Что происходит с компьютером
Для того чтобы понять основные принципы работы компьютера, не помешает ознакомиться с его устройством, хотя бы в общих чертах.
Основой компьютера является материнская плата , к которой подключаются все остальные устройства.
От архитектуры (конфигурации) материнской платы зависит и то, сколько дополнительных устройств может быть подключено к компьютеру. Также, материнская плата является распределителем питания для всех устройств.
BIOS — Basic Input/Output System — (Базовая Система Ввода/Вывода) — первичный программный код, который записан в постоянное запоминающее устройство, находящееся на материнской плате. По своей сути BIOS это первичный язык (азбука) компьютера, который позволяет ему обнаруживать все внутренние подключенные к материнской плате устройства, работать с ними, а также содержит первичные базовые команды, которые позволяют компьютеру осуществлять загрузку более серьезного программного обеспечения.
Если сравнить компьютер с новорожденным ребенком, то BIOS это набор первичных инстинктов, с которыми ребенок рождается на свет. Он ещё ничего не знает, но уже может смотреть, кричать, хаотично двигать ручками и ножками, слышать звуки, ощущать прикосновения, запоминать какую-то незначительную информацию. У новорожденного ребенка уже всё работает, но совершенно хаотично и несистематизировано. Возможности новорожденного ребенка сильно ограничены.
Процессор — мозг компьютера. Процессор совершает все вычислительные операции. Вычислительной операцией называется абсолютно всё. Пользователь может видеть на экране текст, либо цветные картинки, либо слышать музыку из динамиков, для компьютера это всё — вычислительные операции. Компьютер работает с цифровыми значениями. Для него существуют только цифры и сочетания цифр. Все исходные данные, а также результаты вычислений записываются в оперативную память.
Оперативная память сохраняет информацию только при поддержке питания. При обесточивании, вся информация из оперативной памяти безвозвратно исчезает. Оперативная память работает в паре с процессором и от её объема зависит продуктивность процессора. К примеру, если требуется обработать файл, который может быть целиком загружен в оперативную память, он будет обработан в ней процессором, а потом сохранен на жесткий диск.
В этом случае, недостаточный объем оперативной памяти может быть частично компенсирован её быстродействием. Если обмен данными происходит быстро, то пользователь не обнаружит задержки — когда часть обработанного файла была сохранена на жесткий диск, а на освободившееся в оперативной памяти место был загружен следующий фрагмент файла.
Жесткий диск в обиходе имеет несколько названий. Иногда его называют HDD — сокращение от Hard Disk Drive, а также можно услышать: Винчестер, Винт, Хард или Хард-диск . Жесткий диск является постоянным запоминающим устройством, которое способно хранить информацию даже при полном отключении электроэнергии.
Когда возникают сбои в работе компьютера или перепады напряжения в электросети, та информация, которая была сохранена на жестком диске, не утрачивается и не теряется.
Видеокарта служит для просчета изображения и вывода его на экран. По своей сути, видеокарта это мини-компьютер, который находится внутри большого компьютера. Видеокарта имеет свой собственный процессор и свою собственную оперативную память, в которой происходит просчет изображений и виртуальных сцен.
Видеокарта берёт на себя часть задач, связанных с просчетом изображения, чтобы этим не приходилось заниматься основному процессору компьютера.
Файл подкачки это зарезервированная область на жестком диске, которая используется для хранения виртуальных страниц и создаётся операционной системой автоматически. Обычно, система создаёт файл подкачки в полтора раза больше, чем имеется в наличии оперативной памяти, если пользователь не указал иные размеры. Файл подкачки позволяет расширить общий объем виртуальной памяти и обеспечивает быстрый доступ к уже просчитанным виртуальным страницам, чтобы избавить компьютер от необходимости просчитывать страницу каждый раз при обращении к ней.
Звуковая карта это аналог видеокарты, с той разницей, что звуковая карта занимается воспроизведением звука, дабы не отвлекать на эту задачу центральный процессор компьютера. Но поскольку воспроизведение звука не является столь сложной задачей, как воспроизведение видео, в большинстве случаев, звуковая карта интегрирована в материнскую плату и является её неотъемлемой частью.
Дополнительную звуковую карту устанавливают только в тех случаях, когда требуется высококачественный, студийный звук, который будет выводиться не на компьютерные колонки, а на профессиональную аудиоаппаратуру. В других случаях, использование отдельной звуковой карты не имеет смысла.
CD/DVD-ROM это устройство чтения компакт-дисков формата CD или DVD. Устройство используется для воспроизведения (чтения) аудио или видеофайлов, просмотра фотоальбомов, а также — установки операционной системы с загрузочного компакт диска на жесткий диск компьютера. Помимо чтения дисков, такое устройство может производить запись на CD или DVD диск.
Порты USB универсальные порты, которые были разработаны для подключения к компьютеру различных внешних устройств: смартфон, цифровая камера, флеш-накопители, мышь, клавиатура, съемные жесткие диски, устройства беспроводной связи и многое другое. При подключении устройства к порту USB, устройство сообщает компьютеру свою модель и другие исходные данные, которые позволяют компьютеру "найти общий язык" и работать с подключенным устройством.
Использование стандарта USB широко применяется в ноутбуках. Как правило, ноутбук может иметь два и более внешних порта USB, доступных пользователю. На самом же деле, таких портов гораздо больше, они находятся внутри ноутбука, не имеют стандартного внешнего разъема, поскольку, к ним постоянно подключены второстепенные внутренние устройства ноутбука: веб-камера, тачпад, встроенный микрофон, встроенные модули Wi-Fi и Bluetooth, а также устройства чтения карт памяти.
