За последние несколько десятилетий технология персональных компьютеров прошла долгий путь и продолжает развиваться удивительными темпами. Машины, которые раньше едва умещались в огромных пространствах, теперь легко помещаются на ладони. Они не только уменьшились в размерах.
Устройство компьютера
Компьютер в обычном понимании состоит из системного блока, монитора, клавиатуры, мыши и звуковой системы. К нему можно подключить геймпад, принтер, сканер и многие другие устройства.
Однако самой важной, сложной и дорогой частью компьютера является системный блок. По сути, это компьютер (в классическом понимании). Остальные устройства предназначены только для ввода и вывода информации в различных форматах. По этой причине их называют периферийными устройствами (английское слово peripheral переводится как «второстепенный, внешний, окружающий, удаленный»).
Добавление в систему более современного монитора, клавиатуры или мыши может облегчить просмотр фильмов, набор текста или игры, но не улучшит возможности компьютера. Даже если одно из периферийных устройств отключено, компьютер продолжает работать, поскольку все вычисления происходят в системном блоке.
Этот релиз касается структуры.
Системный модуль состоит из нескольких основных частей, без которых компьютер не может функционировать: материнской платы, процессора, оперативной памяти, постоянной памяти и блока питания. Решающим является также наличие видеокарты, без которой невозможен вывод графической информации с компьютера.
Внутри системного модуля могут быть установлены другие устройства, которые являются «внутренним» аналогом периферийных устройств и не могут быть извлечены (телевизионные приемники, карты видеозаписи, звуковые карты, модемы, модули Wi-Fi, накопители, кардридеры и т.д.).
Материнская плата
Основой любого компьютера (системным модулем) является материнская плата (MB, mainboard, разговорное). Не заметить материнскую плату, открыв крышку системного блока (она самая большая), невозможно.
Основная плата — это место, где подключены основной процессор, оперативная память, видеокарта, устройства хранения данных и т.д. На основной плате также расположены разъемы USB и другие разъемы для подключения других устройств (см. схему). Основная задача материнской платы — соединить все эти компоненты вместе и заставить их работать как единое целое.
Подробнее о материнской плате читайте здесь.
Процессор
Основной микросхемой компьютера является центральный процессор. Он выполняет все ваши инструкции и «управляет» остальным оборудованием. Он напрямую отвечает за производительность и возможности вашего компьютера.
Конструкция процессора фактически представляет собой небольшую печатную плату с множеством выводов с одной стороны и плоским металлическим корпусом с другой (см. рисунок). Внутри него находится чрезвычайно сложная микроструктура, состоящая из миллионов транзисторов. Более подробную информацию о процессоре можно найти здесь.
Процессор устанавливается на материнской плате в разъем, называемый сокетом процессора. Существует множество типов сокетов, каждый из которых позволяет использовать только определенный тип процессора (с одним и тем же сокетом). Например, на материнскую плату можно установить только процессоры Intel Celeron, Pentium, Core i3, Core i5 и Core i7 с разъемом LGA1151. Для процессоров AMD (Athlon, Phenom, Ryzen и т.д.) нужны материнские платы с другими подходящими сокетами.
Блок охлаждения расположен над материнской платой процессора. Наиболее распространенной формой охлаждения является теплоотвод с вентилятором (радиатором) для отвода тепла (см. рисунок). Это также важная часть компьютера, поскольку без охлаждения процессор будет перегреваться, и когда он достигнет критической температуры (у каждой модели процессора она своя), компьютер выключится. Компьютер нельзя перезагружать, пока процессор не остынет.
Важно нанести слой термопасты между кулером и процессором. Подробнее об этом читайте здесь.
В компьютере всегда есть рабочая память (также называемая для краткости оперативной памятью). Это очень быстрый буфер памяти, который используется процессором. В упрощенном виде его назначение можно объяснить следующим образом.
Как устроен компьютер — из каких частей он состоит — самый оптимальный корпус midi-tower
- Midi-Tower, размеры 500x200x450 мм (оптимально в 2021 году),
Это самый распространенный тип дел. Преимущества очевидны. Он обладает отличной емкостью и прекрасно подходит к стандартным материнским платам ATX.
- Вы можете установить несколько жестких дисков, дискет и 2 видеокарты. Или даже 3. Эти корпуса имеют хорошо продуманную систему циркуляции воздуха.
Можно также установить несколько больших вентиляторов, включая вентиляцию для жестких дисков. В общем, одни преимущества и мало недостатков.
Более просторное и вместительное шасси. Подходит для увлеченных геймеров! Также в таком корпусе можно разместить большие и мощные блоки питания (до 1600 Вт, несколько видеокарт, 4-5 жестких дисков, различные накопители и т.д.).
Системный корпус (на разговорном языке системник) — это корпус с его компонентами. Пустой системный корпус без компонентов — это просто аппаратная коробка, называемая корпусом компьютера.
