Для успешного «общения» с компьютером вредно воспринимать его как черный ящик, который вот-вот выдаст что-то неожиданное. Чтобы понимать реакцию компьютера на Ваши действия, нужно знать как он устроен и как работает .
В этом IT-уроке узнаем, как работает большинство вычислительных устройств (к которым относятся не только персональные компьютеры).
Что обрабатывает всю информацию в компьютере
Основная задача компьютера – обрабатывать информацию , то есть выполнять вычисления. Большую часть вычислений выполняет специальное устройство – . Это сложная микросхема, содержащая сотни миллионов элементов (транзисторов).
Что в данный момент времени делать процессору говорит программа, она указывает, какие данные необходимо обработать и что с ними нужно сделать.
Программы и данные загружаются с накопителя (жесткого диска).
Но жесткий диск – относительно медленное устройство , и если бы процессор ждал, пока будет считываться информация, а потом записываться после обработки обратно, то он бы долго оставался без дела.
Не оставим процессор без дела
Поэтому между процессором и жестким диском установили более быстрое запоминающее устройство – (оперативное запоминающее устройство, ОЗУ). Это небольшая печатная плата, на которой находятся быстрые микросхемы памяти.
В оперативную память заранее считываются с жёсткого диска все необходимые программы и данные. Во время работы процессор обращается к оперативной памяти , считывает команды программы, которая говорит какие данные нужно взять и как именно их обработать.
При выключении компьютера содержимое оперативной памяти не сохраняется в ней (в отличие от жесткого диска).
Процесс обработки информации
Итак, теперь мы знаем, какие устройства участвуют в обработке информации. Посмотрим теперь на весь процесс вычислений.
Когда компьютер выключен, все программы и данные хранятся на жестком диске. При включении компьютера и запуске программы , происходит следующее:
Ввод и вывод информации
Чтобы компьютер получил информацию для обработки, её нужно ввести. Для этого используются устройства ввода данных :
- Клавиатура (с помощью неё мы вводим текст и управляем компьютером);
- Мышь (с помощью мыши мы управляем компьютером);
- Сканер (заносим изображение в компьютер);
- Микрофон (записываем звук) и т.д.
Для вывода результата обработки информации используются устройства вывода данных :
- Монитор (выводим изображение на экран);
- Принтер (выводим текст и изображение на бумагу);
- Акустические системы или «колонки» (слушаем звуки и музыку);
Кроме того, мы можем вводить и выводить данные на другие устройства с помощью:
- Внешних накопителей
(с них мы копируем уже имеющиеся данные в компьютер):
- флэшка,
- компакт-диск (CD или DVD),
- переносной жесткий диск,
- дискета;
- Компьютерной сети (получаем данные с других компьютеров через Интернет или городскую сеть).
Если в нашу схему добавить устройства ввода-вывода, то получится вот такая диаграмма:
То есть компьютер работает с ноликами и единичками , а когда информация поступает на устройство вывода, она переводится в привычные нам образы (изображение, звук).
Подводим итог
Итак, сегодня мы вместе с сайтом узнали, как работает компьютер . Если кратко, то компьютер получает данные с устройств ввода (клавиатура, мышь и т.д.), заносит их на жесткий диск, затем передает в оперативную память и обрабатывает с помощью процессора. Результат обработки возвращается сначала в оперативную память, затем либо на жесткий диск, либо сразу на устройства вывода (например, монитор).
Если появились вопросы, можно задать их в комментариях к этой статье.
Обо всех перечисленных в сегодняшнем уроке устройствах Вы можете узнать подробнее из последующих уроков на сайте IT-уроки. Чтобы не пропустить новые уроки – подпишитесь на новости сайта .
Копирование запрещено
Напомню, что на сайте IT-уроки есть постоянно обновляемые справочники:
Видео-дополнение
Сегодня небольшое познавательное видео о производстве процессоров.
P.S. В следующем уроке – Внешнее устройство компьютера , описание внешних разъемов, индикаторов и кнопок. Не пропустите!
Обработка информации, получаемой компьютером, происходит в процессоре. Что он собой представляет? Об этом и пойдет речь в данной статье.
Процессор компьютера: что это?
Процессор компьютера представляет собой электронный блок, в задачи которого входит выполнение машинных инструкций.
