Come funziona il computer e i suoi componenti

Il mondo è attivamente informatizzato. Ma allo stesso tempo, i principi del lavoro di casa, tablet e altri PC non vengono sempre studiati attivamente dagli utenti. Considerare gli aspetti principali relativi al dispositivo del computer, le sue prestazioni e le funzionalità del funzionamento dei programmi.

Principi di base del computer

Il compito principale del computer è l'informatica. Le restanti operazioni e qualsiasi significativo in termini di bisogni umani le azioni eseguite su di esso sono derivati. La struttura dei calcoli in questione è multilivello. Studiarlo ci aiuterà a capire come funziona un computer.

Al livello più basso, i chip del PC "processano" i bit - i segnali binari composti da zero e uno. Non ci sono altri numeri a questo livello, e su di esso il computer, piuttosto, non calcola qualcosa, ma organizza correttamente una sequenza di zero e uno. Per cosa? Il fatto è che 8 bit formano un byte. Che, a sua volta, diventa la base del prossimo livello di computazione.

È facile calcolare che il numero possibile di combinazioni di bit in un byte è 256, cioè 2 alla 8a potenza. Perché 2? Perché i numeri in un bit, come abbiamo detto sopra, solo due - 0 e 1. In pratica, la combinazione di bit in byte consente di "codificare" in quest'ultimo alcune informazioni. Ad esempio, una lettera, un numero o, per dire, segno di punteggiatura Come funziona un computer a questo livello? Converte i byte in oggetti che sono praticamente significativi per una persona sullo schermo: testo, pixel, componenti di un'immagine, suoni, ecc.

Il livello successivo sono i calcoli associati alle operazioni con le informazioni che sono costituite da byte. Cioè, se è testo, allora può essere la sua modifica, formattazione, stampa. Se la musica o il video sono in riproduzione, registrazione, ecc.

Questi sono i principi di base su come funziona un computer. Tuttavia, ciascuno dei livelli sopra indicati non esiste separatamente dall'altro. Insieme formano l'ambiente informatico. Che è anche eterogeneo. Sulla base delle moderne idee teoriche nel campo dell'informatica, gli esperti identificano due componenti dell'ambiente operativo in cui avvengono i calcoli: hardware e software. Studiamo le caratteristiche di ciascuno.

hardware

L'hardware (nel gergo degli specialisti IT è hardware, meno spesso, dall'hardware inglese) sono tutti i microcircuiti, i meccanismi e i dispositivi che mantengono il computer in funzione. La classificazione dei componenti hardware può variare. Tutto dipende dal tipo specifico di dispositivo. Per quanto riguarda il tipico PC "di casa", l'"hardware" installato su di esso è rappresentato da un insieme dei seguenti componenti:

1. Unità di sistema. In esso, di regola, si trovano:

• processore;
• scheda madre;
• scheda video;
• scheda audio;
• memoria ad accesso casuale;
• disco rigido;
• Lettore DVD o CD;
• scheda di rete.

2. Monitor.

3. Controlli - di solito è una tastiera e un mouse.

4. periferiche - modem, stampanti, scanner, router, ecc.

È possibile che alcuni dei suddetti dispositivi siano reciprocamente integrati. Ad esempio, un certo numero di modelli di schede madri include una scheda video e audio incorporata. Molto dipende dal tipo di calcolo. Ad esempio, il modo in cui il tablet funziona può essere diverso dai principi di base del desktop - PC desktop.

software

Il prossimo componente dell'ambiente operativo in cui vengono eseguiti i calcoli è software o software (chiamato anche slang per gli specialisti del software). È un insieme di algoritmi che ti permettono di gestire il "ferro". Cioè, senza software, i componenti hardware del computer non sono di alcun beneficio. Anche al primo livello, dove il PC elabora zeri e uno - e lì l'hardware funziona secondo gli algoritmi programmati.

Ancora, a seconda del tipo di computer, i meccanismi di classificazione del software possono variare. Negli anni in cui l'industria IT era agli inizi, c'erano intere discipline ingegneristiche i cui studenti imparavano come imparare a lavorare su un computer, che era un dispositivo di dimensioni di un garage. Per quanto riguarda i PC domestici moderni, la situazione è, ovviamente, più semplice. La maggior parte dei tipi di software è amichevole, comprensibile a livello di intuizione, dotata di un riferimento dettagliato, progettato per l'utente medio, strumento di gestione. Sulla base delle idee dei teorici moderni, i programmi possono essere suddivisi nei seguenti tipi principali:

- software di sistema (consente all'utente di risolvere problemi relativi alle funzioni del PC: come vedere quanto funziona il computer, quali programmi sono in esecuzione, ecc.);

- software applicativo (progettato per risolvere problemi pratici all'utente: digitare testo, disegnare, programmare, ascoltare musica, guardare video, ecc.).

Ma non esiste un chiaro confine tra questi due tipi di software. Ad esempio, l'attività: "Come scoprire quanto funziona un computer in tempo?" (apparentemente, tipicamente sistemico) può essere fornito con uno scopo applicato. Ad esempio, per programmare il lancio di un programma o di un file su un programma.

Come funziona un computer in termini di interazione tra hardware e software? Molto semplice L'utente imposta un "task" per la macchina immettendo i dati nel programma utilizzando un controllo PC - tastiera o mouse. Ad esempio: "rendere il carattere del testo rosso" (in pratica, evidenziando l'area desiderata di lettere sullo schermo e facendo clic sull'area corrispondente della palette in Word). Il programma "informa" l'hardware (concorderemo che al monitor e alla scheda video) che è necessario visualizzare una porzione dello schermo in rosso. La scheda video e il monitor, "interagendo" tra loro, danno all'utente il risultato desiderato: il testo sull'area selezionata diventa rosso. Certo, tutto questo accade in una frazione di secondo.

Allo stesso tempo, la velocità del processo decisionale da parte di un computer è predeterminata dalla sua caratteristica speciale: la produttività. Se è alto, l'hardware può richiedere più "ordini" dai programmi per unità di tempo, a seguito del quale l'utente risolve i suoi problemi più velocemente. Considera questo aspetto.

Prestazioni del PC

Le prestazioni del PC dipendono principalmente dal livello di tecnologia "ferro". Anche se l'alfabetizzazione e la qualità dello sviluppo degli algoritmi nel software sono anche una condizione importante. Accade così che alcuni componenti dell'hardware possano essere ad alte prestazioni, ma il programma che li "controlla" non è in grado di utilizzare pienamente la risorsa disponibile. Nell'architettura dei moderni PC "di casa", due tipi di hardware di base sono responsabili delle prestazioni: questo è un processore e una RAM. Perché esattamente loro?

processore

Come funziona un processore del computer? Qual è il suo compito principale? Funziona come molti altri tipi di circuiti integrati. Il cristallo di silicio contiene aree responsabili dell'elaborazione di zeri e uno, combinandoli in byte e quindi trasferendoli alla "competenza" di altri componenti hardware (nonché operazioni inverse).

L'invenzione del processore è diventata una vera manna nell'industria informatica. Per molto tempo, i computer di questo componente semplicemente non esistevano: le operazioni con i numeri venivano distribuite su diverse sezioni dell'hardware. Ma alla fine degli anni '60 e all'inizio degli anni '70, gli ingegneri decisero tuttavia che era più opportuno concentrare la chiave, e in termini matematici, le operazioni più complesse su un microcircuito che "patrocinò" gli altri.