- Это слот для компонентов компьютера. В него устанавливаются различные компоненты (материнская плата, видеокарта, кулер и т.д.).
Чтобы научиться настраивать компьютер, необходимо понять концепцию системного модуля. Системный модуль (системный компьютер) — это самая важная часть настольного компьютера.
Это, так сказать, его «мозг». Когда вы заглянете внутрь и увидите «начинку», вам может показаться, что все немного сложно и запутанно.
Внутри системного блока расположены комплектующие
- Электропитание,
- системная плата (материнская плата, «мать»),
- процессор,
- жесткий диск (HDD, «hard»),
- система охлаждения (теплоотвод + радиатор), «башня»,
- память (RAM),
- видеокарта (может быть интегрирована в процессор),
- звуковая карта (может быть встроена в материнскую плату),
- Привод DVD (Blu-ray),
- Другие устройства (ТВ-приемник, устройство чтения карт памяти и т.д.).
Блок питания предназначен для подачи питания на все компоненты системного блока. Кроме того, блок питания доступен с различными уровнями мощности. Например, 450 Вт, 500 Вт, 750 Вт, 1200 Вт.
Блоки питания часто продаются с корпусом или без него. Как правило, блок питания подбирается под конкретную видеокарту. Чем мощнее видеокарта, тем больше мощности вам требуется.
Материнская плата
Чтобы понять, как работает компьютер, необходимо знать механику материнской платы. Материнская плата — это печатная плата, на которой смонтированы почти все устройства компьютера.
- Материнская плата содержит гнездо для процессора, слоты для памяти, гнездо для батарейки BIOS и слоты для видеокарты и других устройств.
Основными компонентами материнской платы являются северный и южный мосты. Северный мост — это специальный чипсет, который отвечает за работу оперативной памяти и видеопроцессора.
Южный мост — это контроллер для периферийных устройств, который отвечает за работу IDE, SATA и т.д. интерфейсы. Другими словами, северный и южный мосты — это два основных чипа на материнской плате, которые отвечают за работу всей системы.
Центральный процессор — это специальный чип, выполняющий вычислительные и обрабатывающие функции. Он отвечает за обработку информации.
- Кроме того, центральный процессор содержит миллионы транзисторов. Это чрезвычайно сложное электронное устройство, настоящее достижение современных высоких технологий!
Существует только 2 производителя процессоров — Intel и AMD. Например, современные серии процессоров от Intel — это Core i3, i5, i7.
Итак, мы добрались до жесткого диска
Жесткий диск (HDD или SSD)
Каждый, кто хочет разобраться во внутреннем устройстве компьютера, должен знать о жестких дисках. Жесткий диск является расходным материалом.
- Они очень часто выходят из строя, поэтому всегда полезно иметь копию всех важных данных! Жесткий диск (запоминающее устройство, магнитное запоминающее устройство, жесткий диск, HDD, «хард») — один из основных компонентов системного накопителя.
Это чрезвычайно сложное устройство и важный компонент компьютера. Он состоит из металлических «блинов», магнитных считывающих головок и электронных компонентов.
На него устанавливаются операционная система, драйверы и программное обеспечение. Состояние жесткого диска влияет на работу компьютера.
- Запись на жесткий диск осуществляется с помощью магнитного поля. При движении магнитные головки не касаются металлических пластин.
Это деталь, которая чаще всего выходит из строя, потому что состоит из миллионов и миллиардов секторов с конечным сроком службы.
И даже если один или два сектора из миллиона выйдут из строя, торможение и замерзание не заставят себя ждать. При создании компьютера SSD является основой!
- Вместо жесткого диска лучше выбрать быстрый, надежный и современный твердотельный накопитель. О преимуществах и возможностях этих дисков вы можете прочитать в моей статье о твердотельных накопителях.
Основными производителями жестких дисков являются Seegate, WD, Toshiba и Hitachi. Самыми надежными считаются накопители WD (Western Digital).
Теперь поговорим о системе охлаждения компьютера.
Система охлаждения обычно состоит из радиатора, который крепится к процессору с помощью термопасты, и радиатора (вентилятора), который обдувает тот же радиатор.
- Иногда система также включает медные тепловые трубки для лучшего рассеивания тепла. Иногда такую систему также называют «башней» (кулер + радиатор представляют собой довольно высокую конструкцию).
Кроме того, очень часто, особенно в ноутбуках, термопаста настолько сильно прилипает к процессору, что ее очень трудно удалить.
В таких случаях может потребоваться немедленная помощь, поскольку в таких условиях «кристалл» процессора повреждается под воздействием высоких температур.
ОПЕРАТИВНАЯ ПАМЯТЬ
Оперативная память — это память компьютера, в которой временно хранятся данные, обрабатываемые процессором.
