Подавляющее большинство пользователей компьютеров даже не задумывается о том, как он работает. Конечно, совсем не обязательно знать все технические аспекты ПК, однако стоит разбираться в основных принципах работы устройств.
Любой персональный компьютер делится на две составляющие: аппаратная и программная.
К программной части относится все, что установлено на компьютере и используется для комфортной работы с ним. Это операционная система (ОС), драйвера и другое программное обеспечение. С помощью ОС и ее удобного интерфейса производится взаимодействие между аппаратной частью и пользователем. Драйвера необходимы для правильной работы подключенных устройств, таких как видеокарта, материнская плата и т.п.
Аппаратная часть подразумевает все реальные устройства, которые подключены в одну систему. Сюда входит монитор, системный блок и его внутренности, а также вспомогательные компоненты: наушники, колонки, мышь, клавиатура, принтер и т.д.
Если разбираться в теме поверхностно, то можно сказать, что принцип работы ПК заключается во взаимодействии между аппаратной и программной частью с помощью привычных для пользователя инструментов. Однако за этим стоит множество самостоятельных систем, представляющих общую картину.
Программный принцип
Как говорилось ранее, программная часть компьютера подразумевает различное программное обеспечение, которое обладает определенными функциями и устанавливается на компьютер для их выполнения.
Всего можно выделить 3 вида программного обеспечения: системное, прикладное и системы для программирования. Каждую из них стоит рассмотреть отдельно.
Системное программное обеспечение является самым важным в работе компьютера и без него она невозможна. Главными представителями этой категории являются операционные системы, которые упоминались ранее. С их помощью выстраивается так называемый «диалог компьютера с пользователем», происходит управление устройствами и работа с файлами. Помимо этого, сюда входят различные утилиты и драйвера.
Прикладная часть подразумевает приложения, которые предназначены для выполнения каких-либо определенных задач. Например, это могут быть текстовые редакторы, браузеры, видеоигры и т.п. Прикладное ПО делится на ПО общего назначения и специальное ПО. К последнему относятся математические, бухгалтерские и экспертные пакеты. Общее назначение подразумевает все остальные программы.
Остается лишь одна категория ПО — системы программирования. Тут все предельно просто. Сюда входят различные среды разработки, которые позволяют создавать новые программы на языках программирования. Это языки программирования, системы трансляции и сервисные средства.
Аппаратный принцип
Некоторые неопытные пользователи считают, что наиболее важными в компьютере являются процессор и оперативная память. Однако одинаково важны практически все компоненты системного блока. При отсутствии хотя бы одного из них работа ПК будет невозможна.
Главным компонентом является материнская плата. К ней подключаются все остальные устройства: процессор, система охлаждения (кулер или другая), оперативная память, жесткий диск, блок питания. Без этих устройств компьютер невозможно будет даже включить. Также можно подключить видеокарту, дисководы, дополнительные вентиляторы для охлаждения и сетевой модуль.
Стоит отметить различия между оперативной и долговременной памятью. Последняя хранится на жестком диске до тех пор, пока пользователь самостоятельно не удалит ее. Оперативная же память используется только во время работы компьютера и хранит в себе данные, которые необходимы пользователю в данный момент. После выключения ПК эта память полностью очищается.
Существует возможность активировать режим гибернации. В этот момент все данные из оперативной памяти переносятся в долговременную. Это позволяет намного быстрее включить компьютер, поскольку не нужно загружать все вновь.
Включение всей системы
Многие замечали характерный «писк» сразу после включения персонального компьютера. Этот звук оповещает пользователя о том, что все аппаратные устройства компьютера подключены и работают в штатном режиме.
Таким образом, когда пользователь нажимает на кнопку «Power», питание подается на микросхему материнской платы, которая максимально оперативно тестирует все подключенные модули. В первую очередь, происходит проверка работоспособности видеокарты. После этого проверяется процессор, жесткий диск, оперативная память и прочие устройства.
В BIOS можно выбрать подходящий вариант загрузки системы. Здесь выставляется порядок носителей, которые будут по очереди проверяться на наличие загрузочной записи, которая необходима для запуска операционной системы. OS Windows может быть установлена на съемный диск, жесткий диск и даже на USB-флешку.
После этого начинается загрузка операционной системы. Досистемный загрузчик, который реализован на аппаратном уровне, передает данные к загрузчикам 1 и 2 уровня. После этого происходит инициализация ядра системы, которое должно быть записано на загрузочном носителе. Если ядро не найдено, то ОС не запустится. Иначе, ядро загружается и управление всеми процессами ПК передается в руки операционной системы и пользователя.
Операционная система полностью запущена и функционирует. Теперь начинается использование установленного программного обеспечения. В первую очередь, за это отвечает центральный процессор и оперативная память. Также задействуются драйвера устройств, которые используются программой.
При запуске исполняемого файла через ядро системы в оперативную память переносятся сопутствующие компоненты из ПЗУ. Это могут быть динамические библиотеки, которые обрабатываются для работы приложения. Чем выше количество оперативной памяти, тем больше компонентов можно загрузить в нее. Тем самым увеличивается скорость их обработки и, как следствие, скорость работы всего компьютера и программ.
После обработки компонентов в оперативной памяти система получает определенные команды взаимодействия, которые выполняет центральный процессор. После выключения программы все данные выгружаются из оперативной памяти, однако бывают и исключения.
Некоторые приложения запрограммированы таким образом, что они постоянно находятся в оперативной памяти. В таком случае, при необходимости их нужно выключать автоматически. Например, сюда входят различные службы Windows, которые запускаются автоматически.
Это лишь поверхностный разбор принципа работы персональных компьютеров. На самом деле, за этим скрывается огромное количество различных систем, в которых не так легко разобраться обычному пользователю. Однако в этом и нет необходимости. Рядовому владельцу ПК будет достаточно обладать и этой информацией, если он не планирует углубляться в детали.