Thread by @nu_vot_tak_vot

ТРЕД "ЧТО ВНУТРИ КОМПЬЮТЕРА?"

Достаем ручки, тетрадки, усаживаемся поудобнее. Ставим лайк, делаем ретвит, подписываемся. Приду - проверю! 😈

Так уж вышло, что я айтишник широкой специализации: мне доводилось и микроконтроллеры программировать, и сайты допиливать, и сетку админить почти 1.5 года, но основное моё занятие - писать код, то есть программировать

Почему-то очень часто программисты либо вообще понятия не имеют, либо имеют смутные познания о том, что находится внутри ЭВМ и почему это так, а не иначе. И раз уж я немного знаю об этом, хочу поделиться. Поехали!

Наверное, все знают слова "процессор", "оперативка", "видюшка", "жесткий диск". Все эти устройства соединены друг с другом и подключаются к материнской плате. Речь пойдёт о том, как это все вместе концептуально существует.
Собственно, наша главная схема (из Википедии)

Компьютер оперирует данными, точнее, числами и только ими. Ему плевать, что 65 это может быть 'A'. Он знает, что где-то по какому-то адресу лежит какое-то число. Отсюда потребности:
1. Откуда-то ввести значение
2. Куда-то его вывести
3. Где-то его хранить
4. Как-то обработать

Начнём с 4: как обработать. В компьютере есть 2 устройства, которые занимаются вычислениями: CPU и GPU.

CPU, он же ЦП, камень. По научному - Central Processing Unit или центральный процессор. Это наш бро: квадрат толщиной в несколько мм, почти всегда скрытый под радиатором

ЦП - это "счёты" компьютера. Он складывает, сравнивает с 0 и отрицает числа и делает ещё несколько простых операций вроде побитового сдвига.

Например, умножать ЦП не умеет. 3*7=3+3+3+3+3+3+3

Соответственно, самая медленная операция для ЦП - деление. Сложить - быстро, вычесть - чуть медленнее (a-b=a+(-b)), умножить - еще медленнее, а разделить - как умножить и вычесть. Да, все очень плохо.

Но это не все плохие новости: посчитать 10+10 это легко, даже 10/10 - справимся, а что насчёт 10.2+10.1? Или 10.2/10.1? На последний вопрос читатель сходу ответит "ну 10 с хвостиком", но ЦП такой ответ не устроит.

Что делать?

Думали-думали, и придумали:
FPU, он же floating point unit. Когда-то он был отдельно от ЦП, на некоторых микроконтроллерах его нет, но уже очень давно FPU интегрирован в CPU. Но это не означает, что операции с "нецелыми" (floating point) числами стали так же быстры, как с целыми

Именно поэтому:
а) в ядре Windows не принято использовать floating-point числа, вместо них используется два целых: числитель и знаменатель
б) для оценки суперкомпьютеров используется FLOPS - количество операций с числами с плавающей точкой (floating point) за 1с

В GPU не будем углубляться: это Graphics Processing Unit. Дословно - модуль обработки графики, обрабатывающий то, что пойдёт на видеовыход (монитор)

Иногда может быть встроен в CPU, но может быть отдельно. Внешние (дискретным) GPU, конечно, быстрее встроенных

С четвёртым пунктом нашего плана разобрались, едем дальше. Как нам хранить и вводить/выводить данные?

Для этого надо ответить на самый главный вопрос:
Насколько быстро мы хотим это делать?
"Ну, так чтоб комп не тупил!" - ответит джун. "По-разному" - ответит продвинутый юзер

Что значит по-разному? Мы можем разделить операции (а значит, и устройства, которые для них работают) на 2 группы: быстрые и медленные. И такие устройства есть почти в каждом способе работы с информацией

Хранение:
Медленно: жёсткий диск/SSD, флешка
Быстро: оперативная память (RAM)
Очень быстро: кэш процессора*

Ввод:
Медленно: клавиатура, мышь

Вывод:
Быстро: графика

Ввод+вывод:
Медленно: интернет, последовательный/параллельный порты*, аудио, ПЗУ*

*в треде не рассматриваются

Согласитесь: Вы готовы рвать и метать, если картинка на мониторе отстанет от действия в игре. Имеет значение объем данных: для вывода звука за 1/25с достаточно "медленного" канала, а для картинки - нужен быстрый, потому что 1 кадр занимает намного больше места, чем звук за 1/25с

Собственно, поэтому при выборе ПК имеет значение объем оперативки, она же - RAM: Random Access Memory (почему так - в другой раз): чем больше данных вы можете держать "прям вот рядом под рукой", тем быстрее ваша работа

Проводя аналогии с реальным миром, кэш - открытый документ у Вас на экране, оперативка - открытая книга на столе, а жесткий диск - книга на полке в соседней комнате.

Итог: сгруппировав устройства по принципу "быстрые" и "медленные", мы добавим два устройства: северный и южный мосты. Северный- хаб для быстрых устройств, южный - для медленных. Теперь ЦП для ЛЮБОГО* взаимодействия с данными обращается к северному мосту

*почти

Удобно, не правда ли? Северный мост - быстрый, работает с оперативкой, GPU и другими быстрыми устройствами + с южным мостом.
Южный - неторопливо работает со всеми теми, кто не спешит и с северным

Вопрос: почему северный и южный? Ответ на фото

В старые добрые времена, когда FPU только-только переехал в CPU, северный мост находился на стандартной материнской плате выше южного. Почему? Потому что ему надо работать быстро! Чем ближе он к ЦП - тем быстрее может передать ему данные. Что стало дальше? Ответ - на фото

Правильно, северного моста на этом фото как будто нет. Он никуда не делся, а переехал прямо в CPU. А южный мост теперь практически тождественно слову "чипсет"

Первая лекция окончена, всем спасибо! За обратную связь (понятно/не очень; замечания, пожелания) - могу поставить свечку о вашем здравии или написать записку, по вашему желанию
Но + в карму обещаю. Обратная связь - ❤️

@usehex @fillpackart @TatarinFrontend @the2pizza @ValeriiZhyla поретвитьте плиз, мой первый полезный тред 🥺🥺🥺