Сложные программы требуют больших объемов оперативной памяти, например, для Photoshop необходимо около 4 Гб, а лучше 8-16 Гб.
Графическая карта (графический процессор, GPU)
Видеокарта (графический адаптер) — это устройство с собственным графическим процессором (ускорителем), который отвечает за формирование графического изображения на экране.
- В настоящее время существует 2 гиганта, которые производят самые мощные видеокарты. Это NVIDIA и AMD. Наиболее важными показателями являются размер шины (64 бит, 128 бит, 256 бит), тип и объем видеопамяти.
Кроме того, каждый модуль можно легко снять и заменить на системные блоки midi и full-tower. Его можно заменить точно таким же устройством или более мощным.
Чтобы научиться настраивать компьютер, необходимо понять концепцию системного модуля. Системный модуль (системный компьютер) — это самая важная часть настольного компьютера.
Жизненно важные части любого компьютера
Компьютеры состоят из ряда электронных чипов, каждый из которых выполняет определенную функцию. Наиболее важные части любого компьютера включают.
- Материнская плата,
- жесткий диск,
- процессор,
- ОПЕРАТИВНАЯ ПАМЯТЬ,
- видеокарта,
- источник питания и
- другие дополнительные аксессуары,
- например, жесткие диски и беспроводные сетевые карты.
Материнская плата
Материнская плата — это большая печатная плата (печатная плата или PCB, как ее иногда называют в беспроводной связи), к которой крепятся все остальные части компьютера.
p, blockquote 8,0,0,0,0 —> Материнская плата компьютера
Материнская плата действует как станция управления, которая соединяет и интегрирует другие части (отсюда и название «материнская плата»).
p, blockquote 9,0,0,0,0 —>
Например, процессор, память и видеокарта напрямую подключены к материнской плате. Также часто графическая карта устанавливается непосредственно на материнскую плату. Каждый из этих компонентов компьютера имеет дело с различными аспектами обработки информации.
p, blockquote 10,0,0,0,0 —>
Оперативная память
В основной памяти хранится текущая рабочая информация в компьютере. Когда вы открываете какую-либо программу, например, интернет-браузер, часть рабочей памяти резервируется для этого браузера.
p, blockquote 11,0,0,0,0 —> Оперативная память компьютера
Вся информация в оперативной памяти автоматически удаляется при выключении компьютера. Пользователь может сохранять свои проекты (тексты, картинки и т.д.), например, на жестком диске.
p, blockquote 12,0,0,0,0 —>
Процессор и видеокарта
Процессор и видеокарта обрабатывают информацию, необходимую для различных функций компьютера.
p, blockquote 13,0,0,0,0 —>
Например, запуск игры на компьютере требует постоянного анализа информации. Эту задачу выполняют центральный процессор и видеокарта.
p, blockquote 14,0,1,0,0 —> Процессор
Центральный процессор получает, обрабатывает и отправляет обработанную информацию на другие устройства компьютера. Графическая карта, с другой стороны, обеспечивает обработку и отображение информации на экране компьютера (отсюда и название «графическая карта»).
p, blockquote 15,0,0,0,0 —>
Жёсткий диск
Жесткий диск служит в качестве памяти для долговременного хранения информации. На компьютерном жаргоне жесткий диск также называется
- жесткий диск,
- иногда называемый жестким диском, или
- жесткий диск.
Последнее название происходит от английского: hard disk — жесткий диск.
p, blockquote 17,0,0,0,0 —> Жесткие диски
Информация хранится в оперативной памяти только во время работы компьютера (энергозависимая память).
p, blockquote 18,0,0,0,0 —>
Информация также сохраняется на жестком диске, когда компьютер выключен (также называется энергонезависимой памятью).
Операционная система
h2 3,0,0,0,0 —> Различные операционные системы
Сочетание аппаратных средств создает компьютер, который может выполнять сложные вычисления и имеет большую память для хранения информации. Но без пользовательского интерфейса (без возможности его использования человеком) работа компьютера была бы бессмысленной.
p, blockquote 27,0,0,0,0 —>
В этом и заключается цель операционной системы: позволить обычным пользователям, т.е. не специально обученным программистам или системным администраторам, а обычным людям, получить доступ к ресурсам своего компьютера.
p, blockquote 28,1,0,0,0 —>
Операционная система устанавливается на жесткий диск компьютера.
Основными типами операционных систем являются
- Окна,
- Android,
- Mac OS или
- Linux.
Операционная система — это большая программа, состоящая из большого количества системных файлов. Операционная система создает визуальные (четкие, понятные) интерфейсы для обычных, а иногда и необученных пользователей, чтобы эти пользователи могли получать доступ к информации и управлять компьютером.
p, blockquote 31,0,0,0,0 —>
Прикладные программы
Одной операционной системы недостаточно для успешной работы с компьютером, она лишь позволяет использовать вычислительную мощность компьютера. Вам также нужны приложения для выполнения «полезной» работы. «Прикладные», поскольку они помогают пользователям выполнять относительно прикладные задачи, такие как работа с текстом, поиск информации в Интернете, рисование картинок и проектов, прослушивание музыки, просмотр фильмов и т.д.
p, blockquote 32,0,0,0,0 —>
Для выполнения одной и той же задачи можно использовать множество различных приложений. Например, вы можете редактировать текст с помощью Блокнота или Microsoft Office Word. Блокнот предлагает один из способов редактирования текста, в то время как Word предлагает гораздо более широкий спектр возможностей редактирования. Однако в обоих случаях вы можете распечатать или отредактировать текст.
p, blockquote 33,0,0,0,0 —>
Фильмы также можно смотреть с помощью различных программ. К ним относятся Flash Player как часть интернет-браузера, Windows Media Player как часть операционной системы Windows, Real Player и т.д. Выбор зависит от многих факторов, например, от предпочтений пользователя, формата просмотра, требований к качеству изображения и звука и т.д.
p, blockquote 34,0,0,0,0 —>
Вы можете редактировать и рисовать фотографии с помощью довольно простой программы Windows Paint или, например, с помощью мощных программ Photo Shop или Corel Draw, которые, возможно, предлагают больше возможностей для редактирования фотографий, но гораздо сложнее в освоении и обращении.
p, blockquote 35,0,0,0,0 —>
Internet Explorer в составе Windows, Mozila Firefox, Google Chrome и другие. Выбор зависит от многих факторов. На это в первую очередь влияют предпочтения пользователей компьютеров, а также предлагаемый комфорт, дополнительные услуги, возможность адаптации браузера под задачи пользователя и т.д.
Связываем всё вместе
В целом, компьютеры — это очень удачная и чрезвычайно полезная комбинация аппаратного и программного обеспечения. На вопрос «Как работает компьютер?» можно ответить следующей формулой:
p, blockquote 40,0,0,0,0 —>
Или то же самое «по-русски»,
p, blockquote 42,0,0,1,0 —>
Эта формула показывает, что проблемы, возникающие в компьютере, связаны со следующими факторами
- Либо аппаратная часть компьютера (т.е. аппаратное обеспечение).
- Или с программной частью компьютера (т.е. операционной системой или прикладным программным обеспечением).
Аппаратное обеспечение персонального компьютера — это
- материнская плата с установленными на ней (или подключенными к ней с помощью кабелей) остальными частями компьютера:
- процессор,
- ОПЕРАТИВНАЯ ПАМЯТЬ,
- жесткие диски,
- Приводы CD и DVD,
- а также прочие устройства, такие как
- звуковая карта,
- видеокарта,
- ТВ-приемник и т.д.
- и т.д.
Все устройства ПК получают питание через блок питания или аккумулятор.
p, blockquote 46,0,0,0,0 —>
Компьютер также должен быть оснащен клавиатурой,, ,, ,, ,, ,, ,, ,, ,, ,, ,, ,, ,, ,, ,, ,, ,, ,, ,, ,, ,, ,, ,, ,, ,, и
- Клавиатура, ,
- Экран,
- Аудиоколонки и
- К компьютеру также подключаются клавиатура, монитор, колонки и другие полезные устройства.
Программная часть компьютера состоит из
- операционная система, и
- Операционная система и прикладное программное обеспечение.
Операционная система позволяет запустить аппаратную систему и заставить ее работать плавно и бесперебойно. Прикладное программное обеспечение является наиболее полезной и важной частью программно-аппаратного комплекса, поскольку пользователи компьютеров используют его для выполнения своих задач на персональном компьютере.
p, blockquote 49,0,0,0,0 —>
Когда вы это читаете, это означает, что все эти аппаратные и программные компоненты работают слаженно и точно, согласованно и взаимосвязано.
В этом процессе приложения обычно выбираются пользователем. Они выбирают их в зависимости от задач, которые они хотят решать с помощью своего ПК.
Как устроен компьютер внутри
Грубо говоря, системный блок — это коробка, заполненная устройствами и печатными платами. Внутри все компоненты взаимосвязаны, и каждый компонент выполняет свою функцию, подобно шестеренкам большой и сложной машины. Давайте рассмотрим подробнее, как устроен компьютерный модуль.
Материнская плата
Материнская плата — это печатная плата, которая организует взаимодействие устройств. Он имеет специальные гнезда для каждого устройства, которое мы подключаем к компьютеру. Каждый из этих разъемов имеет определенный формат, поэтому вы вряд ли соберете свой компьютер неправильно. Процессор, оперативная память и видеокарта интегрированы непосредственно в слоты на материнской плате.
