Апаратне забезпечення комп'ютера

БУДОВА КОМП'ЮТЕРА

Комп'ютер — це програмований електронний пристрій, який приймає дані, обробляє їх, відображає результати у вигляді інформаційних повідомлень і за потреби зберігає дані для подальшого їх використання.

У цьому визначенні згадуються чотири інформаційних процеси — введення, обробка, виведення і зберігання. Усі сучасні комп’ютери містять компоненти, що забезпечують їх виконання. Це — центральний процесор, внутрішня і зовнішня пам’ять та пристрої введення і виведення. Зв’язок між ними підтримується за допомогою спеціальної інформаційної магістралі — шини.

Розглянемо ці компоненти і процеси докладніше.

Процеси обробки. Обробляє дані та виконує програми головний компонент комп’ютера — центральний процесор. Він також керує всіма блоками комп’ютера.

Процеси зберігання. Комп’ютер зберігає програми і дані в пам’яті. Традиційно її поділяють на внутрішню і зовнішню. Внутрішня пам'ять — це швидкодіюча електронна пам’ять, розташована на системній (материнській) платі. Зовнішня пам'я/пь виготовляється у вигляді різноманітних пристроїв вберігання.

Процеси введення і виведення. Щоб користувачі отримували інформацію про результати роботи комп’ютера, його оснащують пристро-ями виведення (монітором, звуковими колонками, всб-камерою), а для того, щоб вони могли вводити до комп’ютера нову інформацію та керувати ним, застосовуються пристрої введення (клавіатура, миша, тачпад).

Щоб комп’ютери мали можливість обмінюватися даними через мережу, їх оснащують комунікаційними пристроями (модемом, мережевою платою). Залежно від того, що робить комп’ютер — передає дані в мережу чи приймає їх, ці пристрої викопують процеси введення або виведення.

Класифікацію пристроїв комп’ютера за їх призначенням наведено на рис. 2.1.

Рис. 2.1. Класифікація пристроїв комп'ютера

ЦЕНТРАЛЬНИЙ ПРОЦЕСОР

Центральний процесор (ЦП) — основний компонент комп’ютера, призначений для керування всіма його пристроями та виконання арифметичних і логічних операцій над даними. Це компактний (розміром близько 5x5x0,3 см) модуль, що вставляється в гніздо на материнській платі.

Сьогодні серед виробників процесорів лідирують дві компанії — Intel Corporation та Advanced Micro Devices (AMD) (рис. 2.2).

Можливості комп’ютера великою мірою залежать від характеристик процесора, насамперед від його продуктивності, яку зазвичай оцінюють за тактовою частотою і за кількістю ядер — головних обчислювальних модулів.

Тактова частота визначає, скільки елементарних операцій (тактів) процесор виконує за секунду', і вимірюється в мегагерцах (1 МГц = 10^б Гц) і гігагерцах (1 ГГц = 10⁹Гц).

Багатоядерний процесор може мати два чи більше обчислювальних ядра на одному процесорному кристалі або в одному корпусі. Сучасні багатоядерні процесори мають 2, 4 і навіть 8 ядер з тактовою частотою кожного від 1,66 ГГц до 4,7 ГГц.

МАТЕРИНСЬКА ПЛАТА

Материнська плата — пристрій, на якому встановлено внутрішні компоненти комп’ютера. Використовується для передавання даних між усіма його пристроями.

Це складна багатошарова друкована плата, до якої підключено практично всі пристрої комп’ютера. Друкована плата е пластиною, що вкрита сіткою провідників-доріжок, по яких електричні сигнали надходять до змонтованих на платі мікросхем і рознімів, куди вставляють інші пристрої комп’ютера (рис. 2.3).

ВНУТРІШНЯ ПАМ'ЯТЬ

Як зазначалося, пам’ять комп’ютера поділяють на зовнішню і внутрішню. Остання, в свою чергу, складається з оперативної та постійної пам’яті. Основна характеристика внутрішньої пам’яті — обсяг, який вимірюють у мегабайтах (Мбайт) і гігабайтах (Гбайт).

