Для обеспечения максимального уровня производительности и корректной работы используются аппаратные и программные средства, которые связаны между собой и могут взаимодействовать в различных направлениях. Сегодня мы коснемся вопроса аппаратных средств, так как именно они изначально занимают главное положение при обеспечении работоспособности любой компьютерной или мобильной системы.
Аппаратные средства систем: общая классификация
Давайте разберемся, с чем же нам все-таки предстоит иметь дело. Комплекс аппаратных средств на самом деле должен быть знаком всем и каждому. По сути это то, что пользователи называют компьютерным железом. И действительно, аппаратные средства представляют собой именно «железные», а не программные компоненты компьютерной системы. В самом простом варианте классификации данные средства делятся на внешние и внутренние. Также в таком разделении можно выделить три основных и наиболее содержательных типа устройства: устройства ввода, устройства вывода и устройства хранения информации. Отдельно стоит отметить и главные компоненты компьютера, такие как процессор, материнская плата и т.п. Они не входят ни в один из перечисленных выше классов и являются базовыми элементами компьютера, без которых он просто не сможет работать.
Базовые компоненты ПК
При описании аппаратных средств ПК первым делом стоит сказать о главном компоненте, а именно о материнской плате. На ней расположены все внутренние элементы. Именно к ней за счет использования различных слотов и разъемов и будут подключаться внешние устройства. Сегодня существует множество разновидностей материнских плат и их производителей. Такие платы для ноутбуков и стационарных компьютеров по расположению отдельных элементов могут отличаться. Однако суть их использования в компьютерных системах остается неизменной.
Вторым по важности элементом является центральный процессор. Он отвечает за уровень быстродействия компьютерной системы. Одной из главных характеристик этого элемента является тактовая частота, которая выражена в мега или гигагерцах. Эта величина определяет, сколько элементарных операций процессор может осуществлять за одну секунду. Как вы могли уже догадаться, быстродействие есть не что иное, как отношение количества операций к количеству тактов, необходимому для выполнения одной элементарной операции.
Сегодня невозможно представить себе аппаратные средства компьютера без жестких дисков и планок оперативной памяти. Эти компоненты относятся к устройствам хранения. О них речь пойдет несколько позже.
Программно-аппаратные средства
В современных компьютерных устройствах могут использоваться устройства гибридного типа, такие как постоянная энергонезависимая память CMOS, являющаяся базовой основной системы ввода/вывода, называемой BIOS. Это не только сам «железный» чип, который расположен на материнской плате. В этом чипе имеется своя собственная микропрограмма, которая позволяет не только хранить неизменные данные, но и осуществлять тестирование периферийных устройств и внутренних компонентов в момент включения компьютера. Многие владельцы стационарных компьютеров замечали, что момент включения можно услышать сигнал системного динамика. Это свидетельствует о том, что проверка была завершена успешно.
Средства ввода информации
Остановимся более подробно на устройствах ввода информации. Сегодня можно насчитать довольно много разновидностей данных устройств. Судя по опережающему развитию информационных технологий, со временем их станет еще больше. Несмотря на это базовыми устройствами принято считать следующие:
— клавиатура;
— мышь;
— джойстик;
— цифровая камера;
— внешний сканер;
— микрофон.
Каждое из этих устройств дает возможность ввести информацию различного типа. Так, например, при помощи сканера вводится графическая информация. При помощи камеры можно ввести видео. На клавиатуре можно ввести текст. Мышь и трекпад относятся к контроллерами или манипуляторам. Что же касается клавиатуры, то в ней контролирующие функции используются через кнопки или их комбинации. Можно при этом получить доступ к определенным параметрам, функциям и командам операционной системы и программного обеспечения.
Средства вывода информации
Невозможно представить себе аппаратные средства без устройств вывода. В стандартном средстве таких устройств присутствуют следующие компоненты: принтер, монитор, плоттер, видеосистема, звуковая система, мультимедийный проектор. Основным устройством в данном списке является экран ноутбука или компьютерный монитор. Ясно, что при современных методах объектно-ориентированного программирования взаимодействие с пользователем осуществляется при помощи графического интерфейса. Такая ситуация применима в равной степени и к тем системам, в которых предполагается введение команд. Пользователь в любом случае должен видеть то, что отображается на экране. Что касается наличия остальных компонентов, они желательны, но не обязательны. Исключение составляет графический адаптер, без которого не смогут работать современные системы.
Средства хранения информации
Одним из самых важных классов устройств являются устройства хранения информации. Их наличие обязательно. К данному классу относятся следующие виды устройств: оперативная память, жесткий диск, кэш-память, внешние накопители. В некоторых случаях сюда также относятся систему BIOS с памятью CMOS. Однако, как уже говорилось ранее, данные элементы скорее относятся к гибридным устройствам, которые в равной степени можно отнести сразу к нескольким категориям. Главное место среди средств хранения информации безусловно занимают жесткие диски и оперативная память. Жесткий диск представляет собой аппаратное средство хранения информации. Здесь информация хранится постоянно. В оперативной памяти информация хранится временно, например, при функционировании или запуске программ, а также при копировании содержимого в буфер обмена. Оперативная память автоматически очищается при выключении компьютера. Информация же с жесткого диска никуда не исчезает. Сегодня с жесткими дисками конкурируют съемные носители вроде устройств USB большой емкости. Дискеты и оптические диски постепенно уходят в небытие по причине малой емкости и возможности физических повреждений.
Устройства связи
Еще один класс устройств, которые не являются обязательными, но тем не менее очень востребованы, можно назвать устройства, которые отвечают за обеспечение связи между отдельными компьютерными терминалами, как связанными напрямую, так и в сетях. К основным устройствам данной категории можно отнести сетевые адаптеры и маршрутизаторы. Как уже стало ясно, без них при организации стационарных и виртуальных сетей обойтись довольно сложно. Сегодня мало кто знает, что можно подключать два компьютера напрямую посредством кабеля, как это было и двадцать лет назад. Это, конечно, выглядит не слишком практично. Однако не стоит сбрасывать со счетов такую возможность, особенно в тех случаях, когда необходимо копировать большой объем информации, а накопителя подходящего размера под рукой нет.
Устройства защиты данных и безопасности
Поговорим еще об одном типе аппаратных компонент персонального компьютера. Это аппаратные средства защиты. К таким устройствам можно отнести «железные» сетевые экраны, которые по-другому также называются файрволлами. Большинство пользователей сегодня привыкло к тому, что файрволл представляет собой только программный продукт. На самом же деле, это не совсем так. Применение таких компонентов является обязательным при организации сетей с повышенным уровнем безопасности. Ведь программная часть не всегда может справится со своими функциями. Она может не отреагировать на вмешательство в работу сети со стороны. Не стоит говорить о доступе к конфиденциальной информации, которая может хранится на жестких дисках серверов и компьютеров.
Взаимодействие аппаратных и программных компонент
Мы коротко охарактеризовали основные аппаратные средства ПК. Теперь поговорим о том, как данные компоненты взаимодействуют с программными продуктами. У операционных систем, которые обеспечивают доступ пользователя к вычислительным возможностям компьютера, имеются свои требования. Современным операционным системам требуется так много ресурсов, что они могут просто не работать с устаревшими процессорами, в которых не хватает вычислительной мощности или просто отсутствует необходимый объем оперативной памяти. Кстати, это в равной степени относится к современным прикладным программным продуктам. Это, конечно, далеко не единственный пример взаимодействия программной и аппаратной части.
Заключение
В заключение хотелось бы сказать, что в данном обзоре была коротко рассмотрена аппаратная часть современного персонального компьютера. Это позволяет сделать определенные выводы о классификации основных элементов системы. Стоит обратить отдельное внимание на то, что компьютерная техника с каждым годом развивается. Это приводит к тому, что появляется все больше и больше внешних и внутренних устройств различного типа. Что же касается базовой конфигурации, то в данном обзоре были приведены самые главные компоненты, без которых невозможно существование компьютерной системы. Поэтому по понятным причинам в данном обзоре не были рассмотрены мобильные устройства. Принцип их работы немного отличается от компьютерных терминалов, хотя имеется и довольно много общего.