Le prestazioni del processore sono misurate a una frequenza di clock, il numero di operazioni al secondo. L'unità di misura qui è Hertz. In pratica, se parliamo di modelli moderni di microcircuiti, stiamo parlando, di norma, di centinaia di milioni, circa miliardi di operazioni al secondo. Pertanto, con l'etichettatura di fabbrica, il corrispondente indicatore di prestazioni del processore è espresso in megahertz (MHz) e gigahertz (GHz). La regola generale è: più alto è il numero, più veloce sarà il chip PC "frequentato", e quindi l'intero computer nel suo complesso, funzionerà.

Dovrebbe essere notato sfumatura: i processori moderni, eseguendo un gran numero di operazioni, di regola, sono molto calde. Come sapere se il computer funzionava? Hai solo bisogno di mettere la mano sull'unità di sistema. Se è notevolmente caldo, allora è stato appena spento.

Pertanto, i processori devono installare un dispositivo di raffreddamento. Altrimenti, il chip principale si brucerà. Come funziona il dispositivo di raffreddamento del computer? Si soffia semplicemente sul processore con un potente flusso di aria fredda, raffreddandolo. La potenza del refrigeratore è espressa in giri al minuto. Più alto è questo indice, più efficiente è il raffreddamento del processore.

memoria ad accesso casuale

Come funziona la memoria del computer: un'altra importante risorsa hardware per PC che influisce direttamente sulle sue prestazioni? Il fatto è che il processore, a causa delle peculiarità della sua struttura, non è dotato della capacità di "memorizzare" tatticamente e operativamente le operazioni di calcolo eseguite per utilizzare i loro risultati nel futuro. Il chip "master" necessita di un "blocco note" per registrare i subtotali di lavoro con i numeri.

E questo taccuino è RAM. È anche chiamato RAM. O un dispositivo di memoria ad accesso casuale. Più grande è il "blocco note" in termini di volume, più efficiente sarà il controllo del resto dei microcircuiti e più velocemente il computer funzionerà nel suo complesso. La principale risorsa della RAM è la sua capacità. È calcolato in byte: le unità di informazioni di base, che sono state discusse sopra. Ma, se parliamo di moderni modelli di PC, le cifre corrispondenti sono espresse in centinaia di milioni e gigabyte di unità di capacità - in megabyte (MB) e gigabyte (GB).

A proposito, la RAM e il processore hanno una serie di caratteristiche comuni. Per quanto riguarda il primo componente hardware, la RAM ha anche un indicatore che riflette il numero di operazioni al secondo. Di conseguenza, più grande è, più efficiente è l'interazione tra la memoria e il processore: avranno l'opportunità di "correre" allo stesso ritmo.

A sua volta, il processore ha anche una RAM incorporata. Si chiama "memoria cache". Maggiore è il numero - meno il chip "master" avrà un motivo per "distrarre" la RAM principale e più produttivo sarà il lavoro del PC nel suo complesso.

Come far funzionare il computer più velocemente? Il primo metodo consiste nell'installare un processore o una RAM su di esso con gli indicatori più grandi possibili con le caratteristiche di base. Naturalmente, in alcuni aspetti i parametri sono importanti e altri componenti hardware: la stessa scheda video, l'hard disk. Ma gli elementi chiave che influenzano le prestazioni sono il processore e la memoria. Se i loro poteri sono bassi, le caratteristiche degli altri tipi di "ferro" non contano. Allo stesso tempo, sarà utile sapere quale tipo di attività vengono eseguite da alcuni componenti hardware "responsabili" del processore.

Scheda video

Iniziamo con la scheda video. È responsabile della visualizzazione dei calcoli e della presentazione dei risultati all'utente. È interessante notare che la scheda video ha il proprio processore e memoria. Inoltre, in termini di caratteristiche (frequenza e volume), in alcuni casi possono addirittura superare le componenti "preminenti". E questo è completamente normale, in base ai compiti assegnati alla scheda video. Il fatto è che i moderni giochi per computer richiedono prestazioni del PC molto elevate. Le risorse del processore e della memoria principali potrebbero semplicemente non essere sufficienti per i calcoli necessari. Pertanto, le moderne schede video prendono una parte significativa delle operazioni, a seguito delle quali l'elaborazione dei dati diventa più veloce. Il risultato piace - il gioco non "rallenta" e non "si blocca".