Оперативна пам'ять, або ОЗП(оперативний запам’ятовуючий пристрій), є основною частиною внутрішньої пам’яті (рис. 2.4), де зберігають-

ся дані та програми для викопуваних у поточний момент завдань. У разі вимкнення електроживлення вміст оперативної пам’яті втрачається.

Оперативна пам’ять — швидкодіюча пам’ять, призначена для записування, зберігання і зчитування інформації у процесі її обробки.

Є такі мікросхеми постійної пам’яті, які користувач може багаторазово програмувати, а інформація з них стирається в електричний спосіб. До пам’яті такого типу належить, наприклад, флеиі-пам’ять.

ЗОВНІШНЯ ПАМ'ЯТЬ

Зовнішня пам ’ять — це пам’ять, призначена для тривалого зберігання даних, цілісність яких не залежить від того, ввімкнено чи вимішено комп’ютер. Пам’ять цього типу виготовляють у вигляді різноманітних пристроїв для зберігання цифрових даних.

Пристрій зберігання даних складається з носія, на якому записано дані, та допоміжного обладнання, що забезпечує можливість їх записувати, зчитувати і передавати.

Носій даних може бути знімним або стаціонарним. Після вимкнення живлення інформація, що міститься на пристрої зберігання даних, не втрачається.

Нині найпоширенішими пристроями зберігання та носіями даних с дискові накопичувані, флеш-пам’ять та оптичні диски. Розглянемо їх докладніше.

Дискові накопичувані (жорсткі диски) — основні пристрої зберігання даних в інформаційних системах (рис. 2.6). Зазвичай вони розміщені в системному блоці (корпусі) комп’ютера, проте можуть бути виконані і як зовнішні пристрої. У такому разі диск підключають до комп’ютера через порт USB.

Основні характеристики дискового накопичувана: ємність у тип інтерфейсу (спосіб підключення диска), швидкість передавання даних та середній час доступу до даних.

Для довгострокового зберігання інформації сьогодні використовують оптичні носії — диски DVD, CD та BD (Blu-ray Disk). Записування даних на ці посії та зчитування з них здійснюють, застосовуючи лазер. Для цього використовують відповідні дисководи та плесри.

Вище вже згадувалося про флеш-пам’ять. Цю технологію використовують для виготовлення зовнішніх пристроїв зберігання (флешок), які підключають до комп’ютера через порт USB. Ємність флешок варіюється в діапазоні від 2 до 256 Гбайт, і це ще не межа.

ВВЕДЕННЯ І ВИВЕДЕННЯ ІНФОРМАЦІЇ

З допомогою пристроїв введення користувачі вводять до комп’ютера нову інформацію та подають йому команди. Найпоширеніші з цих пристроїв — клавіатз'ра, миша, сканер, веб-камера і мікрофон.

Щоб користувач міг дізнатися про результати роботи комп’ютера, їх потрібно подати в прийнятній для людини формі, тобто у вигляді візуальної чи звукової інформації. Для цього призначені пристрої виведеїшя, серед яких найбільшого поширешія набули монітор, звукові колонки та принтер.

Клавіатура та миша

Клавіатура мас символьні клавіші, призначені для введення букв, цифр і знаків пунктуації, а також спеціальні — керуючі і функціональ-пі. Клавіші на клавіатурі згруповано в блоки. Алфавітно-цифровий блок клавіш відповідає клавіатурі друкарської машинки. Цифровий блок нагадує клаві-атуру калькулятора. Його клавіші працюють у двох режимах — введешія цифр і математичних знаків та керування курсором (режим обирається клавішею

Num Lock). Окремий блок утворюють клавіші керування курсором; про їх призначення неважко здогадатися з назви. Спеціальні клавіші розташовано в різних місцях клавіатури.

