6.3. Функциональное устройство компьютера
Потребность в автоматизации вычислений привела к созданию вначале простейших механических устройств, выполняющих арифметические действия, которые с развитием техники и появлением новых знаний совершенствовались и усложнялись. С технической точки зрения любой компьютер представляет собой систему устройств и блоков разного принципа действия: механических, электронных, магнитных, оптических и пр. Каждый элемент этой системы выполняет свою операцию по вводу, преобразованию, обработке, хранению и выводу информации. Совокупность всех технических средств, составляющих компьютер, называют аппаратным обеспечением (англ. hardware ― аппаратные средства).
Само по себе аппаратное обеспечение ещё не является компьютером. Чтобы "железо" ожило и стало выполнять назначенные действия, необходимо программное обеспечение ― совокупность программ, которые подсказывают компьютеру, что и в какой последовательности делать (англ. software ― программные средства). Благодаря разнообразному программному обеспечению компьютер стал универсальным инструментом, применяемым в различных областях человеческой деятельности.
Разумеется, нельзя утверждать, что только от программ зависят возможности компьютера. Если в программе записана команда "звук", а компьютер не имеет звуковоспроизводящей аппаратуры, то звука никто не услышит. И аппаратура, и программы необходимы для полноценного функционирования компьютера. Можно сказать, что аппаратное обеспечение ― это тело, а программное ― это душа компьютера.
Компьютер ― это универсальная электронная машина, которая состоит из согласованно работающих аппаратных и программных средств для автоматической обработки информации.
В соответствии с принципами фон―неймановской архитектуры компьютер должен иметь устройства для обработки информации (арифметической и логической), хранения, ввода и вывода, а также устройство для управления всей работой компьютера. Каким же образом в персональном компьютере реализуется этот принцип? Устройством, обрабатывающим информацию, является центральный процессор (ЦП). Он также обеспечивает согласование действий всей аппаратуры, входящей в состав компьютера. Располагается процессор в системном блоке. Там же расположены запоминающие устройства (память), предназначенные для хранения информации. Устройства ввода и вывода информации расположены вне системного блока. Они играют посредническую роль, обеспечивая взаимодействие человека и компьютера. Для ПК неотъемлемыми устройствами ввода являются клавиатура и мышь, за вывод отвечает монитор, отображающий на своем экране выводимую информацию.
Компьютер работает под управлением программы. Программа представляет собой последовательность команд, которые "понимает" процессор. Процессор считывает очередную команду, анализирует и выполняет. Считывание входных данных с устройств ввода и отправка результатов их обработки на устройства вывода выполняются под управлением процессора.
Для хранения выполняемой команды и обрабатываемых данных в процессоре имеются специальные ячейки, так называемые регистры. Но в нём не предусмотрено место для хранения всей программы. Для этой важной цели служит внутренняя (основная) память компьютера. Наиболее существенную часть этой памяти составляет оперативное запоминающее устройство (ОЗУ). Именно в нем хранится выполняемая программа и данные, с которыми она работает. Но информация в ОЗУ хранится лишь до отключения компьютера от электропитания. Для долговременного хранения информации предназначена другая ― внешняя память, в которой информация при выключении компьютера не стирается. Из внешней памяти выбирается и загружается в ОЗУ для выполнения программа, указанная пользователем. Носителями внешней памяти компьютера являются, например, магнитные и оптические диски.
Все дополнительное оборудование, предназначенное для ввода, вывода, передачи, долговременного хранения информации, называют периферийными устройствами. Набор периферийных устройств современного ПК широк и разнообразен.