Эта интегральная схема является основной частью аппаратного обеспечения устройства. Она предусмотрена для обработки информации. Если немного углубиться в историю, можно вспомнить, что раньше понятием «процессорное устройство» был описан определенный класс машин, необходимых для выполнения тяжелых компьютерных программ. По мере развития технологий произошли изменения в понятии, и название целого устройства было перенесено на его часть. Но такие изменения на суть не повлияли. На функционале это никак не сказалось, он остался неизменным. Проводя оценку данного прибора, необходимо принимать во внимание такие параметры:
Производительность;
энергопотребление;
тактовую частоту;
архитектуру и прочее.
Именно в этом устройстве и осуществляется обработка информации.
Перспективы Стоит отметить, что совершенствование компьютеров происходит постоянно. Существует мнение, что вскоре процессоры достигнут небывалых высот, изменив кардинально материальную часть.
Существуют следующие варианты:
1. Молекулярные устройства. Предполагается, что они будут использовать возможности молекул, руководствуясь размещением атомов в пространстве.
2. Оптические вычислительные машины. Электроны, используемые для передачи сигналов, будут заменены фотонами.
3. Квантовые компьютеры. Функционирование будет основываться на квантовых эффектах.
На сегодняшний день данные версии находятся под тщательным рассмотрением. Именно этого ожидают ученые в перспективе.
Миф о мегагерцах
Стоит сказать несколько слов о принципах обработки данных. Многие пользователи придерживаются мнения, что производительность зависит от тактовой частоты. Считается, что она выше в случае более высоких показателей процессора. Это не совсем точно. Подобное утверждение правдиво для устройств с одинаковой архитектурой. В остальных случаях на производительность, кроме тактовой частоты, влияют и другие показатели.
Ситуация в Российской Федерации
Чем способна в настоящий момент похвастаться великая страна в плане компьютерных технологий? На сегодняшний день многие научно-исследовательские центры электронной промышленности сосредоточены в «Росэлектронике». Холдин сегодня специализируется на производстве техники, материалов и оборудования. В основном там изготовляются специфические товары, однако существует высокая вероятность выхода на массовый рынок.
Энергопотребление
Зачастую данный параметр является уязвимым местом процессоров. Например, первые устройства потребляли очень мало энергии. Когда количество транзисторов постепенно увеличилось, а тактовая частота возросла, данный параметр также повысился. На сегодняшний день известен процессор, потребляющий около 130 Ватт. И это далеко не предел. С развитием компьютерных технологий выпускаются «монстры», которых необходимо обеспечить большими ресурсами.
Учитывая сложившуюся ситуацию, возникает потребность в снижении энергопотребления, затрачиваемого на работу процессоров. Для этого следует искать новые материалы, совершенствовать технологические процессы, снижать напряжение для запитывания ядра, а также предпринимать другие результативные шаги. Кроме того, известны сокеты, которые обладают большим числом контактов. Их насчитывается более 1000. Их задача состоит в обеспечении питания процессора.
Также изменениям подвергается компоновка устройств. Кристалл начали размещать на внешней стороне, что облегчает процесс отвода тепла. Благодаря интеллектуальным системам можно динамически менять напряжение, что повлияет на частоту ядра, а также отдельные процессорные блоки. Таким образом, то, что в конкретный момент не используется, временно отключается. Стоит вспомнить и про энергосберегающие режимы, способные «усыплять» процессор в случае низких нагрузок. Все это направлено на уменьшение энергопотребления в процессе работы за компьютером.
Рабочая температура
Существует еще одна немаловажная характеристика, по которой оценивается функциональность процессора. Речь идет о его рабочей температуре. Данный параметр находится в прямой зависимости от степени загруженности и качества теплоотвода. Если температурный показатель превышает допустимое максимальное значение, гарантии работы без сбоев отсутствуют. Многие процессоры адекватно воспринимают значение до 85 ˚С. При большей температуре не исключены зависания компьютера и другие неполадки. Как правило, в современных моделях предусмотрена возможность отслеживания перегрева. Поэтому существует вероятность, что компьютер не выйдет из строя.
Тепловыделение и отвод тепла
Каким образом можно снизить отрицательные последствия высокой температуры? Что сделать, чтобы она не поднималась выше установленного порогового значения? Для отвода тепла используется система охлаждения с активными кулерами и пассивными радиаторами.
Измерение температуры и ее отображение
Каким образом устройству становится понятно, что необходимо изменять собственную характеристику? В центральной части крышки установлен специальный датчик, который отслеживает температурный показатель. Это термодиод, транзистор или терморезистор, имеющий замкнутый коллектор и базу.
Таким образом, стало понятно, что процессор компьютера предназначен для обработки информации. В статье изложена характеристика и особенности данного устройства. Кроме того, кратко изложены дальнейшие перспективы. Зная основные характеристики, особенности и проблемы процессора, можно избежать существенных проблем, способных возникнуть по его вине.
«Схема устройства компьютера» - Оперативная память. Магистраль. Устройство вывода. Процессор. Клавиатура Мышь Графический планшет Сканер Цифровая камера Микрофон. Операт.память. Монитор Принтер (Лазерный, струйный, матричный) Колонки (Акустич. Устройство ввода. Схема компьютера. Колонки, наушники). Долговременная память.
«Назначение и устройство компьютера» - Память компьютера. В памяти компьютера х р а н я т с я данные и программы. Многоуровневая с т р у к т у р а. Управление устройствами. Для учащихся 8 классов. Чем отличаются данные от программы? Информационный обмен в к о м п ь ю т е р е. В н е ш н я я п а м я т ь. Ввод. Одноуровневая с т р у к т у р а.
«Формы государственного устройства» - В республиках и конституционных монархиях законодательная власть принадлежит парламенту, а исполнительная правительству. Монархии. В Содружество стран, возглавляемых Великобританией, входит 51 страна. Монархия. Абсолютная монархия. Верховная власть в монархии передается по наследству. Республики. Абсолютная.
«Устройство персонального компьютера» - Принтер. Системный блок. Принтер служит для вывода информации на бумажный носитель (бумагу). Базовая конфигурация ПК. Мышь – устройство «графического» управления. Системный блок; Монитор; Клавиатура; Мышь. Что означает «персональный компьютер»? Сканеры бывают двух типов: ручные планшетные. Веб-камера.
«Основные устройства компьютера» - Системный блок. Различаются количеством и расположением клавиш, формой (обычные, эргономические, складные), типом контактной группы и т. п.. Акустическая система (звуковые колонки или стереонаушники) Устройство вывода звуковой информации. Основные устройства персонального компьютера. Монитор (дисплей) Устройство для отображения текстовой и графической информации.
«Компьютер и его устройства» - Укажите устройства, не являющиеся устройствами ввода информации: Числовую информацию текстовую информацию звуковую информацию графическую информацию. Какое устройство обладает наименьшей скоростью обмена информацией? Информационная емкость стандартных CD-ROM-дисков может достигать... Перечислите действия, которые можно выполнить с информацией.
В каком устройстве компьютера производится обработка информации, которую он получает? Как этот процесс осуществляется? Что за устройство используется? Какие есть перспективы его развития?
компьютера?
Это микропроцессор (интегральная схема) или электронный блок, исполняющий машинные инструкции (попросту говоря, код программ). Он является главной частью аппаратного обеспечения компьютера. Иногда к его названию добавляют префикс «микро-». Это специальное устройство компьютера, предназначенное для обработки информации. Давайте немного зайдём в историю. Изначально термином «процессорное устройство» описывали специальный класс логических машин, которые были нужны для того, чтобы выполнять сложные компьютерные программы. Постепенно произошло перенесение названия целого устройства на его часть. Реализация, архитектура и исполнение процессоров со времени их возникновения не раз менялись. Но функционал остался тот же, что и прежде. При оценке каждого прибора необходимо принимать во внимание следующие параметры: производительность, тактовую частоту, энергопотребление, архитектуру, нормы литографического процесса. Вот в каком устройстве компьютера производится обработка информации.
Перспективы
Компьютер как универсальное устройство обработки информации постоянно совершенствуется. Всё чаще говорят, что скоро современные процессоры достигнут своих физических пределов, поэтому их материальная часть изменится кардинальным образом. Различают такие варианты:
- Это вычислительные системы, которые будут пользоваться возможностями молекул (теоретически — органических). Они используют идею реализации возможностей атомов и их расположения в пространстве.
- В них вместе электронов для передачи сигналов будут применяться фотоны.
- Квантовые компьютеры. Теоретически их работа будет базироваться на квантовых эффектах. Сейчас активно разрабатываются рабочие версии подобных процессоров. Даная технология обработки информации компьютером считается самой перспективной.
Миф о мегагерцах
Немного про принципы обработки информации компьютером. Среди обычных пользователей широкое распространение получило утверждение, что чем большую тактовую частоту имеет процессор, тем значительной производительностью он может похвастаться. На самом деле это не совсем верно. Такое утверждение можно применить только к тем процессорам, которые являются обладателями одинаковых архитектур и микроархитектур.
Что в Российской Федерации?
Может ли она сейчас похвастаться чем-то? Сейчас большинство научно-исследовательских центров и предприятий консолидированы в холдинге «Росэлектроника». Он был основан в 1997 году. На момент создания в него входили 33, а сейчас 123 предприятия. Они специализируются на разработке и промышленном производстве электронной техники, оборудования и материалов. Также могут создаваться и технические средства связи. В большинстве своём они изготавливают специфические изделия, но есть попытки выйти на массовый рынок (пускай и не очень успешные).
Энергопотребление процессоров
Часто это называют их Так, самые первые процессоры с архитектурой х86 потребляли чрезвычайно малое количество энергии (сравнительно с современными образцами), объем которой обычно составлял доли ватта. С увеличением количества транзисторов и тактовой частоты этот параметр существенно возрос. Сейчас можно встретить представителей, которых необходимо обеспечивать 130 ваттами, и нет сомнения, что в конструкторских бюро уже сейчас разрабатываются «монстры», которым необходимо ещё больше. Ранее фактор энергопотребления был несущественным. Но с тех пор принципы обработки информации компьютером изменились, возросла мощность устройств. Сейчас же процессор оказывает значительно влияние на эволюционные процессы:
- Необходимо совершенствовать технологии производства, чтобы уменьшить потребление процессором энергии.
- Следует искать новые материалы, которые будут снижать токи утечки.
- Необходимо работать над понижением напряжения для запитывания ядра процессора.
- Появились сокеты, обладающие значительным количеством контактов, количество которых больше 1000. Они необходимы, чтобы обеспечивать питание процессоров.
- Изменяется компоновка устройств. Так, кристалл переместился на внешнюю сторону с внутренней, чтобы облегчить процесс отвода тепла.
- Появились интеллектуальные системы, которые динамически меняют напряжение питания. Они могут влиять на частоту ядер и отдельных блоков процессора, чтобы временно отключать то, что не используется.
- В кристалл интегрируются температурные датчики, а также системы недопущения перегревов. Они снижают а также могут вообще остановить его, если будет перейдена определённая грань.
- Появились энергосберегающие режимы, которые «усыпляют» процессоры при наличии низкой нагрузки.
Компьютера является сложным, и энергопотребление бросает ещё один вызов вместе с побочными эффектами. Вот о них и будет разговор сейчас.
Рабочая температура процессора
Ещё одна важная характеристика. Она обозначает максимально допустимое температурное значение, которое может быть на поверхности процессора или полупроводникового кристалла, когда возможной является нормальная работоспособность. Оно находится в прямой зависимости от качества теплоотвода и загруженности. Когда температура превышает рекомендованный максимум, то нет никаких гарантий нормальной работы. Большинство процессоров функционируют нормально, если она меньше 85 ˚С. Если температура больше, то создаются основания для ошибок при работе программ или возможно зависание компьютера. В отдельных случаях могут произойти необратимые изменения в самом процессоре. Современные модели обычно отслеживают перегрев и ограничивают свои характеристики. Вот в каком устройстве компьютера производится обработка информации.
и отвод тепла
Как уменьшить негативные последствия повышения градусов? Для теплоотвода применяются активные кулеры и пассивные радиаторы. Каждый из способов имеет свои преимущества и недостатки.
Измерение и отображение температуры процессора
А вот как устройства узнают, что им необходимо поменять эту свою характеристику? В центре крышки устанавливают специальный датчик температуры, в качестве которого может выступать термодиод, терморезистор или транзистор с замкнутыми коллектором и базой.
Заключение
Итак, какое устройство используется для обработки информации в компьютере? Верно, процессор компьютера. Теперь вы знаете ответ не только на этот вопрос, но также и особенности данного прибора и существующие проблемы и перспективы. А значит, есть информация о том, как действует такая важная составляющая сложной технической системы и в каком устройстве компьютера производится обработка информации.
Случай на экзамене.
Профессор.
Как работает трансформатор?
Студент.
У-у-у-у-у-у-у-у-у-у-у-у-у-у…
Мы давно уже привыкли к персональным . Включаем их и работаем, собственно говоря, ни мало не задумываясь над тем, как они устроены и как работают. Все это благодаря тому, что разработчики ПК и программного обеспечения к ним научились создавать надежные продукты, которые не дают нам повода лишний раз задуматься над устройством компьютера или обслуживающих его программ.
Тем не менее, вероятно, читателям блога небезынтересно узнать о принципах работы компьютера и программного обеспечения. Этому и будет посвящена серия статей, которые публикуются в рубрике «Как работает ПК».
Как работает ПК: часть 1. Обработка информации
Компьютер для автоматизации процессов обработки информации. Он устроен соответствующим образом, чтобы иметь все возможности для успешного выполнения своего предназначения.
Для того чтобы обрабатывать в компьютере информацию, с ней необходимо делать следующие основные операции:
– вводить информацию в компьютер:
Эта операция нужна для того, чтобы компьютеру было что обрабатывать. Без возможности ввода информации в компьютер он становится как бы вещью в себе.
– хранить введенную информацию в компьютере:
Очевидно, что если дать возможность вводить информацию в компьютер, то надо и иметь возможность эту информацию в нем хранить, и затем использовать в процессе обработки.
– обрабатывать введенную информацию:
Здесь надо понимать, что для обработки введенной информации нужны определенные алгоритмы обработки, иначе ни о какой обработке информации речи быть не может. Компьютер должен быть снабжен такими алгоритмами и должен уметь их применять к вводимой информации с тем, чтобы «правильно» преобразовывать ее в выходные данные.
– хранить обработанную информацию ,
Так же как и с хранением введенной информации, в компьютере должны храниться результаты его работы, результаты обработки входных данных с тем, чтобы в дальнейшем ими можно было бы воспользоваться.
– выводить информацию из компьютера :
Эта операция позволяет вывести результаты обработки информации в удобочитаемом для пользователей ПК виде. Понятно, что данная операция дает возможность воспользоваться результатами обработки информации на компьютере, иначе эти результаты обработки так и остались бы внутри компьютера, что сделало бы их получение совершенно бессмысленным.
Самое важное умение компьютера – это обработка информации, так как его прелесть как раз и состоит в том, что он может информацию преобразовывать. Все устройство компьютера обусловлено требованием обработки информации в кратчайшие сроки, наиболее быстрым способом.
Под обработкой информации на компьютере можно понимать любые действия, которые преобразуют информацию из одного состояния в другое. Соответственно, компьютер имеет специальное устройство, называемое , которое предназначено исключительно для чрезвычайно быстрой обработки данных, со скоростями, доходящими до миллиардов операций в секунду.
Процессор
Требуемые для обработки данные процессор получает (берет) из – от устройства, предназначенного для временного хранения как входных, так и выходных данных. Там же в оперативной памяти находится и место для хранения промежуточных данных, формируемых в процессе обработки информации. Таким образом, процессор как получает данные из оперативной памяти, так и записывает обработанные данные в оперативную память.
Оперативная память (ОЗУ)
Наконец, для ввода и вывода данных к компьютеру подключаются , которые позволяют вводить информацию, подлежащую обработке, и выводить результаты этой обработки.
Внешний винчестер, внешнее DVD-устройство, флешка, клавиатура, мышь
Процессор и оперативная память работают с одинаково большой скоростью. Как уже говорилось выше, скорость обработки информации может составлять многие миллионы и миллиарды операций в секунду. Никакое внешнее устройство ввода и вывода информации не может работать на таких скоростях.
Поэтому для их подключения в компьютере предусмотрены специальные контроллеры устройств ввода-вывода . Их задача состоит в том, чтобы согласовать высокие скорости работы процессора и оперативной памяти с относительно низкими скоростями ввода и вывода информации.
Эти контроллеры подразделяются на специализированные, к которым могут быть подключены только специальные устройства, и универсальные. Примером специализированного устройства контроллера служит, например, видеокарта, которая предназначена для подключения к компьютеру монитора.
