Мозг и память: процессор, RAM, плата

Разминка: кто в компьютере думает

Как начать урок

Привет всем! Садитесь, доставайте телефоны, открывайте сайт курса и третий урок. Пока он грузится, давайте вспомним, где мы вообще находимся.

Мы с вами живём в Памятьвиле. Это город внутри компьютера, где живёт кот Бит из семьи Байтов. На прошлом уроке мы узнали, на каком языке в этом городе все разговаривают. На языке нулей и единиц. А сегодня мы пойдём в самый центр города. Туда, где стоит главное здание, в котором принимают все решения. И ещё посмотрим на огромный склад, где город держит всё, что ему нужно прямо сейчас. Ну и узнаем, откуда в городе берётся электричество и почему там так жарко.

Сегодня Бит проснулся рано, потому что услышал, что в центре города что-то гудит. Он пошёл на звук и нашёл огромное здание с тысячами окошек. В каждом окошке кто-то очень быстро щёлкал выключателем: вкл, выкл, вкл, выкл. Миллиарды раз в секунду. Бит спросил у охранника: «Что тут происходит?». Охранник ответил: «Тут думают». Бит удивился: «А о чём?». «Ни о чём. Делают, что сказали. Зато очень быстро». Вот в это здание мы сегодня и зайдём. А заодно узнаем, почему в этом районе Памятьвиля всегда жарко, как летом в Шымкенте, и зачем на крыше этого здания крутится огромный вентилятор.

Если говорить без сказок: сегодня мы разбираем три главные детали любого компьютера. Процессор, оперативную память и материнскую плату. И ещё блок питания и охлаждение в придачу. После этого урока вы сможете открыть любой системный блок и сказать: «Вот это процессор, это память, это плата, а вот эта коробка с проводами даёт всем ток». Это уже больше, чем знает половина взрослых.

Видите, что у меня на столе? Это не мусор, хотя выглядит похоже. Это внутренности старых компьютеров. К концу урока вы будете знать, как называется каждая штука и что она делает. Кто-нибудь уже узнаёт что-то? Не стесняйтесь, просто показывайте пальцем.

Вспоминаем прошлый урок

Прежде чем идти дальше, проверим, что осталось в голове с прошлого раза. Это быстро, пять вопросов. Отвечайте хором или поднимайте руки, как хотите.

Отлично. А теперь самое интересное. Помните, мы говорили, что внутри компьютера есть миллиарды транзисторов, которые включаются и выключаются? Так вот. Сегодня мы узнаем, где именно они живут. Самая большая толпа транзисторов собрана в одной детали. Она называется процессор. И именно он превращает все эти нули и единицы в игры, видео и сообщения.

Мем недели

Смотрите на мем. Сверху написано: «Когда открыл 47 вкладок в Chrome». А снизу: «Оперативная память: я ухожу из этой семьи». И кот Бит в шоке.

Кто из вас хоть раз открывал кучу вкладок? Поднимите руки. Так, почти все. А у кого компьютер или телефон после этого начинал тормозить? Вот. Тоже почти все. А кто знает, почему? Не бойтесь ошибиться, просто предположите.

Давайте я подскажу, в чём шутка, а полностью разберёмся после первой игры. Каждая вкладка браузера это, по сути, маленькая программа. В ней картинки, видео, реклама, скрипты, всё это надо где-то держать, пока вкладка открыта. И держит это компьютер в особой памяти, которая называется оперативная. Её много, но не бесконечно. Одна вкладка может съесть сто мегабайт, а тяжёлая, с видео или онлайн-игрой, и гигабайт. Сорок семь вкладок, и памяти становится тесно. Вот она и «уходит из семьи».

Chrome вообще знаменит тем, что любит оперативку. Про это в интернете тысячи мемов. Есть даже шутка, что Chrome это не браузер, а способ проверить, сколько у тебя памяти. Но если честно, Chrome не злодей. Он специально держит вкладки в памяти, чтобы, когда ты на них переключаешься, всё открывалось мгновенно, а не грузилось заново. Это обмен: скорость за память. И мы сегодня увидим, что в компьютере такой обмен встречается везде.

Ещё вопрос на подумать. Мем сделан про компьютер. А у телефона есть оперативная память? Есть, конечно. Когда вы смахиваете приложение, а потом открываете его снова, и оно запускается с нуля, это телефон выгнал его из оперативки, потому что места не хватило. Запомните это, сегодня ещё вернёмся.

Вот такой план на сегодня. Сначала узнаем, кто в компьютере думает. Потом, где он держит мысли. И в конце, почему ему так жарко и откуда он берёт ток. Поехали.

Процессор: тот, кто думает

Что такое процессор

Вот. Это процессор. По-английски CPU, это три буквы от слов Central Processing Unit. Переводится примерно как «центральное устройство обработки». Он маленький, правда? Размером с печенье. А при этом это самая важная и одна из самых дорогих деталей компьютера. Новый хороший процессор может стоить как неплохой телефон, сто с лишним тысяч тенге, а топовые и дороже.

Что он делает? Он выполняет команды. Вот и всё. Звучит скучно, но давайте разберёмся, что это значит.

Любая программа, которую вы запускаете, будь то Minecraft, TikTok, калькулятор или Word, внутри себя это огромный список очень простых команд. Настолько простых, что вы бы удивились. Например: «возьми число из памяти». «Сложи два числа». «Сравни, какое больше». «Если первое больше, перейди к команде номер такой-то». «Положи результат обратно в память». Вот примерно такие. Их не так много видов, пара сотен, может, тысяча. Но программа состоит из миллионов и миллиардов таких команд подряд.

И процессор берёт эти команды одну за другой и выполняет. Очень-очень быстро. Миллиарды команд в секунду.

Смотрите, как это выглядит на самом простом примере. Вы в игре подобрали монетку. У вас было 5 монет, стало 6. Что сделал процессор? Взял из памяти число 5. Взял число 1. Сложил. Получил 6. Положил 6 обратно в память, туда, где хранится ваш счёт. Четыре команды. А ещё ему надо проверить, коснулся ли персонаж монетки, убрать монетку с экрана, проиграть звук «дзынь», обновить цифру в углу. Каждое из этих действий это ещё сотни и тысячи маленьких команд. И всё это за доли секунды, пока вы даже моргнуть не успели.

Процессор не умный

Прочитайте, что говорит Бит на вашем сайте. «Процессор не умный. Он очень-очень быстрый и очень послушный. Ум у программиста, который написал команды».

Это важная мысль, я хочу, чтобы вы её запомнили. Процессор ничего не понимает. Он не знает, что такое Minecraft. Он не знает, что вы играете. Он не знает, что вот эти числа это ваши монетки, а вот эти это цвет пикселя на экране. Для него всё это просто числа, нули и единицы, про которые мы говорили на прошлом уроке. Ему сказали «сложи», он сложил. Сказали «сравни», сравнил.

Представьте самого послушного человека на свете, который при этом вообще не думает. Вы ему говорите: «Сделай бутерброд». Он стоит. Он не знает, что это. Тогда вы говорите: «Возьми хлеб. Положи на стол. Возьми нож. Отрежь кусок масла». И он делает ровно это. Если вы забыли сказать «открой холодильник», он будет стоять перед закрытым холодильником вечно. Вот это и есть процессор. Только делает он всё в миллиард раз быстрее.

Видите, как сложно дать точные команды? Вот поэтому программисты и нужны. Они как раз те люди, которые умеют разложить большую задачу «сделай игру» на миллиарды мелких «сложи, сравни, перейди». Ну, точнее, сейчас программисты пишут на удобных языках, а на команды для процессора их переводят специальные программы. Но суть та же.

Что внутри: миллиарды транзисторов

Помните транзисторы с прошлого урока? Крошечные выключатели, которые пропускают ток или не пропускают. Так вот, процессор состоит из них. Почти целиком. И их там очень, очень много.

Сколько, как думаете? В современном процессоре для компьютера десятки миллиардов транзисторов. В процессоре вашего телефона примерно так же: двадцать, тридцать миллиардов. Это больше, чем людей на Земле, в несколько раз. На Земле примерно 8 миллиардов человек. А в одном вашем телефоне транзисторов как три-четыре человечества.

И все они такие маленькие, что на кончике иглы их поместятся тысячи. Да что там тысячи, на самом деле намного больше. Их не видно ни глазом, ни в обычный школьный микроскоп.

Смотрите. То, что вы видите сверху, металлическая крышка. Она нужна, чтобы защищать то, что под ней, и чтобы забирать от него тепло. А под крышкой спрятан сам кристалл. Это тонкая пластинка кремния размером примерно с ноготь. Вот на этом ногте и живут все миллиарды транзисторов. А всё остальное, зелёная пластинка снизу, контакты, крышка, это просто «упаковка», чтобы кристалл можно было вставить в компьютер и подключить.

Снизу посмотрите на контакты. Их сотни, а у современных процессоров больше тысячи. По каждому бежит свой сигнал или ток. Через них процессор разговаривает со всем остальным компьютером.

Да. Ваш процессор сделан, по сути, из песка. Звучит как шутка, но это правда. Из песка получают кремний, его плавят и выращивают огромный кристалл, похожий на большую серую колбасу. Потом эту колбасу режут на тонкие круглые пластины, как сыр. Пластина размером с большую тарелку, около 30 сантиметров. И потом на этой пластине с помощью света рисуют транзисторы. Много-много слоёв, один на другом. На одной пластине получаются сотни процессоров сразу. Потом её разрезают на кусочки, каждый кусочек проверяют, и хорошие упаковывают вот в такую штуку, которую я держу.

Делают это на заводах, где воздух чище, чем в операционной больницы. Одна пылинка может испортить процессор, потому что пылинка в сотни раз больше транзистора. Поэтому люди там ходят в белых костюмах с головы до ног, как космонавты. Их даже называют «костюмы кролика». Если увидите фотки, где люди в белом стоят в жёлтом свете, это вот оно, завод процессоров. Жёлтый свет там, кстати, потому что обычный белый свет может испортить материалы, на которых «печатают» транзисторы. Почти как плёнка в старых фотоаппаратах.

Немного истории: от комнаты до ногтя

А давайте узнаем, как всё начиналось. Потому что когда-то компьютеры были совсем другими.

Один из первых электронных компьютеров назывался ENIAC. Его построили в США в 1945–1946 году. Как думаете, какого он был размера? Он занимал целую большую комнату. Весил примерно 27 тонн, это как несколько грузовиков. Вместо транзисторов в нём были электронные лампы, примерно 17 с половиной тысяч штук. Лампа похожа на маленькую лампочку, она тоже умеет пропускать ток или не пропускать. Но она большая, горячая и часто перегорает. Говорят, лампы в ENIAC перегорали так часто, что инженеры постоянно бегали и меняли их.

