Компьютерное железо

Из Википедии, бесплатной энциклопедии

PDP-11 Плата процессора

Компьютерное оборудование включает в себя физические части компьютера , такие как центральный процессор (ЦП), оперативное запоминающее устройство (ОЗУ) , материнская плата , хранилище компьютерных данных , видеокарта , звуковая карта и корпус компьютера . В его состав входят внешние устройства, такие как монитор , мышь , клавиатура и динамики . [1] [2]

напротив, Программное обеспечение, представляет собой набор инструкций, которые могут храниться и выполняться аппаратным обеспечением. Аппаратное обеспечение называется так потому, что оно жестко или жестко по отношению к изменениям, тогда как программное обеспечение является мягким, потому что его легко изменить.

Аппаратное обеспечение обычно направляется программным обеспечением на выполнение какой-либо команды или инструкции . Комбинация аппаратного и программного обеспечения образует удобную вычислительную систему, хотя другие системы существуют только с аппаратным обеспечением.

Архитектура фон Неймана [ править ]

Основные статьи: Архитектура фон Неймана и компьютер с хранимыми программами
Схема архитектуры фон Неймана

Образцом для всех современных компьютеров является архитектура фон Неймана , подробно описанная в статье 1945 года венгерского математика Джона фон Неймана . В статье описана архитектура конструкции электронной цифровой вычислительной машины с подразделениями блока обработки, состоящего из арифметико-логического блока и регистров процессора , блока управления, содержащего регистр команд и счетчик программ , памяти для хранения данных и команд , внешнего запоминающего устройства . и ввода и вывода . механизмы [3] Значение этого термина изменилось и теперь означает компьютер с хранимой программой , в котором выборка инструкций и операция с данными не могут происходить одновременно, поскольку они используют общую шину . Это называется узким местом фон Неймана и часто ограничивает производительность системы. [4]

Типы компьютерных систем [ править ]

Персональный компьютер [ править ]

Основные аппаратные компоненты персонального компьютера, включая монитор , материнскую плату , процессор , оперативную память , две карты расширения , блок питания , привод оптических дисков , жесткий диск , клавиатуру и мышь.
Внутри изготовленного на заказ компьютера: блок питания внизу имеет собственный охлаждающий вентилятор.

Персональный компьютер является одним из наиболее распространенных типов компьютеров благодаря своей универсальности и относительно невысокой цене. Настольные персональные компьютеры состоят из монитора , клавиатуры , мыши и компьютерного корпуса . В корпусе компьютера находится материнская плата , фиксированные или съемные диски для хранения данных, блок питания и могут содержаться другие периферийные устройства, такие как модемы или сетевые интерфейсы. В некоторых моделях настольных компьютеров монитор и клавиатура размещались в одном корпусе с процессором и блоком питания. Разделение элементов позволяет пользователю расположить компоненты в приятном и удобном порядке за счет прокладки между ними кабелей питания и передачи данных.

Ноутбуки созданы для портативности, но работают аналогично настольным ПК. [5] В них могут использоваться компоненты с меньшим энергопотреблением или уменьшенным размером, с более низкой производительностью, чем у настольного компьютера по аналогичной цене. [6] Ноутбуки содержат клавиатуру, дисплей и процессор в одном корпусе. Монитор в откидной верхней крышке кейса можно закрыть при транспортировке, чтобы защитить экран и клавиатуру. Вместо мыши ноутбуки могут иметь тачпад или джойстик .

Планшеты — это портативные компьютеры, в которых сенсорный экран используется в качестве основного устройства ввода. Планшеты обычно весят меньше и меньше ноутбуков.

Некоторые планшеты оснащены раскладной клавиатурой или позволяют подключать отдельные внешние клавиатуры. Некоторые модели портативных компьютеров имеют съемную клавиатуру, что позволяет настроить систему как планшет с сенсорным экраном. Их иногда называют «съемными ноутбуками 2-в-1» или «гибридами планшета и ноутбука». [7]

Дело [ править ]

Основная статья: Корпус компьютера

В компьютерном корпусе заключено большинство компонентов настольной компьютерной системы. Он обеспечивает механическую поддержку и защиту внутренних элементов, таких как материнская плата, дисководы и блок питания, а также контролирует и направляет поток охлаждающего воздуха на внутренние компоненты. Корпус также является частью системы контроля электромагнитных помех, излучаемых компьютером, и защищает внутренние детали от электростатических разрядов. В больших корпусах Tower предусмотрено место для нескольких дисковых накопителей или других периферийных устройств, и они обычно стоят на полу, тогда как в корпусах для настольных ПК остается меньше места для расширения. Конструкция в стиле «все в одном» включает видеодисплей, встроенный в тот же корпус. Для портативных и портативных компьютеров требуются чехлы, обеспечивающие защиту устройства от ударов. Любители могут украшать корпуса цветными огнями, краской или другими элементами, занимаясь этим, называемым моддингом корпуса .

Источник питания [ править ]

Основная статья: Блок питания

Блок питания (PSU) преобразует электрическую энергию переменного тока (AC) в мощность постоянного тока низкого напряжения (DC) для компьютера. В блоке питания обычно используется импульсный источник питания (SMPS) с силовыми MOSFET (мощными полевыми транзисторами металл-оксид-полупроводник ), используемыми в преобразователях и схемах стабилизатора SMPS. [8]

Ноутбуки могут работать от встроенной аккумуляторной батареи. [9]

Материнская плата [ править ]

Материнская плата компьютера
Основная статья: Материнская плата

Материнская плата является основным компонентом компьютера. Это плата со встроенной схемой , которая соединяет другие части компьютера, включая процессор , оперативную память , дисководы ( CD , DVD , жесткий диск или любые другие), а также любые периферийные устройства, подключенные через порты или слоты расширения. . Микросхемы интегральных схем (ИС) компьютера обычно содержат миллиарды крошечных полевых транзисторов металл-оксид-полупроводник (MOSFET). [10]

К компонентам, непосредственно прикрепленным к материнской плате или к ее части, относятся:

Карты расширения [ править ]

Основная статья: Карта расширения

Карта расширения в вычислительной технике — это печатная плата, которую можно вставить в слот расширения материнской платы или объединительной платы компьютера для расширения функциональности компьютерной системы через шину расширения. Карты расширения можно использовать для получения или расширения функций, не предлагаемых материнской платой.

Устройства хранения данных [ править ]

Основная статья: Компьютерное хранилище данных

Устройство хранения данных — это компьютерное оборудование или цифровые носители , которые используются для хранения, переноса и извлечения файлов и объектов данных. Он может хранить и хранить информацию временно или постоянно и может быть внутренним или внешним по отношению к компьютеру. Хранение данных является основной функцией и фундаментальным компонентом компьютеров. К выделенным устройствам хранения данных относятся RAID-массивы и ленточные библиотеки .

Фиксированные носители [ править ]

Данные хранятся на компьютере с использованием различных носителей. Жесткие диски (HDD) встречаются практически во всех старых компьютерах из-за их большой емкости и низкой стоимости, но твердотельные накопители (SSD) быстрее и более энергоэффективны, хотя в настоящее время они дороже жестких дисков в пересчете на доллар за штуку. гигабайт, [11] такие часто встречаются в персональных компьютерах, выпущенных после 2007 года. [12] В твердотельных накопителях используется флэш-память , в которой данные хранятся на памяти MOS микросхемах MOSFET с плавающим затвором , состоящих из ячеек памяти . В некоторых системах может использоваться контроллер дискового массива для повышения производительности и надежности.

Съемный носитель [ править ]

внешнее устройство флэш-памяти (например, карту памяти или USB-накопитель ) или оптический диск (например, CD-ROM , DVD-ROM или BD-ROM Для передачи данных между компьютерами можно использовать ). Их полезность зависит от того, будут ли они читаемы другими системами; большинство машин имеют привод оптических дисков (ODD), и практически все имеют хотя бы один порт универсальной последовательной шины (USB). USB-накопители обычно предварительно отформатированы в файловой системе FAT32 , которая широко поддерживается во всех операционных системах .

Периферийные устройства ввода и вывода [ править ]

Основная статья: Периферийное устройство

Устройства ввода и вывода обычно размещаются снаружи основного корпуса компьютера. Следующие действия являются либо стандартными, либо очень распространенными для многих компьютерных систем.

Устройство ввода [ править ]

Устройства ввода позволяют пользователю вводить информацию в систему или контролировать ее работу. Большинство персональных компьютеров оснащены мышью и клавиатурой , но в портативных системах обычно используется сенсорная панель вместо мыши . Другие устройства ввода включают веб-камеры , микрофоны , джойстики и сканеры изображений .

Устройство вывода [ править ]

Устройства вывода созданы с учетом чувств человека. Например, мониторы отображают текст, который можно прочитать, динамики воспроизводят звук, который можно услышать. [13] К таким устройствам также могут относиться принтеры или устройства для тиснения Брайля .

ЭВМ [ править ]

Основная статья: Мэйнфрейм

Мэйнфрейм — это компьютер гораздо большего размера, который обычно занимает целую комнату и может стоить во много сотен или тысяч раз дороже, чем персональный компьютер. Они предназначены для выполнения большого количества вычислений для правительств и крупных предприятий.

Мэйнфрейм z9 IBM System

Ведомственные вычисления [ править ]

Основная статья: Миникомпьютер

В 1960-х и 1970-х годах все больше и больше отделов начали использовать более дешевые и специализированные системы для конкретных целей, таких как управление процессами и автоматизация лабораторий . Миникомпьютер , , или в просторечии мини , — это класс небольших компьютеров разработанный в середине 1960-х годов. [14] [15] и продается гораздо дешевле, чем мэйнфрейм [16] и компьютеры среднего размера от IBM и ее прямых конкурентов.

Суперкомпьютер [ править ]

Основная статья: Суперкомпьютер

Суперкомпьютер внешне похож на мэйнфрейм , но предназначен для решения чрезвычайно сложных вычислительных задач. По состоянию на ноябрь 2021 г. Самым быстрым суперкомпьютером в списке TOP500 является Fugaku в Японии с показателем LINPACK в 415 PFLOPS, опередив второй по скорости Summit в США примерно на 294 PFLOPS.

Термин суперкомпьютер не относится к конкретной технологии. Скорее, это указывает на самые быстрые вычисления, доступные в любой момент времени. В середине 2011 года самые быстрые суперкомпьютеры могли похвастаться скоростью, превышающей один петафлопс, или 1 квадриллион (10^15 или 1000 триллионов) операций с плавающей запятой в секунду. Суперкомпьютеры быстры, но чрезвычайно дороги, поэтому они обычно используются крупными организациями для выполнения сложных вычислительных задач, включающих большие наборы данных. Суперкомпьютеры обычно используются в военных и научных приложениях. Несмотря на высокую стоимость, они также используются в коммерческих приложениях, где необходимо анализировать огромные объемы данных. Например, крупные банки используют суперкомпьютеры для расчета рисков и доходности различных инвестиционных стратегий, а организации здравоохранения используют их для анализа гигантских баз данных данных пациентов, чтобы определить оптимальные методы лечения различных заболеваний и проблем, с которыми сталкивается страна.

Обновление оборудования [ править ]

При использовании компьютерного оборудования обновление означает добавление к компьютеру нового или дополнительного оборудования, которое повышает его производительность, увеличивает его емкость или добавляет новые функции. Например, пользователь может выполнить обновление оборудования, заменив жесткий диск на более быстрый или твердотельный накопитель (SSD), чтобы повысить производительность. Пользователь также может установить больше оперативной памяти (ОЗУ), чтобы компьютер мог хранить дополнительные временные данные или извлекать такие данные с большей скоростью. Пользователь может добавить USB 3.0 карту расширения , чтобы в полной мере использовать устройства USB 3.0, или обновить графический процессор (GPU) для получения более чистой и усовершенствованной графики или увеличить количество мониторов . Выполнение таких обновлений оборудования может потребоваться устаревшим компьютерам для соответствия системным требованиям новой или обновленной программы.

В крупных организациях обновлением оборудования занимаются администраторы , которые также отвечают за сетей бесперебойную работу . Они заменяют сетевые устройства, такие как серверы , маршрутизаторы и устройства хранения данных, исходя из новых требований и возможностей.

Продажи [ править ]

Мировой доход от компьютерного оборудования в 2023 году достиг $705,17 млрд. [17]

Переработка [ править ]

Основная статья: Утилизация компьютеров

Поскольку детали компьютеров содержат опасные материалы, растет движение за переработку старых и устаревших деталей. [18] Компьютерное оборудование содержит опасные химические вещества, такие как свинец, ртуть, никель и кадмий. По данным Агентства по охране окружающей среды, эти электронные отходы оказывают вредное воздействие на окружающую среду , если их не утилизировать должным образом. Производство оборудования требует энергии, а переработка деталей позволит снизить загрязнение воздуха и воды, а также выбросы парниковых газов. [19] Утилизация несанкционированного компьютерного оборудования на самом деле является незаконной. Законодательство обязывает утилизировать компьютеры через утвержденные правительством предприятия. Утилизацию компьютера можно упростить, вынув из него определенные детали многоразового использования. Например, оперативная память , привод DVD, видеокарта , жесткий диск или твердотельный накопитель и другие подобные съемные части могут быть повторно использованы.

Многие материалы, используемые в компьютерном оборудовании, можно восстановить путем переработки для использования в будущем производстве. Повторное использование олова , кремния , железа , алюминия и различных пластиков , которые в больших количествах присутствуют в компьютерах или другой электронике, может снизить затраты на создание новых систем. Компоненты часто содержат медь , золото , тантал , [20] [21] серебро , платина , палладий , и свинец а также другие ценные материалы, пригодные для восстановления. [22] [23]

компьютера Токсичные компоненты ​

Центральный процессор содержит много токсичных материалов. В металлических пластинах содержится свинец и хром. Резисторы, полупроводники, инфракрасные детекторы, стабилизаторы, кабели и провода содержат кадмий. Печатные платы компьютера содержат ртуть и хром. [24] Неправильная утилизация этих типов материалов и химикатов станет опасной для окружающей среды.

Воздействие на окружающую среду

По данным Агентства по охране окружающей среды США, только около 15% электронных отходов фактически перерабатывается. Когда побочные продукты электронных отходов попадают в грунтовые воды, сжигаются или подвергаются неправильному обращению во время переработки, это причиняет вред. Проблемы со здоровьем, связанные с такими токсинами, включают нарушение умственного развития, рак и поражение легких, печени и почек. [25] Вот почему даже провода приходится сдавать в переработку. Разные компании используют разные методы переработки проволоки. Самый популярный из них — болгарка, которая отделяет медные провода от пластикового/резинового корпуса. Когда все процессы завершены, остаются две разные стопки; один содержит медный порошок, а другой — кусочки пластика/резины. [26] Компьютерные мониторы, мыши и клавиатуры подлежат вторичной переработке одинаковым образом. Например, сначала каждую часть разбирают, затем все внутренние части отделяют и помещают в отдельный контейнер. [27]

Компоненты компьютера содержат множество токсичных веществ, таких как диоксины , полихлорированные бифенилы (ПХД), кадмий , хром , радиоактивные изотопы и ртуть . Печатные платы содержат значительное количество свинцово-оловянных припоев, которые с большей вероятностью попадут в грунтовые воды или загрязнят воздух из-за сжигания. На свалках в США около 40% содержания свинца приходится на электронные отходы. [28] Обработка (например, сжигание и обработка кислотой), необходимая для восстановления этих ценных веществ, может привести к высвобождению, образованию или синтезу токсичных побочных продуктов.

Утилизация компьютерного оборудования считается экологически чистой, поскольку она предотвращает попадание опасных отходов, включая тяжелые металлы и канцерогены, в атмосферу, на свалку или в водные пути. Хотя электроника составляет небольшую долю от общего количества образующихся отходов, она гораздо более опасна. Существует строгое законодательство, направленное на обеспечение соблюдения и поощрение устойчивой утилизации бытовой техники, наиболее заметными из которых являются Директива Европейского Союза об отходах электрического и электронного оборудования и Национальный закон США о вторичной переработке компьютеров. [29]

отходов компьютерного оборудования минимизации Усилия по

США Поскольку внутри компьютерного оборудования содержится большое количество металлов, Агентство по охране окружающей среды (EPA) поощряет сбор и переработку компьютерного оборудования. « Электронный велосипед », переработка компьютерного оборудования, подразумевает передачу в дар, повторное использование, уничтожение и общий сбор использованной электроники. В общем, этот термин относится к процессу сбора, посредничества, разборки, ремонта и переработки компонентов или металлов, содержащихся в использованном или выброшенном электронном оборудовании, также известном как электронные отходы (электронные отходы). К предметам, пригодным для электронного велосипеда, относятся, помимо прочего: телевизоры, компьютеры, микроволновые печи, пылесосы, телефоны и сотовые телефоны, стереосистемы, видеомагнитофоны и DVD-диски — практически все, что имеет шнур, свет или аккумулятор. . [30]

Некоторые компании, такие как Dell и Apple , перерабатывают компьютеры своей или любой другой марки. В противном случае компьютер можно пожертвовать в организацию Computer Aid International , которая занимается переработкой и ремонтом старых компьютеров для больниц, школ, университетов и т. д. [31]

См. также [ править ]

Ссылки [ править ]

  1. ^ «Части компьютера» . Майкрософт. Архивировано из оригинала 27 ноября 2013 года . Проверено 5 декабря 2013 г.
  2. ^ Гилстер, Рон (2001). Аппаратное обеспечение ПК: руководство для начинающих . Интернет-архив. Нью-Йорк; Лондон: МакГроу-Хилл. ISBN  978-0-07-212990-8 .
  3. ^ фон Нейман, Джон (30 июня 1945 г.). Первый проект отчета о EDVAC (PDF) (Отчет). Пенсильванский университет . Контракт № W-670-ORD-4926. Архивировано из оригинала (PDF) 9 августа 2013 года . Проверено 6 декабря 2013 г.
  4. ^ Маркграф, Джои Д. (2007). «Узкое место фон Неймана» . Архивировано из оригинала 9 июня 2011 года . Проверено 24 августа 2011 г.
  5. ^ Аппаратное обеспечение ПК: руководство для начинающих . Осборн/МакГроу-Хилл. 26 апреля 2001 г., стр. 21 . ISBN  9780072129908 .
  6. ^ «Настольный компьютер против портативного компьютера» . Компьютерная надежда . 30 декабря 2019 года . Проверено 15 января 2020 г. .
  7. ^ Чиприани, Джейсон (29 мая 2020 г.). «Лучшие съемные ноутбуки 2-в-1 2020 года: лучшие гибриды планшета и ноутбука» . ИГН . Проверено 20 июля 2020 г.
  8. ^ Перейти обратно: а б Хардинг, Шарон (17 сентября 2019 г.). «Что такое МОП-транзистор? Основное определение» . Аппаратное обеспечение Тома . Проверено 7 ноября 2019 г.
  9. ^ «Как долго должна работать батарея ноутбука?» . Компьютерная надежда. Архивировано из оригинала 21 декабря 2013 года . Проверено 9 декабря 2013 г.
  10. ^ «13 секстиллионов и счет: долгий и извилистый путь к самому часто изготавливаемому человеческому артефакту в истории» . Музей истории компьютеров . 2 апреля 2018 года . Проверено 28 июля 2019 г.
  11. ^ Доминго, Джоэл. «SSD и HDD: в чем разница?» . PCMag . Архивировано из оригинала 19 марта 2017 года . Проверено 24 марта 2017 г.
  12. ^ Эдвардс, Бендж (17 января 2012 г.). «Эволюция твердотельного накопителя» . ПКМир . Архивировано из оригинала 25 марта 2017 года . Проверено 24 марта 2017 г.
  13. ^ Аппаратное обеспечение ПК: руководство для начинающих . Осборн/МакГроу-Хилл. 2001. С. 20 . ISBN  9780072129908 .
  14. ^ Хендерсон, Ребекка М.; Ньюэлл, Ричард Г., ред. (2011). Ускорение инноваций в энергетике: идеи из различных секторов . Чикаго: Издательство Чикагского университета. п. 180. ИСБН  978-0226326832 .
  15. ^ Хуан, Хан-Вэй (2014). Микроконтроллер Atme AVR: MEGA и XMEGA в сборке и C. Австралия; Великобритания: Delmar Cengage Learning. п. 4. ISBN  978-1133607298 .
  16. ^ Эстабрукс, Морис (1995). Электронные технологии, корпоративная стратегия и мировая трансформация . Вестпорт, Коннектикут: Книги Кворума. п. 53 . ISBN  0899309690 .
  17. ^ «Объем рынка компьютерного оборудования, тенденции и глобальный прогноз до 2032 года» . Компания бизнес-исследований . Проверено 3 марта 2023 г.
  18. ^ «Как утилизировать старый компьютер» . Цифровые тенденции . 18 декабря 2016 года. Архивировано из оригинала 17 апреля 2017 года . Проверено 18 апреля 2017 г. .
  19. ^ «Newtech Recycling специализируется на утилизации компьютеров, ноутбуков, настольных компьютеров, мэйнфреймов и серверов» . Ньютек Ресайклинг, Инк . Архивировано из оригинала 29 марта 2017 года . Проверено 18 апреля 2017 г. .
  20. ^ Робер-Тиссо, Сара (2011). «ТАНТАЛ» . Королевский австралийский химический институт . Архивировано из оригинала 26 февраля 2017 года . Проверено 3 марта 2019 г.
  21. ^ Падилья, Авраам (февраль 2019 г.). «ТАНТАЛ» (PDF) . Геологическая служба США . Проверено 3 марта 2019 г.
  22. ^ Блейвас, Д. (июль 2001 г.). «Устаревшие компьютеры, «золотой рудник» или высокотехнологичный мусор? Восстановление ресурсов путем переработки» (PDF) . Геологическая служба США . Проверено 4 марта 2019 г.
  23. ^ ЛеБлан, Рик. «Электронные устройства — богатый источник драгоценных металлов для переработчиков» . Баланс малого бизнеса . Проверено 4 марта 2019 г.
  24. ^ «Токсичные компоненты компьютеров и мониторов» . Архивировано из оригинала 27 апреля 2017 года . Проверено 26 апреля 2017 г. .
  25. ^ «Что происходит с электронными отходами? – Коалиция по возврату электроники» . Архивировано из оригинала 27 апреля 2017 года . Проверено 26 апреля 2017 г. .
  26. ^ «Переработка проволоки» . All-Recycling-Facts.com . Архивировано из оригинала 10 июля 2017 года . Проверено 5 мая 2017 г.
  27. ^ «Утилизация компьютерного оборудования – Основное руководство» . Компьютереженедельник . Архивировано из оригинала 21 декабря 2016 года . Проверено 8 мая 2017 г.
  28. ^ Зубаст, Джессика (2 июня 2008 г.). «Что происходит с вашим выброшенным старым компьютером?» . Как это работает .
  29. ^ Национальный закон об утилизации компьютеров 2005 г., HR 425, 109-й Конг. (2005–2006)
  30. ^ Т. Галло, Дэниел (15 июля 2013 г.). «Общий обзор политики управления электронными отходами в США» (PDF) . www.epa.gov . Проверено 17 января 2020 г.
  31. ^ Шофилд, Джек (19 февраля 2015 г.). «Как я могу безопасно утилизировать свои старые компьютеры?» . Хранитель . ISSN   0261-3077 . Архивировано из оригинала 27 апреля 2017 года . Проверено 26 апреля 2017 г. .

Внешние ссылки [ править ]

Retrieved from "https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Computer_hardware&oldid=1226720877"