Основные блоки компьютера: Устройство ПК — Основные блоки ПК

25 Основные блоки пк

К основным блокам ПК относят:

системный блок;

монитор;

клавиатуру;

мышь.

Системный блок представляет собой основной узел, внутри которого установлены наиболее важные компоненты. Устройства, находящиеся внутри системного блока, называют внутренними, а устройства, подключаемые к нему снаружи, называют внешними. Внешние дополнительные устройства, предназначенные для ввода, вывода и длительного хранения данных, также называют периферийными.

Основной платой персонального компьютера является системная(материнская) плата. На ней разме­щаются:

системная шина — наборы проводников, по которым происходит обмен сигналами между внутренними устройствами компьютера.Основной функцией системной шины является передача информации между процессором и остальными устройствами ЭВМ. Все блоки, а точнее их порты ввода-вывода, через соответствующие разъемы подключаются к шине единообразно: непосредственно или через

контроллеры (адаптеры). ;

процессор — основная микросхема, выполняющая большинство математиче­ских и логических операций, выполняет логические и арифметические операции, определяет порядок выполнения операций, указывает источники данных и приемники результатов. Работа процессора происходит под управлением программы;

микропроцессорный комплект (чипсет) — набор микросхем, управляющих работой внутренних устройств компьютера и определяющих основные функциональные возможности материнской платы;

память— набор микросхем, предназначенных для временного хранения данных, когда компьютер включен, делится навнутреннююивнешнюю;

разъемы для подключения дополнительных устройств (слоты).

портыслужат для обеспечения обмена информацией ПК с внешними, не очень быстрыми устройствами. Информация, поступающая через порт, направляется в МП, а потом в ОП. Выделяют два вида портов:

последовательный— обеспечивает побитный обмен информацией, обычно к такому порту подключают модем;параллельный— обеспечивает побайтный обмен информацией, к такому порту подключают принтер

Видеока́рта(графи́ческая пла́та, ка́рта) — электронное устройство, преобразующее графический образ, хранящийся, как содержимое памяти компьютера (или самого адаптера), в форму, пригодную для дальнейшего вывода на экран монитора. Имеет собственную память, а также графический процессор — графический ускоритель, который и занимается формированием самого графического образа.

Монитор (видеомонитор,дисплей) — устройство отображения текстовой и графической информации на экране. Монитор работает под управлением специального аппаратного устройства – видеоадаптера.

Характеристики монитора:

размер монитора измеряется между противоположными углами трубки кинескопа по диагонали. Единица измерения — дюймы. Стандартные размеры: 14″; 15″; 17″;19″; 20″; 21″.

частота кадровой развертки (частота регенерации (обновления)) изображения показывает, сколько раз в тече­ние секунды монитор может полностью сменить изображение (поэтому ее также называют частотой кадров). Этот параметр зависит не только от монитора, но и от свойств и настроек видеоадаптера хотя предельные возможности опреде­ляет все-таки монитор. Частоту кадровой развертки измеряют в герцах (Гц), чем она выше, тем четче и устойчивее изображение, тем меньше утомление глаз, у современных качественных мониторов под­держивается частота смены кадров на уровне 70 — 80 Гц и выше.

Разрешающая способность мониторовнужна прежде всего в графи­ческом режиме и связана с размером пикселя. Измеряется разрешающая способность максимальным количеством пикселей, разме­щающихся по горизонтали и по вертикали на экране монитора. Зависит разрешающая спо­собность как от характеристик монитора, так, даже в большей степени, и от характеристик видеоадаптера. Стандартные значения разрешающей способности современных мониторов: 640х480, 800х600, 1024х768, 1600х1200, но реально могут быть и иные значения.

размер зерна люминофора (расстояние между минимальными точками выводимыми на экран), определяет четкость изображения на экране. Чем меньше зерно, тем, естественно, выше четкость и тем меньше устает глаз. Величина зерна мониторов имеет значения от 0,41 до 0,18 мм. Следует иметь в виду, что у мониторов с большим зерном не может быть достигнута высокая разрешающая способность

Цветовое разрешение (глубина цвета) определяет количество различных оттенков, которые может принимать отдельная точка экрана.

Минимальное требование по глубине цвета на сегодняшний день — 256 цветов, хотя большинство программ требуют не менее 65 тыс. цветов (режим High Color). Наиболее комфортная работа достигается при глубине цвета 16,7 млн цветов (режим True Color).

Клавиатура— клавишное устройство управления персональным компьютером. Служит для вводаалфавитно-цифровых (знаковых) данных, а также команд управле­ния. Комбинация монитора и клавиатуры обеспечивает простейшийинтерфейс пользователя. С помощью клавиатуры управляют компьютерной системой, а с помощью монитора получают от нее отклик.

Принцип действия. Клавиатура относится к стандартным средствам персонального компьютера. Ее основные функции не нуждаются в поддержке специальными сис­темными программами (драйверами). Необходимое программное обеспечение для начала работы с компьютером уже имеется в микросхеме ПЗУ в составе базовой системы ввода-вывода

(BIOS), и потому компьютер реагирует на нажатия клавиш сразу после включения. Принцип действия клавиатуры заключается в следующем.

1. При нажатии на клавишу (или комбинацию клавиш) специальная микросхема, встроенная в клавиатуру, выдает так называемый скан-код.

2. Скан-код поступает в микросхему, выполняющую функции порта клавиатуры. (Порты — специальные аппаратно-логические устройства, отвечающие за связь процессора с другими устройствами.) Данная микросхема находится на основной плате компьютера внутри системного блока.

3. Порт клавиатуры выдает процессору прерывание (Прерывание— временный останов выполнения одной программы в целях оперативного выполнения другой, в данный момент более важной (приори­тетной) программы) с фиксированным номером. Для клавиатуры номер прерывания-9

   (Interrupt 9, Int9).

4. Получив прерывание, процессор откладывает текущую работу и по номеру пре­рывания обращается в специальную область оперативной памяти, в которой находится так называемый вектор прерываний. Вектор прерываний — это список адресных данных с фиксированной длиной записи. Каждая запись содержит адрес программы, которая должна обслужить прерывание с номером, совпадаю­щим с номером записи.

5. Определив адрес начала программы, обрабатывающей возникшее прерывание, процессор переходит к ее исполнению. Простейшая программа обработки кла­виатурного прерывания «зашита» в микросхему ПЗУ, но программисты могут «подставить» вместо нее свою программу, если изменят данные в векторе прерываний.

6. Программа-обработчик прерывания направляет процессор к порту клавиатуры, где он находит скан-код, загружает его в свои регистры, потом под управле­нием обработчика определяет, какой код символа соответствует данному скан-коду.

7. Далее обработчик прерываний отправляет полученный код символа в небольшую область памяти, известную как буфер клавиатуры, и прекращает свою работу, известив об этом процессор.

8. Процессор прекращает обработку прерывания и возвращается к отложенной задаче.

9. Введенный символ хранится в буфере клавиатуры до тех пор, пока его не заберет оттуда та программа, для которой он и предназначался, например тексто­вый редактор или текстовый процессор. Если символы поступают в буфер чаще, чем забираются оттуда, наступает эффект переполнения буфера. В этом слу­чае ввод новых символов на некоторое время прекращается. На практике в этот момент при нажатии на клавишу мы слышим предупреждающий звуковой сиг­нал и не наблюдаем ввода данных.

Мышь— механический манипулятор, преобразующий механические движения в движение курсора на экране.

Принцип действия. В отличие от рассмотренной ранее клавиатуры, мышь не является стандартным органом управления, и персональный компьютер не имеет для нее выделенного порта. Для мыши нет и постоянного выделенного прерывания, а базовые средства ввода и вывода(BIOS) компьютера, размещенные в постоянном запоминающем устройстве (ПЗУ), не содержат программных средств для обра­ботки прерываний мыши.

В связи с этим в первый момент после включения компьютера мышь не работает. Она нуждается в поддержке специальной системной программы — драйвера мыши. Драйвер устанавливается либо при первом подключении мыши, либо при уста­новке операционной системы компьютера. Хотя мышь и не имеет выделенного порта на материнской плате, для работы с ней используют один из стандартных портов, средства для работы с которыми имеются в составе

BIOS. Драйвер мыши предназначен для интерпретации сигналов, поступающих через порт. Кроме того, он обеспечивает механизм передачи информации о положении и состоянии мыши операционной системе и работающим программам.

Компьютером управляют перемещением мыши по плоскости и кратковременными нажатиями правой и левой кнопок. В отличие от клавиатуры мышь не может напрямую использоваться для ввода знаковой инфор­мации — ее принцип управления является событийным. Перемещения мыши и щелчки ее кнопок являютсясобытиями с точки зрения ее программы-драйвера. Анализируя эти события, драйвер устанавливает, когда произошло событие, и в каком месте экрана в этот момент находился указатель. Эти данные передаются в прикладную программу, с которой работает пользователь в данный момент. По ним программа может определить команду, которую имел в виду пользователь, и приступить к ее исполнению.

К числу регулируемых параметров мыши относятся: чувствительность (выражает величину перемещения указателя на экране при заданном линейном перемещении мыши), функции левой и правой кнопок, а такжечувствительность к двойному нажатию (максимальный интервал времени, при котором два щелчка кнопкой мыши расцениваются как один двойной щелчок). Программные средства, предназначен­ные для этих регулировок, обычно входят в системный комплект программного обеспечения.

Из чего состоит компьютер? | internet-lab.ru

• 14 июня 2019

Статья для тех, кто хочет разобраться, из чего же состоит компьютер и за что отвечает каждая его составляющая.

Рассматривать мы будем не ноутбук, потому как ноутбук состоит из, собственно, ноутбука и внешнего блока питания с кабелем. Мы рассмотрим обычный стационарный компьютер.

Почему именно стационарный компьютер? По двум причинам:

1. Стационарный компьютер дешевле.
2. Стационарный компьютер можно собрать из разных комплектующих согласно вашим потребностям.

Из чего состоит стационарный компьютер

Основные компоненты компьютера:

1. Системный блок
2. Монитор
3. Клавиатура
4. Мышь
5. Колонки

Системный блок

Системный блок ещё могут называть корпусом, системником или просто компьютером. Это прямоугольная металлическая коробка, в которой собраны все основные составляющие компьютера. Системные блоки бывают разных размеров:

• Mini-ITX
• Micro-ATX
• ATX

Состав системного блока

Что же внутри системного блока?

1. Материнская плата.
2. Процессор.
3. Вентиляторы охлаждения.
4. Оперативная память (ОЗУ).
5. Блок питания.
6. Видеокарта.
7. Звуковая карта.
8. Сетевая карта.
9. Жёсткий диск.
10. CD/DVD дисковод.

Материнская плата

Материнская плата, это большая печатная плата в которую вставляются компоненты. Размер корпуса зависит от того, какая материнская плата в нём установлена. Чем больше материнская плата, тем большего размера системный блок для неё требуется.

На материнской плате есть разъёмы для подключения внешних устройств. Пример разъёмов:

1. USB 2.0 разъёмы. Можно подключить USB мышь и клавиатуру.
2. PS/2 порт. Сюда можно подключить старую PS/2 мышь или клавиатуру.
3. VGA разъём. Разъём для подключения монитора аналоговым VGA кабелем. Наличие этого разъёма говорит о том, что материнская плата имеет встроенную видеокарту.
4. DVI разъём. Разъём для подключения монитора цифровым DVI кабелем. Наличие этого разъёма говорит о том, что материнская плата имеет встроенную видеокарту.
5. USB 3.1 Type-C. Скоростной USB разъём для подключения различных устройств.
6. USB 3.0 разъёмы. Сюда можно подключать флешки и другие USB 3.0 устройства.
7. HDMI разъём. Разъём для подключения монитора или телевизора цифровым HDMI кабелем. Наличие этого разъёма говорит о том, что материнская плата имеет встроенную видеокарту. HDML кабель вместе с видео может передавать звук.
8. LAN. Разъём для подключения Интернет. Наличие этого разъёма говорит о том, что материнская плата имеет встроенную сетевую карту.
9. Audio разъёмы. Сюда подключаются колонки, наушники, микрофон. Наличие этого разъёма говорит о том, что материнская плата имеет встроенную звуковую карту.

Процессор

Процессор занимается математическими вычислениями. Его могут ещё называть ЦП (центральный процессор), CPU, камень. Он вставляется в специальный разъём на материнской плате — сокет. Процессоры бывают разные, поэтому важно, чтобы материнская плата и процессор подходили друг другу.

Чем мощнее процессор, тем больше он может делать операций вычисления в секунду. И тем дороже стоит. И тем сильнее греется.

Вентиляторы охлаждения

Для охлаждения процессора сверху устанавливается радиатор. Для более плотного прилегания между процессором и радиатором наносят термопасту, она помогает лучше отводить тепло. Обычно в комплекте с процессором есть тюбик с термопастой. На радиатор крепится вентилятор охлаждения. Вентилятор подключается проводом к материнской плате. Материнская плата подаёт электропитание на вентилятор и регулирует скорость его вращения.

Внутри системного блока могут находиться дополнительные вентиляторы, которые выводят горячий воздух из корпуса. Чем больше вентиляторов и чем быстрее они вращаются, тем больше шумит компьютер. В корпусе предусмотрены места креплений для этих вентиляторов и отверстия для движения воздуха.

Оперативная память

Оперативная память или оперативка, ОЗУ, RAM, — это «мозги» компьютера, она устанавливается в специальные разъёмы на материнской плате. Таких разъёмов на материнской плате может быть два, четыре или восемь. В оперативной памяти процессор хранит результаты своих вычислений. При выключении питания оперативная память очищается.

Чем больше в сумме гигабайт оперативной памяти, тем меньше тормозит компьютер, тем более требовательные к ресурсам программы и игры можно на нём запускать.

Оперативная память тоже бывает разная, поэтому важно, чтобы материнская плата и оперативная память подходили друг другу.

Блок питания

Блок питания устанавливается в специальное место внутри системного блока и выглядит как коробка с вентилятором внутри и кучей проводов снаружи. В блок питания подключается кабель — он втыкается в розетку 220 Вольт. Внутри компьютера из блока питания выходит много мелких проводов 12 Вольт, 5 Вольт, 3 Вольта. Они подключаются к материнской плате, жёстким дискам, некоторым вентиляторам.

Видеокарта

Видеокарта нужна для передачи изображения из компьютера на монитор. Есть видеокарты, которые уже встроены в материнскую плату. Такие видеокарты подходят для офисных компьютеров для работы с графиками, текстами, таблицами. Красочные 3D игры на такой видеокарте работать уже не будут. Для игр и специальных инженерных и дизайнерских программ нужна отдельная видеокарта.

Видеокарта вставляется в специальный слот на материнской плате. Часто на видеокарте установлены вентиляторы.

Звуковая карта

Звуковая карта нужна для передачи звука из компьютера в колонки или наушники. Большинство материнских плат уже имеют встроенную звуковую карту, если она есть в вашей материнской плате, то покупать дополнительную звуковую карту обычно не нужно.

Любители качественного звука, музыканты, звукооператоры покупают дополнительные звуковые карты. Они вставляются в специальный слот на материнской плате.

Сетевая карта

Сетевая карта нужна для подключения к компьютеру сети Интернет. Большинство материнских плат уже имеют встроенную сетевую карту, если она есть в вашей материнской плате, то покупать дополнительную сетевую карту обычно не нужно.

Жёсткий диск

На жёстком диске хранятся ваши данные — фильмы, музыка, документы. Чем больше объём жёсткого диска, тем больше данных поместится.

CD/DVD дисковод

Дисковод вставляется в передней части системного блока. Дисковод нужен для чтения CD или проигрывания DVD дисков. Есть записывающие дисководы, которые умеют записывать информацию на RW-диски. В общем, разные бывают.

USB флешки сейчас вытесняют дисководы, так что вам решать, нужен он вам или нет.

Монитор

С монитором всё просто, на него выводится изображение. Монитор подключается к видеокарте и к розетке 220 Вольт. Перед покупкой убедитесь, что разъём провода монитора подходит к разъёму вашей видеокарты.

Клавиатура и мышь

Клавиатура и мышь нужны чтобы взаимодействовать с компьютером. Компьютер «слушает» какие клавиши вы нажимаете и куда перемещаете курсор мыши.

Беспроводная клавиатура и мышка

Существуют беспроводные клавиатуры и мышки. Они соединяются с системным блоком без проводов. В клавиатуру (мышку) вставляется батарейка, а в системный блок в USB порт приёмник сигнала размером с монетку.

Плюсы и минусы беспроводного подключения очевидны:

• Плюс — меньше путающихся проводов и пыли.
• Минус — садятся батарейки, обычно в самый неподходящий момент.

Известно несколько типов связи таких мышек. К основным типам можно отнести инфракрасный, радиочастотный, индукционный, Wi-Fi и Bluetooth. Каждый из них имеет свои особенности

Совет, если вы покупаете компьютер первый раз, то выбирайте обычную проводную мышку без наворотов.

Я пользуюсь обычной проводной мышкой дома и на работе.

Многокнопочные мышки

Покупайте обычную трёхкнопочную мышь, которая имеет левую кнопку, правую кнопку и среднюю кнопку-ролик.

Многокнопочные мыши используются заядлыми компьютерными игроками или теми, кто много работает со сложными программами.

Колонки

Колонки нужны для воспроизведения звука с компьютера. Колонки тоже бывают разные. В зависимости от звуковой карты можно подключать стерео колонки, сабвуфер, колонки 5.1.

Дополнительные компоненты компьютера

• Веб-камера. Позволяет общаться через Интернет по видеосвязи.
• Принтер. Печатает документы.
• Сканер. Сканирует документы.
• МФУ (мультифункциональное устройство) — принтер, сканер и ксерокс в одном устройстве.
• Наушники. Слушайте звук и не мешайте другим.
• ИБП (Источник бесперебойного питания или UPS). Позволяет плавно выключить компьютер, если дома пропало электричество. Обеспечивает 10 минут работы компьютера от батареи.
• Планшет и световое перо. Рисуем как кистью.

Оборудование для интернета

• Роутер или модем. В роутер приходит один провод с Интернетом, а роутер уже раздаёт интернет всем компьютерам у вас дома. И телефонам тоже, по беспроводной сети Wi-Fi.
• Сетевая карта. Проводная или беспроводная.

Что ещё можно подключить к компьютеру

• TV-тюнер. Преобразует аналоговый сигнал в цифровой. Может быть совмещён с радио. Показывает телевидение на компьютере
• Внешние переносные жёсткие диски.
• NAS-хранилище. Общее хранилище фалов для всех компьютеров дома.
• Другой компьютер (через домашний роутер).
• Смартфон.
• Картридеры и внешние CD/DVD/Blue-Ray приводы.
• Проектор.
• Флешку.
• Джойстик.
• Плоттер.
• Микрофон.
• И многое другое.

Программы

Помимо оборудования в компьютер должно быть загружено определённое программное обеспечение. Обязательно нужна операционная система Windows или Linux. А через Интернет можно достать остальные программы.

Как покупать компьютер?

Мне кажется, это самая важная часть статьи. Компьютер следует покупать исходя из имеющейся суммы денег. Правда-правда, вы можете найти компьютер и за бесплатно, на форумах и сайтах с объявлениями многие отдают старые ненужные компьютеры. А может и не хватить денег на мощную конфигурацию.

Чем мощнее компьютер, тем он дороже. Пафос дороже скромности. Розовый дороже чёрного. Более известные бренды дороже менее известных, даже если производятся на одних и тех же заводах.

Не можешь выбрать компьютер сам — поставь баночку пива другу, который выберет за тебя. Ну, или просто нужно зайти в компьютерный магазин — там подскажут.

В любом случае, для начала определитесь с суммой, на которую рассчитываете.

Теги

• hardware
• beginner
• special

Computer Building Blocks — ориентированное на человека руководство по демистификации технологий

Перейти к содержимому

Orange Unit: ориентированный на человека запуск

3B: Computer Building Blocks

В первой главе «Введение в электронные схемы» в ходе исследования фоновых знаний вам нужно было составить список электроники, которую вы используете на регулярной основе. При этом вы обдумывали, кто его спроектировал, какие части могли быть использованы внутри и снаружи для его создания и использования, и что вы сделали с любыми элементами, которые начали работать менее чем оптимально.

• Теперь создайте новый список, на этот раз задокументировав свои ежедневные вычислительные устройства, такие как ноутбуки, планшеты и смартфоны.
  • Какие внешние и внутренние электронные компоненты, такие как резисторы, конденсаторы, диоды, транзисторы, переключатели, датчики, светодиоды, медные провода, контакты и зажимы, интегральные схемы и печатные платы, приходят на ум, когда вы думаете о своих вычислительных устройствах ?
  • Какие варианты дизайна и цели дизайна могли вдохновить компоновку системы и различные схемы, механику и художественное оформление ее функций, внешнего вида и ощущений?
  • Что вы сделали с компонентами, которые начали работать неоптимально?
В технической главе сеанса 1 мы начали разбор компонентов, из которых состоит наша повседневная электроника, и углубились в эту тему в главе 2 «Последовательные электронные компоненты». Мы также расширили нашу работу по поиску и устранению неполадок и обновлению инноваций в использовании, поскольку мы еще больше открываем капот электронных систем и социальных влияний, формирующих и формируемых ими. Прежде чем запускать микрокомпьютер Raspberry Pi, давайте потратим немного времени на изучение того, как электроника, а часто и код, комбинируются различными способами для создания компьютеров. В этой главе мы:
1. Изучите аппаратные строительные блоки, из которых состоят все компьютеры.
2. Изучите строительные блоки операционной системы, которые обеспечивают основной программный пакет, поддерживающий основные функции компьютера и других вычислительных устройств.

Электронные компоненты, такие как резисторы, переключатели, светодиоды, переменные резисторы, конденсаторы, другие диоды, фотоэлементы, транзисторы и интегральные схемы, объединяются для создания многих повседневных устройств вокруг нас. Их можно создать с помощью , что в конечном итоге приведет к созданию печатных плат. Все компьютеры изначально изготавливаются с использованием этих инструментов прототипирования по мере их эволюции от инноваций и дизайна к тестированию, производству, маркетингу и распространению.

Внутри корпуса каждого компьютера находится одна или несколько печатных плат. Это основная плата, соединяющая части компьютера. Он объединяет множество различных электронных компонентов, которые мы изучили, а также разъемы, разъемы и порты, обеспечивающие внутренние и внешние соединения с другой электроникой.

Все компьютеры состоят из одних и тех же основных строительных блоков. Помимо материнской платы, есть несколько ключевых частей аппаратной части компьютера:

• Основная интегральная схема, управляющая и выполняющая операции.
• , интегральные схемы, которые временно хранят данные до тех пор, пока они не потребуются ЦП или другим процессорам.
• , который включает в себя такие устройства, как жесткие диски, оптические носители, такие как DVD, твердотельные накопители и флэш-накопители, даже при выключенном питании, но не может обмениваться данными достаточно быстро, чтобы работать напрямую с процессорами.
• , перекрестные щитки, которые контролируют поток данных от входов к процессорам и от процессоров к выходам.
• , который вы подключаете к компьютеру с помощью универсальной последовательной шины или порта, порта, разъема, аудиоразъема и других, таких как порт Raspberry Pi.

Интегральные схемы

Процессоры: Думайте лучше

• Процессор: главный мыслитель и босс компьютера

Память: хранить данные до тех пор, пока они не потребуются процессорам; быстрее, чем хранилище, но дороже

• RAM: основная системная память; он забывает, когда питание выключено
• Флэш-память: изменяет схемы таким образом, что запоминает их даже без питания (USB-накопитель, твердотельный накопитель)

Контроллеры: перемещение данных с входов на процессоры и с процессоров на выходы

Хранение

Механические изменения в носителе для сохранения данных даже при отключении питания

• Магнитные носители: используют положительные и отрицательные заряды (например, жесткий диск)
• Оптические носители: Использует лазеры для обнаружения присутствия или отсутствия отраженного света (например, CD и DVD)

Печатные платы

Система или материнская плата: основные соединительные компоненты магистрали; краевые соединители и розетки обеспечивают расширение

• Модуль памяти: плата с группой интегральных схем памяти (например, DIMM)
• Платы расширения: плата с контроллером и интегральными схемами для расширения возможностей компьютера (например, видеокарта, сетевая карта)

Чемодан

• Защищает строительные блоки от повреждений
• Содержит блок питания, используемый для преобразования питания стены в питание, используемое компонентами (настольный компьютер)
• Обеспечивает пространство для обтекания воздухом и охлаждения компонентов
• Обеспечивает поверхность для отвода тепла от компонентов (ноутбука)

Устройства ввода/вывода

• Устройства ввода позволяют пользователям управлять компьютером (например, клавиатура и мышь, сенсорные устройства)
• Устройства вывода информируют пользователя о происходящем (например, монитор, принтер)

Операционные системы — это программное обеспечение, управляющее различными компонентами основных функций компьютера, от координации между многими приложениями, которые позволяют нам выполнять наши повседневные действия на компьютере, до того, что используется для преодоления границы между программным кодом и физической электроникой. Строительные блоки операционной системы можно увидеть ниже:

Темы и скины

• Предустановленный пакет, содержащий детали графического внешнего вида. Поддерживается в некоторых версиях Windows и Linux. Доступны как сторонние приложения в других случаях.
• Поддерживается многими приложениями, такими как веб-браузеры.
• Изменяет внешний вид многих функций одновременно (например, цвета фона, шрифт и размер текста, значки, курсор мыши и т. д.).

Среда рабочего стола

• Среда рабочего стола — это набор программного обеспечения, обеспечивающего предсказуемый внешний вид.
• Включает диспетчер окон, который управляет размещением и внешним видом окон, значков поддержки, меню и т. д.
• Для некоторых операционных систем, таких как Windows и macOS, среда рабочего стола представляет собой фирменный стиль операционной системы и не может быть изменена.

Оконная система

• Это часть графического пользовательского интерфейса, которая взаимодействует с ядром.
• Многие операционные системы позволяют удаленно взаимодействовать с оконной системой либо напрямую, либо через сторонние приложения.

Программное обеспечение в комплекте

• Такие приложения, как , менеджеры пользователей, менеджеры программного обеспечения.
• Приложения, такие как веб-браузеры, текстовые редакторы, фото- и видеоредакторы.
• Драйверы устройств и принтеров определяют, какое оборудование готово к работе по принципу plug and play.

Ядро

• Являясь сердцем операционной системы, он является посредником между приложениями и контроллерами ввода/вывода, памятью, ЦП и устройствами хранения.

При работе с компьютером имена объединяют вещи, скрывая от глаз многие компоненты аппаратного обеспечения и операционной системы. Я сейчас работаю над MacBook Air. В этом ноутбуке все основные аппаратные блоки объединены в одну системную плату в корпусе ноутбука. Он устанавливается вместе с операционной системой macOS. На моем столе стоит смартфон Motorola moto e ⁵ play. Здесь также собраны все ключевые аппаратные строительные блоки на одной системной плате, на этот раз в корпусе смартфона. Он устанавливается с мобильной операционной системой Android на основе модифицированной версии ядра операционной системы Linux и другого программного обеспечения с открытым исходным кодом. Мой супруг использует ноутбук Lenovo, очень похожий на MacBook Air, но с несколькими портами ввода-вывода и большим экраном ноутбука. Он устанавливается вместе с операционной системой Microsoft.

Обычно мы объединяем аппаратное и программное обеспечение в одно устройство со средствами ввода данных человеком, используя программное обеспечение для сбора этих данных и реагирования на них, а также для предоставления результатов обратно человеку.

В основном мы взаимодействуем с операционной системой через оболочку и графические пользовательские интерфейсы. Они соединяют нас с ядром операционной системы, которое взаимодействует с установленными приложениями, а также с компьютерным оборудованием и другими компьютерными программами.

Все современные операционные системы включают как графический интерфейс пользователя (GUI), так и текстовую оболочку, известную как интерфейс командной строки (CLI) или окно терминала. По большей части мы проводим время за компьютером, используя клавиатуру, монитор и мышь/тачпад для работы с этими графическими интерфейсами, даже не подозревая, что находимся в операционной системе, которая контролирует каждое действие, которое мы выполняем на этом компьютере. Это всего лишь компьютер, и мы просто пытаемся работать с рядом приложений, таких как веб-браузеры, почтовые клиенты и текстовые процессоры.

Однако иногда нам нужен доступ на расстоянии, и поэтому мы используем программное обеспечение для удаленного рабочего стола. В некоторых случаях программное обеспечение удаленного рабочего стола не зависит от операционной системы, как в случае с сервером виртуальных сетевых вычислений (VNC), установленным в операционной системе Raspberry Pi по умолчанию, и который может быть установлен практически на всех различных персональных компьютерах и смартфонах. В других случаях он предназначен для конкретной операционной системы, как в случае с Apple Remote Desktop (Apple) и протоколом удаленного рабочего стола (Microsoft).

Для многих серверных компьютеров, включая такие устройства, как маршрутизаторы и ряд систем управления контентом (CMS) с открытым исходным кодом, они предназначены для использования в качестве простого, отзывчивого веб-интерфейса к компьютеру, который в противном случае работает без головы. Безголовый означает, что компьютер работает без подключенных к нему монитора, клавиатуры и/или мыши. Система управления контентом предоставляет нам устройство удаленного интерфейса для доступа и использования определенных задач, которые в противном случае были бы доступны с помощью графического пользовательского интерфейса через клавиатуру, мышь и монитор или через приложение удаленного рабочего стола.

Другим распространенным способом работы с безголовыми устройствами является последовательное соединение универсального асинхронного приема и передачи (UART) или соединение через безопасную оболочку Интернета (SSH). Они служат для предоставления простой текстовой оболочки, также иногда называемой консолью или окном терминала. Действительно, стартовый комплект Raspberry Pi обеспечивает резервную копию по умолчанию для подключения персонального компьютера к серверу или микрокомпьютеру с помощью кабеля USB (универсальная последовательная шина) к кабелю TTL (транзисторно-транзисторная логика) для облегчения связи UART в качестве способа устранения неполадок, когда все другие средство для пользовательского интерфейса с устройством не удалось. Вот как мы начнем нашу работу с Raspberry Pi.

Где живет ОС?

Операционная система устанавливается и обслуживается с использованием запоминающего устройства, такого как жесткий диск или карта MicroSD. Но запоминающие устройства похожи на наши старые документы, которые мы храним на чердаке . Мы ничего не можем с ним сделать, кроме как просто хранить его там. Когда компьютер включается, те наборы инструкций в операционной системе, которые необходимы немедленно, перемещаются из памяти в оперативную память (ОЗУ). Мы иногда называем это загрузкой компьютера, также называемой загрузкой или запуском. Эта последовательность запуска сначала выполняет проверку безопасности системы, затем ищет одно или несколько возможных местоположений для главной загрузочной записи или менеджера загрузки, который затем берет на себя управление, чтобы выдвинуть следующие необходимые модули кода операционной системы.

Причина, по которой нам нужно загрузиться, заключается в том, что ОЗУ может хранить информацию только до тех пор, пока у него есть питание и заземление для завершения цепей, используемых для ввода, хранения и вывода памяти. Это можно сравнить со старыми устройствами долговременного хранения, такими как жесткие диски, и с более новыми устройствами хранения, такими как защищенные цифровые (SD) карты и другая флэш-память, все из которых имеют средства для постоянной записи памяти в пробелы на них, а также позволяют читать, удалять , и перезаписывая эти пробелы по мере необходимости, хотя и медленнее. Оперативная память подобна бумажным файлам, которые находятся на расстоянии вытянутой руки от компьютера, над которым мы работаем в данный момент.

Но, как и в случае со многими бумагами, которые могут лежать в непосредственной близости от компьютера на нашем столе, их все равно нельзя прочитать и обработать. Для этого компьютер затем перемещает последовательности кода из динамической ОЗУ (DRAM), которая может хранить большие объемы данных с более доступной скоростью, но все же работает слишком медленно для статической ОЗУ (SRAM), которая не требует для обновления, и это быстрее, чем DRAM. SRAM служит системным кешем, тесно взаимодействующим с центральным процессором или ЦП. Рассмотрим SRAM как те файлы, которые находятся под рукой , и ЦП как ваш мозг, теперь обрабатывающий информацию, которую вы только что прочитали из файла перед вами.

В любой момент «живой» сегмент операционной системы зависит от того, какие модули, функции, переменные, итерации и последовательности кода необходимы. Он движется от чердака к столу, к руке, к мозгу, к руке, к мозгу, к столу, к руке, к мозгу, к столу, к чердаку, снова и снова миллиарды раз в секунду.

Ядро: сердце операционной системы

Операционная система — это базовая программа, о существовании которой мы обычно даже не подозреваем. Мы слышим об этом, например, когда покупаем компьютер с Microsoft Windows 10 или Apple MacBook с macOS Sierra. И время от времени нас поощряют или требуют установить новую версию операционной системы.

Но обычно мы просто видим на мониторе много текста и графики, печатаем на клавиатуре, перемещаем указатель из одного места в другое с помощью мыши или сенсорной панели, а иногда даже с помощью самого монитора. Это сторона пользовательского интерфейса. Но сердце операционной системы находится в ядре.

• Ядро управляет тем, как приложения получают время на ЦП компьютера. Был день, когда ОС позволяла физически запускать на компьютере только одно приложение за раз. Представьте, что вам нужно сохранить свою работу в текстовом редакторе, выйти, затем открыть электронную таблицу, чтобы просмотреть данные, затем выйти и снова открыть текстовый редактор. Современные операционные системы являются многозадачными, что позволяет нескольким приложениям «запускаться» одновременно. Они делают это, используя очень быструю стратегию разделения времени, в которой каждому приложению разрешено отправлять потоки или небольшие сегменты программного кода в операционную систему, запрашивая выполнение этого потока.
• Ядро контролирует доступ к памяти на нескольких уровнях:
  • Физическая память и виртуальная память: приложения могут легко использовать всю доступную память. В этом смысле ОС должна тщательно контролировать, сколько памяти используется конкретным приложением. Кроме того, когда пользователь хочет сделать больше, чем можно сделать с доступной памятью, операционная система управляет перемещением битов из физической памяти в виртуальную память или пространство подкачки, специальное место на жестком диске, сконфигурированное для имитации, хотя и очень медленно, физическая память. Приложения не могут получить прямой доступ к виртуальной памяти, поэтому, когда памяти не хватает, ОС тратит много времени на обмен битами между физической и виртуальной памятью.
  • Общее и частное адресное пространство: некоторые операционные системы сохраняют выделение физической памяти, загружая только один раз общие сегменты кода (например, из библиотечного файла), а затем направляя все приложения на это общее адресное пространство. Проблема в том, что иногда плохо работающее приложение может перезаписать критический общий код поврежденными данными. В худшем случае это может привести к общей неисправности защиты (тип системной ошибки). Поэтому многие современные операционные системы решают шире использовать частное адресное пространство, всегда снова загружая сегменты кода, даже если они уже существуют в памяти.
• Ядро управляет взаимодействием с контроллерами устройств. Поскольку для каждого типа функций ввода/вывода производится много контроллеров (например, видеоконтроллеры), нельзя ожидать, что операционная система будет знать, как взаимодействовать с каждым из них из коробки. Вместо этого каждый контроллер должен поставляться со своим собственным драйвером устройства, который может переводиться между конкретным контроллером и конкретной операционной системой. Все аппаратные несовместимости сводятся к недоступным драйверам устройств для конкретной операционной системы.
• Ядро операционной системы определяет, какие типы файловых систем поддерживаются.

Во всех случаях именно ядро ​​операционной системы выполняет основную работу по обмену данными между электроникой и программным кодом.

Краткая история операционных систем

В операционных системах Microsoft и Apple они собрали тесно взаимосвязанный большой набор приложений, охватывающих все основные аспекты операционной системы, от пользовательского интерфейса до связанных приложений для настройки компьютера, хранения, удаления и доступа к файлам. , устанавливать и обновлять приложения, настраивать заставки, учетные записи и пароли, управлять дисками и мониторами и многое другое. И операционная система имеет основные наборы инструкций, необходимые для взаимодействия с электроникой компьютера внутри ядра, самого базового уровня операционной системы.

До появления Microsoft или Apple существовала Unix, семейство многозадачных многопользовательских компьютерных операционных систем. Unix была впервые разработана AT&T в исследовательском центре Bell Labs в 1970-х годах, но затем была разделена на несколько различных систем Unix. Все они являются коммерческими, по крайней мере, на каком-то уровне, хотя некоторые из них стали более широко доступными, чем другие. По большей части Unix обеспечивает различие между ядром операционной системы, основными связанными приложениями, пользовательским интерфейсом и любыми сетевыми информационными системами, используемыми для передачи данных туда и обратно с устройствами за пределами ядра.

В самом начале своего развития разработчики Unix создали систему X-Window, чтобы обеспечить возможность создания графических пользовательских интерфейсов. Разработчики также настроили Unix для работы в Интернете. Таким образом, еще в 70-х и 80-х годах Unix могла иметь графический пользовательский интерфейс для безголового компьютера с использованием простых (на самом деле называемых «тупыми» в то время) компьютеров, которые служили в основном текстовыми, а иногда и графическими человеческими интерфейсами. интерфейсное устройство к основному компьютеру Unix.

Одной из компаний, заключивших лицензионный договор на использование и создание собственной версии Unix, была Apple, что привело к созданию macOS.

Microsoft написала собственную текстовую операционную систему под названием MS-DOS или Microsoft Disk Operating System. Он предназначался для поддержки персонального (то есть только одного пользователя, работающего только с напрямую подключенными устройствами) компьютера и включал ядро, основные связанные приложения и текстовый интерфейс. Позже они добавили в MS-DOS собственное расширение графического пользовательского интерфейса Windows. Еще позже они создали новую версию операционной системы под названием Windows NT (Новая технология), которая объединила ядро, связанные приложения и графический пользовательский интерфейс в одно целое, оставаясь при этом совместимой с более ранними версиями Windows. В конце концов, они сделали перерыв, чтобы создать более новые версии операционной системы Windows, а в конечном итоге также добавили новое и улучшенное текстовое окно терминала. Но на протяжении всего времени их выбор вариантов клавиатуры, меток и других важных коммуникаций отличался от выбора Unix, а значит, и от Apple.

В начале 1990-х компьютеры Unix были относительно дорогими, поэтому их покупали и использовали в исследовательских лабораториях. Затем в 1991 году студент Хельсинкского университета Линус Торвальдс приобрел клон IBM PC mini-Unix на базе процессора Intel 80386 под названием MINIX. Позже в том же году он обнародовал свой первый прототип Unix-подобной операционной системы с ядром, которую он назвал Linux. 14 марта 1994 года он выпустил версию 1.0. С самого начала он выпустил Linux, используя стандартную общественную лицензию Ричарда Столлмана. Столлман, сторонник свободного программного обеспечения, создал проект GNU, инициативу по разработке программного обеспечения. Объединив основные связанные приложения проекта GNU с ядром Linux, Торвальдс создал и выпустил полностью функционирующую операционную систему.

На протяжении многих лет разные группы работали над созданием дистрибутивов определенных приложений GNU, других приложений и ядра Linux. Самый старый из сохранившихся дистрибутивов Linux называется Slackware. Он был создан Патриком Волкердингом в 1992 году. Slackware 1.0 поставлялась на 24 дискетах и ​​была построена на базе ядра Linux версии 0.99. Я начал работать в группе анализа нейронных паттернов Института Бекмана при Университете Иллинойса в Урбана-Шампейне в 1993 году и вскоре после этого начал использовать Slackware и Linux вместе с недавно разрабатываемым графическим веб-браузером X-Mosaic в составе группы, стремящейся использовать Интернет, чтобы сделать общедоступными необработанные данные электрофизиологии, которые были собраны в рамках различных исследовательских проектов.

Два распространенных дистрибутива Linux используются в качестве отправной точки для множества дочерних дистрибутивов. Одна из них называется Fedora и возникла в 1995 году под названием Red Hat Linux. В 2003 году товарный знак Red Hat был использован для создания двух ответвлений: Red Hat Enterprise с комбинацией бесплатных приложений с открытым исходным кодом и коммерческих приложений, и Fedora, ориентированного на сообщество дистрибутива, предназначенного для «любителей». Обычно используемые дистрибутивы с Fedora в своей основе включают CentOS и Scientific Linux.

Debian GNU/Linux впервые был анонсирован в 1993 году его основателем Яном Мердоком. Он был разработан в максимально возможной степени как полностью некоммерческий проект благодаря сотрудничеству с более чем 1000 разработчиков-добровольцев. Широко используемые альтернативы на основе Debian включают в себя наиболее широко используемый дистрибутив, Ubuntu и ОС Raspberry Pi, альтернативу на основе Debian по умолчанию для микрокомпьютера Raspberry Pi.

На сегодняшний день также существуют две широко используемые коммерческие операционные системы, основанные на ядре Linux. В сентябре 2008 года Google выпустила свою операционную систему Android, используя модифицированную версию ядра Linux и различное программное обеспечение с открытым исходным кодом, предназначенное для мобильных устройств с сенсорным экраном, а затем разработанное для Android TV, Android Auto и Wear OS. Проект Android с открытым исходным кодом используется для разработки его основного исходного кода, поэтому приложения для Android могут разрабатываться кем угодно практически для любых целей, а также устанавливаться и запускаться на устройствах Android. В мае 2011 года Google выпустила первый Chromebook под управлением Chrome OS. Он доступен только в предустановленном виде на оборудовании от партнеров-производителей Google. Его эквивалент с открытым исходным кодом, Chromium OS, можно установить бесплатно.

В частности, для ОС Raspberry Pi каждый новый крупный выпуск Debian приводит к выпуску основного нового выпуска ОС Raspberry Pi. Кодовое имя, используемое для каждого основного выпуска Debian, взято из персонажей «Истории игрушек». В 2013 году это был Уизи, персонаж-пингвин с таким именем. В 2015 году это была Джесси, персонаж пастушки. По состоянию на июнь 2017 года это Stretch, резиновый осьминог из «Истории игрушек 3». Как указано в этих датах выпуска кодовых названий, Debian работает, чтобы быть стабильным благодаря консервативному процессу обновления. Стабильный выпуск удерживается около двух лет, хотя тестовые выпуски становятся доступными под новым кодовым названием в течение промежуточного периода для тех, кто хочет получить ранний доступ для использования и тестирования новых дизайнов.

Потратьте некоторое время, чтобы изучить аппаратное обеспечение, операционную систему и основные установленные программные приложения вашего основного компьютера. Хотя часто бывает сложнее, если даже возможно, открыть компьютер, чтобы посмотреть на систему или материнскую плату компьютера, чем раньше, если вы можете безопасно сделать это, сделайте это. Возможно, вместе с компьютером вы получили документацию по умолчанию в печатном или цифровом виде. На компьютере или на веб-сайте поставщика могут быть ссылки «Об этом компьютере». К некоторым ресурсам лучше всего обращаться через приложения, поставляемые вместе с вашим компьютером и предоставляющие текущие заметки, которые могут учитывать потенциальные обновления, которые с тех пор заменили стандартные настройки, поставляемые вместе с компьютером.

Используя эти ресурсы, создайте собственный список физических компонентов и операционной системы вашего компьютера:

• Устройства ввода/вывода, такие как типы портов USB, порты Thunderbolt, аудио, камера, Ethernet, Bluetooth, устройства чтения карт и т. д.
• Тип и объем оперативной памяти (ОЗУ)
• Запоминающие устройства
• Центральный процессор (CPU) и, при наличии, графический процессор (GPU)
• Источник питания
• Тип и версия операционной системы (ОС).subversion/edition
• Оконная система, среда рабочего стола и темы/скины. Для многих современных компьютеров они высоко интегрированы, поэтому вы можете видеть это только как единую систему графического интерфейса пользователя.

Найдите время, чтобы сравнить и сопоставить его с некоторыми другими настольными и портативными компьютерами, которые вы или окружающие вас люди используете довольно регулярно.

Компьютеры, микрокомпьютеры и микроконтроллеры являются частью повседневной жизни. Основные компоненты этих устройств остались прежними, даже несмотря на то, что спецификации, стандарты, а также физические и программные реализации неоднократно менялись и видоизменялись в течение последних 50 с лишним лет. Знание хотя бы немного об элементах всех устройств имеет важное значение, поскольку мы выполняем профессиональные и личные роли в выборе, внедрении, инновациях в использовании и поддержке этих устройств в наших различных контекстах.

Прежде чем мы перейдем к изучению микрокомпьютера Raspberry Pi, уделите несколько минут просмотру видео «разборки» от компании по ремонту электроники iFixit. Разборка продукта — это распространенный метод идентификации составных частей электронного устройства с целью более качественного восстановления или ремонта устройств той же модели. Однако будьте осторожны и просмотрите ресурсы, доступные в iFixit, прежде чем разбирать собственное устройство, так как производитель может заявить, что такие действия аннулируют вашу гарантию. Более того, во многих новых устройствах компоненты склеены, а не привинчены, и для проникновения внутрь устройства требуется специальное оборудование.

В этом видео демонстрация разборки и оценки MacBook Air 2018 года. Во время просмотра отмечайте любые части, которые вы узнаете. Для получения более подробной информации прочитайте полное руководство по разборке.

Проверка понимания

Лицензия

Ориентированное на человека руководство по демистификации технологий, авторское право © Martin Wolske, 2020. Авторское право «Придумывание и итерация кода: пример с нуля» © 2020 Betty Bayer and Stephanie Shallcross. Copyright «Введение в командную строку Unix» © 2020 Мартин Вольске, Динеш Рати, Генри Гроб и Вандана Сингх. Copyright «Безопасность и конфиденциальность» © 2020 Сара Расмуссен. находится под лицензией Creative Commons Attribution-ShareAlike 4.0 International License, если не указано иное.

Поделиться этой книгой

Поделиться в Твиттере

Какие основные строительные блоки компьютера? – Newsbasis.

com

Какие основные строительные блоки компьютера?

Аппаратные компоненты: строительные блоки ПК

• Материнская плата.
• Жесткий диск.
• ЦП.
• Видеокарта.
• Звуковая карта.
• Монитор.
• Клавиатура.
• Мышь.

Является основным строительным блоком компьютерной памяти?

Биты и байты являются основными строительными блоками памяти. «Бит» означает двоичную цифру. Бит — это единица или ноль, включенный или выключенный, именно так хранится вся компьютерная информация.

Какие четыре основных строительных блока компьютера?

Типичная цифровая компьютерная система имеет четыре основных функциональных элемента: (1) оборудование ввода-вывода, (2) основную память, (3) блок управления и (4) арифметико-логическое устройство. Любое из ряда устройств используется для ввода данных и программных инструкций в компьютер и для получения доступа к результатам операции обработки.

Из каких блоков состоит компьютер?

Арифметико-логическое устройство (АЛУ) представляет собой цифровую схему, используемую для выполнения арифметических и логических операций. Он представляет собой основной строительный блок центрального процессора (ЦП) компьютера. Современные ЦП содержат очень мощные и сложные АЛУ. В дополнение к АЛУ современные ЦП содержат блок управления (БУ).

Какие три блока компьютера?

Каждая компьютерная система состоит из следующих трех основных компонентов:

• Единица ввода.
• Центральный процессор.
• Блок вывода.

Что является основным строительным блоком компьютера?

Арифметико-логическое устройство (ALU) — это цифровая схема, используемая для выполнения арифметических и логических операций. Он представляет собой основной строительный блок центрального процессора (ЦП) компьютера.

Какие строительные блоки памяти?

Мы рассматриваем полезные последовательные (память) строительные блоки: триггеры, регистры, счетчики и так далее. Это основные инструменты для разработки цифровых архитектур в лабораторной части курса. Затем мы обсудим большие массивы памяти — ОЗУ, ПЗУ и программируемые логические устройства.

Что такое основные строительные блоки?

Ученые когда-то считали, что самым фундаментальным строительным блоком материи является частица, называемая атомом. Теперь мы знаем, что атом состоит из множества более мелких частиц, известных как субатомные частицы. Каждый атом содержит центральное ядро, называемое ядром, состоящее из частиц, называемых протонами и нейтронами.

Что такое основные строительные блоки в компьютерной архитектуре?

Основными строительными блоками электронного компьютера общего назначения являются процессор, память и устройства ввода и вывода (собирательно называемые вводом-выводом). Каждый из этих строительных блоков подключен к общей «шине», которая представляет собой пучок проводов для передачи электрических сигналов, эквивалентных двоичным нулям или единицам.