Как работает компьютер хабр

Обновлено: 01.07.2024

Инструмент проще, чем машина. Зачастую инструментом работают руками, а машину приводит в действие паровая сила или животное.

Компьютер тоже можно назвать машиной, только вместо паровой силы здесь электричество. Но программирование сделало компьютер таким же простым, как любой инструмент.

Процессор — это сердце/мозг любого компьютера. Его основное назначение — арифметические и логические операции, и прежде чем погрузиться в дебри процессора, нужно разобраться в его основных компонентах и принципах их работы.

Два основных компонента процессора

Устройство управления

Устройство управления (УУ) помогает процессору контролировать и выполнять инструкции. УУ сообщает компонентам, что именно нужно делать. В соответствии с инструкциями он координирует работу с другими частями компьютера, включая второй основной компонент — арифметико-логическое устройство (АЛУ). Все инструкции вначале поступают именно на устройство управления.

Существует два типа реализации УУ:

  • УУ на жёсткой логике (англ. hardwired control units). Характер работы определяется внутренним электрическим строением — устройством печатной платы или кристалла. Соответственно, модификация такого УУ без физического вмешательства невозможна.
  • УУ с микропрограммным управлением (англ. microprogrammable control units). Может быть запрограммирован для тех или иных целей. Программная часть сохраняется в памяти УУ.

УУ на жёсткой логике быстрее, но УУ с микропрограммным управлением обладает более гибкой функциональностью.

Арифметико-логическое устройство

Это устройство, как ни странно, выполняет все арифметические и логические операции, например сложение, вычитание, логическое ИЛИ и т. п. АЛУ состоит из логических элементов, которые и выполняют эти операции.

25–27 ноября, Онлайн, Беcплатно

Большинство логических элементов имеют два входа и один выход.

Ниже приведена схема полусумматора, у которой два входа и два выхода. A и B здесь являются входами, S — выходом, C — переносом (в старший разряд).

Схема арифметического полусумматора

Хранение информации — регистры и память

Как говорилось ранее, процессор выполняет поступающие на него команды. Команды в большинстве случаев работают с данными, которые могут быть промежуточными, входными или выходными. Все эти данные вместе с инструкциями сохраняются в регистрах и памяти.

Регистры

Регистр — минимальная ячейка памяти данных. Регистры состоят из триггеров (англ. latches/flip-flops). Триггеры, в свою очередь, состоят из логических элементов и могут хранить в себе 1 бит информации.

Прим. перев. Триггеры могут быть синхронные и асинхронные. Асинхронные могут менять своё состояние в любой момент, а синхронные только во время положительного/отрицательного перепада на входе синхронизации.

По функциональному назначению триггеры делятся на несколько групп:

  • RS-триггер: сохраняет своё состояние при нулевых уровнях на обоих входах и изменяет его при установке единице на одном из входов (Reset/Set — Сброс/Установка).
  • JK-триггер: идентичен RS-триггеру за исключением того, что при подаче единиц сразу на два входа триггер меняет своё состояние на противоположное (счётный режим).
  • T-триггер: меняет своё состояние на противоположное при каждом такте на его единственном входе.
  • D-триггер: запоминает состояние на входе в момент синхронизации. Асинхронные D-триггеры смысла не имеют.

Для хранения промежуточных данных ОЗУ не подходит, т. к. это замедлит работу процессора. Промежуточные данные отсылаются в регистры по шине. В них могут храниться команды, выходные данные и даже адреса ячеек памяти.

Принцип действия RS-триггера

Память (ОЗУ)

ОЗУ (оперативное запоминающее устройство, англ. RAM) — это большая группа этих самых регистров, соединённых вместе. Память у такого хранилища непостоянная и данные оттуда пропадают при отключении питания. ОЗУ принимает адрес ячейки памяти, в которую нужно поместить данные, сами данные и флаг записи/чтения, который приводит в действие триггеры.

Прим. перев. Оперативная память бывает статической и динамической — SRAM и DRAM соответственно. В статической памяти ячейками являются триггеры, а в динамической — конденсаторы. SRAM быстрее, а DRAM дешевле.

Команды (инструкции)

Команды — это фактические действия, которые компьютер должен выполнять. Они бывают нескольких типов:

  • Арифметические: сложение, вычитание, умножение и т. д.
  • Логические: И (логическое умножение/конъюнкция), ИЛИ (логическое суммирование/дизъюнкция), отрицание и т. д.
  • Информационные: move , input , outptut , load и store .
  • Команды перехода: goto , if . goto , call и return .
  • Команда останова: halt .

Прим. перев. На самом деле все арифметические операции в АЛУ могут быть созданы на основе всего двух: сложение и сдвиг. Однако чем больше базовых операций поддерживает АЛУ, тем оно быстрее.

Инструкции предоставляются компьютеру на языке ассемблера или генерируются компилятором высокоуровневых языков.

В процессоре инструкции реализуются на аппаратном уровне. За один такт одноядерный процессор может выполнить одну элементарную (базовую) инструкцию.

Группу инструкций принято называть набором команд (англ. instruction set).

Тактирование процессора

Быстродействие компьютера определяется тактовой частотой его процессора. Тактовая частота — количество тактов (соответственно и исполняемых команд) за секунду.

Частота нынешних процессоров измеряется в ГГц (Гигагерцы). 1 ГГц = 10⁹ Гц — миллиард операций в секунду.

Чтобы уменьшить время выполнения программы, нужно либо оптимизировать (уменьшить) её, либо увеличить тактовую частоту. У части процессоров есть возможность увеличить частоту (разогнать процессор), однако такие действия физически влияют на процессор и нередко вызывают перегрев и выход из строя.

Выполнение инструкций

Инструкции хранятся в ОЗУ в последовательном порядке. Для гипотетического процессора инструкция состоит из кода операции и адреса памяти/регистра. Внутри управляющего устройства есть два регистра инструкций, в которые загружается код команды и адрес текущей исполняемой команды. Ещё в процессоре есть дополнительные регистры, которые хранят в себе последние 4 бита выполненных инструкций.

Ниже рассмотрен пример набора команд, который суммирует два числа:

  1. LOAD_A 8 . Это команда сохраняет в ОЗУ данные, скажем, <1100 1000> . Первые 4 бита — код операции. Именно он определяет инструкцию. Эти данные помещаются в регистры инструкций УУ. Команда декодируется в инструкцию load_A — поместить данные 1000 (последние 4 бита команды) в регистр A .
  2. LOAD_B 2 . Ситуация, аналогичная прошлой. Здесь помещается число 2 ( 0010 ) в регистр B .
  3. ADD B A . Команда суммирует два числа (точнее прибавляет значение регистра B в регистр A ). УУ сообщает АЛУ, что нужно выполнить операцию суммирования и поместить результат обратно в регистр A .
  4. STORE_A 23 . Сохраняем значение регистра A в ячейку памяти с адресом 23 .

Вот такие операции нужны, чтобы сложить два числа.

Все данные между процессором, регистрами, памятью и I/O-устройствами (устройствами ввода-вывода) передаются по шинам. Чтобы загрузить в память только что обработанные данные, процессор помещает адрес в шину адреса и данные в шину данных. Потом нужно дать разрешение на запись на шине управления.

Иллюстрация работы шины в статье «Как работает процессор?»

У процессора есть механизм сохранения инструкций в кэш. Как мы выяснили ранее, за секунду процессор может выполнить миллиарды инструкций. Поэтому если бы каждая инструкция хранилась в ОЗУ, то её изъятие оттуда занимало бы больше времени, чем её обработка. Поэтому для ускорения работы процессор хранит часть инструкций и данных в кэше.

Если данные в кэше и памяти не совпадают, то они помечаются грязными битами (англ. dirty bit).

Поток инструкций

Современные процессоры могут параллельно обрабатывать несколько команд. Пока одна инструкция находится в стадии декодирования, процессор может успеть получить другую инструкцию.

Иллюстрация потока инструкций в статье «Как работает процессор?»

Однако такое решение подходит только для тех инструкций, которые не зависят друг от друга.

Если процессор многоядерный, это означает, что фактически в нём находятся несколько отдельных процессоров с некоторыми общими ресурсами, например кэшем.


Прежде, чем начать, хотелось бы обратиться к «бывалым» завсегдатаям нашего любимого сайта, поскольку я предвижу различную реакцию на появление материалов для новичков. Прежде всего, вспомните себя в начале своего «компьютерного пути». Вам также было необходимо с чего-то начинать. И теперь, когда вы достигли недосягаемых вершин и можете с уверенностью назвать себя Камрадом, вам не пристало свысока смотреть на неопытных пользователей. Вместо этого вы можете передать им свой бесценный опыт, чтобы он не оказался в забвении, и получать от этого наставническое удовлетворение. Кроме того, любому сообществу всегда требуется «молодая кровь», иначе оно деградирует и растворится в бесформенную массу. Поэтому скажем новичкам — добро пожаловать!


MSI RTX 3070 сливают дешевле любой другой, это за копейки Дешевая 3070 Gigabyte Gaming - успей пока не началось

Итак, начнём! С каждым годом реальный мир на планете всё более и более компьютеризируется. Каждый человек всё чаще испытывает потребность в знаниях в этой области. Но если вы почувствовали, что вам все эти новейшие технологии цивилизации ещё и интересны, то у вас есть шанс получить увлечение на всю жизнь! Именно с этого чувства зарождается компьютерный энтузиаст – человек, для которого компьютеры и всё, что с ними связано стали неотъемлемым хобби на протяжении всей жизни. Не важно, сколько вам лет, какие у вас знания, образование и какой у вас доход. Компьютерный мир необъятен и он подарит вам общение, знания и море положительных впечатлений, которые не иссякнут никогда! Вы даже сможет стать фанатом определенного лагеря, как в футболе, и вести непримиримую борьбу с оппонентами.


реклама

var firedYa28 = false; window.addEventListener('load', () => < if(navigator.userAgent.indexOf("Chrome-Lighthouse") < window.yaContextCb.push(()=>< Ya.Context.AdvManager.render(< renderTo: 'yandex_rtb_R-A-630193-28', blockId: 'R-A-630193-28' >) >) >, 3000); > > >);

Заманчиво! С чего начать?

Прежде всего, с настроя. Для того, чтобы стать компьютерным энтузиастом вам потребуется получить огромное количество знаний. На это потребуется время. Но не стоит пугаться этого – новые знания будут приносить вам удовольствие. Всю информацию вы будете получать из интернет-ресурсов. Черпайте знания из как можно большего количества источников. Ведь сколько людей, столько и точек зрения. И со временем вы будете чувствовать себя как рыба в воде: научитесь разбираться в устройстве компьютеров, сможете самостоятельно подбирать комплектующие, производить сборку и настройку компьютеров, производить модульный ремонт, настраивать программы, станете уверенным пользователем интернета, будете разбираться в терминологии, сможете разгонять комплектующие (стать оверклокером), научитесь майнить криптовалюты, в конце концов. Кроме того, поднимется и ваша самооценка. А ваши родные, друзья и знакомые будут считать вас незаменимым человеком. В этом хобби нет каких-то планок, которые перед вами кто-то ставит, нет сроков и неразрешимых задач. Всё решаете вы сами! Вы – свободный художник!


Самое первое, что вам необходимо усвоить — это что такое компьютер и из каких основных частей он состоит. Определение компьютера вы найдёте сами, а по его составным частям мы кратко пройдёмся сейчас. Простым языком, компьютер состоит из системного блока и периферии.

реклама


Большая коробка, которая стоит под вашим столом это и есть системный блок. Не называйте его процессором, поскольку это моветон и неверное определение. В обиходе допустимо называть его компьютером, «компом», «системником». Его внутреннее устройство на самом деле довольно простое. Хотя компоненты, из которых он состоит, являются вершиной человеческой мысли. После прочтения статью вы сможете аккуратно открыть левую боковую крышку вашего системника и уже самостоятельно взглянуть на его устройство. Это так же увлекательно, как разобрать в детстве новую игрушку, чтобы посмотреть что внутри. Не забудьте предварительно его полностью обесточить и на данном этапе ничего не касайтесь. Приступим к изучению компьютерной анатомии.


1. Корпус.

реклама

Корпус — это скелет компьютера, на который крепятся все детали (комплектующие). Корпусов бесконечное количество видов. Для начала разберитесь в форматах корпусов. В первую очередь он определяется форматом поддерживаемых материнских плат. Основные: E-ATX, ATX, Micro-ATX и Mini-ITX. По мере углубления знаний вы узнаете о таких характеристиках как: качество изготовления, функциональность, «продуваемость», количество слотов расширения, пылезащищенность, наличие актуальных и дополнительных функций. Есть и такая характеристика как «крутость» внешнего дизайна. Существует даже целое направление по дизайну — моддинг.

2. Материнская плата.

Материнская плата является связующим звеном между всеми комплектующими. Все они подключаются к ней для совместной работы. Это сложное техническое устройство. Наши гуру называют их нежно: «мать», «материнка» или «мамка». Основные форматы материнок описаны выше. Разные материнки поддерживают разные типы комплектующих (процессоров, оперативной памяти и прочих дискретных устройств). Получите максимум знаний по данному устройству. Без них вы не сможете самостоятельно производить сборку компьютера или его апгрейд.


3. Процессор.

Центральный процессор – основное вычислительное устройство, исполняющее код программ. Это «соображалка» компьютера. А вкупе с оперативной памятью и устройством хранения он образует мозг вашего компьютера. Процессор устанавливается только в ту модель материнской платы, которая его поддерживает. Это важнейший элемент системы. Подробные знания об устройстве процессора можно получить из обзоров. Выбирайте первые качественные обзоры процессоров новых линеек. Там часто разбирается архитектура, которая помогает понять внутреннее устройство процессора. Сгодятся и качественные обзоры прошлых лет. Набирайте максимальную базу знаний по процессорам.


4. Оперативная память.

В оперативной памяти компьютер хранит данные, которые он использует в текущий момент или собирается использовать в процессе работы. Она энергозависимая и после выключения компьютера все данные из неё пропадают. Начните с того, что узнайте типы оперативной памяти (для ПК, серверов, DDR3, DDR4). Затем узнайте о частотах, вольтажах, типах используемых чипов и их компоновке, типах охлаждения чипов.


5. Накопители HDD и SSD.

В этих устройствах долговременной энергонезависимой памяти, хранятся все данные, которые сохраняются после выключения компьютера. Проще говоря, все программы и файлы. Фото вашего любимого кота и ваши видео из отпуска хранятся именно там. Тема довольно интересная и не сложная, если пройти по ней поверхностно. Вы улучшите и углубите свои знания о накопителях, когда решите сменить HDD/SSD в вашем компьютере или при сборке нового.


6. Кулер процессора

Это не самое сложное устройство, задачей которого является охлаждение процессора во время его работы, ввиду его нагрева. Узнайте о воздушном и жидкостном охлаждении, о типах креплений (поддержка различных сокетов). Изучите тему термоинтерфейсов – это паста, которая служит проводником тепла между поверхностью подошвы кулера и крышкой процессора. От выбора кулера будет зависеть качество работы вашего процессора. Не забудьте пройтись по теме корпусных вентиляторов и способов регулирования их работы.


7. Блок питания.

С блоком питания вы уже сталкивались. «Зарядка» от вашего телефона это тоже блок питания. В компьютере он внутренний и более сложный. Как и для человека, для компьютера качественное питание является залогом хорошего здоровья и долголетия. Но, чтобы разбираться в его внутреннем устройстве, уже таки желательно иметь профильное образование. Но вам будет достаточно узнать общее внутренне устройство и типы используемых компонентов. А при выборе вы можете руководствоваться качественными обзорами и мнением уважаемых гуру в соответствующей ветке конференции Overclockers.


8. Видеокарта.

Чаще всего это самый дорогой компонент вашего компьютера. Отвечает за вывод изображения на монитор. Но не всегда. На сегодняшний день он отвечает ещё и за наполнения деньгами вашей банковской карты, если вы решите стать майнером. Высокий спрос на данный компонент породил небывалый скачек цен. У вас будет много времени на изучение устройства и возможностей видеокарт, поскольку по вменяемым ценам в магазинах они появятся не скоро.


Итак, мы закончили с начинкой системного блока. Как видите всё просто. Не сложнее, чем залезть под капот автомобиля и найти там бачок омывателя. Самостоятельная сборка компьютера позволит вам сэкономить кучу денег — больше, чем при вызове мастера по стиральным машинкам, но меньше чем при заездах в автосервис. Женщины без ума от рукастых мужчин, разбирающихся в компьютерах. Если же вы девушка (женщина), то сборка компьютера вашему избраннику станет апофеозом феминизма! Самостоятельная сборка вашего первого компьютера подарит вам чувства, отдаленно схожие с материнскими при рождении дитя или чувства маленького бога, сотворившего новую форму жизни. Молоко не появится, но это незабываемо!

Программная часть.

Но системный блок это лишь «железо». Это как человек в коме. Его сердце бьётся, а по жилам течет кровь, но он лишь овощ. Важнейшей частью компьютера является программная. Именно она заставляет компьютеры оживать. Первая и основная программа компьютера это BIOS. Это спинной мозг компьютера. Узнайте о нём. Вы даже прямо сейчас можете увидеть его воочию, перезагрузив компьютер и сразу непрерывно нажимая клавишу «DEL» на вашей клавиатуре. Поводите мышкой или понажимайте клавишами-стрелочками, но пока-что больше ничего другого не трогайте, не нажимайте и не меняйте. Ещё не пришло время это делать. Затем нажмите клавишу «ESC» на клавиатуре и выйдите без сохранения.

Затем наступает очередь изучения операционной системы (ОС). Их также довольно много, но самая распространенная из них «Windows». Вы уже с ней знакомы. В принципе, она будет работать и без вашего участия. Но изучение операционной системы позволит вам самостоятельно устранять ошибки в её работе, не вызывая платного мастера. А ошибки в «Windows» происходят периодически. Если правильно настроенное «железо» может работать годами без вмешательства, то с операционной системой так получается не всегда. Её изучение также позволит вам её правильно настраивать под свои нужды, устанавливать нужные вам программы, расширяя таким образом функционал вашего компьютера. Изучение ОС приведет к изучению других программ, начиная от интернет-браузера наподобие Google Chrome, «фотошопа” и заканчивая полезными утилитами. Программы это основная рабочая среда, а компьютер служит для обеспечения их работы. Изучив «железную» часть, вы сможете почти всё время уделить «софтовой»(программной), лишь иногда оглядываясь на «железные» новинки. А впереди ещё огромный рынок периферии, поражающий своим многообразием. Оставьте его на потом, когда придет время выбора.


Вот мы и разрезали ленточку с надписью «Welcome» нашего микро-гайда в мир компьютеров. Если вы смогли воодушевиться и выбрать компьютеры и всё что с ними связано своим хобби на всю жизнь, значит я не зря нажал клавиши на клавиатуре несколько тысяч раз. Даю вам слово – вы не пожалеете!

Для того чтобы понять основные принципы работы компьютера, не помешает ознакомиться с его устройством, хотя бы в общих чертах.

Основой компьютера является материнская плата , к которой подключаются все остальные устройства.

От архитектуры (конфигурации) материнской платы зависит и то, сколько дополнительных устройств может быть подключено к компьютеру. Также, материнская плата является распределителем питания для всех устройств.

BIOS — Basic Input/Output System — (Базовая Система Ввода/Вывода) — первичный программный код, который записан в постоянное запоминающее устройство, находящееся на материнской плате. По своей сути BIOS это первичный язык (азбука) компьютера, который позволяет ему обнаруживать все внутренние подключенные к материнской плате устройства, работать с ними, а также содержит первичные базовые команды, которые позволяют компьютеру осуществлять загрузку более серьезного программного обеспечения.

Если сравнить компьютер с новорожденным ребенком, то BIOS это набор первичных инстинктов, с которыми ребенок рождается на свет. Он ещё ничего не знает, но уже может смотреть, кричать, хаотично двигать ручками и ножками, слышать звуки, ощущать прикосновения, запоминать какую-то незначительную информацию. У новорожденного ребенка уже всё работает, но совершенно хаотично и несистематизировано. Возможности новорожденного ребенка сильно ограничены.

Процессор — мозг компьютера. Процессор совершает все вычислительные операции. Вычислительной операцией называется абсолютно всё. Пользователь может видеть на экране текст, либо цветные картинки, либо слышать музыку из динамиков, для компьютера это всё — вычислительные операции. Компьютер работает с цифровыми значениями. Для него существуют только цифры и сочетания цифр. Все исходные данные, а также результаты вычислений записываются в оперативную память.

Оперативная память сохраняет информацию только при поддержке питания. При обесточивании, вся информация из оперативной памяти безвозвратно исчезает. Оперативная память работает в паре с процессором и от её объема зависит продуктивность процессора. К примеру, если требуется обработать файл, который может быть целиком загружен в оперативную память, он будет обработан в ней процессором, а потом сохранен на жесткий диск.

В этом случае, недостаточный объем оперативной памяти может быть частично компенсирован её быстродействием. Если обмен данными происходит быстро, то пользователь не обнаружит задержки — когда часть обработанного файла была сохранена на жесткий диск, а на освободившееся в оперативной памяти место был загружен следующий фрагмент файла.

Жесткий диск в обиходе имеет несколько названий. Иногда его называют HDD — сокращение от Hard Disk Drive, а также можно услышать: Винчестер, Винт, Хард или Хард-диск . Жесткий диск является постоянным запоминающим устройством, которое способно хранить информацию даже при полном отключении электроэнергии.

Когда возникают сбои в работе компьютера или перепады напряжения в электросети, та информация, которая была сохранена на жестком диске, не утрачивается и не теряется.

Видеокарта служит для просчета изображения и вывода его на экран. По своей сути, видеокарта это мини-компьютер, который находится внутри большого компьютера. Видеокарта имеет свой собственный процессор и свою собственную оперативную память, в которой происходит просчет изображений и виртуальных сцен.

Видеокарта берёт на себя часть задач, связанных с просчетом изображения, чтобы этим не приходилось заниматься основному процессору компьютера.

Файл подкачки это зарезервированная область на жестком диске, которая используется для хранения виртуальных страниц и создаётся операционной системой автоматически. Обычно, система создаёт файл подкачки в полтора раза больше, чем имеется в наличии оперативной памяти, если пользователь не указал иные размеры. Файл подкачки позволяет расширить общий объем виртуальной памяти и обеспечивает быстрый доступ к уже просчитанным виртуальным страницам, чтобы избавить компьютер от необходимости просчитывать страницу каждый раз при обращении к ней.

Звуковая карта это аналог видеокарты, с той разницей, что звуковая карта занимается воспроизведением звука, дабы не отвлекать на эту задачу центральный процессор компьютера. Но поскольку воспроизведение звука не является столь сложной задачей, как воспроизведение видео, в большинстве случаев, звуковая карта интегрирована в материнскую плату и является её неотъемлемой частью.

Дополнительную звуковую карту устанавливают только в тех случаях, когда требуется высококачественный, студийный звук, который будет выводиться не на компьютерные колонки, а на профессиональную аудиоаппаратуру. В других случаях, использование отдельной звуковой карты не имеет смысла.

CD/DVD-ROM это устройство чтения компакт-дисков формата CD или DVD. Устройство используется для воспроизведения (чтения) аудио или видеофайлов, просмотра фотоальбомов, а также — установки операционной системы с загрузочного компакт диска на жесткий диск компьютера. Помимо чтения дисков, такое устройство может производить запись на CD или DVD диск.

Порты USB универсальные порты, которые были разработаны для подключения к компьютеру различных внешних устройств: смартфон, цифровая камера, флеш-накопители, мышь, клавиатура, съемные жесткие диски, устройства беспроводной связи и многое другое. При подключении устройства к порту USB, устройство сообщает компьютеру свою модель и другие исходные данные, которые позволяют компьютеру "найти общий язык" и работать с подключенным устройством.

Использование стандарта USB широко применяется в ноутбуках. Как правило, ноутбук может иметь два и более внешних порта USB, доступных пользователю. На самом же деле, таких портов гораздо больше, они находятся внутри ноутбука, не имеют стандартного внешнего разъема, поскольку, к ним постоянно подключены второстепенные внутренние устройства ноутбука: веб-камера, тачпад, встроенный микрофон, встроенные модули Wi-Fi и Bluetooth, а также устройства чтения карт памяти. Использование стандарта USB широко применяется в ноутбуках. Как правило, ноутбук может иметь два и более внешних порта USB, доступных пользователю. На самом же деле, таких портов гораздо больше, они находятся внутри ноутбука, не имеют стандартного внешнего разъема, поскольку, к ним постоянно подключены второстепенные внутренние устройства ноутбука: веб-камера, тачпад, встроенный микрофон, встроенные модули Wi-Fi и Bluetooth, а также устройства чтения карт памяти.

Принцип работы

При включении питания компьютера, в первую очередь, блок питания подаёт напряжение на материнскую плату, а через неё уже на все прочие устройства компьютера. Следующим этапом происходит чтение информации из постоянного запоминающего устройства BIOS, что позволяет компьютеру обнаружить все внутренние устройства, которые к нему подключены. В соответствии с настройками BIOS производится загрузка с дискеты, компакт-диска, запоминающего устройства подключенного к USB-порту или HDD.

В классической настройке BIOS приоритеты были расставлены следующим образом: В первую очередь производится загрузка с диска "A" или "B" - эти буквы всегда отводились под дискету (флоппи-диск). Если указанные дисководы пусты, осуществить загрузку с диска "C" - Жесткий диск компьютера. Позже, когда дискеты практически вышли из обихода, настройку BIOS изменили. Приоритет загрузки отдали устройству чтения компакт-дисков CD-ROM. Если в этом устройстве нет диска, произвести загрузку, опять же, с диска "C". Подобная настройка BIOS позволяла без лишних хлопот установить операционную систему с загрузочного диска. Достаточно было вставить компакт-диск с установочными файлами операционной системы в дисковод, и компьютер начинал загружаться с компакт-диска, выходил в режим установки операционной системы. Позже, когда компьютеры стали продаваться с уже заранее установленной операционной системой, настройку BIOS поменяли и принудили компьютер в любом случае загружаться с диска "C", игнорируя другие устройства. Итак, загрузив BIOS, определив подключенные устройства, компьютер начинает загрузку операционной системы. В большинстве случаев это происходит с жесткого диска "C" или из раздела "C" находящегося на жестком диске. Помимо загрузки самой операционной системы, производится загрузка всех необходимых драйверов для обнаруженных устройств, подключенных в данный момент к компьютеру. В процессе работы, компьютер четко следует заданному алгоритму.

Говоря простым языком, компьютер четко выполняет инструкции, которые написаны для него человеком (программистом). Компьютер не может ошибаться, это было исключено ещё на заре развития кибернетики. Частично поврежденные элементы исключаются из работы. Либо, если повреждения значительны, компьютер отказывается работать совсем. Таким образом, все ошибки, возникающие в работе компьютера, полностью лежат на совести программиста. Если программа была написана с нарушением компьютерной грамматики, компьютер, обнаружив ошибку, откажется выполнять программу. Однако, чаще бывает, что программа написана безукоризненно, но содержит логическую ошибку, которую компьютер обнаружить не способен. Говоря простым языком, все команды написаны верно, но среди них отсутствует необходимая, либо присутствует команда, которая противоречит другой команде. Тогда компьютер берется выполнять программу, пока не дойдет до ошибки, где и происходит сбой в работе или зависание. Чаще всего, ошибки возникают по той причине, что программы были написаны разными программистами, которые не могли учесть всех тонкостей, не зная заранее — что написано другим.

Алгоритм это четкая, пошаговая инструкция, предусматривающая различные варианты развития событий. Без учета различных вариантов, работа компьютера с пользователем ограничивалась бы только запуском и выполнением программы, следующей одним, заранее написанным сценарием. Возможность менять ход сценария, делает компьютер уникальным и единственным устройством в своем роде.

Двоичный код

Двоичный код, как система сохранения данных, появился очень давно. Известно, что ещё во времена древних инков использовался данный принцип передачи информации. На верёвке завязывались узелки, которые означали единицу, а отсутствие узелка означало ноль. Позже система была забыта, но с появлением электроники, снова возродилась. Чтобы найти золотую середину, необходимо познать обе крайности. Это правило актуально и для электроники.

Учитывая несовершенство первых компьютеров, проще было обозначить само наличие сигнала или его отсутствие, чем пытаться опираться на прочие характеристики электрического тока, которые могли быть сильно искажены помехами, но которые пытались использовать — как альтернативный путь развития кодирования. Одно время, разрабатывались процессоры, которые также реагировали на частоту электрического тока. Каждая частота имела собственное значение.

Слабое место подобного метода заключается в том, что любые помехи могут искажать исходный сигнал, что приведет к искажению данных — ошибке. Защитить устройство от посторонних помех довольно сложно, да и генерация импульсов различной частоты тоже усложняет задачу. Поэтому подобный путь передачи и хранения данных не получил широкого распространения.

Инженеры пошли более простым и безошибочным путем. Наличие сигнала, в определенный промежуток времени, стали рассматривать — как единицу, отсутствие сигнала, за такой же промежуток времени, взяли за ноль. Таким образом, сформировалась основа двоичного кода, которой присвоили обобщенное название бит . Для этого случая вполне справедлива поговорка: Отсутствие результата — тоже результат . И действительно, в двоичном коде, единица это один бит информации. Ноль (отсутствие сигнала) также является одним битом информации.

Один бит (ноль или единица) занимает одну ячейку памяти. Правда, из одного бита информации, даже из двух — много пользы не выжмешь. Можно поиграть с их чередованием. Скажем, выражение 00 имеет одно значение, выражению 01 можно присвоить — другое, следовательно, появляется возможность записать ещё два значения: 10 и 11. Всего четыре комбинации из двух битов.

Этого явно недостаточно для передачи и сохранения сложной информации. Если же использовать не два, а три бита, то возможных вариантов становится уже не четыре, а восемь: 000, 001, 010, 100, 101, 110, 011, 111. Увеличение количества бит всего на один — увеличивает количество возможных вариантов вдвое. Использование восьми бит даёт уже 256 вариантов комбинаций и этого вполне достаточно для того, чтобы присвоить каждому варианту свой собственный символ или определенную команду. Получается, что восемь бит уже могут иметь определенное значение и смысл. По этой причине, запись, состоящая из восьми бит, получила название байт .

Подобная схема и легла в основу BIOS , благодаря чему компьютер способен понимать буквы латинского алфавита, цифровые значения от 0 до 9, а также — специальные символы, использующиеся в программировании.



Содержание:

Что изучим

Основы компьютерной грамотности – это знание устройства ПК и принципов его работы, умение управлять функциональными элементами операционной системы для достижения конкретных целей. Поэтому сегодня я расскажу:

  1. Что за чудо-машина, из чего состоит и как работает (очень вкратце).
  2. Как включить и выключить компьютер, подозреваю, что вы это умеете, но раз уж материал для начинающих от а до я, то стоит указать и это.
  3. Что такое рабочий стол, панель задач, папки, иконки и значки, как сменить заставку, добавить или удалить ярлыки.
  4. О «Панели задач» и меню «Пуск».
  5. Что такое файл и его разрешение.
  6. Как создавать, удалять, открывать для просмотра, копировать, вырезать и вставлять элементы.
  7. О программах и их возможностях.
  8. Что делать, если компьютер завис.

Этой информации достаточно для того, чтобы освоить компьютерные азы самостоятельно любому человеку, как подростку или его инициативному родителю, желающему идти в ногу со временем, так и любознательному пенсионеру. Остальное – дело техники и мастерства, достигаемого в процессе работы. Итак, начнём.

Чудо-машина


Чтобы работать на компьютере, желательно знать, как он устроен. Первые чудо-машины были огромными, занимали собой целую комнату. Сегодня они миниатюрны и даже портативные (ноутбуки).


Стационарный ПК – это комплекс следующих элементов:

  1. Системный блок – визуально прямоугольная коробка, в которую спрятаны основные составляющие (подробнее ниже).
  2. Монитор – устройство с экраном для вывода изображения.
  3. Колонки – для вывода звука.
  4. Устройства управления – клавиатура, мышь, тачпад (встроенный аналог мыши в ноутбуке).
  5. Дополнительные устройства – камера, микрофон, наушники, принтеры, сканеры и так далее.

Все составляющие подключаются кабелями через специальные порты к системному блоку. Понять сходу, что в компьютере за что отвечает, бывает непросто, особенно пожилым людям, поэтому можно бесплатно пройти обучение работе на нём. Для этого не нужно куда-то идти. Просто посмотрите несколько видеоуроков по данной теме в интернете, например, вот этот.

Системный блок


Если открыть крышку системного блока, то можно увидеть кучу коробочек, плат и проводов. Это ключевые части ПК, без каждой из них машина функционировать не будет:

  1. Процессор – главная микросхема или «мозг» компьютера. Он-то и исполняет команды пользователя, руководя остальными компонентами.
  2. Память – ОЗУ (оперативная) и ПЗУ (постоянная). Первая используется для временного хранения рабочих файлов системы, вторая для размещения самой оперативной системы и хранения пользовательских данных. ПЗУ на экране ПК просматривается, как локальные диски C (традиционно системный) и D или G (пользовательский). К ПК также может быть подключена дополнительная память (флеш-карты и накопители). Она будет отображаться, как съёмный диск с некоей латинской буквой.
  3. Блок питания – снабжает системный блок энергией для запуска и работы.
  4. Видеокарта – отвечает за качество картинки, выводимой на экран.
  5. Материнская плата – это связующее звено между остальными частями, к которой они и подключены. Материнка обеспечивает их работу, как единого целого.

Ещё есть кулер (вентилятор), охлаждающий процессор, звуковая, сетевая карты. Если каждый компонент исправен, то ПК работает как часы. НО! Чтобы оживить машину, необходимо установить на неё операционную систему.

Операционная система


Без операционной системы компоненты ПК – это «мёртвые железки». Питай их, не питай, ничего путного всё равно не выйдет. Операционная система – это комплекс многочисленных и тесно взаимосвязанных программ, организующих работу компьютера и его взаимодействие с пользователем. Операционок существует много, самая популярная ныне – Windows. В ней мы и поучимся работать. Более подробно узнать о том, что такое операционная система, можно из следующего бесплатного онлайн-урока, созданного в формате видео для начинающих.

Включение/выключение, спящий режим, перезагрузка

Теории достаточно, перейдём к практике. Пользоваться компьютером не получится даже по инструкции, если не знаешь, как его включить. Для этого нужно нажать большую (традиционно круглую) кнопку на системном блоке. Обычно после включения системника кнопка начинает светиться. О том, что процесс включения пошёл, оповестит тихий звуковой сигнал и жужжание работающего процессора. Затем загорится экран монитора и начнётся загрузка операционной системы (дальше ОС). Нажимать никуда не нужно пока Windows не загрузится полностью. Вы узнаете об окончании загрузки по появлению рабочего стола.


Выключать компьютер той же кнопкой можно, но не желательно. Такое выключение считается принудительным и является чем-то вроде стресса для ОС, так как она не успевает корректно завершить свою работу. Выключение машины правильнее осуществлять через меню «Пуск» (более подробно о меню ниже):

  1. Нажать на кнопку «Пуск» (значок в виде плывущего окошка).
  2. Выбрать кнопку «Выключение».
  3. Выбрать команду «Завершение работы».

Управление


Управление компьютером осуществляется мышью или клавиатурой (но мышью удобнее). Мышь названа так из-за визуального сходства с соответствующим зверьком. Она традиционно имеет две кнопки (правую и левую) и колёсико между ними. Могут иметься и дополнительные кнопки, отвечающие за конкретные действия, например, «двойной щелчок». Движение мышки по экрану отслеживается курсором. Кнопками выполняются различные действия:

  1. Двойной щелчок левой кнопкой по иконке откроет папку или файл для просмотра, запустит программу, откроет для воспроизведения музыку или видео.
  2. Если нажать левой кнопкой на иконку, удерживать её и двигать мышку, то файл можно переместить на другое место экрана.
  3. Если удерживать левую кнопку на пустом пространстве и двигать курсор мыши, то можно выделить некоторую область.
  4. Нажатие правой кнопки мыши приведёт к раскрытию контекстного меню (список доступных действий).
  5. Колёсиком осуществляется прокручивание экрана вниз или вверх. Вместо колёсика, можно использовать специальную прокрутку, расположенную с правой стороны папок и программных окон. Чтобы её подвинуть, нужно навести курсор, зажать левую кнопку и двигать мышку.

Многие действия можно выполнить и с клавиатуры. Например, перемещение по значкам на рабочем столе осуществляется клавишей Tab, а чтобы открыть для просмотра какой-либо элемент или запустить программу, нужно, выделив его, нажать клавишу Enter. Но новичкам я всё-таки советую пользоваться мышью – это гораздо проще и удобнее. Чтобы закрепить теорию, попробуйте управлять курсором мыши на практике. Непонятно написала? Тогда посмотрите простой видеоурок об управлении компьютерной мышью, который одинаково подойдёт и для молодых, и для пожилых начинающих пользователей.

Рабочий стол и его элементы

Рабочий стол – это первое, что вы увидите после загрузки Windows, пространство экрана с иконками на нём, традиционно это ярлыки «Компьютер» или «Этот компьютер», «Корзина». Остальные ярлыки могут варьироваться. Их наличие зависит от пожеланий пользователя. Там располагают иконку браузера, проигрывателя, текстового редактора и других часто используемых программ. Ярлык на рабочем столе – это быстрый доступ к необходимым элементам, расположенным в недрах ОС.


Чтобы добавить ярлык некоей программы или папки на рабочий стол:

Второй способ добавления ярлыка:

  1. По пустому пространству рабочего стола сделать правый щелчок мыши.
  2. Выбрать действие «Создать», далее, «Ярлык».
  3. В появившемся окошке нажать на кнопку «Обзор».
  4. Найти нужную папку или программу, щёлкнуть по ней для выделения и нажать OK (в пустой строке появится адрес).
  5. Нажать кнопку «Далее».
  6. Ввести в специальную строку имя или оставить прежнее.
  7. Нажать кнопку «Готово».

Вернувшись на рабочий стол, вы увидите новый ярлык. Чтобы удалить ставший ненужным ярлык с рабочего стола, щёлкните по нему единожды правой кнопкой мыши и в контекстном меню выберите действие «Удалить». Даже такие простые задачи могут быть сложны для начинающих, поэтому на просторах интернета создано множество видеоуроков, по которым можно учиться дома и совершенно бесплатно. Вот обучающий материал по созданию ярлыков на рабочем столе.

«Панель задач» и меню «Пуск»

То, что вы изучаете компьютер самостоятельно – прекрасно. Но помощь никому и никогда не мешала. Наверняка вы уже заметили внизу рабочего стола узкую серую или синюю полосу со значками – это «Панель задач».


С её правой стороны располагается информационное табло, где отображаются уведомления системы, дата и время. А также кнопки для переключения языка (русский, английский), управления громкостью воспроизведения звука, индикатор сетевого подключения, индикатор заряда батареи (на ноутбуке) и другие. С левой стороны «Панели задач» расположена кнопка меню «Пуск», кнопка в виде лупы для поиска чего-либо в компьютере и значки для быстрого доступа к программам. Смотрите видео на эту тему.

Кнопка «Пуск» (может выглядеть как плывущее окошко) открывает доступ к главному меню операционной системы. В нём отображаются все установленные на ПК программы, из него можно перейти к параметрам компьютера, «Панели управления» или его выключению. Вы также можете управлять значками меню и настраивать их отображение для собственного удобства. Более подробно вы можете узнать о «Пуске» из этого видеоматериала.

Файл и его разрешение


Файл – это основной рабочий элемент пользователя. Технически он представляет собой набор данных, хранящихся в памяти. Файлы бывают графическими, текстовыми или исполняемыми, то есть содержащими в себе какие-либо команды. Тип файла отображается в расширении – трёхсимвольном коде, расположенном в имени после точки. Например:

Это далеко не полный список. Ещё есть электронные таблицы, презентации, веб-страницы и другие файлы, имеющие собственное расширение.

С файлами можно работать. Как я уже писала выше, системные лучше не трогать, а вот остальные можно перемещать, копировать, удалять и редактировать. Для редактирования понадобится специальная программа, например, для текста – текстовый редактор, для фото – графический редактор. Этому нужно учиться отдельно, но простые действия вы можете освоить прямо сейчас:

  1. Чтобы открыть файл для просмотра, щёлкните дважды по нему левой кнопкой мыши.
  2. Чтобы удалить – сделайте правый щелчок и выберите действие «Удалить».
  3. Чтобы переместить документ в другую папку, сделайте на нём правый щелчок, выберите действие «Вырезать», перейдите в нужную папку, на пустом месте сделайте правый щелчок мышкой и выберите действие «Вставить».
  4. Копируется файл аналогично перемещению, только вместо действия «Вырезать» нужно выбрать «Копировать», далее, также перейти в папку назначения и в контекстном меню, вызываемом правой кнопкой мыши по пустому месту, выбрать команду «Вставить».
  5. Закрыть просматриваемый файл можно одним левым щелчком мыши по красному (или белому) крестику в правом верхнем углу.
  6. Чтобы создать новый файл, нужно сделать правый щелчок мыши по пустому месту, выбрать действие «Создать», далее, нужный файл.

Программы

Программы – это тоже файлы, но исполняемые. Они предназначены для выполнения тех или иных действий, например, запуска игр, воспроизведения звука или видео, чтения и редактирования текста, просмотра изображений, архивирования данных и многого другого.


Чтобы научиться самостоятельно работать в какой-либо программе, нужно изучить именно её, например, в этом видеоуроке из двух частей показано, как работать в текстовом редакторе «Ворд» (Microsoft Word).

Также в интернете можно найти видеоинструкции по большинству существующих программ. К слову, чтобы выйти в интернет, также нужно запустить специальную программу – браузер («Яндекс.Браузер», Google Chrome, Opera, Mozila Fierfox, Internet Explorer). Обычно на стартовой странице имеется поисковая строка, в которую необходимо вписать запрос, например, «как работать в Microsoft Word».

Компьютер завис


В процессе работы может случиться так, что машина перестаёт реагировать на действия пользователя или как будто живёт своей жизнью (переключаются окна, мигает экран и тд). В таких случаях говорят: «компьютер завис». Зависание может происходить по множеству причин – неисправности какой-либо программы, некоем сбое в работе системы, вредном действии вируса и некорректной работе пользователя, например, когда запущено сразу несколько программ, использующих много памяти ОЗУ.

Что же делать, если компьютер завис? Первое, что можно и нужно сделать – это закрыть не отвечающую программу. Для этого:

  1. Нажать одновременно на клавиатуре сочетание клавиш Ctrl+Shift+Esc.
  2. Раскроется «Диспетчер задач». Если окошко маленькое и пустое, то нажмите команду «Подробнее».
  3. Во вкладке «Процессы» вы увидите все запущенные программы. Если какая-то «Не отвечает», что будет написано рядом с её названием, то её-то и потребуется закрыть.
  4. Нажмите на программе правой кнопкой мыши и выберите действие «Снять задачу».

Перейти в «Диспетчер задач» можно и другим способом – нажатием клавиш Ctrl+Alt+Del (Delete). Появится синий экран со списком возможностей, среди которых найдётся нужный диспетчер.

Если компьютер ни на что не реагирует, соответственно, в «Диспетчер задач» попасть невозможно, то машину нужно перезагрузить . Для принудительного выключения зажмите и держите кнопку включения на системном блоке. Такой метод использовать часто крайне не рекомендуется, так как он может привести к сбою в системе. Это крайняя мера, пожалуйста, запомните. Кстати, перезагрузить ПК можно с того же синего экрана, если на него удастся попасть клавишами Ctrl+Alt+Del. Там в левом нижнем левом углу есть кнопка питание, нажмите на неё и выберите действие «Перезагрузка». То что я описала наглядно показано в следующем видеоматериале.

На этом, пожалуй, закончим обучение. Изученного хватит, чтобы научиться азам работы как на стационарном ПК, так и на ноутбуке с операционной системой Windows. Ноутбук отличается тем, что в нём нет системного блока. Все его рабочие составляющие имеют миниатюрные размеры и расположены в нижней половине (под клавиатурой), кнопка включения над клавиатурой в левом верхнем углу. До свидания.

Читайте также: