Лекция 04. Хранение и картинка: диски, видеокарта, порты

План урока (3 часа):

Разминка: 15 мин
Теория 1, диски: 40 мин
Игра 1, «HDD или SSD»: 15 мин
Теория 2, картинка и видеокарта: 40 мин
Игра 2, «Куда воткнуть»: 15 мин
Теория 3, разъёмы: 30 мин
Босс «Мёртвый пиксель»: 15 мин
Дома и пароль: 10 мин

На сайте учеников каждый следующий блок теории открывается только после того, как класс прошёл предыдущую игру. Поэтому порядок менять нельзя: сначала теория, потом игра, потом следующая теория. Если перепрыгнуть, у детей на телефонах будет закрытый замок, и начнётся шум.

Текста здесь заметно больше, чем вы успеете сказать за три часа. Это нарочно. Выбирайте то, что подходит именно этой группе сегодня. Куски с пометкой «Для старших» можно рассказать всем, если младшие слушают, или пропустить, если класс устал.

Важная особенность этого урока. Игра 2 называется «Куда воткнуть» и проверяет разъёмы, хотя подробно разъёмы идут в Теории 3, после неё. Поэтому в конце Теории 2 есть подраздел «Как картинка попадает в монитор» и короткая экскурсия по задней стенке системного блока. Не пропускайте его, иначе игра 2 будет для детей угадайкой. Часть пар в игре (слоты DIMM и разъём 24 pin) из прошлого урока, SATA и M.2 из Теории 1 этого урока.

Что принести из старого железа: системный блок со снятой боковой крышкой (или хотя бы материнскую плату), старый HDD 3,5 дюйма (лучше два: один целый, один, который не жалко вскрыть), любой SSD, если есть, несколько флешек и SD-карту, видеокарту (любую старую), кабели: VGA, HDMI, USB разных видов, сетевой кабель, наушники с джеком 3,5 мм, кабель SATA, кабель питания 24 pin от блока питания. Если есть дискета или компакт-диск, тоже берите, они отлично работают как «музейные экспонаты». Лупа или просто капля воды на экран телефона пригодится во втором блоке.

Разминка · 15 мин

Разминка: мем про USB и повторение

Как открыть урок

Привет всем! Садитесь, доставайте телефоны, открывайте страницу урока номер четыре. Пока все открывают, у меня вопрос. Поднимите руку, кто хоть раз в жизни вставлял флешку в компьютер с первого раза? Честно, с первого. Ага, вижу пару рук. Остальные, видимо, как я: вставляешь, не лезет, переворачиваешь, не лезет, переворачиваешь обратно, и вдруг влезло. Хотя это было то же самое положение, что и в первый раз.

Вот про это и наш мем недели. Посмотрите на экран телефона. Сверху написано «USB: вставляю правильно». Снизу: «не лезет, переворачиваю, не лезет, переворачиваю обратно, влезло». И Бит в шоке. Бит, кстати, тоже не понимает, как так вышло. Он живёт внутри компьютера, в Памятьвиле, и для него USB-порт выглядит как ворота в город. И каждый раз, когда кто-то снаружи тычет флешкой не той стороной, у ворот стоит грохот, как будто кто-то ломится в дверь плечом.

Покажите классу обычную флешку USB-A и попробуйте при всех вставить её в системный блок или ноутбук. Если вставится с первого раза, сделайте вид, что это чудо. Если нет, ещё лучше, мем оживёт прямо в классе.

Есть даже шутка у программистов, что USB это первая в мире вещь с тремя положениями. Первое: не той стороной. Второе: тоже не той стороной. Третье: правильно. Физики бы сказали, что флешка находится в суперпозиции, пока вы не попробуете её вставить. Почему так получается и почему новый разъём USB-C эту проблему наконец решил, мы разберём в самом конце урока, в третьем блоке. Запомните этот вопрос, я к нему вернусь.

Если класс шумный и не собирается, не перекрикивайте. Подойдите к столу, молча поставьте на него тяжёлый старый жёсткий диск и системный блок со снятой крышкой. Железо на столе почти всегда притягивает внимание быстрее любых слов. Можно сказать: «Сегодня мы узнаем, что внутри этой тяжёлой коробочки и почему она шуршит», и подождать, пока стихнут.

Мем специально простой: его понимают все, от десятилетних до старших. Не надо его долго объяснять. Главное, чтобы все посмеялись и запомнили вопрос «почему USB вставляется с третьего раза». Ответ будет в Теории 3, в блоке «Глубже». Если кто-то из старших сразу скажет «потому что разъём несимметричный», похвалите и попросите не спойлерить остальным.

Где мы сейчас в курсе

Давайте вспомним, где мы находимся. Наш курс называется «От железа до софта». Первый месяц мы разбираем компьютер, то есть железо. На первом уроке мы познакомились и сделали обзор комплектующих: из каких главных деталей состоит компьютер. На втором уроке говорили про то, как компьютер хранит всё в виде чисел: биты, байты, двоичная система и шестнадцатеричная, HEX. На третьем уроке мы залезли внутрь системного блока: процессор, оперативная память, материнская плата, блок питания и охлаждение.

Сегодня, на четвёртом уроке, мы закончим разбирать компьютер целиком. Остались три большие темы. Первая: где файлы живут годами, то есть диски. Вторая: как из чисел получается картинка на экране, то есть пиксели, монитор и видеокарта. Третья: что куда втыкать, то есть разъёмы и порты. После сегодняшнего урока вы будете знать про компьютер больше, чем многие взрослые, которые пользуются им каждый день.

Повторение прошлого урока

Но сначала проверим, что вы помните с прошлого раза. Я буду задавать вопросы, а вы отвечайте. Можно хором, можно поднимать руку. Кто первый правильно ответит, тот молодец, но давайте дадим шанс и младшим.

Что делает процессор?

Ожидаемый ответ: выполняет команды программ, очень много, миллиарды в секунду. Это «мозг» компьютера, который считает.

Что значит, что у процессора 3 ГГц?

Ожидаемый ответ: три миллиарда тактов в секунду. Один гигагерц это миллиард тактов в секунду.

Зачем процессору несколько ядер?

Ожидаемый ответ: ядра работают одновременно, как несколько поваров на одной кухне. Можно делать несколько дел сразу.

Помните нашу аналогию: что у нас «в руках», что «на столе», а что «в шкафу»?

Ожидаемый ответ: в руках кэш процессора, на столе оперативная память, в шкафу диск. Чем ближе, тем быстрее, но тем меньше места.

Что происходит с оперативной памятью, когда выключаешь компьютер?

Ожидаемый ответ: она всё забывает. Всё, что было в RAM, пропадает. А диск помнит.

Кто помнит мем прошлого урока про 47 вкладок в Chrome?

Ожидаемый ответ: «Оперативная память: я ухожу из этой семьи». Каждая вкладка съедает оперативку, и когда её кончается, всё тормозит.

Что делает материнская плата? А блок питания? А зачем термопаста?

Ожидаемый ответ: плата соединяет все детали между собой. Блок питания даёт им ток. Кулер и термопаста убирают тепло от процессора: паста заполняет микроскопические щели между процессором и радиатором.

Куда вставляется оперативная память на плате? Как выглядит этот слот?

Ожидаемый ответ: в длинные слоты рядом с процессором, они называются DIMM. У них по бокам защёлки.

А самый широкий кабель от блока питания к материнской плате, сколько в нём контактов?

Ожидаемый ответ: 24, его так и называют: разъём 24 pin.

Последние два вопроса задайте обязательно: слоты DIMM и разъём 24 pin будут в Игре 2 «Куда воткнуть». Если никто не помнит, покажите плату и кабель прямо сейчас. Если плата у вас с собой, держите её на столе весь урок, она понадобится ещё несколько раз.

Мостик к новой теме

Отлично. А теперь самый важный вопрос из прошлого урока, от которого мы оттолкнёмся сегодня. Мы сказали, что оперативная память всё забывает при выключении. Тогда вопрос. Вот вы вчера играли в Minecraft, построили огромный замок, вышли из игры, выключили компьютер. Сегодня включаете, а замок на месте. Где он был всю ночь? В оперативке его быть не могло, она же всё забыла.

Где хранился ваш замок в Minecraft, пока компьютер был выключен?

Ожидаемый ответ: на диске. Игра сохраняет мир в файлы, и файлы лежат на диске, который не забывает без тока.

Правильно, на диске. И не только замок. Сама Windows, все ваши игры, фотографии, видео, музыка, всё это лежит на диске. Когда вы включаете компьютер, нужное копируется с диска в оперативную память, процессор с ним работает, а когда вы нажимаете «Сохранить», результат записывается обратно на диск. Вот про этот самый «шкаф» мы сегодня и поговорим. Что внутри у шкафа, какие шкафы бывают и почему один шкаф шуршит, а другой молчит.

Кстати, раз заговорили о кнопке «Сохранить». Посмотрите, как она выглядит в Word или в любой старой программе. Маленький квадратик с полоской сверху. Кто знает, что это нарисовано?

Что нарисовано на значке «Сохранить»?

Ожидаемый ответ: дискета. Многие дети не знают, это нормально. Кто-то может сказать «принтер» или «квадратик», тоже смешно и не страшно.

Это дискета. Был такой носитель, на него записывали файлы лет тридцать назад. На одну дискету помещалось 1,44 мегабайта. Это примерно одна фотография с вашего телефона, а может, даже меньше. Дискет давно нет, а значок остался. Есть смешная история, когда ребёнок увидел настоящую дискету и сказал: «Ого, вы распечатали на 3D-принтере значок сохранения». Вот так технологии меняются: вещь исчезла, а её портрет живёт в каждой программе.

Если у вас есть дискета, покажите её сейчас и пустите по рукам. Сдвиньте металлическую шторку и покажите внутри тонкий тёмный круглый диск. Скажите: «Это магнитная плёнка, почти как в жёстком диске, только мягкая». Это хороший мостик к первой теме.

Всё, разминка закончена. Переходим к первой большой теме: диски.

Теория 1 · 40 мин

Диски: память, которая не забывает

Зачем вообще нужен диск

Смотрите. На прошлом уроке мы узнали, что оперативная память очень быстрая, но у неё есть большой недостаток: она работает, только пока есть ток. Выключили компьютер, и всё, что было в оперативке, исчезло. Как будто вы писали мелом на доске, а потом пришла уборщица и всё стёрла.

Значит, нужно ещё какое-то место, где файлы будут лежать годами. Без тока. В выключенном компьютере, в шкафу, в рюкзаке. Такое место называется накопитель. В обычной речи все говорят просто «диск». «У меня на диске нет места», «поставь игру на диск D», «диск сломался». Это всё про накопитель.

На диске лежит всё, что должно пережить выключение. Операционная система, то есть Windows. Все программы. Все игры. Ваши фотографии, видео, документы, сохранения в играх. Когда вы нажимаете кнопку включения, компьютер первым делом идёт к диску и начинает читать оттуда Windows. Поэтому от диска очень сильно зависит, как быстро компьютер включается и как быстро открываются программы.

В Памятьвиле, где живёт наш Бит, диск это как огромный городской архив. Или склад на окраине. Там лежит всё, что жители когда-либо сохранили. Склад большой, но далеко. Чтобы что-то оттуда достать, нужно отправить туда грузовик, найти нужную полку, привезти коробку в центр города, в оперативную память. Вот этот «грузовик туда и обратно» и есть самое медленное место во всём компьютере.

Путаница с телефоном: память и память

Сначала одна важная вещь, в которой путаются почти все, даже взрослые. Откройте в голове рекламу любого телефона. Там пишут что-то вроде: «8 ГБ / 256 ГБ». Два числа. Что это за два числа?

В рекламе телефона написано «8 / 256 ГБ». Что такое 8 и что такое 256?

Ожидаемый ответ: 8 ГБ это оперативная память, RAM. 256 ГБ это постоянная память, то есть накопитель, куда ставятся приложения и сохраняются фото.

Правильно. Маленькое число, 8 гигабайт, это оперативка. Она быстрая, отвечает за то, сколько приложений телефон держит открытыми одновременно. Большое число, 256 гигабайт, это накопитель. Туда ложатся фотки, видео, приложения, переписки. Когда телефон пишет «Память заполнена, удалите что-нибудь», он говорит про большое число, про накопитель. И когда в магазине продавец говорит «у этого телефона много памяти», всегда переспрашивайте: какой памяти? Оперативной или постоянной? Обычно имеют в виду постоянную.

В компьютере то же самое. Оперативка обычно 8 или 16 гигабайт, а диск 512 гигабайт, 1 терабайт или больше. Диск всегда намного больше оперативки, но и намного медленнее. Помните «стол» и «шкаф»? Вот.

Сколько это: гигабайты и терабайты

Раз мы говорим про объём, давайте вспомним единицы со второго урока. Один байт это восемь бит, примерно одна буква. Килобайт примерно тысяча байт, мегабайт примерно тысяча килобайт, гигабайт примерно тысяча мегабайт. А терабайт, ТБ, это примерно тысяча гигабайт.

Я специально говорю «примерно». Потому что здесь есть хитрость, из-за которой люди ругаются в магазинах. Компьютер считает в двоичной системе, и ему удобно, когда число это степень двойки. Поэтому Windows считает так: 1 килобайт это 1024 байта, 1 мегабайт это 1024 килобайта, 1 гигабайт это 1024 мегабайта, и 1 терабайт это 1024 гигабайта. Запомните: по счёту Windows в одном терабайте 1024 гигабайта. Это будет в игре.

Напишите на доске лесенку: 1 ТБ = 1024 ГБ, 1 ГБ = 1024 МБ, 1 МБ = 1024 КБ, 1 КБ = 1024 байта. Рядом: «2 ТБ = 2 × 1024 = 2048 ГБ», «4 ТБ = 4 × 1024 = 4096 ГБ».

Сколько гигабайт в двух терабайтах, если считать как Windows?

Ожидаемый ответ: 2048. Два умножить на 1024.

А в четырёх терабайтах?

Ожидаемый ответ: 4096. Четыре умножить на 1024. Если кто-то скажет 400 или 40, мягко напомните, что в терабайте не сто и не десять гигабайт, а больше тысячи.

А теперь хитрость. Производители дисков считают по-другому, по-человечески, тысячами. Для них 1 терабайт это ровно триллион байт, 1 000 000 000 000. Вы покупаете диск, на коробке написано «1 ТБ», вставляете в компьютер, а Windows показывает 931 гигабайт. Где ещё семьдесят гигабайт? Вас обманули? Нет. Просто байтов на диске ровно столько, сколько написано, а Windows делит их на 1024, а не на 1000, и у неё получается меньше. Это как если бы один человек мерил рост в сантиметрах, а другой в дюймах: рост один и тот же, а числа разные.

С телефоном то же самое. Купили телефон на 128 гигабайт, а свободно сразу гигабайт сто, а то и меньше. Тут две причины: часть съела разница в счёте, а большую часть заняла сама система, Android или iOS.

Для старших: КиБ, МиБ, ГиБ

Чтобы не было путаницы, учёные придумали отдельные названия. «Тысячные» единицы это килобайт, мегабайт, гигабайт, терабайт: kB, MB, GB, TB. А «двоичные» единицы назвали кибибайт, мебибайт, гибибайт, тебибайт: KiB, MiB, GiB, TiB. Один гибибайт это ровно 1024 мебибайта, 1 073 741 824 байта. По правилам Windows должна писать «ГиБ», но она пишет «ГБ», а считает при этом двоично. Linux и macOS часто пишут честно. macOS, например, с 2009 года считает тысячами, поэтому там диск на 1 ТБ показывается как 1 ТБ, а не 931 ГБ. Получается, что спорят не про байты, а про подписи под ними.

Проверим расчёт: триллион байт делим на 1024 три раза, сначала в килобайты, потом в мегабайты, потом в гигабайты. 1 000 000 000 000 / 1 073 741 824 примерно равно 931,3. Вот откуда эти 931.

Сколько игр поместится

Давайте посчитаем что-нибудь жизненное. Допустим, у вас SSD на 512 гигабайт. Вы хотите поставить на него игры, а каждая игра весит 100 гигабайт. Современные большие игры правда столько весят: Call of Duty, например, может занимать больше ста гигабайт, а некоторые и двести. Сколько игр поместится?