Маніпулятор «миша» (або просто миша) — це вказівний пристрій введення. Переміщуючи його, користувач керує вказівником — спеціальним курсором, що відображається на моніторі. Миша передає відомості про своє переміщення програли, яка у відповідь переміщує зображення вказівника. Взагалі миша має кілька кнопок (дві, три або більше), коліщатко та інші додаткові елементи керуваїгпя. З допомогою миші запускають програми, відкривають файли, переміщують фрагменти зображень тощо. Сканер

З допомогою сканера (рис. 2.7) створюють цифрові копії зображення з паперових або інших носіїв. Процес отримання такої копії називають скануванням. Відскановане зображення, на якому є текст, можна перетворити па текстовий документ, використавши спеціальну програму для оптичного розпізнавання текстів. Сканери бувають планшет ними і ручними. Останні зазвичай використовують для зчитування штрих-кодів.

Веб-камера

Так називають цифрову фотокамеру, що в реальному часі фіксує зображення, призначені для подачьшого передавання через Інтернет. Зазвичай веб-камери (рис. 2.8) транслюють зображення міських вулиць, приміщень, де проходять конференції, тощо. Веб-камера потрібна також для відеозв’язку через Інтернет з допомогою програм па зразок Skype (Скайпу).

Мікрофон

Щоб записати звук або обмінятися голосовими повідомлеп-шши через Іптерпет, потрібен комп’ютер, оснащений мікрофоном. Це пристрій, що перетворює звукові коливання па коливання електричного струму. Комп’ютери деяких видів (наприклад, ноутбуки) мають вбудований мікрофон і веб-камеру, натомість для настільних ПК ці пристрої зазвичай доводиться купувати окремо. Часто мікрофон поєднується з навушниками в одному пристрої, який називається гарнітурою (рис. 2.9).

Інші пристрої і технології введення

Окрім названих вище, існують й інші пристрої введення.

Це, наприклад, ігрові пристрої введення (джойстики, р.улі, штурвали, педалі, танцювальні майданчики тощо) та графічні планшети (дігітайзери), призначені для малювання від руки в графічних програмах (рис. 2.10). Пристроєм введення графічної інформації можна вважати цифров}' камеру.

Поширення набувають також різноманітні сенсорні технології, що надають можливість керувати пристроями з допомогою пальців. У иоутбу-ках це — тачпад (невелика сенсорна палать, що дублює функції миші), а в планшетних ПК та смартфоиах — тачскрін (сенсорний екран).

«звукові колонки

Більшість сучасних персональних комп’ютерів обладнано звуковими колонками, призначеними для відтворення звуку (рис. 2.11). Таких колонок може бути від двох до восьми. Колонки поділяються на пасивні (не мають власного підсилювача) та активні (мають підсилювач).

Принтер

Призначення принтера — виведення результатів роботи комп’ютера на папір чи прозору плівку. Хоча існує кілька різновидів цих пристроїв, сьогодні користувачі віддають перевагу двом з них, а саме: струменевим та лазерним.

МУЛЬТИМЕДІЙНЕ ОБЛАДНАННЯ

Під терміном мультимедіа розуміють поєднання різних форм подання інформації (текстової, графічної, аудіо- і відеоформ). Для відтворення мультимедіа застосовують комп’ютери та спеціальне обладнання.

Це мультимедійні проектори, які можуть проектувати па екран відео- і комп’ютерні зображення, а також інтерактивні електронні дописи. Хоча така дошка має вигляд звичайної білої дошки, все, що записується на и поверхні, миттєво з’являється па екрані комп’ютера. Електронну дошку можна використовувати як інтерактивний монітор — у такому разі вона перетворюється па великий сенсорний екран.

ВІД АБАКА ДО СУПЕРКОМП'ЮТЕРА

Перш ніж досягти сучасного рівня, обчислювальна техніка пройшла тривалий шлях розвитку. Загалом усю її історію молена поділити на три етапи — домеханічиий, механічний та електронно-обчислювальний.

Сз'часпі комп’ютери залежно від розміру, призначення і вартості поділяють на шість типів.

Персональні комп’ютери. Комп’ютери, якими в певний момент часу може користуватися одна особа. До цієї категорії належать настільні комп’ютери, ноутбуки, планшетиі комп’ютери.