Использование стандарта USB широко применяется в ноутбуках. Как правило, ноутбук может иметь два и более внешних порта USB, доступных пользователю. На самом же деле, таких портов гораздо больше, они находятся внутри ноутбука, не имеют стандартного внешнего разъема, поскольку, к ним постоянно подключены второстепенные внутренние устройства ноутбука: веб-камера, тачпад, встроенный микрофон, встроенные модули Wi-Fi и Bluetooth, а также устройства чтения карт памяти.
1. Исключите лишние программы из списка автозагрузки
После установки некоторые программы автоматически добавляются в список автозагрузки. Такие приложения начинают работу сразу после запуска Windows независимо от того, используете вы их или нет. Они остаются всегда активными, а потому расходуют оперативную память и мощность процессора.
Когда программ в списке автозагрузки становится слишком много, на них уходит заметная часть системных ресурсов. В результате компьютер начинает работать медленнее, чем обычно. Особенно если он не может похвастать мощной аппаратной начинкой.
Щёлкните правой кнопкой мыши по панели Windows 10 и выберите «Диспетчер задач». Затем нажмите «Подробнее» → «Автозагрузка».
В открывшемся списке найдите программы, в постоянной работе которых вы не нуждаетесь. Кликайте по ним правой кнопкой мыши и выбирайте «Отключить».
6. Переустановите, обновите или восстановите Windows
Разработчики Microsoft хорошо оптимизировали последнюю версию операционной системы, поэтому она работает быстрее, чем Windows Vista, 7 и 8. Если у вас одна из этих устаревших версий, подумайте над установкой Windows 10. Это может ускорить ваш компьютер.
Если у вас уже установлена десятая версия, обновите её до актуального состояния в «Центре обновления Windows». Если компьютер продолжает тормозить даже с последним обновлением, попробуйте восстановить Windows. Это поможет, если скорость системы упала в результате программного сбоя.
Принцип работы
При включении питания компьютера, в первую очередь, блок питания подаёт напряжение на материнскую плату, а через неё уже на все прочие устройства компьютера. Следующим этапом происходит чтение информации из постоянного запоминающего устройства BIOS, что позволяет компьютеру обнаружить все внутренние устройства, которые к нему подключены. В соответствии с настройками BIOS производится загрузка с дискеты, компакт-диска, запоминающего устройства подключенного к USB-порту или HDD.
В классической настройке BIOS приоритеты были расставлены следующим образом: В первую очередь производится загрузка с диска "A" или "B" - эти буквы всегда отводились под дискету (флоппи-диск). Если указанные дисководы пусты, осуществить загрузку с диска "C" - Жесткий диск компьютера. Позже, когда дискеты практически вышли из обихода, настройку BIOS изменили. Приоритет загрузки отдали устройству чтения компакт-дисков CD-ROM. Если в этом устройстве нет диска, произвести загрузку, опять же, с диска "C". Подобная настройка BIOS позволяла без лишних хлопот установить операционную систему с загрузочного диска. Достаточно было вставить компакт-диск с установочными файлами операционной системы в дисковод, и компьютер начинал загружаться с компакт-диска, выходил в режим установки операционной системы. Позже, когда компьютеры стали продаваться с уже заранее установленной операционной системой, настройку BIOS поменяли и принудили компьютер в любом случае загружаться с диска "C", игнорируя другие устройства. Итак, загрузив BIOS, определив подключенные устройства, компьютер начинает загрузку операционной системы. В большинстве случаев это происходит с жесткого диска "C" или из раздела "C" находящегося на жестком диске. Помимо загрузки самой операционной системы, производится загрузка всех необходимых драйверов для обнаруженных устройств, подключенных в данный момент к компьютеру. В процессе работы, компьютер четко следует заданному алгоритму.
Говоря простым языком, компьютер четко выполняет инструкции, которые написаны для него человеком (программистом). Компьютер не может ошибаться, это было исключено ещё на заре развития кибернетики. Частично поврежденные элементы исключаются из работы. Либо, если повреждения значительны, компьютер отказывается работать совсем. Таким образом, все ошибки, возникающие в работе компьютера, полностью лежат на совести программиста. Если программа была написана с нарушением компьютерной грамматики, компьютер, обнаружив ошибку, откажется выполнять программу. Однако, чаще бывает, что программа написана безукоризненно, но содержит логическую ошибку, которую компьютер обнаружить не способен. Говоря простым языком, все команды написаны верно, но среди них отсутствует необходимая, либо присутствует команда, которая противоречит другой команде. Тогда компьютер берется выполнять программу, пока не дойдет до ошибки, где и происходит сбой в работе или зависание. Чаще всего, ошибки возникают по той причине, что программы были написаны разными программистами, которые не могли учесть всех тонкостей, не зная заранее — что написано другим.
Алгоритм это четкая, пошаговая инструкция, предусматривающая различные варианты развития событий. Без учета различных вариантов, работа компьютера с пользователем ограничивалась бы только запуском и выполнением программы, следующей одним, заранее написанным сценарием. Возможность менять ход сценария, делает компьютер уникальным и единственным устройством в своем роде.
Произвольные изменения настроек
Если приложения начинают вести себя странно и изменять настройки системы без вашего разрешения, то компьютер, вероятно, заражён вирусом. Он всеми силами будет пытаться сделать так, чтобы вы его не удалили.
