Урок 21. Аппаратные средства компьютера

Что такое аппаратное обеспечение (Hardware)?

Аппаратное обеспечение (Hardware) — это все физические, материальные компоненты компьютера, которые мы можем потрогать: процессор, память, системная плата, монитор, клавиатура и т.д.

В основе построения подавляющего большинства современных компьютеров лежит принцип фон Неймана, который предусматривает:

1. Наличие процессора, состоящего из арифметико-логического устройства (АЛУ) и устройства управления (УУ).

2. Память для хранения программ и данных.

3. Устройства ввода и вывода информации.

4. Хранение программ и данных в одной памяти (принцип хранимой программы).

Современная архитектура ПК является магистрально-модульной и основывается на шинной архитектуре.

2. Центральный процессор (ЦП, CPU — Central Processing Unit)

Назначение: Это "мозг" компьютера. Он выполняет программный код, находящийся в оперативной памяти, производит арифметические и логические вычисления, управляет работой всех остальных устройств.

Ключевые характеристики:

• Тактовая частота: Измеряется в гигагерцах (ГГц). Определяет количество операций, которые процессор может выполнить за одну секунду. Чем выше частота, тем выше производительность (но не всегда, есть и другие факторы).

• Количество ядер: Современные процессоры имеют несколько ядер (2, 4, 6, 8 и более). Каждое ядро может обрабатывать свой поток команд, что позволяет эффективно работать в многозадачном режиме.

• Разрядность: Определяет объем информации, обрабатываемой за один такт (32 или 64 бита). Современные процессоры — 64-битные.

• Кэш-память: Сверхбыстрая память, расположенная внутри процессора. Нужна для временного хранения часто используемых данных и команд. Бывает нескольких уровней (L1, L2, L3).

Производители: Intel (Core i3/i5/i7/i9), AMD (Ryzen 3/5/7/9).

3. Системная (материнская) плата (Motherboard)

Назначение: Это главная плата компьютера, которая обеспечивает механическое крепление и электрическую связь между всеми критически важными компонентами: процессором, памятью, видеокартой, накопителями и др.

Основные компоненты материнской платы:

• Сокет (Socket) — разъем для установки процессора.

• Чипсет (Chipset) — набор микросхем, который является "связующим звеном" между процессором и остальными устройствами. Определяет возможности платы (тип поддерживаемой памяти, количество портов и т.д.).

• Слоты оперативной памяти (DIMM) — разъемы для установки модулей ОЗУ.

• Слоты расширения (чаще всего PCI-Express x16 для видеокарты и PCI-Express x1 для других плат).

• Разъемы для накопителей (SATA, M.2 для SSD).

• Порты ввода/вывода: USB, Ethernet (сетевой), аудиоразъемы, HDMI/VGA (часто), PS/2 (иногда).

4. Оперативная память (ОЗУ, RAM — Random Access Memory)

Назначение: Это быстрая, энергозависимая память, в которой хранятся данные и команды, обрабатываемые процессором во время работы компьютера. При выключении питания все данные из ОЗУ стираются.

Ключевые характеристики:

• Объем: Измеряется в гигабайтах (ГБ). Современный стандарт — от 8 ГБ. Для игр и серьезных задач рекомендуется 16 ГБ и более.

• Тип (поколение): Определяет скорость работы (DDR3, DDR4, DDR5). DDR4 и DDR5 — современные стандарты.

• Тактовая частота: Измеряется в мегагерцах (МГц). Чем выше, тем быстрее обмен данными с процессором.

5. Внешняя (долговременная) память

Назначение: Для долговременного хранения данных (программ, документов, фото, видео) после выключения питания.

Основные виды:

• Жесткий диск (HDD — Hard Disk Drive): Устройство с магнитными дисками. Преимущества: большой объем при низкой цене. Недостатки: низкая скорость, чувствительность к ударам.

• Твердотельный накопитель (SSD — Solid State Drive): Устройство на основе flash-памяти (как большая флешка). Преимущества: очень высокая скорость чтения/записи, бесшумность, устойчивость к ударам. Недостаток: высокая цена за гигабайт.

• Гибридные решения (SSHD): Комбинация HDD и небольшого SSD-кэша.

Подключение: Через интерфейсы SATA или более скоростной PCI-Express (M.2).

6. Видеокарта (Видеоадаптер, GPU — Graphics Processing Unit)

Назначение: Обработка графических данных и формирование изображения на мониторе. Может быть интегрированной (встроенной в процессор или чипсет) или дискретной (отдельной платой).

Ключевые компоненты дискретной видеокарты:

• Графический процессор (GPU) — специализированный процессор для расчетов связанных с графикой.

• Видеопамять (VRAM) — быстрая память для хранения текстур и данных изображения.

• Система охлаждения (радиатор и вентилятор(ы)).

Основная характеристика: Производительность в играх и графических приложениях.

7. Блок питания (БП, PSU — Power Supply Unit)

Назначение: Преобразует переменный ток из розетки (220В) в постоянный ток низкого напряжения (+12В, +5В, +3.3В), необходимый для компонентов компьютера. Обеспечивает стабильное электропитание.

Ключевая характеристика: Мощность (измеряется в Ваттах — Вт). Должна быть с запасом относительно суммарного энергопотребления всех компонентов системы.

8. Устройства ввода и вывода (Периферийные устройства)

• Устройства ввода: Для передачи информации от человека к компьютеру.

  • Клавиатура, мышь, сканер, микрофон, веб-камера, графический планшет.

• Устройства вывода: Для передачи информации от компьютера к человеку.

  • Монитор, принтер, колонки, наушники.

• Устройства ввода-вывода:

  • Сетевой адаптер, Bluetooth-адаптер, флеш-накопитель (USB Flash Drive).

Заключение и выводы

Современный компьютер — это сложная система, где каждый компонент выполняет свою важную функцию. Производительность компьютера в целом зависит от слаженной работы всех его частей, и "слабое звено" (например, мало ОЗУ или медленный HDD) может свести на нет преимущества мощного процессора. Понимание устройства ПК необходимо для его грамотного выбора, сборки, модернизации и ремонта.

Видео урок по данному уроку от учителя информатики Трашкова Олега Леонидовича