Урок 4. Хранение и картинка

Серия · 5 мин

Разминка · 15 мин

Мем недели

Почему так происходит и почему USB-C эту проблему решил, расскажем в конце.

Теория 1 · 40 мин

Диски: память, которая не забывает

На прошлом уроке мы узнали, что оперативная память всё забывает при выключении. Значит, нужно место, где файлы будут лежать годами: система, игры, фотографии. Это накопитель, или просто диск. Сейчас есть два главных вида: HDD и SSD.

HDD: жёсткий диск

HDD (Hard Disk Drive) похож на маленький проигрыватель пластинок. Внутри крутятся гладкие металлические блины со скоростью 5400 или 7200 оборотов в минуту. Над ними на расстоянии тоньше волоса летает головка и намагничивает крошечные участки: намагничено в одну сторону значит 1, в другую значит 0.

Чтобы прочитать файл, головке нужно доехать до нужного места, а блину повернуться. Это долго по меркам компьютера. Зато HDD дешёвый: за те же деньги он вмещает в несколько раз больше, чем SSD.

Слабое место: движущиеся части. Если уронить работающий ноутбук с HDD, головка может чиркнуть по блину, и часть файлов пропадёт.

SSD: твердотельный диск

SSD (Solid State Drive) не имеет движущихся частей. Это плата с микросхемами флеш-памяти. Каждая ячейка хранит заряд, как крошечная ловушка для электронов. Заряд держится годами даже без питания.

SSD ничего не ждёт: ни поворота, ни головки. Поэтому Windows с SSD загружается за секунды, а не за минуту. Он бесшумный, лёгкий и не боится тряски. Бывает в корпусе 2,5 дюйма с разъёмом SATA или в виде маленькой планки M.2, которая вставляется прямо в плату. Самые быстрые M.2 работают по протоколу NVMe.

	HDD	SSD SATA	SSD M.2 NVMe
Внутри	Пластины и головка	Микросхемы	Микросхемы
Скорость	около 150 МБ/с	около 550 МБ/с	3000–7000 МБ/с
Шум	Шуршит	Тихо	Тихо
Цена за ТБ	Дешевле всех	Средняя	Дороже

Бит Байт Самый дешёвый способ оживить старый компьютер: поменять HDD на SSD. Наши школьные ПК тоже сразу станут бодрее.

Обновление висит на 99 процентах с утра до ночи

Флешки и карты памяти

Флешка и SD-карта устроены почти как SSD: те же ячейки флеш-памяти, только меньше, проще и медленнее. Поэтому флешку не стоит использовать как единственное место для важных файлов: дешёвые флешки ломаются без предупреждения.

Глубже: почему SSD «изнашивается»

Каждый раз при записи ячейка SSD чуть-чуть портится. Через несколько тысяч перезаписей она перестаёт держать заряд. Звучит страшно, но контроллер SSD равномерно распределяет запись по всем ячейкам. Обычному пользователю хватит на много лет. Производитель пишет ресурс в TBW: сколько терабайт можно записать, например 600 TBW.

Глубже: главное правило хранения файлов

Ломаются все диски. Вопрос не «сломается ли», а «когда». Поэтому важные файлы хранят минимум в двух местах: например, на компьютере и в облаке. Это называется бэкап. Подробнее о нём поговорим в месяце про безопасность.

Игра 1 · 15 мин

Теория 2 · 40 мин

Как получается картинка

Пиксели

Подойди к монитору очень близко или посмотри на него через лупу. Картинка состоит из крошечных квадратиков, они называются пиксели. Каждый пиксель состоит из трёх ещё более мелких лампочек: красной, зелёной и синей. Это RGB (Red, Green, Blue).

Яркость каждой лампочки задаётся числом от 0 до 255, то есть одним байтом. Красный на полную, остальные выключены: получается красный. Все три на полную: белый. Все выключены: чёрный. Смешивая яркости, получаем около 16 миллионов цветов (256 × 256 × 256).

255, 0, 0 → красный · #FF0000
0, 255, 0 → зелёный · #00FF00
255, 255, 0 → жёлтый · #FFFF00
255, 255, 255 → белый · #FFFFFF

Помнишь HEX с урока 2? Вот где он пригодился: каждый цвет записывают тремя байтами в HEX.

Разрешение и герцы

Разрешение показывает, сколько пикселей на экране. Full HD это 1920 × 1080: 1920 точек в ширину и 1080 в высоту, всего больше двух миллионов. 4K это 3840 × 2160, в четыре раза больше.

Частота обновления показывает, сколько раз в секунду экран рисует новый кадр. Обычные мониторы работают на 60 Гц, игровые на 144 Гц и больше. Чем выше частота, тем плавнее движение мышки и персонажей.

Видеокарта

Чтобы показать кадр, кто-то должен вычислить цвет каждого из двух миллионов пикселей, и сделать это 60 или 144 раза в секунду. Обычный процессор с такой кучей однотипной работы справляется плохо. Поэтому есть видеокарта, у которой свой процессор, GPU.

Разница такая: у CPU несколько очень умных ядер, а у GPU тысячи простых. Представь одного профессора и тысячу школьников. Профессор решит сложную задачу, а тысяча школьников быстрее раскрасит тысячу клеточек.

У видеокарты есть своя память, VRAM. В ней лежат текстуры, модели и готовые кадры. Иногда видеокарта встроена прямо в процессор: такой графики хватает для учёбы и видео, но для тяжёлых игр нужна отдельная.

Бит Байт Те же тысячи ядер отлично подходят для нейросетей. Поэтому ИИ-компании скупают видеокарты вагонами. Об этом в последнем месяце.

Чёрная точка на мониторе оказывается мухой и садится Биту на нос

Глубже: FPS и почему игра «лагает»

FPS (frames per second) показывает, сколько кадров в секунду успевает нарисовать видеокарта. Если монитор 144 Гц, а видеокарта выдаёт 40 FPS, монитор будет показывать одни и те же кадры по несколько раз, и картинка будет дёргаться. Если наоборот, видеокарта рисует 300 FPS на мониторе 60 Гц, лишние кадры просто не покажутся.

Глубже: что такое мёртвый и битый пиксель

Мёртвый пиксель всегда чёрный: он не светится совсем. Застрявший пиксель всегда горит одним цветом, например ярко-красным, потому что одна из трёх лампочек не выключается. Чаще всего это заводской брак матрицы, починить его дома обычно нельзя.

Игра 2 · 15 мин

Теория 3 · 30 мин

Разъёмы: что куда втыкать

Сзади у системного блока много разных отверстий. Хорошая новость: почти каждый разъём устроен так, что неправильно его не вставить. Если не лезет, не дави, а поверни или поищи другой.

Разъём	Для чего	Как узнать
USB-A	Флешки, мыши, клавиатуры	Прямоугольный. Синий внутри значит быстрый USB 3
USB-C	Телефоны, ноутбуки, зарядка	Маленький овальный, любой стороной
HDMI	Монитор, телевизор	Широкий, со скошенными углами
DisplayPort	Игровые мониторы	Один угол срезан
VGA	Старые мониторы	Синий, с винтами и 15 штырьками
Ethernet (RJ-45)	Сетевой кабель	С защёлкой, рядом мигают лампочки
Аудио 3,5 мм	Наушники (зелёный), микрофон (розовый)	Круглое гнездо

Внутри корпуса

SATA: тонкий плоский разъём с буквой Г для HDD и SSD. Рядом второй, пошире, для питания.
M.2: маленький слот прямо на плате для SSD-планки.
PCIe x16: длинный слот для видеокарты.
24 pin: самый широкий кабель от блока питания к плате.

Важный момент: куда подключать монитор

Если в компьютере есть отдельная видеокарта, монитор подключают к ней, а не к разъёму на материнской плате. Иначе картинку будет рисовать слабая встроенная графика, а дорогая видеокарта будет скучать. Это одна из самых частых ошибок новичков.

Глубже: почему USB-A вставляется с третьего раза

Разъём USB-A работает только одной стороной, а на глаз стороны почти не отличаются. Вероятность угадать с первого раза 50%, но мы ещё и вставляем криво, поэтому кажется, что ошибаемся всегда. USB-C сделали симметричным: контакты продублированы с обеих сторон, и он работает как угодно.

Бит Байт Всё, мы разобрали компьютер целиком! В конце месяца большой тест по урокам 1–4. Повтори игры, они как раз про это.

Босс урока · 15 мин

Дома · около 60 мин

Повтори и сделай ДЗ

Коротко

HDD: пластины и головка, дешёвый, медленный, боится ударов.
SSD: микросхемы, быстрый, тихий. Самые быстрые M.2 NVMe.
Пиксель это три лампочки RGB, яркость каждой от 0 до 255.
Разрешение: сколько пикселей. Герцы: сколько кадров в секунду.
GPU: тысячи простых ядер, своя память VRAM.
Монитор подключают к видеокарте, а не к плате.

Сыграй ещё раз в игры выше: задания каждый раз новые. Потом заполни домашнее задание. Делай его сам, без подсказок: так ты заработаешь XP честно.

Большой тест месяца

Учитель скажет, когда открыть тест. Он по всем урокам месяца, 20 вопросов.

Хранение и картинка: диски, видеокарта, порты