Часто изменения заметны в первую очередь в браузере. Инфекция может отключить определённые функции, сменить домашнюю страницу или стандартный поисковый движок. Иногда эти же действия совершают расширения, только вышедшие на рынок. Так разработчики продвигают свои творения. Эти надстройки можно смело удалять. Также обратите внимание на непонятно откуда взявшиеся иконки на рабочем столе.
Впрочем, изменения настроек могут не нести вреда — программы периодически вносят изменения в работу системы для того, чтобы правильно функционировать. Просто следите, чтобы эти изменения не применялись без предупреждения, а также не затрагивали браузер и приложения для обеспечения безопасности.
Чтобы предотвратить вредоносные действия, откатитесь до первоначальных настроек, например снова установите ту домашнюю страницу браузера, которая у вас была. Проведите полную проверку системы на вирусы. Если заметите, что изменения вносит программа или расширение браузера, удалите его.
Насколько глубоко мы погрузимся в тему?
Давайте для начала в общих чертах поговорим об уровнях на которых можно рассматривать компьютер. Каждый уровень основывается на предыдущем. Начнём с самого верха.
Уровень операционной системы. ОС можно рассматривать как:
- Менеджер ресурсов — память, жёсткие диски, принтеры, экран, клавиатура ограниченные ресурсы которые совместно используются запущенными на компьютере программами.
- Виртуальная машина — файл это наглядный пример виртуального объекта. Он представляет абстракцию данных на диске, API для работы с ним и так же добавляет концепцию прав доступа. Вместо файла могла быть концепция контейнера данных и совершенно другого API. Таких виртуальных объектов в ОС много.
- Платформа — ОС предоставляет программные модели и примитивы для построения программ. К примеру Windows Drivers Framework позволяет быстро разрабатывать драйвера, окна в Windows используются для построения сложных пользовательских интерфейсов. Dll — предоставляет модель расширения функционала программы через плагины, а так же механизм для реализации читалки экрана через ловушки клавиатуры (см. LowLevelKeyboard hook).
Уровень архитектуры компьютера. Он представлен материнской платой, которая имеет определённый форм-фактор, встроенные функции закодированные в микросхемах называемых чип-сетом и порты, через которые можно расширять функционал компьютера подключив графическую карту, сетевую карту, дополнительную оперативную память (RAM), жёсткие диски, клавиатуру и пр. Порты влияют на скорость работы и возможности компьютера, что и будет определять его назначение будь то сервер для обработки тысяч запросов в секунду, планшет для пользования Интернетом или игровой ПК с несколькими видеокартами. ОС абстрагирует особенности материнской платы.
Микросхемы выглядят как на картинке ниже и представляют собой мини-компьютер выполняющий простые программы для низкоуровневых задач, к примеру прочитать данные от клавиатуры и передать их дальше чтобы они достигли в конечном счёте процессора. Как правило реализованы в виде аналоговой непрограммируемой микросхемы или микроконтроллера, программируемого на языке С.
Материнскую плату можно рассматривать как колонию микросхем которые общаются между собой через шины и через них циркулируют данные от подключенных устройств к процессору и обратно. Чип-сет — это своего рода нервная система компьютера. Все чипы на материнской плате были изначально созданы чтобы работать друг с другом. Некоторые из них могут иметь особые функции, к примеру таймер или хранение настроек BIOS. Пожалуй самый важный из них тот что имеет встроенную программу (прошивку, BIOS, UEFI) которая начинает выполняться как только появляется электричество. Она находит жёсткий диск с загрузчиком Windows и передаёт тому управление который в свою очередь запускает исполняемый файл ОС, который можно назвать Windows10.exe, на самом деле NtOsKrnl.exe. BIOS знает что искать благодаря соглашению между производителями железа и операционных систем.
Вокруг материнской платы можно собрать мобильный телефон, игровую приставку, серверную станцию или умное устройство. На картинке ниже распространённые форм-факторы материнских плат.
Уровень микроархитектуры представлен процессором (CPU), это сердце материнки и весь чип-сет нужен для обслуживания CPU. Процессор это компьютер в компьютере, более мощный и продвинутый микроконтроллер которому не нужна прошивка, потому как поток команд подаётся на лету, когда планировщик потоков поменял контекст процессора. Функционал процессора делится на подсистемы, к примеру компонент занимающийся математическими и логическими операциями, математический сопроцессор, кэш. Какие-то из них раньше были отдельным чипом на материнской плате, но сейчас их сделали частью ЦПУ, например контроллер прерывания и микросхема под названием “Северный мост” что увеличило скорость работы.
Микроархитектура это не то же самое что архитектура. Весь функционал CPU разделён на компоненты, которые работают сообща. Эти компоненты и их взаимодействие и есть микроархитектура. На блок-схеме ниже они представлены цветными прямоугольниками и квадратиками.
Архитектура процессора это по сути документ который описывает какой функциональностью он должен обладать для того чтобы соответствовать к примеру архитектуре x86, x64 или ARM применяемой на мобильных устройствах. В этом документе описано какие должны поддерживаться команды, назначения регистров и логика работы. Создатели процессоров Intel, AMD, Эльбрус могут реализовывать эту функциональность как угодно и добавлять к ней новые возможности в виде команд, регистров, флагов, прерываний и если ОС знает о них то может использовать. В терминах ООП архитектура ЦПУ — это интерфейс, а микроархитектура — его реализация.
Логические схемы. Цветные прямоугольники с блок-схемы CPU состоят из логических схем, которые производят свои операции на последовательностях нулей и единиц. Процессор видит все данные и команды в виде битов (0 и 1), по формуле любое десятичное число можно представить в виде последовательности 0 и 1, а вот что значит конкретное число зависит от контекста. Это может быть код, цифра, буква. Арифметическое и логическое устройство (ALU) умеет производить сложение двух чисел через побитовые операции. Побитовые алгоритмы сложения, вычитания, умножения и деления давно известны, разработчикам логической схемы их только надо эффективно реализовать.
Уровень радиоэлементов. Физически аналоговые схемы полагаются на радиоэлементы, которые собственно и эксплуатируют законы физики. Преимущественно это полупроводники, т.е. в определённых условиях они могут проводить электричество, а могут и нет. Диод проводит ток только в одном направлении, если его выпаять, развернуть на 180 и впаять обратно, то ток через него проходить не будет. Транзистор пропускает ток только если есть напряжение на управляющей ножке. Человечество научилось делать транзисторы микроскопическими и потому их можно размещать на маленькой плате миллионами. На картинках ниже полупроводниковые радиоэлементы и обычный транзистор рядом с нано транзистором под электронным микроскопом.
Уровень законов физики. И наконец самый нижний уровень — это уровень законов физики которые заключены в полупроводниковые радиоэлементы.
Мы будем много говорить про уровень ОС и чуть меньше про архитектуру компьютера, микроархитектуру, аналоговые схемы и радиоэлементы. К последней части у вас должно быть понимание как это всё работает вместе.
Медленная работа и невосприимчивость к командам
Если компьютер начал медленно работать, то это не всегда означает, что вы подхватили вирус. Может оказаться, что злоумышленники используют ваше устройство в своих целях, например для рассылки спама или майнинга криптовалют.
Запустите тщательное сканирование на вирусы. Затем проверьте программы, работающие в фоне. В Windows откройте «Диспетчер задач», на macOS — «Мониторинг системы». Вы увидите список активных программ. Среди них будут как знакомые названия, так и не очень. Но если вы не узнаёте какой-то процесс, это не означает, что он вредоносный: лучше поищите информацию о нём в Сети.
Если проверка на вирусы результатов не дала и вы не можете найти ничего подозрительного в активных процессах, виновником медленной работы может быть безобидная программа с ошибками. Одно за другим закройте все открытые окна и снова запустите эти приложения. Если вы видите, что программа потребляет слишком много памяти, без зазрения совести удаляйте её.
Стоит также отметить, что низкая производительность может быть симптомом того, что компьютер устаревает.
На всех компьютерах периодически выскакивают ошибки. Но если они появляются без остановки, то пора заволноваться.
Проблема может быть как в неправильно функционирующем аппаратном обеспечении, так и в вирусе.
Если вы выясните, что ошибка связана с конкретной программой, то достаточно будет её удалить и заново установить. Но не все проблемы решаются так просто. Если текст ошибки короткий, то найти информацию в Сети может быть трудно.
Если и это не помогает, проведите самую сложную проверку на вирусы, какую только можете. В качестве крайней мере сделайте резервную копию приложений и файлов и переустановите Windows или macOS. Если же ошибка никуда не пропала, то дело, вероятно, в комплектующих. В этом случае без ремонта не обойтись.
5. Отключите лишние службы Windows
Службы Windows — это специальные программы, которые в фоновом режиме выполняют различные системные функции. Некоторые из них действительно важны для корректной работы компьютера. В других же необходимость возникает крайне редко или вообще никогда.
Иногда отключение неиспользуемых служб может ускорить работу системы. Но учтите, что ощутить результат смогут разве что владельцы самых слабых компьютеров, поэтому не всегда затраченное на это время окупается.
Из чего состоит Windows?
Абстракция или же разбиение на компоненты есть во всех сферах программирования и интуитивно понятно что Windows тоже делится на какие-то компоненты. Под компонентом понимается какая-то единица функциональности — ООП класс, файл, dll, папка. Компоненты на диаграмме ниже могут быть как индивидуальными *.sys, *.dll файлами, так и просто набором API сгруппированным логически через добавление префикса к имени функции, старая часть системы написана на C, а он не поддерживает классы. Новые части пишутся нередко на C++. В укрупнённом виде Винда выглядит так:
Давайте быстренько пробежимся по её компонентам снизу вверх:
- Hyper-V Hypervisor — слой виртуализации благодаря которому в Windows можно создать виртуальную машину. Иногда говорят, что Hyper-V это минус первый уровень привилегий, однако реализован он в одном уровне привилегий и адресном пространстве что и ядро ОС, за счёт использования слоёной архитектуры ОС ничего не знает о нём.
- HAL.dll — Hardware Abtraction Layer — изначально задумывался как абстракция над железом — чипсет, материнская плата, процессор — для того чтобы можно было перенести Windows на новую платформу реализовав новый HAL.dll, который будет выбран и скопирован во время установки. По сути это драйвер к устройствам материнской платы, к примеру таймерам, контроллеру прерываний. Сейчас его роль снижена, потому как многие драйвера материнки и чип-сета реализованы в ACPI.sys.
Если засечь подозрительное поведение компьютера максимально быстро, то его, скорее всего, не придётся нести в ремонт.
Прежде чем искать проблемы, убедитесь, что система нормально защищена. Можно положиться на антивирусы, поставляемые вместе с операционной системой, или выбрать какой-то самостоятельный продукт. Не будет лишним обзавестись запасным сканером вредоносного ПО, который не нужно устанавливать и который вы будете запускать только при необходимости. Вполне сгодится Microsoft Safety Scanner или Dr.Web CureIt!