Pertanto, la questione di come far funzionare un computer più velocemente potrebbe essere particolarmente rilevante se il PC ha una scheda video obsoleta con caratteristiche modeste.

Le prestazioni di questo componente hardware sono misurate simultaneamente nella frequenza di clock - megahertz e gigahertz e nella quantità di memoria interna - megabyte e gigabyte. Tuttavia, come detto sopra, la semplice sostituzione di una scheda video con un'altra non è in genere sufficiente. I principali componenti hardware delle prestazioni del PC sono il processore e la memoria. Possono anche essere cambiati in quelli più potenti, dopo la scheda video.

monitore

Come monitora un computer? Il fatto è che la stessa scheda video, come il processore, funziona a livello di "zero e uno". Naturalmente, una persona non può capire il corrispondente insieme di numeri. Un monitor è un dispositivo progettato per "tradurre" i segnali da una scheda video in simboli e immagini che capiamo. Come verificare come funziona il computer? Nella maggior parte dei casi, basta accendere il monitor. Se c'è un'immagine, allora tutto funziona normalmente. Storicamente, è il componente hardware in questione che ha preceduto l'aspetto di molti altri - in particolare, lo stesso processore. Dal punto di vista dell'utilità pratica del computer, il ruolo del monitor è estremamente importante ed è ovvio. Di norma, le caratteristiche di questo componente non influiscono direttamente sulle prestazioni. Un monitor è piuttosto un tipo passivo di hardware che funge da intermediario tra la macchina e l'utente. Tuttavia, a volte le sue dimensioni possono essere importanti. Un monitor troppo piccolo può risultare scomodo per la risoluzione dei compiti dell'utente.

I due criteri principali per la standardizzazione sono la risoluzione e la dimensione della diagonale. Il primo è espresso in pixel, o "punti": il numero di singoli elementi dell'immagine sullo schermo orizzontalmente e verticalmente. Il secondo è di solito in pollici, ma a volte in centimetri.

Disco rigido

Sopra, abbiamo detto che il processore potrebbe aver bisogno di un blocco note per registrare i risultati tattici delle operazioni. Un disco rigido, chiamato anche "disco rigido", lo è questa è una risorsa dove i dati sono registrati su base continuativa. Una specie di processore "portatile". Praticamente significativo per una persona, i risultati dei calcoli del processore sono file: testo, grafica, multimedia. Sono memorizzati sul disco rigido.

La caratteristica principale di questo componente hardware è il volume. È espresso, per analogia con i principi implementati nella RAM, in byte. In pratica, in megabyte, gigabyte e anche terabyte. Di conseguenza, più grande è la figura, che riflette la dimensione del disco rigido, maggiore è il numero di file che può essere inserito. Un altro indicatore delle prestazioni del "disco rigido": il numero di giri al minuto. Il fatto è che è letteralmente un disco che gira attorno al proprio asse. Più veloce, più efficiente sono i file scritti o letti.

Equilibrio di conoscenze e abilità

Conoscenza dei principi di base del PC - una delle condizioni su come imparare a lavorare su un computer. In molti casi, gli utenti si limitano a padroneggiare le competenze di programmi specifici, senza pensare veramente a come questo tipo di software funzioni così bene. Ovviamente, a parte gli aspetti discussi sopra, ci sono un gran numero di aree interessanti che possono essere esplorate. Ad esempio, quelli che danno una risposta alla domanda su come l'alimentatore di un computer, il modem, scheda di rete interfacce stampante, cablate e Wi-Fi, ecc. Tuttavia, avendo una conoscenza di base dei componenti hardware del PC, è sempre facile comprendere le funzionalità del funzionamento di qualsiasi altro tipo di hardware.