Hvis du er i ferd med å bli en del av databehandlingens verden eller ønsker å friske opp kunnskapen din om konsepter, forståelse av PC-maskinvare Det er grunnleggende. Ikke bare for bygge eller oppgradere datamaskinen dinMen også for å forstå hva du kjøper og hvorfor én datamaskin yter bedre enn en annen. Gjennom denne veiledningen vil vi dele opp alt: fra hvordan datamaskinen «tenker» i biter og byte, til hva RAM, CPU, harddisk og USB-porter gjør.
Videre er en god forståelse av disse konseptene viktig nå som Windows 10 nærmer seg slutten av støtten og mange brukere lurer på om PC-en deres er klar for Windows 11 Eller de må oppgradere noe av maskinvaren. La oss ta en titt, bit for bit, på hva som er inni tårnet, hvordan komponentene kommuniserer med hverandre, og hvilke parametere du bør vurdere for å avgjøre om en datamaskin er rask, velbalansert og egnet for din tiltenkte bruk.
Grunnleggende konsepter: hvordan en datamaskin forstår informasjon
Det første man må forstå er at en datamaskin i bunn og grunn er en elektrisk maskin som bare skiller mellom tilstedeværelse eller fravær av strømAlt vi gjør (skriver, ser på film, surfer på internett) koker til syvende og sist ned til små brytere som slås av eller på.
Inne i mikroprosessoren finnes det millioner av disse elektroniske brytere integrert i en mikrobrikkeHver av dem kan være i to tilstander: «åpen» eller «lukket», som datamaskinen tolker som 0 eller 1. Det er grunnlaget for det binære systemet.
Hver av disse 0-ene eller 1-ene kalles bitsom er den minste informasjonsenheten en PC kan håndtere. En enkelt bit er svært liten, så de er gruppert i sett med 8 bits som danner en byteMed 8 bits kan 256 forskjellige kombinasjoner av nuller og enere representeres, nok til bokstaver, tall og grunnleggende symboler.
For at datamaskinen skal «forstå» språket vårt, kreves det et kodesystem som f.eks. ASCII-kodeI dette systemet er hvert tegn tildelt en spesifikk kombinasjon av 8 bits. For eksempel blir en bokstav som A internt oversatt til en binær sekvens; når du trykker på A-tasten på tastaturet, går den sekvensen av nuller og enere til mikroprosessoren og grafikkortet, og vises på skjermen.
Siden 1 byte er en veldig liten mengde informasjon, brukes multipler av den i databehandling. Du vil ofte se disse. lagringsstasjoner1 KB er 1024 byte; 1 MB er 1024 KB; 1 GB er 1024 MB; og så videre opp til TB (terabyte) eller mer, som er verdiene vi allerede finner i moderne harddisker og SSD-er.
Lagring og hastighet: byte, bit og hertz
Når vi snakker om hvor mye ting som «får plass» i en enhet, refererer vi til dens lagringskapasitet målt i byteEt enkelt tekstdokument kan ta opp noen få kilobyte (KB), en sang flere megabyte (MB), og et moderne spill titalls gigabyte (GB). Jo flere byte et lagringsmedium kan romme, desto større er kapasiteten; tenk på moderne harddisker og SSD-er slik som elementene der dette måles på et praktisk nivå.
På den annen side uttrykkes overføringshastighet vanligvis i byte per sekund (B/s, KB/s, MB/s, GB/s) eller i bits per sekund (b/s, Kb/s, Mb/s). Det er lett å bli forvirret her: liten b står for bit, stor B står for byte. 1 byte er 8 bits, så 8 Mb/s (megabits per sekund) tilsvarer omtrent 1 MB/s effektiv hastighet.
Dette er veldig merkbart ved internettforbindelser: en 8 Mbps ADSL-forbindelse laster ikke ned filer med 8 MB/s, men heller med rundt 1 MB/s. Derfor er det så viktig. Ikke forveksle Mb/s med MB/s når man sammenligner hastigheter, enten det er på nettverk, harddisker eller minne.
I databehandling diskuteres hastighet også i form av frekvens, målt i hertz (Hz)Én hertz tilsvarer én operasjon eller syklus per sekund. Når en prosessor sies å operere på 3 GHz, betyr det at den kan utføre opptil 3.000 milliarder sykluser per sekund. Nøyaktig hva den gjør i hver syklus avhenger av mikroprosessorens arkitektur.
Kort sagt, ytelsen til en komponent bestemmes vanligvis av to nøkkelfaktorer: mengden data den kan håndtere samtidig (bitbredde eller båndbredde) og hvor mange ganger per sekund den kan gjøre det (frekvens i Hz, MHz eller GHz). Begge disse tingene til sammen bestemmer den faktiske effekten.
Faktorer som bestemmer hastigheten til en datamaskin
Den totale hastigheten til en PC avhenger ikke utelukkende av prosessoren. Flere elementer er involvert: CPU-frekvens, antall bits, bussbredde og mengde RAMHvis en av dem blir en flaskehals, lider hele maskinen.
På den ene siden har hver mikroprosessor en internt antall bits den kan jobbe med samtidigHistorisk sett har prosessorer brukt 16, 32 og 64 bit. Jo flere bit en prosessor behandler samtidig, desto mer data kan den håndtere i hver syklus. I dag er så godt som alle forbrukerprosessorer 64-bit, noe som lar dem håndtere betydelig mer minne og større datasett med én enkelt instruksjon.
Den såkalte maskinsyklus eller arbeidsfrekvensDette er hastigheten som prosessoren utfører instruksjoner med. Den interne klokken bestemmer tempoet, og frekvensen uttrykkes i MHz eller GHz. En 2 GHz-prosessor kan teoretisk sett utføre to milliarder sykluser per sekund. Hvis dette også utnyttes godt av de andre komponentene, føles systemet responsivt.
Den tredje nøkkelfaktoren er data bussBussen er «motorveien» som biter beveger seg langs fra ett sted til et annet: fra prosessoren til RAM-en, fra RAM-en til disken, fra grafikkortet til minnet, osv. Bussbredden (antall biter den bærer samtidig) og frekvensen (MHz) bestemmer hvor mye informasjon som kan sendes fra én komponent til en annen per tidsenhet.
Hvis du har en veldig rask prosessor, men en smal, treg buss, bruker CPU-en tid på å vente på at data skal ankomme eller forlates, som en enorm skurtresker som deretter må laste kornet over på små, trege lastebiler. Derfor er det så viktig at Bussbredde, bussfrekvens og RAM-kapasitet er balansert med prosessoren.
Kabinettet, strømforsyningen og hovedkortet
PC-tårnet er ikke bare et pent kabinett: en god boks sikrer tilstrekkelig ventilasjon og tilstrekkelig plass til disker og kortJo større kabinettet er, desto flere plasser må vi installere harddisker, optiske stasjoner eller andre enheter, og flere alternativer for montering av vifter for å friske opp varmluften.
La strømforsyning Det er komponenten som konverterer vekselstrømmen fra strømnettet (vanligvis 220 V) til likestrømspenningene som trengs av de interne komponentene i PC-en, vanligvis ±5 V og ±12 V. En strømforsyning av lav kvalitet kan forårsake ustabilitet, spontane avstengninger eller til og med feil i andre komponenter, så den bør ha tilstrekkelig reell effekt og god regulering.
I sentrum av det hele står hovedkortProsessoren, RAM-en, brikkesettet, utvidelsessporene, harddiskkontaktene og input/output-portene er montert på den. Det er «gulvet» som resten av datamaskinen er bygget på, så den må være kompatibel med den valgte mikroprosessoren, minnetypen og teknologiene du vil bruke (SATA, NVMe, moderne USB osv.).
Hovedkortet integrerer også utvidelsessporder ekstra kort er koblet til: grafikk, lyd, nettverk, videoopptakskort osv. Den nåværende standarden er PCI Express (PCIe), med forskjellige størrelser (x1, x4, x8, x16) avhengig av antall linjer og dermed tilgjengelig båndbredde.
I tillegg til utvidelsessporene inkluderer hovedkortet minnebanker for RAM-moduler (for tiden DDR4 eller DDR5), SATA-kontakter for harddisker og optiske stasjoner, og i mange tilfeller M.2-spor for høyhastighets SSD-er. Alle disse komponentene styres av et enkelt brikkesett, som vi skal undersøke nedenfor.
Brikkesett, kontrollere og databusser
I en moderne PC faller håndteringen av intern trafikk på brikkesettEt brikkesett koordinerer hvordan prosessor, minne, utvidelseskort, disker og porter kommuniserer. Tidligere var disse funksjonene fordelt på flere separate kontrollere; i dag er de integrert i én eller to hovedbrikker på hovedkortet.
Brikkesettet bestemmer i stor grad Hvilke teknologier og hvor mye minne støtter hovedkortet?Antall tilgjengelige SATA- og USB-porter, kompatibilitet med forskjellige CPU-modeller og mange andre utvidelsesmuligheter er alle viktige faktorer. Om vi ​​får mest mulig ut av prosessoren eller ikke, avhenger av kvaliteten.
I tillegg til brikkesettet integrerer hovedkortet diverse spesifikke kontrollere eller grensesnitt for ulike typer enheter. Tradisjonelt har IDE/EIDE/ATA-kontrollere blitt brukt til harddisker og optiske stasjoner, men i dag er de praktisk talt erstattet av Serial ATA (SATA), som tilbyr høyere hastighet og tynnere, mer håndterbare kabler.
Det finnes også kontrollere SCSI og FireWire For profesjonelle eller høyytelsesenheter, spesielt servere, ekstern lagring eller videoutstyr, krevde hver SCSI-enhet sin egen kontakt og kabel som var kompatibel med denne standarden, samt et SCSI- eller FireWire-kontrollkort på hovedkortet (eller integrert i selve enheten).
Settet med busser (internt på hovedkortet og eksternt via kabler) utgjør nettverket som data sirkulerer gjennom. båndbredde og frekvens (for eksempel 32 eller 64 bits ved 533 MHz) De bestemmer hastigheten som informasjon kan flyttes mellom CPU, RAM, disk og periferiutstyr. Det er ikke nok å ha en utmerket prosessor hvis bussene som kobler den til resten av systemet er trege.
ROM-minne, BIOS, batteri og RAM
I enhver datamaskin finner vi flere typer minne med svært forskjellige funksjoner. En av de klassiske er ROM (skrivebeskyttet minne)Dette er et skrivebeskyttet minne som inneholder instruksjoner som ikke slettes når datamaskinen slås av. Det lagret tidligere det grunnleggende systemets oppstarts- og konfigurasjonsprogram.
I moderne PC-er utføres denne funksjonen av BIOS eller dens utvikling UEFIBIOS er fastvare lagret på en brikke som kan oppdateres og tillater noe brukerkonfigurasjon. Når datamaskinen slås på, utfører BIOS en rask maskinvaresjekk, initialiserer enhetene og laster inn operativsystemet fra disken eller stasjonen som er angitt som første oppstartsenhet. Hvis du trenger å oppdatere den på en sikker måte, kan du se veiledningene fra [link/website/etc.]. UEFI sikker oppdatering.
For å sikre at noen BIOS-innstillinger (som dato, klokkeslett eller bestemte diskparametere) beholdes selv når datamaskinen er koblet fra, har hovedkortet en liten batteriNår dette batteriet går tomt, dukker det ofte opp symptomer som at klokken nullstilles hver gang PC-en slås av, og da må det byttes ut.
Det viktigste minnet for daglig ytelse er RAM (Random Access Memory)Det er her operativsystemet og programmene vi bruker lastes inn, sammen med dataene de håndterer. Det er et veldig raskt, men ustabilt minne: når vi slår av eller starter på nytt, går innholdet tapt. Hvis du er usikker på når du skal oppgradere det, kan du sjekke Tegn på at du må oppgradere PC-ens RAM.
Når vi velger RAM, vil vi se på to hovedopplysninger: total kapasitet (f.eks. 8 GB, 16 GB, 32 GB) Og overføringshastigheten, som bestemmes av frekvensen (i MHz) og latensene. Videre angir hovedkortet en maksimal støttet minnekapasitet og spesifikke frekvenser, så alt må være kompatibelt.
RAM utvides ved å legge til moduler i de angitte sporene på hovedkortet. Det er viktig at minnemodulene er av samme type (DDR3, DDR4, DDR5 osv.), og hvis moduler med forskjellige hastigheter blandes, De vil operere i tempoet til den tregeste modulen.I praksis er RAM en kritisk faktor for at systemet skal kunne håndtere flere applikasjoner uten å bli tregt.
Hurtigbufferminne og virtuelt minne
I tillegg til RAM har prosessorer en ultrahøyhastighets intern hurtigbufferminnesom fungerer som en «notisblokk» der ofte brukte data og instruksjoner lagres. Dette lar mikroprosessoren få tilgang til dem uten å stadig be RAM om dem.
Cachene er organisert i nivåer: L1, L2 og L3L1-cachen er den raskeste og nærmest hver prosessorkjerne, men den er også den minste, vanligvis i størrelsesorden noen få hundre kilobyte. Hver kjerne har vanligvis sin egen L1-cache. Over den er L2-cachen, med større kapasitet (fra hundrevis av KB til flere MB) og litt tregere. L3-cachen tilbyr enda mer plass, på bekostning av å være tregere, med størrelser fra noen få til flere titalls MB.
Ideen er enkel: prosessoren ser først i hurtigbufferen. Hvis den ikke finner det den trenger der (cache-miss), tyr den til RAM, som er tregere. Bare som en siste utvei tyr den til disken, som er enda tregere. Takket være dette hierarkiet, Mikroprosessoren kan arbeide ved svært høye frekvenser uten å kontinuerlig vente på data..
På motsatt side av hastighet har vi virtuelt minneDette er en mekanisme der operativsystemet bruker deler av harddiskplassen som om det var en forlengelse av RAM. Når det fysiske minnet går tomt, flytter systemet midlertidig informasjon som brukes sjelden fra RAM til disken (sidefil) for å frigjøre plass. Hvis datamaskinen stadig utveksler data og viser tegn til treghet, kan du sjekke veiledningene for PC-en min fryser og problemer knyttet til paginering.
Dette trikset lar deg kjøre flere programmer enn det strengt tatt får plass til i RAM, men det kommer med en pris: harddisken, selv en SSD, er mye tregere enn hovedminnet, så Misbruk av virtuelt minne fører til at systemet blir tregtHvis sidefilen er for stor, eller datamaskinen stadig bytter data mellom RAM og disk, vil du legge merke til hakking, lange ventetider og kontinuerlig diskinnlasting.
Administrasjonssystemer som Windows lar deg justere størrelsen på dette virtuelle minnet, selv om den virkelige løsningen, når det brukes for mye, vanligvis er å redusere avhengigheten av disken som en nød-"patch".
Mikroprosessoren (CPU) og dens kjøling
Hjertet i datamaskinen er mikroprosessor eller CPUDet er komponenten som utfører beregninger, tolker programinstruksjoner og koordinerer driften av alle andre elementer i systemet. Selv om vi snakker om PC-en som helhet, er det utvilsomt CPU-en hvis det er noe som kommer nærmest ideen om en "hjerne". For å lære mer om delene og hvordan den fungerer, se artikler om prosessorkomponenter.
Internt er en prosessor delt inn i flere enheter, blant hvilke følgende skiller seg ut: Aritmetisk-logisk enhet (ALU) og KontrollenhetALU-en håndterer matematiske og logiske operasjoner med binære tall: addisjon, subtraksjon, multiplikasjon, divisjon og sammenligning. Kontrollenheten bestemmer rekkefølgen instruksjonene utføres i, hvilke data som flyttes, når og hvor.
Når du velger en mikroprosessor, må du ta hensyn til hovedkortsokkel (for eksempel Intels LGA eller AMDs AM4/AM5), arkitekturen (Intel Core, AMD Ryzen osv.), antall kjerner og tråder, base- og turbofrekvens, størrelsen på hurtigbufferminnet og selvfølgelig kompatibilitet med brikkesett og RAM.
Moderne prosessorer er vanligvis 64-bit og kan nå frekvenser på flere GHz, noe som betyr at De genererer mye varme.Derfor er de alltid montert med en kjøleribbe og en eller flere vifter (eller, i avanserte systemer, væskekjøling). Hvis frekvensen økes (overklokkes) uten å forbedre kjølingen, kan temperaturen skyte i været og forårsake ustabilitet eller til og med skade.
Kjøleribben har direkte kontakt med overflaten på CPU-en, hjulpet av termisk pasta for å forbedre varmeoverføringen. Et godt kjølesystem er viktig for å holde prosessoren innenfor trygge områder og forhindre at den automatisk reduserer frekvensen (throttling) for å unngå overoppheting.
Datamaskinporter og kontakter
For at PC-en skal kunne kommunisere med omverdenen, brukes følgende: innløps- og utløpsporteneFysiske og noen ganger trådløse. Gjennom dem kobler vi til tastaturer, mus, skjermer, skrivere, eksterne harddisker, nettverk, hodetelefoner og en lang liste med annet periferiutstyr.
I dag er stjernehavnen den USB (Universal Serial Bus)Den lar deg koble til nesten hva som helst: minnepinner, eksterne harddisker, mus, tastaturer, spillkontrollere, skrivere osv. Det er en «plug and play»-standard: bare koble til enheten, selv om datamaskinen allerede er på, så fungerer den. systemet oppdager og installerer detDet finnes flere versjoner (USB 2.0, 3.0, 3.1, 3.2, USB-C…) med forskjellige overføringshastigheter.
De finnes også vanligvis på baksiden av hovedkortet. lydporter (forskjellige fargede minijack-kontakter for høyttalere, mikrofon, linjeinngang), Ethernet-nettverksporter med RJ45-kontakt for internettkabelen, og noen ganger eksterne SATA-porter for tilkobling av eksterne harddisker direkte til lagringsbussen.
For å koble til skjermen brukes porter som følgende: VGA, DVI eller HDMIVGA er analogt og praktisk talt foreldet, selv om det fortsatt finnes i eldre utstyr. DVI var et mellomsteg mot digitalt, mens HDMI har blitt dagens standard for HD-video og -lyd, med nok båndbredde for høy oppløsning og flerkanalslyd.
I tillegg til disse har noen enheter porter FireWire (IEEE 1394)Disse ble mye brukt til videokameraer og trådløse teknologier som infrarød, Bluetooth og Wi-Fi. Bluetooth brukes til å koble til enheter med kort rekkevidde trådløst (mus, hodetelefoner, høyttalere), mens Wi-Fi lar deg koble til nettverk og internett uten en Ethernet-kabel.
I moderne bærbare og stasjonære datamaskiner er det vanlig at adapteren Wi-Fi og Bluetooth er allerede integrert i hovedkortetSå det er nok å bare velge nettverket eller pare enheten i operativsystemet for å begynne å bruke dem, uten å legge til ekstra kort.
Periferiutstyr: inngangs-, utgangs- og blandede enheter
Alt vi kobler til datamaskinen, men som ikke er en del av den interne kjernen, regnes som et periferTakket være dem kan vi legge inn informasjon, motta den, eller begge deler. De er delt inn i inngangsutstyr (som tastatur eller skanner), utgangsutstyr (som skjerm eller skriver) og inngangs-/utgangsutstyr (som USB-stasjoner eller multifunksjonsskrivere).
Tastaturet og musen er de mest brukte inndataenhetene, selv om de finnes i mange datamaskiner. PS/2-portene som tidligere ble brukt til å koble dem til er nå foreldet. Og alt gjøres via USB eller trådløst. Andre eksempler på inndata inkluderer webkameraer, mikrofoner og strekkodeskannere.
Blant utgangsutstyret skiller følgende seg ut: overvåkesom vi skal diskutere i detalj senere, sammen med skrivere og høyttalere. Den blandede kategorien inkluderer enheter som eksterne harddisker, som begge er De lagrer data (output) etter hvert som de leverer dem til datamaskinen (input), eller lyd- og nettverkskort, som håndterer toveis informasjonsflyt.
Mange av disse funksjonene er nå integrert i selve hovedkortet: lyd, nettverk, USB-porter og noen ganger til og med grunnleggende grafikk. For mer krevende bruk (spilling, videoredigering, profesjonell lyd) er det imidlertid fortsatt vanlig å installere et separat grafikkort. dedikerte kort i PCIe-sporene for å oppnå bedre ytelse og mer tilkoblingsmuligheter.
Harddisker, SSD-er og optiske stasjoner
El harddisk I flere tiår har den vært den primære masselagringsenheten i PC-er. Inni finner vi flere metallplater belagt med et magnetisk lag, som roterer med høy hastighet (vanligvis 5400 eller 7200 o/min i forbrukerdatamaskiner, opptil 10 000 o/min i avanserte modeller). Et lese-/skrivehode beveger seg over disse platene for å lese eller skrive informasjon.
Overflaten på hver plate er organisert i konsentriske sporsom igjen er delt inn i sektorer. Vanligvis lagrer hver sektor 512 byte (selv om den i moderne formater kan være 4096 byte). Flere sektorer danner en klynge, som er den minste plassenheten filsystemet kan tildele til en fil. Hvis klyngestørrelsen er 4 KB og vi lagrer en fil på 1 KB, vil den faktisk oppta hele 4 KB.
Når vi velger en klassisk harddisk, vil vi først og fremst fokusere på dens kapasitet (GB eller TB) og rotasjonshastighetEn harddisk på 7200 o/min gir vanligvis bedre tilgangstider enn en harddisk på 5400 o/min, noe som resulterer i et litt raskere system. Grensesnitttypen spiller også en rolle: eldre IDE-disker har blitt erstattet av SATA, som er mye raskere og mer pålitelig.
Sammen med mekaniske skiver, i dag SSD-disker (Solid State Drive)Disse enhetene lagrer data på flash-minnebrikker, uten bevegelige deler. De tilbyr betydelig raskere lese- og skrivehastigheter og nesten umiddelbare tilgangstider, noe som merkbart akselererer oppstart av operativsystemet og lasting av programmer og spill.
Som optiske stasjoner (CD/DVD)Selv om de har tapt terreng til fordel for digitale nedlastinger og USB-stasjoner, finnes de fortsatt i mange datamaskiner. De skiller seg ut ved lese- og skrivehastigheter, som angis med et tall etterfulgt av "x" (for eksempel 52x/24x/52x). Når det gjelder DVD-er, spiller det også en rolle om de støtter tolagsplater, som dobler kapasiteten til vanlige DVD-er.
Skjermer og skjermer
Skjermen er den hovedutgangsperiferiutstyr Datamaskinens skjerm påvirker brukeropplevelsen i stor grad, enten det er for arbeid, spilling eller visning av multimedieinnhold. Tradisjonelt ble det brukt store CRT-skjermer (rørskjermer), som krevde en oppdateringsfrekvens som måtte være høy nok (over 60 Hz) for å unngå irriterende flimring.
I dag er normen LCD-, LED- og OLED-flatskjermerFlere egenskaper spiller inn i disse skjermene: den opprinnelige oppløsningen (for eksempel 1920×1080, 2560×1440, 3840×2160), størrelsen i tommer, skjermtypen og responstiden.
Responstid måler hvor lang tid det tar for en piksel å endre fra én tilstand til en annen, i millisekunder. Lang responstid kan forårsake spor eller «spøkelser» i scener med rask bevegelse, noe som er spesielt irriterende i videospill eller når man beveger elementer på skjermen.
Disse skjermene har en fast opprinnelig oppløsningHvis du jobber med en annen oppløsning, blir bildet skalert på nytt og mister skarphet. Derfor anbefales det alltid å bruke oppløsningen som anbefales av produsenten, kombinert med riktig tilkoblingstype (HDMI, DisplayPort, DVI) for å få best mulig bildekvalitet.
Når du velger en skjerm, er det viktig å vurdere dens primære bruk: for kontorarbeid kan en Full HD-skjerm i god størrelse være tilstrekkelig; for bilderedigering er fargegjengivelse og oppløsning viktigere; og for spilling er faktorer som høye oppdateringsfrekvenser (120 Hz, 144 Hz eller mer) og adaptive synkroniseringsteknologier.
Nøkkelen til at en PC fungerer bra er at alle komponentene er mer eller mindre balanserteEn kraftig prosessor med svært lite RAM, et svakt grafikkort eller en treg harddisk vil ikke gi deg en allsidig datamaskin. Å fokusere utelukkende på prosessorens GHz eller harddiskens GB-kapasitet uten å vurdere resten er den enkleste måten å ende opp med en «racerbilmotor i en vanlig bil». Når du forstår hva hver komponent gjør og hvordan den samhandler med de andre, er det mye enklere å velge, sette sammen eller oppgradere maskinvaren intelligent og få mest mulig ut av PC-en.