На что похож компьютер
Человеческая гордыня не знает никаких границ. Иногда в воображении всплывают невесть какие-вещи. Кроме того, подобные мысли приводят к совершению поступков, которые без сомнения можно назвать безрассудными. К примеру, в один прекрасный день человек сделал полноценный рукотворный мозг, назвав его компьютером.
Есть ли какие-то общие черты у психики человека и бездушной машиной? Кажется, что нет. Но достаточно подумать о том, какая же все-таки разница между неживым и живым. Человек имеет свободу воли и способность к саморазвитию, тогда как компьютер лишен таких привилегий.
Итак, сходство №1 – это разум и тела. Можно подметить, что аппаратная часть компьютера («железо») аналогично мозговому веществу, которое по ресурсам тоже строго определено и неизменно. При этом ПО (программное обеспечение) в любое время можно обновить или даже полностью поменять. По этой причине данный элемент компьютера аналогичен полученным навыкам или социальным установкам, получаемым человеком в течение всей его жизни.
Сходство №2 – картина мира. У компьютера есть монитор, с помощью которого пользователь может воспринимать ту или иную информацию. Подобные изображения схожи с визуальными образами, появляющимися в человеческом сознании и базирующиеся на впечатлениях от взаимодействия с окружающим миром. При этом такие ощущения иногда не совсем точно показывают окружающую действительность. Искажения могут генерироваться самыми разными факторами.
Сходство №3 – клетка нервной системы. Сущность данной аналогии состоит в том, что «бит» соответствует 2 разным состояниям клетки нервной системы, которая бывает спокойной или возбужденной. И суть тут в двух значениях, способным передаваться битом (0 или 1).
Сходство №4 – опыт – отражает процессы и устройства, которые пребывают на границе между функциональным и заданным. Видится очевидным то, что если человек не имел бы фиксировать все, что его окружает, он не смог бы выжить. В ПК есть RAM – устройство оперативной памяти, которое имеет сходство с человеческой краткосрочной памятью. Винчестер (жесткий диск) – долгосрочная память.
Сходство №5 – зеркальная симметрия. В ПК реализованы 2 метода обработки информационных данных, как в мозге человека, который поделен на 2 полушария.
Люди сделали компьютер, а основой этого творения выступил сам человеческий организм. Что ждет человеческую цивилизацию в будущем, когда это «дитя» станет взрослым?
12 августа 1981 года IBM выпустила первый персональный компьютер. С тех пор ПК сильно изменились. Мы решили вспомнить, какими были самые первые компьютеры, и собрали интересные факты о них.
1. Первые компьютеры были очень больших размеров. Вес одного составлял порядка 30 тонн. Для одного компьютера требовалась комната внушительных размеров, заставленная шкафами с электронным оборудованием. Компьютеры работали на больших электронных лампах, которые немало стоили.
2. Один компьютер обслуживал целый штат инженеров, необходимо было нужным образом подсоединить многочисленные провода, на что уходило много времени.
4. В Альтаире-8800 не было клавиатуры и экрана. Однако его стали активно раскупать. За первый месяц продали больше тысячи комплектов. Кстати, клавиатуру и экраны наиболее состоятельные люди могли купить отдельно. Комплект был не из дешевых.
5. Когда IBM выпустила первый персональный компьютер, никто не думал, что удастся продать много экзепляров. К удивлению разработчиков, ПК стали расходиться, как горячие пирожки. Их даже не успевали производить.
6. Интересно, что до сих пор персональные компьютеры производят по тем самым стандартам. Модель IBM PC является эталоном для всего парка персональных компьютеров современного мира.
Возрастная категория сайта 18 +
В этой статье я расскажу про функциональное деление различных зон платы и что с чем связано, то есть что проводит обмены между собой напрямую, а что через различных посредников.
Ну и для интереса будет приведена аналогия с нервной системой человека, так как по своей сути есть очень схожие черты по распределению задач.
Для чего нужна материнская плата?
Ну и начнём с самого понятного, что в общем-то и так всем известно.
Нервная система человека, и чем она похоже на компьютеры?
То есть нервные окончания, которые отвечают за сенсорные восприятия и мышечные активации, а также передачу сигналов от и к спинному мозгу. Собственно тут уже по названиям есть совпадения с компьютерами, потому что вместо периферической нервной системы у нас будет так называемая периферия, то есть клавомыши, принтеры и прочие компьютерные штуки.
И есть определенные функциональные особенности различных зон.
Функциональное деление нервной системы человека
Это потенциально очень интересная технология, она позволяет отказаться от сложной шины данных, и больших задержек на обращение к памяти, длинных конвейеров обработки данных, но пока что по большей части это научные эксперименты. А вот в мозге это так уже работает в коре. Кроме коры головного мозга в нём есть и системы обеспечения функционирования.
Например гипоталамус, который отвечает за функции поддержания работы всего организма, он отвечает за ряд чувств и регулирует работы тех органов, что ответственны за поддержание гомеостаза.
И всё это великолепие должно управлять внешними устройствами, такими как мышцы и внутренние органы, а также принимать сигналы от внешних устройств, например сенсорных клеток под кожей.
Делается это не непосредственно, а через дополнительный блок, отвечающий за подключение всех внешних устройств. Все вычислительные, сенсорные и передающие части внешних устройств нервной системы называются соматической нервной системой. Она глобально разделена на две категории.
Внутри головы расположены всякие внешние контроллеры и устройства требующие слишком широкую шину данных к основным блокам мозга и поэтому расположены ближе к вычислительным центрам. Это черепные нервы соматической нервной системы. Например глаза и вся обвязка, обеспечивающая работу глаз, также обоняние, слух и т.д. Эти блоки было бы тянуть к центральной нервной системе очень сложно, поэтому в ходе эволюции более выйгрешной стратегией оказалось размещение их непосредственно в общем объеме с вычислительными зонами. Остальные же устройства соматической нервной системы расположены вдали от головы, и подключаются через специальный блок контроллеров, задача которого передача сигналов от этих внешних устройств и передача сигналов к этим внешним устройствам. И блок этих контроллеров называется спинным мозгом.
Он отвечает за интерпретацию некоторых сигналов и передачи их в мозг, а также через него приводятся сигналы и в мышцы.
Поэтому при повреждениях нервных волокон вблизи спинного мозга могут отваливаться те или иные устройства организма. Допустим при межпозвонковой грыже отнимаются стопы или ноги целиком, или при пережиманиях в шейных отделах позвоночника может пропасть сенсорная функция у пальцев рук, то есть происходит онемение части конечностей.
Всего у спинного мозга человека 31 пара линий связи к внешним устройствам.
Спинной мозг при этом подключается к вычислительной части тоже не непосредственно, а через варолиев мост, то есть шину данных между головной частью центральной нервной системы и спинным мозгом.
Подытожив всё сказанное коротко ещё раз пройдёмся по схеме.
У нас есть вычислитель совмещённый с подсистемой данных, блоки отвечающие за коммутацию с внешними датчиками внутри головы, блоки отвечающие за функциональное обеспечение работоспособности, блок отвечающий за работы в внешними устройствами и данными, а также шины отвечающие за соединение этих блоков друг с другом.
В общем-то этот рассказ в таком виде был сделан в первую очередь для тех, кто и так уже знает, из чего состоит материнская плата, чтобы было не так скучно смотреть про то, что и так уже известно и эти люди уже по описаниям функциональных блоков нервной системы скорее всего поняли где тут процессорные PCI-e, где чипсет, где чип Super I/O и т.д.
Где все эти части в компьютерах?
Тем не менее современные технологии стремятся как можно сильнее и лучше соединить центральный процессор и оперативную память. Раньше на материнских платах была такая вещь, которая называлась северным мостом.
Это такой контроллер, который находился между центральным процессором и слотами оперативной памяти.
Данные для работы процессора при этом хранится в оперативной памяти. Оперативная память вставляется в специальные слоты на материнской плате.
А есть менее важные, которые можно подключать через посредников.
Так как сейчас фактически серверного нет, так как он встроен в процессор, то южный мост называют чипсетом.
AMD как-то по особенному эту шину не называет, а просто говорит, что это 4 линии PCI-e.
Почему на один и тот же процессор существуют разные чипсеты?
Допустим надо к процессору подключить устройство через USB 3.1.
Чтобы это сделать надо чтобы процессор умел понимать протокол данных, который использует USB 3.1. Или надо, например, подключить sata накопитель. Для этого надо научить процессор понимать протокол sata.
Нужно ли это всем? Ну с этими двумя примерами может быть и нужно всем, а вот весь спектр возможных устройств и поддержка их большого количества всем ну нужна.
Собственно поэтому это всё выкинули в отдельный блок чипсета, который приводит все передаваемые к процессору данные в единый протокол. Есть чипсеты, которые поддерживают больше устройств, есть чипсеты, которые поддерживают меньше устройств. Ну и большая часть портов на материнской плате для подключения к устройствам ведут не в процессор, а в чипсет.
Один контроллер есть как правило работающий через чипсет и ещё 9 можно распаять на плате, заняв 9 линий HS i/o чипсета.
Ну и, как правило, производители материнских плат не делают строгую специализацию, так как одним нужны много сетевых карт, другим надо куда-то поставить карту видеозахвата, или звуковую карту, третьим надо подключить к одному компьютеру 30 накопителей. На каждую хотелку плату не сделаешь. Поэтому разработан стандарт для универсального подключения. Вначале это был стандарт ISA, в 90-х ему на смену пришёл PCI.
Напомню, что для мозга это например глаза.
Кроме того у AMD и будущих Intel процессоров ещё есть 4 линии PCI-e для подключения m.2 накопителя. В общем-то этим снижается загруженность шины к чипсету.
Кроме того к процессору подключены и некоторые другие внешние контроллеры. Например контроллеры видеовыходов, если процессор имеет встроенную графику.
Кто управляет материнской платой?
Возвращаясь к нервной системе в ней есть такая штука как гипоталамус.
Разделить их можно на три составляющие. BIOS, чип Super i/o и контроллер питания.
В ней есть куча цифровых и аналоговых входов и выходов, и к ней можно подключать разные датчики чтобы создавать те или иные устройства. В компьютере, если надо что-то такое подключить, допустим термодатчик, или вольтметр, это делается через чип Super i/o. Кроме того он поддерживает протокол i2C для работы с более сложными контроллерами. Этот чип формирует ШИМ сигнал и для управления вентиляторами, а так же получает импульсный сигнал тахометров вентиляторов. Кроме того именно в этом чипе идут системные часы.
И вобщем-то этот чип ещё не включили в состав чипсета просто из-за необходимости его питания при выключенном компьютере, иначе бы приходилось под питанием оставлять весь чипсет.
Тут есть разница и между Intel и AMD. У AMD LPT порт для подключения к Super I/O встроен в процессор, соответственно и контроллер звука тоже выброшенный из Super I/O переместили во внеядерной части процессора. У Intel аналогично, но подключено это всё к чипсету.
Текстовый вариант видео про VRM тоже есть на сайте: нажимать сюда.
И Есть ещё небольшие дополнения к этому видео в другом видео:
На материнской плате расположены и другие системы питания. Обычно под пред усилитель для звука, он же усилитель для наушников выводится отдельный стабилизатор питания. Иногда отдельные стабилизаторы питания делаются и для USB портов. Допустим если у вас USB звуковая карта или USB микрофон, то лучше использовать материнские платы с выделенным питанием на конкретный порт USB, обычно такие USB на задней панели выделяют другим цветом.
Ну и сейчас, если какому-то контроллеру нужно напряжение, которого нет от блока питания, то для него распаивается свой личный преобразовать в нужное ему напряжение.
И того подведем краткие итоги того из чего состоит материнская плата.
Нажмите для увеличения
Состоит она из сокета, в который устанавливается процессор, в который встроен северный мост, то есть контроллер оперативной памяти, из слотов для оперативной памяти, и шины которая соединяет память и процессор, ещё на плате есть разъёмы, которые подключаются к процессору. Это 16 линий PCi-e для видеокарты и 4 линии для m.2 накопителя. Но большая часть разёъмов подключается через чипсет, который соединен с процессором шиной равной 4-м линиям PCi-e. К чипсету подключены как устройства напрямую, так и через внешние контроллеры, а часть линий от чипсета остаются свободными в слотах PCi-e на материнской плате. А за управление всей платой и питанием устройств на ней отвечает чип Super I/o. Кроме того на плате разведено питание компонентов и при необходимости преобразователи питания.
Видео на YouTube канале "Этот компьютер"
Рейтинг суперкомпьютеров СНГ больше похож на внутренний рейтинг России — все 50 рекордсменов расположены в нашей стране. Пару лет назад была новость, что Китай дарит Казахстану компьютер мощностью в два петафлопса, но, видимо, что-то там сорвалось, и этот компьютер казахам запустить не удалось.
В любом случае, на днях в рейтинге сменились лидеры. Первые три места занял Яндекс со своими новыми компьютерами «Червоненкис», «Галушкин» и «Ляпунов». Раньше на первом месте был «Кристофари» Сбера, тоже довольно новый:
Очень здорово, что самые мощные компьютеры делают корпорации, а не учёные. В науку нельзя вбивать много денег, ибо никаких бюджетов не хватит, а в коммерческие разработки — вполне возможно.
Один из суперкомпьютеров будет помогать Алисе, голосовому помощнику от Яндекса, разговаривать. Надеюсь, выйдет толк. Пока что Алиса напоминает тех знаменитых пациентов с травмами головы, которые лишились способности запоминать и живут только на привычках. Вести с Алисой сколько-нибудь осмысленный диалог невозможно: то ли из-за закона о персональных данных, то ли из-за желания программистов соблюсти хакерскую чистоту, полностью убрав традиционные для ботов ручные костыли.
— Привет, Алиса, меня зовут Менахем.
— Очень приятно, а отчество?
— Завулонович.
— Красивое имя, а сколько вам лет?
— 80.
— А мне в августе 16 будет.
— Алиса, как меня зовут?
— Григорий?
С полезными функциями тоже пока что не очень. На просьбу «посоветуй книгу» ожидаешь услышать от Алисы уточняющее «какого жанра», или «каких авторов вы любите», или что-нибудь в этом роде. Но нет! Алиса просто берёт и открывает выдачу Яндекса по запросу «посоветуй книгу». Не этого я жду от помощника, пусть даже искусственного.
Пожалуй, пока что Алиса станет хорошим собеседником разве что для пенсионера или полярника, готовых болтать хоть с собакой, лишь бы видеть хоть какую-то реакцию на свои слова. Так как памяти у Алисы нет, она с радостью будет по 10 раз на дню слушать одни и те же истории про срочную службу в армии или про семейную жизнь незнакомых ей людей.
Вернёмся к суперкомпьютерам. В мировом рейтинге мы пока что не лидеры. Яндексовский «Червоненкис» занимает в мировом рейтинге 19-ю строчку, его производительность — 21 петафлопс. Лидер рейтинга, японский «Фугаку», имеет производительность в 537 петафлопс, на втором месте американский «Саммит», 200 петафлопс.
Японский «Фугаку» работает на Линуксе, в нём 160 тысяч процессоров. Если я правильно представляю себе цены, аналогичный по мощности компьютер можно собрать в России за 100 млрд рублей. Сбер столько зарабатывает за месяц, и я, будучи миноритарным акционером Сбера, такие инвестиции одобрил бы.
Стандартный системный блок и ноутбук, ну, может быть, еще моноблок — самые явные ответы, которые мы услышим, задав вопрос «какие бывают виды ПК» обычному пользователю. На самом же деле конструкций ПК намного больше, а в их разнообразии легко запутаться.
Почему и когда появилось разделение на разные типы ПК
В 1977 году появились первые массовые персональные компьютеры Apple II, Commodore PET и Tandy. Компьютеризация населения пошла семимильными шагами. Параллельно усовершенствованию стандартных десктопов, разрабатывались и более компактные решения. Развитие беспроводных сетей, интернета и общая мобильность людей требовала решений, которые не привязывали бы человека к одному стационарному месту с громоздким ПК.
Одним из первых моноблоков стал Macintosh, выпущенный в 1984 году, дальнейшее развитие он получил в моделях eMac и iMac.С развитием программного обеспечения с открытым кодом стали появляться и другие компактные ПК, такие как Linutop и им подобные. В 2010 году появились современные одноплатные компьютеры наподобие Raspberry. Примерно в этот же период под производством Intel на рынок стали выходить неттопы линейки Atom. Они являлись своеобразным ответвлением в развитии нетбуков.
Благодаря новым технологиям появилась возможность втиснуть в маленький корпус достаточно производительное железо. На смену HDD пришли SSD, дисководы морально устарели, а блок питания «переехал» за корпус. На данный момент видов стационарных ПК немалое количество и в их разнообразии легко потеряться. Рассмотрим каждый тип конструкции подробнее.
Десктоп
Знакомая каждому пользователю «коробка» спустя годы все еще остается самой массовой вариацией ПК. Наполнение комплектующих во всех конструкциях стационарных ПК в целом аналогично стандартному системному блоку. К недостаткам можно отнести разве что размеры и немобильность (кроме редких моделей, которые вмещаются в рюкзак). Внутренние компоненты легкозаменяемые: подвергнуть апгрейду можно любую составляющую, повысив производительность ПК в разы.
А все потому, что нет ограничений по размеру устанавливаемых компонентов, а стандарты форм-факторов общие. Блоки питания с большой мощностью позволяют поставить несколько видеокарт и процессоров. Круг задач, выполняемый десктопом, можно описать словами — «все и сразу». Запуск тяжелых игр, профессиональные рабочие задачи или просмотр фильмов — десктоп подойдет для всего, достаточно подобрать подходящие компоненты.
Проявив фантазию, можно собрать уникальный компьютер с регулируемой подсветкой, стеклом и кастомной системой охлаждения.
Моноблок
Уменьшенной вариацией десктопа стал моноблок. По сути это тот же ПК, только совмещенный с монитором в одном корпусе. Благодаря этому он занимает площадь такую же, как стандартный монитор, экономя пространство на рабочем столе. Здесь установлены те же компоненты, что и в обычном ПК, но с урезанными мощностями. В большинстве случаев основные компоненты распаяны на плате, поэтому к апгрейду доступны лишь оперативная память и система хранения. Высокопроизводительную видеокарту и процессор установить в такой корпус в принципе проблематично, блок питания внешний — отсюда и меньшая производительность.
Это издержки такого форм-фактора. Но взамен мы получаем стильный ПК, занимающий минимум места, который подойдет для дома или офиса.
Тонкие клиенты
Тонкие клиенты представляют собой компактные ПК в слим-корпусах. Дискретные видеокарты тут отсутствуют, а за вывод картинки отвечает встроенное в процессор видеоядро. Характеристики комплектующих не впечатляют, но этого от них и не требуется. Главная задача тонких клиентов — подключение к серверу, поэтому они отлично подходят для создания «офисной сети». У тонких клиентов низкое энергопотребление, они компактны, но обладают всеми необходимыми интерфейсами и позволяют в минимальные сроки добавить новое рабочее место.
При необходимости апгрейду подвергается лишь сервер, а не каждый ПК пользователя.
Неттопы
Для тех, кому не требуется запускать игровые новинки или тяжелые рабочие приложения существует неттоп. Возможностей такого компьютера хватит для полноценной замены десктопа, если он используется только для интернет-серфинга, работы с файлами, просмотра фильмов и запуска нетребовательных игр.
По внутренней начинке неттоп наиболее схож с нетбуком. Мы можем увеличить емкость системы хранения и оперативной памяти, добавив соответствующие комплектующие. В некоторых моделях имеется крепление VESA, что позволяет подвесить неттоп к монитору, создав своеобразный аналог моноблока.
Платформы
Как и неттопы — платформы обладают схожим функционалом и миниатюрностью. Устройство размером с ладонь предоставляет весь вычислительный потенциал. Но в отличие от неттопа, платформы поставляются без операционной системы, оперативной памяти и накопителя. Эти комплектующие устанавливаются пользователем на свой вкус, а платформа выбирается с учетом производительности процессора.
Так как платформы оснащены всеми современными интерфейсами, использовать их можно не только для обычных задач, свойственных ПК, но и для создания небольших серверов или медиацентра для просмотра фильмов на телевизоре.
Микрокомпьютеры
Последний тип ПК в нашем списке, но не последний по возможностям. Микрокомпьютеры — кладезь для людей «с руками». Круг использования микрокомпьютеров огромен. Разработка проектов, эмуляция, мультимедийный центр, робототехника — и это далеко не весь список. Внешний вид микрокомпьютеров представляет собой своеобразный конструктор. Корпус отсутствует, на плате распаяны основные комплектующие и интерфейсы подключения, а питание подается через порт USB.
Зачастую встроенного накопителя нет — данные хранятся на карте памяти, что позволяет загружать нужный дистрибутив и программы, подключив конкретную карту. Микрокомпьютер можно модифицировать, добавив к нему корпус и радиатор на процессор.
В современных реалиях можно подобрать стационарный ПК абсолютно под любые нужды. Достаточно определить какой круг задач вы собираетесь решать этим устройством. Даже самые миниатюрные варианты обладают мощностями, которые несколько лет назад представить было сложно, и их вполне хватит для решения большинства поставленных задач.
Читайте также: