1.6 Основы Информатики - Как работает компьютер
Супер-интенсив «Основы информатики», модуль 6. Уровень: новички. Простое описание структуры и работы компьютера. Плейлист: https://www.youtube.com/playlist?list=PLxbGAKqKWrQwhvifcOEDo_StfhWfNUPvS Теперь мы готовы узнать как работает компьютер. Из каких основных блоков он состоит и как люди ухитрились сделать так, что он может не только производить математические вычисления, но и обрабатывать вообще произвольные данные. Давайте взглянем на схему устройства компьютера. Практически половину из его частей мы сразу узнаём. Монитор, клавиатура, жесткий диск. Осталось еще 4 блока, в том числе центральный процессор. Один из блоков на этой схеме по своему содержанию довольно сильно отличается от остальных. Это удлиненный блок, похожий на дорогу, который называется Шина данных. Этот блок действительно выполняет роль транспорта. По нему подсистемы компьютера обмениваются данными для обработки. Можно заметить что все остальные блоки - и жесткий диск, и центральный процессор - подключаются к шине данных напрямую. Монитор, хотя и подключается сначала к видео-плате, но та уже все равно подключена к шине данных. Для чего же остальные блоки передают свои данные по шине данных и как они между собой взаимодействуют? Работа компьютера чем-то напоминает работу мозга человека. Когда человеку нужно решить задачу, он сначала читает ее из книги, то есть помещает информацию о задаче в свою быструю память. Так же и компьютер, для выполнения программы, сначала загружает ее из долговременного хранилища, то есть с жесткого диска в оперативную память, которая доступна для обработки микропроцессором. И когда программа и необходимые данные оказались загружены в оперативную память, микропроцессор начинает выполнять команды, записанные в программе и начинает преобразования данных, в соответствии с командами компьютерной программы. И, вы уже, конечно, хотите спросить, как же устроена эта волшебная память. И вы удивитесь насколько просто она устроена. Оперативная память это последовательность байтов, которые расположены один за другим, по типу массива, который мы рассматривали ранее, в модуле 1.5 - Описание данных. Каждый байт имеет свой порядковый номер, который еще называется адресом. По сути, порядковые номера и двоичные значения, которые записаны по этим адресам - это все что можно сказать о ячейках оперативной памяти. Общее количество этих самых байтов и определяет размер оперативной памяти компьютера. В современных компьютерах их может быть например 500 мегабайт, 2 гигабайта, или 4, 8, 16 гигабайт и так далее. А есть ли предел размера этой памяти компьютера? Это очень хороший вопрос. Дело в том, что значения номеров, или адресов ячеек памяти, с которыми в каждый текущий момент работает микропроцессор, записываются в специальные ячейки памяти, предназначенные для хранения этих самых номеров. И у этих ячеек памяти четко ограниченный размер. И максимальное число, которое можно записать в этой ячейке, и означает максимальный доступный порядковый номер байта памяти, до которого только может ”дотянуться” микропроцессор. В процессорах, распространенных в самом начале 21 века, эта ячейка имела размер 4 байта или 8 бит х 4 = 32 бита. Максимальное целое число, которое можно записать в 4 байтах это 4,294,967,295 то есть немного больше четырех миллиардов байт или 4-х гигабайт. Значит 4 Гигабайта был предельно возможный размер оперативной памяти у этого микропроцессора. А сам микропроцессор так и назывался, по числу битов в ячейке номеров памяти -- 32-битный микропроцессор. Современные микропроцессоры уже 64-битные и максимальный допустимый размер памяти намного превышает объем, который охватывают реальные микросхемы памяти, установленные в компьютер. Микропроцессор берет одну команду программы из оперативной памяти и расшифровывает ее. В этой команде может быть записано, например, взять значение байта памяти под номером 3, сложить его со значением байта под номером 5, и результат поместить обратно в байт под номером 3. Таким образом, значение байта памяти под номером 3 изменится - к нему прибавится числовое значение байта под номером 5. После выполнения команды, микропроцессор берет следующую команду в программе и снова начинает преобразования данных в каком-то месте оперативной памяти. Большую часть времени микропроцессор последовательно выполняет команды. Еще он выполняет условные и безусловные переходы на команды в других областях программы (Это и есть оператор безусловного перехода Goto). Двоичные данные в оперативной памяти могут быть не только числа, а, любые другие. Для видеоплаты они могут интерпретироваться как цветовые значения пикселов, то есть точек изображения на экране. Для аудиоустройства двоичные числа могут означать значения амплитуды звуковой волны, и так далее. Конечно, это описание работы компьютера в упрощенном виде. В реальности есть много деталей, и современный компьютер устроен очень сложно. Но, в целом, это краткое описание того, как работает компьютер, остается верным и вполне доступным для понимания.
Супер-интенсив «Основы информатики», модуль 6. Уровень: новички. Простое описание структуры и работы компьютера. Плейлист: https://www.youtube.com/playlist?list=PLxbGAKqKWrQwhvifcOEDo_StfhWfNUPvS Теперь мы готовы узнать как работает компьютер. Из каких основных блоков он состоит и как люди ухитрились сделать так, что он может не только производить математические вычисления, но и обрабатывать вообще произвольные данные. Давайте взглянем на схему устройства компьютера. Практически половину из его частей мы сразу узнаём. Монитор, клавиатура, жесткий диск. Осталось еще 4 блока, в том числе центральный процессор. Один из блоков на этой схеме по своему содержанию довольно сильно отличается от остальных. Это удлиненный блок, похожий на дорогу, который называется Шина данных. Этот блок действительно выполняет роль транспорта. По нему подсистемы компьютера обмениваются данными для обработки. Можно заметить что все остальные блоки - и жесткий диск, и центральный процессор - подключаются к шине данных напрямую. Монитор, хотя и подключается сначала к видео-плате, но та уже все равно подключена к шине данных. Для чего же остальные блоки передают свои данные по шине данных и как они между собой взаимодействуют? Работа компьютера чем-то напоминает работу мозга человека. Когда человеку нужно решить задачу, он сначала читает ее из книги, то есть помещает информацию о задаче в свою быструю память. Так же и компьютер, для выполнения программы, сначала загружает ее из долговременного хранилища, то есть с жесткого диска в оперативную память, которая доступна для обработки микропроцессором. И когда программа и необходимые данные оказались загружены в оперативную память, микропроцессор начинает выполнять команды, записанные в программе и начинает преобразования данных, в соответствии с командами компьютерной программы. И, вы уже, конечно, хотите спросить, как же устроена эта волшебная память. И вы удивитесь насколько просто она устроена. Оперативная память это последовательность байтов, которые расположены один за другим, по типу массива, который мы рассматривали ранее, в модуле 1.5 - Описание данных. Каждый байт имеет свой порядковый номер, который еще называется адресом. По сути, порядковые номера и двоичные значения, которые записаны по этим адресам - это все что можно сказать о ячейках оперативной памяти. Общее количество этих самых байтов и определяет размер оперативной памяти компьютера. В современных компьютерах их может быть например 500 мегабайт, 2 гигабайта, или 4, 8, 16 гигабайт и так далее. А есть ли предел размера этой памяти компьютера? Это очень хороший вопрос. Дело в том, что значения номеров, или адресов ячеек памяти, с которыми в каждый текущий момент работает микропроцессор, записываются в специальные ячейки памяти, предназначенные для хранения этих самых номеров. И у этих ячеек памяти четко ограниченный размер. И максимальное число, которое можно записать в этой ячейке, и означает максимальный доступный порядковый номер байта памяти, до которого только может ”дотянуться” микропроцессор. В процессорах, распространенных в самом начале 21 века, эта ячейка имела размер 4 байта или 8 бит х 4 = 32 бита. Максимальное целое число, которое можно записать в 4 байтах это 4,294,967,295 то есть немного больше четырех миллиардов байт или 4-х гигабайт. Значит 4 Гигабайта был предельно возможный размер оперативной памяти у этого микропроцессора. А сам микропроцессор так и назывался, по числу битов в ячейке номеров памяти -- 32-битный микропроцессор. Современные микропроцессоры уже 64-битные и максимальный допустимый размер памяти намного превышает объем, который охватывают реальные микросхемы памяти, установленные в компьютер. Микропроцессор берет одну команду программы из оперативной памяти и расшифровывает ее. В этой команде может быть записано, например, взять значение байта памяти под номером 3, сложить его со значением байта под номером 5, и результат поместить обратно в байт под номером 3. Таким образом, значение байта памяти под номером 3 изменится - к нему прибавится числовое значение байта под номером 5. После выполнения команды, микропроцессор берет следующую команду в программе и снова начинает преобразования данных в каком-то месте оперативной памяти. Большую часть времени микропроцессор последовательно выполняет команды. Еще он выполняет условные и безусловные переходы на команды в других областях программы (Это и есть оператор безусловного перехода Goto). Двоичные данные в оперативной памяти могут быть не только числа, а, любые другие. Для видеоплаты они могут интерпретироваться как цветовые значения пикселов, то есть точек изображения на экране. Для аудиоустройства двоичные числа могут означать значения амплитуды звуковой волны, и так далее. Конечно, это описание работы компьютера в упрощенном виде. В реальности есть много деталей, и современный компьютер устроен очень сложно. Но, в целом, это краткое описание того, как работает компьютер, остается верным и вполне доступным для понимания.