Основне компонування частин комп'ютера й зв'язок між ними має назву архітектура комп'ютера.
Комп'ютер – це пристрій, призначений для виконання чітко визначеної послідовності дій по обробці інформації. Іноді комп'ютер називають ЕОМ - електронно-обчислювальна машина.
Загальна схема будови сучасного комп'ютера була представлена американським математиком Джоном фон Нейманом в 1945 р. За цією схемою комп'ютер складається із таких головних частин: центрального процесора (ЦП), пам'яті та периферійних пристроїв для введення й виведення інформації.
ЦП – це основний робочий елемент комп'ютера, що виконує безпосередньо дії над інформацією.
Пам'ять – пристрій, призначений для зберігання інформації з метою її витягу та перетворення.
Інформація, збережена в пам'яті, складається з даних і команд для їхньої обробки.
Таким чином, пам'ять зберігає інформацію, а ЦП виконує її обробку.
Для обміну інформацією між людиною й комп'ютером у загальну схему додані периферійні пристрої, які діляться на 2 категорії: пристрої введення та пристрої виведення.
Апаратна складова персонального комп'ютера.
Персональний комп'ютер – універсальна технічна система. Його конфігурацію (склад обладнання) можна гнучко змінювати в міру необхідності. Проте, існує поняття базової конфігурації, яку вважають типовою. У такому комплекті комп'ютер звичайно поставляється. Поняття базової конфігурації може змінюватися.
У наш час у базовій конфігурації розглядають чотири пристрої (див. малюнок):
- системний блок;
- монітор;
- клавіатура;
- миша.
Крім комп'ютерів з базовою конфігурацією все більше поширення дістають мультимедійні комп'ютери, оснащені додатковими пристроями для введення та виведення інформації: принтер, сканер, колонки, навушники, веб-камера.
Системний блок є основним вузлом, усередині якого встановлені найбільш важливі компоненти комп'ютера. Він являє собою металевий корпус, що містить системну плату з набором вмонтованих пристроїв. Пристрої, що знаходяться всередині системного блоку, називають внутрішніми, а пристрої, що підключаються до нього ззовні, – зовнішніми. Зовнішні додаткові пристрої, призначені для введення, виведення і тривалого зберігання даних, також називають периферійними. На вигляд системні блоки розрізняються формою корпусу. Корпуси персональних комп'ютерів випускають в горизонтальному (desktop) і вертикальному (tower) виконанні. Корпуси, що мають вертикальне виконання, розрізняють по габаритах: повнорозмірний (big tower), середньорозмірний (midi tower) і малорозмірний (mini tower). Серед корпусів, що мають горизонтальне виконання, виділяють плоскі і особливо плоскі (slim).
Корпуси системних блоків поставляються разом з блоком живлення, тому потужність блоку живлення також є одним з параметрів корпусу. Для масових моделей достатньою є потужність блоку живлення 300-350 Вт. На малюнку наведено схему розташування основних компонентів системного блоку.
Основні внутрішні пристрої персонального комп'ютера
Електронні схеми:
Материнська плата – основна плата персонального комп'ютера, що представляє із себе аркуш стеклотекстоліта, покритий мідною фольгою. Шляхом травлення фольги одержують тонкі мідні провідники, які з'єднують електронні компоненти.
Процесори перших комп'ютерів були громіздкими, займали цілі шафи і навіть кімнати та складалися з багатьох компонентів. На початку 1970-х років завдяки прориву технології створення великих і надвеликих інтегральних схем стало можливим розташувати всі компоненти центрального процесора в одному напівпровідниковому пристрої. З'явилися так звані мікропроцесори. Наразі терміни «мікропроцесор» і «процесор» є синонімами, проте так було не завжди. Звичайні (великі) та мікропроцесорні ЕОМ співіснували протягом 10-15 років, і лише на початку 1980-х років мікропроцесори витіснили своїх старших братів. Саме перехід на мікропроцесори створив передумови для появи персональних комп'ютерів.
Оперативна пам'ять у комп'ютері розміщається на стандартних панелях, які називають модулями. Модулі оперативної пам'яті вставляють у відповідні гнізда на материнській платі.
У середині 80-х років об'єм пам'яті розміром 1 Мбайт здавалося величезним, на початку 90-х років достатнім уважався обсяг 4 Мбайт, до середини 90-х років він збільшився до 8 Мбайт, а потім і до 16 Мбайт. Пару років тому типовим уважався розмір оперативної пам'яті 512 Мбайт – 1 Гбайт, сьогодні нам звично використовувати оперативну пам'ять розміром 2, 4 або 8 Гбайт, але ця величина безупинно збільшується.
Засновник корпорації Microsoft Білл Гейтс в 1981 році сказав: "Більше 640 Кб пам'яті персональним комп'ютерам ніколи не знадобиться." Сьогодні цілком нормальний розмір оперативної пам'яті - 2 гігабайти, в 3,5 тисяч разів більше "максимуму".
Блок живлення – призначений для постачання вузлів комп'ютера електричною енергією. У його задачі входить перетворення сіткової напруги до заданих значень, їхня стабілізація й захист від незначних перешкод живлячої напруги. Крім того, він бере участь в охолодженні системного блоку.
Жорсткий диск (вінчестер, hard disk, HDD) – основний пристрій для довготривалого зберігання великих об'ємів даних і програм. Насправді це не один диск, а група співвісних дисків, що мають магнітне покриття і обертаються з високою швидкістю. Таким чином, цей «диск» має не дві поверхні, як повинно бути у звичайного плоского диска, а 2*n поверхонь, де n – число окремих дисків в групі.
Жорсткі диски давно є невід'ємною частиною персональних комп'ютерів. Але чому вони отримали назву "вінчестер" знають не всі. Заслуга в цьому накопичувача IBM-3340, що фірми IBM, який був випущений в 1973 році. Інженери, які працювали з цим накопичувачем, називали його "30-30", тому що він містив два пакети дисків по 30 МБ в кожному. А в ті часи в Америці були дуже популярні мисливські гвинтівки моделі Вінчестер, у яких для стрільби застосовувалися патрони з бездимних порохом, з маркуванням "30-30". Тому керівник проекту Кеннет Хогтон і назвав накопичувач IBM-3340 "вінчестер", і ця назва закріпилася за всіма жорсткими дисками на довгі роки.
Над кожною поверхнею розташовується головка, призначена для читання-запису даних. При високих швидкостях обертання дисків (90-250 об/с) у зазорі між головкою й поверхнею утвориться аеродинамічна подушка, і головка парить над магнітною поверхнею на висоті, що складає декілька тисячних часток міліметра.
Основною характеристикою будь-якого магнітного диска є його ємність. Ємність показує, скільки інформації можна записати на диск. Ємність сучасного вінчестера звичайно виміряється в сотнях Гбайт або в Тбайтах.
Інформація на жорсткому диску може зберігатися протягом років, проте іноді потрібне її перенесення з одного комп'ютера на іншій. Не дивлячись на свою назву, жорсткий диск є вельми крихким приладом, чутливим до перевантажень, ударів і поштовхів.
Ось як виглядав перший жорсткий диск розміром 5 мегабайт 50 років тому. Диск випустила компанія IBM у вересні 1956-го року. Він призначався для першого «SUPER» комп'ютера з жорстким диском 305 RAMAC. Важила система близько тонни. Без автонавантажувача його було не підняти.
Накопичувачі на оптичних дисках (CD-ROM, DVD-ROM). Процес запису та зчитування інформації для цих дисків здійснюється за допомогою лазера. Головна відмінність DVD-дисків від CD-дисків - це об’єм інформації, який може бути записаний на такому носії. Стандартні CD-диски мають діаметр 120 мм та можуть вмістити близько 80 хвилин нестисненого аудіо або близько 700 Мбайт даних. Mini CD мають різні діаметри в інтервалі від 60 до 80 мм; вони іноді використовуються для CD-синглів, запису до 24 хвилин аудіо-файлів, або використовуються для установки драйверів пристроїв. На DVD-диск може бути записано від 4.7 до 13 Гбайт. Буває, що CD або DVD диски можна використовувати для запису тільки 1 раз (тоді їх називають CD-R або DVD-R), а вигідніше використовувати RW диски, які є багаторазово перезаписуваними (тоді їх називають CD-RW або DVD-RW).
Об'єм, який отримав CD-диск, зовсім не випадковість. Як відомо, творцем і розробником CD-диска є японська фірма Sony. Японські розробники вибрали його розмір виходячи з того, що на ньому повинна була повністю поміститися дев'ята симфонія Бетховена - улюблений класичний твір віце-президента корпорації. Але в результаті технічних узгоджень і технологічної необхідності, підсумкова тривалість запису склала все ж 74 хвилини, що на півхвилини менше тривалості симфонії.
Накопичувачі на гнучких магнітних дисках. Сьогодні їх можна зустріти тільки в старих зразках комп'ютерів. Гнучкі магнітні диски (дискети) використовують для переносу невеликих об’ємів інформації.
Перший комп'ютер IBM PC був випущений в 1981 році. До нього можна було підключити зовнішній накопичувач, що використовує однобічні гнучкі диски діаметром 5,25 дюйма. Ємність диска становила 160 Кбайт. У наступному році з'явилися аналогічні двосторонні диски ємністю 320 Кбайт. Починаючи з 1984 року випускалися гнучкі диски 5,25 дюйма високої щільності (1,2 Мбайт). У наші дні диски розміром 5,25 дюйма не використовуються, і відповідні дисководи в базовій конфігурації персональних комп'ютерів після 1994 року не поставляються.
Гнучкі диски розміром 3,5 дюйми випускають із 1980 року. Однобічний диск звичайної щільності мав ємність 180 Кбайт, двосторонній – З60 Кбайт, а двосторонній подвійної щільності – 720 Кбайт. Кінцевим стандартом вважаються диски розміром 3,5 дюйми високої щільності. Вони мають ємність 1440 Кбайт (1,4 Мбайт) і маркіруються буквами HD (high density – висока щільність).
Накопичувач з діаметром 3.5 дюйма можна зустріти в магазинах до сих пір. Також, саме такий вид дискети є впізнаваним. У більшості програм клавіша із позначкою 3.5-дюймової дискети означає збереження дій.
Гнучкі диски є малонадійними носіями інформації. Пил, бруд, волога, температурні перепади й зовнішні електромагнітні поля дуже часто стають причиною часткової або повної втрати даних, що зберігалися на гнучкому диску. Тому використовувати гнучкі диски як основний засіб зберігання інформації було неприпустимо. Їх використовували тільки для транспортування інформації або в якості додаткового (резервного) засобу зберігання. З приходом 2010-х років всі світові ІТ-корпорації почали відмовлятися від виробництва дискет.
Органи управління. На передню панель системного блоку виведені наступні органи управління і індикації:
– кнопка увімкнення комп'ютера Power;
– кнопка загального скидання Reset;
– декілька USB-роз’ємів;
– роз'єми для підключення колонок і мікрофону;
– індикатори роботи комп'ютера і жорсткого диска.
Монітор
Монітор – це основний пристрій для виведення на екран текстової та графічної інформації.
Існують 3 типи моніторів:
Основні параметри моніторів:
1. Довжина діагоналі і пропорції монітора. Діагональ вимірюється в дюймах. 1 дюйм дорівнює 2,54 сантиметра. Дюйм при позначенні діагоналі монітора зображується знаком лапки " – у вигляді подвійного штриха. Можна зустріти моделі моніторів з діагоналлю, що дорівнює 19, 21, 23, 27 і більше дюймів. У моніторів розмір в дюймах може бути однаковим, при цьому за пропорціями вони будуть відрізнятися.
Що стосується пропорцій (співвідношення довжини і ширини сторін монітора), то найбільшого поширення набули три формати – 16: 9, 16:10, 4: 3.
Ці цифри означають наступне. 16:9 – це значить, що ширина монітора (по горизонталі) становить 16 умовних одиниць, а висота монітора (по вертикалі) становить 9 цих же самих умовних одиниць. Точніше, ширина монітора більше його висоти в 16 ділити на 9 раз, тобто, в 1,78 рази. А, наприклад, співвідношення 4: 3 означає, що ширина більше висоти лише в 4 поділене на 3 рази, тобто, в 1,33 рази.
Монітори зі співвідношенням сторін 16: 9 і 16:10 є широкоформатними. Вони добре підходять для перегляду широкоекранних і широкоформатних відео фільмів. На них зручно відкривати одночасно кілька вікон.
Монітори зі співвідношенням сторін 4:3 зручні для тих, хто працює з текстовими редакторами, з графічними файлами і т.п.
Таким чином для роботи часто бувають зручніше монітори зі співвідношенням сторін 4: 3, а для розваг 16:9. В наш час частіше використовуються широкоформатні монітори також і для роботи просто тому, що вони більш поширені.
2. Роздільна здатність або роздільність монітора.
Це кількість пікселів (точок, з яких формується дисплей) по вертикалі і горизонталі. Чим більше пікселів, тим більш якісне зображення може бути отримано. І навпаки, чим їх менше, тим зображення буде більш розмитим, менш чітким, менш якісним. Тому, якщо є бажання бачити більш чіткі картинки, потрібно мати більше пікселів.
Взагалі, піксель - це мінімальна точка на екрані монітора. З таких точок і складається вся картинка. Чим точок більше і чим ці точки менше, тим виходить більш чітке зображення. Звідси і необхідність мати більше пікселів для отримання картинки кращої якості.
Як правило, дозвіл залежить від розміру монітора і його пропорцій. Наприклад, досить часто можна зустріти:
у моніторів формату 16:10 дозвіл 1440х900,
у моніторів формату 4: 3 - дозвіл 1600х1200,
у моніторів формату 16: 9 - дозвіл 1920х1080.
Цифри, наприклад, 1920х1080 означають, що по горизонталі монітор має 1920 пікселів - мінімальних точок, з яких складається зображення, а по вертикалі монітор має 1080 пікселів. Всього на моніторі присутні: 1920 помножити на 1080 дорівнює 2 073 600 пікселів, тобто більше 2-х мільйонів малесеньких точок, з яких формується прекрасне чітке кольорове зображення.
Також до характеристик моніторів можна віднести: кути огляду, частоту оновлення екрану монітора, типи матриць та інше
Клавіатура
Клавіатура – це основний пристрій для введення в комп'ютер інформації від користувача. Вона є одним зі складових базової комплектації комп'ютера. За її допомогою вводять алфавітно-цифрові дані і керують роботою комп'ютера. Існує велике різноманіття видів комп'ютерних клавіатур, але принцип роботи з ними один і той же.
На стандартній клавіатурі 104 клавіші. Але багато сучасних комп'ютерних клавіатур крім стандартного набору забезпечуються додатковими клавішами (як правило, іншого розміру і форми), які призначені для спрощеного управління деякими основними функціями комп'ютера. Це можуть бути клавіші:
– управління гучністю звуку: голосніше, тихіше, включити або вимкнути звук;
– управління лотком в приводі для компакт-дисків: витягти диск, прийняти диск;
– управління аудіопрогравачем: грати, поставити на паузу, зупинити відтворення, аудіозапис вперед або назад, перейти до попереднього або наступного запису;
– управління мережевими можливостями комп'ютера: відкрити поштову програму, відкрити браузер, показати домашню сторінку, рухатися вперед або назад по історії відвіданих сторінок, відкрити пошукову систему;
– управління найбільш популярними програмами: відкрити калькулятор, відкрити файловий менеджер;
– управління станом вікон операційної системи: згорнути вікно, закрити вікно, перейти до наступного або попереднього вікна;
– управління станом комп'ютера: перевести в режим очікування, перевести в сплячий режим, вимкнути комп'ютер.
Так як багато хто з цих функцій відносяться до сфери мультимедіа, то такі клавіатури часто називаються «мультимедійними клавіатурами».
Клавіатура – це електронний пристрій, що містить усередині мікросхеми та інші деталі. Тому поводитися з нею слід дбайливо і акуратно. Не можна допускати забруднення клавіатури пилом, дрібним сміттям, металевими скріпками та ін. Також немає потреби сильно стукати по клавішах.
Вісім клавіш на середньої рядку клавіатури називаються «домашньої рядком». Це клавіші, на які потрібно поставити пальці для того, щоб друкувати швидше.
У верхньому рядку клавіатури можна знайти всі букви слова "typewriter" (друкарська машинка, англ).
Клавіші клавіатури розділені на кілька груп залежно від функцій, тобто за своїм призначенням клавіші на клавіатурі діляться на кілька умовних груп. Існує декілька варіантів розподілу клавіш на групи. Розглянемо найбільш поширений, відповідно до якого всі клавіші поділяються на чотири групи:
1) Алфавітно-цифрові клавіші розташовуються в центрі клавіатури. До алфавітно-цифрової групи належать клавіші для введення букв, цифр, знаків пунктуації та арифметичних дій, спеціальних символів. Інакше кажучи, головне призначення алфавітно-цифрових клавіш - введення знакової інформації і команд, які набираються по буквах. Кожна клавіша може працювати в двох режимах (регістрах) і, відповідно, може використовуватися для введення декількох символів.
2) Функціональні клавіші. Дванадцять функціональних клавіш розташовані в самому верхньому ряду клавіатури і запрограмовані на виконання певних дій (функцій). Функції цих клавіш залежать від конкретної, працюючої в даний момент часу програми, а в деяких випадках і від операційної системи.
3) Клавіші управління курсором та редагування.
Ця група клавіш розташована в правій частині клавіатури. Також вони продубльовані на цифровій клавіатурі.
Клавіші управління курсором подають команди на пересування курсору по екрану монітора відносно поточного положення.
Курсор - це екранний елемент, що позначає місце, куди буде вставлений введений з клавіатури текст. Курсор зазвичай блимає для того, щоб його можна було швидко знайти в тексті. Найбільш поширена форма курсору в сучасних інтерфейсах користувача - вертикальна риса, по висоті відповідна висоті рядка тексту і розташовується на початку позиції символу, що вводиться. У деяких випадках використовуються інші види курсору: прямокутник шириною в позицію, що охоплює наступний знак, символ підкреслення або інший символ.
Клавіші зі стрілками: уверх, униз, вліво, вправо - переміщають курсор на одну позицію у відповідному направленні.
Home – переміщає курсор у початок поточного рядка.
End – переміщає курсор у кінець поточного рядка.
PgUp (Page Up) – переміщає курсор на екран уверх.
PgDn (Page Down) – переміщає курсор на екран.
Також до цієї групи відносяться дві клавіші редагування:
Del (Delete) – використовується для видалення символу, що знаходиться в позиції курсору (праворуч від курсору). Також вона видаляє "виділені" об'єкти (рядки тексту, папки, файли).
Ins (Insert) – призначена для переключення між режимами вставки та заміни. Клавішу Ins можна використовувати для того, щоб друкувати текст зверху вже надрукованого. Якщо натиснути на цю кнопку, то новий текст буде друкуватися, стираючи старий. Щоб це скасувати, потрібно знову натиснути на клавішу Ins. При включенні комп'ютера як правило встановлений режим вставки.
4) Спеціальні керуючі клавіші.
Цією групою клавіш користуються досить часто, тому вони розташовані для зручності зліва і справа від алфавітно-цифрових клавіш.
Enter одна з самих головних клавіш комп'ютера. Вона призначена для завершення введення команд і виклику їх виконання. Клавіша використовується для підтвердження будь-яких дій, для відкриття файлів, для запуску програм, для переходу на новий рядок. При наборі тексту вона служить для завершення введення абзацу.
Esc (Escape) розташована у верхньому лівому куті клавіатури і означає "Вихід, Скидання або Відміна". Зазвичай вона служить для відмови від щойно виконаної дії і скасовує попереднє дію користувача. Наприклад, якщо ви дивитеся якийсь відеоролик в повноекранному форматі, то, натиснувши на клавішу Esc, ви вийдете з повноекранного режиму.
Tab (табуляція) розташована у лівої верхньої частині клавіатури При редагуванні текстів Tab зазвичай використовується для переходу до наступної позиції табуляції, тобто після натискання на Tab курсор переміщається відразу на задану кількість позицій. В інших програмах її дія може змінюватися, наприклад, Tab може виконувати переключення між полями запиту, між клітинками таблиці або вікнами на екрані і т.п.
Backspace (стрілка вліво над клавішею Enter) при роботі з текстом видаляє останній символ зліва від курсору або весь виділений текст.
Shift це клавіша зміни регістру. Вона використовується для введення прописних (великих) букв та символів верхнього регістра. Щоб ввести такий символ або прописну букву потрібно нажати Shift і не відпускаючи її нажати потрібну клавішу. Тобто якщо клавіша Shift натиснута, тоді букви будуть друкуватися великими. Крім того, клавіша Shift часто використовується в комбінаціях з іншими клавішами
Caps Lock (в перекладі «фіксація великих букв») знаходиться на клавіатурі зліва. Їй відповідає центральний індикатор у верхньому правому куті клавіатури. Якщо не натискати на Caps Lock (тобто індикатор не горить) і зайти в текстовий редактор, то при введенні тексту всі букви будуть виводитися рядковими (маленькими). Якщо натиснути на Caps Lock (світловий індикатор горить), тоді при введенні тексту букви будуть виводитися прописними (великими). У цьому режимі при натисканні на клавішу Shift будуть виводитися рядкові (малі) літери (прямо протилежну дію того, що робиться в звичайному режимі, коли індикатор Caps Lock не горить).
Alt і Ctrl призначені для зміни значення інших клавіш. Призначення клавіш Ctrl і Alt дуже близькі. Клавіша Ctrl читається як "Контрол". Клавіша Alt читається як "Альт". Ці клавіші потрібні для розширення функціональності клавіш, тобто вони використовуються в комбінаціях з іншими клавішами для виконання будь-яких дій.
NumLock (в перекладі «фіксація цифр») включає і виключає цифрову клавіатуру в правій частині клавіатури. Вона відповідає за роботу малої цифрової клавіатури в двох режимах: якщо індикатор Num Lock світиться (тобто натиснули на клавішу Num Lock), тоді мала цифрова клавіатура працює в режимі введення цифр від 0 до 9 і точки. Цей режим зручний для введення чисел та розрахунків. Якщо індикатор Num Lock не горить, тоді мала цифрова клавіатура працює в режимі управління курсором (стрілки вгору, вниз, вправо, вліво, Home, End, PageUp, PageDown).
Print Screen збереження поточного стану екрана в буфері обміну (спеціальної області оперативної пам'яті). Колись давно ця клавіша справді робила те, про що каже її назва – надсилала текст поточного екрана на принтер. Сьогодні натискання клавіші PrtScn робить знімок всього екрана та копіює його до буфера обміну в пам’яті комп’ютера. Звідти його можна вставити (Ctrl + V) у Microsoft Paint або іншу програму і, якщо потрібно, роздрукувати з цієї програми. Натисніть клавіші Alt + PrtScn, щоб зробити знімок лише активного вікна, а не всього екрана.
Pause / Break. Команди Pause і Break придумані для DOS і все ще працюють в командному рядку Windows. Pause призначена для призупинення тексту, який з'являється після виконання команди, а іноді для постановки на паузу програми. На деяких комп'ютерах Pause також призупиняє завантаження BIOS, щоб користувач міг ознайомитися з результатами системного тесту.
Команда Break викликається натисканням Ctrl + Break і використовується для виходу з DOS-додатки і запуску нового рядка.
Scroll Lock (на клавіатурі зверху справа) - широко застосовувалася на початку 80-х років, коли не було маніпулятора миша. При включеному режимі Scroll Lock клавіші управління курсором виконували функцію пересування екрану (вгору, вниз, вліво, вправо). Коли режим Scroll Lock вимкнено, тоді клавіші управління курсором працюють в звичному для нас режимі - зміна положення курсору (вгору, вниз, вліво, вправо). Зараз на дію цієї кнопки можна подивитися, наприклад, в електронних таблицях Excel. Якщо запустити Excel і натиснути Scroll Lock, тоді клавіші управління курсором будуть пересувати таблицю, а не окрему виділену клітинку.
Клавіатура "QWERTY" більше підходить лівшам, так як з лівого боку розташовані букви, за допомогою яких можна надрукувати більше слів, ніж використовуючи праву сторону клавіатури.
Найпоширеніша помилка тих, хто забув переключити розкладку клавіатури - ghbdsn замість "привіт".