Но вирусы — далеко не единственная причина возникновения проблем с компьютерами. Есть и другие сигналы, которые подскажут, что ваш компьютер может сломаться.
3. Освободите место на системном диске
Для быстрой работы Windows и установленных программ важно, чтобы на системном диске оставалось достаточно свободного пространства. Проверьте, не переполнен ли локальный диск, на который инсталлирована ОС. Обычно это диск C. Желательно, чтобы свободным было по крайней мере 20% пространства, что особенно актуально для SSD‑накопителей.
Если системный диск переполнен, удалите с него неиспользуемые файлы или перенесите их на другой локальный диск. Но не сотрите элементы, необходимые для работы системы. Если сомневаетесь, нужен ли вам тот или иной файл, лучше не удаляйте его.
Нажмите «Пуск» и начните набирать «Очистка диска», затем откройте появившуюся программу. Выберите системный диск, нажмите OK, затем выберите данные, которые можно удалить, и нажмите «Очистить системные файлы».
Также вы можете настроить автоматическую очистку накопителей компьютера.
Для этого нажмите «Пуск» → «Параметры» → «Система» → «Память» → «Настроить контроль памяти или запустить его». Укажите, какие данные можно удалять автоматически: файлы в корзине, загрузки и временные данные приложений. И выберите, как часто это делать.
Наконец, можно воспользоваться бесплатной утилитой TreeSize Free. Она проанализирует диск и отсортирует его файлы и папки по размеру. Так вы быстро увидите, что именно занимает пространство.
8. Установите более мощные комплектующие
Если ничего из перечисленного выше не помогло, ваш компьютер может быть просто слишком слабым для возложенных на него задач. Тогда поможет только замена всего устройства или его отдельных комплектующих.
Самый большой буст к скорости загрузки системы и программ даст установка Windows 10 на SSD.
Также скорость системы зависит от процессора и оперативной памяти. Производительность во время игр в большей степени обусловлена мощностью видеокарты. Когда ваш компьютер начнёт тормозить в следующий раз, запустите «Диспетчер задач» и посмотрите, какая часть ПК нагружена больше всего: процессор, оперативная память, диск или видеокарта. Это и будет «бутылочным горлышком» системы.
Ознакомьтесь с нашей большой инструкцией, чтобы узнать, как провести апгрейд железа вашей системы.
Странные звуки
Если компьютер отказывается включаться, то это знак проблем с комплектующими: они либо износились, либо что-то привело к их поломке. Но также стоит внимательно отнестись к повторяющимся звукам. Они могут указывать на то, что внутри компьютера скоро что-то выйдет из строя.
Если вы услышали что-то подозрительное, немедленно сохраните свои данные на другом компьютере или в облачном сервисе. Даже если шумы возникают лишь изредка, никогда не будет лишним создать резервную копию важной информации.
Когда убедитесь, что ваши файлы в безопасности, попытайтесь обнаружить источник проблемы. Если у вас ноутбук, вспомните, роняли ли вы его когда-нибудь и разливали ли что-нибудь на клавиатуру. Всё это может ускорить деградацию устройства. Если компьютер относительно новый, то дело может быть в инородном предмете — почистите разъёмы баллончиком со сжатым воздухом.
Если странные звуки не исчезли, проведите диагностику системы. Например, для проверки жёсткого диска на Windows можно взять на вооружение бесплатную утилиту CrystalDiskInfo. На macOS можно воспользоваться встроенными средствами. Кстати, проблемы с внутренними компонентами также могут вызывать перегрев, случайные ошибки и сильное снижение производительности.
Лучше не пытаться чинить компьютер дома — сразу несите его в сервисный центр. А если устройство очень старое, то оптимальным вариантом станет его замена.
Более подробно о разделении на клиент-сервер
Разделение на клиент и сервер реализовано при помощи встроенной функциональности CPU, разделения памяти и программных проверок.
Производители оборудования сотрудничают с разработчиками ОС, поэтому в процессоре есть механизмы созданные с учётом потребностей создателей операционных систем. Во всех современных процессорах реализован механизм ролей пользователя, где под пользователем понимается исполняемый в данный момент код. В веб приложениях роль залогиненого пользователя хранится в какой-то переменной и помимо понятного названия Admin или User имеет Id этой роли который чаще и используется при авторизации, потому как сравнивать числа быстрее и проще чем строки. В процессоре роль текущего пользователя хранится в поле которое называется “кольцо безопасности” (Security Ring), а не “CurrentUser.Role.Id”. В большинстве процессоров это поле принимает четыре значения от 0 до 3. Windows использует 0 для роли которая называется “Режим Ядра”, потому как это самый привилегированный режим и самое большое значение для роли “Режим Пользователя”, потому как это самая ограниченная роль. Остальные роли не используются потому как различие между 0 и 1, 2 и 3 незначительное. Эти роли ограничивают страницы памяти которые могут быть адресованы, нельзя вызывать некоторые инструкции или же нельзя их вызывать с определёнными аргументами. Так же есть ограничения на использование технологии I/O Ports для обмена данными с устройствами такими как клавиатура, но она уже лет 10 не используется. Переключение в режим ядра происходит через команду syscall, которая по индексу находит в массиве указателей на APIs Windows функцию которую надо вызвать. Указатель на этот массив сохраняется в специальном регистре процессора во время загрузки ОС.
Прерывания могут генерироваться не только процессором но и внешними устройствами (клавиатура, мышь) или программным кодом. Планировщик потоков устанавливает таймер который с интервалами равными одному кванту (по умолчанию около 15мс, в Windows Server больше) генерирует прерывание чтобы по внутреннему алгоритму назначить другой поток на исполнение. Пошаговое исполнение программы в Visual Studio так же полагается на механизм прерываний — у процессора устанавливается флаг, который после каждой команды вызывает прерывание которое обрабатывает Windows Debugging Engine и уведомляет через API Visual Studio.
Разделение памятью реализовано благодаря виртуальной памяти. Ранее я говорил что ОС это менеджер ресурсов и виртуальная машина. Даже если у вас 1Гб RAM 32х битный Windows будет работать так как если бы у вас было 4Гб оперативки, т.е. реально у вас 1Гб, а виртуально 4Гб. Современные компьютеры основаны на теоретической модели машины Тьюринга или же архитектуре фон Неймана (с некоторыми изменениями). Согласно этим моделям память в компьютере это лента состоящая из ячеек размером один байт. Эти ячейки сгруппированы в страницы как правило по 4096 байт (4Кб), потому как:
64 битный адрес позволяет адресовать 16 экзабайт, это 18,446,744,073,709,551,616 ячеек памяти. Современные процессоры пока что не поддерживают так много RAM и поэтому используют только младшие 48 бит адреса, остальные 16 заполняются старшим разрядом. Поэтому Win x64 попросту не использует часть адресов, которые помечены на рисунке выше чёрным. Но это не значит, что 64х битный Windows “видит” 256 Tb оперативки. Максимум 8TB виртуальной памяти на архитектуре IA64 и 7TB на x64. Предел физической памяти поддерживаемой Windows 10 — 2TB, потому как с большим количеством Винда не тестировалась. Объём поддерживаемой RAM в Windows 10 определяется во многом редакцией ОС, чем дороже тем больше.
Почему ячейки памяти пронумерованы шестнадцатиричными (HEX) числами, а не десятичными или двоичными? Адрес ячейки это не просто порядковый номер, в нём закодировано три числа по которым эту ячейку можно отобразить на физическую память. Первые два это индексы по которым находится конкретная страница виртуальной памяти, а третье число — смещение от начала страницы. CPU и ОС здесь работают в связке — ОС предоставляет структуру данных по которой CPU находит страницу виртуальной памяти и копирует её в физическую. По HEX номеру можно сразу увидеть как выровнен в памяти адрес. Формат двоичного числа слишком громоздкий, 32 бита (или 64) трудны для восприятия. Десятичный формат — показывает слишком мало информации, тогда как HEX удобный компромисс между десятичной и двоичной системами, средами людей и машин.
Программный способ разделения на клиент-сервер (режим ядра-режим пользователя) гораздо скучнее перечисленных выше механизмов. Процессы и потоки могут быть помечены специальными аттрибутами или же мы можем хранить список указателей на потоки/процессы и проверять их в коде. Если вы хоть раз делали авторизацию в веб-приложении, то хорошо понимаете о чём я говорю.
4. Обновите драйверы
Эти мини‑программы управляют работой комплектующих, из которых состоит компьютер. Со временем изготовители видеокарт и других аппаратных частей совершенствуют драйверы для своих устройств, добиваясь их максимальной производительности. Таким образом, свежие версии могут повышать скорость работы компьютера.
Существуют специальные сервисы, которые проверяют систему на предмет устаревших драйверов. Лучший из них — Snappy Driver Installer. Загрузите и запустите его, и он установит обновления мини‑программ в автоматическом режиме. Или скачайте свежие версии драйверов с сайта производителя вашего ПК и инсталлируйте их вручную.
Случайные всплывающие окна в браузере
Всплывающие окна в интернете видел, наверное, каждый. Сам по себе факт их появления не несёт вреда, но если их слишком много и они предлагают загрузить что-то подозрительное, то компьютер в опасности.
Часто такие уведомления выглядят неестественно, ярко и вычурно: злоумышленники делают всё, чтобы привлечь внимание доверчивых пользователей, но не всегда делают это умело.
Если такие окна продолжают появляться, проверьте список браузерных расширений. Например, в Chrome они находятся во вкладке главного меню «Дополнительные инструменты», в Firefox — в меню «Дополнения». В Safari надстройки можно отыскать в параметрах. В любом популярном браузере расширения находятся в пределах видимости — глубоко в настройках копаться не придётся.
Удалите все ненужные надстройки и посмотрите, исчезла ли проблема. Если нет, переустановите браузер. Проведите проверку на вирусы — возможно, появление всплывающих окон вызывает что-то за пределами вашего интернет-обозревателя.
Двоичный код
Двоичный код, как система сохранения данных, появился очень давно. Известно, что ещё во времена древних инков использовался данный принцип передачи информации. На верёвке завязывались узелки, которые означали единицу, а отсутствие узелка означало ноль. Позже система была забыта, но с появлением электроники, снова возродилась. Чтобы найти золотую середину, необходимо познать обе крайности. Это правило актуально и для электроники.
Учитывая несовершенство первых компьютеров, проще было обозначить само наличие сигнала или его отсутствие, чем пытаться опираться на прочие характеристики электрического тока, которые могли быть сильно искажены помехами, но которые пытались использовать — как альтернативный путь развития кодирования. Одно время, разрабатывались процессоры, которые также реагировали на частоту электрического тока. Каждая частота имела собственное значение.
Слабое место подобного метода заключается в том, что любые помехи могут искажать исходный сигнал, что приведет к искажению данных — ошибке. Защитить устройство от посторонних помех довольно сложно, да и генерация импульсов различной частоты тоже усложняет задачу. Поэтому подобный путь передачи и хранения данных не получил широкого распространения.
Инженеры пошли более простым и безошибочным путем. Наличие сигнала, в определенный промежуток времени, стали рассматривать — как единицу, отсутствие сигнала, за такой же промежуток времени, взяли за ноль. Таким образом, сформировалась основа двоичного кода, которой присвоили обобщенное название бит . Для этого случая вполне справедлива поговорка: Отсутствие результата — тоже результат . И действительно, в двоичном коде, единица это один бит информации. Ноль (отсутствие сигнала) также является одним битом информации.
Один бит (ноль или единица) занимает одну ячейку памяти. Правда, из одного бита информации, даже из двух — много пользы не выжмешь. Можно поиграть с их чередованием. Скажем, выражение 00 имеет одно значение, выражению 01 можно присвоить — другое, следовательно, появляется возможность записать ещё два значения: 10 и 11. Всего четыре комбинации из двух битов.
Этого явно недостаточно для передачи и сохранения сложной информации. Если же использовать не два, а три бита, то возможных вариантов становится уже не четыре, а восемь: 000, 001, 010, 100, 101, 110, 011, 111. Увеличение количества бит всего на один — увеличивает количество возможных вариантов вдвое. Использование восьми бит даёт уже 256 вариантов комбинаций и этого вполне достаточно для того, чтобы присвоить каждому варианту свой собственный символ или определенную команду. Получается, что восемь бит уже могут иметь определенное значение и смысл. По этой причине, запись, состоящая из восьми бит, получила название байт .
Подобная схема и легла в основу BIOS , благодаря чему компьютер способен понимать буквы латинского алфавита, цифровые значения от 0 до 9, а также — специальные символы, использующиеся в программировании.
4 марта компания Microsoft объявила о приостановке новых продаж в России. Это связано с тем, что США и ряд других стран мира наложили на нашу страну дополнительные санкции в связи с ситуацией на Украине. Microsoft – поставщик операционной системы Windows, ставшей потребительским стандартом для ПК, а также ряда важных потребительских сервисов и профессиональных платформ. Разбираемся, какие могут быть последствия этого шага для пользователей компьютеров и как их минимизировать.
Самое важное: речь на данный момент идет только о приостановке (не полной отмене) новых продаж (а не поддержки уже приобретенных россиянами продуктов компании). Это значит, что серверные решения, платформы баз данных и другие продукты для компаний и разработчиков пока что остаются в строю, несмотря на государственную принадлежность. Им не грозит ни удаленное отключение, ни даже прекращение поддержки, рассказал «МК» сотрудник ΙΤ-департамента одного из министерств Правительства Москвы, уже получивший по этому поводу разъяснения от представительства корпорации.
В государственных структурах продолжается и плановая замена операционных систем и другого ПО рабочих станций с продуктов Microsoft и других зарубежных поставщиков на отечественные сборки открытых операционных систем и продуктов. Этот процесс, рассказал собеседник «МК», стартовал еще несколько лет назад; российские ведомства сделали ставку на отечественный софт не только из-за его безопасности, но и ради экономии: современное офисное и иное ПО требует регулярных платежей, причем в адрес иностранной корпорации. Отечественные разработки и «прозрачны» для сил информационной безопасности, и не требуют подписки.
- Сейчас в самом сложном положении оказываются те, кто работает в последних версиях «Офиса», - рассказала «МК» специалист по технической поддержке российского сетевого ритейлера. - Программы работать не перестают, но может быть отключено «майкрософтовское облако» (пока работает) и невозможно оплатить подписку. Впрочем, ее трудно было оплатить еще несколько дней назад, когда Запад перестал принимать российские банковские карты. Тем, у кого такая проблема, можно порекомендовать немедленно эвакуировать все данные из «облака» на локальный компьютер или российский сервис, а взамен подписного варианта офисного пакета установить более старую версию либо бесплатный аналог — его хватает для 99% офисных нужд.
Остается пока непонятной судьба входящего в экосистему Microsoft коммуникационной платформы Skype – по всей вероятности, она если и будет функционировать, то лишь в базовом режиме, без платных сервисов.
- Что касается операционной системы, я советую простую вещь: отказаться от автоматических обновлений, - подчеркнула собеседника «МК». - Это возможно сделать во всех версиях Windows, искать эту опцию нужно в «Панели управления». Для Windows 7 нужно запустить «Центр обновления Windows», в левом меню выбрать «Настройка параметров», в Windows 10 «Параметры» - «Обновление и безопасность» - «Дополнительные параметры». Если изменения запрещены вашим системным администратором, проконсультируйтесь с ним.
Меня зовут Андрей Артемьев, я работаю в Microsoft над ядром ОС Windows 10, ранее я работал над Windows 10x (WCOS), XBox, Windows Phone и Microsoft Edge. Я хочу популярно в образовательных целях рассказать о том как работает компьютер на примере клавиатурного ввода и Windows 10. Данный цикл статей рассчитан в первую очередь на студентов технических специальностей. Мы рассмотрим какой путь проходит информация о нажатой клавише от клавиатуры до отображения в Notepad.exe. В виду обширности и междисциплинарности темы в статьях могут быть неточности, о которых сообщайте в комментариях. Какая-то информация может быть устаревшей в виду скорости с которой развивается Windows.
7. Убедитесь, что компьютер не перегревается
Причиной сильного падения производительности может быть перегрев компьютера. Особенно часто от такой проблемы страдают ноутбуки. Обычно это происходит во время игр или работы с тяжёлыми программами. Компьютер может тормозить, самостоятельно закрывать игры и приложения или даже выключаться. Корпус устройства, как правило, становится горячим.
Заметив признаки перегрева, попробуйте его устранить. Убедитесь, что кулеры работают и ничто не мешает хорошей вентиляции. Если с этим всё в порядке, можно попробовать разобрать устройство и почистить его от пыли.
Разборка компьютера может привести к потере гарантии, а неправильные действия способны повредить комплектующие. Если не уверены в себе, не рискуйте.
2. Почистите компьютер от мусора
Если вы были не очень внимательны, когда устанавливали программы, то можете обнаружить в памяти своего компьютера много «незваных гостей». Браузеры, дополнения для них, всякие MediaGet, а то и целый антивирус можно подхватить.
Всё это потому, что многие установщики приложений содержат скрытые рекламные модули и засоряют ими систему при инсталляции.
А некоторые производители ноутбуков встраивают свои малополезные программы, так называемые bloatware, в систему прямо перед продажей. Всё это очень часто приводит к медленной работе ПК.
Откройте «Пуск» → «Параметры» → «Приложения», пройдитесь по списку программ и поудаляйте всё ненужное. Освободите место на диске и другие ресурсы ПК.
Вдобавок не помешает обзавестись программой Unchecky, которая автоматически снимает галочки в установщиках. Это поможет меньше засорять компьютер впредь.
Основы Операционной Системы
Когда мы проходили в универе программирование на ассемблере у многих студентов был ступор от таких умных слов как “режимы ядра и пользователя”, под которыми на самом деле скрывается хорошо всем известная ролевая система аутентификации, на всех сайтах есть как минимум “Админ” имеющий доступ ко всем страницам и “Пользователь” имеющий ограниченный доступ. Точно так же роль “Ядро” имеет доступ ко всем возможностям CPU, а роль “Пользователь” может вызывать не все команды процессора и не со всеми аргументами. Поверх этой ролевой модели по принципу клиент-серверной архитектуры построена операционная система, где сервер это ядро, которое и реализовывает функционал ОС, а клиент — это пользовательские программы. В мире Web клиент и сервер разделены физически — это два разных компьютера общающихся по сети. В ОС клиент и сервер живут на одной машине и на одном железе. У сервера есть некий API который позволяет клиентам изменять его состояние, к примеру Twitter API позволяет создавать посты, логиниться и загружать ленту твитов в мобильный клиент. У Windows есть Win API, только более громоздкий в виду более широкого круга задач, на сегодняшний день у винды примерно 330 000 API плюс API для UWP apps. Если концепции Твитера более менее всем понятны — пост, пользователь, фид — то концепции ОС могут потребовать некоторого углубления в её внутренности. Поэтому API Windows могут быть трудно понятными без понимания внутреннего устройства ОС.
На самом деле под ядром понимают три разные вещи. Ядро как весь код ОС. Ядро как подсистема которая отвечает за механизмы ОС, такие как планировщик потоков, переключение контекста, обработка прерываний, свап виртуальный памяти на физическую (Kernel) и ядро подсистемы для поддержки других ОС — CSRSS.exe (Windows), PSXSS.exe (POSIX), OS2SS.exe (OS/2) или WSL (Windows SubSystem for Linux). В данном контексте понимается первый смысл — весь код ОС.
Когда на экране появляется окно, то в серверной части ОС (режим ядра) появляется структура данных которая описывает это окно — его положение на экране, размеры, текст заголовка, оконная функция через которую ОС даёт приложению среагировать на события. Поскольку подсистем в ОС много, то и структур данных описывающих один объект может быть несколько, к примеру информация о пользовательском процессе есть в компонентах:
- Executive — здесь логика работы ОС. В этом слое проверяется что могут и не могут делать процессы. Здесь хранится инфа о родительском процессе, параметры старта процесса (Process Environment Block), привязанный аккаунт пользователя, имя exe файла процесса.
- Kernel — здесь реализованы механизмы ОС, такие как планировщик потоков. Здесь хранится сколько времени процесс проводит в режиме пользователя и ядра, к каким процессорам привязаны его потоки, базовый приоритет потоков процесса.
- Windowing subsystem — инфа о GDI объектах которые используются для рисования в окне. Это такие примитивы как кисти, pen и пр.
- DirectX — всё что имеет отношение к DirectX: шейдеры, поверхности, DX-объекты, счётчики производительности GPU, настройки памяти графической памяти.
- Подсистема Windows которая представлена процессом CSRSS.exe (Client Server Runtime SubSystem). Windows ранее поддерживал ОС POSIX (процесс PSXSS.exe) и OS/2 (OS2SS.exe). В те времена возникла идея сделать и Windows такой же подсистемой, но эта было медленно и поэтому скоро часть CSRSS.exe перенесли в win32k.sys, который сейчас разбит на несколько файлов — win32k.sys, win32kbase.sys и win32kfull.sys. Здесь хранится информация о Process Group Data, Shutdown level, Session Data и пр.
Что такое компонент? Это логически сгруппированный функционал. Компонентом можно назвать ООП-класс, dll, папку, набор функций с общим префиксом, пространство имён, слой в архитектуре.
Читайте также: