Принцип работы персонального компьютера


Принцип работы персонального компьютера




Михаил Тычков aka Hard



Доброго времени суток.

Строение компьютера чем-то напоминает строение человека. Процессор, оперативная память и жесткий диск выполняют функции мозга; материнская плата и чипсет - это кровеносная и нервная системы; клавиатура, мышь, микрофон, сканер и веб-камера (устройства ввода) схожи с человеческим зрением, слухом и прочими функциями ощущения окружающего мира; монитор и принтер (устройства вывода) - это что-то типа языка.

Рассмотрим такую ситуевину: в стародавние времена, когда дебилы-рыцари в ржавых стальных доспехах дрались между собой почем зря, жила семья - барон и его жена. Сам барон ушел повоевать, а жена тем временем родила ему наследника, при этом сам барон 9 месяцев назад сильно отсутствовал дома. Кое-кто из придворных пишет письмо мужу-рогоносцу и с гонцом его отправляет. Барон, получив известие, переваривает его и пишет ответ (содержание которого будет весьма не лестным, как мне думается) и с тем же гонцом отправляет письмо в родовой замок.

Так что же произошло с технологической точки зрения? А вот что. Появился некий объем информации (родился ребенок). Устройство, получившее информацию (придворный) обрабатывает ее и готовит к отправке, используя общий протокол (письменность). Такое устройство можно назвать передатчик. Затем, еще одно устройство, предназначенное для передачи данных (гонец) передает подготовленную инфу. Приемник или, как Вы поняли уже, устройство принимающее информацию (барон) считало данные, используя тот же самый протокол (письменность) и, исходя из некоторой информации, которая была заложена ранее (воспитание, общественное мнение, нравы и т. д.) приняло решение. В виде ответа, эти данные были отправлены обратно, используя то же устройство передачи информации (гонец). Вот так вот, примерно и работают устройства компьютера между собой: постоянно что-то обрабатывают и обмениваются данными, используя общие протоколы, оговаривающие, как эти данные передавать и принимать.

Вся информация хранится на жестком диске. Когда Вы включаете компьютер, то часть данных, необходимых для нормального функционирования системы, загружается в оперативную память (ОЗУ - оперативное запоминающее устройство). Кроме того, туда же могут отправлять свои данные и другие устройства в процессе работы компа. За обработку данных отвечает процессор (ЦП - центральный процессор). Информация поступает в ЦП из ОЗУ, и после обработки туда же и возвращается. А потом уж она может быть отправлена адресату, то бишь устройству, которое эти данные и отправило в оперативную память для последующей обработки (правда так происходит не всегда, но об этом много позже). Если Вам понадобилось информацию сохранить надолго, то Вы "сбрасываете" ее на жесткий диск, так как ОЗУ может хранить данные только при условии, что к нему постоянно подается электропитание.

Если какому-нить устройству вдруг захотелось, чтобы ЦП обработал для него что-либо, то для начала необходимо подготовить данные затем, отправив их в память, сообщить процессору, что данные эти надо обработать. Подождать, а потом может быть (в зависимости от поставленной задачи) получить обработанные данные обратно, а может и какому другому устройству их отправить. Устройств много, а процессор один и на всех их его сразу не хватает. Что делать? Очень просто - вставать в очередь и ждать. Существует иерархия среди устройств. Кому-то ЦП обработает данные сразу, а кому-то придется ждать до второго пришествия.

принцип работы персонального компьютера

Посмотрите на рисунок. СPU - это центральный процессор, RAM - оперативная память, HDD - жесткий диск, а device - какое-нить устройство, ну например, модем.

Понятно, что пользователь должен наблюдать за неким результатом своей работы. Вот для этого предназначен монитор, данные для которого готовит видеокарта (кстати, именно это устройство может обратиться к ЦП в обход ОЗУ). Например: Вы запустили MS Word и нажали на какую-нить клавишу, скажем [G]. На экране, в текстовом поле появилась буковка и что не мало важно, это буковка G. Что произошло? Во-первых, Вы, запустив программу MS Word, отдали ей управление компьютером (который находится еще и под управлением операционной системой). Во-вторых, нажав на клавишу [G], заставили мини-процессор клавиатуры послать код этой клавиши в компьютер. В-третьих, процессор, обработав команду и данные, которые были подготовлены программой, отправил их к видеокарте. В-четвертых, видеокарта, получив команду и данные и обработав их по-своему, отправила все в монитор, а тот, в свою очередь вывел то, что было приказано. Все. На экране Вы наблюдаете букву G. Вот уж действительно: "Нажми на кнопку - получишь результат" :)

Из последнего примера можно сделать вывод, что компьютер это не только его аппаратная часть (hardware), но и программная часть тоже (software). То есть одно от другого не отделимо. Более того, скажу Вам - любое устройство компьютера имеет собственную программу управления, которая называется драйвер (driver). Без таких программ большинство устройств компа работать не будет. Общее управление над компьютером берет на себя операционная система (ОС). К слову сказать, это самое слабое место современного ПК.

Вообще, следует отметить, что все ПК работают по фон-неймановским принципам программного управления. Венгр по национальности Джон фон Нейман в 1930 году эмигрировал в США, где в 1945 году разработал принципы программного управления ЭВМ. И до сих пор мир инфотехнологий пользуется этими правилами (хоть и не самыми удобными и имеющими свои недостатки), так как никто ничего другого толком предложить не может (есть и не фоннеймовские компы, но они пока обладают еще большими недостатками). Вот в чем заключаются эти правила:

1. Принцип двоичного кодирования. Это означает, что вся информация в компьютере передается и хранится в двоичном виде.

2. Принцип программного управления. Тут речь идет о том, что программа представляет собой набор команд, которые процессор выполняет автоматически и в определенной последовательности.

3. Принцип однородности памяти. Разнотипная информация различается по способу использования, а не по способу кодирования.

4. Принцип адресности. Информация размещается в ячейках памяти, которые имеют точный адрес. Зная адрес, ЦП может получить доступ к нужной информации в любой момент времени.

А теперь я задам Вам небольшую задачку, типа тест на то, поняли Вы что-нить уже или нет. Есть такое понятие - горячие клавиши. Это определенные сочетания клавиш, при нажатии на которые происходят какие-то стандартные действия. К примеру, сочетание [Ctrl] + [Alt] + [Del] в Windows 98 приводит к перезагрузке ОС, а сочетание [Ctrl] + [V] в MS Word - команда "Вставить". Так вот, кто именно определяет эти горячие клавиши: клавиатура или программа?

....................................................

Для тех, кто так ничего и не понял :) отвечаю: программа, так как "клаве" абсолютно пофиг, что Вы там жмете. Ее задача заключается в том, чтобы правильно передавать коды клавиш. А вот что это за коды и что с ними делать определяет та программа, с которой в данный момент работает пользователь. И если, работая в MS-Word'е нажать [Ctrl] [V], то эта прога отдаст команду на чтение буфера памяти, куда было что-то скопировано (текст или рисунок подходящего формата) и вставит это что-то в то место, где моргает курсор. Вот и все.

19.01.04

читать еще по теме