Компьютер строение: Устройство компьютера: из чего состоит ПК

Содержание

Внутреннее строение компьютера. Строение персонального компьютера

Описание внутреннего устройства компьютера (для начинающих).

Домашний или офисный компьютер (в обывательском понимании — компьютер обыкновенный) состоит из системного блока и периферийных устройств (монитор, клавиатура, мышка, сканер, принтер и пр.).

Как выглядят монитор, принтер и клавиатура с мышкой, описывать не буду, а сразу перейду к описанию внутренностей основного компонента компьютера — системного блока.

Снимаем боковую крышку системного блока и видим следующую картину:

Фото внутреннего устройства компьютера

Основные компоненты системного блока:

1. Корпус — весьма важная часть компьютера. Бывают разных размеров и формфакторов. К выбору корпуса системного блока следует подойти внимательно. В принципе, чем корпус больше и тяжелее, тем лучше — будет легче обеспечить хорошее охлаждение и низкий уровень шума. Покупайте корпуса только известных брэндов, например: InWin, Thermaltake, Chieftec, Asus и др.

2. Блок питания — один из самых важных компонентов системного блока компьютера. Вы можете сэкономить на чем угодно, но только не на блоке питания. Как ни странно, но качество блока питания косвенно можно определить на вес — чем тяжелее, тем лучше. Возьмите в одну руку дешевый безымянный блок питания, а в другую дорогой брэндовый, и вы все поймете.Качественные радиаторы и трансформаторы достаточно тяжелые. Блок питания обеспечивает питание всех компонентов системного блока, и качество этого питания оказывает существенное влияние на здоровье всех комплектующих. Некачественный блок питания может являться причиной нестабильной работы компьютера и даже причиной выгорания дорогостоящих комплектующих. Брэндовые корпуса обычнокомплектуются достаточно качественными блоками питания. При выборе блока питания также необходимо обращать внимание на его мощность, например для офисного компьютера достаточно будет 300 Вт, а для игрового может и 500 Вт не хватить.

3. Микропроцессор (CPU — центральный процессор) с охлаждающим радиатором и вентилятором. Микропроцессор — это главное вычислительное устройство компьютера, именно он выполняет команды, из последовательности которых состоят программы. От быстродействия процессора во многом зависит производительность компьютера. Быстродействие процессора определяется частотой, на которой он работает, количеством ядер и архитектурой. Сейчас на рынке присутствуют два основных брэнда: Intel и AMD. Выбор процессора определяется задачами, для решения которых покупается компьютер. Топовые модели обычно нужны для игр, видеообработки и подобных задач. (сайт)

4. Корпусной вентилятор . Необходим для создания циркуляции воздуха внутри системного блока: обычно работает на выдув, удаляя теплый воздух из корпуса компьютера и вызывая приток холодного воздуха из вне.

5. Модули оперативной памяти . Оперативная память (ОЗУ — оперативное запоминающее устройство, RAM) — это быстродействующая память компьютера. Именно с этой памятью напрямую работает процессор. После выключения компьютера хранимая в ней информация стирается. С учетом прожорливости современных программ правило такое: чем больше оперативной памяти, тем лучше. На данный момент оптимальным объемом оперативной памяти, пожалуй, будет 4-8 Гигабайт.

6. Видеокарта (видеоадаптер, видеоплата, videocard, videoadapter) — занимается обработкой и выводом графической информации на монитор. В видеокарте имеется свой специализированный графический процессор, который занимается обработкой 2D/3D графической информации. Это позволяет снизить вычислительную нагрузку на центральный процессор (CPU). Для офисных приложений подойдет практически любая видеокарта (даже встроенная в материнскую плату), а вот для игрушек придется раскошелиться. Выбирать игровую видекарту, думаю, следует предварительно определившись с набором игр, в которые хотелось бы поиграть. Выбирая топовую видеокарту убедитесь, что мощности вашего блока питания будет достаточно.

7. Модем . (Наверно в Москве уже неактуальное устройство)

8. Сетевая карта . Через сетевую карту компьютер подключается к локальной или глобальной сети (Интернет). В настоящее время сетевые платы как правило интегрируются в материнские платы.

9, 10. CD или DVD накопитель (CD/DVD-ROM). Бывают как пишушие, так и не пишущие. Могут отличаться скоростью чтения и записи.

11. Жесткий диск (накопитель на жестких магнитных дисках, harddisk, HDD) — это устройство долговременной памяти, данные при выключении питания не стираются, скорость работы намного ниже, чем у оперативной памяти, а емкость намного выше. Все ваши установленные программы, документы, музыка и фильмы храняться именно на жестком диске. Его емкость измеряется в Гигабайтах — чем больше, тем лучше, хотя для большинства офисных применений достаточно 40-80 Гигабайт.

12. Материнская плата — основной компонент системного блока, т.к. она объединяет все перечисленные устройства, а также содержит дополнительные компоненты: сетевой адаптер, видеокарта, звуковая карта, устройства ввода-вывода и пр.

Заключение:

При выборе комплектующих следует убедиться в их совместимости друг с другом. Не экономьте на корпусе и блоке питания — лучше сэкономить на видеокарте, а потом со временем купить новую. Материнскую плату также лучше покупать «с запасом» , чтобы в дальнейшем произвести апгрэйд процессора, памяти и пр.

Настоящая книга посвящена рассмотрению железа – так в народе называют веществен­ную составляющую компьютеров (или Hardware — аппаратное обеспечение), в отличие от программной части функционирования компьютеров (или Software — программное обеспе­чение). Стандартная комплектация домашнего персонального компьютера показана на рисунке ниже.

Из чего состоит аппаратная часть персонального компьютера? Прежде всего, из сис­темного блока, внутри которого расположены внутренние устройства и внешних уст­ройств , подключаемых к системному блоку с помощью информационных кабелей или устанавливающих с ним связь по беспроводным информационным каналам (с помощью инфракрасного излучения, радиоволн и т.д.).

К внешним устройствам относятся те, которые находятся вне системного блока. К ним относятся: клавиатура, мышь, дисплей, могут быть и другие устройства: принтер, внешний модем, сканер и другие устройства.

К внутренним устройствам относятся системная плата (в народе называемая материн­ская или просто «мать»), центральный процессор, оперативная память, блок питания, жесткий диск, ранее устанавливался накопитель на гибких дисках, накопитель на CD -ROM дисках и (или) накопитель на DVD дисках, звуковая плата, видеоплата, динамик, а также некоторые другие дополнительные устройства, вставляемые в так называемые слоты расширения — сетевые карты, телевизионные карты и т.д. На рисунке ниже показано стандартное расположение внутренних устройств в системном блоке.


Материнская плата, процессор, оперативная память, видеоплата, звуковая плата, карты расширения, жест­кий диск и динамик находятся внутри системного блока, не видны пользователю, точнее, не имеют выхода на переднюю панель системного блока.

Внутренние устройства.

Корпус компьютера используется для установки в нем основных устройств, предо­хранения их от пыли и других внешних воздействий, а также в некоторой степени защи­щает пользователя от электромагнитного излучения компонентов, которые в нем нахо­дятся. На передней панели помещены индикаторы и кнопки, на нее лицевой стороной вы­ходят также некоторые внутренние устройства (накопители для гибких дисков, DVD -RW дисков).

Блок питания предназначен для преобразования переменного электрического тока напряжением 220 вольт в постоянный ток меньшего напряжения и питания им устройств, находящихся внутри системного блока. Как правило, этот блок поставляется вместе с сис­темным блоком, но его можно купить и отдельно. Системный блок имеет на задней сто­роне разъемы для подключения к источнику питания (электророзетке или сетевому фильтру), в некоторых моделях — разъем для подключения электропитания к монитору на 220 вольт (если монитор имеет электронно-лучевую трубку) и переключатель на разное входное напряжение – 110 или 220 вольт. Внутри системного корпуса расположены провода, которые выходят из блока питания и подклю­чаются к внутренним устройствам.

Материнская плата служит для взаимосвязи информационных потоков между раз­личными компонентами компьютера. На ней установлены центральный процессор, оперативная память, микросхема Bios , в ряде случаев – собственный вентилятор для охлаждения центрального процессора, а также разнообразные разъемы (для подключения внешних для платы вентиляторов, подключения последовательных и параллельных портов, плат расширения и так далее). Кроме того, в последнее время на материнскую плату стали монтировать встроенные сетевые, звуковые и видео – подсистемы, а также собственный динамик — пищалку.

Центральный процессор. Процессор, который можно назвать мозгом компьютера, выполняет основные операции. Процессоры могут быть: 86, 286, 386, 486 (серии х86), Pentium , Pentium ММХ, Pentium Pro , Pentium II , Pentium III , Pentium IV , Atom , Pentium Dual 2 Core , Pentium i 3, Pentium i 5, Pentium i 7 – производства фирмы Intel , а также других компаний, например, AMD – Athlon XP , Athlon 64 и др. Раз­личие между ними состоит в производительности. Чем выше у процессора тактовая час­тота, тем выше производительность вашего компьютера (хотя не всегда, например, на производительность влияет объем кэш-памяти первого и второго уровней, а также струк­тура обработки информации, к примеру, технология эмуляции вто­рого процессора Hyper -Threading ). На производительность также влияет наличие ядер; двух или трехядерный процессор работают намного быстрее, чем одноядерный.

Тактовая частота определяет, сколько операций в се­кунду может выполнять процессор. Для более ранних видов процессоров (например, 286) одна команда выполнялась за несколько тактов. В современных за один такт выполняется несколько операций.

Оперативная память . После включения компьютера, данные с жесткого диска пере­носятся в оперативную память, и процессор работает с ними. Если бы не было этого вида памяти, то процессор работал бы только с жестким диском и каждое данное приходилось бы записывать и считывать с него. При этом скорость работы резко бы снизилась, так как система находилась бы в ожидании операций ввода/вывода. При наличии оператив­ной памяти, которая работает со скоростью, близкой к скорости обработки данных про­цессором, производительность компьютера повышается. Чем больше размер памяти, тем меньше обращений к диску, тем быстрее будет работать компьютер.

Главной характеристикой памяти является ее размер, который измеряется в гигабай­тах. Может быть установлено 0,5, 1, 2, 3, 4 и т. д. гигабайт в системе. Часто для повышения производительности дешевле увеличить размер оперативной памяти, чем менять процессор на более высокую частоту.

Для того чтобы ускорить вычисления и не ждать, пока данные придут из оперативной памяти или необходимо записать в нее данные, в процессоре имеется более производительная кэш-память , которая различается объемом. Наличие кэш-памяти может довольно значи­тельно увеличить производительность компьютера.

В системном блоке также находится динамик , который обычно поставляется вместе с корпусом. Основная функция динамика – подача звуковых сигналов после включения компьютера и в случае его неисправности. Как правило, в других случаях он используется довольно редко. Для работы со звуком предназначена звуковая плата.

Звуковая плата. Эта плата обрабатывает звуковые данные, которые поступают из оперативной памяти. Данные могут поступать также из устройства считывания DVD -ROM дисков при проигрывании музыки. После обработки данные пересы­лаются на динамики, магнитофон или другие устройства.

Видеоплата обрабатывает данные для дисплея (монитора). Для программ, которые ра­ботают с двухмерными или трехмерными изображениями, обработку видеоданных для дисплея может взять на себя специальный процессор, находящийся на видеоплате, что разгрузит основной процессор. Качество изображения при этом обычно резко повыша­ется.

Одной из главных характеристик является размер видеопамяти платы. Он может иметь 1, 2, 4, 8…. 64, 128, 256 512 1024 и более мегабайт (обычно 0.5 – 1 Гигабайт). Чем больше памяти, тем быстрее проводится обработка данных.

Жесткий диск. Данные в компьютере хранятся на жестком диске. При выключении электропитания информация на жестком диске сохраняется. Одним из основных парамет­ров является ёмкость диска, которая измеряется в гигабайтах (Один гигабайт равен при­мерно одному миллиарду байт. В байте хранится один символ). Диск может иметь ём­кость от 8 гигабайт до 4 терабайт (1 терабайт равен 1024 гигабайт). Более старые диски имеют ём­кость, измеряемую в мегабайтах (один мегабайт равен примерно одному миллиону байт).

Теперь рассмотрим устройства, выходящие на переднюю поверхность системного блока (см. рис.ниже).



Накопители на гибких дисках. На переднюю панель корпуса компьютера, как пра­вило на устаревших компьютерах, лицевой стороной выходит устройство для работы с гибкими дисками размером 3,5 дюйма (рисунок справа). Дискеты 5 1/4 дюйма давно вышли из употребления и нами практически рассматри­ваться не будут, хотя многие принципы их работы такие же, как и для 3,5 дюймовых. От­метим, что в современных компьютерах уже давно отказались от исполь­зования и 3.5 дюймовых накопителей ввиду незначительного объема записываемой информации.

Гибкий диск 3,5 дюйма (далее просто дискета, дискетка) имеет внешний вид, показан­ный на рисунке выше. Данные, записанные пользователем на дискете, можно перемещать от одного компьютера к другому, так как практически на лю­бом компьютере ранее имелось такое же устройство для считывания с гибких дискет.

.

Условный вид накопителя показан на рисунке выше. Взяв дис­кету, вставьте ее в отверстие для дискеты до упора так, чтобы металлическая пластина была впереди, а стрелка на корпусе дискеты была сверху, и ее острие было направлено внутрь устройства. После этого защитная крышка считывающего устройства встанет на свое первоначальное место. Чтобы вынуть дискету, необходимо нажать на кнопку, распо­ложенную на передней панели накопителя. При этом дискета выйдет из устройства при­мерно на 1/3 ее длины, после чего ее можно вынуть рукой.

На рисунке левый угол дискеты скошен. Это сделано для того, чтобы система могла определить, какой стороной вставлена дискета. Если попробовать вставить дискету обратной стороной, то дискета не будет вставляться в устройство. В этом случае не нужно применять силу, а перевернуть дискету.

На дискете имеется два окошка. На правом окошке с задней стороны расположен переключатель. Если переключатель закрывает окошко, то на дискету можно записывать информацию и считывать ее. Если же защелка открыта, то данные можно только считывать. Обычно переключатель используется для того, чтобы при хранении важных данных случайно на них не записать другую информа­цию, что приведет к их уничтожению, или в качестве защиты от вирусов.


На рисунке выше показан внешний вид передней панели накопителя для флоппи-дисков. Кнопка используется, как уже указывалось, для того, чтобы вынуть дискету. Индикатор начинает светиться, когда с дискетой выполняются операции ввода/вывода, то есть данные записываются на дискету или с нее считываются.


Накопитель для CD (DVD) — дисков работает с CD , DVD дисками разных типов. Внешний вид этих дисков, которые также называются компакт-дисками, одинаков и показан на рисунке справа. CD -ROM (DVD -ROM ) диски изготавливаются промышленным способом и на них записать дополнительную информацию нельзя. CD -R (DVD -R , DVD +R ) диски позволяют записать на них информацию, но только один раз, хотя можно информацию дозаписать, если на диске имеется свободное место. CD -RW (DVD -RW , DVD +RW ) диски позволяют не только записывать на них информацию, но и стирать предыдущую, что позволяют использовать их многократно.


После того, как диск был положен в лоток, снова нажмите кнопку для выдвижения лотка и лоток войдет в устройство. CD (DVD ) — диски обычно находятся в коробке или в бумажном пакетике. Откройте коробку. Чтобы достать диск, подведите указательный палец к центру диска и выньте его большим и средним пальцами, после чего положите на лоток рабочей поверхностью вниз, соответ­ственно, название будет наверху. Для того чтобы вставить CD (DVD )-диск, необходимо нажать кнопку на передней панели нако­пителя при работающем компьютере (см. рис.выше.). При этом автоматически выдвинется лоток, на который можно поло­жить диск. В лотке имеется два углубления, так как существуют два формата дисков. Один из них, поменьше, используется редко, хотя иногда показывается в фантастических фильмах. Диски такого формата вставляются в меньшее углубление. Диск второго типа, наиболее распространенный, кладется в большую выемку, рабочей поверх­ностью вниз, а нарисованным изображением — сверху. После того, как диск был положен в лоток, снова нажмите кнопку для выдвижения лотка и лоток войдет в устройство.

Иногда при нажатии на кнопку, лоток остается на месте. Для того, чтобы выдвинуть лоток, можно воспользоваться отверстием для принудительного открытия лотка. Для этого, разогните скрепку, конец ее вставьте в это отверстие и немного нажмите. Лоток выйдет из накопителя.

На тыльной стороне диска находится его название или другая информация. Противопо­ложная сторона является рабочей и ее нежелательно трогать руками. При очистке CD (DVD ) -дисков от пыли тряпочкой мягко проводят перпендикулярно дорожкам записи от внут­реннего отверстия к внешнему краю.

CD (DVD )-диски бывают двух типов. Первый – это диски с записью текстовой, графической и другой информации, как правило, с программами или текстом. Второй тип — музыкальные диски, используемые в лазерных аудиопроигрывателях и их также можно использовать для проигрывания на устройстве считывания CD (DVD )- дисков (далее устройств CD ) на компь­ютере. Звук при этом можно прослушивать через наушники или из колонок. Штекер на­ушников вставляют в специальное отверстие на лицевой поверхности накопителя. Для увеличения/уменьшения громкости наушников используется регулятор, который распо­ложен около отверстия для штекера. Световой индикатор работает при считывании ин­формации с диска. Так как считывание происходит скачками, то индикатор может мигать.


Внешний вид DVD-накопителей аналогичен накопителю считывания с CD -ROM дисков. Передняя панель накопителя CD -RW показана на рисунке выше.


Кнопки на системном блоке . Кроме вышеуказанных устройств, на передней панели системного блока, как правило, находятся клавиши Reset, Power, как показано на рисунке выше, на устаревших блоках может быть – клавиша Turbo, замок для ключа и индикатор. В последнее время про­изошел переход на стандарт АТХ, в котором отсутствуют замок для ключа, кнопка Turbo и индика­тор системной частоты. Таким образом на современном системном (и в моноблоке), как правило, находится только кнопка включения и, часто, индикатор работы жестких дисков.

Кнопка Power предназначена для включения компьютера. При ее нажатии электриче­ский ток подается к основным компонентам внутри системного блока, производится их тестирование и далее — загрузка программ операционной системы в зависимости от того, какая из них установлена на компьютере: UNIX или Windows 9х. В более старых компью­терах эта кнопка размещалась на задней стенке системного корпуса, потом сбоку, однако вот уже лет десять устанавливается на передней панели. Около переключателя обычно расположена надпись типа Power или On и Off. Для того, чтобы выключить компьютер обычно при выходе из операционной системы путем нажатия на конпку Завершение работы из панно Пуск , компьютер автоматически выключается. Однако, в некоторых случаях, например, при зависании системы требуется выключить компьютер принудительно. Для этого нужно нажать кнопку Power и подержать ее нажатой несколько секунд.

Кнопка Reset (в старых компьютерах) служит для перезапуска компьютера. При ее нажатии произво­дится перезагрузка операционной системы, как и при включении компьютера в самом начале работы.

В каких случаях используется эта кнопка? Время от времени происходят сбои сис­темы. Чем более сложная и неотлаженная программа, тем больше в ней ошибок. Со вре­менем, с выходом более современных и соответственно более отлаженных версий количе­ство ошибок уменьшается, но полностью от них избавиться невозможно в силу сложности программ. Существуют даже стандарты, определяющие количество ошибок в больших системах.

Говорят, компьютер «завис», когда система не реагирует на нажатие на клавиши кла­виатуры, либо программа начинает выдавать на экран непонятные символы, либо при на­жатии на одну клавишу происходит действие, свойственное нажатию на другую. В этом случае желательно перезагрузить компьютер. Однако если выключить питание компью­тера, а затем нажать на клавишу Power, включив таким образом компьютер, то все сис­темы испытывают как бы шок. При большом количестве включений и выключений уве­личивается вероятность выхода из строя микросхем (тот же принцип, что и при включе­нии электролампочки). Для этих случаев предусматривается клавиша Reset, которая по­зволяет перезагрузить компьютер без отключения электрического тока.

Если вы все-таки решили выключить и включить компьютер при помощи клавиши Power, то между выключением и включением подождите 40-50 секунд. Таким образом вы удлините срок службы вашей системы. Кроме ошибок в матобеспечении, зависание ком­пьютера может происходить из-за действий программ-вирусов. В этом случае желательно перезагрузиться с системной дискеты.

Не все системные блоки имеют кнопку Reset . В некоторых блоках кнопка Reset может располагаться внутри кнопки Power (неподвижной ее части) или около нее.

Клавиша Turbo в настоящее время практически используется. Если она у вас есть, то лучше всего ее включить (то есть на индикаторе появится большее по значению число или слово High) и больше не трогать. Эта клавиша появилась в компьютере, когда при появлении более быстрых процессоров возникала потребность в уменьшении мощности, чтобы могли работать старые программы. Ныне программы сами определяют производитель­ность компьютера и могут замедлить работу компьютера (в основном это используется в игровых программах), так что клавиша Turbo не используется.

Индикаторы . Как правило, на компьютере они четырех видов.

Индикатор частоты (в старых компьютерах) работы процессора показывает на табло числовое значение час­тоты. Эти значения могут быть численными и текстовыми. Численных значений обычно два, первое — тактовая частота вашего процессора, второе — пониженная частота его ра­боты. Текстовых значений тоже два: High (повышенная) и Low (низкая), что означает ра­боту процессора на нормальной (High) или низкой (Low) частоте. Если ваш компьютер был модифицирован или был куплен в фирме, где компьютер там и был собран, то на ин­дикаторе может быть показано иное значение, чем на самом деле работает процессор. Для того чтобы определить частоту работы процессора, лучше воспользоваться тестовыми программами. При работе с компьютером индикатор ныне практически не используется. На современных компьютерах этот индикатор не используется.

Индикатор обращения к жесткому диску зажигается при выполнении операций ввода/вывода к жесткому диску. Около него может располагаться значок .

Индикатор включения электропитания зажигается при включении компьютера. Около индикатора находится название Power или значок .

Индикатор Turbo (в старых компьютерах) зажигается при режиме Turbo, то есть повышенной мощности или той, на которую рассчитан центральный процессор. Около него находится надпись Turbo или значок . При работе в современных компьютерах практически не используется.

Дополнительно , на передней панели или сбоку от нее могут находиться разъемы USB и аудиовход и аудовыход.

Внешние устройства .

Кроме системного блока в состав персонального компьютера входит дисплей (также называется монитором ), на кото­рый выводится текстовая и графическая информация. Внешне он напоминает телевизор, что видно из рисунка ранее. Имеется два типа мониторов: цветной и монохромный (черно-белый, уже практически не используется). Основными харак­теристиками являются частота вывода строк на экран (чем она больше, тем лучше для глаз), разрешение , которое может быть 480х640, 600х800, 768х1024 и т. д. (чем больше это значение, тем лучше), размер экрана по диагонали в дюймах (может быть 14, 15, 17, 19 и другие).


Следующим компонентом является клавиатура (рисунок ниже), с помощью которой вводится текстовая информация и производится управление компьютером с помощью функциональных клавиш. Фактически она очень похожа на пишущую машинку, но имеет дополнительные клавиши и, кроме того, позволяет работать с разными наборами симво­лов, например, с кириллицей (русским) и латинским (английским) набором.


Рядом с клавиатурой находится устройство типа мышь , которое позволяет управлять курсором (рисунок справа). Она стала стандартным указательным устройством, используется практически во всех компьютерах и внешне действительно похожа на мышь – небольшая, с длинным хвостиком, то есть кабелем, который подключается к системному блоку. Здесь и далее мы будем для удобства называть это устройство просто мышь или мышка.


В нижней части устройства находится шарик (или светодиодное устройство), который позволяет при движении мыши по коврику пере­мещать курсор на экране дисплея. Можно попробовать работать и без коврика, но так как сцепление между ковриком и шариком мыши выше, чем на поверхности стола, то лучше иметь коврик, тем более что стоит он недорого. Мышь имеет две или три кнопки, однако в практической работе используются две из них: левая и правая. В последних моделях мыши вместо третьей кнопки расположено колесико, позволяющее «прокручивать» выво­димый на экране текст.

Часто компьютеры имеют устройство вывода информации на бумагу, которое называ­ется принтером . Основными характеристиками принтера являются его вид (игольчатый, струйный, лазерный), размер бумаги, с которой он работает (А4, А3 и т.д.), возможность вывода изображения в цвете, скорость вывода напечатанных листов и т.д.


Компьютер, который может работать со звуком, имеет колонки для воспроизведения звуковой информации. Как правило, их две для обеспечения стереозвучания. Колонки могут быть встроены дисплей.

