К аппаратным средствам компьютера относятся

На следующем рисунке показаны основные компоненты аппаратных средств персонального компьютера, отмеченные в соответствии с приведенными ранее группами.

Типы аппаратных компонентов персонального компьютера

Процессор

Процессор в известном смысле похож на «мозг» компьютера, т.е. компонент, который организует и выполняет команды (инструкции — instructions), предоставляемые пользователем или программой. Основные компоненты для обработки данных и процессоры современных РС приведены на следующих рисунках.

Основные компоненты для обработки данных
Процессор Pentium Pro фирмы Intel Процессор компании Motorola Процессор компании NEC
Все передачи данных в компьютере координирует устройство управления в составе процессора

Основная память

Самое важное, что нужно знать о RAM — это то, что она является энергозависимой (volatile), т.е. для ее работы необходимо подавать электропитание. При выключении компьютера все содержание RAM исчезает.

На быстродействие (скорость — speed) и возможности компьютера очень сильно влияет емкость (объем) имеющейся в нем памяти RAM. Здесь действует простое правило: чем больше памяти RAM имеет компьютер, тем выше его скорость и шире возможности. Единицей измерения емкости памяти является байт (byte) — память, необходимая для хранения 8-битового кода одного символа. Обычно память компьютера настолько велика, что приходится пользоваться более крупными, производными от байта единицами:

  • Килобайт (КБ) содержит примерно тысячу байтов (точное значение равно 1024).
  • Мегабайт (МБ) содержит примерно миллион байтов (точное значение 1 048 576).
  • Гигабайт (ГБ) содержит примерно миллиард байтов (точное значение 1 073 741 824).
Память RAM
В персональных компьютерах микросхемы RAM расположены на небольших схемных платах, которые вставляются в слоты на материнской плате
Компоновка материнской платы и ее расположение в корпусе компьютера

Устройства ввода и вывода

Устройства ввода

Наиболее распространенным устройством ввода является клавиатура (keyboard), которая воспринимает от пользователя буквы, числа и команды. Сейчас стандартным устройством ввода стала мышь (mouse), которая предоставляет пользователю возможность рисовать на экране и вводить команды, перемещая мышь по плоской поверхности и нажимая (clicking) ее кнопки. В качестве устройств ввода применяются также трэкболы, джойстики, сканеры, планшеты, цифровые камеры, микрофоны и др.

Функция устройства вывода заключается в том, чтобы представить обработанные данные пользователю. Самыми распространенными устройствами вывода являются дисплейный экран, называемый монитором (monitor), и принтер (printer). Компьютер посылает вывод на монитор, когда пользователю требуется только посмотреть вывод. Результаты посылаются на принтер, когда пользователю нужна бумажная копия (hard copy).

Некоторые типы устройств могут выполнять и ввод, и вывод. К ним относятся, в частности, коммуникационные устройства, которые могут соединить один компьютер с другим с образованием компьютерной сети. Среди коммуникационных устройств особое место занимают модемы (modems), позволяющие компьютерам взаимодействовать по телефонным линиям, а также сетевые интерфейсные карты, предоставляющие пользователям возможность объединения группы компьютеров для разделения данных и устройств.

Устройства вывода

Внешняя память

Удобно считать внешнюю память электронным шкафом, а основную память — электронным рабочим местом. Когда пользователю требуется поработать с программой или набором данных, компьютер отыскивает их в шкафу и помещает копию на рабочий стол. По окончании работы с программой или данными новая версия помещается в шкаф. Имеются три основных различия между памятью RAM и дисковой памятью:

  1. В дисковой памяти имеется намного больше места, чем в памяти RAM.
  2. Дисковая память сохраняет свое содержание при выключении компьютера, а программа или данные, переданные в память RAM, исчезают при выключении компьютера.
  3. Диск намного дешевле памяти RAM.

Самым распространенным носителем для внешней памяти является магнитный диск. Он представляет собой круглый твердый объект, который вращается с большой скоростью. Содержащее диск устройство называется дисковым накопителем (disk drive). Некоторые диски встроены в накопитель и не предназначены для удаления, а другие накопители допускают удаление и замену дисков. Большинство персональных компьютеров имеют несменный жесткий диск. Кроме того, в них имеется один накопитель на гибких дисках (дискетах), который допускает замену дискет. Обычно жесткий диск может хранить намного больше данных, чем дискета, поэтому жесткие диски служат основным «шкафом» для компьютеров. Дискеты используются для загрузки новых программ или данных на жесткий диск, обмена данными с другими пользователями и хранения резервных копий данных, находящихся на жестком диске.

Читайте также:  Драйвер сканер bearpaw 2448cs plus
Устройства внешней памяти

Жесткий диск Накопитель Zip

Среди других устройств внешней памяти можно отметить накопители CD-ROM, ленточные накопители, оптические накопители, сменные жесткие диски и многие другие. Самым распространенным устройством внешней памяти после накопителей на жестких и гибких дисках является накопитель CD-ROM. Компакт-диски (Compact Disc — CD) относятся к устройствам оптической памяти и могут хранить 650 МБ данных, т.е. в 450 раз больше гибкого диска. Название CD-ROM означает Compact Disc-Read Only Memory и показывает, что с компакт-диска можно только считывать информацию, а изменить ее невозможно. Максимальная емкость новейших оптических дисков DVD (Digital Versatile Disc) составляет до 18 ГБ (!).

Аппара́тное обеспече́ние [1] [2] [3] [4] , аппаратные средства, компьютерные комплектующие, «железо», (англ. hardware ) — электронные и механические части вычислительного устройства, входящие в состав системы или сети, исключая программное обеспечение и данные (информацию, которую вычислительная система хранит и обрабатывает). Аппаратное обеспечение включает: компьютеры и логические устройства, внешние устройства и диагностическую аппаратуру, энергетическое оборудование, батареи и аккумуляторы [5] . К аппаратному обеспечению относятся устройства, образующую конфигурацию компьютера. Различают внутренние и внешние устройства. Согласование между отдельными узлами и блоками выполняется с помощью аппаратно-логических устройств, называемых аппаратными интерфейсами. Стандарты на аппаратные интерфейсы называют протоколами. Протокол — это совокупность технических условий, которые должны быть обеспечены разработчиками устройств. Персональный компьютер — универсальная техническая система, конфигурацию которой можно изменять по мере необходимости.

Содержание

Компьютер [ править | править код ]

Аппаратное обеспечение вычислительных систем — обобщённое название оборудования, на котором работают компьютеры и сети компьютеров.

К аппаратному обеспечению обычно относят:

Некоторая часть задач, выполняемая аппаратным обеспечением может быть выполнена частично или полностью с помощью программной эмуляции, например, в персональных компьютерах часто используется программная реализация протоколов связи модемов, программная эмуляция функций отрисовки 3D изображений. Обычно перенос выполняемой задачи из аппаратной части в программную уменьшает стоимость оборудования, но увеличивает нагрузку на центральный процессор.

В случае существенной нагрузки на процессор определённого рода задачами, для повышения производительности производят обратную операцию: аппаратно реализуют часть алгоритма, уменьшая участие процессора в выполнении алгоритма.

Примеры аппаратной реализации алгоритмов, которые могли бы быть реализованы программно:

Архитектура [ править | править код ]

Под архитектурой аппаратного обеспечения компьютера понимаются внутренние компоненты компьютера и подключенные к нему устройства ввода (как компьютерная мышь и клавиатура) и устройства вывода (монитор). Внутренние компоненты компьютера вместе представляют собой вычислительное и управляющее устройство, объединённое шиной. Более распространены обозначения процессор, оперативная память и жесткий диск. Шина соединяет отдельные компоненты в сложную систему, так как без шины разрозненные детали не смогли бы функционировать. Процессор или ЦПУ определяет основную скорость работы компьютера. Требования к тактированию ЦПУ и собственной мощности процессора постоянно увеличиваются, так как и предъявляемые к технике требования тоже растут. Программное обеспечение, которое позже устанавливается на компьютер, требует все большей мощности процессора.

Термин архитектура распространяется на устройство комплектной системы, так как отдельные компоненты должны быть друг с другом согласованы, чтобы гарантировать бесперебойное протекание процесса. В противном случае в будущем это приведёт к проблемам с компьютером. Если элемент не подходит к другим компонентам, то они так же не могут потреблять полную мощность. Отдельные составные блоки, такие, как процессор, оперативная память или шина, при сборке корпуса должны составлять одно целое. Иначе подключенное к процессору программное обеспечение не сможет выполнять свои задачи в полной мере и обращение с компьютером будет усложнено.

Читайте также:  К157уд2 где можно выпаять

Современные компьютеры для обеспечения максимальной производительности и корректной работы используют аппаратные и программные средства, которые очень связаны между собой и четко взаимодействуют в разных направлениях. Сейчас коснемся рассмотрения аппаратных средств, поскольку изначально именно они занимают главенствующее положение в обеспечении работоспособности любой компьютерной или даже мобильной системы.

Аппаратные средства систем: общая классификация

Итак, с чем же мы имеем дело? На самом деле комплекс аппаратных средств знаком всем и каждому. По сути, многие пользователи называют его компьютерным «железом». Действительно, аппаратные средства — это именно «железные», а не программные компоненты любой компьютерной системы. В самом простом варианте классификации они разделяются на внутренние и внешние.

Кроме того, в таком разделении можно выделить три основных и наиболее содержательных класса устройств:

  • устройства ввода;
  • устройства вывода;
  • устройства хранения информации.

Естественно, отдельно стоит отметить и главные элементы компьютерных систем вроде материнской платы, процессора и т. д., не входящие ни в один из вышеперечисленных классов и являющиеся базовыми элементами, без которых ни один компьютер попросту работать не будет.

Базовые элементы компьютера

Описывая аппаратные средства любого компьютера, начать стоит с самого главного элемента — материнской платы, на которой расположены все внутренние элементы. И к ней же за счет применения разного рода разъемов и слотов подключаются внешние устройства.

Сегодня существует достаточно много разновидностей «материнок» и их производителей. Правда, такие платы для стационарных компьютеров и ноутбуков и по форме, и по расположению отдельных элементов могут различаться. Тем не менее суть их применения в компьютерных системах не меняется.

Второй по важности элемент — центральный процессор, который отвечает за быстродействие. Одной из главных характеристик является тактовая частота, выраженная в мега- или гигагерцах, а проще говоря, величина, определяющая, сколько элементарных операций может производить процессор за одну секунду. Нетрудно догадаться, что быстродействие есть не что иное, как отношение количества операций к числу тактов, которое необходимо для выполнения (вычисления) одной элементарной операции.

Аппаратные средства компьютера невозможно себе представить без планок оперативной памяти и жестких дисков, которые относятся к устройствам хранения. О них будет сказано несколько позже.

Программно-аппаратные средства

В современных компьютерах применяются и устройства гибридного типа, такие, например, как ПЗУ или постоянная энергонезависимая память CMOS, которая является основой базовой системы ввода/вывода, называемой BIOS.

Это не только «железный» чип, распложенный на материнской плате. В нем имеется собственная микропрограмма, позволяющая не только хранить неизменяемые данные, но и проводить тестирование внутренних компонентов и периферийных устройств в момент включения компьютера. Наверное, многие владельцы стационарных ПК замечали, что в момент включения слышен сигнал системного динамика. Это как раз и свидетельствует о том, что проверка устройств прошла успешно.

Средства ввода информации

Теперь остановимся на устройствах ввода. На данный момент их разновидностей можно насчитать достаточно много, а судя по развитию IT-технологий, вскоре их станет еще больше. Тем не менее базовыми в этом списке принято считать следующие:

  • клавиатура;
  • мышь (трекпад для ноутбуков);
  • джойстик;
  • цифровая камера;
  • микрофон;
  • внешний сканер.

Каждое из этих устройств позволяет ввести разный тип информации. К примеру, с помощью сканера вводится графика, с помощью камеры — видеоизображение, на клавиатуре — текст и т. д. Однако и мышь, и трекпад в дополнение ко всему являются еще и контроллерами (манипуляторами).

Что касается клавиатуры, контролирующие функции в ней используются через кнопки или их сочетания. При этом можно получить и доступ к определенным функциям, параметрам и командам операционных систем или другого программного обеспечения.

Средства вывода информации

Аппаратные средства невозможно представить себе и без устройств вывода. В стандартном списке присутствуют следующие:

  • монитор;
  • принтер;
  • плоттер;
  • звуковая и видеосистема;
  • мультимедийный проектор.

Здесь основным является компьютерный монитор или экран ноутбука. Понятно ведь, что при современных методах объектно-ориентированного программирования взаимодействие с пользователем осуществляется через графический интерфейс, хотя в равной степени такая ситуация применима и к системам, в которых предполагается ввод команд. В любом случае пользователь должен видеть то, что отображается на экране.

Читайте также:  Иностранные фильмы снятые в россии

Что же касается остальных элементов, они желательны, хотя и не обязательны (ну разве что графический адаптер, без которого современные системы могут и не работать).

Средства хранения информации

Наконец, один и самых важных классов — устройства хранения информации. Их наличие, будь то внутренние компоненты или внешние носители, просто обязательно. К этому классу относят следующие разновидности:

  • жесткий диск (винчестер);
  • оперативная память;
  • кэш-память;
  • внешние накопители (дискеты, оптические диски, USB-устройства).

Иногда сюда включают также систему BIOS с CMOS-памятью, однако, как уже было сказано выше, это скорее гибридные устройства, которые можно отнести в равной степени к разным категориям.

Безусловно, главное место здесь занимают жесткие диски и «оперативка». Жесткий диск — это аппаратное средство информации (вернее, средство ее хранения), ведь на нем она хранится постоянно, а в оперативной памяти — временно (при запуске или функционировании программ, копировании содержимого в буфер обмена и т. д.).

При выключении компьютера оперативная память автоматически очищается, а вот информация с винчестера никуда не девается. В принципе, сейчас с винчестером конкурируют и съемные носители вроде USB-устройств большой емкости, а вот дискеты и оптические диски уходят в небытие хотя бы по причине их малой емкости и возможности физических повреждений.

Устройства связи

Необязательным классом, хотя в современном мире и очень востребованным, можно назвать и устройства, отвечающие за обеспечение связи как между отдельными компьютерными терминалами, связанными напрямую, так и в сетях (или даже на уровне выхода в Интернет). Здесь из основных устройств можно выделить такие:

  • сетевые адаптеры;
  • маршрутизаторы (модемы, роутеры и т. д.).

Как уже понятно, без них не обойтись при организации сетей (стационарных или виртуальных), при обеспечении доступа во Всемирную паутину. А ведь мало кто сегодня знает, что два компьютера, например, можно соединять посредством кабеля напрямую, как это делалось лет двадцать назад. Конечно, это выглядит несколько непрактично, тем не менее, забывать о такой возможности не стоит, особенно когда нужно копировать большие объемы информации, а подходящего носителя под рукой нет.

Устройства безопасности и защиты данных

Теперь еще об одном типе устройств. Это аппаратные средства защиты, к которым можно отнести, например, «железные» сетевые экраны, называемые еще файрволлами (firewall с английского — «огненная стена»).

Почему-то сегодня большинство юзеров привыкло, что файрволл (он же брэндмауэр) представляет собой исключительно программный продукт. Это не так. При организации сетей с повышенным уровнем безопасности применение таких компонентов не то что желательно, а иногда даже просто необходимо. Согласитесь, ведь программная часть не всегда справляется со своими функциями и может вовремя не отреагировать на вмешательство в работу сети извне, не говоря уже о доступе к конфиденциальной информации, хранящейся на жестких дисках компьютеров или серверов.

Взаимодействие программных и аппаратных средств

Итак, аппаратные средства мы вкратце рассмотрели. Теперь несколько слов о том, как они взаимодействуют с программными продуктами.

Согласитесь, у операционных систем, которые и обеспечивают доступ пользователя к вычислительным возможностям ПК, есть свои требования. Современные «операционки» пожирают столько ресурсов, что с устаревшими процессорами, в которых не хватает вычислительной мощности, или при отсутствии необходимого объема оперативной памяти они работать просто не будут. Это, кстати, в равной степени относится и к современным прикладным программам. И, конечно же, это далеко не единственный пример подобного взаимодействия.

Заключение

Напоследок стоит сказать, что аппаратная часть современного компьютера была рассмотрена достаточно кратко, однако сделать выводы о классификации основных элементов системы можно. Кроме того, стоит обратить внимание, что компьютерная техника развивается, а это ведет еще и к тому, что внешних и внутренних устройств разного типа появляется все больше (взять хотя бы виртуальные шлемы). Но что касается базовой конфигурации, в данном случае приведены самые главные компоненты, без которых сегодня невозможно существование ни одной компьютерной системы. Впрочем, здесь по понятным причинам не рассматривались мобильные девайсы, ведь у них устройство несколько отличается от компьютерных терминалов, хотя и имеется довольно много общего.

">