Процессор
Процессор — это «мозг» компьютера и важная часть системного модуля. Он отвечает за обработку всех процессов в компьютере и их скорость. Принцип заключается в повышении напряжения ядер в процессоре. Чем больше ядер и выше частота процессора, тем быстрее он запускает компьютер и открывает программы.
Когда компьютер замедляется, это означает, что он перегружен различными процессами, которые необходимо выполнить. Если он не выдерживает давления, то начинает перегреваться. Поэтому на процессор ставится либо кулер, либо система водяного охлаждения.
Оперативная память
Оперативная память нужна для хранения данных здесь и сейчас. Когда вы запускаете текстовый процессор или игру, процессор начинает обработку, но не хранит данные в себе. Именно эту функцию и выполняет оперативная память, т.е. она хранит процессы внутри, процессор обрабатывает их и отправляет обратно. Когда вы выходите из игры, процессы удаляются из оперативной памяти.
Чтобы лучше понять это, давайте рассмотрим пример из жизни. Представьте, что вы находитесь в магазине и ходите между полками, рассматривая ценники. Если бы вас в тот момент спросили, сколько стоит банка варенья, вы бы легко ответили. Но через три-четыре дня вы навсегда забываете об этой банке. Это то же самое, что и с рабочей памятью: информация хранится там до тех пор, пока мы используем программу. Когда программа закрывается, информация исчезает.
Видеокарта
Это устройство непосредственно отвечает за обработку видеоинформации. Его производительность напрямую влияет на производительность компьютерных игр или графических программ. Самые мощные и лучшие видеокарты используются стримерами игр, видеоблогерами, видеоредакторами и 3D-моделлерами.
Жёсткий диск
Это устройство является вторым типом хранения данных в компьютере: долговременное хранение. На жестких дисках хранятся все наши данные — фотографии, документы и установленные игры. Помните пример с банкой варенья в магазине? Что ж, в случае с долговременной памятью вы навсегда запомните, что такое варенье, а не его цену.
Стандартными форматами жестких дисков являются HDD, SDD и M2. Разница между этими форматами заключается в скорости передачи данных и их емкости.
Блок питания
Блок питания — это устройство, обеспечивающее питание компьютера. Электричество из наших розеток — это переменный ток, который не подходит для прямой работы такого устройства. Источник питания преобразует его в постоянный ток, и только после этого он питает всю систему.
CD/DVD/Blu-ray ROM
Все вышеперечисленные устройства представляют собой оптические жесткие диски, которые считывают информацию с жестких дисков и передают ее на компьютер. Сегодня такие устройства канули в Лету, поскольку теперь мы переносим всю информацию на флэш-накопители и скачиваем ее из Интернета.
Чем больше гигабайт оперативной памяти, тем медленнее работает компьютер, тем более требовательные программы и игры, требующие больших ресурсов, можно на нем запускать.
Как покупать компьютер?
Я думаю, что это самая важная часть этой статьи. Вам следует купить компьютер, если у вас достаточно денег. Это правда, вы можете найти компьютер бесплатно, на форумах и сайтах объявлений многие отдают старые, ненужные компьютеры. Или у вас не хватает денег на мощную конфигурацию.
Чем мощнее компьютер, тем он дороже. Страсть дороже скромности. Розовый цвет дороже черного. Самые известные бренды стоят дороже, чем менее известные, даже если они производятся на одних и тех же заводах.
Если вы не можете выбрать компьютер сами, подарите банку пива другу, который выберет его за вас. Или вы можете пойти в компьютерный магазин, где вам подскажут, что купить.
В любом случае, сначала нужно решить, сколько вы хотите потратить.
Вся информация в оперативной памяти автоматически удаляется при выключении компьютера. Пользователь может сохранять свои проекты (тексты, картинки и т.д.), например, на жестком диске.
Основы Операционной Системы
Когда мы изучали программирование на языке ассемблера в университете, многих студентов смущали такие мудреные термины, как «режим ядра» и «режим пользователя», которые на самом деле скрывают хорошо известную систему аутентификации на основе ролей; на всех веб-сайтах есть как минимум один «администратор» с доступом ко всем страницам и один «пользователь» с ограниченным доступом. Аналогично, роль «core» имеет доступ ко всем функциям ЦП, в то время как роль «user» не может вызывать все инструкции ЦП или все аргументы. Операционная система построена на этой ролевой модели с использованием принципа архитектуры клиент-сервер, где сервер — это ядро, реализующее функциональность операционной системы, а клиент — это пользовательские программы. В мире Всемирной паутины клиент и сервер физически разделены — это два разных компьютера, общающихся по сети. В операционной системе клиент и сервер находятся на одном компьютере и на одном оборудовании. Сервер имеет некий API, который позволяет клиентам изменять его состояние, например, API Twitter позволяет создавать посты, ссылки и загружать твиты в мобильный клиент. В Windows есть Win API, который лишь немного более громоздкий, поскольку охватывает более широкий спектр использования, и в настоящее время насчитывает около 330 000 API плюс API для UWP-приложений. В то время как концепции Tweeter более или менее понятны всем — Post, User, Feed — концепции операционной системы могут потребовать более глубокого погружения в ее внутренности. Поэтому API Windows может быть трудно понять, если вы не знаете внутреннюю работу операционной системы.