Кроме того, дополнительно в комплект персонального компьютера могут быть вклю­чены другие внешние устройства – сканер (рисунок ниже), плоттер, джойстик, внешний жесткий диск и др. Однако указанная комплектация является базовой, достаточной для выполнения стандартных наборов программ, называемых пакетами, как например, Microsoft Office и решать некоторые прикладные задачи, в частности, Мультимедиа – работу со звуком и изображением.


Компьютер имеет средства ввода, вывода, обработки информации и устройство, управляющее работой компонентов компьютера. К типовым устройствам ввода информа­ции относятся клавиатура , с которой вводятся символы и подаются команды для функ­ционирования компьютера, мышь , сканер , микрофон , цифровые видеокамера и фотока­мера и другие. К типовым устройствам вывода информации относят дисплей , на экран которого выводится визуальная информация, принтер , звуковые колонки и пр.

Имеются также устройства ввода/вывода, которые не только вводят информацию, но и выводят ее : накопители на гибких дисках , накопители на CD и DVD — дисках , жесткие диски , магнитофоны (или правильнее – стримеры ), модемы и пр.

Как устроен компьютер

Компьютеры давно и прочно вошли в нашу жизнь. Сложно представить — что было бы, если бы они вдруг исчезли!

Мы часто автоматическим движением нажимаем на кнопку включения, ждем минуту-другую, пока компьютер загружается.

И потом начинаем делать на нем какую-то работу, постукивая по клавиатуре.

И не задумываемся, что при этом происходит в его недрах.

Про то, как работают компьютерные устройства можно написать (и написано уже) сотни статей.

Мы постараемся в данной статье посмотреть под практическим углом зрения на то, как устроено это чудо техники.

Существует большое число видов компьютеров — настольные, портативные (ноутбуки, нетбуки и иже с ними), мэйнфрэймы (суперкомпьютеры в шкафах, вроде тех, которые используют для предсказания погоды) и другие. Мы рассмотрим начинку настольного компьютера, который называют еще персональным (ПК).

Как устроен настольный компьютер

Основная часть настольного (desktop) компьютера — это системный блок.

Это тот «сундук», в который вставляется множество проводов, в том числе и кабель питающего напряжения 220 В.

Результаты нашей работы отображаются на мониторе.

Информация вводится в компьютер с помощью клавиатуры и манипулятора «мышь».

И монитор, и клавиатура, и мышь подключаются к соответствующим разъемам системного блока.

Снимем боковую крышку системного блока и заглянем внутрь.

В верхней части видим

Блок питания

В производительных компьютерах, имеющих мощные процессоры, графические видеокарты и дополнительные устройства на борту, применяются БП повышенной мощности. В серверах (еще более мощных компьютерах, имеющих несколько процессоров и управляющих локальными вычислительными сетями) могут применяться БП мощностью 1 кВт и больше.

Вначале сетевое напряжение выпрямляется и превращается с помощью фильтра в постоянное. Затем инвертор превращает его в переменное с частотой в несколько десятков килогерц. Это переменное напряжение понижается импульсным трансформатором с несколькими обмотками. Затем оно выпрямляется и фильтруется, превращаясь в несколько нужных нам постоянных.

Ввиду того, что преобразование выполняется на относительно высокой частоте (а не на частоте сети 50 Гц) размеры трансформатора (и всего БП) при достаточно большой мощности получаются небольшими. БП содержит в себе один или два вентилятора, охлаждающих его компоненты и заодно пространство системного блока.

При этом воздух втягивается через щели, протягивается через системный блок и выбрасывается вентилятором наружу. В воздухе всегда есть пыль, которая постепенно скапливается внутри компьютера, особенно в радиаторе процессора и самом БП. Она ухудшает теплоотдачу, поэтому ее надо периодически (хотя бы раз в год) удалять.

Отметим, что в БП могут применяться вентиляторы разных диаметров — от 80 до 130 мм. Вентилятор большего диаметра при одной и той же производительности имеет меньшие обороты и поэтому меньше шумит.

Разъемы блока питания

Выходные напряжения БП выводятся на разъемы разноцветными проводниками:

  • +5 В — проводниками красного цвета ,
  • +12 В — проводниками желтого цвета,
  • +3,3 В — проводниками оранжевого цвета ,
  • общие — проводниками черного цвета.

БП имеет несколько разъемов, основной из них — 24 контактный, который вставляется в материнскую плату. В старых блоках питания использовался 20 контактный разъем. Другие разъемы, с меньшим числом контактов, используются для подачи напряжений на винчестер, привод DVD и видеокарту (если требуется). Заканчивая краткий рассказ о БП, отметим, что он снабжен схемами защиты от перегрузки и короткого замыкания.

Материнская плата

Если мы переведем взгляд ниже, увидим , основную часть компьютера.

Материнская плата представляет собой кусок изоляционного материала с токопроводящими дорожками и напаянными деталями и разъемами. В эти разъемы могут вставляться:

  • процессор ,
  • модули памяти,
  • платы расширения ,
  • разъем блока питания,
  • провода дополнительных разъемов, индикации и кнопок ,
  • 3 В литиевая батарейка.

Разъем для процессора

Больше всего контактов в разъеме для процессора. Современные процессоры имеют более тысячи контактов. Процессоры могут иметь выводы (или pins, пины) или контактные площадки («пятачки»). Разъем для процессоров сконструирован так, что обеспечивается плотный и надежный контакт между ними и ответной частью — «сокетом» (socket), установленным на плате.

Иногда (к счастью, достаточно редко) контакт ослабевает. В этом случае компьютер может не стартовать. И может сложиться ложное впечатление, что неисправна материнская плата или процессор. Повторная установка процессора в разъем решает эту проблему. В один разъем может устанавливаться несколько типов процессоров, но только одной фирмы.

В бытовых и офисных компьютерах почти всегда используются процессоры фирм «AMD» и «INTEL». Процессоры фирмы AMD нельзя установить в разъем для процессоров INTEL и наоборот. Разъем и процессор содержат ключи, поэтому процессор можно вставить только одним определенным — правильным образом.

Охлаждение процессора

Современные процессоры могут потреблять от БП мощность 100 Вт и более. Это большая величина, поэтому на процессор устанавливают Cooler (охладитель), состоящий из металлического радиатора и вентилятора. Радиаторы могут быть только из алюминиевого сплава или из алюминиевого сплава с медной вставкой.

Медь проводит тепло лучше алюминия, поэтому вставку впрессовывают в центр радиатора, в месте контакта с металлической крышкой процессора. Между процессором и радиатором наносится тонкий слой теплопроводящей смазки, улучшающей тепловой контакт. Иногда может применяться жидкостная система охлаждения.

Она устанавливается в том случае, если невозможно установить достаточно громоздкий охладитель непосредственно на процессор из-за недостатка места. В этом случае тепло отводится жидкостью по трубкам к охладителю, установленному в удобном месте.

Вентилятор управляется схемой управления, расположенной на материнской плате. Если температура процессора в процессе работы увеличивается, схема управления отслеживает это и увеличивает обороты вентилятора. Отметим, что для охлаждения процессоров используются более качественные вентиляторы, с бОльшим ресурсом работы, чем в БП.

Модули памяти

Следующая группа разъемов используется для установки модулей . Разъемы содержат защелки, а модули — выступ на коротких сторонах, что позволяет надежно фиксировать модуль в разъеме. Кроме того, на нижней стороне модуля (там, где контакты) есть еще один ключ в виде выреза. Это исключает установку модулей не подходящих к данной плате типов.

На плате могут устанавливаться один или несколько модулей. В настоящее время емкость модулей памяти исчисляется гигабайтами (Gb). Современный модуль DDR3 имеет 240 контактов.

Контакты расположены по обеим сторонам модуля, поэтому такие модули называются DIMM (Dual In-line Memory Module, двухсторонний модуль памяти). Контакт в разъеме достаточно надежен, но иногда он может ослабевать, и компьютер при включении не подает «признаков жизни» или издает длинные гудки.

Повторная установка модулей решает эту проблему. Переставить модуль памяти легче, чем процессор, ведь для этого не надо наносить теплопроводящую пасту.

Переставлять модуль памяти и процессор нужно только тогда, когда компьютер выключен , и шнур питания вынут из розетки .

В статьи мы продолжим краткое знакомство с устройством компьютера.

Компьютеры являются одним из самых распространенных средств получения информации и заработка у населения. В данной статье вы сможете познакомиться с устройством большинства ПК, которые можете встретить в обычной жизни, если только не являетесь специалистом в сфере компьютерных технологий.

Зачем это нужно

Сначала определимся с термином. ПК — персональный компьютер, который вы видите каждый день, приходя на рабочее место.

Мало кто из людей, работающих за компьютером, представляет себе, как он устроен Между тем, знание даже простейших элементов способно сэкономить человеку большое количество времени в случае поломки. Если он знает устройство ПК, при малейшей неполадке он способен самостоятельно быстро определить и исправить её причину, не дожидаясь профессионалов.

В этой обзорной статье будут рассмотрены все устройства ПК, с которыми пользователь может столкнуться, а также простейшие схемы взаимодействий между элементами вашего компьютера.

Первое знакомство

Вспомните первый раз, когда вы увидели компьютер. Если бы вас тогда спросили о том, из чего он состоит, максимум, что вы бы смогли ответить? Наверняка это общее основное устройство ПК:

  • системный блок;
  • монитор;
  • мышка;
  • клавиатура.

Понятное дело, из-за такого ответа любой системный администратор засмеял бы пользователя. Между тем, вы недалеки от правды. За исключением системного блока, указанные элементы — это периферийные устройства ПК, предназначенные для взаимодействия с конечным пользователем, то есть с вами.

Самые любопытные с раннего детства стараются разобрать системный блок, чтобы посмотреть, что там внутри. Те же, кому удаётся это совершить, вряд ли сразу без подготовки могли сказать, что перед их глазами. Множество микросхем и проводов, о назначении которых мы поговорим чуть ниже.

Внутренние устройства ПК — это основа жизни вашего персонального компьютера. Общими словами можно сказать, что его внутренности состоят из устройств передачи и обработки данных. Это так называемое техническое устройство ПК.

Внешние устройства

Отдельной группой стоит аппаратура, которую человек видит перед собой каждый день. Для работы и взаимодействия с пользователем выделяют внешние устройства ПК.

  • Устройства ввода — это аппаратное обеспечение, предназначенные для внесения информации и данных в компьютер.
  1. Мышь.
  2. Клавиатура.
  3. Сканер.
  4. Джойстик.
  5. Микрофон.
  • Устройства вывода — это устройства ПК, показывающие и выводящие информацию пользователю в любой форме.
  1. Монитор.
  2. Колонки, наушники или другие звуковые устройства ПК.
  3. Принтер.

Дальнейшую логику довольно просто проследить, поэтому абсолютно все периферийные устройства ПК перечислять не будем. Внешние в большинстве случаев достаточно просто заменить. При их поломке либо компьютер перестаёт их распознавать, либо они просто перестают работать. Соответственно, определить, какое техническое устройство ПК вышло из строя, не составляет труда.

Заглянем внутрь

На первый взгляд внутренние элементы чересчур сложны, однако даже их совокупность имеет строгую структуру. Основой всего служит материнская плата, которая связывает воедино все устройства ПК. Схема подключения будет рассмотрена немного позже, а пока заглянем под крышку системного блока и перечислим увиденное:

  • материнская плата;
  • оперативная память;
  • процессор;
  • видеокарта;
  • звуковая карта;
  • жесткий диск;
  • блок питания;
  • устройство чтения дисков;
  • система охлаждения;
  • сетевая карта или встроенный Wi-Fi адаптер.

Кроме самих устройств, в системном блоке вы можете увидеть большое количество соединительных шлейфов, благодаря которым происходит взаимодействие устройств ПК, а также силовые кабели, благодаря которым осуществляется питание всех элементов. Как видите, внутренних компонентов достаточно много, поэтому рассматривать их вместе не имеет смысла, и мы будем описывать их по отдельности.

«Мозги»

Вообще, «мозгами» на сленге программистов называется центральный процессор персонального компьютера. Он служит для обработки всех данных и сигналов, а также для обработки процессов, находящихся в памяти ПК. Выглядит он как небольшая пластина с множеством штырьков-коннекторов, размещаемая на материнской плате, обычно полностью закрытая сверху собственной системой охлаждения — кулером (вентилятором).

Развитие технологий не стоит на месте, и процессоры с каждым годом становятся всё мощнее. В далёком 1995 году пределом мечтаний рядового пользователя можно было считать процессор на 350 Мгц. Этого с головой хватало для всех задач компьютера. Сегодня ЦП имеют по несколько ядер — 2, 4, 8, мощности каждого из которых составляют до нескольких гигагерц.

Однако ничего революционного в этой области за прошедшие десятилетия не произошло. Мощности растут медленно, и никаких прорывов в сфере скорости обработки информации не намечается.

Память

Некоторые пользователи полагают, что память компьютера — это то, сколько информации он может в себя вместить, и отчасти это так. Устройство памяти ПК можно подразделить на два вида, также как у человека. Есть долгосрочная и краткосрочная память.

Оперативная память ПК — краткосрочная память, в которой содержатся все данные и процессы, когда вы работаете за компьютером. Когда вы запускаете любую программу, её рабочая часть переносится в оперативную память. Именно оттуда данные передаются в микропроцессор для обработки. От объёма ОП зависит то, насколько много информации может содержаться в ней, и скорость её обработки.

С точки зрения её развития особого прорыва также не замечено. Растут объемы на одну планку, скорость обработки и передачи информации микропроцессору, однако ничего грандиозного не предвидится.

Жесткий диск — постоянная, долгосрочная память компьютера, с которой непосредственно работает пользователь. Именно сюда вы записываете свою информацию, программы и игры. Размеры памяти жесткого диска намного превышают оперативную.

Энергозависимая память расположена на материнской плате. Служит для хранения самых общих и базовых настроек персонального компьютера, таких как дата, время, пароли, информация о загрузке системы. Эта память получила своё название из-за того, что нуждается в постоянной подпитке энергией, которую получает через батарейку, расположенную также на материнской плате.

Также стоит заметить, что память входит в состав устройств ПК, поскольку в ней содержится информация по запросам процессора.

Питание

Тезис, понятный любому школьнику: все устройства ПК потребляют электричество. Сбой в электропитании компьютера приводит к потере данных из оперативной и энергозависимой памяти, а в случае если компьютер отключился во время работы пользователя, не только могут пропасть несохраненные данные, но возможно еще и повреждение существующей информации, что может привести к нечитаемости файлов.

С помощью кабелей питания блок подаёт напряжение +12 и -12 вольт, а также +4 и -4 вольт на устройства персонального компьютера, поэтому смерть от поражения током вам не грозит. Однако лучше не рисковать и соблюдать технику безопасности.

Картинка и звук

Для вывода изображения на экран используется видеокарта, также монтируемая на материнскую плату. Во многих случаях на «материнке» существуют встроенные видеокарты, но они слишком маломощные для работы с графическими программами или играми. Поэтому обычно люди приобретают в комплектации более производительные компоненты.

Видеокарты в компьютере — это одна из самых работящих частей. Исходя из этого, опытные системные администраторы устанавливают внутри системного блока дополнительное охлаждение в дополнение к тому, что уже есть.

Лучшие видеокарты имеют несколько портов — для подключения не только монитора, но и телевизора.

Неотделимая часть от изображения — это звук. В персональном компьютере также присутствуют встроенные звуковые карты. Они обеспечивают достаточно качественный звук, однако для любителей спецэффектов помощнее рекомендуется приобретение также дополнительных элементов.

Иногда вы могли заметить, что при загрузке персональный компьютер издаёт звуки высокой тональности. Их производит встроенный динамик, который, в зависимости от производителя БИОСа, звуковыми сигналами сообщает программисту о статусе загрузки. В старых играх этот динамик также иногда использовался для создания антуража.

Основа

В статье уже не раз упоминалась материнская плата. Это основа компьютера, связывающая все его части воедино цельной микросхемой. Она служит для обеспечения абсолютно всех устройств персонального компьютера.

Физически это плата, на которую крепятся все внутренние планки расширения, а также подключаются компоненты, находящиеся внутри системного блока. Это основное устройство ПК.

Логическая же структура материнской платы подразделяется на северный и южный мост. Хотя от реализации первого многие компании начинают отказываться, перенося его функции на центральный процессор.

Разберёмся, что называют северным мостом. Это часть логической схемы персонального компьютера, предназначенная для обеспечения взаимодействия внутренних устройств и южного моста. Последний — это часть схемы, отвечающая за взаимодействие устройств ввода-вывода.

На материнской плате располагаются гнёзда для плат расширения, порты для подключения внешних устройств, а также одна из самых важных частей персонального компьютера — БИОС. Он отвечает за основополагающие настройки компьютера, загрузку операционной системы, а также возможную настройку некоторых физических параметров ПК.

Сборка

Подключение устройств ПК происходит непосредственно к материнской плате. Для внутренних элементов существуют специальные провода — шлейфы, состоящие из нескольких небольших проводков, каждый из которых несёт в себе определённую функцию. Также все внутренние устройства подключаются к блоку питания силовыми проводами. Небольшой совет: при подсоединении плат расширения материнскую плату лучше поддерживать с обратной стороны, однако из-за того, что она закреплена на корпусе системного блока, можно воспользоваться карандашом, аккуратно подсунув его под микросхему.

Внешние устройства подключаются к той части материнской платы, которая открыта на задней панели вашего персонального компьютера — так называемым портам. В прошлом каждое внешнее устройство имело свой специализированный разъём, однако со временем разработчики пришли к единому стандарту соединительных проводов. И сейчас для подключения внешних устройств используются USB-порты. В таблице выше приведены некоторые старые обозначения портов.

Помните, что для работы практически любых устройств, подключенных к вашему персональному компьютеру, необходимы установленные драйвера.

Безопасность

Многие скептически относятся к некоторым требованиям безопасности при работе с персональным компьютером, однако влияние его на организм человека не до конца изучено, поэтому лучше им следовать.

  • Если вы собираетесь работать с компьютером и, более того, разбирать его, обязательно досуха вытрите руки.
  • Перед тем как дотрагиваться до системных плат голыми руками, обязательно снимите статическое электричество, дотронувшись до корпуса ПК.
  • Работайте за персональным компьютером с перерывами, хотя бы по 2 часа.
  • Регулярно проветривайте помещение.
  • Чистите компьютер от пыли внутри системного блока.

Соблюдая эти советы, вы сможете продлить жизнь не только себе, но и компьютеру.

Заключение

Благодаря этой статье, вы смогли получить базовые знания по устройству вашего персонального компьютера. Это должно помочь вам в решении ряда проблем, связанных с ремонтом и приобретением ПК, а также организацией вашего рабочего места или места ваших сотрудников. А также это поможет обезопасить себя от лишних трат на запчасти при должном и своевременном уходе за компьютером.

При всём этом, подняв уровень своей эрудиции, вы сможете общаться со своими друзьями на компьютерные темы и не выглядеть глупо в диалогах.

Основные устройства компьютера «живут» в системном блоке. К ним относятся: материнская плата, процессор, видеокарта, оперативная память, жесткий диск. Но за его пределами, обычно на столе, «проживают» также не менее важные устройства компьютера. Такие как: монитор, мышь, клавиатура, колонки, принтер.

В этой статье мы рассмотрим, из чего состоит компьютер , как эти устройства выглядят, какую функцию выполняют и где они находятся.

Системный блок.

В первой категории мы разберём те устройства, или их еще называют комплектующие, которые «прячутся» в системной блоке. Они наиболее важны для его работы. Кстати, сразу можете заглянуть в системник. Это не сложно. Достаточно открутить два болта сзади системного блока и отодвинуть крышку в сторону, и тогда нам откроется вид важнейших устройств компьютера, по порядку которые, мы сейчас рассмотрим.

Материнская плата – это печатная плата, которая предназначена для подключения основных комплектующих компьютера. Часть из них, например, процессор или видеокарта устанавливается непосредственно на саму материнскую плату в предназначенный для этого разъем. А другая часть комплектующих, к примеру, жесткий диск или блок питания, подключается к материнской плате с помощью специальных кабелей.

Процессор – это микросхема и одновременно «мозг» компьютера. Почему? Потому что он отвечает за выполнение всех операций. Чем лучше процессор тем быстрее он будет выполнять эти самые операции, соответственно компьютер будет работать быстрее. Процессор конечно влияет на скорость работы компьютера, и даже очень сильно, но от вашего жесткого диска, видеокарты и оперативной памяти также будет зависеть скорость работы ПК. Так что самый мощный процессор не гарантирует большую скорость работы компьютера, если остальные комплектующие уже давно устарели.

3. Видеокарта.

Видеокарта или по-другому графический плата, предназначена для вывода картинки на экран монитора. Она также устанавливается в материнскую плату, в специальный разъем PSI-Express. Реже видеокарта может быть встроена в саму материнку, но её мощности чаще всего хватает только для офисных приложений и работы в интернете.

Оперативная память – это такая прямоугольная планка, похожа на картридж от старых игровых приставок. Она предназначена для временного хранения данных. К примеру, она хранит буфер обмена. Копировали мы какой-то текст на сайте, и тут же он попал в оперативку. Информация о запущенных программах, спящий режим компьютера и другие временные данные хранятся в оперативной памяти. Особенностью оперативки является то, что данные из неё после выключения компьютера полностью удаляются.

Жесткий диск, в отличие от оперативной памяти, предназначен для длительного хранения файлов. По-другому его называют винчестер. Он хранит данные на специальных пластинах. Также в последнее время распространились SSD диски.

К их особенности можно отнести высокую скорость работы, но тут же есть сразу минус – они дорого стоят. SSD диск на 64 гигабайта обойдется вам в цене также как винчестер на 750 гигабайт. Представляете сколько будет стоить SSD на несколько сотен гигабайт. Во, во! Но не стоит расстраиваться, можно купить SSD диск на 64 ГБ и использовать его в виде системного диска, то есть установить на него Windows. Говорят, что скорость работы увеличивается в несколько раз. Система стартует очень быстро, программы летают. Я планирую перейти на SSD, а обычные файлы хранить на традиционном жестком диске.

Дисковод нужен для работы с дисками. Хоть уже и гораздо реже используется, все-же на стационарных компьютерах он пока что не помешает. Как минимум дисковод пригодится для установки системы.

6. Системы охлаждения.

Система охлаждения – это вентиляторы, которые охлаждают комплектующие. Обычно установлено три и более кулеров. Обязательно один на процессоре, один на видеокарте, и один на блоке питания, а далее уже по желанию. Если будет что-то тепленьким, то желательно охлаждать. Устанавливаются также вентиляторы на жесткие диски и в самом корпусе. Если кулер в корпусе установлен на передней панели, то он забирает тепло, а кулеры установленные на заднем отсеке подают в системних холодный воздух.

Звуковая карта выводит звук на колонки. Обычно она встроена в материнскую плату. Но бывает, что она либо ломается, и поэтому покупается отдельно, либо же изначально качество стандартной владельца ПК не устраивает и он покупает другую звуковуху. В общем звуковая карта также имеет право быть в этом списке устройств для ПК.

Блок питания нужен для того, чтобы все вышеописанные устройства компьютера заработали. Он обеспечивает все комплектующие необходимым количеством электроэнергии.

8. Корпус

А чтобы материнскую плату, процессор, видеокарту, оперативную память, жесткий диск, дисковод, звуковую карту, блок питания и возможно какие-то дополнительные комплектующие было куда-то засунуть, нам понадобится корпус. Там все это аккуратно устанавливается, закручивается, подключается и начинает ежедневную жизнь, от включения до выключения. В корпусе поддерживается необходимая температура, и все защищено от повреждений.

В итоге мы получаем полноценный системный блок, со всеми важнейшими устройствами компьютера, которые нужны для его работы.

Периферийные устройства.

Ну а чтобы полноценно начать работать на компьютере, а не смотреть на «жужжащий» системный блок, нам понадобятся Периферийные устройства. К ним относятся те компоненты компьютера, которые за пределами системника.

Монитор само собой нужен, чтобы видеть то, с чем мы работаем. Видеокарта подает изображение на монитор. Между собой они подключены кабелем VGA или HDMI.

Клавиатура предназначена для ввода информации, ну само собой какая работа без полноценной клавиатуры. Текст напечатать, в игры поиграть, в интернете посидеть и везде нужна клавиатура.

3. Мышь.

Мышь нужна чтобы управлять курсором на экране. Водить его в разные стороны, кликать, открывать файлы и папки, вызывать различные функции и много другое. Также, как и без клавиатуры, без мыши никуда.

4. Колонки.

Колонки нужны в основном чтобы слушать музыку, смотреть фильмы и играть в игры. Кто еще сегодня использует колонки больше, чем ежедневно их воспроизводят обычные пользователи в этих задачах.