Потребляла эта махина примерно 150 киловатт. Это как сотня электрочайников, включённых одновременно. И при этом ENIAC умел делать несколько тысяч сложений в секунду. Несколько тысяч! А ваш телефон делает миллиарды. Получается, что телефон в кармане в миллионы раз мощнее, чем комната с компьютером восемьдесят лет назад.

Потом изобрели транзистор. Это случилось в 1947 году. Он делал то же самое, что и лампа, но был намного меньше, не грелся так сильно и почти не ломался. Компьютеры стали размером со шкаф. А потом придумали, как делать много транзисторов сразу на одном кусочке кремния. Это назвали микросхемой, или чипом.

И вот в 1971 году компания Intel выпустила первый процессор на одном чипе. Он назывался Intel 4004. В нём было около 2300 транзисторов. Две тысячи триста. А сейчас, напомню, десятки миллиардов. Его сделали, кстати, для японского калькулятора. То есть первый в мире процессор на одном чипе считал примеры в калькуляторе.

Есть такое правило, его называют законом Мура. Гордон Мур, один из основателей Intel, ещё в 1965 году заметил, что число транзисторов на чипе удваивается примерно каждые два года. И это правило работало десятилетиями. Каждые пару лет то же самое место вмещало в два раза больше транзисторов. Сейчас удваивать стало сложнее, транзисторы уже приближаются к размеру нескольких атомов, но инженеры всё равно что-нибудь придумывают.

И вот интересная штука для тех, кто играет в старые игры. Первая приставка Nintendo, та самая, на которой был Марио, по нашим меркам была очень слабой. Её процессор работал на частоте меньше 2 мегагерц. А в оперативной памяти было всего 2 килобайта. Два килобайта! Это меньше, чем одно ваше сообщение с картинкой. И на этом делали целые игры. Программисты тогда были настоящими волшебниками, они экономили каждый байт.

Такты: метроном внутри процессора

Теперь давайте разберёмся, как процессор понимает, когда делать следующую команду. Ведь миллиарды транзисторов должны работать вместе, слаженно, как оркестр. Если каждый будет переключаться когда захочет, получится каша.

Для этого внутри компьютера есть маленький метроном. Кто знает, что такое метроном? Кто занимается музыкой? Да, это такая штука, которая тикает: тик, тик, тик. И музыкант играет под этот ритм. Вот в компьютере тоже есть такой метроном, только тикает он с невероятной скоростью. Один тик называется такт. На каждом такте процессор делает очередной маленький шаг.

Скорость тиканья меряют в герцах. Это слово в честь немецкого учёного Генриха Герца, который изучал электромагнитные волны. Один герц, пишут «1 Гц», это один такт в секунду. Как наш хлопок.

А дальше начинаются приставки. Помните с прошлого урока: кило, мега, гига? Тут то же самое, только для герц считают ровно по тысяче, без всяких 1024.

• 1 килогерц (кГц) это тысяча тактов в секунду.
• 1 мегагерц (МГц) это миллион тактов в секунду.
• 1 гигагерц (ГГц) это миллиард тактов в секунду.

Обычный процессор сейчас работает на частоте примерно от 3 до 5 гигагерц. То есть тикает от трёх до пяти миллиардов раз в секунду. Вот, например, на коробке пишут «3,6 ГГц». Это значит, что метроном внутри тикает три миллиарда шестьсот миллионов раз в секунду.

Давайте попробуем это представить. Прочитайте на сайте блок «Представь». Если бы ты считал вслух по одному числу в секунду, без сна и еды: один, два, три, четыре... то до трёх миллиардов досчитал бы примерно за 95 лет. Целая человеческая жизнь. А процессор на 3 ГГц делает столько тактов за одну секунду. За одну!

А теперь вопрос посложнее. Свет, самое быстрое, что есть во Вселенной, пролетает за секунду примерно 300 тысяч километров. Это почти от Земли до Луны. А сколько свет успевает пролететь за один такт процессора на 3 ГГц? Примерно 10 сантиметров. Десять сантиметров! Длина вашей ладони. То есть процессор переключается так быстро, что свет за это время успевает пролететь только через ладонь. Вот почему детали компьютера стараются ставить поближе друг к другу. Даже скорость света для них уже имеет значение.

Больше гигагерц значит лучше?

Логичный вопрос: значит, процессор на 5 ГГц всегда лучше, чем на 3 ГГц? Почти всегда хочется сказать «да». Но нет. Не всегда.

Смотрите. Такт это просто тик метронома. А сколько работы процессор делает за один такт, зависит от того, как он устроен внутри. Один процессор за такт успевает сделать одну команду. Другой, более новый и хитрый, успевает за тот же такт сделать четыре или больше. Представьте двух бегунов. Один делает очень частые, но маленькие шаги. Другой шагает реже, но огромными шагами. Кто быстрее? Зависит от длины шага, а не только от частоты.

Поэтому новый процессор на 3 ГГц может быть быстрее, чем старый на 4 ГГц. Сравнивать частоту имеет смысл только у похожих процессоров одного поколения. Вот этот, который я держу в руках, может быть и на 3 ГГц, но он раза в три-четыре медленнее, чем современный на тех же 3 ГГц.

И ещё одна вещь. Частота у современных процессоров не одна. Когда вы ничего не делаете, процессор сбрасывает частоту, например, до 1 ГГц или даже ниже, чтобы меньше греться и меньше есть электричества. А когда запускаете игру, он разгоняется до максимума. На коробке часто пишут две частоты: базовую и максимальную, «турбо». Это как машина, которая в городе едет 40 км/ч, а на трассе может 150.

Ядра: несколько поваров на одной кухне

А теперь история, почему сейчас в процессоре несколько ядер. Это одна из самых интересных историй в компьютерах.

Раньше у процессора был один «исполнитель». Он брал команды по одной и выполнял. Все хотели, чтобы компьютеры были быстрее, и инженеры просто поднимали частоту. В 1990-х процессоры работали на десятках, потом на сотнях мегагерц. Примерно в 2000 году впервые перешли рубеж в 1 гигагерц. Это был праздник, компании Intel и AMD прямо соревновались, кто первым сделает гигагерцовый процессор. Победила, кстати, AMD, буквально на несколько дней раньше.

Потом Intel выпустила процессор Pentium 4. Обещали, что его частота дойдёт до 10 гигагерц. И частота действительно росла: 2, 3, почти 4 ГГц. А потом остановилась. Почему? Потому что процессор стал слишком сильно греться. Каждый раз, когда транзистор переключается, выделяется капелька тепла. Чем чаще переключается, тем больше тепла. На 4 гигагерцах процессоры того времени грелись так, что их было почти невозможно охладить. Инженеры шутили, что ещё немного, и на процессоре можно будет жарить яичницу. Или что по плотности тепла он скоро догонит ядерный реактор. Шутили, но не очень сильно преувеличивали.

И тогда инженеры придумали другой путь. Если одного исполнителя нельзя сделать ещё быстрее, давайте поставим в один процессор несколько исполнителей. Пусть работают одновременно. Каждого такого исполнителя назвали ядро. Первые двухъядерные процессоры для обычных компьютеров появились примерно в 2005 году. А сейчас у обычного процессора 6, 8, 12, 16 ядер, а у серверных бывает и больше сотни.

Прочитайте на сайте пример с кухней. Представь кухню. Один повар очень быстро режет, варит и жарит, но всё по очереди. Сначала суп, потом второе, потом салат. Четыре повара могут готовить четыре блюда одновременно. Пока один варит суп, другой жарит котлеты, третий режет салат, четвёртый печёт пирог. Обед будет готов намного быстрее.

Вот так и с ядрами. Одно ядро считает игру. Второе записывает видео для YouTube, если вы стримите. Третье держит Discord, чтобы вы слышали друзей. Четвёртое занимается Windows и всякими фоновыми делами: антивирусом, обновлениями, часами в углу экрана. Все одновременно, никто никому не мешает.

Кстати, у вас в телефоне тоже несколько ядер. Обычно восемь. И там хитро: часть ядер большие и мощные, а часть маленькие и экономные. Когда вы просто читаете сообщения, работают маленькие ядра, и батарея живёт долго. Когда запускаете игру, просыпаются большие. Это как на кухне держать двух шеф-поваров для праздничного банкета и шесть помощников, которые варят чай и режут хлеб. Такие же большие и маленькие ядра теперь ставят и в процессоры для компьютеров.

Бит, кстати, говорит, что у него тоже одно ядро и оно всё время занято: то сон, то еда. Многозадачность у котов не развита.

Потоки: одно ядро притворяется двумя

Теперь посмотрите на сайте строчку про потоки. Это хитрость. Одно ядро делает вид, что оно два, и подхватывает вторую задачу, пока первая чего-то ждёт.

Чего может ждать ядро? Очень часто оно ждёт данные из памяти. Ядро говорит: «Мне нужно вот это число». А число лежит далеко, в оперативной памяти. Пока оно едет, ядро стоит без дела. Миллиардные доли секунды, но для процессора это много, это десятки и сотни тактов. И вот чтобы ядро не простаивало, придумали держать у него сразу две задачи. Пока первая ждёт, ядро быстренько делает кусок второй. Потом снова к первой.

Это похоже на повара, который поставил воду кипятиться для макарон. Пока вода закипает, он не стоит и не смотрит на кастрюлю. Он режет овощи для салата. Вода закипела, он бросил макароны и снова к салату. Один повар, а работает почти как полтора.

Поэтому в характеристиках процессора пишут, например, «6 ядер, 12 потоков». Значит, ядер шесть, и каждое умеет вести по две задачи. Итого 12 потоков. Windows видит такой процессор как будто у него 12 «процессорчиков».

Важно понимать: поток это не настоящее второе ядро. Два потока на одном ядре не работают в два раза быстрее, чем один. Обычно выигрыш небольшой, где-то на треть, а то и меньше. Это именно хитрость, чтобы ядро не скучало. Настоящих поваров всё равно шесть, просто каждый умеет делать два блюда, пока одно томится на плите.

Почему 8 ядер не делают игру в 8 раз быстрее

Ну хорошо, скажете вы, давайте поставим 100 ядер, и всё будет в 100 раз быстрее! Увы, нет. И вот почему.

Не каждую работу можно разделить. Вернёмся на кухню. Нужно сварить суп, а потом посолить его. Второй повар не поможет: солить можно только готовый суп. Он будет стоять и ждать. Или ещё пример: девять женщин не родят ребёнка за один месяц. Есть вещи, которые делаются строго по порядку.

Во многих программах так же. Следующий шаг зависит от предыдущего. В игре, например, нужно сначала посчитать, куда побежал персонаж, потом проверить, не врезался ли он в стену, а потом уже рисовать картинку. Эти шаги нельзя сделать одновременно разными ядрами, они идут один за другим.

Поэтому для игр важны и количество ядер, и скорость каждого ядра. Большинству игр сейчас хватает 6–8 ядер. А вот если вы монтируете видео или рендерите 3D, там работа отлично делится: каждое ядро может обрабатывать свой кусочек кадра. И чем больше ядер, тем быстрее. Вот почему профессиональные монтажёры и аниматоры покупают процессоры с 16, 24, 32 ядрами.

Как процессор выполняет одну команду

Давайте теперь заглянем чуть глубже и посмотрим, что процессор делает с каждой командой. Это всего три шага, и они повторяются по кругу, миллиарды раз в секунду.

1. Взять. Процессор берёт из памяти следующую команду. Откуда он знает, какая следующая? У него есть специальный счётчик, который помнит номер текущей команды. Как закладка в книге.
2. Понять. Процессор смотрит на команду и разбирается, что это: сложение, сравнение, переход. Команда ведь просто число из нулей и единиц. Процессор знает, какое число что значит.
3. Выполнить. Делает то, что сказано. Сложил, сравнил, переложил. Сдвинул закладку на следующую команду. И снова к шагу 1.

Похоже на то, как вы готовите по рецепту. Читаете строчку рецепта. Понимаете, что надо сделать. Делаете. Читаете следующую строчку. Только вы на одну строчку тратите минуту, а процессор доли наносекунды.

А теперь хитрость, которую придумали инженеры. Представьте конвейер на заводе, где собирают машины. Один рабочий ставит колёса, второй двери, третий красит. Пока третий красит первую машину, второй уже ставит двери на вторую, а первый колёса на третью. Все трое работают одновременно, каждый над своей машиной. Процессор делает так же. Пока одна команда выполняется, следующую он уже «понимает», а ещё следующую уже «берёт». Это называется конвейер. Благодаря ему процессор успевает за один такт закончить по одной, а то и по несколько команд, хотя каждая проходит несколько шагов.

Процессор умеет рисовать?

Ещё один момент, который удивляет многих. Во многих процессорах для компьютеров и ноутбуков есть встроенная графика. Это маленькая видеокарта прямо внутри процессора, на том же кристалле. Она умеет показывать картинку на мониторе, проигрывать YouTube, запускать нетяжёлые игры. Поэтому в ноутбуке для учёбы часто вообще нет отдельной видеокарты, и всё рисует процессор.

Вот у старых компьютеров в нашем классе, скорее всего, тоже встроенная графика. Поэтому на них идут простые игры, а тяжёлые нет. Для мощных игр нужна отдельная видеокарта, большая, со своими вентиляторами и своей памятью. Это отдельный герой, и про него следующий урок. Запомните пока одно: видеокарта рисует картинку на экране, а процессор считает всё остальное. Это будет в игре.

Процессор в телефоне

Хорошо, в компьютере процессор вот такой, размером с печенье. А где он в телефоне? Ведь там же нет места под такую штуку с кулером.

В телефоне всё устроено по-другому. Там на одном чипе собрано почти всё сразу: процессор, видеоядро для картинки, кусок для работы с камерой, модем для связи, кусок для нейросетей. Такой «всё в одном» чип называют SoC, это от английского System on a Chip, «система на чипе». Как будто весь системный блок сжали до размера ногтя. Вы, наверное, слышали названия: Snapdragon, Dimensity, Exynos, Apple A-серии. Это и есть такие чипы.

А кулера в телефоне нет. Почему же он не перегревается? Во-первых, телефонный процессор специально сделан экономным: он ест в десятки раз меньше энергии, чем процессор компьютера. Батарея ведь маленькая. Во-вторых, тепло от него растекается по корпусу телефона, по металлическим пластинкам внутри, и уходит в воздух и в вашу руку. Поэтому телефон и становится тёплым. А когда тепла слишком много, телефон делает то же, что и компьютер: сбрасывает частоту. Про это будет в последнем блоке, это называется троттлинг. Ваша игра на телефоне в жару летом начинает тормозить именно поэтому.

Кстати, игровые телефоны и некоторые продвинутые модели всё-таки ставят внутри маленькое охлаждение: тонкую медную пластинку с жидкостью внутри, её называют испарительной камерой. А для очень хардкорных геймеров продают даже маленькие вентиляторы, которые прищёлкиваются к задней крышке телефона. Да, телефон с кулером, такое бывает.

Нанометры в рекламе

Последнее, что хочу рассказать про процессоры. Если вы посмотрите рекламу нового телефона или процессора, там часто пишут: «техпроцесс 5 нм», «3 нм». Что это такое?

Это говорит о том, насколько мелко сделаны транзисторы. Нм это нанометр. Нанометр это миллионная доля миллиметра. Возьмите линейку, найдите самое маленькое деление, один миллиметр. Теперь разделите его на миллион частей. Одна такая часть и есть нанометр. Человеческий волос толщиной примерно 80 000 нанометров. Можете вырвать один волос и посмотреть на него. Ну, лучше не вырывайте, просто представьте.

Чем мельче транзисторы, тем больше их помещается на том же кусочке кремния и тем меньше они греются. Поэтому каждый новый техпроцесс это повод для гордости в рекламе. Процессор на 3 нанометрах обычно экономнее и быстрее, чем на 7 нанометрах.

Вопросы, которые обычно задают дети

«Процессор может сломаться от того, что я много играю?» Почти нет. Процессоры делают с огромным запасом, они живут десятки лет. Если охлаждение в порядке, игры ему не страшны. Ломаются процессоры обычно от перегрева без защиты, от скачка напряжения из плохого блока питания или от того, что кто-то погнул ножки руками. Этот процессор, который я держу, проработал, наверное, лет десять и, скорее всего, до сих пор живой.

«А что мощнее, телефон или компьютер?» Зависит от того, какие. Хороший современный телефон мощнее старого компьютера лет десятилетней давности. Но мощный игровой компьютер всё равно в разы сильнее любого телефона. Компьютер может есть сотни ватт энергии и охлаждаться большими вентиляторами, а телефон должен жить на маленькой батарее и не обжигать руку.

«Почему процессор такой дорогой, если он из песка?» Потому что песок тут самое дешёвое. Дорогое всё остальное: заводы, которые стоят десятки миллиардов долларов, машины по сотни миллионов, годы работы тысяч инженеров, которые придумывают новый процессор. Это как сказать: «Почему картина Леонардо да Винчи стоит миллионы, если это просто краска и холст?».

«А процессор думает, как мозг?» Нет. Мозг устроен совсем по-другому. В мозге примерно 86 миллиардов нейронов, это близко к числу транзисторов в большом процессоре, но работают они иначе. Нейроны медленные, но их связи невероятно сложные, и мозг учится сам. Процессор очень быстрый, но делает только то, что ему сказали. Мы называем процессор мозгом компьютера просто для понятности. Это сравнение, а не правда.

«А в стиральной машине есть процессор?» Да! И в микроволновке, и в телевизоре, и в машине, и в умной колонке, и даже в некоторых зарядках и игрушках. Только там процессоры маленькие и простые, их называют микроконтроллерами. В современной машине их может быть несколько десятков. Процессоров на свете гораздо больше, чем людей.

«А если поставить два процессора?» Так тоже бывает, но в обычных домашних компьютерах нет. На серверах, в больших компьютерах для сайтов и облаков, часто стоит два, четыре процессора на одной плате, и у каждого десятки ядер. А дома проще взять один процессор с большим числом ядер.

Отлично. Процессор мы разобрали. Он думает, но он не один. Чтобы думать, ему нужны данные, ток, охлаждение и место, куда всё это подключить. Сейчас сыграем в игру, где надо понять, какая деталь чем занята. Часть деталей вы уже знаете, а про часть я ещё не рассказал. Это нормально, попробуйте догадаться. Ошибаться в игре не страшно.

Игра 1: Кто чем занят

Прежде чем играть, давайте быстро познакомимся со всеми деталями. Подробно мы про них ещё поговорим, а сейчас только имена и работа. Как в начале фильма, когда показывают всех героев.

• Процессор, вы его уже знаете: считает и выполняет команды. Мозг.
• Ядро это отдельный исполнитель внутри процессора. Повар на кухне.
• Кэш это самая быстрая память, она прямо внутри процессора. Маленькая, но молниеносная. Её не видно, она спрятана в кристалле.
• Оперативная память, вот эта планка: держит всё, что открыто прямо сейчас. Выключили компьютер, и она всё забыла.
• Диск, вот он: хранит файлы навсегда. Выключили, файлы остались.
• Материнская плата, вот эта большая: к ней подключается всё, она соединяет все детали.
• Сокет, вот это квадратное гнездо на плате: сюда вставляют процессор.
• Батарейка на плате, вот эта круглая таблетка: помнит время и настройки, когда компьютер выключен из розетки.
• Блок питания, коробка с проводами: даёт ток всем деталям.
• Кулер, вентилятор: охлаждает процессор.
• Термопаста, вот в этом тюбике: помогает теплу уходить от процессора к радиатору.
• Видеокарта, если есть: рисует картинку на экране. О ней на следующем уроке.

Как представить игру

Теперь открывайте на сайте блок «Игра 1». Она называется «Кто чем занят». Слева будут детали, справа их работа. Нажимаете деталь слева, потом её работу справа. Если пара правильная, она исчезнет. Если ошиблись, ничего страшного, пробуйте дальше. Будет 5 раундов по 4 пары, на всё полторы минуты.

И важное. У каждого из вас задания свои, случайные. Ваш сосед может получить совсем другие детали. Так что подглядывать к соседу бесполезно, у него другая картинка. А чтобы открылась следующая часть урока про память, нужно, чтобы класс прошёл эту игру. Так что играем честно и сами.

За чем следить во время игры

• Кто сидит и ничего не нажимает: обычно это значит, что не понял, как играть. Подойдите и покажите на одной паре.
• Кто проиграл по времени: скажите, что можно сыграть ещё раз, задания будут новые.
• Кто прошёл за 30 секунд: попросите его помочь соседу словами, но не нажимать за него.
• Посмотрите, на каких парах чаще всего застревают. Это и разберём потом.

Разбор типичных ошибок

1. Кэш и оперативная память. Обе «память», обе держат то, что нужно сейчас. Но кэш это самая быстрая и маленькая память прямо внутри процессора, а RAM это планки на плате. Подробно сейчас, в теории 2.
2. Оперативная память и диск. RAM держит то, что открыто сейчас, а диск хранит файлы навсегда. Скажите: «RAM забывает при выключении, диск помнит».
3. Кулер и термопаста. Обе про охлаждение. Кулер это вентилятор, он гонит воздух. Термопаста ничего не крутит, она просто передаёт тепло от процессора к радиатору.
4. Блок питания и батарейка. Оба «про электричество». Но БП кормит током весь компьютер, а батарейка совсем слабенькая и питает только часы и настройки.
5. Материнская плата и сокет. Сокет это часть платы, только одно гнездо для процессора. А плата соединяет вообще всё.
6. Ядро и процессор. Ядро живёт внутри процессора. Процессор это вся кухня, ядро это один повар.
7. Видеокарта. Если кто-то поставил её на «Считает и выполняет команды», это почти понятно: видеокарта тоже считает. Но её главная работа рисовать картинку. Подробно на уроке 4.

Память: где компьютер держит мысли

Зачем процессору память

Итак, процессор считает очень быстро. Миллиарды тактов в секунду. Но вот вопрос: а что он считает? Откуда он берёт числа? И куда кладёт результат?

Представьте самого быстрого повара в мире. Он режет, жарит, варит со скоростью света. Но если у него нет продуктов, он ничего не приготовит. И если ему некуда положить готовое блюдо, тоже беда. Процессору нужны «продукты», то есть данные и команды, и «тарелки», куда класть результаты. Для этого в компьютере есть память.

И тут начинается самое интересное. Памяти в компьютере не одна, а несколько видов. И все они отличаются по двум главным вещам: скорости и объёму. И, что важно, по тому, что с ними происходит, когда выключаешь компьютер.

Смотрите на таблицу. Три вида памяти.

• Кэш. Живёт внутри процессора. Объём: мегабайты. Скорость: самая быстрая. После выключения: пропадает.
• Оперативная память, RAM. Это планки на материнской плате. Объём: обычно от 8 до 32 гигабайт. Скорость: быстрая. После выключения: пропадает.
• Диск, SSD или HDD. Отдельное устройство. Объём: сотни гигабайт, терабайты. Скорость: медленная. После выключения: остаётся.

Видите закономерность? Чем быстрее память, тем её меньше. Чем её больше, тем она медленнее. Почему так? Потому что быстрая память очень дорогая и занимает много места на кристалле. Если бы можно было сделать терабайт памяти, такой же быстрой, как кэш, и дешёвой, как диск, все бы так и делали. Но так не получается. Поэтому в компьютере устроили лестницу: немного очень быстрой памяти, побольше средней, и очень много медленной.

Сравнение с письменным столом

Давайте разберём это на примере, который знает каждый из вас. Прочитайте на сайте про письменный стол. Представь, что ты делаешь домашку.

Кэш это то, что у тебя в руках. Ручка и листок. Достать мгновенно, они уже у тебя. Но много не удержишь, две руки всего.

Оперативная память это стол. На нём лежат учебники и тетради, которые нужны сегодня. Математика, русский, английский. Взять быстро: протянул руку и взял. Места довольно много, но не бесконечно. Стол всё-таки не футбольное поле.

Диск это шкаф в другой комнате. Там лежит вообще всё, что у тебя есть. Все учебники за все классы, старые тетради, книжки, альбомы. Места очень много. Но за каждой книгой надо встать, пойти в другую комнату, найти её на полке, принести. Долго.

И вот как это работает, когда ты делаешь домашку. Сначала ты идёшь к шкафу и приносишь учебники, которые нужны сегодня. Кладёшь их на стол. Это долго, но один раз. А потом работаешь: берёшь со стола нужную книгу, держишь её в руках, пишешь. Быстро. Если что-то понадобится ещё, снова идёшь к шкафу.

Компьютер делает ровно так же. Когда вы запускаете игру, она копируется со шкафа, то есть с диска, на стол, то есть в оперативную память. Это экран загрузки. Поэтому игры долго грузятся, а потом работают быстро: всё уже лежит на столе, бегать к шкафу не надо. А процессор берёт со стола то, что нужно прямо сейчас, и держит в руках, в кэше.

А когда стол заставлен? Представьте, что на столе уже лежат все учебники, ноутбук, тарелка с бутербродом, кот Бит спит прямо на тетради. Места нет. А вам нужна ещё одна книга. Что делать? Приходится что-то унести обратно в шкаф, чтобы освободить место. Потом снова понадобилось то, что унесли, снова бежишь к шкафу. И вот вы уже не делаете домашку, а бегаете туда-сюда между комнатами. Вот это и есть «компьютер тормозит».

Теперь понятен наш мем? 47 вкладок в Chrome это 47 книг на столе. Стол, оперативная память, заставлен полностью. Компьютер начинает носить вкладки в шкаф, на диск, и обратно. И всё тормозит. Оперативная память «уходит из семьи», потому что больше не вмещает. А процессор при этом, кстати, может быть совсем не загружен. Он не устал. Он просто ждёт, пока ему принесут нужную книгу.

Сохраняй!

Прочитайте, что говорит Бит. «Вот почему важно нажимать "Сохранить". Пока не сохранил, текст лежит только на столе. Выключили свет, стол очистился».

Это очень важно, и с этим сталкивался каждый. Вы пишете реферат два часа. Он открыт в Word. Где он сейчас лежит? В оперативной памяти. На столе. Он ещё ни разу не был записан в шкаф. И вот мигнул свет. Компьютер выключился. Что случилось с рефератом? Он пропал. Стол очистился. Два часа работы в никуда.

А когда вы нажимаете «Сохранить», или Ctrl + S, компьютер берёт ваш текст со стола и кладёт копию в шкаф. На диск. И теперь, даже если выключат свет, в шкафу будет лежать сохранённая версия. Вот почему «Сохранить» и «Ctrl + S» это лучшие друзья любого человека, который работает за компьютером.

Кстати, в играх то же самое. Помните, в старых играх нельзя было сохраняться где угодно, только в специальных точках? И если ты погиб, а последний раз сохранялся час назад, то весь этот час пропал. Прогресс, который ты не сохранил, жил только в оперативной памяти. А сохранение это запись на диск. Или, в старых приставках, на картридж или карту памяти. А в Minecraft мир сохраняется сам каждые несколько минут, и когда вы выходите из мира. Поэтому, если у вас вылетит Minecraft, вы потеряете только последние несколько минут, а не весь мир.

Современные программы, кстати, часто сохраняют за вас. Google Документы сохраняют каждое изменение. Word умеет делать автосохранение. Телефон сохраняет заметки сразу. Но надеяться на это всегда не стоит. Привычка нажимать Ctrl + S спасла больше работ, чем любой антивирус.

Кэш: память прямо в процессоре

Давайте теперь пройдём по каждому виду памяти чуть подробнее. Начнём с самого быстрого, с кэша.

Слово «кэш» пришло из французского, там оно значит «тайник», место, где что-то спрятано. И правда, кэш спрятан прямо внутри процессора, на том же кристалле, рядом с ядрами. Его не видно и не потрогать. На этом процессоре, который я держу, кэш тоже есть, он под крышкой.

Зачем он нужен, если есть оперативная память? Потому что оперативная память, хоть и быстрая, для процессора всё равно далеко. Помните, свет за такт пролетает 10 сантиметров? А до планки оперативной памяти от процессора несколько сантиметров дорожек, плюс сама память не мгновенно отвечает. Процессор просит число из RAM и ждёт. Десятки, иногда сотни тактов. Для него это вечность. Как если бы вы попросили соль за столом, а вам принесли её через полчаса.

Поэтому придумали кэш. Это маленький запас самого нужного прямо под рукой. Процессор хитрый: когда он берёт что-то из оперативки, он сразу копирует это в кэш. И ещё соседние данные прихватывает, на всякий случай, ведь скорее всего они скоро понадобятся. И если через миг понадобится то же самое, оно уже в кэше. Мгновенно.

Представьте, что вы делаете домашку по математике и всё время смотрите в таблицу умножения. Можно каждый раз открывать учебник на нужной странице. А можно один раз выписать таблицу на листочек и положить прямо перед собой. Вот этот листочек и есть кэш.

Кэш маленький. У обычного процессора его несколько мегабайт, иногда несколько десятков мегабайт. Сравните с оперативкой, где 16 гигабайт: это в тысячу раз больше. Но кэш очень быстрый. Самый быстрый кусочек кэша отвечает примерно за одну наносекунду, это миллиардная доля секунды. За несколько тактов процессора.

Что лежит в кэше? Самое срочное. Команда, которую процессор выполнит через миг. Число, которое он считает прямо сейчас. То, что понадобится в ближайшие миллионные доли секунды.

Насколько разная скорость

Давайте я покажу, насколько сильно отличается скорость. Цифры в наносекундах никому ничего не говорят, поэтому сделаем фокус. Представим, что процессор живёт в замедленном мире. Пусть взять что-то из самого быстрого кэша это одна секунда.

• Кэш: примерно 1 секунда. Протянул руку и взял.
• Оперативная память: примерно полторы-две минуты. Сходил на кухню за водой.
• Быстрый SSD-диск: примерно сутки. Съездил в другой город и вернулся.
• Старый жёсткий диск HDD: примерно 3–4 месяца. Уехал на всё лето.

Видите? Разница огромная. Оперативка медленнее кэша примерно в сто раз. Диск медленнее оперативки ещё в тысячи раз, а старый жёсткий диск в сотни тысяч раз. Вот почему так важно, чтобы всё нужное лежало в оперативке, а не на диске. И вот почему, когда компьютеру не хватает оперативки и он начинает ходить на диск, он так ужасно тормозит. Он каждый раз «уезжает в другой город».

Немного истории памяти

А как было раньше, когда никаких планок не было? История памяти очень смешная и интересная.

У самых первых компьютеров памяти почти не было. ENIAC, тот гигант весом 27 тонн, мог держать в памяти всего двадцать чисел. Двадцать! Меньше, чем телефонных номеров в вашей записной книжке. Программы в него не загружали, а буквально собирали проводами, переставляя кабели руками, как на старой телефонной станции. На одну новую задачу могли уйти дни.

Потом придумали разные хитрые способы. Была память на трубках со ртутью: звук бежал по трубке, и пока он бежал, он «помнил» биты. Была память на экране электронной трубки, как у старых телевизоров: биты были светящимися точками. А потом, в 1950-х, придумали память на ферритовых кольцах. Это крошечные колечки размером с маковое зёрнышко, через которые продеты тонкие проволочки. Каждое колечко хранит один бит магнитом. Их плели вручную! Сидели работницы с лупами и продевали проволочки через тысячи колечек. Килобайт такой памяти был размером с небольшую коробку и стоил очень дорого.

Интересно, что ферритовая память не забывала данные без тока, потому что магнит остаётся магнитом. Но она была медленная, огромная и дорогая. А в 1970-х появилась память на микросхемах, та самая DRAM с конденсаторами-стаканчиками. Она забывает без тока, зато маленькая, быстрая и дешёвая. И она победила. С тех пор принцип почти не поменялся, только стаканчики стали в миллионы раз мельче, а память в миллионы раз больше.

Почему оперативная память всё забывает

А теперь вопрос, который точно кто-то хотел задать. Почему оперативная память всё забывает при выключении? Ну сделайте её такой, чтобы помнила!

Дело в том, как она устроена. Каждый бит в оперативной памяти хранится в крошечном «стаканчике» для электричества. Он называется конденсатор. Если в стаканчике есть заряд, это единица. Если пусто, ноль. Но стаканчики дырявые. Заряд из них постоянно утекает. Поэтому память всё время, много раз в секунду, обходит все стаканчики и доливает заряд туда, где должна быть единица. Это называется регенерация, или обновление памяти. Без тока доливать некому. Через долю секунды, ну, максимум через несколько секунд, все стаканчики пустеют. И всё. Память забыла.

Представьте доску, на которой пишут мелом, который сам исчезает через пару секунд. Чтобы надпись не пропала, кто-то должен постоянно обводить её заново. Пока этот человек на месте, надпись держится. Ушёл, надпись исчезла.

А диск, наоборот, устроен так, чтобы помнить без тока. Жёсткий диск записывает данные магнитом на металлическую пластину, как старые кассеты. SSD и флешки запирают заряд в специальных ячейках, откуда он почти не утекает годами. Поэтому файлы на диске остаются, даже если компьютер год пролежал в шкафу. Подробно про диски будет на следующем уроке.

Оперативная память: планки

Вот она. Оперативная память. По-английски RAM, это от слов Random Access Memory. Переводится как «память с произвольным доступом». Звучит странно, но смысл простой: к любой ячейке можно обратиться напрямую, в любом порядке, и это одинаково быстро. Не надо, как на старой кассете, перематывать всё с начала до нужного места. Хочешь ячейку номер миллион, сразу берёшь её.

Оперативную память ещё называют ОЗУ, оперативное запоминающее устройство. В разговоре чаще всего говорят «оперативка» или просто «оперативная память». Всё это одно и то же.

Продаётся RAM вот такими планками. Видите эти чёрные прямоугольнички? Это микросхемы памяти, в них миллиарды тех самых стаканчиков. А снизу золотые контакты, у современных планок их почти три сотни, примерно по полторы сотни с каждой стороны. Каждая планка вставляется в длинный слот на материнской плате. Вставляется с усилием, до щелчка. По бокам слота есть защёлки, они закрываются сами.

И самое удобное. Объём планок складывается. Две планки по 8 ГБ дают 16 ГБ. Одна на 8 и одна на 16 дают 24 ГБ. Хочешь больше памяти, докупаешь планку и вставляешь в свободный слот. Обычно на плате два или четыре слота.

Поколения DDR

На каждой планке пишут поколение. Например, DDR4 или DDR5. DDR это просто название технологии, а цифра это номер поколения. Чем выше цифра, тем новее и быстрее память. Первая DDR появилась примерно в 2000 году. DDR4 стала обычной примерно с 2015 года. DDR5 появилась в 2021 году, и сейчас её ставят в большинство новых компьютеров.

И важно: поколения не совместимы. Планка DDR5 не влезет в слот для DDR4. И наоборот. Это сделано специально: у них вырез, такая маленькая выемка среди контактов, находится в разных местах. Смотрите.

Это защита от дурака. Если бы можно было вставить DDR4 в слот для DDR5, она бы, скорее всего, сгорела: там другое напряжение и другие сигналы. Поэтому инженеры просто сделали так, что физически не влезет. Если планка не вставляется, не давите сильнее. Скорее всего, вы перепутали поколение или повернули её не той стороной.

Кстати, в ноутбуках планки памяти короче, примерно в два раза. Они называются SO-DIMM. В обычный компьютер они не подходят. А в очень многих тонких ноутбуках и во всех телефонах памяти в виде планок вообще нет: микросхемы припаяны прямо к плате. Добавить память в такой ноутбук нельзя. Поэтому, когда выбираете ноутбук, сразу смотрите, сколько в нём памяти и можно ли её добавить.

Сколько оперативки нужно

Посмотрите на сайте. Сколько нужно в 2026 году? Для учёбы и браузера хватает 8 ГБ. Для игр и монтажа удобно 16–32 ГБ.

Давайте посмотрим, кто что ест. Сама Windows в спокойном состоянии съедает несколько гигабайт. Браузер с десятком вкладок ещё пару гигабайт. Discord несколько сотен мегабайт. Современная игра может попросить 8, 12, а то и 16 ГБ. Поэтому если вы играете и одновременно сидите в Discord и смотрите гайд на YouTube, 8 ГБ будет уже тесно. 16 ГБ сейчас нормальный выбор для игр, 32 ГБ для тех, кто ещё и монтирует видео или делает 3D.

А в телефонах сейчас обычно от 4 до 12 ГБ, в некоторых и 16. Поэтому, кстати, в дешёвом телефоне приложения чаще «перезапускаются», когда вы к ним возвращаетесь. Телефону не хватило стола, и он выкинул старое приложение, чтобы освободить место для нового.

А вот смешная история из прошлого. Есть известная легенда, что Билл Гейтс, основатель Microsoft, в начале 1980-х сказал: «640 килобайт должно хватить каждому». Это примерно столько оперативки могли использовать программы на первых IBM PC. Сам Гейтс говорит, что никогда такого не говорил, и доказательств нет. Но фраза стала мемом, потому что сейчас одна вкладка браузера ест в сотни раз больше. Память, которой «хватит всем», через несколько лет всегда становится мало. Это касается и тех 8 ГБ, которых, по нашей таблице, сейчас хватает для учёбы.

Файл подкачки: учебники на полу

Что происходит, когда оперативка совсем закончилась? Компьютер выключается? Нет. Посмотрите на сайте блок «Глубже» про файл подкачки. Его можно прочитать всем, не только старшим.

Если оперативка закончилась, Windows не выключается, а выносит часть данных на диск в специальный файл. Он называется файл подкачки. Это как класть учебники на пол в другой комнате. Работает, но медленно. Каждый раз, когда нужна книга с пола, надо за ней идти.

Windows старается выносить на диск то, что вы давно не трогали. Например, вкладку, которую открыли утром и забыли. Когда вы на неё переключитесь, Windows придётся сначала принести её обратно с диска в оперативку. Отсюда и эта знакомая задержка, когда старая вкладка открывается несколько секунд, а потом ещё и перезагружается.

Как понять, что компьютеру не хватает оперативки? Если компьютер вдруг стал думать над каждым кликом, а в диспетчере задач видно, что диск постоянно занят на 100%, а память заполнена почти полностью, скорее всего, не хватает RAM. Помогает закрыть лишнее. Или докупить планку.

Память в играх: как Minecraft держит мир

Давайте посмотрим на память на примере игры, которую знают почти все. Minecraft. Мир в Minecraft огромный. Если идти в одну сторону, можно идти очень-очень долго, там миллионы блоков. Весь мир целиком в оперативку не влезет никогда. Как же игра справляется?

Мир в Minecraft разбит на куски 16 на 16 блоков. Они называются чанки. Игра держит в оперативной памяти только те чанки, которые рядом с вами. Это называется дальность прорисовки. Всё остальное лежит на диске, в файлах сохранения. Когда вы идёте вперёд, игра подгружает с диска новые чанки впереди и выкидывает из памяти старые, которые остались далеко позади. Стол всегда занят только тем, что рядом.

Замечали, что когда очень быстро летишь на элитрах, мир впереди иногда не успевает появиться, и ты видишь пустоту? Это игра не успевает принести чанки из шкафа на стол. А если поставить дальность прорисовки на максимум, игра начинает есть кучу оперативки и тормозить на слабом компьютере. Потому что стол завален чанками.

И так делают почти все большие игры с открытым миром. GTA, Genshin, любые. Они держат в памяти только то, что рядом с игроком, и постоянно подгружают остальное. Иногда это маскируют: длинный лифт, узкий проход между скалами, долгое открывание двери. На самом деле в этот момент игра тайком тащит со шкафа на стол следующую локацию. Теперь, когда в игре увидите подозрительно медленный лифт, вы будете знать, что там происходит.

Живая лестница памяти

Смотрите, у нас тут живой компьютер. Процессор хочет сложить два числа. Он просит у кэша: «Дай число!». Кэш тут же протягивает листочек. Мгновенно. Теперь процессору нужно число, которого в кэше нет. Кэш бежит к оперативной памяти, это несколько шагов, берёт листочек и приносит. Уже дольше. А теперь процессору нужно что-то, чего нет даже в оперативке. Кэш бежит к оперативке, оперативка бежит к диску в дальний угол, ищет в толстой стопке, бежит обратно. Видите, сколько времени прошло? А процессор всё это время сидел и ждал, ничего не делая.

А теперь давайте устроим «47 вкладок». Дадим оперативке в руки столько листочков, что она их уже не удерживает. Что она будет делать? Ей придётся часть листочков отнести диску. А потом, когда процессор их попросит, снова бежать за ними. Вот вам и тормоза в живую.

Почему перезагрузка помогает

Кто слышал шутку про техподдержку? «Вы пробовали выключить и включить?». Это самый знаменитый совет айтишников. Над ним смеются, но он правда очень часто работает. А теперь вы можете понять почему.

Когда компьютер долго работает, в оперативной памяти копится всякое. Программы, которые вы закрыли, иногда не до конца убирают за собой. Какая-то программа запуталась и зависла, держит память и не отпускает. Где-то образовался беспорядок. Стол постепенно захламляется. А при выключении что происходит с оперативкой? Она всё забывает. Стол становится абсолютно чистым. А при включении на него заново, аккуратно, раскладывается только то, что нужно. Вот почему перезагрузка лечит столько проблем: она просто начинает всё с чистого стола.

Телефону, кстати, тоже полезно иногда перезагружаться. Раз в неделю, например. Многие не выключают телефон месяцами, а потом удивляются, что он стал тормозить.

Как включается компьютер: из шкафа на стол

Давайте теперь с помощью нашего стола и шкафа посмотрим, что происходит, когда вы нажимаете кнопку включения. Это хорошо связывает всё вместе.

1. Вы нажали кнопку. Блок питания дал ток всем деталям. Стол, оперативная память, пустой. Он всё забыл с прошлого раза.
2. Процессор просыпается и запускает самую первую маленькую программу, которая записана прямо на плате. Она проверяет, что всё на месте: процессор, память, диски.
3. Эта программа идёт к шкафу, на диск, и находит там Windows.
4. Windows начинает копироваться со шкафа на стол. Это долго, вот почему компьютер включается не мгновенно. Вы видите крутящийся кружок.
5. Когда Windows легла на стол, вы видите рабочий стол. Теперь можно запускать программы. Каждая тоже сначала копируется с диска в RAM.

Вот почему компьютер со старым медленным жёстким диском включается минуту или две, а с быстрым SSD секунд десять-пятнадцать. Разница в том, как быстро можно сбегать к шкафу.

Двухканальный режим

И последнее про память. Посмотрите на сайте блок про двухканальный режим.

Две планки по 8 ГБ обычно работают быстрее, чем одна на 16 ГБ. Хотя памяти одинаково. Почему? Потому что процессор может обращаться к двум планкам одновременно. Как будто у дороги стало две полосы вместо одной. Машин столько же, а пробка меньше. Поэтому планки часто продают парами, в одной коробке. И поэтому на плате слоты обычно разного цвета: чтобы было понятно, в какие два слота вставлять пару.

Вопросы, которые обычно задают дети

«А если поставить 128 гигабайт оперативки, компьютер будет летать?» Только если вам правда столько нужно. Если ваши программы используют 10 ГБ, то с 16 ГБ и со 128 ГБ компьютер будет работать почти одинаково. Лишний стол, на котором ничего не лежит, работу не ускоряет. Оперативка помогает, только когда её не хватало. Поэтому 128 ГБ ставят те, кто работает с огромными видео, 3D-сценами, нейросетями или большими базами данных.

«А можно сделать оперативку из флешки?» Пробовали. В старых Windows даже была такая функция, ReadyBoost. Но флешка в сотни раз медленнее настоящей оперативки, так что толку немного. Это как вместо стола положить книги на подоконник в соседнем подъезде.

«Почему в телефоне написано 128 ГБ памяти, а в компьютере 16 ГБ, телефон что, лучше?» Отличный вопрос, тут путаются даже взрослые. В телефоне «128 ГБ» обычно это не оперативка, а встроенное хранилище, то есть диск. Шкаф. А оперативки в том же телефоне, например, 8 ГБ. В характеристиках телефона пишут обычно так: «8/128», первое число оперативка, второе хранилище. Сравнивайте стол со столом, а шкаф со шкафом.

«Что будет, если вытащить оперативку, когда компьютер работает?» Не надо так делать. Компьютер мгновенно зависнет или выключится, потому что всё, с чем он работал, внезапно пропало. И можно сжечь и планку, и плату. Все детали внутри компьютера вставляют и вынимают только при выключенном из розетки компьютере.

«А если компьютер спит, оперативка всё помнит?» Да, в режиме сна на память продолжает идти чуть-чуть тока, ровно чтобы она не забыла. Поэтому компьютер из сна просыпается за пару секунд, всё уже на столе. А вот в режиме гибернации компьютер сначала копирует всё содержимое оперативки на диск, а потом выключается полностью. При включении он кладёт всё обратно. Это медленнее, чем сон, но работает даже без тока. Ноутбук, у которого села батарея во сне, потеряет всё несохранённое. Опять: сохраняйте.

Отлично. Теперь вы знаете, где компьютер держит свои мысли. Руки, стол и шкаф. Сейчас будет игра, где вам надо разложить вещи по этим трём местам. Подумайте про каждую: это нужно прямо в этот миг? Это открыто сейчас? Или это хранится надолго?

Игра 2: Где это лежит

Как представить игру

Открывайте блок «Игра 2». Она называется «Где это лежит». Карточки будут появляться по одной. На каждой какая-то вещь: вкладка, игра, фото, документ. А снизу три корзины: «Кэш», «RAM», «Диск». Нужно решить, где эта вещь, скорее всего, лежит, и отправить её в нужную корзину. 5 раундов по 5 карточек, полторы минуты на всё.

Подсказка, как думать. Задайте себе три вопроса по очереди. Это нужно процессору прямо в эту долю секунды? Тогда кэш. Это открыто и работает сейчас? Тогда RAM. Это просто хранится, пока не понадобится? Тогда диск.

И снова: у каждого свои карточки, случайные. Подглядывать бесполезно. Чтобы открылась последняя теория про плату и питание, нужно пройти эту игру.

За чем следить во время игры

• Кэш выбирают редко и часто ошибаются. Это нормально, карточек для кэша всего две.
• Если ребёнок путается, спросите вслух: «Это открыто сейчас или просто лежит?»
• Если у кого-то не открылась игра, проверьте, что он прошёл игру 1: без неё блок не открывается.

Разбор типичных ошибок

1. «Установленная, но закрытая игра» в RAM. Частая ошибка. Пока игра закрыта, она просто лежит на диске, в шкафу. В RAM она попадает, только когда вы её запускаете.
2. «Windows, когда компьютер выключен» в RAM. Когда компьютер выключен, в RAM вообще ничего нет, она всё забыла. Система хранится на диске и загружается в память при включении. Вот что происходит, пока крутится значок загрузки.
3. «Текст, который ты печатаешь и ещё не сохранил» на диске. Нет, пока не сохранил, он только в RAM. Сохранить значит записать на диск.
4. «Открытая вкладка браузера» или «Открытый чат в Telegram» на диске. Работающая программа живёт в RAM. На диске лежит сама программа Telegram, а открытый чат и сообщения, которые вы видите на экране, в оперативке.
5. «Музыка, которая играет сейчас» на диске. Файл песни, конечно, лежит на диске или приходит из интернета. Но тот кусок, который играет сейчас, загружен в память. Принимайте спор, но правильный ответ в игре RAM.
6. «Число, которое процессор считает прямо сейчас» в RAM. Почти правильно, но то, с чем процессор работает в этот самый миг, держат ещё ближе, в кэше. Помните про листок в руке.
7. «Скачанный фильм» в RAM. Скачать значит записать на диск. Файлы из интернета ложатся в папку «Загрузки» на диске.

Плата, питание и охлаждение

Итак, у нас есть мозг, процессор. Есть память, где он держит мысли. Но если положить процессор и планку памяти рядом на стол, они ничего не сделают. Им надо как-то соединиться. Им нужен ток. И им будет жарко. Вот про эти три вещи последний блок.

Материнская плата: нервная система

Вот это материнская плата. Большая зелёная плата. Ну, на старых платах обычно зелёная, на новых часто чёрная. К ней подключается всё остальное. Процессор, память, видеокарта, диски, блок питания, вентиляторы, кнопка включения, USB, всё.

Если процессор это мозг, то плата это нервная система. Посмотрите поближе: видите тоненькие линии, которые бегут по плате во все стороны? Это дорожки. Они из меди, это крошечные провода, нарисованные прямо на плате. По ним бегут сигналы между всеми деталями. От процессора к памяти, от памяти к процессору, от процессора к видеокарте и так далее. На самом деле дорожек намного больше, чем вы видите. Плата сделана из нескольких слоёв, как бутерброд, и дорожки идут внутри неё тоже. В обычной плате бывает от четырёх до десяти и больше слоёв.

А почему «материнская»? По-английски её называют motherboard, «мама-плата». Потому что все остальные платы, например, видеокарта, вставляются в неё, как дети. Их иногда так и называют «дочерние платы». В разговоре айтишники обычно говорят просто «мать» или «материнка». «У меня мать сгорела» в айтишном чате значит совсем не то, что вы подумали.

Что есть на плате

Посмотрите на сайте список. Давайте пройдём его прямо по плате, которая у меня тут.

Сокет. Вот это квадратное гнездо, обычно с рычажком сбоку. Это гнездо для процессора. Слово socket так и переводится: «гнездо» или «разъём». Процессор кладут сюда, совмещают по маленькому треугольнику в углу, и закрывают рычажком. Никакой силы не нужно, процессор должен лечь сам. Если надо давить, что-то не так.

У Intel и AMD разные сокеты. Процессор Intel не встанет в плату для AMD. И даже у одной компании сокеты меняются каждые несколько лет. Поэтому, когда покупаешь новый процессор, иногда приходится менять и плату. Это как зарядки у телефонов: раньше у каждой фирмы своя была, и старая к новому телефону не подходила.

Слоты DIMM для оперативной памяти. Вот эти длинные узкие разъёмы с защёлками по краям, обычно рядом с процессором. Их два или четыре. Сюда вставляются планки, которые мы видели. Они стоят рядом с процессором не случайно: помните про скорость света и 10 сантиметров? Чем ближе память, тем быстрее сигнал.

Слот PCIe x16 для видеокарты. Это самый длинный слот на плате, обычно ниже процессора. Сюда вставляется видеокарта, которая рисует картинку на экране. Видеокарта бывает огромной, больше самой платы в длину, с двумя-тремя вентиляторами. Про неё подробно на следующем уроке. Есть и слоты покороче, для разных других плат: сетевых, звуковых.

Разъёмы для дисков: SATA и M.2. SATA это маленький плоский разъём, к нему проводом подключают жёсткие диски и SSD-диски в корпусах. M.2 это слот прямо на плате, куда вкладывают маленький SSD размером с жвачку и прикручивают одним винтиком. Он намного быстрее старых дисков.

Задняя панель. Это та сторона, которая торчит сзади из системного блока. Там USB для мышки, клавиатуры и флешки, разъёмы для наушников и микрофона, разъём для сетевого кабеля. Часто ещё разъёмы для монитора, если в процессоре есть встроенная графика.

Маленькая круглая батарейка. Вот она, видите? Как в часах или в пульте от машины, только чуть больше. Она называется CR2032, это её номер, такие продаются в любом магазине. Зачем она? Она питает часы и помнит настройки, пока компьютер выключен из розетки.

Вы когда-нибудь замечали, что компьютер, который месяц был выключен из розетки, всё равно показывает правильное время? Это благодаря этой батарейке. Внутри платы есть маленькие часы, они тикают всегда. И есть маленькая память с настройками платы: какой диск загружать первым, какая частота у памяти и так далее. Батарейка держит всё это, когда основного тока нет.

Хватает её на несколько лет. Когда она садится, начинаются странности: после каждого выключения из розетки время сбивается на какую-нибудь дату из прошлого, например, на 2009 год. Тогда браузер начинает ругаться, что у сайтов «неправильные сертификаты», потому что он думает, что сейчас 2009 год. Многие думают, что это вирус, а на самом деле надо просто поменять батарейку за пару сотен тенге.

Блок питания: откуда ток

Вот эта металлическая коробка с кучей проводов это блок питания. Сокращённо БП. Зачем он нужен? Ведь можно воткнуть провод из розетки прямо в плату?

Нельзя. Сейчас объясню почему. В розетке 220 вольт переменного тока. Переменного значит, что ток всё время меняет направление, туда-сюда, 50 раз в секунду. У нас в Казахстане, как и в России и Европе, именно так. Детали компьютера такое не выдержат. Процессор от 220 вольт сгорит мгновенно, даже не моргнёт. Им нужно гораздо меньше: 12, 5 и 3,3 вольта. И постоянного тока, такого, который течёт в одну сторону, как из батарейки.

Вот блок питания и превращает одно в другое. Берёт из розетки 220 вольт переменного тока и выдаёт деталям 12, 5 и 3,3 вольта постоянного. Каждой детали своё. Видите, сколько проводов и разъёмов? Большой широкий разъём идёт в материнскую плату. Отдельный разъём поменьше питает процессор. Ещё отдельные идут в видеокарту и диски.

Кстати, у вашего телефона тоже есть блок питания. Это зарядка, которая втыкается в розетку. Она делает ровно то же самое: превращает 220 вольт в 5 или 9 вольт для телефона. Почему зарядка тёплая, когда заряжает? Потому что часть энергии при превращении уходит в тепло. И блок питания компьютера тоже греется, поэтому у него свой вентилятор.

Ватты

Мощность блока питания пишут в ваттах. Например, 500 W. W это ватт. Это сколько энергии он может отдавать деталям каждую секунду. Чем больше и мощнее детали, тем больше ватт нужно.

Сколько едят детали? Примерно так. Процессор под нагрузкой обычно от 65 до 250 ватт, смотря какой. Мощная видеокарта может съесть 300, 400, а самые мощные и больше 500 ватт. Больше, чем всё остальное вместе! Диски, память, вентиляторы, это ещё несколько десятков ватт. Поэтому для офисного компьютера хватает 400–500 ватт, а для мощного игрового нужен блок на 750, 850, иногда 1000 ватт и больше.

Не экономьте на блоке питания

Прочитайте на сайте: экономить на блоке питания плохая идея. Почему? Дешёвый блок может выдать скачок напряжения. Например, вместо 12 вольт на секунду выдать 20. И сжечь сразу несколько деталей: плату, видеокарту, диск. Сразу всё. Сэкономили пять тысяч тенге на блоке, потеряли сто пятьдесят тысяч на деталях.

Ещё дешёвые блоки часто врут на наклейке. Пишут «600 W», а честно выдать могут 350. А когда их просят больше, они перегреваются, свистят, а иногда и дымят. Среди айтишников даже есть мемы про блоки, которые «взрываются с салютом». Хороший блок питания, наоборот, умеет сам защитить детали: если что-то пошло не так, он просто отключится.

И вот это правило, пожалуйста, запомните на всю жизнь. Компьютер можно открывать, только выключив его из розетки. А сам блок питания не разбирают никогда, даже выключенный. Внутри него есть детали, которые держат опасный заряд ещё долго после выключения. Сломался блок питания, его меняют целиком.

Когда свет мигает: ИБП

Вспомним, что мы говорили про оперативку. Выключили свет, стол очистился, всё несохранённое пропало. А что делают в офисах, банках, больницах, где свет мигать не должен? Там ставят ИБП. Это источник бесперебойного питания. По-английски UPS. Такая тяжёлая коробка, внутри которой большой аккумулятор. Компьютер включают не прямо в розетку, а в ИБП, а ИБП в розетку.

Пока свет есть, ИБП просто пропускает ток и заряжает свой аккумулятор. Как только свет пропал, он за долю секунды переключается на аккумулятор, и компьютер даже не замечает. ИБП пищит, предупреждает: «Свет пропал, у вас есть несколько минут». Обычно от 5 до 20 минут. За это время надо спокойно сохранить всё и выключить компьютер. Мощные ИБП в дата-центрах держат серверы, пока не запустятся большие дизельные генераторы.

А в ноутбуке такой ИБП встроен от рождения. Это его батарея. Поэтому ноутбуку не страшно, если выдернуть шнур из розетки, а системному блоку страшно.

Статическое электричество

Ещё одна вещь, про которую надо знать, если вы когда-нибудь полезете внутрь компьютера. Вы же знаете, как бьёт током, когда снимаешь свитер или касаешься дверной ручки после того, как прошёл по ковру? Это статическое электричество. Для нас оно просто неприятное. А для микросхем может быть смертельным. Искорка, которую вы даже не почувствуете, может испортить транзисторы в планке памяти или в процессоре.

Поэтому мастера, которые чинят компьютеры, перед работой касаются металлического корпуса компьютера или батареи отопления, чтобы «сбросить» заряд. Профессионалы надевают специальный браслет с проводом, который всё время отводит заряд. И держат детали за края, не трогая контакты и микросхемы. Вот почему я в начале урока просил вас держать детали за края.

Почему компьютеру жарко

И последняя тема на сегодня. Помните, мы говорили, что Pentium 4 перестал разгоняться, потому что слишком грелся? Давайте разберёмся, откуда вообще тепло.

Каждый раз, когда транзистор переключается, выделяется капелька тепла. Совсем крошечная. Но транзисторов миллиарды, и переключаются они миллиарды раз в секунду. Миллиарды на миллиарды. И все эти капельки складываются в очень много тепла. Процессор под нагрузкой греется как маленький утюг. Без охлаждения его кристалл за несколько секунд нагрелся бы до температуры, при которой он испортится.

Вы это чувствовали сами. Телефон, когда вы долго играете, становится горячим. Ноутбук греет коленки. Из системного блока сзади дует тёплый воздух. Это всё тепло от транзисторов.

Поэтому на процессоре всегда стоит система охлаждения. Обычно она состоит из двух частей.

Радиатор. Это кусок металла с кучей тонких рёбер. Обычно алюминий, иногда с медью внутри. Металл хорошо проводит тепло. Он прижимается к процессору снизу и забирает от него тепло. А рёбра нужны, чтобы у металла было много поверхности: чем больше поверхность, тем больше тепла можно отдать воздуху. Как у батареи отопления дома, у неё тоже рёбра. Или как у кошки, которая летом растягивается во весь рост, чтобы остыть.

Кулер. Это вентилятор. Он дует на рёбра и сдувает с них горячий воздух. Слово кулер от английского cool, «охлаждать». Строго говоря, кулером называют всю штуку, радиатор вместе с вентилятором, но в разговоре часто просто вентилятор. Без кулера процессор перегреется за секунды.

Термопаста

Вот этот тюбик похож на крем или зубную пасту. Это термопаста. Её наносят тонким слоем между процессором и радиатором. Зачем?

Смотрите. Крышка процессора и дно радиатора кажутся гладкими, даже блестят. Но если посмотреть в сильный микроскоп, на самом деле в них микроскопические ямки и бугорки. Как поверхность Луны. Когда кладёшь одно на другое, они касаются только верхушками бугорков. А в ямках остаётся воздух. Воздух очень плохо проводит тепло. Металл в тысячи раз лучше. Получается, что тепло упирается в эти воздушные карманы и плохо проходит дальше.

А паста заполняет эти ямки. Она проводит тепло хуже металла, но намного лучше воздуха. Поэтому тепло спокойно перетекает от процессора к радиатору.

И тут важный момент, который многие путают. Паста не клей. Она не держит радиатор, его прикручивают винтами или защёлкивают. И её не мажут толстым слоем «чтобы надёжнее». Слишком много пасты это тоже плохо: слой становится толстым и мешает теплу. Нужна капля размером с горошину или рисовое зёрнышко посередине. Радиатор, когда его прижмут, сам её размажет.

Со временем паста высыхает. Через несколько лет она превращается в сухую корку и уже плохо проводит тепло. Поэтому в старых компьютерах и ноутбуках её меняют. Это одна из самых частых работ в сервисных центрах: почистить от пыли и поменять термопасту. И компьютер, который грелся до 95 градусов, снова работает при 65.

Троттлинг: процессор сам себя тормозит

Что случается, если охлаждения не хватает? Процессор не сразу сгорает. Он умный, ну, точнее, его так сделали инженеры. В нём есть датчики температуры. И если процессор перегревается, он сам снижает частоту, чтобы не сгореть. Меньше тактов, меньше тепла. Это называется троттлинг. От английского throttle, «сбросить газ», как в машине.

И что вы при этом видите? Игра вдруг начинает тормозить. Было 60 кадров в секунду, стало 25. Через полчаса игры всё стало дёргаться. Многие думают, что «компьютер устал» или «игра глючит». А на самом деле процессор перегрелся и сбросил частоту. Если и это не помогает, и температура всё равно растёт, компьютер просто выключается. Резко, без предупреждения. Чтобы спастись.

Обычно процессоры начинают троттлить где-то около 90–100 градусов. Это температура кипящей воды. Нормальная температура под нагрузкой примерно 60–85 градусов, смотря какой процессор.

Посмотрите на мем на сайте. «Ноутбук на одеяле во время игры. Кулер: я работаю на 100%. Одеяло: нет». Кто так делал? Играл на ноутбуке лёжа в кровати, ноутбук на одеяле или на подушке? Все. А почему это плохо?

Да. У ноутбука снизу или сбоку есть решётки. Через одни он втягивает холодный воздух, через другие выдувает горячий. Одеяло мягкое, оно продавливается и закрывает эти решётки. Кулер воет на все 100%, но дышать ему нечем. Как если бы вы бежали стометровку с подушкой на лице. Поэтому ноутбук лучше ставить на твёрдое и ровное: стол, книгу, специальную подставку.

Ещё раз посмотрите на сайте, что пишут про частые причины тормозов. Пыль в корпусе, высохшая термопаста и ноутбук на мягком одеяле. Пыль, кстати, это огромная проблема. Через компьютер за год проходит очень много воздуха, и вся пыль из комнаты оседает на рёбрах радиатора. Рёбра забиваются, как фильтр пылесоса, и воздух через них не проходит. Если у вас дома есть кошка или собака, ещё и шерсть. Бит, кстати, обожает спать на тёплом системном блоке. И, конечно, линяет прямо в вентилятор.

Водяное охлаждение

Посмотрите на сайте блок «Глубже» про водяное охлаждение. Его тоже можно рассказать всем.

Вместо большого радиатора можно поставить на процессор водоблок. Это такая металлическая коробочка, через которую течёт жидкость. По трубкам она бежит от процессора, уносит тепло к большому радиатору на стенке корпуса, и там его сдувают вентиляторы. Потом остывшая жидкость возвращается к процессору. Круг за кругом. Там внутри ещё есть маленький насос, помпа, который гоняет жидкость.

Это тише и эффективнее для мощных процессоров, но дороже. И жидкость там специальная, а не вода из-под крана. В обычной воде есть соли и всякие примеси: она проводит ток и со временем внутри трубок может завестись налёт и даже что-то вроде плесени. Специальная жидкость от этого защищена.

Большинство людей покупают готовые системы, которые называют «водянка» или AIO, от слов all in one, «всё в одном». Их собрали и запечатали на заводе, и туда ничего не надо доливать. А энтузиасты собирают свои системы из прозрачных трубок, с подсветкой, с цветной жидкостью. Такие компьютеры выглядят как аквариумы, посмотрите фото дома, это красиво.

Корпус и путь воздуха

Ещё одна штука, о которой мало кто думает. Мало охладить процессор, надо ещё выгнать горячий воздух из корпуса. Иначе кулер будет гонять по кругу один и тот же горячий воздух, и толку от него не будет.

Обычно в корпусе устраивают «сквозняк». Спереди и снизу вентиляторы затягивают холодный воздух из комнаты. Он проходит через все детали, нагревается и выходит сзади и сверху. Почему сверху? Потому что горячий воздух сам поднимается вверх, это физика. Мы ему просто помогаем.

Поэтому не ставьте системный блок вплотную к стене задней стороной, не запихивайте его в закрытую тумбочку без дырок и не накрывайте сверху ничем. И не ставьте рядом с батареей отопления. Компьютеру нужно дышать. Если системный блок стоит на полу на ковре, он ещё и всасывает всю пыль с ковра. Лучше ставить его на маленькую подставку или на стол.

Как собирают компьютер

Давайте теперь соберём всё вместе. В каком порядке собирают компьютер из деталей, которые мы сегодня видели? Это обычный порядок, которым пользуются почти все.

1. Кладут материнскую плату на ровную поверхность, например, на её же коробку.
2. Ставят процессор в сокет: совмещают треугольник, кладут без силы, закрывают рычаг.
3. Наносят каплю термопасты на процессор и ставят сверху кулер с радиатором. Подключают провод кулера к плате.
4. Вставляют планки оперативной памяти в слоты до щелчка. Если планок две, в правильные слоты для двухканального режима.
5. Вставляют M.2 диск, если он есть, и прикручивают винтиком.
6. Ставят плату в корпус, прикручивают. Ставят блок питания.
7. Вставляют видеокарту в длинный слот PCIe.
8. Подключают все провода питания от блока питания: к плате, к процессору, к видеокарте, к дискам.
9. Подключают кнопку включения и разъёмы корпуса.
10. Включают и молятся. Ну, шучу. Но первое включение всегда волнительно.

Самая частая ошибка новичков при первой сборке, кстати, забыть термопасту или забыть снять защитную плёнку с дна кулера. Да, у новых кулеров снизу наклеена прозрачная плёнка, и её надо снять. Если не снять, процессор будет греться, как будто охлаждения почти нет. Об этом есть много смешных историй на форумах. И вторая частая ошибка: не до конца вставить планку памяти. Компьютер тогда не включается, просто горят лампочки и крутятся вентиляторы, а экран чёрный. Нужно нажать на планку сильнее, до щелчка защёлок.

Вопросы, которые обычно задают дети

«А если подключить компьютер к розетке 380 вольт?» Таких розеток дома нет, и пробовать ничего такого не надо. Блок питания рассчитан на обычную сеть, примерно на 220–240 вольт. Если подать больше, он сгорит, и может сгореть всё, что к нему подключено. Это одна из причин, почему при скачках напряжения в сети, например, в грозу, хорошо иметь сетевой фильтр или ИБП.

«Почему вентилятор иногда сильно шумит, а иногда тихо?» Потому что кулер умный: плата следит за температурой процессора и меняет скорость вентилятора. Холодно, крутится медленно и тихо. Жарко, раскручивается и шумит. Если кулер шумит всё время, даже когда вы ничего не делаете, скорее всего, там пыль, высохла паста, или в фоне работает какая-то тяжёлая программа.

«А ноутбук можно охлаждать подставкой с вентиляторами?» Можно, и это реально помогает, особенно у игровых ноутбуков. Подставка поднимает ноутбук, даёт воздуху пройти снизу и ещё дует туда своими вентиляторами. Даже просто поставить ноутбук на книжку, чтобы задняя часть была чуть выше, уже лучше, чем на ровном столе. И намного лучше, чем на одеяле.

«А правда, что можно положить ноутбук в холодильник, чтобы он не грелся?» Нет, не надо! В холодильнике влажно. Когда холодный ноутбук достанут в тёплую комнату, на нём, как на холодной бутылке из холодильника, выступят капельки воды. Внутри тоже. А вода и электроника плохо дружат. Лучше почистить от пыли и поменять термопасту.

«А сколько градусов процессор выдерживает?» Обычно максимальная рабочая температура около 95–105 градусов, смотря какой процессор. При ней он начинает троттлить. Примерно до 80–85 градусов под нагрузкой можно не беспокоиться. Если в спокойном режиме, без игр, процессор греется до 80, это плохой знак: что-то не так с охлаждением.

Прочитайте последнюю реплику Бита. На следующем уроке разберём, куда компьютер складывает файлы навсегда и как он рисует картинку. Там будет мёртвый пиксель. Это я вам заранее рекламу делаю. Будет интересно.

Босс: Перегретый процессор

Как представить босса

А теперь главное испытание урока. Босс. Он называется «Перегретый процессор». Бедный процессор перегрелся и забыл, как он устроен. Надо помочь ему вспомнить. Будет 10 вопросов, на каждый минута. Вопросы про всё сегодняшнее: такты, ядра, кэш, память, плату и питание. Часть вопросов с задачками, где числа каждый раз новые: про гигагерцы, потоки и планки памяти.

Как всегда, у каждого свои вопросы, случайные. Даже если вопрос похож на соседский, числа в нём, скорее всего, другие. Списывать бесполезно. Думайте сами, вы всё это уже знаете. Если проиграли, можно попробовать снова, вопросы поменяются.

За чем следить

• Задачи с числами: проверьте, что младшие не тыкают наугад. Попросите посчитать вслух.
• Кто ошибается три раза подряд на одном типе вопроса, тому подскажите принцип, а не ответ.
• Кто прошёл, может пройти ещё раз на рекорд, но тихо, не мешая другим.

Разбор типичных ошибок

1. «3 ГГц» как «3 ГБ памяти». Гигагерцы это скорость, сколько раз в секунду. Гигабайты это объём. Оба «гига», но про разное.
2. «3 ГГц» как «3 миллиона тактов». Мега это миллион, гига это миллиард. Напомните лестницу: кило, мега, гига.
3. Потоки равны ядрам. Если по 2 потока на ядро, потоков в два раза больше. 4 ядра это 8 потоков.
4. Объём планок умножают. Две планки 4 и 8 ГБ дают 12, а не 32. Объём складывается.
5. «Данные в RAM перейдут в кэш». Кэш тоже всё забывает без тока. При выключении пропадает и то, и другое.
6. Самая большая память «RAM» или «регистры». Регистры вообще самая маленькая память. Самая большая это диск.
7. Блок питания «хранит заряд как батарейка». Нет, БП ничего не хранит. Выключили свет, компьютер выключился. Хранит заряд батарейка на плате, и то только для часов.
8. Тормоза от 50 вкладок из-за интернета. Интернет тут ни при чём. Вкладки уже загружены, они лежат в оперативке. Не хватает памяти.

Итоги, домашка и пароль

Что мы сегодня узнали

Ну что, давайте подведём итог. Помните, в начале урока я положил на стол кучу железа и спросил, что это? Давайте ещё раз. Я поднимаю деталь, а вы хором называете.

Отлично. А теперь пять главных мыслей сегодняшнего урока. Если вы забудете всё остальное, эти пять запомните.

1. Процессор выполняет команды программ, миллиарды в секунду. Он не умный, он очень быстрый и послушный. 1 ГГц это миллиард тактов в секунду.
2. Ядра работают одновременно, как повара на одной кухне. Потоки это хитрость, когда одно ядро ведёт две задачи. Но не всё можно разделить между ядрами.
3. Кэш в руках, RAM на столе, диск в шкафу. Чем быстрее память, тем её меньше.
4. RAM забывает всё при выключении, диск помнит. Поэтому нажимайте «Сохранить». А 47 вкладок тормозят, потому что стол переполнен.
5. Плата соединяет детали, блок питания даёт им ток, кулер и термопаста убирают тепло. Перегретый процессор сам себя тормозит: это троттлинг. Не ставьте ноутбук на одеяло.

Домашнее задание

Теперь про домашку. Откройте на сайте блок «Дома». Там есть короткий список, это то же самое, что я сейчас сказал. Его можно перечитать перед сном.

Дома, пожалуйста, сделайте две вещи. Первое: сыграйте ещё раз в игры урока. Задания там каждый раз новые, так что это не скучно, и вы закрепите то, что мы прошли. Второе: заполните домашнее задание на сайте. Делайте его сами, без подсказок, без старших братьев и без нейросетей. Так вы заработаете XP честно. И, честно, это всё равно не сложно, вы всё знаете.

И бонус для любопытных, это не обязательно. Посмотрите дома, сколько оперативной памяти у вашего компьютера или телефона и какой у него процессор. В телефоне это в настройках, «О телефоне». В Windows: нажмите Ctrl + Shift + Esc, откройте вкладку «Производительность». Там видно процессор, сколько у него ядер и потоков, какая частота, и сколько памяти занято прямо сейчас. Откройте 20 вкладок и посмотрите, как растёт полоска памяти. На следующем уроке расскажете, у кого сколько.

Пароль урока

И последнее. Пароль урока. Он нужен, чтобы на сайте отметить, что вы были на уроке, и открыть домашнее задание.

Записывайте или вводите прямо сейчас. Все ввели? У всех открылось? Отлично. Спасибо за урок. Вы сегодня молодцы. До встречи на следующей неделе, будем разбирать диски, видеокарты и мёртвые пиксели. Бит передаёт вам привет и идёт греться на системный блок.