливо для сучасних ПК. Для живлення комп’ютера довелося б виготовляти трансформатор, що мав би не тільки великий розмір, але і був би досить важким. Однак зі збільшенням частоти струму трансформатора для створення того ж магнітного потоку необхідно менше витків і менше перетин магнітопроводу.
У блоках живленнях, побудованих на основі перетворювача, частота живлячої напруги трансформатора в 1000 і більше раз вище. Це дозволяє створювати компактні та легкі блоки живлення.
ЗМІСТ
Передмова – – – – – – – – – – – – – – – 2
Процесор – – – – – – – – – – – – – – – – 3
Архітектура процесора – – – – – – – 5
Пам’ять – – – – – – – – – – – – – – – – – 7
Материнська плата – – – – – – – – – – 10
Відеокарта – – – – – – – – – – – – – – – – 12
Блок живлення – – – – – – – – – – – – – 14
Комп’ютер зсередини
Автор: Агарков Володимир
Список джерел:
https://beasthackerz.ru/uk/brauzery/chto-takoe-cpu-kak-rabotaet-processor-kompyutera-chto-takoe.html
Published: May 14, 2020
Latest Revision: May 18, 2020
Ourboox Unique Identifier: OB-826313
Copyright © 2020
Skip to content