Принтер и сканер нужен чтобы печатать и сканировать документы и всё, всё необходимое в области печатанья. Или МФУ, многофункциональное устройство. Пригодится всем тем, кто часто что-то печатает, сканирует, делает ксерокопии и совершает много других задач с этим устройством.

В этой статье мы лишь кратко рассмотрели основные устройства компьютера , а в других, ссылки на которые вы видите ниже, мы подробно рассмотрим все наиболее популярные периферийные устройства, а также компоненты, которые входят в состав системного блока, то есть комплектующие.

Приятного чтения!

Компьютер и его строение — презентация онлайн

Сделал работу:
Суворов Паша 8Б класса
Компьютер – это универсальное электронное программноуправляемое устройство, предназначенное для автоматической
обработки, хранения и передачи информации.
Принцип программного управления компьютером состоит в
том, что программа состоящая из набора команд,
записывается в память компьютера, а компьютер
автоматически исполняет эту программу.

3. АППАРАТНАЯ РЕАЛИЗАЦИЯ КОМПЬЮТЕРА

Конструктивно большинство основных устройств
компьютера объединены в системном блоке, к которому
подключаются внешние устройства (видеомонитор,
клавиатура, мышь, принтер, сканер, звуковые колонки и
другие).
В системном блоке размещаются:
блок питания;
накопитель на жёстких магнитных дисках;
накопитель на гибких магнитных дисках;
накопитель на оптических дисках;
системная плата;
платы расширения;
система вентиляции;
система индикации
и др.
Корпус системного блока может иметь горизонтальную (DeskTop)
или вертикальную (Tower — башня) компоновку.

4. АППАРАТНАЯ РЕАЛИЗАЦИЯ КОМПЬЮТЕРА

Основные электронные компоненты, определяющие архитектуру
процессора, размещаются на основной плате системного блока, которая называется
системной или материнской
На системной плате реализована магистраль обмена информацией,
находятся разъёмы для установки микропроцессора и модулей оперативной памяти
(о магистрале узнаете попозже)
Системные платы исполняются на основе наборов микросхем, которые
называются чипсетами.

5. АППАРАТНАЯ РЕАЛИЗАЦИЯ КОМПЬЮТЕРА

Периферийные устройства подключаются к шине не напрямую, а через свои контроллеры (адаптеры) и
порты примерно по такой схеме:
Контроллеры представляют собой наборы электронных цепей, которыми снабжаются устройства
компьютера с целью совместимости их интерфейсов. Контроллеры, кроме этого, осуществляют
непосредственное управление периферийными устройствами по запросам микропроцессора.
Порты устройств представляют собой некие электронные схемы, позволяющие подключать
периферийные устройства компьютера к внешним шинам микропроцессора.
К последовательному порту обычно подсоединяют медленно действующие или достаточно удалённые
устройства, такие, как мышь и модем. К параллельному порту подсоединяют более «быстрые»
устройства — принтер и сканер. Клавиатура и монитор подключаются к своим
специализированным портам, которые представляют собой просто разъёмы.
Сейчас широко используется универсальный USB-порт, обеспечивающий высокоскоростное
подключение различных внешних устройств
АППАРАТНАЯ РЕАЛИЗАЦИЯ
КОМПЬЮТЕРА
Контроллеры дополнительных устройств, либо сами эти
устройства, выполняются в виде плат расширения и
подключаются к шине с помощью разъёмов расширения,
называемых также слотами расширения. К дополнительным
устройствам относятся видеоадаптер, звуковая карта, TV-карта,
сетевая карта, внутренний модем и другие.
Процессор
Внутренняя
память
Магистраль (системная шина)
Устройства
ввода
Внешняя
память
Устройства
вывода

8. УСТРОЙСТВА ВВОДА

Устройства ввода – это устройства для ввода
информации в память компьютера.
Клавиатура – стандартное устройство для ввода
алфавитно-цифровой информации и команд
Мышь – это устройство-манипулятор для
управления курсором и для работы с
графическим интерфейсом.
Сканер – устройство для оптического ввода
изображений в память компьютера.
И многие другие устройства ввода

9. УСТРОЙСТВА ВВОДА

Мышка
Клавиатура
Скайнер

10. УСТРОЙСТВА ВЫВОДА

Устройства вывода – это устройства для вывода информации из
памяти компьютера к пользователю.
Принтер – устройство для отображения символьной и
графической информации на бумаге.
Монитор – устройство для отображения символьной и
графической информации на экране.
Колонки и наушники – устройства для вывода звуковой
информации

11. ПРОЦЕССОР

Процессор – центральное устройство компьютера, которое осуществляет
обработку информации, выполняя арифметические и логические операции,
заданные программой, управляет вычислительным процессом и
координирует работу всех устройств компьютера.
Функции процессора:
обработка данных по заданной программе путем выполнения
арифметических и логических операций;
программное управление работой устройств компьютера.
Современные процессоры выполняются в виде микропроцессоров.

12. ВНУТРЕННЯЯ ПАМЯТЬ

Внутренняя память – это устройство, которое хранит информацию,
необходимую компьютеру в данный момент работы.
В состав внутренней памяти входят оперативная память, кэш-память и
постоянная (специальная) память.
Оперативная память (ОЗУ, англ. RAM) — это энергозависимое быстрое
запоминающее устройство сравнительно небольшого объёма,
непосредственно связанное с процессором и предназначенное для записи,
считывания и хранения выполняемых программ и данных, обрабатываемых
этими программами.
Оперативная память используется только для временного хранения
данных и программ, так как, когда компьютер выключается, вся
информация, которая находилась в ОЗУ, удаляется.
Обычно оперативная память исполняется из интегральных микросхем Бит
– наименьшая частица памяти компьютера. В одном бите памяти хранится
один бит информации.

13. ВНУТРЕННЯЯ ПАМЯТЬ

Кэш-память или сверхоперативная память — очень быстрое ЗУ небольшого объёма,
которое используется при обмене данными между микропроцессором и оперативной
памятью для компенсации разницы в скорости обработки информации процессором и
несколько менее быстродействующей оперативной памятью.
Кэш-памятью управляет специальное устройство —контроллер, который, анализируя
выполняемую программу, пытается предвидеть, какие данные и команды вероятнее всего
понадобятся в ближайшее время процессору, и подкачивает их в кэш-память .
Постоянная память (ПЗУ, англ. ROM) — энергонезависимая память, для хранения
данных, которые никогда не потребуют изменения. Содержание памяти специальным
образом «зашивается» в устройстве при его изготовлении для постоянного хранения. Из
ПЗУ можно только читать.

14. ВНЕШНЯЯ ПАМЯТЬ

Внешняя память – это устройства, предназначенные для
долговременного хранения больших объёмов информации.
Внешняя память энергонезависима, характеризуется меньшим
быстродействием в сравнении с внутренней памятью, но имеет намного
больший информационный объём.
Устройства внешней памяти (накопители) обеспечивают запись
информации на носители информации, а также считывание информации
с носителей.
В настоящее время наибольшее распространение получили накопители с
магнитным и оптическим(лазерным) принципом записи и считывания
информации.

15. ВНЕШНЯЯ ПАМЯТЬ

Накопители на гибких магнитных дисках (дисководы) – устройства
которые записывают информацию на гибкие магнитные диски (дискеты)
диаметром 3,5 дюйма (89 мм) ёмкостью 1,44 Мбайт
Гибкие магнитные диски (floppy disk) помещаются в пластмассовый
корпус. Такой носитель информации называется дискетой. Дискета
вставляется в дисковод. Магнитная головка дисковода устанавливается на
определенную концентрическую дорожку диска, на которую и
записывается (или считывается) информация
Дискеты обычно используется для переноса данных с одного компьютера
на другой .
Накопители на оптических дисках (приводы оптических дисков) –
устройства, которые записывают информацию и считывают информацию с
помощью лазерного излучения.
ВНЕШНЯЯ ПАМЯТЬ
Существуют оптические диски новых форматов:
HD
DVD ёмкостью 15 Гбайт однослойные и 30 Гбайт двухслойные
Blu-Ray
Disc ёмкостью 25 Гбайт однослойные и 50 Гбайт двухслойные
Для работы с такими дисками необходимы специальные оптические приводы

17. ВНЕШНЯЯ ПАМЯТЬ

Накопитель на жёстких магнитных дисках (англ. HDD — Hard
Disk Drive) — это запоминающее устройство большой ёмкости, в
котором носителями информации являются несменные круглые
жёсткие пластины, обе поверхности которых покрыты слоем
магнитного материала. Жесткие магнитные диски размещаются на
одной оси, они заключены в металлический корпус и вращающихся с
высокой угловой скоростью Жёсткие диски используется для
постоянного хранения информации — программ и данных. Ёмкость
жёстких дисков измеряется сотнями Гбайт
Flash-память – это энергонезависимый тип памяти, позволяющий
записывать и хранить информацию на микросхемах.

18. МАГИСТРАЛЬ (СИСТЕМНАЯ ШИНА)

Магистраль – устройство, которое осуществляет
взаимосвязь и обмен информацией между всеми
устройствами компьютера.
Магистраль включает в себя три многоразрядные шины,
представляющие собой многопроводные линии:
шину данных,
шину адреса,
шину управления.
По шине данных между устройствами передаются данные,
по шине адреса от процессора передаются адреса устройств
и ячеек памяти, по шине управления передаются
управляющие сигналы.
Основными характеристиками системной шины является
разрядность и частота

19. Вопросы

Какие устройства ввода и вывода информации в
компьютер вы знаете?
Что такое компьютер?
Что такое системный блок?
Что такой процессор?
Функции процессора?

20. Ответы к вопросам

Клавиатура, мышка, скайнер и многие другие- относится к вводу,
а Принтер, Монитор, Колонки и наушники и другие — к выводу.
Компьютер– это универсальное электронное программноуправляемое устройство, предназначенное для автоматической
обработки, хранения и передачи информации.
Конструктивно большинство основных устройств компьютера
объединены в системном блоке, к которому подключаются
внешние устройства.
Процессор – центральное устройство компьютера, которое
осуществляет обработку информации, выполняя арифметические и
логические операции, заданные программой.
Функции процессора:
обработка данных по заданной программе путем выполнения
арифметических и логических операций;
программное управление работой устройств компьютера

Проект на тему: Строение и сборка компьютера


Министерство образования и науки Российской Федерации

МБОУ

«Лицей №6»

«Информатика и ИКТ»

ПРОЕКТ

на тему:

«Строение и сборка компьютера»

Выполнил:

Сотников Д.Н.,

ученик 9 класса «А»

Проверила:

Попова Е.Г.

учитель информатики

Рубцовск

2021

СОДЕРЖАНИЕ

Введение 3

I. Характеристика основных устройств компьютера 7

1.1. Блок питания 7

1.2. Материнская плата 8

1.3. Процессор и кулер 9

1.4. Оперативная память 11

1.5. Видеокарта и жёсткий диск 12

1.6. Монитор 13

1.7. Периферийные устройства 14

1.8. Справочная информация 14

II. Сборка компьютера 17

IV. Заключение 19

Список литературы и интернет источников 21

Введение

Реалии современного мира и передовые разработки в сфере компьютерных технологий, которые с каждым днем всё плотнее входят в повседневную жизнь рядового пользователя, требуют и внедрения соответствующих новых технических решений на уровне компьютерного «железа». Сегодня практически невозможно представить жизнь без компьютера, он плотно закрепился абсолютно во всех сферах жизнедеятельности человека и с каждым днем это становится все более и более заметным.

В связи с этим встает вопрос о том, как же выбрать тот самый компьютер, который будет отвечать нужным требованиям и решать те задачи, для выполнения которых он был приобретен. Так, машину в определенной конфигурации можно использовать для обычных вычислений, для программирования и отладки различных развлекательных приложений, высоконагруженных информационных систем, для развертывания серверов с базами данных для работы с информацией из раздела BigData, ну и конечно же для поддержки обычного «пользовательского софта», последних версий популярных компьютерных игр и тому подобное.

Для каждой из этих целей необходим свой, определенный набор комплектующих, которые располагают различными характеристиками и относятся к разным ценовым категориям, в связи с чем, требуют тщательного изучения в плане возможностей, совместимости с другими устройствами и целесообразности их применимости. Для подробного освещения выше поставленных задач в своей работе, я провел несколько опросов, сделал определенные выводы, а также исследовал и сравнил некоторые свойства комплектующих. Научился собирать и разбирать устройство.

Проблема выбора конфигурации очень актуальна в наши дни. Конечно, вы можете выбрать готовую конфигурацию, но это достаточно дорого и подборка комплектующих достаточно специфичная. Надеюсь, эта проектная работа поможет определиться с оптимальной конфигурацией персонального компьютера.

Я провёл опрос среди своих друзей и убедился в актуальности этой темы, что подтверждается нижеследующими ответами на вопросы:

Вопрос 1. Планируете ли вы в ближайшие время модифицировать домашний ПК?

Вопрос 2. Знаете ли вы, что существует возможность разгона процессора?

Вопрос 3. При покупке, вы приобретаете ПК в индивидуальной сборке или готовую конфигурацию?

Вопрос 4. Существуют ли проблемы при выборе конфигурации?

Вопрос 5. Владеете ли вы информацией о производителях процессоров?

Конечно же, данная тема не могла не заинтересовать общество раннее, поэтому она не является абсолютно новой и неизведанной. Но я решил провести исследование на данную тему и самому разобраться в этом вопросе. Думаю, что в этом и заключается новизна темы.

Цель работы:

  • знакомство с основными техническими характеристиками устройств персонального компьютера;

  • знакомство с номенклатурой и символикой; знакомство с принципами комплектации компьютера при покупке ПК;

  • получение навыков в сборке и разборке компьютера и благодаря этому исследовать строение ПК.

Для достижения поставленной цели мне необходимо решить следующие задачи:

  • изучить характеристики основных устройств компьютера, дать определение этим устройствам и познакомиться с особенностями их соединения;

  • узнать основных производителей комплектующих;

  • составить оптимальные конфигурации компьютеров для различных задач.

Практическая значимость данной работы заключаются в определении из чего собираются компьютеры и как собрать компьютер своими руками.

Объект: компьютерное устройство.

Предмет: ЭВМ – шестого поколения.

Метод проекта: поисково-аналитический с практическим применением.

Тип проекта: индивидуальный.

I. Характеристика основных устройств компьютера

Системный блок — это центральная часть компьютера, в которой располагаются все самые важные составляющие. Всё, благодаря чему работает компьютер. Выпускаются самые разнообразные системные блоки, которые различаются по размерам, дизайну и способу сборки.

Основные элементы системного блока: блок питания, материнская плата, процессор, оперативная память, видеокарта, жёсткий диск.

1.1. Блок питания

Блок питания снабжает электроэнергией устройства компьютера, редко продаётся вместе с корпусом. В настоящий момент производят блоки питания мощностью от 300 до 1500 Ватт.

1.2. Материнская плата

Материнская плата – это самая большая плата системного блока. На ней устанавливаются основные устройства компьютера: процессор, оперативная память, видеокарта, слоты (разъёмы), BIOS, с помощью шлейфов и кабелей к материнской плате подключаются, жёсткий диск, клавиатура, мышь и др.

Главная задача материнской платы – соединить все эти устройства и заставить их работать как одно целое. Кроме того, на ней находятся контроллеры. Контроллеры – это электронные платы, вставляемые в разъёмы (слоты) на материнской плате, они управляют устройствами, подключаемыми к компьютеру. Некоторые контроллеры входят в состав материнской платы. Такие контроллеры называются интегрированными или встроенными. Так контролёры мыши и клавиатуры всегда являются встроенными.

Добавляя и заменяя платы контроллеров можно расширять возможности компьютера и настраивать его под свои требования. Например, пользователь может добавить дополнительную звуковую карту, которая может работать с новыми многоканальными акустическими системами. На фото ниже описаны разъемы на материнской плате.

1.3. Процессор и кулер

Центральный процессор (ЦП, CPU) является главным элементом компьютера, его “мозгом”. Он отвечает за все вычисления и обработку информации. Кроме этого, он выполняет управление всеми устройствами компьютера. От его мощности зависит быстродействие компьютера и его возможности.

Основные характеристики центрального процессора: количество ядер, тактовая частота, кэш, сокет.

Количество ядер – чем больше у процессора ядер, тем большее число операций он может выполнять одновременно.

В многоядерном процессоре на вход приходят несколько отдельных потоков команд и данных и также раздельно выходят, не оказывая влияния друг на друга. За счёт параллельной обработки процессором нескольких потоков команд увеличивается производительность компьютера.

Сегодня на персональные компьютеры устанавливаются, как правило, 4-16 ядерные процессоры. Однако не все программы рассчитаны на использование нескольких ядер.

Тактовая частота – эта характеристика указывает на скорость выполнения команд центральным процессором. Такт – промежуток времени, необходимый для выполнения процессором элементарных операций.

Единицей одного такта принято считать 1 ГГц (Гига Герц), что означает ядро процессора выполняет 1 млрд. тактов.

На практике имеем ситуацию, когда процессоры с одинаковой частотой имеют разную производительность, потому что за один такт могут выполнять разное количество команд (в зависимости от конструкции ядра, пропускной способности шины, кэш-памяти). Современные процессоры работают на частотах от 3.5 до 5 ГГц (Гига Герц).

Кэш применяется для значительного ускорения вычислений. Это встроенная в корпус процессора сверхбыстрая память, содержащая данные, к которым процессор часто обращается. Кэш-память может быть первого (L1), второго (L2) или третьего (L3) уровня. Сокет (socket) – это разъём (гнездо) на материнской плате, куда устанавливается процессор. Сокет процессора – это как гнездо на материнской плате, так и поддержку данного сокета определенными моделями процессоров.

Сокет нужен для того, чтобы можно было с легкостью заменить вышедший из строя процессор или модернизировать компьютер более мощным процессором.

Кулера созданы для охлаждения процессора они различаются: медным сердечников, шумом, оборотами, воздушным потоком.

1.4. Оперативная память

Следующий важный элемент компьютера, который находится в системном блоке – оперативная память (RAM или ОЗУ- оперативное запоминающие устройство).

Именно в ней запоминаются обрабатываемая процессором информация и запущенные пользователем программы. Оперативной она называется потому, что предоставляет процессору быстрый доступ к данным.

Основные характеристики оперативной памяти: объём – измеряется в гигабайтах (Гбайт), значительно влияет на производительность компьютера. Из-за недостаточного объёма оперативной памяти многие программы или не станут загружаться, или будут выполняться очень медленно.

В современном компьютере используется как минимум 8 Гбайт памяти, хотя для удобной работы лучше иметь16 или 32 Гбайт.

Частота – измеряется в мегагерцах (МГц), также оказывает большое влияние на скорость работы компьютера. Чем она больше, тем быстрее передача данных между процессором и самой памятью.

Тип памяти – указывает на поколение, к которому относится память. На сегодняшний день можно встретить память следующих типов:

DDR3 SDRAM(1333 – 2200 МГц), DDR4 SDRAM(2200 – 5400МГц),

DDR5 SDRAM (4800 – 5666+ МГц).

1.5. Видеокарта и жёсткий диск

Видеокарта – электронная плата, обеспечивающая формирования видеосигнала и тем самым, определяет изображение, показываемое монитором. У существующих видеокарт разные возможности. Если на компьютере используются офисные программы, то особых требований к видеокарте не предъявляют.

Другое дело игровой компьютер, в котором основную работу берёт на себя видеокарта, а центральному процессору отводится второстепенная роль.

Основные характеристики видеокарты: объём видеопамяти – измеряется в гигабайтах (Гбайт), влияет на максимальное разрешение монитора, количество цветов и скорость обработки изображения. На данное время производятся модели видеокарт с объёмом видеопамяти

от 2 Гбайт до 24 Гбайт.

Разрядность шины видеопамяти – измеряется в битах, определяет объём данных, который можно одновременно передать из видеопамяти (в ОЗУ).

Частота видеопамяти – измеряется в мегагерцах (МГц), чем выше, тем больше общая производительность видеокарты.
В настоящее видеокарты производят на основе чипов nVidia GeForce и AMD Radeon недавно появилось IntelARC.

Жёсткий диск, называемый так же HDD, или SSD предназначен для долговременного хранения информации. Именно на жестком диске вашего компьютера хранится вся информация: операционная система, нужные программы, документы, фотографии, фильмы, музыка и прочие файлы. Именно он является основным устройством хранения информации в компьютере.

Для пользователя жёсткие диски различаются между собой прежде всего следующими характеристиками: ёмкостью (объёмом) – измеряется в гигабайтах (Гбайт) или терабайтах (Тбайт), определяет какой объём информации можно записать на жёсткий диск.

На данный момент объём современного жёсткого диска измеряется от 500 гигабайт до нескольких терабайт.

Быстродействием, которое складывается из времени доступа к информации и скорости чтения/записи информации. Средняя скорость чтения/записи у HDD – 150 Мбайт/с (мегабайт в секунду) у SATASSD до 500 Мбайт/с. А у NVMе накопителя и то более до 3000 Мбайт/с интерфейсом, к которому должен подключаться жёсткий диск SATA 3.

Следует отметить, что NVMe — это именно протокол, поэтому распространенное выражение «NVME накопитель/SSD» применяется не совсем корректно. Ведь под этим пользователи практически всегда понимают устройство в формате M.2, тем самым объединяя под одним названием и протокол, и форм-фактор накопителя.

1.6. Монитор

Монитор предназначен для показа изображений, поступающих от компьютера. Он относится к устройствам вывода информации. Монитор 4 : 3 (квадратный). Монитор 16 : 9 (широкоформатный).

Основные характеристики мониторов: размер экрана – измеряется в дюймах (1 дюйм=2,54 см) по диагонали. Формат экрана(соотношение сторон по вертикали и горизонтали), сейчас почти все мониторы продаются в широкоформатном исполнении 16:9.
Тип матрицы – основная часть монитора, от которой на 90% зависит его качество.

В современных мониторах применяются разные типы основных матриц: TN-film (наиболее простой, самый дешёвый и распространённый), S-IPS (обладают наилучшей цветопередачей, применяется для профессиональной работы с изображениями) разрешение экрана – число точек (пикселей) в ширину и в высоту, из которых состоит изображение. Наиболее распространённые 17 и 19-дюймовые мониторы имеют разрешение 1920 1080. Чем выше разрешение, тем детальней получается изображение.

Типы разъёмов для соединения с компьютером, аналоговый VGA (D-Sub) или цифровые разъемы DVI, HDMI, DP.

1.7. Периферийные устройства

Клавиатура — устройство для ввода данных в компьютер.
Компьютерная мышь также, как и клавиатура, является устройством ввода информации в компьютер. Компьютерные мышки бывают разные и по, дизайну и по принципу работы и по функциональности. Сегодня наиболее распространены – оптические мышки, с шестью кнопками и одним колесом прокрутки.

Компьютерные колонки — отвечают за вывод звука.

Принтер — это устройство вывода информации для печати текста и изображений на бумагу.

Сканер — устройство для считывания и ввода текстовой и графической информации в компьютер.

МФУ — Многофункциональное устройство. Объединяет в себе принтер, сканер и ксерокс.

Веб-камера — это небольшая цифровая камера, которая совместно с компьютером служит для передачи изображения при общении в интернете.

1.8. Справочная информация

При сборке компьютера из отдельных комплектующих необходимо учитывать два основных момента. Первый из них касается круга задач, для решения которых будет использоваться компьютер. Условно компьютеры можно разделить на несколько групп, в зависимости от их функционального назначения: офисные, учебные, игровые, домашние, мультимедийные и т. д. Назначение компьютера определяет тот набор устройств, из которых он должен состоять, а также их основные характеристики. Например, для офисного компьютера совершенно необходимым должно быть наличие принтера, а игровому не обойтись без мощного процессора, большого объема оперативной памяти, качественной видеокарты с достаточным объемом видеопамяти и хорошего монитора.

Второй момент касается совместимости отдельных устройств с материнской платой. Прежде всего, это относится к совместимости по интерфейсу подключения. Существует несколько различных процессорных интерфейсов, для каждого из которых выпускаются свои модели материнских плат. Для процессоров фирмы Intel, например, использовались интерфейсы Socket 1150, Socket 1155, а для процессоров фирмы AMD —Socket AM3, Socket FM2, Socket S-AM2. Поэтому при выборе материнской платы всегда, в первую очередь, следует обращать внимание на ее процессорный интерфейс.

Стандартным интерфейсом для подключения видеокарт на данный момент является шина PCI-Express (PCIe или PCI-E), PCI-Express 16x и PCI-Express 2.0 – наиболее используемые интерфейс для подключения дискретных видеокарт. Основное различием между этими версиями в том, что в версии 2.0 была увеличена максимальная пропускная способность до 8 Гбит/с в каждом направлении, а также увеличивает возможности энергоподачи до 300 Вт, для этого на видеокарты устанавливается 2 x 4-штырьковый разъем питания. PCI-Express реализован в различных версиях, отличающихся пропускной способностью: 1x, 2x, 4x, 8x, 16x и 32х. Видеоинтерфейс PCI-E 16x обеспечивает пропускную способность равную 4 Гб/с в каждом направлении. Также были реализации PCI-Exp 8x (в бюджетных SLI- или CrossFire-решениях) и PCI-E 4x (или PCI-Express Lite).