На самом деле под ядром понимаются три разные вещи. Ядро — это весь код операционной системы. Ядро как подсистема, отвечающая за такие механизмы операционной системы, как планировщик потоков, переключение контекста, обработка прерываний, переключение с виртуальной на физическую память (ядро), и ядро как подсистема, поддерживающая другие операционные системы — CSRSS. exe (Windows), PSXSS.exe (POSIX), OS2SS.exe (OS/2) или WSL (Windows SubSystem for Linux). В данном контексте под первым термином понимается — весь код операционной системы.
Когда на экране появляется окно, на стороне сервера операционной системы (в режиме ядра) существует структура данных, которая описывает это окно — его положение на экране, размер, текст заголовка, функцию окна, с помощью которой операционная система позволяет приложению реагировать на события. Поскольку операционная система состоит из множества подсистем, может существовать множество структур данных, описывающих один и тот же объект, например, информация о процессе пользователя находится в компонентах:
- Исполняемый — здесь работает логика операционной системы. Этот уровень контролирует то, что процессы могут и не могут делать. В нем хранится информация о родительском процессе, параметрах запуска процесса (Process Environment Block), связанной учетной записи пользователя и имени exe-файла процесса.
- Ядро — здесь реализованы механизмы операционной системы, такие как планировщик потоков. Здесь хранится время, которое процесс проводит в пользовательском режиме и режиме ядра, к каким процессорам подключены его потоки, а также основной приоритет потока процесса.
- Подсистема окна — Информация об объектах GDI, используемых для рисования в окне. Это примитивные элементы, такие как кисти, ручки и т.д.
- DirectX — все, что связано с DirectX: шейдеры, поверхности, объекты DX, счетчики производительности GPU, настройки графической памяти.
- Подсистема Windows, представленная процессом CSRSS.exe (Client Server Runtime SubSystem). Ранее Windows поддерживала операционные системы POSIX (процесс PSXSS.exe) и OS/2 (OS2SS.exe). В то время была идея сделать в Windows аналогичную подсистему, но это было медленно, поэтому часть CSRSS.exe вскоре была перенесена в файл win32k.sys, который сейчас разбит на несколько файлов — win32k.sys, win32kbase.sys и win32kfull.sys. Здесь хранятся данные группы процессов, уровень выключения, данные сеанса и т.д.
Более подробно о разделении на клиент-сервер
Разделение клиента и сервера реализуется за счет встроенной функциональности процессора, разделения памяти и программного управления.
Производители оборудования сотрудничают с разработчиками операционных систем, поэтому в процессоре есть механизмы, приспособленные к потребностям разработчиков операционных систем. Все современные процессоры имеют механизм ролей пользователей, где пользователь — это код, который выполняется в данный момент. В веб-приложениях роль вошедшего в систему пользователя хранится в переменной и, помимо явного имени Admin или User, содержит также id этой роли, который часто используется для авторизации, поскольку быстрее и проще сравнивать числа со строками. В редакторе роль текущего пользователя хранится в поле под названием Security Ring, а не CurrentUser.Role.Id. В большинстве процессоров это поле принимает четыре значения от 0 до 3. Windows использует значение 0 для роли Kernel Mode, поскольку это самый привилегированный режим, и более высокое значение для роли User Mode, поскольку это самая ограниченная роль. Остальные роли не используются, поскольку разница между 0 и 1, 2 и 3 незначительна. Эти роли ограничивают страницы памяти, к которым можно обращаться, определенные операторы не могут быть вызваны, или они не могут быть вызваны с определенными аргументами. Существуют также ограничения на использование портов ввода-вывода для связи с такими устройствами, как клавиатура, но это не используется уже около 10 лет. Переход в режим ядра осуществляется с помощью команды syscall, которая определяет вызываемую функцию Windows API на основе указателя в таблице указателей. Указатель на эту таблицу хранится в специальном регистре процессора при запуске операционной системы.
Я специально называю регистр процессора полем. Когда вы пишете программу на C#, вы можете добавить в свой класс столько полей, сколько захотите, и назвать их явным образом. В процессорах и микроконтроллерах поля называются регистрами. Когда вы проектируете аппаратное обеспечение, на этом этапе необходимо четко определить, сколько регистров (полей) вам нужно, какого размера они должны быть и какими функциями обладать, чтобы их хватило на все возможные и немыслимые ситуации. Представьте, что вам нужно написать программу на языке программирования C#, в классе которой есть 16 предопределенных полей, и вы не можете использовать локальные переменные. Это означает, что одно и то же поле может использоваться для хранения зарегистрированного пользователя, отсортированной таблицы, временных данных или результата метода. Имена этих полей должны быть как можно более общими, вместо tempData, funcResult будет иметь странные имена EAX, AH, AL, DX и т.д. Если бы вы писали эмулятор процессора на C# для архитектуры x86, код мог бы выглядеть следующим образом (DIV — divide, инструкция целочисленного деления):
Например, я добавил управление режимом ядра. Если возникает ошибка деления на ноль, процессор уведомляет операционную систему через прерывание (посылает событие). При запуске операционная система предоставляет процессору одномерный массив указателей на операцию, называемый вектором прерывания, где каждый указатель соответствует событию, например, делению на ноль. Операционная система знает архитектуру процессора, на котором она работает, и может соответствующим образом переставлять указатели функций в таблице. CPU вызывает эту функцию, а операционная система вызывает ее код. Например, Windows проверяет в реестре, установлен ли отладчик, и выводит сообщение о том, что произошла ошибка, и можно запустить отладчик, чтобы увидеть, где произошла ошибка. Прерывание называется прерыванием, потому что оно позволяет выполнить обработчик прерывания, и процессор не может вернуться к выполнению программы, пока прерывание не завершится.
Из чего состоит Windows?
Абстракция или разделение на элементы существует во всех областях программирования, и интуитивно понятно, что Windows также разделена на определенные элементы. Компонент определяется как функциональная единица — класс ООП, файл, DLL, папка. Компоненты на рисунке ниже могут быть как отдельными файлами (*.sys, *.dll), так и набором API, логически сгруппированных путем добавления префикса к имени функции; старая часть системы написана на C и не поддерживает классы. Более новые части часто пишутся на C++. В увеличенном виде Windows выглядит примерно так:
Давайте рассмотрим компоненты снизу вверх:
- Гипервизор Hyper-V — это уровень виртуализации, который позволяет Windows создавать виртуальную машину. Иногда говорят, что Hyper-V — это минус первый уровень привилегий, но он реализован в том же уровне привилегий и адресном пространстве, что и ядро операционной системы, и использует многоуровневую архитектуру, о которой операционная система ничего не знает.
- HAL.dll — Hardware Abstraction Layer — изначально была разработана как абстракция над аппаратным обеспечением — чипсетом, материнской платой, процессором — чтобы можно было переносить Windows на новую платформу путем внедрения новой HAL.dll, которая выбирается и копируется во время установки. По сути, это драйвер для устройств материнской платы, например, таймеров, контроллеров прерываний. Сейчас его роль уменьшилась, поскольку многие драйверы материнских плат и чипсетов реализованы в ACPI.sys.
Что такое расширенная конфигурация и интерфейс питания? До 1996 года, когда вы выключали компьютер через пользовательский интерфейс, операционная система сохраняла состояние системы и выводила сообщение с предложением выключить компьютер, нажав кнопку в блоке.
Это устройство непосредственно отвечает за обработку видеоинформации. Его производительность напрямую влияет на производительность компьютерных игр или графических программ. Самые мощные и лучшие видеокарты используются стримерами игр, видеоблогерами, видеоредакторами и 3D-моделлерами.
Устройство компьютера
Компьютер состоит из системного блока и периферийных устройств (монитор, мышь, клавиатура). В этой статье я хочу разложить компьютер на отдельные винтики и рассмотреть структуру компьютера в целом, что в нем содержится и для чего нужна каждая деталь.
Системный модуль — это сам компьютер. Системный модуль содержит блок питания (БП), жесткий диск (HDD), материнскую плату, память с произвольным доступом (RAM), процессор, звуковую карту, видеокарту, сетевую карту, жесткий диск и другие компоненты, необходимые для расширения его функций. Давайте теперь рассмотрим каждое устройство более подробно и выясним, какую функцию оно выполняет.
Корпус системного блока
Существует множество различных типов корпусов: сплошные, прозрачные, с подсветкой, но их основное назначение — вмещать все устройства компьютера. Конечно, можно обойтись и без него, повесить материнскую плату на стену и сложить все остальное рядом с ней на столе, но это глупо, неудобно и опасно.
Когда системный блок включен, не следует прикасаться ни к одному из его компонентов. В нем есть высокое напряжение, которое может убить вас. Вы всегда должны использовать чехол, это удобно и безопасно.
БП – Блок питания
Почти все кабели в компьютере идут от блока питания. Он подает питание на все устройства системного блока, без него ничего не работает. Блок питания весит около фунта и имеет размеры неттопа.
Источник питания обеспечивает: 3,3 В, 5 В и 12 В. Для каждого устройства существует отдельное напряжение. Чтобы предотвратить перегрев блока питания, он оснащен теплоотводом и вентилятором. Именно отсюда исходит звук работы компьютера.
Материнская плата
Основная работа материнской платы заключается в подключении ВСЕХ устройств компьютера. Она соединяет буквально все: Мышь, клавиатура, монитор, USB-накопители, жесткий диск, процессор, видеокарта и все остальное. Более подробная информация об отверстиях/разъемах и портах на материнской плате приведена на изображении выше.
ЦП — центральный процессор компьютера
Процессор обеспечивает и вычисляет все функции компьютера. По сравнению с человеческими органами, процессор компьютера можно сравнить с мозгом. Чем мощнее чип (процессор), тем больше вычислений он может выполнить, другими словами, он делает ваш компьютер быстрее. Однако это лишь один из основных факторов, отвечающих за скорость работы вашего компьютера.
Дополнительные устройства компьютера
Все, о чем я говорил выше. нужен для работы системного блока, но теперь давайте рассмотрим дополнительные компьютерные устройства, которые расширяют возможности компьютера и обеспечивают дополнительные функции.
Внешний жесткий диск
В отличие от жесткого диска, внешний жесткий диск является портативным. В то время как жесткий диск и твердотельный накопитель нужно встраивать в корпус и закреплять там, внешний накопитель подключается с помощью одного кабеля USB. Это очень удобно для любых обстоятельств, которые лень описывать. Внешний жесткий диск — это как флэш-накопитель, только с большим объемом памяти.
Источник бесперебойного питания
Каждый компьютер боится скачков напряжения, более того, я бы сказал, что он боится их больше, чем любое другое устройство. Источник бесперебойного питания поддерживает постоянное напряжение и защищает источник питания от скачков напряжения.
Напряжение может колебаться по разным причинам, и это не всегда заметно. Например, если у вас слабая проводка, напряжение может повышаться при включении других приборов в доме. Или у ваших соседей может быть что-то мощное. В целом, я рекомендую всем использовать источник бесперебойного питания.
ТВ тюнер
ТВ-тюнер — это специальный чип, который позволяет смотреть телевизор на компьютере. Это похоже на дискету — она все еще работает, но уже не актуальна. Вам не нужна специальная карта, чтобы смотреть телевизор на компьютере. Сейчас у нас есть IPTV, и в моем блоге есть целый раздел, посвященный этому.
Периферийные устройства компьютера
Как сказано в Википедии:
Периферийные устройства — это аппаратные средства, позволяющие импортировать или экспортировать информацию на компьютер или с компьютера. Периферийные устройства не нужны для работы системы и могут быть отключены от компьютера.
Но я с ней не согласен. Например, нам не нужен компьютер без монитора, не каждый может включить компьютер без клавиатуры, только самые опытные пользователи могут обойтись без мыши, а без колонок ничего не видно и не слышно. Это не все устройства, поэтому давайте рассмотрим каждое из них.
Монитор персонального компьютера
Я повторюсь: нам не нужен компьютер без экрана, потому что иначе мы не сможем увидеть, что там происходит. Возможно, в будущем будет изобретена какая-то голограмма или специальные очки, но пока это только мое больное воображение).
Монитор подключается к видеокарте с помощью специального кабеля, который выпускается в двух вариантах — VGA (устаревшее подключение) и HDMI. HDMI обеспечивает более качественное изображение и передает звук так же, как и изображение. Поэтому если ваш монитор имеет встроенные динамики и высокое разрешение, обязательно используйте кабель HDMI.
Клавиатура
Клавиатура используется для ввода информации, вызова команд и выполнения действий. Клавиатуры бывают разных типов: обычные, бесшумные, мультимедийные и геймерские.
- Обычные клавиатуры — это самый простой тип, имеющий только стандартные клавиши.
- Бесшумные — это резиновые/силиконовые клавиатуры, в которых не слышно ни единого звука.
- Мультимедиа. Помимо стандартных клавиш, клавиатура имеет дополнительные клавиши для управления аудио/видео файлами, регулировки громкости, тачпад (возможно) и остальные.
- Gamers — дополнительные клавиши для различных игр, основные клавиши для игры имеют разные цвета и другие преимущества.
Основное назначение компьютерной мыши — управление/перемещение курсора на экране. Вы также можете использовать правую кнопку для выбора и открытия файлов/папок и доступа к меню.
В настоящее время существует множество различных мышей для компьютера. Они бывают беспроводными, маленькими, большими, с дополнительными кнопками для большего удобства, но их основная функция остается неизменной даже спустя десятилетия.
Акустическая система
Как уже упоминалось, акустическая система подключается к звуковой карте. Звуковая карта посылает сигнал на динамики, и вы слышите, что говорится в видео и поется в песне. Акустика имеет множество форм, но без нее компьютер со всеми его возможностями превращается в обычное рабочее устройство, перед которым скучно проводить время.