Диск 512 ГБ, игра 100 ГБ. Сколько игр поместится, если про систему пока забыть?

Ожидаемый ответ: 5. 512 делим на 100, получается 5 целых и ещё 12 гигабайт остаётся, а шестая игра уже не влезет.

Пять. Не пять с хвостиком, а пять. Потому что половинку игры поставить нельзя. Если места осталось 12 гигабайт, а игра весит 100, она просто не установится. Так что когда считаете, сколько чего поместится, делите и отбрасывайте остаток. Это называется «целая часть».

Диск 256 ГБ, игра 80 ГБ. Сколько поместится?

Ожидаемый ответ: 3. 80 × 3 = 240, остаётся 16 ГБ, четвёртая не влезет.

Диск 512 ГБ, игры по 50 ГБ?

Ожидаемый ответ: 10. 50 × 10 = 500, остаётся 12 ГБ.

А теперь представьте реальную жизнь. На диске 512 гигабайт уже стоит Windows. Она сама занимает несколько десятков гигабайт, примерно от 20 до 40, а со всеми обновлениями и временными файлами может и больше. Плюс Windows показывает не 512, а примерно 476, из-за той самой разницы в счёте. Плюс браузер, Discord, Telegram, учебные файлы. Так что в жизни влезет меньше, чем на бумаге. Вот почему люди с маленьким SSD постоянно удаляют одну игру, чтобы поставить другую.

В Боссе урока будут случайные задачи двух видов: «сколько гигабайт в N терабайтах по счёту Windows» (ответ N × 1024) и «сколько игр по X ГБ поместится на диск Y ГБ без системы» (целая часть деления). Также «сколько пикселей на экране», это будет во втором блоке. Прорешайте с классом две-три такие задачи на доске, особенно с младшими. Самая частая ошибка: округление вверх («5,12 значит 6») или ответ «100» на вопрос про терабайт.

Два главных вида дисков

Сейчас есть два главных вида дисков. Их обозначают тремя буквами: HDD и SSD. Это очень разные штуки, хотя делают одну и ту же работу: хранят файлы, когда нет тока. Это как велосипед и самокат. Оба везут вас из точки А в точку Б, но устроены совсем по-разному. Начнём со старшего брата, с HDD.

HDD: жёсткий диск

HDD расшифровывается как Hard Disk Drive, по-русски «жёсткий диск». Старые компьютерщики называют его ещё «винчестер» или просто «винт». Есть легенда, что первые такие диски IBM назывались по внутреннему коду «30-30», и это напомнило людям винтовку Винчестер 30-30. Так и прилипло. Если дедушка или папа говорит «у меня винт полетел», это значит, что сломался жёсткий диск, а не что у него что-то с отвёрткой.

Достаньте старый HDD 3,5 дюйма. Пустите его по рукам. Пусть дети почувствуют, что он тяжёлый, где-то полкило. Обратите внимание: на задней стороне два разъёма, узкий и пошире. Это SATA для данных и SATA для питания, мы вернёмся к ним в третьем блоке. Если диск совсем старый, там может быть широкий разъём IDE с кучей штырьков, это тоже интересно показать.

Смотрите. Снаружи это просто железная коробочка. Тяжёлая, тяжелее, чем выглядит. А внутри у неё самое интересное. HDD похож на маленький проигрыватель пластинок. Кто видел проигрыватель виниловых пластинок? У бабушки, в кино, в TikTok, там сейчас модно снимать винил. Крутится чёрная пластинка, а сверху на ней лежит рычажок с иголкой, и иголка читает музыку.

В жёстком диске почти то же самое. Внутри крутятся гладкие блестящие металлические блины, их называют пластинами. Они зеркальные, в них можно смотреться, как в зеркало. Крутятся они очень быстро: 5400 или 7200 оборотов в минуту. Это 90 или 120 оборотов в секунду. Над пластиной на тонком рычаге висит головка. И самое удивительное: головка не касается пластины. Она летит над ней на воздушной подушке, на расстоянии тоньше волоса. Даже не просто тоньше: в тысячи раз тоньше. Это всего несколько нанометров.

Если у вас есть HDD, который не жалко, вскройте его заранее (под наклейкой обычно прячутся винты Torx, «звёздочки») и покажите внутренности: пластины, головку на рычаге, магнит. Покрутите пластину пальцем, покажите, как ходит рычаг. Предупредите: «Вскрытый диск больше не работает, внутри должно быть идеально чисто, одна пылинка для него как валун». Если вскрытого диска нет, нарисуйте на доске: круг (пластина), точка в центре (ось), длинная палочка от края к середине (рычаг с головкой).

Вот классическое сравнение, которое любят инженеры. Если увеличить жёсткий диск так, чтобы головка стала размером с самолёт Боинг, то этот самолёт летел бы над землёй на высоте меньше сантиметра. Со скоростью в сотни километров в час. И при этом должен прочитать на земле буковки размером с муравья. Вот какую невероятную работу делает эта маленькая коробочка каждую секунду.

Посчитаем скорость. Край пластины 3,5-дюймового диска при 7200 оборотах в минуту бежит со скоростью больше ста километров в час, примерно как машина на трассе Астана Алматы. Только этот край в сантиметре от вас, внутри коробочки, и вы этого даже не замечаете.

Как HDD записывает единички и нули

Теперь самое главное: как же там хранятся файлы? Помните второй урок? Всё в компьютере это нули и единицы. Значит, диску нужно как-то запомнить много-много нулей и единиц, и чтобы они не пропали без тока.

Поверхность пластины покрыта тонким слоем вещества, которое умеет намагничиваться. Как гвоздь, если долго тереть его магнитом, сам становится магнитиком. Вся пластина поделена на крошечные участки, и каждый участок можно намагнитить в одну сторону или в другую. Намагничено в одну сторону значит 1, в другую значит 0. Головка, когда пишет, это маленький электромагнит: она пролетает над участком и разворачивает его магнитик как нужно. А когда читает, она чувствует, куда смотрит каждый магнитик.

И вот почему HDD не забывает без тока. Магнит не нужно кормить электричеством. Магнитик на холодильнике не падает, когда отключают свет. Так и участки на пластине: намагнитили их один раз, и они так и лежат. Годами.

Почему жёсткий диск помнит файлы, когда нет тока, а оперативка нет?

Ожидаемый ответ: потому что в HDD данные записаны магнитом, а магниту не нужен ток. Оперативка держит данные электричеством, и без тока они пропадают.

Не пугайте детей историями «положишь магнит рядом с диском, и всё сотрётся». Магнитик с холодильника современный жёсткий диск не испортит, внутри самого диска стоят магниты гораздо сильнее. Это популярный миф из времён дискет и кассет. А SSD и флешки вообще не магнитные.

Почему HDD медленный

Теперь представьте: вы хотите открыть файл. Файл лежит где-то на пластине. Что нужно, чтобы его прочитать? Во-первых, рычаг должен повернуться и подвести головку к нужной дорожке. Во-вторых, нужно подождать, пока пластина повернётся и нужный кусочек окажется под головкой. Это как с пластинкой: если хотите послушать пятую песню, нужно перенести иголку к нужному месту и подождать.

Для человека это очень быстро, примерно десять миллисекунд, одна сотая секунды. Мы даже моргнуть не успеем. Но для компьютера это вечность. Помните, процессор делает миллиарды операций в секунду? За время, пока головка едет к нужному месту, процессор успел бы сделать миллионы операций. Он сидит и ждёт, скучает.

А если файл не один, а их тысячи маленьких? Когда загружается Windows, она читает десятки тысяч маленьких файлов, разбросанных по всей пластине. Головка носится туда-сюда, щёлкает, а вы смотрите на крутящийся кружок загрузки. Вот почему компьютер с HDD может включаться минуту и больше. И вот почему он шуршит и щёлкает: это ездит рычаг и крутятся пластины.

Если в классе работает компьютер со старым HDD, попросите всех замолчать на десять секунд и послушать. Часто слышно тихое шуршание и щелчки, особенно когда открываешь программу. Это звук головки. Дети обычно в восторге, что «компьютер думает вслух».

Скорость HDD, когда он читает один большой файл подряд, примерно 150 мегабайт в секунду. Это если всё удачно лежит в одном месте. А если файлы маленькие и разбросаны, скорость падает в десятки раз. Запомните число: около 150 мегабайт в секунду. Сравним с другими дисками чуть позже.

Слабое место HDD: удар

Есть у жёсткого диска и слабое место. Это движущиеся части. Помните наш Боинг на высоте меньше сантиметра? Что будет, если самолёт тряхнёт? Он чиркнет по земле. Вот и головка: если ударить или уронить диск, пока он работает, головка может коснуться пластины и поцарапать её. А на царапине были ваши файлы. Всё, этих файлов больше нет.

Поэтому старые ноутбуки с HDD нельзя было ронять, трясти или носить по комнате, пока они работают. Многие ноутбуки даже имели специальный датчик падения: если ноутбук начинает падать, головка быстро отъезжает в безопасное место, на «парковку». Сейчас в ноутбуках почти везде SSD, и эта проблема ушла.

Ваш младший брат в игре разозлился и стукнул кулаком по столу, на котором стоит работающий компьютер с HDD. Что может случиться?

Ожидаемый ответ: головка может ударить по пластине, и часть файлов испортится. Особенно опасно, когда диск в этот момент что-то читает или пишет.

Есть ещё одна вещь, которую говорят компьютерщики: жёсткий диск «умирает» не сразу. Часто перед смертью он начинает громко щёлкать, тормозить, Windows грузится всё дольше. Компьютерщики называют это «щелчок смерти». Если ваш компьютер вдруг начал громко и ритмично щёлкать, это сигнал: срочно копируйте важные файлы куда-нибудь ещё.

Почему HDD ещё не выкинули

Вы спросите: если он медленный, шумный и боится ударов, почему его ещё продают? У HDD есть одно огромное достоинство. Он дешёвый. За те же деньги HDD вмещает в несколько раз больше, чем SSD. Если считать цену одного терабайта, HDD выигрывает с большим отрывом.

Поэтому HDD до сих пор живут там, где нужно хранить очень много, а скорость не так важна. Например, в дата-центрах. Знаете, где хранятся все видео YouTube? Все фотки в облаке? Это гигантские здания, набитые тысячами и тысячами дисков. И для архивов, для старых видео, которые смотрят редко, там часто стоят именно HDD, потому что это дешевле. Современный большой HDD вмещает больше двадцати терабайт. Это тысячи фильмов на одном диске.

Почему HDD всё ещё продают, если SSD быстрее?

Ожидаемый ответ: потому что HDD дешевле за терабайт. Для архивов и бэкапов дешёвый объём важнее скорости.

Для старших: история жёсткого диска

Первый жёсткий диск сделала компания IBM в 1956 году. Он назывался IBM 350 и был частью компьютера RAMAC. Это был шкаф размером с большой холодильник, внутри полсотни пластин диаметром около 60 сантиметров, и весило всё это примерно тонну. Вмещал он около 5 мегабайт. Это одна песня в mp3. Купить его было нельзя, его сдавали в аренду, примерно за 3200 долларов в месяц, по тем временам огромные деньги. Чтобы перевезти такой диск, нужен был грузовик или даже самолёт.

Сейчас на одну 3,5-дюймовую пластину помещаются терабайты. Плотность записи выросла в сотни миллионов раз. Одна из важных идей на этом пути: «перпендикулярная запись», когда магнитики ставят не лёжа вдоль пластины, а стоя, как книжки на полке. Так их помещается больше. Ещё одна хитрость современных больших дисков: внутрь закачивают гелий вместо воздуха. Гелий лёгкий, пластинам легче крутиться, и их можно поставить больше в один корпус.

Для старших: дорожки, секторы и «дефрагментация»

Пластина поделена на кольца, они называются дорожки, а каждая дорожка поделена на кусочки, секторы. Сектор это минимальный кусок, который диск читает или пишет за раз, раньше 512 байт, сейчас обычно 4096 байт. Когда файл записывают, он может лечь не подряд, а кусками в разных местах, там, где было свободно. Это называется фрагментация. Головке приходится прыгать, и чтение замедляется. Раньше в Windows была популярная программа «Дефрагментация диска»: она собирала куски файлов в один ряд. Смотреть на неё было почти как на тетрис: цветные квадратики ползали по экрану. Сейчас Windows делает это сама, по расписанию. А для SSD дефрагментация не нужна и даже вредна, вы поймёте почему через пару минут.

SSD: твердотельный диск

А теперь младший брат, который за последние десять лет почти выгнал старшего из дома. Это SSD. Расшифровывается как Solid State Drive, по-русски «твердотельный накопитель». Слово «твердотельный» звучит странно, но смысл простой: внутри нет ничего, что двигается. Нет пластин, нет головки, нет моторчика. Просто плата и микросхемы, всё твёрдое и неподвижное.

Покажите SSD, если он есть. Хорошо, если у вас есть и SSD 2,5 дюйма, и планка M.2, положите их рядом с HDD. Дайте подержать. Первое, что скажут дети: «Он такой лёгкий!» Да, SSD 2,5 дюйма весит грамм пятьдесят, а планка M.2 ещё меньше, примерно как пачка жвачки. Если SSD нет, покажите на телефоне фото, или просто флешку: «Внутри почти то же самое».

Внутри SSD стоят микросхемы флеш-памяти. Каждая такая микросхема состоит из миллиардов крошечных ячеек. И каждая ячейка это как маленькая ловушка для электронов. Помните, электроны это крошечные частицы, которые бегают по проводам и создают ток. Так вот, в ячейку можно загнать немного электронов и закрыть за ними дверцу. Электроны внутри, значит, ячейка заряжена. Электронов нет, значит, пустая. Заряжена или пустая, это и есть ноль или единица.

Самое главное: дверца у этой ловушки закрывается очень плотно. Электроны сидят внутри годами, даже когда никакого тока нет. Поэтому SSD тоже не забывает файлы при выключении. Как и HDD, только совсем по-другому: HDD помнит магнитом, а SSD зарядом.

Нарисуйте на доске две картинки рядом. Слева: круг пластины и рычаг с головкой, подпишите «HDD: магнит, всё крутится». Справа: сетка из маленьких квадратиков, в некоторых нарисуйте точки (электроны), подпишите «SSD: заряды в ячейках, ничего не крутится».

Бит в Памятьвиле объясняет это так. HDD это огромная библиотека с одним библиотекарем на роликах. Вы просите книгу, и он едет за ней через весь зал, ищет полку, едет обратно. А SSD это библиотека, в которой у каждой полки есть своё окошко выдачи. Сказали номер полки, и книга сразу у вас в руках. Никто никуда не едет.

Для старших: сколько бит в одной ячейке

Я сказал, что ячейка либо заряжена, либо пуста, это один бит. Так было в самых первых и самых дорогих SSD, такие ячейки называются SLC, single level cell. Потом инженеры придумали хитрость: различать не два уровня заряда, а четыре. Чуть-чуть, немного, побольше, полностью. Четыре уровня это два бита в одной ячейке, MLC. Потом восемь уровней, три бита, TLC. Сейчас есть и шестнадцать уровней, четыре бита, QLC. Чем больше бит в ячейке, тем дешевле и вместительнее диск, но тем сложнее точно прочитать заряд, тем медленнее запись и тем быстрее ячейка изнашивается. Поэтому дешёвые SSD большого объёма чаще QLC, а надёжные TLC. Представьте стакан воды: различить «пустой» и «полный» легко, а различить шестнадцать уровней на глаз уже трудно, особенно если вода понемногу испаряется.

Почему SSD такой быстрый

SSD ничего не ждёт. Не нужно ждать, пока пластина повернётся. Не нужно ждать, пока головка доедет. Компьютер говорит: «Дай мне вот этот кусочек», и SSD сразу отдаёт. Время доступа у SSD примерно в сто раз меньше, чем у HDD. А когда нужно прочитать тысячи маленьких файлов, как при загрузке Windows, разница становится огромной.

Поэтому компьютер с SSD включается за несколько секунд, а не за минуту. Программы открываются почти мгновенно. Игры загружаются быстро. Помните PlayStation 4 и PlayStation 5? Одна из главных фишек PS5 была именно быстрый SSD. Загрузки, которые на PS4 шли по минуте, на PS5 стали занимать секунды. Разработчики игр даже стали убирать длинные экраны загрузки, потому что они больше не нужны.

У вас два одинаковых компьютера, только в одном HDD, а в другом SSD. Вы нажимаете кнопку включения одновременно. Что будет?

Ожидаемый ответ: компьютер с SSD загрузится намного быстрее, за секунды. HDD будет шуршать и грузиться дольше, потому что головке нужно ездить по пластине.

И ещё три приятные вещи. SSD бесшумный: ему нечему шуметь, ничего не крутится. SSD лёгкий. И SSD не боится тряски: можно трясти, ронять ноутбук на диван, ездить с ним в автобусе, файлы не пострадают, потому что царапать нечего. Конечно, если кинуть ноутбук об стену, сломается всё, но обычная тряска SSD не страшна.

Почему SSD не шумит?

Ожидаемый ответ: потому что у него нет движущихся частей. Шумят моторчик и головка, а у SSD их нет.

Какие бывают SSD: SATA и M.2

SSD бывают разной формы. И вот тут начинается немного путаницы, давайте разберёмся спокойно.

Первый вид: SSD в корпусе 2,5 дюйма. Это плоская коробочка размером с ладонь, примерно как толстая пачка карточек. Он подключается теми же кабелями, что и старый HDD: через разъём SATA. SATA это такой стандарт, способ подключать диски к материнской плате. Он появился ещё для жёстких дисков, примерно в 2003 году. И когда придумали SSD, его сделали в такой же форме и с таким же разъёмом, чтобы можно было просто вынуть старый HDD и вставить на его место SSD. Удобно.

Запомните важную вещь: через SATA подключаются и HDD, и SSD. Разъём один и тот же. Поэтому по разъёму не всегда поймёшь, что перед тобой. Нужно смотреть, есть ли внутри пластины.

Второй вид: M.2. Читается «эм-два». Это маленькая длинная планка, как пластинка жвачки, только с микросхемами. Она не подключается кабелем, а вставляется прямо в материнскую плату, в специальный маленький слот, и прикручивается одним винтиком. Никаких проводов. Такие стоят почти во всех современных ноутбуках и новых компьютерах.

Покажите на материнской плате слот M.2, если он есть (на старых платах его может не быть, тогда так и скажите: «На этой плате M.2 нет, она старше, чем такие диски»). Покажите винтик-стойку, которым планка прижимается к плате. Покажите разъём SATA на плате: маленькие Г-образные разъёмы, обычно у края, часто по несколько штук рядом.

А теперь самое интересное. Многие M.2 SSD работают по протоколу NVMe. Протокол это язык, на котором диск разговаривает с компьютером. Старый язык SATA придумывали для медленных жёстких дисков, и он ограничивает скорость. SSD через SATA не может работать быстрее примерно 550 мегабайт в секунду: он мог бы и быстрее, но дорога узкая. А NVMe это новый язык, специально для быстрой флеш-памяти. Он подключает диск напрямую к самой быстрой шине компьютера, PCIe, той же, что и видеокарту. И скорость получается от 3000 до 7000 мегабайт в секунду. А новейшие ещё быстрее.

Если сравнить с дорогами: HDD это просёлочная дорога с ухабами, едет старый грузовик. SSD через SATA это нормальная городская дорога, по ней едет хорошая машина, но с ограничением скорости. А M.2 NVMe это автобан, по которому несётся спорткар.

Напишите на доске таблицу, как в учебной странице:
HDD: пластины и головка · около 150 МБ/с · шуршит · дешевле всех за ТБ.
SSD SATA: микросхемы · около 550 МБ/с · тихо · средняя цена.
SSD M.2 NVMe: микросхемы · от 3000 до 7000 МБ/с · тихо · дороже.

Если HDD читает 150 МБ/с, а NVMe 3000 МБ/с, во сколько раз NVMe быстрее?

Ожидаемый ответ: в 20 раз. 3000 делим на 150. А на маленьких файлах разница ещё больше.

Дети часто путают: «M.2 значит NVMe». Не всегда. Бывают M.2 SSD, которые внутри работают по старому протоколу SATA, и их скорость тоже около 550 МБ/с. Форма и язык это разные вещи. Для младших достаточно «самые быстрые это M.2 NVMe», для старших можно сказать про эту разницу. Ещё одна путаница: SATA это и название кабеля, и название протокола.

Для старших: что такое PCIe и «линии»

PCIe (PCI Express) это главная скоростная шина внутри компьютера. Представьте её как шоссе с полосами. Каждая полоса называется линия, lane. Видеокарта обычно занимает 16 линий, поэтому её слот называется PCIe x16. NVMe SSD обычно занимает 4 линии, x4. Поколения PCIe удваивают скорость каждой линии: PCIe 3.0 x4 даёт примерно 3,5 ГБ/с, PCIe 4.0 x4 примерно 7 ГБ/с, PCIe 5.0 x4 примерно 14 ГБ/с. Вот откуда в таблице числа 3000 и 7000. Интересно, что для обычной работы и игр разница между SSD на 3000 и на 7000 МБ/с почти не заметна. Заметна разница между HDD и любым SSD.

Самый дешёвый апгрейд в мире

Ребята, вот совет, который реально пригодится вам или вашим родителям. Если у кого-то дома старый компьютер или ноутбук, который ужасно тормозит, включается по три минуты, и его уже хотят выбросить, не спешите. Посмотрите, какой там диск. Если там HDD, самый дешёвый способ оживить такой компьютер: поменять HDD на SSD.

Это стоит в разы меньше, чем новый компьютер. Небольшой SSD стоит примерно как пара хороших наушников. А компьютер после этого начинает включаться за секунды, а не за минуты. Многие люди после такой замены говорят: «Я думал, что купили новый компьютер». Процессор тот же, оперативка та же, а ощущение совсем другое. Потому что раньше процессор большую часть времени сидел и ждал медленный диск.

Бит говорит на странице урока, что наши школьные компьютеры тоже сразу станут бодрее, если им поменять диски. Это правда. Может быть, когда-нибудь мы это сделаем.

Если в классе стоят старые ПК с HDD, это отличный живой пример. Можно засечь время загрузки одного из них прямо на уроке: включить в начале блока и посмотреть, когда появится рабочий стол. Дети запомнят число. Не обещайте конкретную замену дисков, если её не будет.

Бабушкин ноутбук включается три минуты. Что посоветуете поменять в первую очередь?

Ожидаемый ответ: поставить SSD вместо HDD. Это дешевле нового ноутбука и даёт самый большой прирост скорости. Иногда ещё добавить оперативку, если её очень мало.

Флешки и карты памяти

Теперь про вещи, которые есть почти у каждого. Флешка. SD-карта, которую вставляют в фотоаппарат, в старый телефон, в Nintendo Switch или в видеорегистратор. Как они устроены?

Флешка и SD-карта устроены почти как SSD. Те же ячейки флеш-памяти, те же ловушки для электронов. Само слово «флешка» как раз от «флеш-памяти». Только они меньше, проще и медленнее. В хорошем SSD стоит умный контроллер, это маленький процессор, который следит за ячейками, распределяет запись, исправляет ошибки. В дешёвой флешке контроллер совсем простой.

Пустите по кругу несколько флешек и SD-карту. Если есть совсем маленькая microSD, покажите её рядом с HDD: «Вот эта штучка размером с ноготь может вмещать больше, чем этот тяжёлый диск». Это производит впечатление.

Кстати, кто знает, что общего у флешки и SSD? Да, оба хранят данные в микросхемах, в флеш-памяти, зарядами в крошечных ячейках. Это будет в Боссе, запомните.

И ещё одно. Телефон внутри тоже хранит всё на флеш-памяти. Те самые 128 или 256 гигабайт в вашем телефоне это по сути маленький SSD, впаянный прямо в плату. Поэтому телефоны не шуршат и не боятся, что вы их уронили, по крайней мере диск не боится. Экран, конечно, боится.

Почему флешке нельзя доверять всё

Важное правило. Флешку не стоит использовать как единственное место для важных файлов. Дешёвые флешки ломаются без предупреждения. Вчера работала, сегодня вставляешь, а компьютер пишет «Вставьте диск» или «Диск нужно отформатировать». И всё. Курсовая, проект, фотки с выпускного, всё пропало.

Флешки теряются, их стирают в стиральной машине в кармане джинсов, их забывают в компьютерном классе. Их вынимают прямо во время записи, и файл портится. Кстати, вот почему есть кнопка «Безопасное извлечение». Если выдернуть флешку, пока на неё что-то пишется, файл может остаться недописанным, как письмо, которое оборвалось на полуслове.

И ещё одна жизненная история. На маркетплейсах иногда продают флешки «на 2 терабайта» за пару тысяч тенге. Звучит как подарок. Но настоящий SSD на 2 терабайта стоит в десятки раз дороже. Как это возможно? А это подделка. Внутри стоит маленький чип, гигабайт на 8 или 32, а контроллер научили врать компьютеру, что он огромный. Вы пишете на неё файлы, всё вроде копируется, а потом открываете, а там пусто или мусор. Правило простое: если цена слишком хорошая, это обман.

В интернете продают флешку на 2 ТБ за 3000 тенге. Брать?

Ожидаемый ответ: нет, это почти наверняка подделка. Настоящая память такого объёма стоит намного дороже. Такая флешка соврёт о размере и потеряет файлы.

Для старших: от дискеты до microSD

Небольшая история переносных носителей. Дискеты 8 дюймов появились в начале 1970-х, потом были 5,25 дюйма, а самые знаменитые 3,5 дюйма с жёстким пластиковым корпусом вмещали 1,44 МБ. Потом пришли компакт-диски, CD, около 700 МБ, на них записывали музыку и игры. Потом DVD, 4,7 ГБ, на них продавали фильмы. Потом Blu-ray, 25 ГБ на слой. Флеш-память изобрёл японский инженер Фудзио Масуока в компании Toshiba в 1980-х годах. Название «флеш» придумал его коллега: стирание данных напоминало ему вспышку фотоаппарата. Первые USB-флешки примерно 2000 года вмещали 8 МБ, и это было чудо: больше пяти дискет в кармане. Сейчас microSD-карта размером с ноготь бывает на терабайт. То есть в сотни тысяч раз больше той первой флешки.

Для старших: почему SSD «изнашивается» и что такое TBW

У флеш-памяти есть одна особенность. Каждый раз при записи ячейка чуть-чуть портится. Чтобы записать новые данные, ячейку сначала стирают, загоняя через изоляцию электроны силой, и изоляция от этого понемногу изнашивается. Через несколько тысяч перезаписей ячейка перестаёт надёжно держать заряд.

Звучит страшно, но на практике контроллер SSD умный. Он не пишет всё время в одно и то же место, а равномерно распределяет запись по всем ячейкам. Это называется выравнивание износа, wear leveling. Ещё у SSD есть запасные ячейки на замену испорченным. Производитель пишет ресурс в TBW, terabytes written: сколько терабайт можно записать за жизнь диска. Например, 600 TBW. Посчитаем. Если вы каждый день записываете 50 гигабайт, а это очень много, это ставить новую большую игру каждые два дня, то 600 терабайт вы запишете примерно за 12 000 дней. Это больше 30 лет. Обычному человеку хватит на много лет, скорее всего, компьютер устареет раньше, чем износится SSD.

Вот почему для SSD не нужна дефрагментация: ему всё равно, где лежат куски файла, доступ к любой ячейке одинаково быстрый, а лишние перезаписи только тратят ресурс. И ещё одна интересная вещь для самых любопытных: SSD, который годами лежит без тока в шкафу, может постепенно терять данные, потому что электроны всё-таки потихоньку утекают из ловушек. Для долгого хранения в выключенном виде HDD иногда надёжнее.

Главное правило: ломаются все диски

И последнее в этом блоке, но, может быть, самое важное во всём уроке. Ломаются все диски. HDD ломается от ударов и от старости. SSD изнашивается и иногда умирает внезапно, из-за контроллера. Флешки теряются и ломаются. Телефон можно утопить. Вопрос не «сломается ли мой диск», а «когда».

Поэтому важные файлы хранят минимум в двух местах. Например, на компьютере и в облаке: Google Диск, iCloud, Яндекс Диск. Или на компьютере и на внешнем диске. Это называется бэкап, резервная копия. У компьютерщиков есть поговорка: «Люди делятся на тех, кто ещё не делает бэкапы, и тех, кто уже делает». То есть каждый рано или поздно теряет файлы и после этого начинает делать копии. Лучше научиться на чужих ошибках.

Расскажу вам настоящую историю, которая случилась в студии Pixar, той самой, что делает мультфильмы. В конце 1990-х они делали мультфильм «История игрушек 2». Все файлы мультфильма, персонажи, сцены, анимация, лежали на их компьютерах. И однажды кто-то случайно запустил команду, которая начала удалять файлы. Люди смотрели, как с экрана пропадают персонажи: сначала шляпа Вуди, потом сам Вуди, потом целые сцены. Компьютер выдернули из розетки, но было поздно, исчезла большая часть мультфильма. Тогда полезли в резервные копии. И оказалось, что бэкапы давно не работали, а никто этого не проверял.

Спасла всё одна сотрудница. Её звали Галин Сасмэн. У неё недавно родился ребёнок, и она работала из дома, поэтому периодически забирала себе домой копию всего мультфильма на свой компьютер. Этот компьютер аккуратно завернули в одеяла, как самое дорогое сокровище, и привезли в студию на машине. Почти весь мультфильм восстановили с него. Вот вам и бэкап: одна домашняя копия спасла мультфильм, который потом посмотрел весь мир.

Какие две ошибки сделали в Pixar?

Ожидаемый ответ: первая, кто-то случайно запустил удаление. Вторая, никто не проверял, что резервные копии работают. Спасла их копия в другом месте, дома у сотрудницы.

Подробнее про бэкапы мы поговорим в месяце про безопасность. А пока просто запомните: одна копия это ноль копий.

Для старших: как дата-центры не теряют файлы

В дата-центре тысячи дисков, и каждый день какие-то из них ломаются, это нормально при таком количестве. Как же YouTube не теряет видео? Файлы хранят сразу на нескольких дисках, часто в разных зданиях и даже в разных городах. Есть технология RAID: несколько дисков объединяют так, что если один умрёт, данные можно восстановить по остальным. В простейшем варианте, RAID 1, на два диска пишут одно и то же, как зеркало. В более хитрых вариантах хранят специальные «контрольные суммы», по которым можно вычислить потерянный кусок. Сломанный диск инженер просто вынимает из стойки и вставляет новый, а система сама восстанавливает на него данные. Важно понимать: RAID защищает от поломки диска, но не от удаления. Если вы удалили файл, он удалится сразу на всех зеркальных дисках. Поэтому RAID не заменяет бэкап.

Какой диск может сломаться: HDD, SSD или флешка?

Ожидаемый ответ: любой. Поэтому нужны бэкапы, важные файлы храним хотя бы в двух местах.

Вопросы, которые обычно задают дети

На этом месте обычно поднимается лес рук. Вот вопросы, которые задают чаще всего, и как на них можно ответить.

«А облако это тоже диск?»

Ожидаемый ответ (ваш): да, облако это просто чужие компьютеры с дисками в большом дата-центре. Когда вы загружаете фото в Google Фото или iCloud, оно ложится на настоящие HDD и SSD где-то далеко, часто в другой стране. Есть шутка у айтишников: «Облака не существует, это просто чужой компьютер». Удобство облака в том, что его диски дублируют, и если один сломается, ваш файл останется на другом.

«Если я удалил файл, он исчез с диска?»

Ожидаемый ответ (ваш): сначала он попадает в корзину, и его можно вернуть. А когда очищаете корзину, компьютер обычно не стирает сами нули и единицы, а просто отмечает это место как свободное. Как будто из оглавления книги вычеркнули главу, но страницы остались. Поэтому специальные программы иногда могут вернуть удалённые файлы с HDD. На SSD это сложнее: SSD сам чистит освобождённые ячейки, чтобы потом быстрее записывать. Мораль: не рассчитывайте на восстановление, делайте бэкапы.

«Почему телефон пишет “Память заполнена”, хотя я удалил кучу фоток?»

Ожидаемый ответ (ваш): удалённые фото часто лежат в папке «Недавно удалённые» ещё 30 дней. Плюс много места занимают кэш приложений, видео из Telegram и WhatsApp, загрузки. Посмотрите в настройках, раздел «Хранилище»: там видно, кто съел место.

«Что лучше купить: HDD на 2 ТБ или SSD на 512 ГБ?»

Ожидаемый ответ (ваш): для системы и игр SSD, даже если он меньше: компьютер будет быстрым. HDD хорошо добавить вторым диском для фильмов, фото и архивов. Многие так и делают: маленький быстрый SSD для Windows и игр, большой дешёвый HDD для всего остального.

«А можно поставить Windows на флешку?»

Ожидаемый ответ (ваш): технически бывает можно, а с флешки часто устанавливают Windows на компьютер. Но работать с флешки постоянно будет медленно, и флешка быстро износится. Флешка хороша, чтобы перенести файлы, а не чтобы жить на ней.

«Почему диск C, а не A?»

Ожидаемый ответ (ваш): буквы A и B когда-то были заняты дисководами для дискет. Первый жёсткий диск получил следующую свободную букву, C. Дискеты исчезли, а традиция осталась, как и значок сохранения. Поэтому главный диск в Windows до сих пор C.

Если вопросов слишком много, скажите: «Отличный вопрос, давайте я отвечу на него на перемене», и запишите его на краю доски. Не застревайте здесь дольше пяти минут, впереди игра. Вопрос про букву C младшим особенно нравится, его можно рассказать, даже если никто не спросил.

Что общего у HDD и SSD

В игре, которая сейчас будет, есть третий вариант ответа: «Оба». Это утверждения, которые верны и про HDD, и про SSD. Давайте вместе вспомним, что у них общего.

Оба хранят файлы после выключения. То есть оба энергонезависимые: им не нужен ток, чтобы помнить.
Оба бывают с разъёмом SATA.
Объём обоих меряют в одних единицах: гигабайтах и терабайтах.
Оба могут сломаться, поэтому нужны бэкапы.

А теперь отличия. Только про HDD: внутри крутятся пластины, боится ударов, когда работает, шуршит и щёлкает, дешевле за терабайт. Только про SSD: нет движущихся частей, Windows грузится за секунды, бывает в виде планки M.2, работает бесшумно.

Мини-викторина перед игрой

Давайте быстро проверим, а потом сразу в игру. Я говорю фразу, вы хором отвечаете: HDD, SSD или оба.

«Шуршит и щёлкает».

Ожидаемый ответ: HDD.

«Бывает в виде маленькой планки».

Ожидаемый ответ: SSD, M.2.

«Помнит файлы без тока».

Ожидаемый ответ: оба.

«Дешевле за терабайт».

Ожидаемый ответ: HDD.

«Подключается через SATA».

Ожидаемый ответ: оба. Если кричат «HDD», напомните про SSD 2,5 дюйма.

«Может сломаться».

Ожидаемый ответ: оба. Ломаются все диски.

Если не хватает времени, из этого блока можно сократить истории про дискеты, PS5 и поддельные флешки. Нельзя сокращать: устройство HDD и SSD, их сравнение, SATA и M.2, правило 1 ТБ = 1024 ГБ и счёт игр на диске, «оба» в игре. Всё это проверяется в Игре 1 и в Боссе.

Игра 1 · 15 мин

Игра 1: HDD или SSD

Ну что, пора проверить, кто слушал. Откройте на телефоне Игру 1, она называется «HDD или SSD». Вам будут показывать фразы про диски, и нужно разложить их по трём корзинкам: HDD, SSD или «Оба». Пять раундов, в каждом по пять фраз, на всё около полутора минут.

Важно: задания у всех случайные и в разном порядке. Поэтому подглядывать к соседу бесполезно, у него будут другие фразы. И ещё важнее: следующий блок теории на сайте откроется только тогда, когда класс пройдёт эту игру. Так что играем честно и стараемся.

Пока играют, ходите по классу и смотрите, кто застрял. Младшим можно подсказывать наводящим вопросом: «А там что-то крутится?». Если у кого-то не грузится страница, дайте поиграть в паре.

Чаще всего ошибаются в корзине «Оба». Дети хотят отдать любой факт одному диску.

Разбор ошибок после игры:

«Подключается через SATA» кладут в HDD. Правильно «Оба»: SSD 2,5 дюйма тоже SATA.
«Хранит файлы после выключения» кладут в HDD или SSD. Правильно «Оба»: оба энергонезависимые, без тока забывает только оперативка.
«Может сломаться, поэтому нужны бэкапы» кладут в HDD, «он же хрупкий». Правильно «Оба»: ломаются все диски, просто по-разному.
«Объём меряют в гигабайтах и терабайтах»: тоже «Оба», единицы одинаковые.
«Дешевле за терабайт» иногда кладут в SSD, путая «дешевле» и «лучше». Правильно HDD, поэтому его и держат для архивов.
«Windows грузится за секунды»: это SSD, у него нет задержки на поиск места на пластине.
«Бывает в виде маленькой планки M.2»: SSD. Жёстких дисков M.2 не бывает, пластины в такую планку не поместятся.

Теория 2 · 40 мин

Как получается картинка

Вопрос, с которого всё начинается

Итак, файлы мы храним на диске. Процессор их обрабатывает. Но вот вы открыли YouTube, и на экране двигается картинка. Человек что-то рассказывает, машет руками, сзади мелькает фон. Или вы играете в Minecraft, и вокруг вас целый мир: деревья, вода, крипер подкрадывается. Вопрос: как компьютер, который умеет только считать нули и единицы, показывает нам такие картинки?

Помните второй урок? Мы говорили, что всё в компьютере это числа. Текст это числа, музыка это числа. И картинка тоже числа. Сегодня мы поймём, какие именно числа и как из них получается цветной экран.

Как вы думаете, из чего состоит картинка на экране?

Ожидаемый ответ: из точек, из пикселей. Если кто-то скажет «из чисел», тоже правильно, похвалите.

Пиксели

Сделайте эксперимент прямо сейчас. Подойдите к монитору очень близко. Или посмотрите на экран телефона через лупу. А если лупы нет, есть лайфхак: капните на экран телефона маленькую каплю воды. Капля работает как увеличительное стекло. И вы увидите, что картинка на самом деле не сплошная. Она состоит из крошечных квадратиков или точек, выстроенных ровными рядами, как клеточки в тетради.

Дайте детям попробовать каплю воды на экране телефона (на белом фоне, например на пустой заметке, видно лучше всего). Или пустите по кругу лупу и предложите посмотреть на монитор учительского компьютера. Если есть проектор, подойдите вплотную к картинке на стене: там тоже видна сетка. Скажите, чтобы потом вытерли экран.

Эти крошечные квадратики называются пиксели. Слово пришло из английского: picture element, элемент картинки. Пиксель это одна светящаяся точка экрана. Самая маленькая деталька, из которой собирается всё, что вы видите. Каждая буква, каждая кнопка, каждый кадр TikTok собран из миллионов пикселей.

Вы на самом деле прекрасно знаете, что такое пиксели. Помните Minecraft? Там всё нарочно сделано из больших квадратиков. Текстура травы, лицо Стива, пиксельный меч. Это стиль, который называется пиксель-арт. В старых играх, например в первом Марио, пиксели были большие, потому что экраны и компьютеры были слабые. А сейчас пиксели такие маленькие, что глаз их не видит, и картинка кажется гладкой. Но они там есть, всегда.

И наш Бит, кстати, тоже нарисован пикселями. Посмотрите на страницу урока: он состоит из маленьких квадратиков. Он этим гордится. Говорит, что он настоящий житель экрана.

Три лампочки в каждом пикселе

А теперь самое интересное. Если взять очень сильную лупу или микроскоп, окажется, что каждый пиксель тоже не один. Каждый пиксель состоит из трёх ещё более мелких лампочек. Красной, зелёной и синей. По-английски Red, Green, Blue. Отсюда сокращение RGB. Кто слышал слово RGB?

Где вы слышали «RGB»?

Ожидаемый ответ: RGB-подсветка у клавиатур, мышек, компьютерных корпусов, вентиляторов. Это та же идея: светодиоды трёх цветов смешиваются и дают любой цвет.

Да, геймерская RGB-подсветка. Клавиатура, которая переливается радугой. Есть шутка, что RGB-подсветка добавляет компьютеру плюс десять FPS. Это, конечно, неправда, но идея та же самая: внутри каждой светящейся точки три светодиода, красный, зелёный и синий, и из них смешивается любой цвет.

Нарисуйте на доске квадрат пикселя и внутри три вертикальные полоски, подпишите R, G, B. Рядом нарисуйте сетку из таких пикселей 4 × 3, чтобы было видно, что экран это «таблица» из пикселей.

Почему именно эти три цвета? Это связано с нашими глазами. В глазу человека есть три вида клеток, которые различают цвет. Одни лучше всего чувствуют красный свет, другие зелёный, третьи синий. Мозг смешивает сигналы от них и получает все цвета, которые мы видим. Экран просто подстраивается под глаз: даёт ему ровно те три цвета, которые глаз умеет различать. И глаз послушно видит жёлтый, оранжевый, фиолетовый, хотя на самом деле там светятся только красные, зелёные и синие лампочки.

Смешиваем свет

Теперь давайте смешивать. Включаем только красную лампочку, остальные выключены. Что видим? Красный. Только зелёную? Зелёный. А если включить красную и зелёную вместе, на полную?

Красный свет плюс зелёный свет. Какой цвет получится?

Ожидаемый ответ: жёлтый. Многие скажут «коричневый», потому что так получается с красками. Это нормальная ошибка, используйте её для объяснения.

Жёлтый! Многие удивляются, потому что в рисовании красная плюс зелёная краска дают грязно-коричневую. Но свет и краски смешиваются по-разному. Краска забирает цвета: каждая новая краска поглощает часть света, и чем больше красок мешаешь, тем темнее, пока не станет почти чёрным. А свет, наоборот, добавляет: чем больше лампочек включено, тем светлее. Все три лампочки на полную дают белый. Все выключены дают чёрный. Это очень важно: чёрный цвет на экране это просто выключенные лампочки.

Отсюда и путаница, которую любят ловить в тестах. В школе на рисовании говорят, что основные цвета это красный, жёлтый и синий. Это для красок. А для экранов основные цвета это красный, зелёный и синий. Не жёлтый, а зелёный. А у принтера, кстати, свой набор: голубой, пурпурный и жёлтый, плюс чёрный. Посмотрите на картриджи принтера, там как раз эти цвета. Так что в Боссе, если спросят, из каких трёх цветов состоит пиксель, правильный ответ: красный, зелёный, синий.

На доске напишите три строчки: «Экран (свет): красный, зелёный, синий, RGB», «Краски на рисовании: красный, жёлтый, синий», «Принтер: голубой, пурпурный, жёлтый и чёрный». Обведите первую строчку.

Яркость это число от 0 до 255

Теперь самое компьютерное. Каждая лампочка в пикселе может гореть не только «включено» и «выключено», но и вполсилы, на четверть, чуть-чуть. Яркость каждой лампочки задаётся числом от 0 до 255. Ноль значит выключена. 255 значит горит на полную.

Почему именно 255? Откуда это число? Вспомните второй урок.

Ожидаемый ответ: потому что это один байт. Один байт это 8 бит, в нём можно записать 256 разных чисел, от 0 до 255.

Именно. Одна лампочка это один байт. Три лампочки это три байта. Значит, цвет одного пикселя это три числа. Например:

255, 0, 0: красный на полную, остальные выключены. Получается красный.
0, 255, 0: зелёный.
0, 0, 255: синий.
255, 255, 0: красный и зелёный вместе. Жёлтый.
255, 255, 255: все на полную. Белый.
0, 0, 0: все выключены. Чёрный.
128, 128, 128: все наполовину. Серый.
255, 165, 0: много красного, немного зелёного. Оранжевый.

Какой цвет будет 0, 255, 255? Зелёный и синий на полную, красного нет.

Ожидаемый ответ: голубой, бирюзовый. По-английски cyan. Если не угадают, ничего страшного, это сложный.

А 255, 0, 255? Красный и синий, без зелёного.

Ожидаемый ответ: розово-фиолетовый, пурпурный, magenta.

А сколько всего цветов можно так получить? У красной лампочки 256 вариантов яркости. У зелёной 256. У синей 256. Каждый вариант красного можно смешать с каждым вариантом зелёного и с каждым вариантом синего. Значит, всего 256 умножить на 256 умножить на 256. Это 16 777 216. Примерно шестнадцать миллионов цветов! Глаз человека столько даже не различает, многие соседние оттенки нам кажутся одинаковыми.

Посчитайте на доске: 256 × 256 = 65 536, 65 536 × 256 = 16 777 216. Подпишите: «около 16 миллионов цветов».

HEX: вот где он пригодился

Помните, на втором уроке мы учили HEX, шестнадцатеричную систему? Цифры от 0 до 9 и дальше буквы A, B, C, D, E, F. Кто-то, наверное, думал: «Зачем мне эти буквы вместо цифр, где это вообще бывает?» Вот где. Цвета.

Один байт в HEX записывается ровно двумя знаками. 0 это 00, 255 это FF. Поэтому цвет удобно записывать шестью знаками: два на красный, два на зелёный, два на синий. И ставят решётку впереди. Красный это #FF0000. Зелёный #00FF00. Синий #0000FF. Жёлтый #FFFF00. Белый #FFFFFF. Чёрный #000000.

Напишите на доске: #FF0000 и разбейте его на три пары: FF | 00 | 00 → R | G | B. Ниже ещё пару примеров. Если есть проектор и компьютер, откройте любую программу с палитрой (Paint, любая встроенная) и покажите поле, где вводится код цвета.

Такие коды видел каждый, кто занимался дизайном. В Canva, в Photoshop, в программах для монтажа, в Discord, когда настраиваешь цвет роли на сервере. Везде есть поле, куда можно вписать код вроде #FF5733. А сайты в интернете тоже так задают цвета: дизайнер пишет в коде страницы «цвет кнопки #1DA1F2», и кнопка становится такого цвета. Так что HEX это не школьная скучная штука, это язык, на котором говорят все дизайнеры мира.

Какой цвет #000000?

Ожидаемый ответ: чёрный. Все три лампочки выключены.

А #00FF00?

Ожидаемый ответ: зелёный. Первая пара красный, вторая зелёный, третья синий.

Для старших: сколько весит одна картинка

Давайте посчитаем, сколько памяти занимает один кадр на экране Full HD. Пикселей 1920 × 1080 = 2 073 600. Каждый пиксель это три байта. Значит, один кадр это примерно 6,2 миллиона байт, около 6 мегабайт. А видео 60 кадров в секунду это 6 × 60, около 370 мегабайт каждую секунду. Минута такого видео без сжатия была бы больше 20 гигабайт. Вот почему видео всегда сжимают: форматы вроде H.264, H.265, AV1 хитро выбрасывают то, что глаз не заметит, и запоминают только то, что изменилось между кадрами. Поэтому YouTube и TikTok вообще работают. А фотографии сжимают в JPEG, и иногда видны «квадратики» артефактов, если сжали слишком сильно. Каждый раз, когда мем пересылают в десятый раз и он становится мыльным и квадратным, это и есть сжатие, которое накопилось.

Ещё одна деталь: часто к трём байтам цвета добавляют четвёртый, альфа-канал, это прозрачность. Так появляется формат RGBA. Им пользуются, например, для картинок PNG с прозрачным фоном и для стикеров.

Цвет живёт в голове

Кстати, раз цвет это то, как мозг смешивает сигналы от глаз, мозг иногда ошибается. Кто помнит мем про платье? В 2015 году по всему интернету разлетелась фотография платья. Половина людей видела его бело-золотым, а половина сине-чёрным. Люди ругались, друзья ссорились. На самом деле платье было сине-чёрным. А разница была в том, как мозг каждого человека решил, при каком свете сделано фото: при жёлтом свете лампы или в синеватой тени. В файле были одни и те же числа RGB для всех. А видели люди разное.