Вбудовані комп’ютери. Це невеликі комп’ютери, якими оснащують побутові прилади на зразок пральних машин, а також автомобілі, виробниче устаткування тощо. Приміром, в автомобілі комп’ютер керує клімат-контролем, роботою двигуна та інших систем, спрощує паркувап-ня, надає різноманітну інформацію водієві.

Мобільні пристрої. До комп’ютерів цього типу належать смартфони й інші комунікаційні пристрої, що мають обчислювальні можливості та здатні підключатися до Іптерпету. До цієї категорії можна віднести портативні програвачі й ігрові пристрої, які підключаються до Іптерпету.

Сервери середнього класу. Це комп’ютери, призначені для інформаційних систем невеликих і середніх підприємств. Такі сервери потужніші за персональні комп’ютери, можуть одночасно обслуговувати багато користувачів, які підключаються до них з допомогою своїх персональних комп’ютерів.

ними польотами. Традиційний суперкомп’ютер коштує кілька мільйонів доларів. Щоб зменшити його вартість, почали використовувати суперкомп'ютери! кластери, що складаються з кількох серверів середнього класу, які діють як один.

Прикладом такого суперкомп’ютера е встановлений у Київському політехнічному університеті суперкомп’ютер, який сьогодні найпотужніший в Україні. Він увійшов до складу 500 найкращих суперкомп’ютерів світу. Його потужність еквівалентна тисячі комп’ютерів нового покоління.

ВПРАВА З

Завдання. Виконати завдання на слайдах презентації Vprava_3.ppt, яка знаходиться в папці Files на диску.

Описи завдань вміщено в примітках до слайдів.

Висновки

Комп'ютер — це програмований електронний пристрій, який приймає дані, обробляє їх, відображає результати у вигляді інформаційних повідомлень і за потреби зберігає дані для подальшого їх використання.

Центральний процесор ЩП) — основний компонент комп’ютера, призначений для керування всіма його пристроями та виконання арифметичних і логічних операцій над даними.

Материнська плата — пристрій, на якому встановлено внутрішні компоненти комп’ютера. Використовз'сться для передавання даних між усіма його пристроями.

Оперативна пам'ять — швидкодіюча пам’ять, призначена для записування, зберігання і читання інформації у процесі її обробки.

Постійна пам'ять — швидкодіюча енергонезалежна пам’ять, призначена для зберігання інформації, що не змінюється під час виконання програм. Ця пам’ять забезпечує лише можливість зчитування інформації.

Зовнішня память — це пам’ять, призначена для тривалого зберігання даних, цілісність яких не залежить від того, ввімкнено чи вимкнено комп’ютер.

Найпоширеніші пристрої введення інформації — клавіатура, миша, сканер, веб-камера, мікрофон; пристрої виведення інформації — монітор, звукові колонки та принтер.

Контрольні запитання та завдання

1.    Для чого призначено центральний процесор?

2.    Які функції виконує оперативна пам’ять?

3.    Яка частила внутрішньої пам’яті с енергонезалежною?

4.    Які пристрої зберігання даних ви знаєте?

5.    Назвіть найпоширеніші пристрої введення та виведешія інформації.

6.    Які існують типи комп’ютерів?

Питання для роздумів

1“. Що сприяло поширенню персональних комп’ютерів?

2\ Які ви бачите перспективи розвитку обчислювальної техніки?

Завдання для досліджень

1°. Відшукайте інформацію про ЗБ-принтери та перспективи їх застосування.

2\ Визначте ємність жорсткого диска, встановленого на вашому комп’ютері в класі та вдома.

3°. Відшукайте інформацію про еволюцію носіїв інформації.

4’*. З’ясуйте, що таке дата-центр і які послуги віл надає.

Вибір складових комп'ютера під потребу

ПОЗНАЧЕННЯ КОМПЛЕКТУЮЧИХ СИСТЕМНОГО БЛОКА КОМП'ЮТЕРА

Настільні персональні комп’ютери та ноутбуки користувачі можуть використовувати для роботи з офісними документами, відтворення муль-тимедіа, для ігор тощо. Конфігурація комп’ютера і мінімальні параметри його складових, що дадуть змоіу викопувати ці завдання, різні. Тому потрібно навчитися підбирати оптимальну комплектацію комп’ютера, щоб ие витрачати зайві кошти й отримати комп’ютер, який відповідатиме всім вимогам користувача під час роботи і відпочинку.

Почнемо з дослідження інформації про комплектуючі, які ви можете побачити в магазині комп’ютерної техніки або на сайті інтернет-магази-ну. Наводимо приклади описів системних блоків, що пропонують в одному з інтерпет-магазинів:

1.    AMD Athlon II Х4 740 (3.2 ГГц) / RAM 4 Гб / HDD 1 Тб / nVidia GeForce GT 730, 2 Гб / DVD±RW / LAN;

2.    Intel Celeron Dual Core G540T (2.1 ГГц) / RAM 2 ГБ / HDD 250 ГБ / Intel HD Graphics 2500 / без ОД / LAN;

3.    Intel Celeron Dual Core G1820 (2.7 ГГц) / RAM 4 ГБ / HDD 500 ГБ / Intel HD Graphics / без ОД / LAN.

Проаналізз'вавши ці далі, розподілимо їх за компонентами, що дасть змогу порівняти їхні характеристики (табл. 2.1).

Таблиця 2.1. Порівняння характеристик системних блоків

ОГЛЯД КОМП'ЮТЕРНИХ КОМПЛЕКТУЮЧИХ

Розглянемо характеристики комп’ютерних компонентів, на які слід звертати увагу, вибираючи комп’ютер залежно від потреб.

Центральний процесор і оперативна пам’ять

Як зазначалося, сьогодні на ринку центральних процесорів переважають два виробники — Intel Corporation та Advanced Micro Devices Inc. (AMD). Кожний з них пропонує повну лінійку сучасних процесорів з інтегрованою графікою, що дозволяє в деяких випадках обійтися без зовнішньої відеокарти. Ці лінійки умовно можна розділити за призначенням (табл. 2.2).

Таблиця 2.2. Модель процесора та обсяг ОЗП для комп'ютерів різного призначення

На відміну від процесорів, уся сучасна оперативна пам’ять представлена виробниками належить до одного типу — DDR3 і відрізняється лише робочою частотою (швидкодією) та можливістю працювати на підвищеній частоті. Вибір оперативної пам’яті для комп’ютера визначається насамперед фінансовими можливостями покупця та довірою до певного виробника.

Частоти найпоширеніших модулів пам’яті знаходяться у межах 1066 — 1866 МГц. Найпопулярпіші па сьогодні виробники — Kingston, Hynix, Crucial (для ігрових систем — Geil та G.Skill).

Краще використовз'вати два однакових модулі пам’яті меншої ємності, ніж одип більшої, оскільки в цьому випадку вмикається більш швидкий двоканальний доступ до пам’яті. Не варто гнатися за великою ємністю пам’яті та встановлювати 16 Гбайт, оскільки практичної користі від цього пе буде. Windows 7/8/10 з .усіма запущеними програмами та антивірусною програмою вимагає 0,5— 1 Гб, а потужні сучасні ігри зрідка використовують більше 2 Гб, тому для офісних комп’ютерів достатньо 2 Гб, для з'піверсальиих — 4 Гб, для ігрових — 8 Гб.

Материнські плати

Чи не першим параметром, па який потрібно звертати увагу при виборі комплекту процесор-материнська плата, є тип з’єднання (socket), за допомогою якого процесор кріпиться до плати. Для сучасних процесорів Intel® — Socket LGA1150, для AMD — Socket FM2{+).

Відеокарти

На ринку відеоадаптерів представлено продукцію двох виробників графічних процесорів: nVidia® та Ati^!M, які на сьогодні пропонують відеокарти па будь-який смак. Відеокарти бувають інтегровані, зовнішні та дискретні.

Інтегровані відеокарти вбудовуються в материнську плату і заміні не підлягають. Подібний варіант ідеально підходить для вирішення невимогливих офісних завдань.

Зовнішні відеокарти найчастіше підключають до комп’ютера нестандартним способом і призначені для розширення можливостей малопотужних мобільних комп’ютерів (ноутбуки, нетбуки тощо).

Дискретна відеокарта фактично с окремою платою, яка може бути встановлена у відповідний слот материнської плати. Таку карту молена замінити, а система на її основі може бути модернізована без особливих зусиль шляхом встановлення нової дискретної відеокарти.

Вибираючи відеокарту, особливу .увагу треба звертати на такі основні характеристики:

•    обсяг відеопам’яті;

•    тип пам’яті;

•    розрядпість шини пам’яті;

•    частота графічного процесора та пам’яті;

•    спосіб охолодження.

Дискові накопичувані

Найбільш потужними виробниками ясорстких дисків сьогодні вважаються компанії WD, Seagate, Hitachi та Samsung. У домашніх комп’ютерах в основному використовують моделі дисків ємністю від 250 Гбайт до 6 Тбайт.

Для офісного робочого комп’ютера достатньо 500 Гбайт, а, скажімо, для відеомоптажу може і 15 Тбайт не вистачати. Тому обсяг диска потрібно вибирати відповідно до потреб користувача. Ставити дорогий місткий диск у робочий ПК, на якому будуть встановлені тільки операційна система й офісні програми, не доцільно.

Чим вища швидкість обертання магнітних пластин, тим швидший (продуктивніший) жорсткий диск. Однак із зростанням швидкості збільшується його енергоспоживання і шум. Найпоширеніші моделі мають швидкість обертання 5 400, 5 900, 7 200 або 10 000 об/хв.

Диски зі швидкістю обертання 5400 - 5900 об/хв — оптимальний варіант для робочого комп’ютера або поутбука. Вони тихо працюють, не дуже нагріваються і досить економічні. Швидкість передавання даних у таких моделей досягає 150 Мбіт/с. Як правило, чим менша швидкість обертання, тим довше служить накопичувач.

Моделі зі швидкістю обертання 7200 об/хв підійдуть для стаціонарних комп’ютерів середнього і вищого класу. Реальна швидкість читання / запису таких иакопичувачів досягає 180 Мбіт/с.

Вибір приводу оптичних дисків

У зв’язку з розвитком швидкісних каналів Інтериету привід оптичних дисків практично не потрібний. Якщо користувачу все ж таки цей привід потрібний, то це має бути привід DVD-RW. За ступенем надійності користувачі ззтшпяють свій вибір на приводах таких відомих виробників, як LG, Samsung, Asus.

Контрольні запитання та завдання

1.    Для яких цілей зазвичай використовують персональні комп’ютери?

2.    Як це впливає па вибір їхньої конфігурації?

3.    Чи завжди наявність більшого обсягу ОЗП впливає па швидкодію комп’ютера?

4.    Що таке дискретна відеокарта? Які переваги вона має порівняно із вбудованою?

Завдання для досліджень

1. Порівняйте осповпі характеристики (центральний процесор, оперативна пам’ять) настільних комп’ютерів і смартфопів. Зробіть висновок.

Конфігурація комп'ютера під потребу

Завдання. Використовуючи дані якого-небудь інтернет-магазину комп’ютерної техніки, підібрати три системні блоки під потребу одного з користувачів (згідно вашого варіанта) з розрахунку: найвища якість — найнижча ціна. Скласти порівняльну таблицю. Вказати, який з обраних комп’ютерів найбільше відповідає вимогам. Обґрунтувати свій вибір.

Варіант 1. Для учня 8-го класу.

Варіант 2. Для бухгалтера підприємства. Варіант 3. Для веб-дизайнера.

Варіант 4. Для тестувальника сучасних ігор. Варіант 5. Для учителя математики.

Варіант 6. Для оператора відеомонтажу.

Це матеріал з підручника Інформатика 8 клас Казанцева