Информационные технологии

Под аппаратным обеспечением понимается совокупность всех составляющих – как механических, так и электронных – ЭВМ, обеспечивающих его бесперебойную и безошибочную работу. Как правило, стандартная комплектация вычислительной машины включает в себя: системный блок, диагностическую аппаратуру, а так же внешние (периферийные) устройства (или устройства ввода/вывода). Кроме того, в аппаратное обеспечение так же могут входить устройства энергопитания: батареи, аккумуляторы и т.п. В свою очередь, системный блок ПК состоит из системной (материнской) платы (англ. - motherboard), плат периферийных устройств, которые могут располагаться как обособлено, так и встраиваться в системную плату и системы охлаждения компьютера. Системная плата является сложным устройством, основой работы компьютера. Она представляет собой многослойную печатную плату, выполненную из диэлектрика (как правило, стеклотекстолита – материала из стекловолокна и связующего полимера) с нанесением электропроводящих цепей (обычно из меди). Понятие «многослойная», в данном случае, означает, что проводящие слои располагаются не только на обеих сторонах платы, но и во внутренних слоях диэлектрика, что достигается путем склеивания нескольких одно- и двухсторонних плат. Толщина диэлектрического слоя может варьироваться в зависимости от назначения платы, чаще всего она составляет 1,5 мм. Толщина проводящего слоя рассчитывается исходя из допустимых токов и, чаще всего, составляет 18 или 35 мкм. Существует три основных способа нанесения проводящего рисунка на диэлектрическую основу: химический, электролитический механический. Основной характеристикой материнской платы является ее форм-фактор – стандарт, определяющий размеры платы, компоновки слотов на ней, мест крепления к системному блоку. Данный стандарт зависит от основного назначения компьютера, в который устанавливается плата, однако, существуют компании, выпускающие системные платы с нестандартным форм-фактором (такие, как Apple, Hewlett-Packard или Compaq) с целью расширения рынка собственных периферийных устройств, единственно совместимых с такими платами. Несмотря на различия, во всех системных платах всегда присутствуют одни и те же компоненты – разъемы (сокеты или слоты), куда устанавливаются центральный процессор, чипсет, загрузочное ПЗУ, а так же собственную систему охлаждения (вентиляторы). ЦЕНТРАЛЬНЫЙ ПРОЦЕССОР Центральный процессор (англ. – Central Processing Unit, CPU) – сложная интегральная микросхема, основная функция которой состоит в обработке двоичного кода программ. В настольных компьютерах является съемной, легко заменимой деталью. Среди основных характеристик ЦП выделяют, как правило, следующие: архитектура процессора, количество ядер, тактовая частота, производительность и кэш. Под архитектурой процессора понимают совокупность свойств и его внутреннюю организацию. Большая часть ЦП современных ЭВМ основаны на той или иной вариации архитектуры, разработанной в 1946г венгеро-американским математиком, информатиком и экономистом Джоном фон Нейманом. В основе данной архитектуры лежит принцип хранения данных и команд в одной и той же памяти, что делает их внешне неотличимыми друг от друга. Другими словами, каждая ячейка памяти может быть использована и как команда и как данные, в зависимости от того, каким способом происходит внешнее обращение к этой ячейке. Доступ к ячейкам происходит путем обращения к адресам – номерам, присвоенным каждой из ячеек. Вся информация в фон Неймановской структуре хранится в виде двоичного кода. По количеству ядер процессоры подразделяются на одно- и многоядерные системы. ЦП называется многоядерным, если в нем содержится как минимум два ядра в одном корпусе. Повышение количества ядер ведет к росту производительности компьютера, а так же возможности мультипроцессорности ЭВМ – одновременной реализации нескольких процессов в одной области памяти. Первым многоядерным ЦП, поставленным в поточное производство, стал двухъядерный процессор POWER4, выпущенный в 2001г компанией IBM. Тактовой частотой центрального процессора называется количество операций, выполняемых компьютером за единицу времени. Вычислительная мощность или производительность – это величина, также характеризующая быстродействие ЭВМ. Единица измерения производительности – количество операций с плавающей точкой в секунду (англ. – FLoating-point Operations Per Second - FLOPS), равная одной операции в секунду. Производительность современных ПК исчисляется сотнями гигафлопс. Мощность наиболее производительного на сегодняшний день суперкомпьютера – китайского Tianhe-2 – составляет 33,8 петафлопс (33,8 х 1015). Рассчитывается, как правило, потенциально максимально возможная производительность, т.к. сам по себе процесс полсчета этого параметра связан с определенными трудностями, по причине того, что мощность очень сильно зависит от выполняемой задачи. Кроме того, необходимо учитывать пропускную способность каналов, синхронность работы кэш-памяти на разных уровнях и производительность основной памяти. Кэш (фр. cacher - прятать) – ограниченное количество памяти, встроенной непосредственно в центральный процессор и содержащее данные, к которым компьютер обращается чаще всего. Доступ к кэшу производится гораздо быстрее, чем к ОЗУ, что повышает производительность ЭВМ. Помимо ЦП, кэширование данных используется так же жесткими дисками, веб-браузерами, серверами.