Это хорошо показывает: экран выдаёт числа и лампочки, а цвет всё-таки достраивает ваш мозг. Поэтому дизайнеры так спорят о цветах, и поэтому одна и та же фотография на двух разных телефонах может выглядеть по-разному: экраны настроены чуть иначе.

Можно найти фото платья заранее и показать с проектора. Но в классе нет интернета, так что сохраните картинку на компьютер заранее. Голосование «кто видит бело-золотое, кто сине-чёрное» отлично будит класс посреди теории.

Как росли пиксели в играх

Давайте быстро пролетим по истории игр, чтобы понять, как менялась картинка. В 1972 году вышла игра Pong: две палочки и квадратный мячик на чёрном экране, это настоящий теннис из нескольких пикселей. В 1980-х на приставке NES, её у нас называли «Денди», потому что продавались похожие приставки под этим названием, разрешение было примерно 256 на 240 пикселей. Марио состоял из нескольких десятков квадратиков, и художникам приходилось думать над каждой точкой. Усы у Марио нарисовали в том числе потому, что рот из пары пикселей нарисовать было почти невозможно, а кепку, чтобы не рисовать волосы.

Потом пришла трёхмерная графика, сначала угловатая, потом всё глаже. А сейчас игры на 4K выглядят почти как кино. И при этом Minecraft, одна из самых популярных игр в истории, нарочно выглядит пиксельно. Потому что пиксели это не только ограничение, это ещё и стиль. Многие современные инди-игры рисуют пиксель-артом, потому что это красиво и узнаваемо.

Почему старые игры были пиксельными, а Minecraft пиксельный сейчас?

Ожидаемый ответ: старые игры по-другому не могли, экраны и приставки были слабые, пикселей было мало. А Minecraft пиксельный специально, это стиль, и ещё так проще строить мир из блоков.

Разрешение: сколько пикселей

Хорошо, экран состоит из пикселей. А сколько их там? Это число называется разрешение. Разрешение показывает, сколько пикселей на экране. Его пишут двумя числами через знак умножения. Самое популярное разрешение называется Full HD: это 1920 × 1080. Значит, 1920 точек в ширину и 1080 точек в высоту.

Нарисуйте прямоугольник экрана, сверху стрелка «1920», сбоку стрелка «1080». Внутри напишите «1920 × 1080 = ?».

Сколько всего пикселей на таком экране? Нужно ширину умножить на высоту. Как площадь прямоугольника в математике. Давайте посчитаем вместе.

Сколько пикселей на экране 1920 × 1080?

Ожидаемый ответ: 2 073 600. Больше двух миллионов. Можно посчитать в столбик на доске: 1920 × 1000 = 1 920 000, 1920 × 80 = 153 600, всего 2 073 600.

Больше двух миллионов. Два миллиона маленьких точек, и в каждой по три лампочки. Это шесть миллионов лампочек в обычном мониторе! И каждая из них знает, с какой яркостью ей гореть.

Самая частая ошибка, которую делают в задачах, это сложить числа вместо того, чтобы умножить. 1920 плюс 1080 это 3000. Но 3000 пикселей это очень мало, это как одна полоска. Экран это не полоска, это прямоугольник, значит, умножаем.

Экран 1280 × 720. Это разрешение называется HD, такое было на старых ноутбуках и телевизорах. Сколько пикселей?

Ожидаемый ответ: 921 600. Примерно девятьсот тысяч, меньше миллиона. Счёт: 1280 × 700 = 896 000, 1280 × 20 = 25 600, всего 921 600.

Для старших: экран 2560 × 1440 (его называют 2K или QHD). Сколько пикселей?

Ожидаемый ответ: 3 686 400. Примерно 3,7 миллиона.

Эти три разрешения (1920 × 1080, 1280 × 720, 2560 × 1440) случайно выпадают в Боссе. Варианты ответа там такие: правильное произведение, сумма ширины и высоты, удвоенное и половина. Повторите правило «ширина умножить на высоту» и пусть младшие запомнят хотя бы ответ для Full HD: 2 073 600. Калькулятором на телефоне во время Босса пользоваться можно, если вы не против, это не мешает пониманию.

А что такое 4K, о котором все говорят? 4K это 3840 × 2160. Посмотрите: ширина в два раза больше, чем у Full HD, и высота в два раза больше. Значит, пикселей в два раза по два, то есть в четыре раза больше. Больше восьми миллионов. Поэтому 4K-картинка такая чёткая. Название «4K» значит «около четырёх тысяч» точек в ширину. 3840 почти 4000.

Нарисуйте большой прямоугольник и поделите его на четыре равные части крестом. Подпишите: «Каждая четверть это один Full HD. Весь прямоугольник это 4K».

Если в Full HD примерно 2 миллиона пикселей, сколько примерно в 4K?

Ожидаемый ответ: примерно 8 миллионов, в четыре раза больше. Точно 8 294 400.

И ещё одна вещь. Разрешение и размер экрана это разные вещи. Можно сделать огромный телевизор с маленьким разрешением, тогда пиксели будут большие и заметные. А можно сделать маленький телефон с большим разрешением, тогда пиксели будут такие крошечные, что их не увидишь. В вашем телефоне экран маленький, а пикселей там бывает даже больше, чем в мониторе Full HD. Поэтому на телефоне картинка часто выглядит чётче, чем на большом мониторе.

Размер экрана, кстати, меряют в дюймах. Один дюйм это примерно 2,5 сантиметра. И меряют его по диагонали, от одного угла до противоположного. Монитор 24 дюйма это около 60 сантиметров по диагонали. Телефон 6,5 дюйма это около 16 сантиметров. И диски, кстати, тоже меряют в дюймах: HDD 3,5 дюйма и SSD 2,5 дюйма, это ширина корпуса, примерно.

Для старших: плотность пикселей и Retina

Чтобы сравнивать чёткость экранов разного размера, используют плотность пикселей, PPI, pixels per inch: сколько пикселей помещается в один дюйм. У обычного монитора 24 дюйма Full HD примерно 90 PPI. У хорошего смартфона 400 PPI и больше. Apple в 2010 году придумала маркетинговое слово «Retina» для экранов, где пиксели настолько плотные, что с обычного расстояния глаз их не различает. Интересно, что для телевизора, на который смотрят с трёх метров, высокая плотность не нужна, а для очков виртуальной реальности, где экран в паре сантиметров от глаза, нужна огромная, иначе видна сетка пикселей, её называют «эффект москитной сетки».

Частота обновления: герцы

Теперь ещё одна важная характеристика. Картинка на экране не висит неподвижно. Даже когда вам кажется, что ничего не меняется, экран всё время рисует её заново. Много раз в секунду. Как будто художник рисует картинку, стирает и рисует снова, очень быстро.

Частота обновления показывает, сколько раз в секунду экран рисует новый кадр. Её меряют в герцах, Гц. Один герц это один раз в секунду. Помните гигагерцы у процессора? Та же единица, только у процессора миллиарды раз в секунду, а у монитора десятки.

Обычные мониторы и телевизоры работают на 60 Гц. То есть 60 кадров в секунду. Игровые мониторы работают на 144 Гц и больше. Бывают 165, 240, даже 360 и выше. Чем выше частота, тем плавнее движение мышки и персонажей. На мониторе 144 Гц, если быстро поводить мышкой, курсор двигается плавно, как по маслу. А на 60 Гц видно, что он немного прыгает.

Что значит «монитор 144 Гц»?

Ожидаемый ответ: картинка обновляется 144 раза в секунду. Не 144 пикселя, не 144 цвета и не 144 ватта.

Откуда вообще берётся движение на экране? Знаете, как делают мультфильмы? Кто-нибудь рисовал на углах тетради человечка, а потом быстро листал страницы, и человечек бежал? Это называется флипбук. Каждая страница это отдельная неподвижная картинка, но если листать быстро, мозг склеивает их в движение. Экран делает то же самое: показывает неподвижные кадры один за другим, так быстро, что мы видим движение.

Если есть блокнот, можно заранее нарисовать простой флипбук на 10 страниц (шарик, который падает) и показать классу. Если нет, просто изобразите жестом пролистывание страниц.

В кино обычно 24 кадра в секунду. Этого хватает, чтобы фильм казался плавным, потому что камера немного размывает быстрые движения. А в играх нужно больше, потому что картинка резкая и вы ею управляете. Поэтому геймеры так любят 144 Гц: в шутере, когда противник быстро выбегает из-за угла, вы видите его чуть раньше и чуть плавнее.

Видео в TikTok обычно 30 или 60 кадров в секунду. Если смотреть его на мониторе 144 Гц, оно станет плавнее?

Ожидаемый ответ: нет, плавнее, чем записано, не станет. Монитор просто будет показывать один и тот же кадр несколько раз. Высокая частота помогает там, где компьютер сам рисует много кадров: в играх, в движении мышки.

Кто считает все эти пиксели

Теперь давайте сложим всё, что мы узнали. На экране Full HD больше двух миллионов пикселей. У каждого пикселя три числа, яркость красного, зелёного и синего. И всё это нужно пересчитать и нарисовать заново 60 раз в секунду, а на игровом мониторе 144 раза в секунду. Кто-то должен вычислить цвет каждого из двух миллионов пикселей, и сделать это за крошечную долю секунды. А потом снова. И снова.

А в игре всё ещё сложнее. Чтобы понять, какого цвета пиксель, нужно посчитать, какой предмет в этом месте, как на него падает свет от солнца или от факела, есть ли тень, отражается ли что-то в воде, есть ли туман. И так для каждого пикселя. Миллионы маленьких одинаковых задач каждую долю секунды.

Обычный процессор, CPU, с такой кучей однотипной работы справляется плохо. Он умный, он может решить любую задачу, но задач слишком много. Поэтому придумали отдельное устройство: видеокарту. У видеокарты есть свой собственный процессор, он называется GPU, Graphics Processing Unit, графический процессор.

Покажите видеокарту. Пусть дети подержат. Обратите внимание на: большой радиатор и вентиляторы (она греется, как процессор), длинный ряд золотистых контактов снизу (это для слота PCIe x16, к этому вернёмся), разъёмы на металлической планке сбоку (туда втыкается монитор), иногда разъём дополнительного питания сверху. Если у вас старая карта без вентилятора, только с радиатором, тоже отлично: «Раньше они были слабее и меньше грелись».

Профессор и тысяча школьников

Чем GPU отличается от CPU? Вот главная разница. У CPU несколько очень умных ядер. Помните, обычно 4, 6, 8, может быть 16. Каждое ядро очень сильное, умеет делать сложные вещи, быстро переключаться между задачами. А у GPU тысячи ядер. Тысячи! Но каждое из них простое, не такое умное, умеет делать только простые вычисления.

Представьте одного профессора математики и тысячу школьников. Дадим им задачу: доказать сложную теорему. Профессор справится, а школьники нет, даже если их тысяча. А теперь другая задача: раскрасить тысячу клеточек в тетради, каждую в свой цвет по номеру. Профессор будет сидеть до вечера. А тысяча школьников раскрасят по одной клеточке за секунду, и всё готово.

Картинка на экране это как раз тысячи клеточек. Каждый пиксель это простая, похожая на соседнюю задача. Поэтому видеокарта со своими тысячами простых ядер справляется с картинкой намного лучше, чем процессор. Это называется параллельные вычисления: много одинаковых задач делаются одновременно, параллельно.

Нарисуйте на доске слева один большой кружок с надписью «CPU: несколько умных ядер», а справа много-много маленьких точек (нарисуйте штук пятьдесят, остальное «и т. д.») с надписью «GPU: тысячи простых ядер».

Почему у видеокарты тысячи ядер, а не пара умных, как у процессора?

Ожидаемый ответ: чтобы считать много пикселей одновременно. Задачи для каждого пикселя похожие, их удобно делать параллельно.

Можно сыграть в это прямо сейчас. Давайте я буду CPU, а весь класс будет GPU.

Мини-игра на 2 минуты. Нарисуйте на доске сетку 4 × 4 (16 клеток). Скажите: «Я процессор, я раскрашу всё сам». Начните медленно закрашивать клетки по одной, посчитайте вслух секунды. Потом раздайте 16 детям по листочку с номером клетки: «По команде каждый ставит на своём листке крестик». Скажите «Старт!», и все справятся за секунду. Вывод: «Вот так работает видеокарта». Если класс шумный, этот эксперимент можно заменить просто рассказом.

Видите? Один, даже очень быстрый, проигрывает толпе, когда задача делится на кусочки. А теперь представьте, что у вас не 16 клеток, а два миллиона, и не одна раскраска, а 144 раза в секунду. Вот почему без видеокарты современные игры просто не работали бы.

Для старших: сколько ядер у реальных видеокарт

У топовых игровых видеокарт NVIDIA последних лет больше 16 тысяч таких простых ядер, NVIDIA называет их CUDA-ядрами. У AMD они называются потоковыми процессорами. Сравнивать ядра CPU и GPU напрямую не совсем честно: «ядро» GPU гораздо проще, чем ядро CPU, это скорее один арифметический блок. Но идея верна: GPU это машина для огромного количества одинаковых простых вычислений. Первым «GPU» в маркетинге назвала свою карту GeForce 256 компания NVIDIA в 1999 году: она сама, без процессора, умела считать освещение и повороты трёхмерных объектов. До этого многое делал центральный процессор.

Своя память: VRAM

У видеокарты есть ещё одна важная вещь: своя собственная память. Она называется VRAM, видеопамять. V от слова video. Это как оперативная память, только принадлежит видеокарте и стоит прямо на ней, рядом с GPU.

Что лежит в VRAM? Текстуры, то есть картинки, которые натягивают на предметы в игре. Например, текстура кирпичной стены, травы, кожи персонажа. Модели, то есть формы предметов, сделанные из треугольников. И готовые кадры, которые сейчас пойдут на экран. Видеокарте нужно всё это держать под рукой, потому что ходить за этим каждый раз в обычную оперативку слишком долго. Помните «стол» и «шкаф»? У видеокарты свой отдельный стол.

Обычно VRAM у видеокарт от 4 до 16 гигабайт, у мощных бывает 24 и больше. Если поставить игру на максимальные настройки, с текстурами высокого качества, а VRAM не хватает, игра начинает тормозить и подгружать текстуры медленно. Иногда вы видите, как предмет сначала мыльный, а через секунду становится чётким. Это как раз текстура не успела загрузиться в видеопамять.

Что такое VRAM?

Ожидаемый ответ: память видеокарты. Там видеокарта держит текстуры, модели и готовые кадры. Это не «виртуальная реальность» и не вирус.

Дети часто путают VRAM и VR, виртуальную реальность. В Боссе специально есть такой неправильный вариант. Скажите прямо: «V здесь от слова video, а не от virtual».

Встроенная и отдельная графика

Не у каждого компьютера есть отдельная видеокарта, большая, с вентиляторами. Иногда видеокарта встроена прямо в процессор. То есть внутри того же самого чипа процессора есть маленький графический процессор. Это называется встроенная графика. У Intel она часто называется Intel UHD или Iris, у AMD это Radeon Graphics внутри процессора Ryzen.

Встроенной графики хватает для учёбы, для браузера, для YouTube, для Word, для лёгких игр, например для Minecraft на невысоких настройках или для старых игр. Но для тяжёлых современных игр нужна отдельная видеокарта. Её ещё называют дискретная видеокарта. Она мощнее, у неё своя память VRAM, своё охлаждение, но она дорогая и много ест электричества.

В ноутбуках часто есть и то, и другое. Когда вы просто сидите в браузере, работает встроенная, чтобы экономить батарею. А когда запускаете игру, ноутбук переключается на отдельную. Поэтому игровой ноутбук в игре садится за час, а в браузере может работать гораздо дольше.

А в телефоне видеокарта тоже есть. Она встроена в главный чип телефона вместе с процессором. Поэтому на телефонах работают игры вроде PUBG Mobile, Genshin Impact или Brawl Stars. И телефон греется в игре именно потому, что GPU работает изо всех сил.

Вам нужен компьютер, чтобы делать домашку, смотреть YouTube и играть в Minecraft. Обязательно нужна отдельная дорогая видеокарта?

Ожидаемый ответ: нет, для этого обычно хватает встроенной графики. Отдельная нужна для тяжёлых современных игр, монтажа видео, 3D, нейросетей.

Видеокарты и нейросети

Бит на странице урока говорит одну интересную вещь. Те же тысячи ядер, которые так хорошо раскрашивают пиксели, отлично подходят и для нейросетей. Нейросеть, когда учится или отвечает, тоже делает огромное количество простых одинаковых вычислений: умножить, сложить, умножить, сложить. Миллиарды раз. Это та же задача для тысячи школьников.

Поэтому компании, которые делают искусственный интеллект, например ChatGPT и другие чат-боты, скупают видеокарты вагонами. Специальные видеокарты для дата-центров стоят как машина, и их ставят тысячами в огромные залы. Компания NVIDIA, которая раньше была известна в основном игровыми видеокартами GeForce, за последние годы стала одной из самых дорогих компаний мира как раз из-за нейросетей. Получается, что видеокарты, которые придумали ради игр, оказались ключом к искусственному интеллекту. Подробнее про нейросети мы поговорим в последнем месяце курса.

Для старших: майнинг и дефицит видеокарт

Был период, примерно с 2017 по 2022 год, когда видеокарты было почти невозможно купить по нормальной цене. Причина: майнинг криптовалют. Чтобы «добывать» некоторые криптовалюты, например эфир в те годы, нужно было делать огромное количество одинаковых вычислений. И снова это задача как раз для GPU. Люди собирали «фермы» из десятков видеокарт, и геймерам не хватало. Потом эфир перешёл на другой способ работы, где видеокарты не нужны, и майнинг на них почти закончился. Зато начался бум нейросетей. Мораль: если вы умеете быстро делать много простых вычислений, вы нужны всем.

FPS и почему игра «лагает»

Кто играет, точно слышал слово FPS. Frames per second, кадров в секунду. FPS показывает, сколько кадров в секунду успевает нарисовать видеокарта. Это не то же самое, что герцы монитора. Герцы это сколько раз в секунду монитор готов показать картинку. А FPS это сколько картинок видеокарта успела приготовить.

Представьте кафе. Монитор это официант, который каждые несколько секунд выходит в зал и несёт блюдо. А видеокарта это повар. Если повар готовит медленно, официант выходит, а нового блюда нет, и он несёт то же самое ещё раз. Так и монитор: если монитор 144 Гц, а видеокарта выдаёт только 40 FPS, монитор будет показывать одни и те же кадры по несколько раз, и картинка будет дёргаться. Это и есть «лаги», хотя правильнее сказать «низкий FPS» или «фризы».

А если наоборот? Видеокарта рисует 300 FPS, а монитор всего 60 Гц? Повар печёт пять пирожков, а официант уносит только один. Лишние кадры просто не покажутся. Поэтому если у вас обычный монитор на 60 Гц, нет большого смысла гнаться за 300 FPS, глазом вы всё равно увидите 60.

У Арсена монитор 144 Гц, а игра показывает 40 FPS. Что он увидит?

Ожидаемый ответ: картинка будет дёргаться, потому что монитор показывает одни и те же кадры по несколько раз. Нужно снизить настройки графики или нужна видеокарта мощнее.

Часто дети говорят «лагает» обо всём подряд: и когда низкий FPS, и когда плохой интернет. Старшим можно объяснить разницу: низкий FPS это слабая видеокарта или тяжёлые настройки, картинка дёргается. А «лаг» в сетевой игре, пинг, это задержка интернета: картинка плавная, но персонажи телепортируются. Про пинг будет в месяце про сети, можно так и сказать.

Для старших: разрыв кадра и V-Sync

Если видеокарта отдаёт новый кадр прямо посреди того, как монитор рисует старый, верхняя часть экрана показывает один кадр, а нижняя другой. Получается горизонтальная «ступенька», будто картинку разрезали. Это называется разрыв кадра, screen tearing. Чтобы этого не было, есть вертикальная синхронизация, V-Sync: видеокарта ждёт, пока монитор закончит рисовать кадр. Минус: появляется небольшая задержка. Современные мониторы умеют подстраивать свою частоту под видеокарту, эти технологии называются G-Sync у NVIDIA и FreeSync у AMD. Тогда монитор показывает кадр ровно тогда, когда он готов.

Мёртвый и битый пиксель

Иногда на мониторе или телевизоре появляется точка, которая ведёт себя не так, как соседи. Это неисправный пиксель. Бывает два вида.

Мёртвый пиксель всегда чёрный: он не светится совсем. Это точка, которая перестала светиться. Особенно заметно на белом фоне: маленькая чёрная точка, которая никуда не уходит, сколько ни прокручивай страницу.

Застрявший пиксель всегда горит одним цветом, например ярко-красным или зелёным, потому что одна из трёх лампочек не выключается. Заметнее всего на чёрном фоне.

Чаще всего это заводской брак матрицы, то есть самого экрана. Починить дома его обычно нельзя. Поэтому, когда покупаете монитор или телевизор, есть смысл сразу проверить его: включить на весь экран белый цвет, потом чёрный, красный, зелёный, синий, и внимательно посмотреть. Если нашли такую точку, по правилам магазина в первые дни можно попросить замену, правда условия у магазинов разные.

И ещё один важный момент: мёртвый пиксель это не вирус. Вирус не может сломать лампочку в экране. Если точка видна даже на заставке загрузки, ещё до Windows, это точно железо. А «мёртвый пиксель» в игре, которого убили, это вообще другое, это шутка из нашего Босса.

Что такое «мёртвый пиксель»?

Ожидаемый ответ: точка на экране, которая перестала светиться, всегда чёрная. Обычно это заводской дефект матрицы. Не вирус.

Если есть проектор и компьютер, откройте на весь экран просто белую страницу, потом чёрную. Попросите детей поискать неправильные точки. Обычно не находят, но сама проверка запоминается.

Для старших: LCD и OLED, как светит экран

Есть два главных типа экранов. В LCD (жидкокристаллическом) экране сзади горит одна общая белая подсветка, а пиксели работают как крошечные шторки: жидкие кристаллы поворачиваются и пропускают больше или меньше света через красный, зелёный и синий светофильтры. Поэтому чёрный на LCD не совсем чёрный: подсветка всё равно немного пробивается, и в тёмной комнате видно серое свечение. В OLED каждая лампочка в пикселе светится сама, без общей подсветки. Чтобы показать чёрный, она просто выключается. Поэтому у OLED идеальный чёрный, и на тёмной теме телефон с OLED экономит батарею. Минус OLED: если долго показывать одну и ту же картинку, она может «выгореть», и останется её бледный след. Старые мониторы, большие и пузатые, назывались ЭЛТ: там луч электронов бегал по экрану строчка за строчкой и зажигал точки люминофора. Именно оттуда пошла идея «частоты обновления»: сколько раз в секунду луч успевает обежать весь экран.

Проверим себя: что мы уже знаем про картинку

Давайте остановимся на минуту и соберём цепочку целиком. Я начну, а вы продолжайте.

Игра хочет показать кадр. Кто считает, какого цвета каждый пиксель?

Ожидаемый ответ: видеокарта, её GPU.

Где видеокарта держит текстуры и готовый кадр?

Ожидаемый ответ: в своей памяти, VRAM.

Из чего состоит цвет одного пикселя?

Ожидаемый ответ: из трёх чисел от 0 до 255, яркости красной, зелёной и синей лампочки.

Сколько таких пикселей на экране Full HD?

Ожидаемый ответ: 1920 × 1080, больше двух миллионов, точно 2 073 600.

Сколько раз в секунду обновляется картинка на игровом мониторе?

Ожидаемый ответ: 144 раза и больше, 144 Гц. На обычном 60.

Видите, как всё складывается в одну историю? Видеокарта тысячами ядер раскрашивает миллионы пикселей, складывает кадр в VRAM и много раз в секунду отправляет его по кабелю в монитор. А монитор зажигает свои маленькие красные, зелёные и синие лампочки. И вы видите крипера, который подкрадывается сзади. А как именно кадр бежит по кабелю, сейчас разберёмся.

Вопросы, которые обычно задают дети

«Почему, когда снимаешь экран компьютера на телефон, на видео бегут полоски?»

Ожидаемый ответ (ваш): это встречаются две сетки. Сетка пикселей экрана и сетка пикселей камеры телефона. Они немного не совпадают, и получается узор из волн, он называется муар. Ещё бывают бегущие тёмные полосы: экран обновляется строчками, а камера снимает со своей частотой, и они не совпадают по времени. Так что это не сломанный экран, это физика.

«Сколько FPS видит человеческий глаз? Говорят, только 30.»

Ожидаемый ответ (ваш): это миф. У глаза нет «кадров», он видит непрерывно. Большинство людей легко отличает 60 от 144 Гц, особенно когда двигают мышкой или играют. Насколько выше человек ещё чувствует разницу, зависит от человека и от того, что происходит на экране. Профессиональные киберспортсмены играют на 240 и 360 Гц и уверяют, что разница есть.

«Почему видеокарты такие дорогие?»

Ожидаемый ответ (ваш): GPU это один из самых сложных чипов, которые делают люди, в нём десятки миллиардов транзисторов. Плюс быстрая память VRAM, мощное питание и охлаждение. Плюс видеокарты сейчас нужны не только геймерам, но и компаниям для нейросетей, спрос огромный. Хорошая новость: для учёбы и большинства игр не нужна самая дорогая.

«Почему Minecraft с шейдерами тормозит, а без них нет?»

Ожидаемый ответ (ваш): шейдеры это маленькие программы для видеокарты, которые считают красивые тени, отражения в воде, колышущуюся траву. Каждому пикселю приходится считать гораздо больше. Без шейдеров Minecraft очень простой для видеокарты: квадратики и простые текстуры. С шейдерами даже мощная видеокарта может вспотеть.

«Может ли видеокарта сгореть?»

Ожидаемый ответ (ваш): может перегреться, если вентиляторы забиты пылью или корпус стоит под столом у батареи. Сначала она сама снижает скорость, чтобы остыть, и игра начинает тормозить. Поэтому компьютер чистят от пыли. Помните прошлый урок и мем про ноутбук на одеяле? Видеокарте тоже нужен воздух.

«Что лучше: больше разрешение или больше герц?»

Ожидаемый ответ (ваш): зависит от того, что вы делаете. Для фильмов, фото, учёбы и красивых медленных игр важнее разрешение, картинка чётче. Для быстрых шутеров и соревновательных игр важнее герцы, движение плавнее. И помните: чем больше пикселей и кадров, тем больше работы видеокарте. 4K на 144 Гц нужна очень мощная видеокарта.

Для старших: трассировка лучей

Есть два способа нарисовать трёхмерный мир. Обычный, растеризация: все предметы состоят из треугольников, видеокарта проецирует их на экран и раскрашивает, а тени и отражения подделывает хитрыми трюками. Это быстро. Второй способ, трассировка лучей, ray tracing: для каждого пикселя видеокарта честно запускает луч света, смотрит, во что он врезался, куда отразился, дошёл ли до лампы. Так получаются настоящие отражения в лужах и правдоподобные тени. Этим давно пользуются в кино, в мультфильмах Pixar, но там один кадр могли считать часами. В играх это стало возможно примерно с 2018 года, когда в видеокартах появились специальные блоки для расчёта лучей. И всё равно это очень тяжело, поэтому придумали ещё одну хитрость: видеокарта рисует кадр в меньшем разрешении, а нейросеть дорисовывает его до большого. Это DLSS у NVIDIA и FSR у AMD. Видите, нейросети и видеокарты снова встретились.

Как картинка попадает в монитор

Итак, видеокарта нарисовала кадр. Он лежит у неё в памяти, в VRAM. Но мы же его не видим, он внутри компьютера. Как он попадает на экран? По кабелю. Видеокарта отправляет кадр по проводу в монитор, и монитор зажигает свои лампочки. Для этого есть специальные видеоразъёмы. Их несколько, и сейчас мы с ними познакомимся, потому что следующая игра как раз про разъёмы. Подробно про все дырки мы поговорим в третьем блоке, а сейчас главные.

Возьмите видеокарту и покажите разъёмы на её металлической планке. Потом поднимите кабели по очереди: VGA, HDMI, если есть DisplayPort и DVI.

HDMI. Широкий плоский разъём со скошенными углами, как маленькая трапеция. Его вы точно видели: им подключают телевизор к приставке, PlayStation к телевизору, ноутбук к проектору. HDMI передаёт и картинку, и звук по одному кабелю. Поэтому, когда подключаешь ноутбук к телевизору по HDMI, звук может пойти из телевизора. Главное для запоминания: HDMI это монитор или телевизор.

DisplayPort. Похож на HDMI, но у него один угол срезан, а другой прямой. Его любят игровые мониторы, потому что DisplayPort хорошо тянет высокие частоты, 144 Гц и больше. Часто на видеокартах DisplayPort-разъёмов даже больше, чем HDMI. Главное для запоминания: DisplayPort это игровой монитор.

VGA. Синий разъём трапецией, с винтиками по бокам и 15 штырьками в три ряда. Это очень старый разъём, ему уже больше 35 лет, его придумала IBM в 1987 году. Он аналоговый: передаёт картинку не цифрами, а меняющимся напряжением, как старое радио. Поэтому картинка через VGA бывает чуть мутнее. Главное для запоминания: VGA это очень старый монитор. На наших школьных компьютерах и мониторах, кстати, VGA вполне может быть, посмотрите потом сзади.

У вас игровой монитор на 144 Гц. Какой разъём вы выберете: VGA, HDMI или DisplayPort?

Ожидаемый ответ: DisplayPort. Он рассчитан на высокие частоты. Современный HDMI тоже может, но классический ответ для игрового монитора DisplayPort. VGA точно нет, он для старых мониторов.

Для старших: DVI и переходники

Между VGA и HDMI был ещё разъём DVI: большой белый, с кучей штырьков и плоским «ножиком» сбоку. На старых видеокартах и мониторах он встречается часто. Он умел передавать цифровую картинку, а некоторые его версии и аналоговую тоже. Поэтому бывают переходники DVI на VGA и DVI на HDMI. Важная деталь: из цифры в цифру переходник простой, это просто разводка проводов. А из цифрового HDMI в аналоговый VGA нужен преобразователь с маленьким чипом внутри, потому что нужно превратить числа в напряжение.

Быстрая экскурсия по задней стенке перед игрой

В следующей игре будет больше разъёмов, чем только видео. Давайте быстро, буквально за пять минут, пробежимся по задней стенке компьютера. Подробно с историями будет в третьем блоке, а сейчас просто запоминаем, что куда.

Поверните системный блок задней стенкой к классу. Показывайте пальцем и называйте, по одному предложению на каждый разъём. Где возможно, поднимайте соответствующий кабель.

USB-A: привычный прямоугольный USB. Флешки, мыши, клавиатуры.
USB-C: маленький овальный, вставляется любой стороной. Современный телефон, ноутбуки, зарядки. На старых компьютерах его может не быть.
Ethernet (RJ-45): квадратное гнездо с защёлкой, похоже на большой телефонный разъём. Сетевой кабель от роутера. Рядом мигают лампочки.
Аудио 3,5 мм: круглые гнёзда. Зелёное для наушников, розовое для микрофона.
HDMI, DisplayPort, VGA: монитор, как мы только что говорили.

А внутри корпуса тоже разъёмы, часть мы уже знаем:

SATA: тонкий плоский разъём для дисков, HDD и SSD. Это было в первом блоке.
M.2: маленький слот прямо на плате для SSD-планки. Тоже из первого блока.
PCIe x16: самый длинный слот на плате. Сюда вставляется видеокарта. Видите эти золотые контакты на видеокарте? Они как раз под него.
Слоты DIMM: длинные слоты с защёлками рядом с процессором, для планок оперативной памяти. Это с прошлого урока.
Разъём 24 pin: самый широкий кабель от блока питания к материнской плате. Тоже с прошлого урока.

Вставьте видеокарту в слот PCIe x16 на плате (если плата отдельно от корпуса, покажите прямо на столе). Скажите: «Видеокарта стоит в самом длинном слоте, а монитор втыкается в неё сзади».

Если времени мало, из этого блока можно сократить: LCD и OLED, майнинг, V-Sync, плотность пикселей, HEX-коды кроме пары примеров. Нельзя сокращать: пиксель и RGB, числа 0 до 255, правило «ширина умножить на высоту», герцы, CPU против GPU, VRAM, мёртвый пиксель, и последние два подраздела про видеоразъёмы и экскурсию по задней стенке, без них Игра 2 станет лотереей.

Игра 2 · 15 мин

Игра 2: куда воткнуть

Отлично, теперь проверим глаз и память. Откройте Игру 2, «Куда воткнуть». Слева будут названия разъёмов, справа то, что в них втыкают. Нужно соединить пары. Пять раундов, в каждом по четыре пары, на всё полторы минуты. Пары каждому выпадают свои, случайные, так что смотреть к соседу бесполезно. Пройдём игру, откроется последний блок теории.

Пока играют, держите системный блок задней стенкой к классу и плату на столе. Если кто-то застрял, не подсказывайте ответ, а показывайте пальцем на нужный разъём: «Вот он, на что похоже?»

Если класс проходит игру очень плохо, это знак, что экскурсия была слишком быстрой. Повторите её за три минуты и дайте сыграть ещё раз.

Разбор ошибок после игры:

Путают HDMI и DisplayPort. Оба для монитора. В игре HDMI это «монитор или телевизор», DisplayPort это «игровой монитор». Подсказка: телевизор с приставкой всегда HDMI.
Путают USB-A и USB-C. USB-A прямоугольный, для флешки, мыши, клавиатуры. USB-C овальный, для современного телефона.
Путают SATA и M.2. Оба для SSD, но SATA это кабель к диску внутри корпуса, а M.2 это маленькая планка прямо на плате.
Путают PCIe x16 и DIMM: оба длинные слоты. PCIe x16 для видеокарты, DIMM для оперативки, их несколько рядом с процессором, и у них защёлки.
Ethernet называют «телефонным». Похож на телефонный, но больше, и это сетевой кабель от роутера.
VGA отдают игровому монитору, потому что «он же синий и красивый». Нет, VGA для очень старых мониторов, он аналоговый.
24 pin отдают видеокарте. Нет, это питание материнской платы от блока питания, самый широкий кабель.

Теория 3 · 30 мин

Разъёмы: что куда втыкать

Главное правило всех разъёмов

Ну вот, игру прошли, теперь разберёмся с разъёмами по-настоящему, с историями. Посмотрите на заднюю стенку системного блока. Сколько там всего дырок! Круглые, квадратные, плоские, цветные. Новичку кажется, что это какая-то головоломка, и если воткнёшь не туда, всё сгорит.

Хорошая новость: почти каждый разъём устроен так, что неправильно его не вставить. У каждого своя форма. Квадратный в круглый не залезет, широкий в узкий не залезет. Инженеры специально так делают: у разъёмов есть «ключи», то есть срезанные углы, выступы и вырезы, которые не дают вставить не туда или не той стороной. Поэтому главное правило: если не лезет, не дави. Поверни или поищи другой разъём. Сила тут не помогает, а только ломает. Сломанный разъём на материнской плате починить очень сложно.

Флешка не лезет в USB. Что делать?

Ожидаемый ответ: не давить, перевернуть. Если всё равно не лезет, посмотреть, тот ли это вообще разъём.

Это главное практическое правило урока. Повторите его ещё раз в конце. Дети любят «дожимать», особенно младшие, а потом разъём на ноутбуке болтается. Можно добавить: «Сила в компьютере нужна только для одной вещи: для защёлки оперативки, и то аккуратно».

USB-A: самый привычный

Начнём с самого знакомого. USB. Расшифровывается как Universal Serial Bus, «универсальная последовательная шина». Слово «универсальная» здесь главное. До USB у каждого устройства был свой разъём. Для клавиатуры свой, для мышки свой, для принтера свой, огромный, для джойстика свой. Сзади у компьютера была настоящая свалка разных гнёзд. И вот в середине 1990-х годов несколько компаний договорились: давайте сделаем один разъём для всего. Первая версия USB вышла в 1996 году. Одним из главных изобретателей был инженер Intel Аджай Бхатт.

Классический USB, прямоугольный, сейчас называют USB-A. В него втыкают флешки, мышки, клавиатуры, зарядки, вентиляторы для ноутбука, да вообще всё что угодно, даже USB-лампы и USB-кружки с подогревом.

Как отличить быстрый USB от медленного? Посмотрите внутрь разъёма. Видите пластиковый язычок внутри? Если он чёрный или белый, это обычно старый USB 2.0, медленный. Если он синий, это USB 3, быстрый, примерно в десять раз быстрее. Поэтому если у вас быстрая флешка или внешний SSD, втыкайте его в синий разъём. Иногда бывают и другие цвета, например красный или бирюзовый, у некоторых производителей это значит «самый быстрый» или «заряжает даже при выключенном компьютере».

Покажите на задней стенке системного блока USB-разъёмы разного цвета, если они есть. На очень старых компьютерах все будут чёрные: так и скажите, «здесь USB 3 ещё не было». Пусть кто-то из детей сам найдёт синий разъём на ноутбуке, если он у вас есть.

У вас быстрая флешка USB 3. Сзади у компьютера чёрные и синие USB. Куда вставить?

Ожидаемый ответ: в синий. Синий внутри значит быстрый USB 3. В чёрный она тоже вставится и будет работать, только медленнее.

Почему USB-A вставляется с третьего раза

А вот и ответ на вопрос из разминки! Помните мем? Почему USB вставляется с третьего раза?

Разъём USB-A работает только одной стороной. Внутри у него язычок, и контакты только с одной стороны этого язычка. А на глаз стороны почти не отличаются. Вот и получается, что шанс угадать с первого раза 50 на 50, как монетку подбросить. Казалось бы, в среднем должны угадывать каждый второй раз. Но мы ещё и вставляем криво, не глядя, под столом, в темноте, в спешке. И даже когда сторона правильная, флешка упирается в край, и мы думаем, что сторона неправильная. Переворачиваем. Теперь сторона правда неправильная. Переворачиваем обратно. И теперь, аккуратнее, влезло. Вот откуда три попытки.

Есть подсказка: на многих флешках и кабелях значок USB, трезубец, нарисован на той стороне, которая должна смотреть вверх, если разъём горизонтальный. Но это не всегда работает, и мало кто вообще смотрит.

Покажите значок USB на кабеле или флешке. Нарисуйте его на доске: линия, на конце которой три ветки с кружком, квадратиком и стрелкой.

И вот инженеры наконец решили эту проблему. USB-C сделали симметричным. Контакты продублированы с обеих сторон, и он работает как угодно, любой стороной. Вставляешь не глядя, и всё работает. Мем больше не работает! Ну, почти: на компьютерах ещё полно старых USB-A.

USB-C: один разъём для всего

USB-C это маленький овальный разъём, вставляется любой стороной. Он появился примерно в 2014 году, и сейчас он почти везде. Современные телефоны на Android, новые айфоны, ноутбуки, планшеты, наушники, игровые приставки, Nintendo Switch, даже электрические зубные щётки и колонки.

Кстати, история с айфонами. Долгое время у Apple был свой разъём, Lightning. Все остальные телефоны перешли на USB-C, а у айфонов был свой, и людям нужно было держать два вида зарядок. Тогда Европейский союз принял закон: все новые телефоны, которые продают в Европе, должны заряжаться через USB-C. И с iPhone 15 в 2023 году Apple перешла на USB-C. Теперь одной зарядкой можно заряжать почти всё. Это хороший пример того, как общие стандарты делают жизнь проще.

Через USB-C можно не только заряжать и передавать файлы. Через него можно подключить монитор, сеть, и даже заряжать мощный ноутбук. Один разъём для всего.

Почему USB-C вставляется любой стороной, а USB-A нет?

Ожидаемый ответ: у USB-C контакты продублированы с обеих сторон, он симметричный. У USB-A контакты только с одной стороны.

Для старших: не все кабели USB-C одинаковые

Есть подвох. Разъём у всех USB-C кабелей одинаковый, а внутри они бывают очень разные. Дешёвый кабель от зарядки может уметь только заряжать, и то не быстро, а файлы передавать медленно, со скоростью старого USB 2.0. Хороший кабель может передавать десятки гигабит в секунду, видео на монитор и до 240 ватт мощности для ноутбука. А бывают кабели Thunderbolt, это тоже USB-C по форме, но с ещё большими возможностями. Поэтому бывает так: подключили монитор через USB-C, а он не показывает. Возможно, кабель просто не умеет передавать видео. Форма одна, а начинка разная. Это частая головная боль даже у взрослых айтишников. Название версий USB тоже запутанное: USB 3.0, потом его переименовали в USB 3.1 Gen 1, потом в USB 3.2 Gen 1, а это всё одно и то же. Шутят, что USB назвали «универсальным», потому что запутаться в нём может кто угодно.

Видеоразъёмы: ещё раз и подробнее

Про HDMI, DisplayPort и VGA мы уже говорили перед игрой. Давайте ещё раз и чуть подробнее, чтобы закрепить.

HDMI: монитор, телевизор. Широкий, со скошенными углами. Передаёт картинку и звук вместе. Появился в начале 2000-х и стал главным разъёмом всех телевизоров, приставок, проекторов. Бывает маленький, mini HDMI и micro HDMI, на фотоаппаратах и маленьких компьютерах вроде Raspberry Pi.

DisplayPort: игровые мониторы. Один угол срезан. Часто стоит на видеокартах. Его придумали специально для компьютерных мониторов, и он хорошо тянет высокие частоты. Ещё одна фишка: у полноразмерного DisplayPort есть защёлка, и чтобы вынуть кабель, нужно нажать на кнопочку. Если тянете кабель DisplayPort, а он не вынимается, не дёргайте, нажмите кнопку на штекере.

VGA: старые мониторы. Синий, с винтами и 15 штырьками. Аналоговый. Его прикручивают винтиками, чтобы не выпадал. Сейчас его почти не делают на новых компьютерах, но в школах, офисах и на старых проекторах он ещё живёт.

Поднимите кабель VGA и покажите винтики и штырьки. Дайте кому-то посчитать штырьки: 15 в три ряда (5, 5, 5). Одного-двух может не хватать, на некоторых кабелях часть контактов не используется, это нормально.

Какой разъём передаёт и картинку, и звук по одному кабелю?

Ожидаемый ответ: HDMI. Поэтому звук из ноутбука идёт в телевизор, когда подключаешь его по HDMI. DisplayPort тоже умеет, но обычно вспоминают HDMI.

Ethernet: интернет по проводу

Ethernet, разъём RJ-45. Квадратное гнездо побольше USB, с защёлкой. Похож на большой разъём старого домашнего телефона. Если вы посмотрите на свой домашний роутер, там сзади несколько таких гнёзд. Вот это они. По этому кабелю идёт интернет и связь между компьютерами.

Как узнать? Во-первых, у штекера есть пластиковая защёлка, язычок. Чтобы вынуть кабель, нужно нажать на неё. Во-вторых, рядом с гнездом на компьютере мигают лампочки, обычно зелёная и оранжевая. Одна горит, когда кабель подключён и связь есть. Другая мигает, когда бегут данные. Если вставили кабель, а лампочки не горят, значит, проблема: кабель плохой, или роутер выключен, или на другом конце ничего нет. Это первое, что проверяют компьютерщики, когда «пропал интернет».

Покажите сетевой кабель. Покажите защёлку и как её нажимать. Покажите разноцветные проводки внутри прозрачного штекера: их восемь. Если в классе есть работающая сетевая розетка, воткните кабель в компьютер и покажите, как загораются лампочки.

Ваш домашний интернет, например от Казахтелекома, приходит в квартиру по проводу, часто это оптоволокно. Он заходит в роутер. А от роутера дальше уже по Wi-Fi, по воздуху, или по такому кабелю Ethernet. Геймеры любят подключать компьютер кабелем, а не через Wi-Fi: кабель стабильнее, пинг ниже, ничего не прерывается, когда мама включает микроволновку. Подробнее про сети будет в отдельном месяце курса.

Почему геймеры часто подключают компьютер к роутеру кабелем, а не по Wi-Fi?

Ожидаемый ответ: кабель стабильнее и задержка меньше. Wi-Fi могут мешать стены, соседские роутеры и другие приборы.

Аудио 3,5 мм: наушники и микрофон

Аудио 3,5 мм. Круглое гнездо, в которое втыкаются наушники с проводом. Это, кстати, очень старый разъём. Его прадедушка, большой джек 6,35 мм, появился ещё в конце 1800-х годов для телефонных станций, где девушки-операторы вручную втыкали провода, чтобы соединить звонки. А маленький 3,5 мм стал популярным с карманными радиоприёмниками и плеерами.

На компьютере эти гнёзда обычно цветные, и цвет подсказывает, что куда. Зелёное это наушники или колонки, туда звук выходит. Розовое это микрофон, туда звук входит. Иногда есть ещё голубое, это линейный вход, например для подключения плеера. Если воткнёте наушники в розовое, звука не будет, и вы будете думать, что сломались наушники. А они просто в микрофонном гнезде.

Покажите на задней стенке системного блока цветные аудиогнёзда. Возьмите наушники и спросите класс, куда втыкать, прежде чем воткнуть.

Наушники воткнули, звука нет. Какое первое предположение?

Ожидаемый ответ: воткнули не в то гнездо, например в розовое, для микрофона. Надо в зелёное. Ещё бывает, что звук идёт в другое устройство, например в монитор по HDMI.

На ноутбуках и телефонах часто одно гнездо на всё: и для наушников, и для микрофона. Если посмотреть на штекер наушников с микрофоном, на нём не две, а три чёрные полоски. Каждая полоска разделяет отдельный контакт: левый канал, правый, земля и микрофон. А многие новые телефоны вообще убрали это гнездо, теперь наушники беспроводные или через USB-C. Кто-то радуется, кто-то до сих пор ругается.

Для старших: музейные разъёмы на старых компьютерах

На старых системных блоках, которые у нас в классе, можно найти разъёмы, которых на новых уже нет. PS/2: два маленьких круглых гнезда, фиолетовое для клавиатуры и зелёное для мышки. Если перепутать, не работает, а на очень старых компьютерах их нельзя было подключать на ходу, нужно было перезагружать. COM-порт: маленькая трапеция с девятью штырьками, через него раньше подключали модемы и мышки, а сейчас им пользуются сетевые инженеры, чтобы настроить серверное оборудование. LPT: длинная трапеция с 25 дырочками, для принтеров. Всё это заменил USB. Именно поэтому он «универсальный».

Если на ваших старых системных блоках есть PS/2, COM или LPT, обязательно покажите. Дети любят «археологию»: «вот так подключали мышку, когда ваши родители были школьниками».

Внутри корпуса

Теперь откроем корпус. Внутри тоже много разъёмов, и все они уже знакомы нам по прошлому уроку и по первому блоку.

Положите открытый системный блок на бок, боковой крышкой вверх, или возьмите материнскую плату. Показывайте каждый разъём по очереди и, если можно, вынимайте и вставляйте кабели.

SATA. Тонкий плоский разъём с буквой Г для HDD и SSD. Смотрите, внутри у него пластиковая полоска, загнутая буквой Г. Это ключ: так кабель можно вставить только одной стороной. Рядом с ним на диске второй, пошире, тоже с буквой Г. Это питание SATA, он идёт от блока питания. Получается, к каждому SATA-диску идут два кабеля: один узкий для данных, к материнской плате, и один пошире для питания, к блоку питания.

M.2. Маленький слот прямо на плате для SSD-планки. Планку вставляют под углом, наклоняют к плате и прижимают винтиком. Никаких кабелей.

PCIe x16. Длинный слот для видеокарты. Самый длинный на плате. Часто сделан с металлической окантовкой, чтобы тяжёлая видеокарта его не выломала. В конце слота защёлка: чтобы вынуть видеокарту, нужно её нажать. А ещё бывают короткие слоты PCIe x1, для разных дополнительных плат, например для Wi-Fi или звуковой карты.

Слоты DIMM. Длинные слоты рядом с процессором, обычно два или четыре, с защёлками по краям. Сюда вставляются планки оперативной памяти. Помните с прошлого урока: вставляешь планку ровно, давишь на оба края, и защёлки сами щёлкают.

24 pin. Самый широкий кабель от блока питания к материнской плате. Он даёт плате электричество. Рядом обычно есть ещё один, поменьше, на 4 или 8 контактов, возле процессора: это отдельное питание для процессора. И у мощных видеокарт есть свой разъём питания, на 6 или 8 контактов или новый широкий, потому что им не хватает того, что идёт через слот.

Какой самый длинный слот на материнской плате и что в него вставляют?

Ожидаемый ответ: PCIe x16, в него вставляют видеокарту. Не оперативку и не блок питания.

Какой самый широкий кабель от блока питания?

Ожидаемый ответ: 24 pin, он идёт к материнской плате.

Сколько кабелей нужно подключить к SATA SSD 2,5 дюйма?

Ожидаемый ответ: два. Узкий кабель данных SATA к плате и широкий кабель питания SATA к блоку питания. К M.2 не нужно ни одного.

Для старших: передняя панель, самые мелкие разъёмы

Самые неприятные разъёмы при сборке компьютера это провода от передней панели корпуса: кнопка включения, кнопка перезагрузки, лампочка питания, лампочка диска. Это крошечные штекеры на два контакта, и их нужно воткнуть на гребёнку штырьков в углу платы, строго по схеме из инструкции. Перепутаешь, и кнопка включения не работает. Многие, кто впервые собирает компьютер, полчаса сидят с фонариком и инструкцией именно над ними. Профессиональный лайфхак: компьютер можно включить, просто коротко замкнув два нужных штырька отвёрткой. Кнопка на корпусе делает ровно то же самое.

Важный момент: куда подключать монитор

И вот последняя, очень важная вещь из этого урока. Посмотрите на заднюю стенку компьютера с отдельной видеокартой. Видеоразъёмы там есть в двух местах. Одни вверху, на самой материнской плате, рядом с USB. Это разъёмы встроенной графики. А другие ниже, на металлической планке видеокарты.

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.

Покажите на системном блоке оба места: разъёмы на задней панели материнской платы (вверху) и на планке видеокарты (ниже, горизонтально). Если видеокарты в корпусе нет, покажите отдельно видеокарту и плату и объясните, где что будет.

Мем на странице урока как раз про это. «Купил видеокарту за 300 000 тенге. Воткнул монитор в материнку». Человек копил деньги, купил мощную видеокарту, запустил игру, а она тормозит. Он ругается, пишет на форумах «видеокарта бракованная», а на самом деле монитор подключён к материнской плате, и всё рисует маленькая встроенная графика. Дорогая видеокарта в это время отдыхает. Кстати, если в процессоре вообще нет встроенной графики, разъёмы на материнской плате просто не будут работать, и экран будет чёрным. Тогда человек думает, что компьютер сломался совсем.

Как понять, что монитор подключён правильно, к видеокарте?

Ожидаемый ответ: посмотреть, куда идёт кабель. Если в разъём на горизонтальной планке в нижней части задней стенки, это видеокарта. Если в разъём вверху, рядом с USB, это материнская плата. Старшим можно сказать, что в Windows в «Диспетчере задач» на вкладке «Производительность» видно, какая видеокарта работает.

Этот момент обязательно надо проговорить. Он есть в коротком итоге на странице урока, его легко спросить в тесте месяца, и он реально полезен дома. Если у кого-то из детей дома игровой компьютер, предложите им проверить сегодня вечером, куда воткнут монитор.

Собираем рабочее место по шагам

Давайте теперь представим, что вам привезли новый компьютер в коробке. Системный блок, монитор, клавиатура, мышка, наушники, кабели. Что куда подключать и в каком порядке? Давайте вместе, я буду спрашивать, а вы отвечайте.

Если есть время и место, сделайте это вживую со старым системным блоком и монитором: пусть кто-то из детей сам подключает кабели, а класс подсказывает. Если нет, рассказывайте по шагам и показывайте кабели.

Ставим системный блок так, чтобы сзади было место для воздуха и кабелей. Не вплотную к стене и не к батарее.
Монитор. Смотрим, какие разъёмы есть у монитора и какие у видеокарты. Если оба умеют DisplayPort и монитор игровой, берём DisplayPort. Если HDMI, то HDMI. Если монитор совсем старый, VGA. И втыкаем в видеокарту, а не в материнку!
Клавиатура и мышка в USB-A. Для них скорость не важна, можно в чёрные, медленные. Синие оставим для флешек и внешних дисков.
Наушники в зелёное гнездо, микрофон в розовое.
Интернет. Кабель от роутера в Ethernet, до щелчка защёлки. Смотрим, загорелись ли лампочки.
Кабель питания в блок питания сзади, монитор в розетку. И только в самом конце нажимаем кнопку включения.

Почему кабель питания подключаем последним?

Ожидаемый ответ: так безопаснее. Пока всё подключаешь, компьютер без тока, ничего не замкнёшь и не испортишь. А включать нужно, когда всё уже на месте.

Вот и всё. Ничего страшного, никакой магии. Каждый кабель лезет только в свою дырку. Если вы запомните сегодняшний урок, вы сможете сами подключить компьютер дома, у бабушки, в школе. А это, между прочим, первое, о чём просят человека, которого в семье считают «разбирающимся в компьютерах».

Вопросы, которые обычно задают дети

«Можно ли сжечь компьютер, если воткнуть не в тот разъём?»

Ожидаемый ответ (ваш): почти всегда нет, потому что не в тот разъём кабель просто не залезет. Опасно только давить силой и ломать разъём, или подключать самодельные и очень дешёвые зарядки и кабели. Для USB-C лучше брать нормальные кабели и зарядки, а не самые дешёвые на рынке.

«Зачем на ноутбуке так мало разъёмов?»

Ожидаемый ответ (ваш): ноутбуки делают тонкими, и большие разъёмы туда не помещаются. Поэтому на тонких ноутбуках часто только USB-C, а остальное подключают через переходник, его называют хаб или док-станция. В этот хаб уже втыкаются HDMI, USB-A, Ethernet и всё остальное.

«Почему зарядка от одного телефона медленно заряжает другой?»

Ожидаемый ответ (ваш): разъём один, USB-C, но зарядки и телефоны договариваются о мощности. Если они «говорят на разных языках» быстрой зарядки, они выбирают самый простой и медленный вариант. Плюс кабель может быть слабым. Это нормально и безопасно, просто дольше.

«А Bluetooth и Wi-Fi это тоже разъёмы?»

Ожидаемый ответ (ваш): это способы подключения без провода, по радио. Беспроводные наушники и мышки работают через Bluetooth, интернет через Wi-Fi. Удобно, но обычно чуть медленнее и с задержкой, а ещё им нужна батарейка. Поэтому у киберспортсменов часто проводные мышки и наушники, хотя хорошие беспроводные уже почти догнали проводные.

Для старших: почему разъёмы постоянно меняются

Каждый разъём рассчитан на определённую скорость. Когда экраны выросли с Full HD до 4K и с 60 до 144 Гц, через кабель нужно передавать в несколько раз больше данных. Прикинем: 4K это примерно 8,3 миллиона пикселей по 3 байта, это около 25 мегабайт на кадр, а при 144 кадрах в секунду это около 3,6 гигабайта в секунду, почти 29 гигабит в секунду, и это без служебных данных. Старый провод столько не пропустит. Поэтому выходят новые версии: HDMI 1.4, 2.0, 2.1, DisplayPort 1.2, 1.4, 2.0 и так далее. Форма разъёма часто остаётся той же, а внутри меняется скорость, и кабель тоже должен быть новой версии. Это та же история, что с USB-C: смотрите не только на форму, но и на версию. Интересно, что видеопоток часто ещё и слегка сжимают прямо в кабеле, технологией DSC, чтобы влезть в старые провода.

Мы разобрали компьютер целиком

Ну вот, ребята. Посмотрите, что у нас получилось. За четыре урока мы разобрали компьютер целиком. Процессор считает. Оперативная память держит то, с чем работаем прямо сейчас. Диск хранит всё годами. Видеокарта рисует картинку. Монитор показывает её пикселями. Материнская плата всё соединяет, блок питания даёт ток, кулеры охлаждают. А разъёмы связывают всё это между собой и с внешним миром.

Нарисуйте на доске итоговую схему: в центре «Материнская плата», от неё стрелки к «Процессор», «Оперативка (DIMM)», «Диск (SATA или M.2)», «Видеокарта (PCIe x16)», «Блок питания (24 pin)». От видеокарты стрелка к «Монитор (HDMI, DisplayPort, VGA)». От платы стрелки к «Флешка, мышь (USB)», «Интернет (Ethernet)», «Наушники (3,5 мм)».

Бит говорит, что теперь он может провести экскурсию по всему Памятьвилю: от склада-диска на окраине до площади-видеокарты, где тысячи художников раскрашивают город каждую долю секунды, и до городских ворот-разъёмов, через которые в город въезжают флешки, мышки и интернет.

И Бит напоминает: в конце месяца большой тест по урокам с 1 по 4. Повторите игры, они как раз про это.

Мини-викторина перед боссом

Разъём с винтиками и 15 штырьками, синий. Что это и для чего?

Ожидаемый ответ: VGA, для старых мониторов.

Овальный, любой стороной, в современном телефоне.

Ожидаемый ответ: USB-C.

С защёлкой, рядом мигают лампочки.

Ожидаемый ответ: Ethernet, RJ-45, сетевой кабель от роутера.

Круглое зелёное гнездо.

Ожидаемый ответ: аудио 3,5 мм, наушники.

Один угол срезан, игровой монитор.

Ожидаемый ответ: DisplayPort.

Тонкий плоский с буквой Г внутри корпуса.

Ожидаемый ответ: SATA, для дисков.

Если не хватает времени, в этом блоке сократите истории про USB, джек 6,35 мм, PS/2 и переднюю панель. Не сокращайте: правило «не лезет, не дави», все разъёмы из таблицы, внутренние разъёмы, ответ на мем и подключение монитора к видеокарте.

Босс · 15 мин

Босс: Мёртвый пиксель

А теперь финальная битва. На мониторе завёлся мёртвый пиксель, и он задаёт вопросы про всё, что было сегодня: диски, видеокарты, экраны и разъёмы. Ответите правильно, и он оживёт. Десять вопросов, на каждый немного времени. Часть вопросов это задачки с числами, которые компьютер придумывает на ходу: сколько пикселей на экране, сколько гигабайт в терабайтах, сколько игр поместится на диск. У каждого свои числа, так что списать нельзя. Можно взять листок и ручку, чтобы посчитать.

Перед стартом напомните три формулы и напишите их на доске: «пиксели = ширина × высота», «ТБ в ГБ: × 1024», «игры на диске: делим и отбрасываем остаток». Решите, разрешаете ли калькулятор, и скажите это заранее, чтобы не было споров.

Следите за временем: Босс ограничен по времени на каждый вопрос, младшие могут не успевать с умножением. Подсядьте к ним.

Разбор ошибок после Босса:

На вопрос про пиксели выбирают сумму (1920 + 1080 = 3000). Напомните: экран это прямоугольник, считаем площадь, умножаем.
В вопросе про терабайты выбирают 100 или 1000 вместо 1024. По счёту Windows 1 ТБ = 1024 ГБ, 2 ТБ = 2048, 4 ТБ = 4096.
В задаче про игры округляют вверх. 512 : 100 = 5,12, значит 5 игр, шестая не влезет.
«Из каких цветов пиксель» отвечают «красный, жёлтый, синий». Это краски, а у экрана красный, зелёный, синий.
VRAM путают с виртуальной реальностью. V от video, это память видеокарты.
«Чем SSD быстрее HDD» отвечают «он больше». Нет, у него нет движущихся частей, ничего не нужно ждать.
«Почему HDD ещё продают» выбирают «он быстрее». Нет, он дешевле за терабайт.
«Что общего у флешки и SSD»: оба хранят данные в микросхемах флеш-памяти. Не «оба крутятся» и не «теряют данные без тока».

Дома и пароль · 10 мин

Итоги, домашнее задание и пароль

Ребята, вы молодцы. Сегодня было много нового, давайте соберём главное. Я говорю, а вы проверяйте на телефоне в блоке «Коротко», всё ли совпадает.

Пять главных мыслей урока

Диск помнит без тока. HDD хранит данные магнитом на крутящихся пластинах: он дешёвый, но медленный, шуршит и боится ударов. SSD хранит заряды в микросхемах: быстрый, тихий, не боится тряски. Самые быстрые это M.2 NVMe.
Ломаются все диски. Поэтому важные файлы храним минимум в двух местах. Одна копия это ноль копий.
Пиксель это три лампочки RGB. Яркость каждой от 0 до 255, это один байт. Цвет записывают тремя байтами, часто в HEX, например #FF0000.
Разрешение и герцы. Разрешение это сколько пикселей, ширина умножить на высоту. Герцы это сколько раз в секунду экран рисует новый кадр. Рисует эти кадры видеокарта: у её GPU тысячи простых ядер и своя память VRAM.
Разъёмы. Если не лезет, не дави. Каждому устройству свой разъём. И монитор подключаем к видеокарте, а не к материнской плате.

Последний быстрый вопрос: что из сегодняшнего вы расскажете дома родителям?

Ожидаемый ответ: любой. Часто говорят про «поменять HDD на SSD», про каплю воды на экране, про монитор, воткнутый не туда. Похвалите любой осмысленный ответ.

Домашнее задание

Теперь домашка. Откройте на телефоне последний блок, «Дома». Там написано: сыграйте ещё раз в игры урока, задания каждый раз новые. Потом заполните домашнее задание. Делайте его сами, без подсказок и без нейросетей. Так вы заработаете XP честно, и, главное, по-настоящему запомните.

И у меня для вас маленькое практическое задание, его можно сделать по желанию. Дома посмотрите на заднюю стенку своего компьютера или на бока ноутбука и посчитайте, какие разъёмы вы узнаёте. А если у вас дома игровой компьютер, проверьте, куда подключён монитор: к видеокарте или к материнке. Вдруг вы сегодня спасёте чью-то видеокарту от скуки.

И ещё. Это был последний урок первого месяца. Значит, скоро большой тест месяца по урокам с первого по четвёртый, 20 вопросов. Он тоже есть на странице, в блоке «Дома», но открывать его пока не нужно, я скажу, когда. Чтобы подготовиться, пройдите ещё раз игры всех четырёх уроков.

Решите заранее, когда класс пишет тест месяца: на следующем уроке в начале или дома к определённому дню. Скажите это чётко, иначе половина откроет тест сегодня же вечером. Если в классе есть дети, которые пропустили прошлые уроки, предложите им пройти игры уроков с 1 по 3 до теста.

Что дальше

Первый месяц мы провели в центре Памятьвиля, внутри железа. Мы знаем, из чего сделан компьютер и что делает каждая деталь. Во втором месяце Бит переезжает в новый район, Процессорск, и тема месяца «Сборка, BIOS и система». На следующем уроке мы узнаем, как из всех этих деталей собирают целый компьютер: в каком порядке, что куда ставят и почему. Потом разберёмся, что происходит в первые секунды после нажатия кнопки, ещё до Windows. А потом снова вернёмся к дискам: как их делят на разделы и как на них ставят Windows. Так что всё, что вы сегодня узнали про SATA, M.2 и PCIe, очень скоро пригодится по-настоящему.

Интрига в конце урока помогает детям прийти в следующий раз. Если на следующем уроке вы будете собирать ПК из старых деталей, скажите это прямо: это лучший анонс.

Пароль урока

И последнее. Чтобы на сайте открылось домашнее задание этого урока, нужен пароль. Я скажу его сейчас, запишите или запомните.

Назовите классу пароль урока 4 вслух и, если нужно, напишите его на доске. Проследите, чтобы все ввели его до того, как разойдутся, особенно младшие. Пароль здесь намеренно не написан.

Всё, спасибо вам за урок! До встречи на следующей неделе. И не забудьте: если флешка не лезет, не дави, а переверни.