Современная оперативная память обычно имеет тип DDRIII или DDRIV и соответствующие  интерфейсы подключения к материнской плате. Иногда на одной материнской плате могут одновременно присутствовать оба этих типа разъемов.

Жесткие диски подключаются по интерфейсам Serial ATA II и Serial ATA III (SATA II и SATA III). Существуют также переносные жесткие диски, подключаемые по интерфейсу USB.

Также следует учитывать, что устройства, имеющие одинаковый интерфейс, могут отличаться по пропускной способности, которая измеряется в мегабайтах в секунду или мегабитах в секунду. Надо обращать внимание на то, какую пропускную способность имеет данное устройство, и какую пропускную способность обеспечивает выбранная материнская плата. Если они не совпадают, то либо само устройство, либо материнская плата будет работать не в оптимальном режиме, что будет влиять на быстродействие всей компьютерной системы в целом.

При комплектации компьютера необходимо также учитывать, что некоторые компоненты могут быть встроены непосредственно в материнскую плату (видеокарты, звуковые карты, сетевые карты) и приобретение дополнительных аналогичных устройств может быть оправдано только в том случае, если они имеют лучшие характеристики, чем интегрированное устройство. Наличие встроенной звуковой карты можно определить по названию кодека, обычно Realtek, а встроенной сетевой карты — по обозначению LAN, после которого обычно указывается пропускная способность в мегабитах в секунду.

II. Сборка компьютера

Сейчас почти у каждого в доме есть персональный компьютер. И время от времени его нужно обновлять (чтобы идти в ногу с современностью). Многие утверждают, что новый компьютер лучше не покупать готовым, а собирать самому или при помощи профессионалов. Для начала, нужно понять, для чего собирается компьютер. Вариантов несколько: для офиса, для игр, для работы с графическими редакторами.

Ниже перечислены все компоненты и инструменты, которые необходимы при сборке компьютера: Отвертка крестовая, набор винтов, корпус и блок питания, материнская плата, процессор, кулер, жесткий диск, видеокарта, оперативная память.

Нужно не только приобрести все компоненты, но еще они должны и подходить друг к другу.

Компьютеру «для интернета» подойдет следующее: видеокарта встроенная, жесткий диск на 500 гб, 2-х оперативной памяти по 4 гб, процессор AMD Athlon 200ge или IntelPentium G6400, блок питания на 450 Вт, материнская плата любая. У этой сборки маленькая цена, но и производительность тоже маленькая.

А вот компьютеру для игр или работы с графическими редакторами нужно примерно следующее: блок питания от 600 Вт, материнская плата премиум сегмента, жесткий диск 4 Тб, видеокарта 24 Gb, процессор core i7 12700k, 4x оперативной памяти на 16 Гб. Это будет стоить Дороже, но и по производительность станет в разы лучше.

После того, как мы выбрали нужные нам компоненты, время выбирать корпус. Его можно выбрать по различным функциям: размер, количество мест под HDD или что-то что нужно в корпусе именно вам.

Итак, если все готово к сборке – можно начинать.

Сначала в корпус ставится блок питания. В корпус затем вставляется материнская плата, в предусмотренные под неё определенные отверстия в корпусе.

После установки материнской платы, в нее устанавливается процессор. Для него есть определенные пазы. Наносим термопасту на процессор. На процессор ставится кулер. Далее, вставляем оперативную память.

Следующей идёт видеокарта, ее тоже ставим в специальный паз. завершает сборку жесткий диск. С его установкой сложно запутаться.

На этом сборка и выбор персонального компьютера завершена.
На рисунке стрелочками указано последовательность соединения.

IV. Заключение

В ходе выполнения своего исследовательского проекта, на основании проведённого мной опроса, мне удалось сделать определенные выводы о методике выбора оптимальной конфигурации компьютера.

А также я привёл основные понятия, характеристики, способы оптимизации работы некоторых устройств, то есть основную информацию для пользователя, которая может быть полезна как рекомендация при выборе своего ПК.

Подводя, итог проделанной работы, хочется ещё раз заострить внимание на актуальности поднятой проблемы и необходимости подобных и более серьезных исследований в данной сфере, так как технологии не стоят на месте, рынок комплектующих и программного обеспечения постоянно развивается, что не может не отражаться на жизни современного человека и в то же время не может не требовать от него минимальной осведомленности в подобных вопросах, которые я затронул и относительно подробно раскрыл в своем исследовании.

В ходе своей работы я узнал основные понятия и характеристики различных устройств. В моей работе доказана актуальность данной темы, так как рынок комплектующих постоянно развивается. Моя подборка будет актуальной не один год, я буду рад, если помогу с выбором конфигурации.

В результате проведенных исследований и работы по изучению строения компьютера его сборки, характеристик комплектующих я смог своими руками собрать себе личный ПК с данными комплектующими:
материнская плата-Mini-ITXASRock H97M-ITX/acна чипсете H97,
корпус – BM 639 размеромMiniITX для миниатюрных домашних ПК,
оперативная память — KingstonHyperXFury на 16 ГигаБайт, процессор-CoreI7-4770 4 ядра 8 потоков, сокет 1150Видеокарта-GTХ
750TI 2GBGDDR5, жёсткий диск — Crucial на 1000 Гбайт для
файлов и WD blue на 500 Гбайт под систему. Монитор-AOC G2590VXQ размером 25 дюймов с защитой зрения.

Я считаю, что поставленные цели и задачи осуществил.

Список литературы и интернет источников
  1. А. Ватаманюк «Компьютер своими руками» 4-е издание – СПб.: Питер.

  2. И.Г. Семакин Информатика. Базовый уровень: учебник для 10 класса 4-е изд. – М.: БИНОМ. Лаборатория знаний, 2017г.

  3. http://www.thg.ru/cpu/cpu_hierarchy/index.html

  4. https://www.scienceforum.ru/2017/2228/31099

  5. https://sites.google.com/site/funkcionalnaashemapk/home/osnovnye-ustrojstva-komputera-ih-naznacenie-i-vzaimosvaz

  6. https://ru.wikipedia.org/wiki/Оперативная_память

  7. http://geek-nose.com/operativnaya-pamyat-chto-eto-takoe/

  8. https://ru.wikipedia.org/wiki/Видеокарта

  9. https://www.crn.ru/numbers/reg-numbers/detail.php?ID=2788

  10. http://we-it.net/index.php/zhelezo/protsessory/82-2012-god-intel-vs-amd-kakie-protsessory-luchshe

  11. https://f1comp.ru/zhelezo/kak-razognat-processor/

  12. https://usit.ru/kompyuternyjlikbez/ustrojstvokompyutera/

  13. https://ru.wikipedia.org/wiki/Macintosh

  14. https://ru.wikipedia.org/wiki/IBM_PC

Компьютер и его строение Сделал работу: Суворов

Описание презентации Компьютер и его строение Сделал работу: Суворов по слайдам

Компьютер и его строение Сделал работу: Суворов Паша 8 Б класса

Компьютер – это универсальное электронное программно-управляемое устройство, предназначенное для автоматической обработки, хранения и передачи информации. Принцип программного управления компьютером состоит в том, что программа состоящая из набора команд, записывается в память компьютера, а компьютер автоматически исполняет эту программу.

АППАРАТНАЯ РЕАЛИЗАЦИЯ КОМПЬЮТЕРА Конструктивно большинство основных устройств компьютера объединены в системном блоке , к которому подключаются внешние устройства (видеомонитор, клавиатура, мышь, принтер, сканер, звуковые колонки и другие). В системном блоке размещаются: блок питания; накопитель на жёстких магнитных дисках; накопитель на гибких магнитных дисках; накопитель на оптических дисках; системная плата; платы расширения; система вентиляции; система индикации и др. Корпус системного блока может иметь горизонтальную (Desk. Top) или вертикальную (Tower — башня) компоновку.

АППАРАТНАЯ РЕАЛИЗАЦИЯ КОМПЬЮТЕРА Основные электронные компоненты, определяющие архитектуру процессора, размещаются на основной плате системного блока, которая называется системной или материнской На системной плате реализована магистраль обмена информацией, находятся разъёмы для установки микропроцессора и модулей оперативной памяти (о магистрале узнаете попозже) Системные платы исполняются на основе наборов микросхем, которые называются чипсетами.

АППАРАТНАЯ РЕАЛИЗАЦИЯ КОМПЬЮТЕРА Периферийные устройства подключаются к шине не напрямую, а через свои контроллеры (адаптеры) и порты примерно по такой схеме: Контроллеры представляют собой наборы электронных цепей, которыми снабжаются устройства компьютера с целью совместимости их интерфейсов. Контроллеры, кроме этого, осуществляют непосредственное управление периферийными устройствами по запросам микропроцессора. Порты устройств представляют собой некие электронные схемы, позволяющие подключать периферийные устройства компьютера к внешним шинам микропроцессора. К последовательному порту обычно подсоединяют медленно действующие или достаточно удалённые устройства, такие, как мышь и модем. К параллельному порту подсоединяют более «быстрые» устройства — принтер и сканер. Клавиатура и монитор подключаются к своим специализированным портам, которые представляют собой просто разъёмы. Сейчас широко используется универсальный USB-порт, обеспечивающий высокоскоростное подключение различных внешних устройств

Контроллеры дополнительных устройств, либо сами эти устройства, выполняются в виде плат расширения и подключаются к шине с помощью разъёмов расширения, называемых также слотами расширения. К дополнительным устройствам относятся видеоадаптер, звуковая карта, TV-карта, сетевая карта, внутренний модем и другие. АППАРАТНАЯ РЕАЛИЗАЦИЯ КОМПЬЮТЕРА

Магистраль (системная шина) Устройства ввода Внешняя память Устройства вывода. Процессор Внутренняя память Ф у н к ц и о н а л ь н а я с х е м а к о м п ь ю т е р а

УСТРОЙСТВА ВВОДА Устройства ввода – это устройства для ввода информации в память компьютера. Клавиатура – стандартное устройство для ввода алфавитно-цифровой информации и команд Мышь – это устройство-манипулятор для управления курсором и для работы с графическим интерфейсом. Сканер – устройство для оптического ввода изображений в память компьютера. И многие другие устройства ввода

УСТРОЙСТВА ВВОДА Мышка

УСТРОЙСТВА ВЫВОДА Устройства вывода – это устройства для вывода информации из памяти компьютера к пользователю. Принтер – устройство для отображения символьной и графической информации на бумаге. Монитор – устройство для отображения символьной и графической информации на экране. Колонки и наушники – устройства для вывода звуковой информации

ПРОЦЕССОР Процессор – центральное устройство компьютера, которое осуществляет обработку информации, выполняя арифметические и логические операции, заданные программой, управляет вычислительным процессом и координирует работу всех устройств компьютера. Функции процессора: обработка данных по заданной программе путем выполнения арифметических и логических операций; программное управление работой устройств компьютера. Современные процессоры выполняются в виде микропроцессоров.

ВНУТРЕННЯЯ ПАМЯТЬ Внутренняя память – это устройство, которое хранит информацию, необходимую компьютеру в данный момент работы. В состав внутренней памяти входят оперативная память, кэш-память и постоянная ( специальная) память. Оперативная память (ОЗУ, англ. RAM) — это энергозависимое быстрое запоминающее устройство сравнительно небольшого объёма, непосредственно связанное с процессором и предназначенное для записи, считывания и хранения выполняемых программ и данных, обрабатываемых этими программами. Оперативная память используется только для временного хранения данных и программ, так как, когда компьютер выключается, вся информация, которая находилась в ОЗУ, удаляется. Обычно оперативная память исполняется из интегральных микросхем Бит – наименьшая частица памяти компьютера. В одном бите памяти хранится один бит информации.

ВНУТРЕННЯЯ ПАМЯТЬ Кэш-память или сверхоперативная память — очень быстрое ЗУ небольшого объёма, которое используется при обмене данными между микропроцессором и оперативной памятью для компенсации разницы в скорости обработки информации процессором и несколько менее быстродействующей оперативной памятью. Кэш-памятью управляет специальное устройство —контроллер, который, анализируя выполняемую программу, пытается предвидеть, какие данные и команды вероятнее всего понадобятся в ближайшее время процессору, и подкачивает их в кэш-память. Постоянная память (ПЗУ, англ. ROM) — энергонезависимая память, для хранения данных, которые никогда не потребуют изменения. Содержание памяти специальным образом «зашивается» в устройстве при его изготовлении для постоянного хранения. Из ПЗУ можно только читать.

ВНЕШНЯЯ ПАМЯТЬ Внешняя память – это устройства, предназначенные для долговременного хранения больших объёмов информации. Внешняя память энергонезависима, характеризуется меньшим быстродействием в сравнении с внутренней памятью, но имеет намного больший информационный объём. Устройства внешней памяти (накопители) обеспечивают запись информации на носители информации , а также считывание информации с носителей. В настоящее время наибольшее распространение получили накопители с магнитным и оптическим(лазерным) принципом записи и считывания информации.

ВНЕШНЯЯ ПАМЯТЬ Накопители на гибких магнитных дисках (дисководы) – устройства которые записывают информацию на гибкие магнитные диски (дискеты) диаметром 3, 5 дюйма (89 мм) ёмкостью 1, 44 Мбайт Гибкие магнитные диски ( floppy disk ) помещаются в пластмассовый корпус. Такой носитель информации называется дискетой. Дискета вставляется в дисковод. Магнитная головка дисковода устанавливается на определенную концентрическую дорожку диска, на которую и записывается (или считывается) информация Дискеты обычно используется для переноса данных с одного компьютера на другой . Накопители на оптических дисках (приводы оптических дисков) – устройства, которые записывают информацию и считывают информацию с помощью лазерного излучения.

Существуют оптические диски новых форматов: HD DVD ёмкостью 15 Гбайт однослойные и 30 Гбайт двухслойные Blu-Ray Disc ёмкостью 25 Гбайт однослойные и 50 Гбайт двухслойные Для работы с такими дисками необходимы специальные оптические приводы ВНЕШНЯЯ ПАМЯТЬ

ВНЕШНЯЯ ПАМЯТЬ Накопитель на жёстких магнитных дисках (англ. HDD — Hard Disk Drive ) — это запоминающее устройство большой ёмкости, в котором носителями информации являются несменные круглые жёсткие пластины, обе поверхности которых покрыты слоем магнитного материала. Жесткие магнитные диски размещаются на одной оси, они заключены в металлический корпус и вращающихся с высокой угловой скоростью Жёсткие диски используется для постоянного хранения информации — программ и данных. Ёмкость жёстких дисков измеряется сотнями Гбайт Flash-память – это энергонезависимый тип памяти, позволяющий записывать и хранить информацию на микросхемах.

МАГИСТРАЛЬ (СИСТЕМНАЯ ШИНА) Магистраль – устройство, которое осуществляет взаимосвязь и обмен информацией между всеми устройствами компьютера. Магистраль включает в себя три многоразрядные шины, представляющие собой многопроводные линии: шину данных, шину адреса, шину управления. По шине данных между устройствами передаются данные, по шине адреса от процессора передаются адреса устройств и ячеек памяти, по шине управления передаются управляющие сигналы. Основными характеристиками системной шины является разрядность и частота

Вопросы Какие устройства ввода и вывода информации в компьютер вы знаете? Что такое компьютер? Что такое системный блок? Что такой процессор? Функции процессора? ?

Ответы к вопросам Клавиатура, мышка, скайнер и многие другие- относится к вводу, а Принтер, Монитор, Колонки и наушники и другие — к выводу. Компьютер – это универсальное электронное программно-управляемое устройство, предназначенное для автоматической обработки, хранения и передачи информации. Конструктивно большинство основных устройств компьютера объединены в системном блоке , к которому подключаются внешние устройства. Процессор – центральное устройство компьютера, которое осуществляет обработку информации, выполняя арифметические и логические операции, заданные программой. Функции процессора: обработка данных по заданной программе путем выполнения арифметических и логических операций; программное управление работой устройств компьютера

Строение персонального компьютера Виды персонального компьютера Компьютеры

Строение персонального компьютера.

Виды персонального компьютера. Компьютеры различают по множеству критериев, в разной степени связанных между собой. В бытовом восприятии часто увязываются такие критерии как назначение, вычислительная мощь и размеры компьютера. Все компьютеры можно классифицировать следующим образом: 1. Виды по назначению: а) универсальные компьютеры б) проблемно-ориентированные компьютеры в) специализированные компьютеры 2. Виды компьютеров по внешним параметрам и назначению: а) настольный компьютер: а. 1 Обычный настольный компьютер (десктоп, моноблок) а. 2 Стационарный нетбук (неттоп) б) переносной компьютер: б. 1 Ноутбук (лэптоп) б. 2 Нетбук б. 3 Планшетный компьютер б. 4 Карманный компьютер (PDA КПК)

Строение PC. Современный РС состоит из двух частей: это системный блок и устройства ввода – вывода. К устройствам ввода – вывода относятся и монитор, и клавиатура с мышью, принтер и сканер.

Монитор, также известный как экран компьютера — это периферийное компьютерное устройство, которое отображает движущиеся или неподвижные изображения, созданные компьютером и обработанные графической платой в компьютере.

Клавиатура. Компьютерная клавиатура – устройство управления и/или ввода данных в электронное устройство в частности в компьютер.

Компьютерная мышь. Манипулятор «компьютерная мышь» – это одно из указательных устройств ввода, обеспечивающих интерфейс пользователя с компьютером.

Принтер. Компьютерный принтер – это устройство печати цифровой информации на твёрдый носитель, обычно на бумагу.

Сканер – это устройство, которое анализируя какой-либо объект (обычно изображение, текст), создаёт цифровую копию изображения объекта. Процесс получения этой копии называется сканированием.

Системный блок.

1 Строение компьютера. Автоматизация складского хозяйства на примере ЗАО «Голографическая индустрия»

Похожие главы из других работ:

Автоматизация складского хозяйства на примере ЗАО «Голографическая индустрия»

1 Строение компьютера

Составляющие компьютера: Системный блок — это «ящик», который стоит рядом с монито ром. В системном блоке находятся блок питания и остальные элементы компьютера…

Генератор тестовых сигналов для проверки зрения

2.2 Строение глазного яблока

Глазное яблоко имеет неправильную шаровидную форму — спереди выпуклость выражена сильнее. Линия, соединяющая передний и задний полюсы глаза, называется осью глаза и соответствует его максимальному размеру (у человека в среднем 22 мм)…

Использование технологии Microsoft Office Excel для анализа производства молока в районе

2. Характеристика компьютера

Данная курсовая работа выполнена на компьютере с операционной системой MS Windows XP Professional…

Основы работы в сети интернет

4.2 Строение окна браузера Mozilla Firefox 3.6

Firefox 3.6 — следующий стабильный выпуск, который вышел 21 января 2010 года. Кодовое название — Namoroka. Версия Gecko — 1.9.Основными особенностями Firefox 3.6 являются, улучшение производительности: уменьшение времени запуска браузера и открытия вкладок…

Оценка информационной безопасности рабочего места экономиста в институте гидродинамики им. М.А. Лаврентьева

Данные в ОП компьютера

Производ-ный 14 Финансовое заключение MS Excel Экономист Результат решения задачи Данные, отображаемые на экране монитора компьютера Производ-ный 15 Финансовое заключение Экономист Заказчик Результат решения задачи Данные…

Персональный компьютер

2.1 Уровни программного обеспечение компьютера. Базовое программное обеспечение персонального компьютера

Программное обеспечение необходимо для нормальной работы компьютера, между всеми программами компьютера есть взаимная связь, все это можно назвать программной конфигурацией…

Перспективы развития ПК

1.1.2 Строение процессора

Самым главным элементом в компьютере является процессор (Central Processor Unit, CPU) или микропроцессор — электронная микросхема, включающая в себя огромное количество элементарных полупроводниковых элементов…

Подготовка текстового документа в соответствии с СТП 01-01

2.3. Память компьютера

Одним из основных элементов компьютера, позволяющим ему нормально функционировать, является память. Внутренняя память компьютера (оперативная память и кэш-память) — это место хранения информации, с которой он работает…

Применение аналитической геометрии в экономике

2.3 Строение множества оптимальных решений

Напомним, что допустимое ограниченное множество X в задаче линейного программирования является выпуклым многогранником. Имеет место следующая лемма о строении выпуклых многогранников. Лемма 1…

Принципы эксплуатации оптических дисков

Строение CD

Компакт-диск (Compact Disk, CD) — это диск диаметром 120 мм (4,75 дюйма) или 80 мм (3,1 дюйма) и толщиной 1,2 мм. Глубина штриха равна 0,12 мкм, ширина — 0,6 мкм. Штрихи расположены по спирали, от центра к периферии. Длина штриха — 0,9-3,3 мкм, расстояние между дорожками — 1…

Принципы эксплуатации оптических дисков

Строение DVD

В декабре 1995 года 10 компаний, объединившихся в союз DVD Consortium, официально объявили о создании единого унифицированного стандарта — DVD. Аббревиатура DVD сначала расшифровывалась как Digital Video Disc…

Разработка биотехнической системы для распознавания фонем русской речи по изображениям губ

2.1 Строение артикуляционного аппарата с точки зрения возможности распознавания речи по артикуляции

Для исследования возможности распознавания речи по артикуляции рассмотрим строение речевого аппарата с точки зрения данной задачи. Артикуляционный аппарат или речевой тракт человека содержит три основных компонента…

Состав и принципы работы на персональном компьютере

1.2 Память компьютера

Память компьютера построена из двоичных запоминающих элементов — битов, объединенных в группы по 8 битов, которые называются байтами. (Единицы измерения памяти совпадают с единицами измерения информации). Все байты пронумерованы…

Технология программирования: игра «Бой словами»

6. Действия компьютера

На данном этапе будут рассматриваться действия искусственного интеллекта. Функция findword построчно считывает содержание файла словаря, пробегается по всем доступным буквам, составляет слова и выбирает самое длинное из них…

Устройство компьютера

3. Устройства компьютера

Любой компьютер состоит из четырех частей — устройства ввода информации, устройства обработки информации, устройства хранения и устройства вывода информации…

системный блок, внутренности ПК / Справочник :: Бингоскул

Основным преимуществом стационарного компьютера является то, что покупателю предоставляют выбор компонентов. Он самостоятельно может определиться с нужной производительностью, повышать ее по мере необходимости, выбирать удобные для себя устройства ввода информации, подобрать корпус определенного размера, сделать сборку на свой бюджет. Также очень важным преимуществом является высокий показатель ремонтопригодности компьютера, в случае необходимости можно заменить изношенную деталь, а не менять ПК целиком. Но для того чтобы самостоятельно модернизировать или выбирать компоненты, необходимо детально изучить внутренности ПК, чтобы понимать, какой элемент за что отвечает. 

Как выглядит схема строения компьютера

Можно говорить о том, что системный блок – это устройство ввода или вывода информации. Внутри находятся все компоненты для работы компьютера, к блоку подключаются устройства ввода (клавиатура, мышка, манипуляторы), а также устройства вывода (монитор, принтер, аудиосистема). Для того чтобы быстрее разобраться с тем, какие устройства вывода информации в компьютере существуют и как работает это оборудование, необходимо детально рассмотреть каждый компонент:

  • Корпус – это внешняя часть компьютера, изготовлена из металла, стекла или пластика, имеющая внутри все крепления, а также места для расположения внутренних компонентов.

  • Материнская плата – основная плата, которая создает необходимые условия для коммутации всех компонентов между собой. Платы выпускаются в различных размерах, имеют разные наборы разъемов для подключения, определенный сокет для установки процессора.

  • Процессор – устанавливается на материнской плате, центральная часть всего компьютера. Именно процессор выполняет команды, которые ему отправляет пользователь и соединяет между собой другие компоненты.

  • Оперативная память – сверх быстрого типа память, которая используется системой в текущий момент времени. Оперативная память не хранит данные после отключения питания. Количество и тип оперативной памяти напрямую влияет на показатели быстродействия компьютера.

  • Постоянное запоминающее устройство – это либо стандартный HDD, либо более быстрый SSD диск. Устройство хранит всю информацию пользователя и системные файлы, чтобы можно было в любой момент получить к ней доступ. Сегодня SSD диски считаются более надежным и быстрым решением, но и стоимость у этого оборудования несколько выше.

  • Видеокарта – устройство для вывода информации, а именно, изображения на монитор. Видеокарта может быть дискретной, выполненной в виде отдельного компонента. Также она может быть встроена в процессор.

  • Блок питания – устройство для подачи питания на плату и все установленные компоненты компьютера. Именно блок питания обеспечивает питание для диска, видеокарты, процессора, оперативной памяти и т. д. Его задача не только запитать оборудование и подать на него нужное напряжение, но и обезопасить внутренние компоненты от перепадов.

  • Звуковая карта – нужна для вывода аудиосигнала на внешние колонки и наушники. Карта может быть встроена на материнской плате, или же устанавливаться в виде отдельного компонента.

Посмотрите на устройство компьютера, так вы более наглядно разберетесь в том, что находится внутри.

Самостоятельно подпишите основные части компьютера, чтобы закрепить свои знания. Зная то, что находится внутри компьютера и за что каждый компонент отвечает, у вас появляется возможность самостоятельно диагностировать поломки, производить ремонты, модернизировать свой ПК. Конечно же, каждый отдельный компонент должен быть тщательно подобран под материнскую плату и другие, уже установленные элементы системы.


 

Смотри также:

Домашняя страница Гордона Белла


Microsoft Research Силиконовая долина

Электронная почта: GBell At Outlook Dot com
Телефон:
(415) 640 8255

(c) Дэн Таффс, фотограф

Гордон Белл — почетный исследователь (в отставке).) в Исследовательская лаборатория Microsoft в Силиконовой долине. Его интересы включают экстремальные лайфлоггинг, цифровая жизнь, сохранение всего в киберпространстве и облачные технологии вычисления как новый компьютерный класс и платформа, также известная как Bells Law. Он проповедует Джим Грейс Четвертая парадигма науки.

Гордон давно пропагандировал масштабируемые системы, начиная с его интереса к мультипроцессорам (mP), начиная с 1965 года с разработки Digital PDP-6, Предшественник PDP-10, один из первых MP и первый компьютер с разделением времени.Он продолжает этот интерес с различными разговорами о тенденциях в будущих суперкомпьютерах (см. доклады, презентации и т. д.) и особенно кластерные системы, сформированные из экономичных персональных компьютеров. Так как Вице-президент Digital по исследованиям и разработкам, он отвечал за вычислительную среду VAX. В 1987 году он возглавил межведомственную группу в качестве главы вычислительного управления NSF. который сделал «план» для Национальной исследовательской и образовательной сети (NREN), также известной как Интернет.

При вступлении в Microsoft в В 1995 году Гордон начал уделять внимание использованию компьютеров и необходимости телеприсутствия: тогда быть там, не будучи там на самом деле.»Там» может быть другое место, прямо сейчас или сжатое и другое время (презентация или запись более раннего события). В 1999 году этот проект был расширен за счет включения мультимедиа в доме (посещение докладов, презентаций и т. д.).

Он кладет почти все свои биты на основе атомов и электронов в его местном киберпространствепроект MyLifeBits c1998-2007. Сюда входит все, что он накопил, написал, сфотографировал, подарил и владеет (т.грамм. компакт-диски). В феврале 2005 года произошло прозрение с осознание того, что MyLifeBits выходит за рамки «мемекса» Ванневара Буша и является личным база данных обработки транзакций для всего, что описано 14 июня 2005 г. Основной доклад SIGMOD. Проект MyLifeBits с Джимом Геммеллом описан в статье нами в журнале Scientific American за март 2007 г. Алек Уилкинсон описал Гордон и усилия MyLifeBits в 28 Майский номер журнала New Yorker за 2007 год. К моменту выхода книги окончательно прозрение заключалось в том, что наши электронные воспоминания находятся там, где хранятся записи, а биовоспоминания являются просто URL-адресами в этих записях.

Джим Геммелл и я написал книгу под названием Total Recall: How the e-Memory Revolution Will Change. Все, что было опубликовано в сентябре 2009 года. См. Amazon, Барнс и благородный, границы, или IndieBound. Ваш Life, Uploaded: The Digital Way to Better Memory, Health and Productivity — опубликованная версия в мягкой обложке. Сентябрь 2010 г. Он доступен на голландском, французском, итальянском, японском, корейском, и португальский.Также посетите веб-сайт книги Total Recall.

Остальная часть сайта включает следующие страницы:

  1. Бумаги, книги, Презентации PowerPoint, видео с 1995 г., в Microsoft
  2. Расширенная биография — образование, опыт работы, награды… Рыбалка на Аляске, велосипед во Франции
  3. Книги, компьютеры, интервью, статьи, патенты, проекты и видео
  4. Статьи о суперкомпьютерах и киберинфраструктуре, заметки, доклады и показания относительно высокопроизводительных вычислений e.грамм. финансирование, цели и проблемы с достижением терафлопс в 1995 г. и петафлопс в 2010 г.
  5. ТЕ АРХИВ КОМПЬЮТЕРНОГО МУЗЕЯ Ан архив Компьютерного музея в Бостоне 1980-1998 гг. В 1995 году ТКМ артефакты легли в основу компьютера Исторический музей, Маунтин-Вью, Калифорния. Официальный сайт The Архив музея компьютеров: tcm.computerhistory.org.

6. Хронология история Компьютерного музея дает критические события в жизни ТКМ с экспонатами, лекциями, докладами, публикациями и т. д.

  1. Гордонс Кибермузей, в котором есть книги Белла, патент Холлерита, CDC 8600. Руководство, рассказ о Сеймуре Крэе, альбом фотографий суперкомпьютера, плакаты по истории вычислительной техники и др.
  2. Гордон Bell’s Digital Equipment Corporation (DEC) Cyber Музейные экспонаты, книги, брошюры, вырезки из вырезок, пособия, памятки (напр.грамм. Стратегия VAX), памятные вещи, фотографии, плакаты, презентации и т.д. в отношении корпорации Digital Equipment Corporation, также известной как DEC.

9.   Хронология История компьютера до нашей эры. Взгляд Гордона Белла на важные события, сформировавшие компьютерный век в 10 линиях событий: Изобретения эпохи, Технологии управления, Управляющие компьютеры, Калькуляторы, Персональные компьютеры, интерфейсы Transduction, бизнес и учет компьютеры, ИИ, коммуникации, публикации-идеи и компании.

Компьютерная история Хронология, до н.э. по настоящее время. Гордон Вид на колокольню.

10.  Суперкомпьютеры 2014, 18 ноября Разговор о вручении премии Сеймура Крея. Этот доклад в PowerPoint об истории суперкомпьютеров охватывает период с 1960 года по настоящее время двумя отдельными эпохами: монопамять компьютеры, которые Сеймур Крей определил в 1963–1993 годах; и мультикомпьютеры или кластеры 1984-настоящее время. Доступ к разговору на YouTube Видео .

11.  Колокола Закон компьютера Классы (первый черновик) Презентация PowerPoint на YouTube с Гордоном Беллсом озвучены комментарии о десятке компьютерных классов и производств 1951-2015 гг.

12.  Законы и глупость Прогноз. Выступление на YouTube на юбилейном мероприятии ACM 50 th , 1997 г. Конференция, Сан-Хосе — за 3 года до интернет-пузыря 2000 года; и рост в 2007 г. смартфоны. Хотя моя способность предсказывать застрял на максимуме 10 лет, долгосрочная точность верна — Все будет в Cyberspace e.грамм. Сеть области тела c2014. Законы предсказания приводятся вместе с примерами неверных предсказаний.

13.  Гордон Белл «Будущее компьютеров», Массачусетский технологический институт, 1972 г. Этот записанный на видео разговор на YouTube демонстрирует мои ограниченные способности. В 1972 г. он стал вице-президентом по исследованиям и разработкам в Digital Equipment Corporation (DEC). Я вернулся с работы на факультете Университета Карнеги-Меллона с целью внедрения DEC в технологию СБИС. Вспомните первый коммерческий микропроцессор был введен только годом ранее.Это выступление о том, куда движется вычислительная техника, которую я мог видеть в 1972 году.

14.  Подсчет каждого сердца Бит: наблюдение за количественным селфи MSR-TR-2015-53. Просмотр графиков ТР частоты сердечных сокращений Белла, и т.д. Здесь.

Закон Белла о компьютерных классах и классах формирование 24 октября YouTube Talk (50-минутная лекция для занятий по компьютерной истории) было впервые описано в 1972 году с появление нового, более дешевого класса микрокомпьютеров, основанного на микропроцессор.технический Майкрософт Отчет MSR-TR-2007-146 описывает закон и делает выводы для несколько ядер на чип и т. д. Представлены компьютеры общепринятого рыночного класса. по постоянной цене с увеличением функциональности (или производительности). Технология достижения в области полупроводников, систем хранения данных, интерфейсов и сетей открывают новые компьютерный класс (платформа), формирующийся примерно каждое десятилетие для удовлетворения новых потребностей. Каждый новый, как правило, более дешевый класс поддерживается как квази самостоятельная отрасль (рынок).Классы включают: мейнфреймы (60-е годы), миникомпьютеры (70-е), сетевые рабочие станции и персональные компьютеры (80-е), структура браузер-веб-сервер (90-е), веб-сервисы (2000-е), вычисления на ладони (1995 г.), конвергенция сотовых телефонов и компьютеров (2003 г.) и беспроводной датчик. Сети, также известные как пылинки (2004). Начиная с 1990-х годов, единый класс масштабируемых компьютеры, называемые кластерами, построенными из нескольких или десятков тысяч товарных сетевые блоки хранения микрокомпьютеров начали покрывать и заменять мейнфреймы, мини и рабочая станция.Белл предсказывает, что сети дома и тела сформируются 2010. См. также описание нескольких законов (например, законов Мура, Меткалфа, Билла, Натана, Белла), которые регулируют компьютерную индустрию, приведены в Законах, выступление Джима Грея и Гордона Белла.

G Ордон был со своими коллегами по Алмазной бирже на Boulders, Carefree, AZ, где группа тестировала Segway, двухпроцессорный, два колесный, компьютерный и человеческий транспортер. После испытаний в 2002 г. взятые и рекомендованные туры в Тихом океане возле Сан Франциско и Вашингтоне, округ Колумбия.Справа — версия внедорожника.

 

мср дом | поиск | Майкрософт

5 Базовая структура компьютерной системы

Здравствуйте, учащиеся! Сегодня мы узнаем, что такое базовая структура компьютера?

В этом посте я подробно объясню структуру компьютерной системы.

Эта статья является лучшей во всем Интернете.

Понимание того, как устроен компьютер, поможет новичку чувствовать себя более уверенно при совершении правильной покупки.

Знание условий и того, что они делают, также поможет вам научиться более эффективно использовать вашу новую покупку.

Компьютер — это машина, которая может хранить, извлекать и обрабатывать данные. Это одна из самых популярных бытовых электроприборов в мире.

Если вы хотите научиться собирать компьютер, вам нужно знать, как он устроен.

Гарантирую вам, что после прочтения этой статьи вам не нужно будет читать никакие другие Статьи.На самом деле, наши читатели довольны этим сообщением в блоге.

Какова структура компьютера?

Компьютер состоит из нескольких компонентов. Эти компоненты работают вместе для обработки данных и инструкций, а также для отображения информации на экране.

Понимание того, как работает каждый компонент, поможет вам лучше понять, что происходит внутри вашего компьютера.

Компоненты компьютера, а также разъемы и разъемы на материнской плате работают вместе, чтобы сделать это возможным.

В этом руководстве мы рассмотрим, из каких частей состоит компьютер и как они работают вместе, чтобы предоставить вам необходимые инструменты.

Вы узнаете, как каждая часть влияет на ваш опыт работы с компьютером и что вам нужно знать при выборе компьютера для повседневного использования.

Существуют различные конструкции компьютеров, которые приведены ниже.

  • Блок ввода
  • Центральный процессор
  • Блок управления
  • Блок памяти
  • Блок вывода

Read Basic Fundamental of Computer System 5

7

Блок ввода

Блок ввода компьютера

Компьютер — это машина, которая обрабатывает информацию и сохраняет ее в форме данных.

Блок ввода компьютера — это устройство, которое управляет одним или несколькими устройствами ввода для ввода данных в компьютер.

Блок ввода управляет мышью, клавиатурой, джойстиком, сканером, микрофоном и другими устройствами.

Блоки ввода также известны как устройства ввода/вывода (ввода/вывода).

Блоки ввода позволяют людям использовать программы на своих компьютерах, вводя команды и текст, которые могут управлять различными частями программы, такими как меню и кнопки.

Блоки ввода позволяют вам делать выбор и перемещаться по экранам на вашем настольном компьютере или ноутбуке без постоянного использования мыши или клавиатуры.

2. Центральный процессор

Изображение ЦП компьютера

Центральный процессор или ЦП является важной частью компьютера. По сути, это мозг вашего ПК.

ЦП состоит из миллионов крошечных переключателей, называемых транзисторами. Эти переключатели используются для хранения и отправки данных об использовании вашего компьютера.

ЦП также можно рассматривать как «мозг» вашего ПК, поскольку он отвечает за выполнение всех инструкций, которые вы ему даете.

Когда вы печатаете на клавиатуре или щелкаете мышью, эта информация отправляется в ЦП, чтобы он знал, что делать дальше.

Затем он отправляет обратно информацию о том, что произошло в результате вашего ввода.

Центральный процессор — это основной процессор компьютерной системы.

Он отвечает за интерпретацию и выполнение инструкций в любой программе, поэтому он необходим для работы вашего компьютера.

ЦП выполняет миллиарды вычислений в секунду, которые можно использовать для решения сложных задач или добавления новых функций в последнем загруженном вами приложении.

3. Блок управления

Возможно, вы знаете, что такое процессор, но в обработке данных участвует еще один компонент: блок управления.

Хотя он не получает никаких входных данных из внешнего мира, он отправляет команды другим компонентам, таким как регистр и декодер инструкций.

Компьютерный блок управления управляет всем, что происходит внутри.

Он обрабатывает все, от выполнения инструкций до запуска программ.

Несмотря на то, что он не имеет физической формы, это самый важный компонент вашего компьютера.

Всю эту работу ему приходится выполнять с очень небольшой мощностью, поэтому он не может допустить никаких ошибок.

Блок управления — это мозг вашего ПК, поэтому давайте подробнее рассмотрим, как работает этот важнейший подблок компьютера.

4. Блок памяти

Память является важным компонентом любого компьютера.

Это место, где хранятся данные, включая программы и файлы, чтобы центральный процессор мог быстро получить к ним доступ.

Существует два основных типа памяти: оперативная память (ОЗУ) и постоянная память (ПЗУ).

ОЗУ хранит данные по мере их использования, а ПЗУ сохраняет данные, даже когда питание не подается.

Размер и тип памяти компьютера влияют на производительность системы и скорость загрузки программ и файлов.

Оперативная память необходима для хранения ваших проектов и работы над ними, поэтому вы всегда хотите убедиться, что у вас достаточно оперативной памяти.

5. Блок вывода

Блок вывода компьютера

Блоки вывода (OU) — это устройства, которые можно использовать для вывода графики или текста на монитор компьютера.

Блоки вывода также известны как видеокарты, видеокарты, видеоадаптеры и мониторы.

Они являются неотъемлемой частью любой компьютерной системы и обеспечивают точность всей информации, которую вы видите на экране.

Показывает все, что хранится в памяти вашего компьютера или на жестком диске.

Основная функция блока вывода — преобразовывать то, что вы видите на мониторе, в реальные пиксели на экране.

Чем больше пикселей отображается на вашем мониторе на дюйм, тем четче будет выглядеть ваш экран.

Заключение

Компьютер — одно из самых важных изобретений в истории. Это изменило то, как мы делаем практически все, от работы до отдыха.Компьютеры сейчас являются неотъемлемой частью нашей повседневной жизни.

Некоторым людям может быть трудно понять, что такое компьютер, не говоря уже о том, как он работает.

Эта статья поможет вам понять основы, чтобы вы могли лучше оценить это удивительное изобретение.

Компьютер — это машина, которая манипулирует данными в соответствии со списком инструкций. Компьютеры состоят из шести основных компонентов: центрального процессора, памяти, устройств ввода и вывода и запоминающих устройств.

Эти компоненты расположены в четырех секциях.

Первый раздел — это центральный процессор компьютера, который выполняет обработку данных.

Во втором разделе находится память компьютера, в которой хранятся программы и данные столько времени, сколько необходимо.

В третьем разделе находятся устройства ввода/вывода компьютера, которые позволяют вставлять в систему дискеты или другие носители.

И, наконец, в четвертом разделе находятся запоминающие устройства компьютера, которые содержат постоянную информацию, такую ​​как документы и изображения.

Мы надеемся, что вы полностью поняли базовую структуру компьютерной системы, если вы все еще не поняли, пожалуйста, прокомментируйте нас.

Если вам понравилась эта статья, то вы можете поделиться этим постом.

Структура шины в компьютерной организации — EasyExamNotes.com

Шина — это набор проводов, который соединяет несколько устройств.

Шины используются для отправки управляющих сигналов и данных между процессором и другими компонентами

Это необходимо для достижения разумной скорости работы.

В компьютерной системе все периферийные устройства подключены к микропроцессору через шину.

Типы конструкции шины:

  1. Шина адреса
  2. Шина данных
  3. Шина управления

1. Адресная шина:

  1. Адресная шина передает адрес памяти при чтении из записи в память.
  2. Адресная шина содержит почтовый адрес ввода/вывода или адрес устройства от порта ввода/вывода.
  3. В однонаправленном адресе bu только ЦП может отправлять адрес, а другие устройства не могут обращаться к микропроцессору.
  4. В наши дни компьютеры имеют двунаправленную адресную шину.

2. Шина данных:

  1. Шина данных передает данные.
  2. Шина данных является двунаправленной.
  3. Шина данных выбирает инструкции из памяти.
  4. Шина данных, используемая для сохранения результата команды в памяти.
  5. Шина данных передает команды контроллеру устройства ввода-вывода или порту.
  6. Шина данных передает данные от контроллера устройства или порта.
  7. Шина данных передает данные контроллеру устройства или порту.

3. Шина управления:
В шине используются различные типы управляющих сигналов:

  1. Чтение памяти: этот сигнал выдается ЦП или контроллером прямого доступа к памяти при выполнении операции чтения памяти.
  2. MemoryWrite: этот сигнал выдается ЦП или контроллером DMA при выполнении операции записи в память.
  3. Чтение ввода-вывода: этот сигнал выдается ЦП при чтении с входного порта.
  4. Запись ввода-вывода: этот сигнал выдается ЦП при записи в выходной порт.
  5. Готов: Готовность — это входной сигнал ЦП, генерируемый для синхронизации памяти шоу или портов ввода-вывода с быстрым ЦП.

Системная шина — это единая компьютерная шина, которая соединяет основные компоненты компьютерной системы и сочетает в себе функции шины данных для передачи информации, адресной шины для определения, куда ее следует отправлять, и шины управления для определяют его действие.


Q1. USB это шина? Ответ. USB — это быстрая последовательная шина, которая соединяет электронное устройство с компьютером.В основном используется на персональных компьютерах. USB используется с мобильными телефонами, видеоиграми и т. д.

Методы компьютерного дизайна лекарств — PMC

Methods Mol Biol. Авторская рукопись; доступно в PMC 1 января 2018 г.

Опубликовано в окончательной редакции как:

PMCID: PMC5248982

NIHMSID: NIHMS842649

Центр автоматизированного проектирования лекарств, Факультет фармацевтики Университета Мэри 20 Penn Street, Baltimore, Maryland 21201, United States

Окончательная отредактированная версия этой статьи доступна по адресу Methods Mol Biol См. другие статьи в PMC, в которых цитируется опубликованная статья.

Abstract

Вычислительные подходы являются полезными инструментами для интерпретации и управления экспериментами для ускорения процесса разработки антибиотиков. Дизайн лекарств на основе структуры (SBDD) и дизайн лекарств на основе лигандов (LBDD) — это два основных типа существующих подходов к компьютерному дизайну лекарств (CADD). Методы SBDD анализируют трехмерную структурную информацию о макромолекулярных мишенях, обычно белков или РНК, для определения ключевых сайтов и взаимодействий, которые важны для их соответствующих биологических функций.Затем такую ​​информацию можно использовать для разработки антибиотиков, которые могут конкурировать с основными взаимодействиями с участием мишени и, таким образом, прерывать биологические пути, необходимые для выживания микроорганизма (ов). Методы LBDD фокусируются на известных лигандах антибиотиков для мишени, чтобы установить взаимосвязь между их физико-химическими свойствами и активностью антибиотика, называемую взаимосвязью структура-активность (SAR), информацию, которую можно использовать для оптимизации известных лекарств или руководства по разработке новых препараты с повышенной активностью.В этой главе будут представлены стандартные протоколы CADD как для SBDD, так и для LBDD с особым акцентом на методологиях и мишенях, которые обычно изучаются в нашей лаборатории для открытия антибиотиков.

Ключевые слова: Компьютерный дизайн лекарств, молекулярная динамика, виртуальный скрининг, докинг, идентификация сайта по лигандному конкурентному насыщению, SILCS, связь структура-активность, фармакофор, силовое поле

1. Введение

Антибиотики доступны и регулярно используются в течение гораздо более длительного времени, чем большинство других лекарств, борьба между людьми и окружающими бактериями, ответственными за инфекции, продолжается и будет продолжаться в обозримом будущем.Этому способствует неуклонный рост лекарственной устойчивости к антибиотикам, что приводит к необходимости в новых антибиотиках (1, 2). При разработке новых антибиотиков компьютерный дизайн лекарств (CADD) можно сочетать с методами «мокрой лаборатории» для выяснения механизма лекарственной устойчивости, поиска новых мишеней для антибиотиков и разработки новых антибиотиков как для известных, так и для новых мишеней. В частности, методы CADD могут давать взаимосвязь структура-активность (SAR) на атомном уровне, используемую для облегчения процесса разработки лекарств, тем самым сводя к минимуму время и затраты (3, 4).

Понимание атомарно-детализированного механизма устойчивости к антибиотикам помогает выявить недостатки существующих антибиотиков и пролить свет на разработку новых лекарств. Например, Trylska et al. изучали эффекты мутаций в А-сайте бактериальной рибосомы с использованием моделирования молекулярной динамики (МД), чтобы выявить источники устойчивости бактерий к аминогликозидным антибиотикам (5). Наша лаборатория изучала влияние модификации рибосом на связывание антибиотика телитромицина с использованием комбинированной методологии моделирования Grand Canonical Monte Carlo (GCMC)/молекулярной динамики (MD) (6, 7) и выявила детали на уровне атомов того, как эти модификации приводят к резистентность, которая будет полезна для улучшения активности и спектра аналогов макролидов, тем самым минимизируя резистентность (8).

Важной альтернативой решению проблемы устойчивости к антибиотикам является определение новых мишеней для антибиотиков, которые могут представлять собой новые механизмы, необходимые для выживания бактерий. Например, исследователи использовали подходы биоинформатики для компьютерного скрининга различных баз данных и идентифицировали семь ферментов, участвующих в бактериальных метаболических путях, а также 15 негомологичных белков, расположенных на мембранах грамположительной бактерии Staphylococcus aureus (SA), тем самым указав их как потенциальные мишени (9).Такие результаты могут помочь преодолеть устойчивость этой бактерии к обычным антибиотикам, таким как метициллин, фторхинолоны и оксазолидиноны. Примером недавно идентифицированной новой мишени для антибиотика является белковая гемоксигеназа, участвующая в метаболизме гема бактериями, необходимом для доступа к железу (10–12). В совместных исследованиях с лабораторией Уилкса мы успешно применили методы CADD для идентификации ингибиторов бактериальных гемоксигеназ из Pseudomonas aeruginosa и Neisseria meningitides , тем самым подтвердив потенциальную роль гемоксигеназ в качестве новых антимикробных мишеней (13, 14). ).

Исследователи также продолжают искать новые антибиотики против существующих мишеней, и вычислительные подходы были успешно использованы в ряде исследований. Используя в скрининге базы данных silico , Chang et al. обнаружили новую серию не-β-лактамных антибиотиков, оксадиазолов, которые могут ингибировать пенициллин-связывающий белок 2a (PBP2a) метициллин-резистентного SA (MRSA), вызывающего большинство инфекций в больницах (15). Используя дизайн лекарств на основе лигандов (LBDD), наша лаборатория с Андраде и его коллегами исследовала аналоги кетолидного антибиотика третьего поколения телитромицина в качестве возможного средства для решения проблемы бактериальной резистентности, связанной с этим классом антибиотиков (16–18).В другом исследовании, основанном на трехмерной структуре комплекса пептида дефенсина человека HNP1 с липидом II, который служит предшественником для биосинтеза клеточной стенки бактерий и является утвержденной мишенью для антибиотиков, наша лаборатория разработала простую модель фармакофора и использовала ее в эксперименте. экран базы данных для поиска миметиков дефенсина с низким весом (19). Благодаря этим усилиям было идентифицировано ведущее соединение, которое нацелено на липид II с высокой специфичностью и сродством. Примечательно, что это первый пример низкомолекулярного соединения, которое демонстрирует многообещающую активность против липида II.Производные соединений свинца впоследствии были снова идентифицированы с использованием CADD в сочетании с медицинской химией (20), и накопленная информация SAR будет способствовать разработке антибиотиков следующего поколения, нацеленных на грамположительные патогенные бактерии.

иллюстрирует базовый рабочий процесс CADD, который можно интерактивно использовать с экспериментальными методами для выявления новых ведущих соединений, а также для прямой итеративной оптимизации лиганда (3, 4, 21, 22). Процесс начинается с биологической идентификации предполагаемой мишени, связывание с которой лиганда должно привести к антимикробной активности.В SDBB ​​трехмерная структура мишени может быть идентифицирована с помощью рентгеновской кристаллографии или ЯМР или с использованием моделирования гомологии. Это закладывает основу для скрининга CADD SBDD с использованием методов, описанных ниже. LBDD используется при отсутствии целевой трехмерной структуры, при этом центральной темой является разработка SAR, из которого можно получить информацию о модификации ведущего соединения для улучшения активности. Информация из методов CADD затем используется для разработки соединений, которые подвергаются химическому синтезу и биологическому анализу, а информация из этих экспериментов используется для дальнейшего развития SAR, что приводит к дальнейшим улучшениям соединений в отношении активности, а также абсорбции, утилизации. , метаболизм и экскреция (ADME) (23).Примечательно, что методы CADD развиваются, и исследователи постоянно обновляют и внедряют новые методы CADD с более высоким уровнем точности и скорости (24–26). В этой главе мы представим часто используемые подходы CADD, в том числе используемые в нашей лаборатории для разработки антибиотиков следующего поколения.

Основной рабочий процесс CADD при поиске лекарств. Методы Wet-lab, SBDD и LBDD CADD обозначены сплошными, пунктирными или пунктирными линиями соответственно. Двунаправленные стрелки указывают на то, что эти два метода можно использовать интерактивно в нескольких итерационных раундах дизайна лиганда.

2. Материалы

Методы CADD представляют собой математические инструменты для управления и количественной оценки свойств потенциальных лекарств-кандидатов, реализованные в ряде программ. К ним относятся ряд общедоступных и коммерческих программных пакетов; подмножество, описанное ниже, представляет собой примеры основных инструментов для CADD с упором на те, которые обычно используются в нашей лаборатории.

  1. Обычно используемые коды моделирования MD включают CHARMM (27), AMBER (28), NAMD, (29), GROMACS (30) и OpenMM (31).Эти программы работают на различных компьютерных архитектурах, включая параллельную работу на многоядерных центральных процессорах (ЦП) и, в последнее время, оптимизированы для графических процессоров (ГП), таких как те, которые обычно используются в видеоиграх.

  2. Для SBDD трехмерная структура белка, РНК или другой макромолекулы может быть получена из банка данных белков (PDB) (32), если она была решена с помощью экспериментов с рентгеновской кристаллографией или ядерно-магнитным резонансом (ЯМР). Альтернативно, трехмерная структура может быть построена с использованием методов гомологического моделирования с помощью такой программы, как MODELLER (33), или онлайнового веб-сервера, такого как SWISS-MODEL (34).

  3. Для выполнения МД-моделирования, моделирования гомологии, скрининга базы данных или других методов CADD необходимы эмпирические силовые поля для интересующих молекул. Эти силовые поля используются соответствующими программами для оценки энергии и сил, связанных, например, с комплексом лекарство-белок. Силовые поля, такие как поля из семейств CHARMM (35–38) или AMBER (39, 40), используются для описания внутренних и внешних энергетических свойств молекулярной системы во время минимизации энергии или моделирования МД.Когда параметры в существующем силовом поле отсутствуют, что характерно для малых молекул, подобных лекарствам, для завершения силового поля можно использовать программы автоматической генерации параметров, такие как программа CGenFF (41, 42) или Antechamber (43). Важно отметить, что при использовании силового поля параметры для различных частей системы (например, белка и лиганда) должны быть совместимы, так что CGenFF следует использовать с CHARMM или Antechamber с AMBER. Кроме того, при оценке параметров предлагается, чтобы пользователь проверял параметры в отношении их точности при рассмотрении энергии как функции конформации, как описано для CGenFF (37, 44, 45).Для облегчения этого процесса при генерации параметров с помощью программы CGenFF (см. https://cgenff.paramchem.org) к параметрам, оцениваемым по аналогии, назначаются штрафы, ориентируя пользователя в отношении параметров, требующих проверки.

  4. Если информация о сайте связывания мишени отсутствует, предполагаемые сайты связывания можно определить с помощью различных методов CADD. Примером может служить программа ответа на связывание (46), разработанная в нашей лаборатории. Программа идентифицирует потенциальные сайты связывания, учитывая как геометрическое соответствие, так и энергию связывания набора различных соединений, подобных лекарственным средствам, с сайтами, запрашиваемыми на белке.Другие программы для идентификации сайтов связывания включают FINDSITE (47) и ConCavity (48).

  5. Технологии виртуального скрининга баз данных (VS) обычно используются для скрининга больших in silico составных баз данных для выявления потенциальных связующих для цели запроса. Примерами программного обеспечения для стыковки, обычно используемого для этой цели, являются DOCK (49) и AutoDock (50), а также AutoDock Vina (51), все из которых являются хорошо известными бесплатными программами. Другим примером является программа Pharmer (52), которая использует трехмерные фармакофоры для скрининга базы данных.

  6. База данных in silico лекарственных соединений является важным компонентом идентификации лигандов CADD на основе VS. Общедоступной базой данных соединений для VS является ZINC (53), которая в настоящее время насчитывает около 90 миллионов соединений, которые можно приобрести у различных поставщиков химических веществ. Внутренние базы данных также могут быть созданы для конкретных потребностей VS, а поставщики химических веществ, такие как ChemBridge и ChemDiv (54), предоставляют свои химические каталоги в формате SDF для загрузки.Однако преобразование их в трехмерные структуры может быть сложной задачей, и все физиологически доступные протонированные и таутомерные состояния лигандов в базе данных должны быть включены.

  7. Коммерчески доступные программные пакеты CADD включают Discovery Studio (55), OpenEye (56), Schrödinger (57) и MOE (58). Эти программы, которые часто можно получить со скидкой для академических пользователей, охватывают большинство возможностей, необходимых для CADD, включая методы SBDD и LBDD.

3.Методы

CADD можно разделить на идентификацию лиганда или совпадения и оптимизацию лиганда или совпадения, причем методы SBDD и LBDD полезны в соответствующем контексте. Методы скрининга базы данных часто используются для идентификации попаданий (59), в то время как для оптимизации попаданий может использоваться ряд методов (4, 24, 60). К ним относится методология идентификации сайтов по конкурентному насыщению лигандов (SILCS). Ниже мы представляем набор методов, которые можно использовать как для идентификации лиганда, так и для оптимизации.

3.1 МД-моделирование

МД-моделирование можно использовать для изучения взаимодействий мишень-лиганд на атомарном уровне детализации (61), для создания конформационных ансамблей для мишени или для лиганда, чтобы учесть гибкость для исследований как SBDD, так и LBDD (см. примечание 1) и в сочетании с другими методами используется для оценки относительных свободных энергий связи. Ниже приведены шаги, необходимые для выполнения стандартного моделирования МД (см. Примечание 2 для дополнительных методов МД). Удобным веб-инструментом для выполнения ряда описанных ниже шагов является CHARMM-GUI на сайте www.charmm-gui.org (62).

  1. Загрузите трехмерную структуру интересующей бактериальной структуры-мишени из PDB или используйте моделирование гомологии для создания структуры.

  2. Уточнить целевую структуру, включая корректировку ориентации боковых цепей, добавить атомы водорода и определить соответствующие состояния протонирования для титруемых остатков. Для этой цели можно использовать такое программное обеспечение, как Reduce (63). Удалите или сохраните кофакторы, ионы и кристаллическую воду в зависимости от потребностей исследования.

  3. Выберите силовое поле, такое как CHARMM36 (http://mackerell.umaryland.edu/charmm_ff.shtml), чтобы описать систему, и код MD для проведения моделирования. Подготовьте входные файлы в соответствии с форматами программы. Если параметры силового поля отсутствуют, разработайте параметры с помощью автоматизированной программы, такой как программа CGenFF, или следуя стандартному протоколу параметризации для выбранного силового поля (37, 38).

  4. Для явного MD растворителя сольватируйте систему в водяной камере с периодическими граничными условиями (PBC) (61). Этот процесс можно выполнять автоматически с помощью упомянутого выше CHARMM-GUI.Минимизируйте и уравновешивайте всю систему шаг за шагом, чтобы позволить плохим атомным контактам расслабиться и достичь расслабленной геометрии. Обычно гармонические ограничения сначала накладываются на неводные компоненты системы и постепенно уменьшаются за счет минимизации и уравновешивания МД. Это позволяет избежать больших изменений в структуре мишени из-за плохих атомных контактов в исходной модели. Канонический ансамбль NVT MD обычно используется для первого шага уравновешивания, за которым следует MD ансамбля NPT, чтобы позволить размеру коробки PBC регулироваться в соответствии с интересующими температурой и давлением, обычно 298 K и 1 атм соответственно.

  5. Запустить МД-моделирование в ансамбле NPT для временного масштаба, соответствующего изучаемому явлению. Обычно это включает в себя временные масштабы от наносекунд до микросекунд, хотя некоторые явления могут происходить и в более коротких временных масштабах. Пользователю рекомендуется проверить, что интересующее событие (например, конформационное изменение сайта связывания белка) произошло несколько раз во время моделирования или отслеживаемое явление существенно не меняется с увеличением времени моделирования.Тем не менее, ни одно моделирование МД никогда не является действительно сходящимся, так что изменения в отслеживаемых свойствах могут произойти после того, как окажется, что они больше не меняются.

  6. Проведите базовую проверку качества траекторий МД, например, проанализируйте среднеквадратичное отклонение (RMSD) цели по отношению к начальной конфигурации во время моделирования. Как правило, среднеквадратичное отклонение увеличивается, за которым следует стабильное, колеблющееся значение. Однако, как указано в предыдущем разделе, несмотря на то, что симуляция кажется стабильной, дополнительные изменения могут произойти при дополнительном времени симуляции.

  7. При изучении взаимодействия мишень-лиганд можно рассчитать различные свойства вдоль траектории для таких анализов, как энергия взаимодействия и профили водородных связей. Кроме того, алгоритмы структурной кластеризации можно использовать для извлечения репрезентативных конформаций из траекторий MD (64), чтобы понять различные модели взаимодействия между лигандом и белком, которые способствуют связыванию.

3.2 Идентификация сайта по конкурентному насыщению лиганда (SILCS)

SILCS — это новый протокол CADD, разработанный в нашей лаборатории для облегчения дизайна лиганда (65).Он использует моделирование МД с явным растворителем для всех атомов, которое включает небольшие органические растворенные вещества, такие как пропан, метанол и другие, для определения трехмерных моделей связывания функциональных групп на мишени. Эти паттерны могут быть использованы качественно для управления дизайном лиганда и, при преобразовании в свободную энергию, называемые FragMaps свободной энергии сетки (GFE) (66, 67), используются для количественной оценки относительной аффинности связывания лигандов. Подробный протокол, основанный на полном моделировании МД, был описан ранее в этой же серии книг (68).Здесь мы представляем обновленный протокол, основанный на использовании осциллирующего моделирования μ ex Grand Canonical Monte Carlo/MD (GCMC/MD) для SILCS (69). Подход GCMC/MD позволяет применять метод SILCS к системам с глубокими или закрытыми карманами, таким как ядерные рецепторы и GPCR (70).

  1. Подготовьте систему, как описано в разделе 3.1 для моделирования МД. В дополнение к воде добавьте растворенные молекулы, такие как бензол, пропан, метанол, формамид, ацетальдегид, имидазол, метиламмоний и ацетат в концентрации около 0.25 M.

  2. Наложите слабые ограничения только на атомы углерода Cα основной цепи с силовой константой (k в 1/2 kδx 2 ) равной 0,12 ккал/моль/Å для всех остатков или только для остатков центральной области в цель, если желательна дополнительная гибкость выбранных областей белка. Использование ограничений Cα предотвращает вращение и трансляцию белка в боксе моделирования и предотвращает потенциальную денатурацию из-за присутствия небольших растворенных веществ в водном растворе, окружающем мишень (71).

  3. Эта система сведена к минимуму для 5000 шагов с алгоритмом наискорейшего спуска (SD) (72) в присутствии PBC, за которым следует 250 пикосекундное (ps) уравновешивание MD, во время которого температура регулируется изменением масштаба скорости.

  4. Во время GCMC происходит обмен растворенными веществами и водой между их газофазными резервуарами и системой моделирования. Избыточный химический потенциал (μ ex ), подаваемый для управления обменом растворенных веществ и воды, периодически колеблется в течение каждых 3 циклов для каждого растворенного вещества или воды в зависимости от их целевой концентрации (например,0,25 М для растворенных веществ и 55 М для воды). Из этих расчетов, выполненных в течение 100 или более циклов, среднее значение μ ex близко к соответствующим экспериментальным значениям свободной энергии гидратации растворенных веществ и воды. Как подробно описано в другом месте (69), существует четыре возможных хода GCMC: вставка, удаление, перевод и ротация, причем вероятности принятия этих ходов регулируются критериями Метрополиса.

  5. Конфигурация в конце каждого цикла GCMC используется в качестве начальной конфигурации для 0.Моделирование МД длительностью от 5 до 1 наносекунды (нс), во время которой белок может претерпевать конформационные изменения, а также для получения дополнительных образцов воды и растворенных веществ в молекуле-мишени и вокруг нее. Перед производственным MD выполняется 500-шаговая минимизация SD и 100-псовое уравновешивание. Последняя конформация из производственного MD используется в качестве начальной конформации следующего цикла GCMC.

  6. Рекомендуется десять независимых циклов GCMC-MD по 100 циклов. Для каждого цикла 200 000 шагов GCMC и 0.5 нс MD проводятся, что дает в совокупности 200 миллионов шагов GCMC и 500 нс MD по всем 10 независимым симуляциям.

  7. Созданы трехмерные распределения вероятности выбранных атомов из растворенных веществ, называемые «FragMaps», из моделирования GCMC/MD. Они преобразуются в GFE FragMaps на основе преобразования Больцмана, что позволяет проводить количественную оценку сродства лигандов, включая вклад отдельных атомов. GFE FragMaps можно использовать для управления стыковкой лигандов с использованием подхода MC-SILCS (67) или для расчета моделей целевых фармакофоров с использованием SILCS-Pharm (73, 74).

3.3 Подготовка базы данных

VS против базы данных, содержащей коммерчески доступные соединения, является эффективным способом поиска потенциальных низкомолекулярных связующих для целевого белка (59). Хотя база данных ZINC доступна, исследователи могут захотеть подготовить внутреннюю базу данных для конкретного использования.

  1. Загрузите коммерческие базы данных от поставщиков химикатов, таких как Chembridge, Chemdiv, Maybridge, Specs и т. д. Эти базы данных чаще всего имеют формат 2D SDF и нуждаются в дальнейшей доработке.

  2. Преобразование 2D-файлов SDF в файлы 3D-структуры, такие как файлы формата MOL2, с помощью инструмента для работы с химическими данными, такого как Open Babel (75) или RDKit (76). Во время преобразования может быть проведена предварительная оптимизация геометрии для уточнения 3D-геометрии, чтобы избежать плохих контактов, которые могут быть перенесены из 2D-структуры. Добавляют недостающие атомы водорода и определяют соответствующие состояния протонирования обычно для рН 7,2 (см. примечание 3). Также могут быть получены различные таутомеры, и если в последующих скрининговых исследованиях будет использоваться стыковка жестких лигандов, можно также создать несколько ротамеров, обычно от 100 до 200, для рассмотрения конформаций, доступных для каждой молекулы.

  3. Все 3D-структуры могут быть дополнительно оптимизированы с помощью минимизации силового поля для получения более химически точных структур и присвоения атомных зарядов для последующих скрининговых исследований, если это необходимо. Для этой цели можно использовать силовые поля органических молекул, такие как CGenFF (37, 38), GAFF (40) или MMFF94 (77).

  4. Когда база данных готовится на основе соединений от различных поставщиков, часто требуются внутренние согласованные идентификаторы для маркировки всех соединений для упрощения управления данными.Для каждого соединения могут быть добавлены различные записи, такие как физические свойства и информация о поставщике, для удобства использования в последующих анализах. База данных, если она очень большая, может быть разделена на несколько частей для более эффективного использования. Наконец, базу данных необходимо сохранить в формате, требуемом программным обеспечением для использования в последующих исследованиях, например, MOE (58) использует двоичный формат MDB, а Dock использует читаемый формат MOL2.

3.4 Стыковка на основе VS

Стыковка включает размещение соединения в предполагаемом сайте связывания на мишени оптимальным образом, определяемым функцией оценки в сочетании с методом конформационной выборки (78).Доступны различные программы стыковки, которые различаются в зависимости от функции оценки, используемой для описания взаимодействия между малой молекулой и мишенью, и метода конформационной выборки, используемого для определения положений связывания лиганда с белком. Здесь мы представляем протокол стыковки с использованием программы DOCK (49), чтобы проиллюстрировать типичный рабочий процесс стыковки VS.

  1. Подготовьте целевую структуру в требуемом формате ввода DOCK. Определите желаемый карман связывания на поверхности белка либо с помощью экспериментальной информации, либо с помощью программы предсказания кармана связывания, как описано в разделе «Материалы».Поскольку стыковка обычно основана на одной конформации мишени, моделирование мишени методом МД можно использовать для создания нескольких конформаций для отдельных прогонов стыковки. В этом сценарии каждое соединение в базе данных стыкуется с каждой целевой конформацией, и наиболее благоприятная оценка для этого соединения используется для ранжирования, как описано ниже.

  2. Выберите метод выборки и схему оценки для стыковки. Программа DOCK использует схему инкрементного конструирования лиганда и схемы конформационной выборки, которая делит лиганды на фрагменты и повторно собирает эти фрагменты в сайте связывания в ряде различных конформационных положений.Для оценки поз связывания используется функция оценки, основанная на поле физической силы, которая включает как ван-дер-ваальсовые (vdW), так и электростатические условия (см. также примечание 4).

  3. Состыкуйте всю базу данных соединений, используя монокристаллическую структуру мишени или несколько конформаций из MD, упомянутых выше. Затем соединения ранжируются на основе энергии их взаимодействия и выбираются для дальнейшего анализа. Предполагается, что многоступенчатая ВС может использоваться для баланса эффективности и надежности результатов стыковки (79, 80).В этом подходе применяется более приблизительный и более быстрый в вычислительном отношении подход к полной базе данных, обычно состоящей из > 1 миллиона соединений, из которых выбирается подмножество соединений для вторичного, более точного экрана стыковки.

  4. При использовании многоэтапной VS с DOCK в нашей лаборатории первый раунд стыковки включает грубую, но быструю оптимизацию для каждого соединения в базе данных с целью одной или нескольких целевых структур. 50 000 соединений отобраны из этого раунда на основе энергии притяжения vdW, нормализованной для молекулярной массы соединения (81).Таким образом, выбираются соединения с максимальной стерической комплементарностью мишени, а не соединения с очень благоприятным электростатическим взаимодействием, которые не дополняют форму кармана связывания. Нормализация молекулярной массы объясняет тенденцию ранжирования на основе энергий взаимодействия в пользу более крупных соединений.

  5. 50 000 соединений, отобранных в первом раунде VS, подлежат второму раунду докинга с использованием более строгой оптимизации, которая включает в себя больше шагов минимизации, и несколько конформаций белка (~ 10) используются для учета целевой гибкости.Для дальнейшего рассмотрения выбираются 1000 лучших совпадений на основе нормированных по MW полных энергий взаимодействия, включая как vdW, так и электростатические условия. Мы подчеркиваем, что каждое соединение состыковано с каждой целевой конформацией с наиболее благоприятной оценкой среди всех целевых конформаций, присвоенных каждому соединению, и эта оценка используется для выбора 1000 лучших соединений.

  6. Завершающим этапом отбора является получение ~100 соединений для биологических анализов, которые отличаются разнообразием, а также обладают свойствами, которые, вероятно, будут иметь благоприятные свойства ADME (см. примечание 6).Разнообразие важно, поскольку оно максимизирует потенциал выбора биологически активных соединений, а наличие разнообразных ведущих соединений повысит вероятность окончательной идентификации соединений, которые имеют высокую вероятность успеха в клинических испытаниях. 1000 лучших соединений могут быть объединены в кластеры на основе химической структуры и/или физико-химических свойств, чтобы максимизировать химическое разнообразие выбранных соединений (80). Другие дескрипторы, такие как правило 5 Липински (RO5) (82) или ранжирование 4D-биодоступности (4D-BA) (83), могут использоваться в качестве показателей ADME для фильтрации окончательного списка для тестирования, хотя и с использованием строгих пороговых значений, основанных на этих показателях. не рекомендуется, так как на рынке есть много терапевтических средств, которые «нарушают правила».

3.5 SILCS-Pharm

Альтернативой ВС на основе докинга является фармакофор на основе мишени (84). Этот подход может быстро отфильтровать базу данных на наличие потенциальных связующих для конкретной бактериальной мишени. Модель фармакофора определяется как пространственно распределенные химические свойства, которые необходимы для специфического связывания лиганда с мишенью. Он представляет собой упрощение подробной энергетической информации, используемой методами стыковки, и поэтому его вычислительные требования намного ниже.Хотя для создания фармакофоров можно использовать несколько методов (84), мы представим метод, основанный на информации SILCS, как описано в разделе 3.2. Рабочий процесс создания модели фармакофора на основе SILCS (73, 74) показан на рис.

  1. Подобно стыковке VS, необходимо определить желаемый сайт связывания.

  2. GFE FragMaps из SILCS используются в качестве входных данных для кода SILCS-Pharm (73, 74) для создания моделей фармакофоров. Отсечки GFE для FragMaps используются для определения размеров связанных функций фармакофора и могут быть определены путем визуализации FragMaps в программе, такой как VMD (85), и корректировки значения контура, как определено энергией, для получения хорошо разделенных локальных областей FragMap. .Если выбранные значения контура GFE слишком высоки, будет много громоздких функций, в то время как слишком низкие значения контура приведут к малому количеству или отсутствию фармакофорных признаков для VS.

  3. Во время создания фармакофора программой SILCS-Pharm воксели FragMap в пределах определенных границ GFE будут сгруппированы в промежуточные признаки SILCS, а затем преобразованы в стандартные признаки фармакофора. Окончательные сгенерированные модели фармакофоров или гипотезы ранжируются по сумме всех GFE признаков в модели для заданного количества признаков.Более благоприятные оценки GFE обычно указывают на более эффективную модель для использования в VS, поскольку GFE определяет силу связывания функциональной группы, полученную в результате моделирования SILCS. Предполагается, что наиболее благоприятная для GFE модель SILCS-Pharm с четырьмя функциями может быть использована для VS на основе тестов в нашей лаборатории (74).

  4. Программное обеспечение Pharmacophore VS, такое как Pharmer (52) или MOE (56), затем используется для фильтрации соединений в базе данных на основе выбранной модели SILCS-Pharm. Оценка RMSD, которая представляет соответствие между функциями в модели фармакофора с соответствующими функциональными группами в запрашиваемом соединении, может использоваться для ранжирования окончательного списка соединений.

  5. Как упоминалось выше, множественные низкоэнергетические конформации для каждого соединения в базе данных должны быть предварительно созданы до VS фармакофора, поскольку гибкость лиганда не включена в алгоритм позиционирования. Для этой цели можно использовать такие программы, как Open Babel (58). Согласно нашим внутренним тестам, 100–200 конформаций для каждого лиганда должно быть достаточно.

  6. После выбора лигандов на основе RMSD можно использовать альтернативные методы ранжирования лигандов в методе, называемом оценкой консенсуса (86).Например, оценки свободной энергии сетки лиганда SILCS (LGFE) (67) можно использовать для повторного ранжирования списка, чтобы дать ранжирование на основе свободной энергии. Окончательный список соединений для экспериментального тестирования может быть получен путем консенсусной оценки, учитывающей как RMSD, так и LGFE, чтобы максимизировать потенциал попадания (68).

Рабочий процесс SILCS-Pharm для VS на основе фармакофоров. Протокол начинается с моделирования SILCS на мишени (i), затем генерируются FragMaps (ii) и модели фармакофоров получаются на основе FragMaps (iii).Фармакофор затем используется в VS против базы данных соединений (iv), которая содержит несколько конформаций каждого соединения, из которых идентифицируются соответствующие соединения (v) и далее тестируются в биологических анализах (vi).

3.6 Поиск по сходству

После того, как соединения-лидеры будут идентифицированы в результате экспериментов, можно использовать методы LBDD, чтобы начать разработку SAR или найти другие соединения. Из них метод поиска подобия является наиболее простым и быстрым подходом (87). Он может искать соединения, которые химически или физиохимически подобны входному соединению, как описано ниже.Этот подход также можно использовать в качестве ведущей валидации, поскольку соединение, имеющее несколько аналогов с биологической активностью, на основе которого можно разработать SAR, подходит для дальнейших исследований (88).

  1. Подготовьте составной запрос в формате, который может распознать программа, выполняющая поиск сходства. Программа MOE (58) имеет хорошие возможности поиска по сходству.

  2. Выберите типы отпечатков, используемых для определения соединений в базе данных. Отпечаток молекулы относится к набору дескрипторов, таких как структурные, физические или химические свойства, которые используются для определения молекулы (79).Структурные отпечатки пальцев, например BIT MACCS (89), кодируют такую ​​информацию, как наличие определенных типов атомов, связей или колец в молекуле, и могут использоваться для идентификации соединений, структурно сходных со свинцом, что облегчает разработку SAR и может обладают улучшенной аффинностью связывания (88). Физико-химические отпечатки пальцев, такие как MPMFP (90), кодируют такие свойства, как свободная энергия сольватации, полярность и молекулярная масса, и могут использоваться для идентификации соединений с разной структурой, но схожими физико-химическими свойствами.Этот подход может помочь идентифицировать новые хиты, которые обладают активностью, но с другим химическим каркасом по сравнению с соединением свинца, процесс, называемый «перескакиванием свинца». Такие соединения могут представлять новую интеллектуальную собственность (IP).

  3. Выберите метод сравнения сходства и выполните поиск сходства в базе данных in silico . Для количественной оценки степени сходства между двумя молекулами доступны различные показатели сходства (91), такие как обычно используемый коэффициент Танимото (92).Такие показатели позволяют быстро проверять гигантские базы данных. Соединения, более похожие на запрашиваемое соединение, будут иметь более высокие коэффициенты, так что пороговое значение для коэффициента можно варьировать, чтобы выбрать желаемое количество подобных соединений для тестирования. С отпечатками пальцев BIT MACCS соединение с TC 0,85 или выше (в диапазоне от 0 до 1), вероятно, будет иметь биологическую активность, аналогичную активности исходного исследуемого соединения.

3.7 Оптимизация свинца с использованием SAR

При наличии нескольких совпадений для конкретной бактериальной мишени с данными об активности можно разработать модели зависимости структура-активность (SAR) и использовать их для прогнозирования новых соединений с улучшенной активностью (93).В моделях LBDD SAR используются методы регрессии, чтобы связать набор дескрипторов основного ряда соединений с их активностью. Затем разработанную регрессионную модель можно использовать для количественного прогнозирования активности модифицированных соединений (93). Дескрипторами могут быть физические или химические свойства соединений или даже геометрические параметры, которые характеризуют пространственное распределение важных функциональных групп в соединениях, то есть характеристики фармакофоров. Знание отношения этих свойств к деятельности (т.е. SAR) может использоваться химиком-медиком для качественного конструирования новых синтетически доступных соединений, которые могут быть оценены количественно. При разработке SAR с использованием дескрипторов фармакофоров необходимо использовать соответствующие конформации соединений, отвечающих за биологическую активность. Здесь мы иллюстрируем развитие SAR с использованием разработанного нами протокола фармакофора конформационной выборки (CSP) собственной разработки (94, 95).

  1. Моделирование МД на основе динамики Ланжевена проводится для всех известных попадающих соединений.Эффекты водной сольватации смоделированных соединений могут быть учтены с использованием явного растворителя или обработаны с использованием неявной модели сольватации, такой как обобщенная континуальная модель растворителя Борна (96). Моделирование должно выполняться в течение как минимум 10 нс с проверкой сходимости выборки конформаций лиганда. Если выборки недостаточно, моделирование следует расширить или провести с использованием расширенных методов выборки, таких как температурный метод или методы обмена гамильтоновыми репликами (97).Снимки обычно сохраняются каждые 0,2 пс для анализа.

  2. Идентифицированы фармакофорные точки, которые представляют хорошо консервативные функциональные группы, общие для целевых соединений, такие как центроид ароматического кольца и атомы донора/акцептора водородной связи. Расстояния и углы между этими точками фармакофора измеряются по траекториям, из которых получаются распределения вероятностей.

  3. Анализ может быть выполнен на одномерном (1D) или двумерном (2D) распределении вероятностей.Одномерные распределения включают, например, расстояние между двумя важными функциональными группами или угол между тремя группами. 2D-распределения могут быть между всеми возможными парами расстояний или углов. Распределения 1D или 2D записываются для каждого соединения-попадания. Одно хитовое соединение, обычно наиболее активное соединение, выбирается в качестве эталона. Для количественной оценки степени подобия распределений рассчитывают коэффициенты перекрытия (OC) между вероятностными распределениями эталонного соединения и других соединений (95).

  4. ОС затем используются как независимые переменные в множественном регрессионном анализе, чтобы соответствовать экспериментальным действиям. Различные комбинации OC для различных одномерных и двумерных вероятностных распределений фармакофоров регрессируют, чтобы определить те, которые дают наилучшую корреляцию с экспериментальными данными. Для больших обучающих наборов соединений можно разработать несколько моделей SAR (95). Активные соединения обычно делятся на соединения обучающего и тестового наборов, при этом только обучающий набор используется для разработки SAR, а тестовый набор используется для фильтрации лучшей модели SAR.В исследованиях опиоидов для данного набора соединений модели CSP SAR были разработаны как для мю-, так и для дельта-эффективности (95, 98), что позволяет идентифицировать соединение, которое является как мю-агонистом, так и дельта-антагонистом, которое может быть переносимость ниже, чем у опиоидов, используемых в настоящее время в клинике (99).

  5. Модель регрессии может быть расширена за счет включения физико-химических свойств, таких как доступность полярного растворителя, молекулярная масса среди прочих (100, 101).

  6. Затем наилучшую модель CSP-SAR можно использовать для расчета прогнозируемой активности исследуемых соединений и предложения наиболее потенциальных соединений для дальнейших экспериментальных испытаний.В идеале, для различных активностей доступно несколько моделей, позволяющих придать соединениям как желательные, так и нежелательные характеристики, как это сделано выше для опиоидов. В продолжающемся исследовании по мере увеличения количества соединений, для которых доступна биологическая активность, модель CSP должна быть переоценена, чтобы улучшить ее предсказуемость.

3.8 Одношаговое возмущение свободной энергии (SSFEP)

Возмущение свободной энергии (FEP) представляет собой более высокий уровень, требующий вычислительных ресурсов метод с повышенной точностью (см. примечание 5), который можно использовать для количественной оценки связанного изменения свободной энергии к модификации соединения (102).Для экономии вычислительного времени может применяться одноэтапный FEP (SSFEP) (103). В этом подходе используется предварительно рассчитанное МД-моделирование комплекса целевое соединение-цель, из которого можно быстро оценить разницу в свободной энергии из-за небольших модификаций одного атома, отличного от атома водорода (например, ароматического –H в –Cl или –OH) (103). ). Это контрастирует с потребностью во многих симуляциях, в которых химическая модификация вводится в стандартных методах FEP (102). SSFEP может давать быстрые прогнозы изменений аффинности связывания, связанных с модификациями, и, таким образом, весьма полезен для оптимизации отведений (104).Метод может применяться с использованием следующего протокола с большинством пакетов моделирования.

  1. Запустите пять 10-нс MD-симуляций комплекса пораженное соединение-цель и только пораженное соединение в растворе.

  2. Для химической модификации целевого соединения встраивайте модификацию в соединения со всеми остальными координатами в лиганде и остальной части системы, идентичными координатам исходного моделирования МД.

  3. Оцените энергию взаимодействия целевого соединения с полной средой как в начальном, немодифицированном, так и в модифицированном состояниях для моделирования в присутствии только целевого и целевого соединения в растворе.

  4. Рассчитайте разницу свободной энергии, ΔG, в присутствии белка и в водном растворе на основе формулы возмущения свободной энергии (105) или коэффициента приемлемости Беннета (BAR), как описано в другом месте (106). Разница в разнице свободной энергии в присутствии белка и в водном растворе дает общую разницу свободной энергии, ΔΔG, из-за химической модификации.

Полезность подхода SSFEP заключается в том, что значения ΔΔG для многих модификаций могут быть быстро оценены, поскольку в каждом случае используются одни и те же траектории из исходного моделирования МД для исследуемого соединения.Этот подход можно использовать во время тонкой настройки аффинности или специфичности лиганда для мишени или при необходимости улучшить физико-химические и фармакокинетические свойства без значительного изменения желаемых свойств, таких как аффинность.

Благодарности

Эта работа была поддержана грантом NIH CA107331, Центром биомолекулярной терапии Университета Мэриленда, Фондом исследований рака Сэмюэля Ваксмана и Центром автоматизированного проектирования лекарств (CADD) Университета Мэриленда, Балтимор.

Конфликт интересов: A.D.M. является соучредителем и директором по корпоративной безопасности ООО «СилксБио».

Сноски

1 Конформационная гибкость молекул является очень важным свойством, независимо от того, является ли это малым лигандом или большим белком. Таким образом, конформационная выборка белка или лиганда, которая создает ансамбль биологически значимых конформаций, необходима либо для SBDD, либо для LBDD. Методы CADD, представленные в этой главе, такие как SILCS для SBDD или CSP для LBDD, учитывают эту проблему и, таким образом, имеют преимущества по сравнению с другими методами CADD, которые полагаются только на монокристаллическую структуру или ограниченные конформации лиганда.

2 МД-моделирование — эффективный способ создания конформационных ансамблей. Для более крупной системы можно использовать более совершенные методы МД для повышения эффективности выборки, такие как методы обмена репликами. Протоколы, разработанные в нашей лаборатории, такие как обмен репликами Гамильтона с потенциалами смещения (107) и обмен репликами с одновременным масштабированием растворенных веществ и смещением Гамильтона в одном измерении (108), являются эффективными методами обмена репликами для повышения эффективности МД.Однако со всеми методами, основанными на МД, пользователь должен провести тщательный анализ, чтобы убедиться, что конформационный ансамбль адекватно сходится для эффективного использования в CADD.

3 Состояние протонирования титруемых остатков в целевом сайте связывания и в исследуемом лиганде очень важно при настройке расчетов CADD. Например, различные состояния протонирования остатков гистидина могут предлагать различные типы водородных связей с потенциальными лигандами. Доступные экспериментальные наблюдения и известные сложные структуры полезны для определения правильного состояния протонирования белкового остатка при связывании лиганда.Программное обеспечение, такое как Reduce, может назначать наиболее подходящее состояние протонирования в зависимости от окружающей среды. Моделирование МД с постоянным рН (109), когда состояние протонирования титруемого остатка может изменяться во время моделирования, также может быть полезным. Что касается лигандов, доступно множество вычислительных инструментов для прогнозирования состояния ионизации, хотя здравого смысла пользователя часто достаточно для работы с наиболее распространенными ионизируемыми группами, такими как карбоксилаты.

4 Для VS можно использовать консенсусную оценку вместо единой схемы оценки для ранжирования подходящих соединений, чтобы обеспечить большее разнообразие идентифицированных соединений (86).Например, в нашем протоколе SILCS-Pharm LGFE и RMSD используются вместе для ранжирования соединений, которые проходят фильтрацию нашей модели фармакофоров. Дополнительные метрики оценки могут включать оценки DOCK или AUTODOCK (49, 50) или среднюю энергию взаимодействия из моделирования MD, а также многие другие доступные варианты.

5 На этапе оптимизации лиганда CADD, поскольку рассматривается только несколько соединений, обычно преследуется точность, а не вычислительная эффективность. Это означает, что следует использовать более сложные методы оценки аффинности связывания.К ним относятся методы свободной энергии, такие как SSFEP или оценка LGFE на основе SILCS, которые обсуждались выше.

6 При составлении окончательного списка соединений для экспериментальных анализов из VS, помимо оценки связывания, еще одним критерием для дальнейшей фильтрации списка может быть сходство с лекарственным средством. Потенциальную биодоступность соединения часто оценивают по правилу пяти Липинского (RO5) (82). 4-мерный дескриптор биодоступности (4D-BA) (83) представляет собой скалярный термин, полученный из четырех критериев в RO5, и, таким образом, облегчает автоматический выбор потенциальных биодоступных соединений.Фильтр соединений, влияющих на общий анализ (PAINS) (110), также можно использовать для удаления соединений, которые могут мешать экспериментальным методам скрининга, в основном из-за потенциальной реактивности, приводящей к ложноположительным результатам.

Ссылки

1. Cohen ML. Изменение моделей инфекционных заболеваний. Природа. 2000; 406: 762–767. [PubMed] [Google Scholar]2. Уолш К. Откуда появятся новые антибиотики? Нат Рев Микро. 2003; 1: 65–70. [PubMed] [Google Scholar]3. Шнайдер Г., Фехнер У. Компьютерный дизайн de novo лекарственных молекул.Nat Rev Drug Discov. 2005; 4: 649–663. [PubMed] [Google Scholar]4. Ю В, Гувенч О, Маккерелл А.Д. Вычислительные подходы к дизайну ингибиторов белок-белковых взаимодействий. В: Zinzalla G, редактор. Понимание и использование белок-белковых взаимодействий в качестве мишеней для лекарств. Лондон, Великобритания: Future Science Ltd; 2013. С. 99–102. [Google Академия]5. Panecka J, Mura C, Trylska J. Взаимодействие бактериального рибосомного A-сайта, мутаций белка S12 и связывания паромомицина: исследование молекулярной динамики. ПЛОС ОДИН.2014;9:e111811. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]6. Ресат Х., Мезей М. Грандиозное каноническое моделирование методом Монте-Карло положения воды в кристаллогидратах. J Am Chem Soc. 1994; 116:7451–7452. [Google Академия]7. Денг И, Ру Б. Вычисление свободной энергии связи с помощью молекулярной динамики и большого канонического моделирования Монте-Карло. J Chem Phys. 2008;128:115103. [PubMed] [Google Scholar]8. Смолл М.С., Лопес П., Андраде Р.Б., МакКерелл А.Д., мл. Влияние рибосомной модификации на связывание антибиотика телитромицина с использованием комбинированного подхода к моделированию Большой канонической Монте-Карло/молекулярной динамики.PLoS Comput Biol. 2013;9:e1003113. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]9. Хоссейн М., Чоудхури Д.Ю.С., Фархана Дж., Акбар М.Т., Чакраборти А., Ислам С., Маннан А. Идентификация потенциальных целей в Staphylococcus aureus N315 с использованием компьютерного анализа данных о белках. Биоинформация. 2013;9:187–192. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]10. О’Нил М.Дж., Уилкс А. Гем-связывающий белок PhuS P. aeruginosa является титруемым регулятором поглощения гема гемоксигеназой. ACS Chem Biol. 2013; 8: 1794–1802.[Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]11. Нгуен А.Т., О’Нил М.Дж., Уоттс А.М., Робсон С.Л., Ламонт И.Л., Уилкс А., Оглсби-Шерроуз А.Г. Адаптация путей гомеостаза железа Pseudomonas aeruginosa Pyoverdine Mutant в легком с муковисцидозом. J Бактериол. 2014;196:2265–2276. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]12. Нгуен А.Т., Джонс Дж.В., Руге М.А., Кейн М.А., Оглсби-Шерроуз А.Г. Истощение запасов железа увеличивает выработку противомикробных препаратов Pseudomonas aeruginosa. J Бактериол. 2015 [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]13.Furci LM, Lopes P, Eakanunkul S, Zhong S, MacKerell AD, Wilks A. Ингибирование бактериальных гемооксигеназ Pseudomonas aeruginosa и Neisseria meningitidis: новые антимикробные мишени. J Med Chem. 2007; 50:3804–3813. [PubMed] [Google Scholar] 14. Hom K, Heinzl GA, Eakanunkul S, Lopes PEM, Xue F, MacKerell AD, Wilks A. Низкомолекулярные противовирусные препараты, нацеленные на регулируемую железом гемоксигеназу (HemO) P. aeruginosa. J Med Chem. 2013;56:2097–2109. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]15.О’Дэниел П.И., Пэн З., Пи Х., Тестеро С.А., Дин Д., Спинк Э., Лиманс Э., Будро М.А., Ямагути Т., Шредер В.А., Вольтер В.Р., Лларрулл Л.И., Сонг В., Ласточкин Э., Кумарасири М., Антунес Н.Т., Эспахбоди М., Лихтенвальтер К., Суков М.А., Вакуленко С., Мобашери С., Чанг М. Открытие нового класса не-β-лактамных ингибиторов пенициллин-связывающих белков с грамположительной антибактериальной активностью. J Am Chem Soc. 2014; 136:3664–3672. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]16. Велвадапу В., Пол Т., Ваг Б., Клепаки Д., Гувенч О., МакКерелл А., Андраде Р.Б.Дезметилмакролиды: синтез и оценка 4,8,10-тридесметилтелитромицина. ACS Med Chem Lett. 2011;2:68–72. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]17. Глассфорд И., Ли М., Ваг Б., Велвадапу В., Пол Т., Санделин Г., ДеБросс С., Клепаки Д., Смолл М.С., Маккерелл А.Д., Андраде Р.Б. Дезметилмакролиды: синтез и оценка 4-десметилтелитромицина. ACS Med Chem Lett. 2014;5:1021–1026. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]18. Ваг Б., Пол Т., ДеБросс С., Клепаки Д., Смолл М.С., МакКерелл А.Д., Андраде Р.Б.Дезметилмакролиды: синтез и оценка 4,8,10-тридесметилцетромицина. ACS Med Chem Lett. 2013;4:1114–1118. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]19. Варни К.М., Бонвин AMJJ, Пазгир М., Малин Дж., Ю В., Атех Э., Оаши Т., Лу В., Хуанг Дж., Дипевевен-де Буин М., Брайант Дж., Бреукинк Э., Маккерелл А.Д., младший, де Леув Э.П. Превращение защиты в нападение: миметики дефензина как новые антибиотики, нацеленные на липид II. PLoS Патог. 2013;9:e1003732. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]20. Флетчер С., Ю В., Хуан Дж., Квасни С. М., Чаухан Дж., Опперман Т. Дж., М. А. Д., младший, Леув EPd.Изучение структуры и активности низкомолекулярных ингибиторов липидов II. Препарат Дес Дев Тер. 2015;9:2383–2394. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]21. Шиджун З., Альба Т.М., Александр Д.М. Компьютерная идентификация ингибиторов белок-белковых взаимодействий. Curr Top Med Chem. 2007; 7: 63–82. [PubMed] [Google Scholar] 22. Шим Дж., МакКерелл JAD. Рациональный дизайн на основе вычислительных лигандов: роль конформационной выборки и силовых полей в разработке моделей. Медхимком. 2011;2:356–370. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]23.Экинс С., Буланже Б., Суон П., Хапси М.З. На пути к новой эре виртуальных ADME/TOX и многомерных открытий лекарств. J Comput Aided Mol Des. 2002; 16: 381–401. [PubMed] [Google Scholar] 25. Ван Дри Дж. Компьютерный дизайн лекарств: следующие 20 лет. J Comput Aided Mol Des. 2007; 21: 591–601. [PubMed] [Google Scholar] 26. Cavasotto CN, редактор. Открытие и разработка кремнеземных лекарств: теория, методы, проблемы и приложения. Бока-Ратон: CRC Press; 2015. [Google Академия]27. Брукс Б.Р., Брукс К.Л., Маккерелл А.Д., Нильссон Л., Петрелла Р.Дж., Ру Б., Вон И., Архонтис Г., Бартельс К., Бореш С., Кафлиш А., Кейвс Л., Цуй К., Ужин А.Р., Фейг М., Фишер С., Гао Дж. , Hodoscek M, Im W, Kuczera K, Lazaridis T, Ma J, Ovchinnikov V, Paci E, Pastor RW, Post CB, Pu JZ, Schaefer M, Tidor B, Venable RM, Woodcock HL, Wu X, Yang W, York ДМ, Карплюс М.CHARMM: Программа биомолекулярного моделирования. J Comput Chem. 2009;30:1545–1614. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]28. Кейс Д.А., Читам Т.Е., Дарден Т., Гольке Х., Луо Р., Мерц К.М., Онуфриев А., Симмерлинг С., Ван Б., Вудс Р.Дж. Программы биомолекулярного моделирования Amber. J Comput Chem. 2005; 26: 1668–1688. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]29. Филлипс Дж. К., Браун Р., Ван В., Гумбарт Дж., Тайхоршид Э., Вилла Э., Чипот С., Скил Р. Д., Кале Л., Шультен К. Масштабируемая молекулярная динамика с NAMD. J Comput Chem.2005; 26: 1781–1802. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]30. Ван Дер Споэль Д., Линдал Э., Хесс Б., Гроенхоф Г., Марк А.Е., Берендсен Х.Дж.К. GROMACS: быстрый, гибкий и бесплатный. J Comput Chem. 2005; 26: 1701–1718. [PubMed] [Google Scholar] 31. Истман П., Фридрихс М.С., Чодера Д.Д., Радмер Р.Дж., Брунс С.М., Ку Д.П., Бошам К.А., Лейн Т.Дж., Ван Л.П., Шукла Д., Тай Т., Хьюстон М., Стич Т., Кляйн С., Рубашки М.Р., Панде В.С. OpenMM 4: многоразовая, расширяемая, независимая от аппаратного обеспечения библиотека для высокопроизводительного молекулярного моделирования.J Chem Theory Comput. 2013; 9: 461–469. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]32. Bernstein FC, Koetzle TF, Williams GJB, Meyer EF, Jr, Brice MD, Rodgers JR, Kennard O, Shimanouchi T, Tasumi M. Банк данных белков: компьютерный архивный файл макромолекулярных структур. Дж Мол Биол. 1977; 112: 535–542. [PubMed] [Google Scholar] 33. Сали А., Бланделл Т.Л. Сравнительное моделирование белков путем удовлетворения пространственных ограничений. Дж Мол Биол. 1993; 234: 779–815. [PubMed] [Google Scholar] 34. Бьязини М., Бинерт С., Уотерхаус А., Арнольд К., Штудер Г., Шмидт Т., Кифер Ф., Кассарино Т.Г., Бертони М., Бордоли Л., Шведе Т.SWISS-MODEL: моделирование третичной и четвертичной структуры белка с использованием эволюционной информации. Исследование нуклеиновых кислот. 2014;42:W252–W258. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]35. Маккерелл А.Д., Башфорд Д., Беллотт М., Данбрэк Р.Л., Эвансек Д.Д., Филд М.Дж., Фишер С., Гао Дж., Го Х., Ха С., Джозеф-Маккарти Д., Кучнир Л., Кучера К., Лау ФТК, Маттос С., Михник С., Нго Т., Нгуен Д.Т., Продом Б., Райхер В.Е., Ру Б., Шленкрих М., Смит Дж.С., Стоте Р., Штрауб Дж., Ватанабе М., Виоркевич-Кучера Дж., Инь Д., Карплюс М.Всеатомный эмпирический потенциал для молекулярного моделирования и изучения динамики белков. J Phys Chem B. 1998; 102:3586–3616. [PubMed] [Google Scholar] 36. Best RB, Zhu X, Shim J, Lopes PEM, Mittal J, Feig M, MacKerell AD. Оптимизация аддитивного силового поля CHARMM All-Atom Protein для улучшения выборки двугранных углов ϕ, ψ и боковых цепей χ1 и χ2. J Chem Theory Comput. 2012;8:3257–3273. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]37. Vanommeslaeghe K, Hatcher E, Acharya C, Kundu S, Zhong S, Shim J, Darian E, Guvench O, Lopes P, Vorobyov I, Mackerell AD.Общее силовое поле CHARMM: силовое поле для лекарствоподобных молекул, совместимое с полностью атомными аддитивными биологическими силовыми полями CHARMM. J Comput Chem. 2010; 31: 671–690. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]38. Yu W, He X, Vanommeslaeghe K, MacKerell AD. Распространение общего силового поля CHARMM на сульфонилсодержащие соединения и его использование в биомолекулярном моделировании. J Comput Chem. 2012; 33: 2451–2468. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]39. Корнелл В.Д., Чиплак П., Бейли С.И., Гулд И.Р., Мерц К.М., Фергюсон Д.М., Спеллмейер Д.К., Фокс Т., Колдуэлл Дж.В., Коллман П.А.Силовое поле второго поколения для моделирования белков, нуклеиновых кислот и органических молекул. J Am Chem Soc. 1995; 117: 5179–5197. [Google Академия]40. Ван Дж., Вольф Р.М., Колдуэлл Дж.В., Коллман П.А., Кейс Д.А. Разработка и тестирование общего янтарного силового поля. J Comput Chem. 2004; 25:1157–1174. [PubMed] [Google Scholar]41. Vanommeslaeghe K, MacKerell AD. Автоматизация общего силового поля CHARMM (CGenFF) I: восприятие связи и типизация атомов. Модель J Chem Inf. 2012;52:3144–3154. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]42.Vanommeslaeghe K, Raman EP, MacKerell AD. Автоматизация общего силового поля CHARMM (CGenFF) II: присвоение связанных параметров и частичных атомных зарядов. Модель J Chem Inf. 2012;52:3155–3168. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]43. Ван Дж., Ван В., Коллман П.А., Кейс Д.А. Автоматическое восприятие типа атома и типа связи в молекулярно-механических расчетах. Графовая модель J-Mol. 2006; 25: 247–260. [PubMed] [Google Scholar]45. Vanommeslaeghe K, MacKerell AD., Jr CHARMM аддитивные и поляризуемые силовые поля для биофизики и компьютерного дизайна лекарств.Biochimica et Biophysica Acta (BBA) — Общие предметы. 2015; 1850: 861–871. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]46. Чжун С., Маккерелл А.Д. Ответ на связывание: дескриптор для выбора сайта связывания лиганда на поверхности белка. Модель J Chem Inf. 2007;47:2303–2315. [PubMed] [Google Scholar]47. Брылински М., Сколник Дж. Метод на основе потоков (FINDSITE) для предсказания сайта связывания лиганда и функциональной аннотации. Труды Национальной академии наук. 2008; 105: 129–134. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]48.Капра Дж.А., Ласковски Р.А., Торнтон Дж.М., Сингх М., Фанхаузер Т.А. Прогнозирование сайтов связывания белковых лигандов путем сочетания сохранения эволюционной последовательности и трехмерной структуры. PLoS Comput Biol. 2009;5:e1000585. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]49. Юинг Т.А., Макино С., Скиллман А.Г., Кунц И. DOCK 4.0: Стратегии поиска для автоматизированной молекулярной стыковки гибких баз данных молекул. J Comput Aided Mol Des. 2001; 15: 411–428. [PubMed] [Google Scholar]50. Моррис Г.М., Хьюи Р., Линдстрем В., Саннер М.Ф., Белью Р.К., Гудселл Д.С., Олсон А.Дж.AutoDock4 и AutoDockTools4: автоматическая стыковка с избирательной гибкостью рецепторов. J Comput Chem. 2009; 30: 2785–2791. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]51. Тротт О, Олсон А.Дж. AutoDock Vina: повышение скорости и точности стыковки с помощью новой функции подсчета очков, эффективной оптимизации и многопоточности. J Comput Chem. 2010; 31: 455–461. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]53. Ирвин Дж.Дж., Стерлинг Т., Майзингер М.М., Болстад Э.С., Коулман Р.Г. ZINC: бесплатный инструмент для изучения химии для биологии.Модель J Chem Inf. 2012; 52:1757–1768. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]59. Мартин Ю.С. 3D поиск по базе данных в дизайне лекарств. J Med Chem. 1992; 35: 2145–2154. [PubMed] [Google Scholar]61. Аллен MP, Tildesley DJ. Компьютерное моделирование жидкостей. Оксфорд: Издательство Оксфордского университета; 1987. С. 1–383. [Google Академия] 62. Джо С., Ким Т., Айер В.Г., Им В. CHARMM-GUI: графический веб-интерфейс пользователя для CHARMM. J Comput Chem. 2008; 29: 1859–1865. [PubMed] [Google Scholar]63. Word JM, Lovell SC, Ричардсон JS, Ричардсон DC.Аспарагин и глутамин: использование контактов атомов водорода при выборе ориентации амида боковой цепи. Дж Мол Биол. 1999; 285:1735–1747. [PubMed] [Google Scholar]64. Карпен ME, Тобиас DJ, Брукс CL. Методы статистической кластеризации для анализа длинных траекторий молекулярной динамики: анализ 2,2-нс траекторий YPGDV. Биохимия. 1993; 32: 412–420. [PubMed] [Google Scholar]65. Guvench O, MacKerell AD., Jr. Расчетная идентификация сайта связывания на основе фрагментов по конкурентному насыщению лигандов.PLoS Вычислительная биология. 2009;5:e1000435. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]66. Раман Э.П., Ю.В., Гувенч О., Маккерелл А.Д. Воспроизведение режимов связывания кристаллов функциональных групп лигандов с использованием идентификации сайтов с помощью моделирования конкурентного насыщения лигандов (SILCS). Модель J Chem Inf. 2011; 51: 877–896. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]67. Раман Э.П., Ю.В., Лаккараджу С.К., Маккерелл А.Д. Включение множественных типов фрагментов в подход к идентификации сайтов с помощью конкурентного насыщения лигандов (SILCS).Модель J Chem Inf. 2013;53:3384–3398. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]68. Faller C, Raman EP, MacKerell A, Jr, Guvench O. Идентификация сайтов с помощью моделирования конкурентного насыщения лигандов (SILCS) для разработки лекарств на основе фрагментов. В: Клон А.Е., изд. Методы на основе фрагментов в обнаружении лекарств. Нью-Йорк: Спрингер; 2015. С. 75–87. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]69. Лаккараджу С.К., Раман Э.П., Ю В., МакКерелл А.Д. Отбор проб органических растворенных веществ в водных и гетерогенных средах с использованием осциллирующих избыточных химических потенциалов в больших канонических моделях Монте-Карло-молекулярной динамики.J Chem Theory Comput. 2014;10:2281–2290. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]70. Лаккараджу С.К., Ю В., Раман Э.П., Хершфельд А.В., Фанг Л., Дешпанде Д.А., Маккерелл А.Д. Картирование паттернов свободной энергии функциональных групп в местах окклюзии белка: ядерные рецепторы и рецепторы, связанные с G-белком. Модель J Chem Inf. 2015;55:700–708. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]71. Фостер Т.Дж., МакКерелл А.Д., Гувенч О. Баланс гибкости мишени и денатурации мишени при обнаружении ингибиторов на основе вычислительных фрагментов.J Comput Chem. 2012;33:1880–1891. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]72. Арфкен Г. Математические методы для физиков. 3-й. Орландо: Академическая пресса; 1985. Метод наикрутейших спусков; стр. 428–436. [Google Академия]73. Yu W, Lakkaraju S, Raman EP, MacKerell A., Jr. Идентификация сайтов с помощью конкурентного насыщения лигандов (SILCS) с помощью моделирования фармакофоров. J Comput Aided Mol Des. 2014; 28: 491–507. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]74. Yu W, Lakkaraju SK, Raman EP, Fang L, MacKerell AD.Моделирование фармакофоров с использованием идентификации сайтов путем конкурентного насыщения лигандов (SILCS) с использованием нескольких молекул-зондов. Модель J Chem Inf. 2015;55:407–420. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]77. Халгрен Т.А. Молекулярное силовое поле Merck. I. Основа, форма, объем, параметризация и производительность MMFF94. J Comput Chem. 1996; 17: 490–519. [Google Академия] 78. Kitchen DB, Decornez H, Furr JR, Bajorath J. Стыковка и оценка в виртуальном скрининге для обнаружения наркотиков: методы и приложения. Nat Rev Drug Discov.2004; 3: 935–949. [PubMed] [Google Scholar]79. Чжун С., Оаши Т., Ю В., Шапиро П., Маккерелл А.Д., мл. Белково-лигандные взаимодействия. Wiley-VCH Verlag GmbH & Co. GaA; 2012. Перспективы модуляции межбелковых взаимодействий; стр. 295–329. [Google Академия]80. Чжун С., Чен С., Чжу С., Дзигелевска Б., Бахман К.Е., Элленбергер Т., Баллин Д.Д., Уилсон Г.М., Томкинсон А.Е., Маккерелл А.Д. Идентификация и проверка ингибиторов ДНК-лигазы человека с использованием компьютерного дизайна лекарств. J Med Chem. 2008; 51: 4553–4562.[Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]81. Пан Ю, Хуанг Н, Чо С, Маккерелл А.Д. Учет молекулярной массы при выборе соединений в скрининге виртуальной целевой базы данных. J Chem Inf Comput Sci. 2003; 43: 267–272. [PubMed] [Google Scholar]82. Липински К.А., Ломбардо Ф., Домини Б.В., Фини П.Дж. Экспериментальные и вычислительные подходы к оценке растворимости и проницаемости в условиях открытия и разработки лекарств1. Adv Drug Delivery Rev. 2001; 46:3–26. [PubMed] [Google Scholar]83. Оаши Т., Рингер А.Л., Раман Э.П., Маккерелл А.Д., Jr Автоматизированный отбор соединений с физико-химическими свойствами для максимизации биодоступности и лекарственного сходства. Журнал химической информации и моделирования. 2011; 51: 148–158. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]84. Коес Д. Методы фармакологии и токсикологии. Хумана Пресс; 2015. Моделирование фармакофоров: методы и приложения; стр. 1–22. [Google Академия]85. Хамфри В., Далке А., Шультен К. VMD: Визуальная молекулярная динамика. Дж. Молек Графика. 1996; 14:33–38. [PubMed] [Google Scholar]86.Ван Р., Ван С. Как работает оценка консенсуса для скрининга виртуальной библиотеки? Идеализированный компьютерный эксперимент. J Chem Inf Comput Sci. 2001;41:1422–1426. [PubMed] [Google Scholar]87. Шеридан Р.П., Кирсли СК. Зачем нам столько методов поиска химического сходства? Наркотиков Дисков Сегодня. 2002; 7: 903–911. [PubMed] [Google Scholar]88. Масиас А.Т., Миа М.Ю., Ся Г., Хаяши Дж., Маккерелл А.Д. Проверка свинца и разработка SAR посредством поиска химического сходства: применение к соединениям, нацеленным на сайт pY+3 домена Sh3 p56lck.Модель J Chem Inf. 2005; 45: 1759–1766. [PubMed] [Google Scholar]89. Дюран Дж.Л., Леланд Б.А., Генри Д.Р., Норс Дж.Г. Повторная оптимизация ключей MDL для использования в поиске лекарств. J Chem Inf Comput Sci. 2002;42:1273–1280. [PubMed] [Google Scholar]90. Сюэ Л., Годден Дж. В., Стахура Ф. Л., Баджорат Дж. Дизайн и оценка молекулярного отпечатка пальца, включающего преобразование значений дескриптора свойства в схему бинарной классификации. J Chem Inf Comput Sci. 2003;43:1151–1157. [PubMed] [Google Scholar]91. Тодескини Р., Консонни В., Сян Х., Холлидей Дж., Бушема М., Уиллетт П.Коэффициенты сходства для двоичных данных хемоинформатики: обзор и расширенное сравнение с использованием смоделированных и реальных наборов данных. Модель J Chem Inf. 2012;52:2884–2901. [PubMed] [Google Scholar]92. Танимото Т. Элементарная математическая теория классификации и предсказания. Внутренний отчет IBM. 1958 [Google Scholar]93. Гедек П., Крамер К., Эртл П. 4 — Вычислительный анализ взаимосвязей структура-активность. В: Лоутон Г., Уитти Д.Р., редакторы. Прогресс в медицинской химии. Эльзевир; 2010. С. 113–160.[PubMed] [Google Scholar]94. Бернард Д., Куп А., Маккерелл А.Д. 2D-фармакофор с конформационной выборкой: фармакофор на основе лиганда для дифференциации опиоидных агонистов дельта от антагонистов. J Am Chem Soc. 2003; 125:3101–3107. [PubMed] [Google Scholar]95. Бернард Д., Куп А., Маккерелл А.Д. Количественный конформационный фармакофор для δ-опиоидных лигандов: переоценка гидрофобных фрагментов, необходимых для биологической активности. J Med Chem. 2007; 50:1799–1809. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]96.Цю Д., Шенкин П.С., Холлингер Ф.П., Стилл В.К. Модель континуума GB/SA для сольватации. Быстрый аналитический метод расчета приблизительных радиусов Борна. J Phys Chem A. 1997; 101:3005–3014. [Google Академия]97. Сугита Ю., Окамото Ю. Метод молекулярной динамики с обменом репликами для сворачивания белков. Письмо о хим. физике. 1999; 314: 141–151. [Google Академия]98. Шим Дж., Куп А., Маккерелл А.Д. Консенсусная 3D-модель эффективности лиганда μ-опиоидного рецептора на основе количественного конформационно отобранного фармакофора. J Phys Chem B.2011; 115:7487–7496. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]99. Healy JR, Bezawada P, Shim J, Jones JW, Kane MA, MacKerell AD, Coop A, Matsumoto RR. Синтез, моделирование и фармакологическая оценка UMB 425, смешанного μ-агониста/δ-антагониста опиоидных анальгетиков со сниженной толерантностью. ACS Chem Neurosci. 2013;4:1256–1266. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]100. Раис Р., Ачарья С., Тририя Г., Маккерелл А.Д., Полли Дж.Е. Молекулярный переключатель, контролирующий связывание конъюгатов анионных желчных кислот с апикальным натрий-зависимым переносчиком желчных кислот человека.J Med Chem. 2010;53:4749–4760. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]101. Чаян А., Эндрю С., Джеймс Е.П., Александр Д.М. Последние достижения в разработке лекарств на основе лигандов: актуальность и полезность подхода фармакофоров с конформационными образцами. Curr Comput Aided Drug Des. 2011;7:10–22. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]102. Chipot C, Pohorille A, редакторы. Расчеты свободной энергии: теория и приложения в химии и биологии. Нью-Йорк: Спрингер; 2007. [Google Академия] 103. Лю Х, Марк А.Э., ван Гюнстерен В.Ф.Оценка относительной свободной энергии различных молекулярных состояний по отношению к одному эталонному состоянию. J Phys Chem. 1996; 100:9485–9494. [Google Академия] 104. Raman EP, Vanommeslaeghe K, MacKerell AD. Идентификация фрагментов для конкретного места на основе одношаговых расчетов возмущения свободной энергии. J Chem Theory Comput. 2012;8:3513–3525. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]105. Цванциг РВ. Высокотемпературное уравнение состояния методом возмущений. I. Неполярные газы. J Chem Phys. 1954; 22: 1420–1426.[Google Академия] 107. Ян М., Маккерелл А.Д. Конформационный отбор олигосахаридов с использованием обмена гамильтоновыми репликами с двумерными двугранными потенциалами смещения и методом анализа взвешенных гистограмм (WHAM) J Chem Theory Comput. 2015; 11: 788–799. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]108. Ян М., Хуан Дж., Маккерелл А.Д. Усовершенствованная конформационная выборка с использованием обмена репликами с одновременным масштабированием растворенных веществ и гамильтоновым смещением, реализованным в одном измерении. J Chem Theory Comput. 2015;11:2855–2867.[Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]110. Бейл Дж. Б., Холлоуэй, Джорджия. Новые субструктурные фильтры для удаления соединений, мешающих анализу лотка (PAINS), из скрининговых библиотек и для их исключения из биоанализов. J Med Chem. 2010;53:2719–2740. [PubMed] [Google Scholar]

Аппаратная структура — обзор

7 Результаты и обсуждение

Как указывалось ранее, модель была запущена на аппаратной структуре, состоящей из процессора Intel Core i3 с 4 ГБ ОЗУ. Затем модель была обучена для 40 сезонов эпох и достигла точности 86.17%, как видно на рис. 6.10, что является релевантным результатом из-за сложности конструкции.

Рисунок 6.10. Точность сверточной нейронной сети.

Чтобы проверить точность, полученную сетью, рис. 6.11 был проанализирован в соответствии с обученной моделью CNN, подтверждая точность и обучение сети в классификации клетки на изображении как лейкоцитарного, моноцитарного типа, как видно на рис. 6.12.

Рисунок 6.11. Тестовое изображение моноцитов.

Рис 6.12. Классификация моноцитов с помощью сверточной нейронной сети.

С годами область медицинской диагностики значительно расширилась, а искусственный интеллект привел к технологическому прогрессу, расширению пространства и быстрому развитию здравоохранения. Таким образом, новые методологии исследований такого рода с новыми технологиями, такими как глубокое обучение, все больше помогают медицине в обнаружении и классификации заболеваний, обеспечивая большую безопасность как врачей, так и пациентов для лучшего лечения.

Будучи полностью связанным с технологическим прогрессом современного мира, разнообразие исследований с помощью технологий позволило врачам более точно визуализировать и иметь большую уверенность в диагнозе, чем без этой технологии. Таким образом, параллельно с этой технологической эволюцией, которая предлагает лучшие новые методологии, помогающие медицине и повышающие благосостояние пациентов, выявление заболеваний и, следовательно, увеличение шансов на лучшее лечение стало проще.

Достижения в области технологий визуализации сыграли важную роль в развитии медицины. Эволюция использования визуализации в медицинском лечении была настолько значительной в диагностике с помощью визуализации, что способствовала точности ее результатов. Кроме того, с помощью визуализации можно проанализировать диагноз основных, серьезных и частых заболеваний, таких как синусит, тромбозы головного мозга, рак молочной железы и кишечника. Изображения также были полезны в других случаях и необходимы для отслеживания развития определенных заболеваний, таких как прогрессирование рака.

Результаты, полученные в этом исследовании, перспективны для медицинских областей. Часть населения мира живет в ситуациях крайней бедности, практически без государственной помощи. Сюда входят люди с низким доходом и бездомные. Подавляющее большинство патологий с большей вероятностью излечимы при обнаружении на ранних стадиях. Таким образом, этот метод можно рассматривать как метод, решающий такие проблемы, как анализы крови и процедуры, которые имеют меньше побочных эффектов. Это связано с тем, что традиционно подсчет клеток крови зависит от дорогостоящего гематологического оборудования и специальных реагентов, которые ограничивают возможность покупки у реселлеров пользователями [4,8,9].

Посредством подсчета клеток крови с помощью методов, связанных с глубоким обучением, подсчет можно проводить с помощью компьютера или мобильного телефона, при этом весь процесс подсчета и идентификации клеток управляется на облачной платформе. Рассматривая выполнение облачных вычислений, необходимо учитывать, что проверки могут выполняться с помощью недорогих методологий, позволяющих избежать блокировки устройств из-за несовместимости с операционной системой [5,7,10].

В дополнение к стоимости мы должны учитывать, что в основном в слаборазвитых и развивающихся странах подсчет клеток и вся подготовка биологических материалов для анализа являются исключительной ответственностью человека.Такая методология требует гораздо меньших затрат по сравнению с автоматизированными методологиями. Однако мы должны учитывать, что люди подвержены ошибкам, особенно если учесть, что многие медицинские работники могут работать сверхурочно и получать неадекватное вознаграждение. Таким образом, усталость и неудовлетворенность являются двумя недостатками надежности тестов, выполняемых вручную [11].

Использование методологии, представленной в этом исследовании, формальная рутина является синонимом надежности и низкой стоимости для менее благополучного населения, а также для населения в развитых странах.В сценарии популяций с более благополучной экономической ситуацией наша методика может быть использована в качестве подтверждающего инструмента для результатов учетов, выходящих за пределы референтных значений [6].

Естественно, при наличии у больного лейкоцитоза (повышение общего количества лейкоцитов на кубический миллиметр крови) подозревают наличие инфекции или воспаления. В этом случае профессионал обычно подтверждает это изменение ручными методами. Зная, что чем выше точность, тем выше надежность обследования, замена ручного метода на метод, использующий глубокое обучение, снижает вероятность ложноположительных и ложноотрицательных тестов в медицинских процедурах [12].

Типы компьютеров на основе структуры


Компьютеры делятся на три типа по своей структуре, быстродействию, архитектуре:

  • Аналоговые компьютеры
  • Цифровые компьютеры
  • Гибридные компьютеры

Аналоговые компьютеры

Компьютер, который предоставляет нам непрерывную информацию, называется аналоговым компьютером.

Аналоговые компьютеры представляют физические величины в виде волн или в непрерывной форме.

Примеры аналоговых компьютеров

Термометр

является примером аналогового компьютера, поскольку он непрерывно измеряет длину ртутного столба.

Традиционные часы также являются примером аналогового компьютера, потому что стрелка часов проходит расстояние до циферблата. непрерывно.

Весовая машина и спидометр — другие примеры аналоговых компьютеров.

Характеристики аналоговых компьютеров

Вот некоторые из основных характеристик аналогового компьютера:

  • не имеют состояния
  • быстрая скорость
  • ненадежный
  • база для цифровых компьютеров
  • сложный в эксплуатации и использовании
  • простота разработки
  • имеют маленькую память

Цифровые компьютеры

Компьютеры, которые представляют физические величины с помощью символов или чисел и предоставляют нам дискретную информацию называются цифровыми компьютерами.

Примеры цифровых компьютеров

Цифровые часы, цифровые заправочные станции и компьютер, который мы используем в настоящее время, являются примерами цифровых компьютеров.

Характеристики цифровых компьютеров

Вот некоторые из основных характеристик цифровых компьютеров:

  • имеют два состояния Вкл. (0) и Выкл. (1)
  • прост в использовании
  • человек любит пользоваться цифровыми компьютерами
  • надежный
  • имеют большую память
  • Скорость работы
  • ниже, чем у аналоговых компьютеров
  • .
  • далее подразделяются на различные категории, такие как персональные компьютеры, мейнфреймы и суперкомпьютеры
  • .

Гибридные компьютеры

Компьютеры, обладающие качествами как цифровых, так и аналоговых компьютеров, называются гибридными компьютерами.

Гибридный компьютер имеет скорость аналогового и точность цифрового компьютера.

Примеры гибридных компьютеров

В отделении интенсивной терапии (ICU) больницы используются гибридные компьютеры. Эти компьютеры аналогового качества контролируют температура в помещении цифровое качество информирование врача об артериальном давлении, температуре и физическом состоянии пациента.

На цементном заводе используется гибридный компьютер, где все расчеты выполняются цифровыми компьютерами и действиями. Подобное увеличение материала выполняется аналоговыми компьютерами.

Характеристики гибридных компьютеров

Вот список некоторых основных характеристик гибридных компьютеров:

  • надежный и точный результат
  • быстро и быстро

Базовый компьютерный онлайн-тест


« Предыдущий урок Следующее руководство »



Объяснение структуры компьютера ~ Технический GNB

Компьютерное обучение Вторая часть курса CCA

(Сертификат компьютерного приложения)


Компьютер в его простейшей форме состоит из пяти функциональных блоков, а именно блока ввода, блок вывода блок памяти, арифметика и логический блок и блок управления.изображает функциональные единицы компьютерная система.

1. Блок ввода: компьютер принимает закодированную информацию через блок ввода. устройство ввода — клавиатура. Всякий раз, когда нажимается клавиша, контроллер клавиатуры отправляет код в процессор/память. Примеры включают мышь, джойстик, трекер, световое перо, дигитайзер, сканер

 2. Блок памяти: блок памяти хранит данные программных инструкций и результаты вычислений и т.д. Блок памяти классифицируется как: • Первичная/основная память • Вторичная/вспомогательная память Первичная память представляет собой полупроводниковую память, обеспечивающую доступ на высокой скорости.Бегать Инструкции временной программы и операнды хранятся в основной памяти. Основная память есть снова классифицируется как ПЗУ и ОЗУ. ПЗУ содержит системные программы и процедуры прошивки такие как BIOS, POST, драйверы ввода-вывода, которые необходимы для управления оборудованием компьютер. Оперативная память называется памятью для чтения/записи или пользовательской памятью, в которой хранится время выполнения. инструкция программы и данные. Хотя первичное хранилище необходимо, оно по своей природе неустойчиво. и дорого. Дополнительные требования к памяти могут быть предоставлены в качестве вспомогательной памяти более дешевая стоимость.Вторичные воспоминания по своей природе энергонезависимы.

3. Арифметико-логическое устройство: АЛУ состоит из необходимых логических цепей, таких как сумматор, компаратор и т. д., для выполнения операций сложения, умножения, сравнения двух числа и т. д.

4. Блок вывода: Компьютер после вычисления возвращает вычисленные результаты, ошибка сообщения и т. д. через блок вывода. Стандартное устройство вывода — видеомонитор, LCD монитор. Другими устройствами вывода являются принтеры, плоттеры и т. д.

5. Блок управления: Блок управления координирует действия всех блоков, выдавая управляющие сигналы.Сигналы управления, выдаваемые блоком управления, управляют передачей данных, а затем происходят операции. Блок управления интерпретирует или принимает решение об операции/действии.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.