Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Подобные документы

Этапы развития информатики и вычислительной техники. Аппаратная часть персональных компьютеров. Внешние запоминающие устройства персонального компьютера. Прикладное программное обеспечение персональных компьютеров. Текстовые и графические редакторы.

контрольная работа , добавлен 28.09.2012


Компьютерная техника в образовании. Устройства в составе персонального компьютера (ПК). Исходная конфигурация, стратегии модернизации. Установка дополнительно модуля памяти, программного обеспечения, куллеров. Расчет потребляемой мощности, тепловой режим.

курсовая работа , добавлен 23.04.2012


Роль информационных систем и технологий в жизни современного общества. Назначение и состав программного обеспечения персональных компьютеров. Использование технологий OLE. Операционные среды для решения основных классов инженерных и экономических задач.

практическая работа , добавлен 27.02.2009


Понятие архитектуры персонального компьютера, компоновка частей компьютера и связи между ними. Составляющие системного блока ПК. Функции центрального процессора, системной платы, оперативного запоминающего устройства, видеокарты и жесткого диска.

реферат , добавлен 28.01.2014


Базовая аппаратная конфигурация персонального компьютера: системный блок, монитор, клавиатура, мышь. Основные характеристики компьютерных систем, их классификация, функции. Расчет ежемесячных платежей по кредиту клиента банка "Акцепт" средствами MS Excel.

курсовая работа , добавлен 23.04.2013


Классификация ЭВМ. Характеристика устройств базовой конфигурации персонального компьютера: системный блок, клавиатура, манипулятор мышь, монитор. Логическая схема системной платы. Принципы работы жесткого диска. Виды и задачи программного обеспечения.

курсовая работа , добавлен 23.11.2010


Составные части персонального компьютера. Основные компоненты системного блока и периферийные устройства. Устройство и назначение звуковой платы. Принцип работы оперативной памяти. Устройство и назначение жесткого диска. CD и DVD дисководы и USB-порты.

компакт-диски CD-R , обеспечивающие возможность только однократной записи, и диски CD-RW , обеспечивающие многократную запись.

Накопитель DVD (Digital Video Disk, цифровой видеодиск)-ROM. В настоящее время в базовую конфигурацию ПК включают дисковод DVD -ROM для чтения информации с компакт-дисков. Диски DVD способны вместить полнометражный видеофильм высокого качества.

Видеоадаптер (графический адаптер) – плата, выполняющая все операции, связанные с управлением экраном (монитором) компьютера.

Существуют несколько стандартов видеоадаптеров. В настоящее время применяются видеоадаптеры стандарта SVGA, обеспечивающие по выбору воспроизведение от сотен до нескольких миллионов цветов с возможностью выбора разрешения экрана. Разрешение указывает на количество точек на экране по горизонтали и вертикали для отображения

информации. Стандартными значениями для разрешения являются 800 600 или 1024 768. Современные видеоадаптеры могут выполнять функции обработки изображений, для этого они имеют собственную видеопамять.

Звуковая карта – специальная плата, выполняющая операции по обработке звука.

Для воспроизведения звука к выходу звуковой карты можно подключить колонки или наушники. Для записи звука имеется разъем, позволяющий подключить микрофон. Основным параметром звуковой карты является разрядность, определяющая количество битов, используемых для кодирования звука. Предпочтительным вариантом сегодня считается 32-разрядная звуковая карта.

Адаптеры и контроллеры – устройства, которые служат для управления работой устройств ПК.

Коммуникационные порты – специальные разъемы для подключения периферийных устройств к системному блоку.

Блок питания – устройство, содержащее системы автономного и сетевого энергопитания персонального компьютера.

1.7. СТАНДАРТНЫЕ ПЕРИФЕРИЙНЫЕ УСТРОЙСТВА ПК. ДОПОЛНИТЕЛЬНЫЕ ПЕРИФЕРИЙНЫЕ УСТРОЙСТВА ПК: ПРИНТЕР, СКАНЕР, МОДЕМ, МИКРОФОН, ЗВУКОВЫЕ КОЛОНКИ ИЛИ НАУШНИКИ, ЦИФРОВАЯ ФОТОКАМЕРА, ВИДЕОКАМЕРА

Рассмотрим более подробно устройство персонального компьютера, то есть его аппаратные средства. Конфигурацию (состав оборудования) ПК можно изменять в соответствии с классом решаемых задач. Тем не менее, существует стандартная конфигурация, в которой обязательно присутствуют следующие устройства: системный блок, монитор, клавиатура, мышь.

Клавиатура – основное устройство для ввода текстовой информации.

Стандартная клавиатура имеет 101 или 104 клавиши. Центральная часть клавиатуры называется алфавитно-цифровой и служит для ввода символов кодовой таблицы. За каждой клавишей, как правило, закреплено несколько символов. В случае алфавитной части клавиатуры это означает возможность работы с несколькими языками. Для разных языков существуют различные схемы закрепления символов национального алфавита за конкретными клавишами. Такая схема называется раскладкой клавиатуры. Переключение между различными раскладками осуществляется с помощью специальных программ. Нижние символы, обозначенные на клавише, и строчные буквы печатаются просто при нажатии клавиш, а верхние символы и заглавные буквы – в комбинации со служебной

Аппаратное обеспечение персонального компьютера

клавишей Shift (клавиша верхнего регистра). В отличие от клавиатуры пишущей машинки, на клавиатуре компьютера есть ряд специальных клавиш, например, клавиши, управляющие перемещением курсора по экрану, или функциональные клавиши (F1 ,F2 ,...) отрабатывающие специфические для конкретной программы действия. Служебные клавиши (Alt ,Ctrl ,…) изменяют назначение других клавиш при совместном нажатии с ними. Краткая характеристика групп клавиатурных клавиш представлена в таблице 1.

		Таблица 1. Характеристика групп клавиатурных клавиш
		Краткая характеристика
Группа клавиш
Алфавитно-цифровые		Предназначены для ввода букв различных алфавитов, цифр, а
	(основное	также специальных знаков.
		Клавиша пробел – самая большая клавиша, применяется для
		ввода пробела (пустого символа).
Функциональные		Действие этих клавиш определяется программой, с которой в
клавиши F1 – F12		данный момент работает пользователь.
	управления	Нажатие данных клавиш приводит к перемещению курсора
курсором		(указателя текущего места в обрабатываемом документе) в
		соответствующем направлении или к «перелистыванию»
		изображаемого на экране текста.
		Назначение клавиш: Delete – удаление символа справа от курсора;
		Insert – установка или сброс режима вставки символа;Page Up –
		перемещение на страницу вверх; Page Down – на страницу вниз;
		Home – в начало,End – в конец строки или списка.
Поле дополнительных		Используется для двух целей: в режиме ввода цифр (Num Lock
цифровых клавиш		включен) – для ввода числовой информации и знаков
		арифметических действий, а в режиме управления курсором (Num
		Lock выключен) – эти клавиши дублируют клавиши управления
		курсором.
Служебные		Enter (ввод) – используется для завершения ввода команды либо
(специальные)		подтверждения выбора, при вводе текста – конец абзаца;
		Esc (Escape – отмена) – используется для отмены какого-либо
		действия, либо выхода из режима программы;
		Backspace («шаг назад», длинная стрелка влево над клавишей
		Enter) – удаляет символ слева от курсора;
		Print Screen – используется для печати или копирования
		содержимого экрана;
		Tab (табуляция) – используется для перемещения вправо на
		заданное количество позиций при наборе текста или перехода по
		ячейками таблицы;
		Caps Lock – переключение между строчными и прописными
		Pause – приостановка работы компьютера.
		Клавиши Ctrl, Alt, Shift – используются для изменения значений
		других клавиш; например, нажатие клавиши Shift в сочетании с
		алфавитно-цифровой клавишей позволяет ввести прописную
		букву или символ верхнего регистра, изображенный на этой
		Комбинация клавиш Ctrl+Alt+Del – одновременное нажатие этих
		клавиш приводит к перезагрузке операционной системы MS DOS
		или завершению текущей программы в операционной системе MS
Индикаторы режимов		Num Lock – режим ввода цифр на дополнительной части




Аппаратное обеспечение персонального компьютера

Периферийные устройства ПК Монитор – устройство вывода и визуального представления информации.

От качества монитора очень сильно зависит комфортность работы пользователя с персональным компьютером. Основными параметрами монитора являются размер по диагонали, размер зерна, частота кадров. Стандартные размеры монитора: 15, 17, 19, 21 дюйм. Предпочтительнее иметь монитор больших размеров. Вторая важная характеристика – размер зерна экрана. Качественными считаются мониторы с величиной зерна 0,25-0,27 мм. Частота кадров означает количество изменений изображения в секунду. Этот параметр зависит не только от монитора, но и от свойств видеоадаптера. Минимальное приемлемое для безопасности человека значение данного параметра 75 Гц, хотя чем выше это значение, тем меньше негативное воздействие на зрение.

Мышь – указательное устройство, используемое в графических операционных системах.

Перемещение мыши по поверхности стола или по специальному коврику приводит к синхронному перемещению по экрану значка, называемого указателем мыши. Наводя указатель на определенный объект, можно выполнять над ним определенное действие. Обычными действиями по работе с мышью являются щелчок (левой или правой кнопкой мыши), двойной щелчок (два последовательных щелчка, выполненных в течение малого

промежутка времени), перетаскивание (операция «drag and drop »,« перетащить и бросить»). Перетаскивание означает установку указателя мыши на объект, нажатие кнопки мыши и (при нажатой кнопке!) дальнейшее перемещение объекта вместе с перемещением мыши.

Принтер – печатающее устройство для вывода информации на бумажный носитель.

С персональными компьютерами в основном применяются матричные, лазерные и струйные принтеры. Матричные принтеры характеризуются низкой стоимостью, обеспечивают качество печати, близкое к качеству пишущей машинки. К недостаткам можно отнести низкую скорость и шум, производимый при печати. Лазерные принтеры обеспечивают очень высокое качество печатной продукции, отличаются высокой скоростью работы, однако являются более дорогими по стоимости самого принтера и расходных материалов. Струйные принтеры используют специальные чернила для печати, обеспечивают худшее качество по сравнению с лазерными принтерами. Стоимость струйного принтера ниже лазерного, но стоимость распечатки одной страницы гораздо выше. Струйные принтеры в основном применяются для цветной печати.

Сканер – фотоэлектронное устройство для ввода графической информации.

Сканеры зачастую используются для автоматизации ввода текстовой информации. В этом случае текстовый материал сканируется в графическом виде, а затем обрабатывается специальными программами, позволяющими распознавать символы. Таким образом, нет необходимости набирать текстовую информацию вручную. Наилучшие результаты сканирования достигаются на планшетных сканерах. Менее удобны ручные сканеры, обеспечивающие невысокое качество полученного изображения.

Модем – устройство, выполняющее преобразование компьютерных данных в сигнал, способный распространяться по линии связи определенного типа, и обратно.

Аппаратное обеспечение персонального компьютера

Наиболее широко распространены модемы для подключения компьютера к коммутируемой телефонной линии, преобразующие цифровой сигнал в аналоговый (модуляция) и обратно (демодуляция).

2. ПРОГРАММНОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ПЕРСОНАЛЬНОГО КОМПЮТЕРА. ФАЙЛОВАЯ СИСТЕМА ПЕРСОНАЛЬНОГО КОМПЬЮТЕРА.

Цель занятия – ознакомиться с основными категориями программного обеспечения ПК, а также изучить основные понятия, типичные объекты и элементы интерфейсов операционных систем семейства MS Windows.

2.1. КЛАССИФИКАЦИЯ ПРОГРАММНЫХ СРЕДСТВ. КАТЕГОРИИ СЛУЖЕБНОГО ПРОГРАММНОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ. ОСНОВНЫЕ КАТЕГОРИИ ПРИКЛАДНЫХ ПРОГРАММ.

Конечной целью любой программы является управление аппаратными средствами. В общем случае можно выделить четыре уровня программного обеспечения по взаимодействию с аппаратными средствами, причем каждый следующий уровень опирается на программное обеспечение предшествующих.

Базовое программное обеспечение (ПО) отвечает за взаимодействие с базовыми аппаратными средствами. Как правило, базовое ПО хранится в специальных микросхемах, называемых ПЗУ (постоянное запоминающее устройство), не подлежит изменению и начинает выполняться автоматически после включения питания компьютера. Для обеспечения работы с нестандартными устройствами на материнской плате есть специальная микросхема энергонезависимой памяти, которая допускает изменение данных в зависимости от типа оборудования и сохраняет их при выключении питания.

Системный уровень является связующим звеном, обеспечивающим взаимодействие всех пользовательских или прикладных программ с ПО базового уровня и аппаратурой. От программного обеспечения этого уровня во многом зависит качество и количество программ следующих уровней. Совокупность ПО системного уровня иногда называют платформой.

Основное назначение программ служебного уровня (утилит) состоит в обслуживании аппаратных средств ПК.

На прикладном уровне существует огромное количество программ, предназначенных для выполнения самых разнообразных задач, от обработки текстов до компьютерных игр. Между прикладным и системным ПО существует взаимная связь, это означает, что ПО прикладного уровня всегда разрабатывается для конкретной платформы.

Можно выделить следующие категории программных средств по назначению: системные программы, прикладные программы и инструментальные средства для разработки программного обеспечения. К системным программам в первую очередь относятся операционные системы (ОС ), обеспечивающие взаимодействие всех других программ с оборудованием и взаимодействие пользователей ПК с программами. Также к этой категории относятся служебные (сервисные) программы. Среди служебных программ (утилит) можно выделить программы по обслуживанию дисков, антивирусные программы, программыархиваторы и т.д.



Программное обеспечение персонального компютера. Файловая система персонального компьютера

Программное

обеспечение

Системные

Прикладные

Инструментальные

программы

программы

средства

разработки

программ

Операционные

Служебные

программы

с текстом

(утилиты)

Обслуживание

с графикой

Антивирусные

программы

Архиваторы

К прикладным программам относят ПО, которое является инструментарием информационных технологий – технологий работы с текстами, графикой, табличными данными и т.д. Обратите внимание, прикладные программы иногда называют пакетами прикладных программ. Для прикладных и служебных программ часто используют синоним приложение, добавляя название конкретной операционной системы, под управлением которой это приложение работает.

Наконец, к последней категории относятся инструментальные средства для разработки ПО (языки программирования, такие как Pascal, Си и т.д.).

Пакеты прикладных программ можно условно классифицировать по типу обрабатываемых данных или по области применения. Довольно обширный класс программ предназначен для работы с текстовыми данными. Здесь самыми популярными приложениями являются текстовые процессоры. Программы этого класса позволяют не только вводить и редактировать текст, но и оформлять его, а также вставлять в документ графическое изображение, таблицы и другие объекты. Самым распространенным текстовым процессором в странах СНГ является MS Word (продукт фирмы Microsoft), входящий в состав знаменитого пакета прикладных офисных программ MS Office.

Для автоматизации процедуры ввода текстов разработаны системы распознавания текстов, которые позволяют выделить текст из полученного после сканирования изображения. Примером может служить программа FineReader.

Для работы с текстами на иностранных языках разработаны электронные словари (например, Lingvo) и системы автоматического перевода с одного языка на другой, такие как Prompt.

Среди программ, предназначенных для работы с графическими данными, можно выделить редакторы растровой графики, например Adobe Photoshop. Следующий класс программ предназначен для создания высококачественных векторных изображений. Популярным представителем этого направления является редактор векторной графики CorelDraw. Существуют специализированные системы для создания трехмерной графики (3D-Studio Max) и анимационных изображений.

Следующее направление в прикладных пакетах программ связано с подготовкой специальных слайдов, демонстрируемых на мониторе компьютера для сопровождения всевозможных выступлений. Для подобных целей разработаны системы подготовки презентаций, примером может служить MS PowerPoint (компонент MS Office).

Программное обеспечение персонального компютера. Файловая система персонального компьютера

Программы работы с табличными данными включают в первую очередь электронные таблицы или табличные процессоры, работающие с информацией, представленной в виде таблицы, в ячейки которой можно размещать символы, цифры и формулы, производящие операции над колонками цифр. Популярным представителем табличных процессоров является MS Excel (компонент MS Office).

Системы управления базами данных (СУБД) позволяют проводить обработку и анализ огромного массива данных, организованных в табличные структуры. В комплект программ

MS Office входит СУБД MS Access.

Следующее направление в классификации прикладных программ связано с обработкой и анализом специальных данных. Для статистической обработки числовых данных разработаны специальные программы, например, приложение SPSS.

Для людей, занимающихся проблемами высшей математики, неоценимую услугу окажут программы, позволяющие проводить аналитические преобразования и численные расчеты. Одним из самых мощных пакетов программ этого направления считается пакет Mathematica.

Разработаны специальные пакеты для автоматизации управленческой деятельности. Здесь следует упомянуть системы управления проектами на примере MS Project, а также системы поддержки принятия решений.

В настоящее время компьютер активно используется для автоматизации процессов верстки электронных изданий. Программы, реализующие эту возможность, называются настольными издательскими системами. В принципе текстовые процессоры также обладают чертами издательских систем, однако профессионалы предпочитают работать со специализированными пакетами типа PageMaker.

Системы автоматизации проектирования в основном предназначены для автоматизации чертежно-графических и расчетных работ в приборостроении и архитектуре. Примером подобной системы является AutoCAD.

Системы для автоматизации бухгалтерской деятельности сочетают в себе функции текстовых и табличных процессоров и систем управления базами данных. Они позволяют проводить облегчить процедуру подготовки и учета бухгалтерских документов, а также автоматизировать процесс подготовки всевозможных финансовых отчетов. Примером подобной программы может служить программа 1C-Бухгалтерия.

Для работы в компьютерных сетях активно используются программы-клиенты электронной почты, обозреватели всемирной паутины WWW (браузеры) и т.д.

Наконец, существует ряд программных сред или комплексов, реализующих технологии искусственного интеллекта.

2.2. СОВРЕМЕННЫЕ ОПЕРАЦИОННЫЕ СИСТЕМЫ ДЛЯ НАСТОЛЬНЫХ ПК. ОСНОВНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ СОВРЕМЕННЫХ ОПЕРАЦИОННЫХ СИСТЕМ

Операционная система – комплекс программных средств, организующий выполнение всех других программ и взаимодействие пользователя с компьютером.

Как следует из определения, основное назначение операционной системы состоит в обеспечении взаимодействия между прикладными и служебными программами и аппаратной частью персонального компьютера. Другой важнейшей задачей является организация работы пользователя с программными и аппаратными средствами ПК.

По способу реализации внешнего вида операционной системы (интерфейса), предстающего перед пользователем, различают неграфические и графические ОС. Примером неграфической операционной системы может служить MS DOS, которая общается с пользователем ПК в текстовом режиме посредством так называемой командной строки, где

Программное обеспечение персонального компютера. Файловая система персонального компьютера

нужно вводить команды. Современные операционные системы (например, MS Windows XP и MS Windows 7) имеют графический интерфейс, что существенно упрощает процедуру взаимодействия пользователя с программами и аппаратурой.

Важным моментом является автоматический запуск операционной системы, установленной на данном компьютере, после включения питания.

Понятие устройства. Имена дисков.

Рассмотрим основные понятия операционной системы. С одним понятием мы отчасти уже ознакомились. Это понятие устройства. Дело в том, что для каждого устройства, входящего в состав аппаратной конфигурации ПК, существует имя. Например, для клавиатуры зарезервировано имя CON, а для принтера – имя PRN. Для пользователя наибольший интерес представляют правила присвоения имен дисковым устройствам. В MS DOS и MS Windows имя диска состоит из буквы латинского алфавита и двоеточия. Общепринято, что накопителям на гибких магнитных дисках присваиваются имена A: или B: в зависимости от комплектации ПК одним или двумя дисководами. Что касается винчестера, то, как правило, он имеет достаточно большую емкость, поэтому целесообразно с помощью специальной программы разбить его логически на несколько частей. Каждая часть предстает перед пользователем как отдельный диск. Присвоение имени частям винчестера всегда начинается с буквы C:. Например, если винчестер разбит на две части, то первая зазывается C:, а вторая

– D:. Для обозначения накопителя CD-ROM обычно используется следующая по алфавиту буква.

2.3. ФАЙЛ. ОСНОВНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ФАЙЛА..

Другое важнейшее понятие операционной системы – понятие файла. Файл – совокупность данных, имеющих свое имя и рассматриваемых как единое целое.

Файл является основным объектом хранения данных в компьютере. Кроме имени файл обладает следующими характеристиками: объем (измеряемый в байтах), дата создания, время создания и атрибуты. Необходимо, чтобы файл имел уникальное имя для того, чтобы его можно было отличить от других файлов.

Таким образом, все программы и все создаваемые пользователем документы хранятся на диске в виде отдельных файлов. Более того, зачастую программа настолько сложна, что представляет собой группу файлов.

Правила присвоения имен файлам могут отличаться в различных операционных системах. Тем не менее, можно выделить некоторые общие черты. Как правило, имя файла состоит из двух частей, разделенных точкой. Левая часть такого составного имени называется именем файла. Поскольку имя файлу дает его создатель, принято, чтобы имя файла отражало общий смысл его содержимого. Правая часть составного имени называется расширением. Расширение имени файла является необязательной частью. Современные прикладные программы умеют автоматически присваивать расширение документам, создаваемым в их среде. Следовательно, расширение имени файла указывает на тип файла или на программу, с помощью которой создавался данный файл. Примеры расширений: DOC – файл, создаваемый текстовым процессором MS Word, BMP – растровый графический файл, TXT – текстовый файл.

В зависимости от операционной системы, в именах файлов допустимо использование различных символов по количеству и виду. В MS DOS действует так называемый стандарт 8.3, означающий максимальное количество символов в имени 8, а в расширении – 3. По правилам MS DOS в имени и расширении файла допустимо использование только символов латинского алфавита, цифр и некоторых символов. Ряд символов запрещено использовать, например, пробел, / \ : ? * " < > |. С появлением первой системы серии 9Х – MS Windows 95 было разрешено использовать до 256 символов в имени файла, включая пробел и символы

Программное обеспечение персонального компютера. Файловая система персонального компьютера

любых алфавитов (ограничение на символы / \ : ? * " < > | осталось). Прописные и строчные символы не различаются в MS Windows, но отображаются операционной системой, поэтому для наглядности можно использовать заглавные буквы в именах файлов.

В общем случае файлы можно разделить на две категории: файл-программа и файлдокумент.

Файл-программа – файл, содержащий набор инструкций, отрабатываемых операционной системой. Имеет расширенияEXE илиCOM .

Современные программные продукты, как правило, состоят из целого набора файлов. Поэтому чрезвычайно важно уметь определять, какой файл из набора является главным, при запуске на выполнение которого заработает приложение. Здесь действуют следующие правила: у главного файла обязательно будет расширение COM (для DOS-приложений) или EXE (для DOSили Windows-приложений). Имя главного файла часто совпадает с названием программного продукта. Например, главный файл текстового процессора MS Word называется winword.exe, главный файл программы-архиватора WinZip называется winzip32.exe.

Файл-документ – файл, который создается и модифицируется программами.

Как уже упоминалось, каждая прикладная программа работает с файлами своего типа, то есть с файлами, имеющими определенное расширение. Некоторые мощные программы способны работать с файлами нескольких типов. В операционной системе MS Windows устанавливается связь между расширением имени файла и программой, по умолчанию обрабатывающей файлы данного типа. В этом случае файлу зарегистрированного типа присваивается графический значок определенного вида, помогающий пользователю различать файлы различных типов.

Различают также текстовые ,графические извуковые файлы. Текстовый файл содержит данные или программы, хранящиеся в виде кодов символов, которые могут использоваться различными программами. Графический файл содержит изображения, звуковой – звуковые фрагменты. Графический и звуковой файлы включают также специальные управляющие коды, используемые программами и устройствами. В последнее время появилисьмультимедийные файлы, в которых содержатся тексты, изображения и звук.

Операционная система позволяет использовать символы подстановки при ссылке на имена файлов. Это особенно удобно для объединения файлов в группу по каким-либо признакам или при поиске файла, имя которого вы помните частично.

Маска имени файла – имя, в котором некоторые символы заменены специальными знаками:

* – заменяет любое количество символов в имени или расширении файла; ? – заменяет ровно один символ.

Например, маска *.doc означает «все файлы с расширениемDOC »*.* – все файлы

2.4. ПАПКА, КАТАЛОГ, ДИРЕКТОРИЙ. ОСНОВНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ПАПКИ.

Как говорилось выше, современные программные продукты могут состоять из значительного (до сотен) числа файлов. Поэтому возникла необходимость разработки удобной системы размещения файлов на диске. Введем понятие папки.

Папка (каталог, директорий) – место хранения объектов (файлов и папок). Характеристики папки: дата создания, время создания, атрибуты.

Программное обеспечение персонального компютера. Файловая система персонального компьютера

Из определения следует, что весь диск разбивается на папки, причем в каждую папку можно разместить как файлы, так и папки. В результате получается иерархическая структура ресурсов диска. Графическое представление размещения объектов на диске называется деревом папок (каталогов).

Дерево папок (ресурсов) – графическое представление размещения объектов на диске.

Название каталог (директорий) использовалось в операционной системе MS DOS, в MS Windows данный объект назвали папкой.

Рассмотрим пример дерева папок (см. рис. ниже). У каждого диска есть своя начальная папка, называемая главной (корневой).

Главная папка (корневой каталог) – начальная папка, в которой хранится исходный список папок и файлов. Как правило, главной папкой является сам диск.

В нашем случае главной папкой является папка D:\. Если папка содержит вложенные папки, она для них является родительской (надкаталогом). Тогда для нее вложенная папка являетсядочерней (подкаталогом). На рисунке папка D:\ – родительская для папок Users и Program Files. Папки Ivanov и Petrov – дочерние для папки Users.

Краткое имя файла, состоящее из имени и расширения, неоднозначно идентифицирует файл в рамках конкретного диска или компьютера. Введем понятие пути к файлу.

Полный путь к файлу – последовательность папок, разделенных символом \, начинающаяся с главной папки.

Например, полный путь к файлу letter.doc будетD:\Users\Ivanov\

Полное имя файла – путь к файлу, начиная с имени диска и заканчивая кратким именем файла.

Полное имя файла readme.txt– D:\Program Files\WinZip\readme.txt. Теперь становится понятно, почему в разных папках можно хранить файлы с одинаковыми краткими именами, ведь операционная система работает именно с длинными именами объектов. Значит, файл my.txt, находящийся в папке Ivanov(полное имя D:\Users\Ivanov\my.txt) для операционной системы отличается от файла my.txt, размещенного в папке Petrov(полное имя

D:\Users\Petrov\my.txt).

По названию папок можно догадаться, какую информацию они содержат. Скорее всего, папка Users создана для пользователей данного ПК, а находящиеся в ней папки Ivanov и Petrov предназначены для хранения личных файлов людей по фамилии Иванов и Петров. Что касается папки WinZip, размещенной в папке Program Files, она содержит набор файлов приложения WinZip (на рисунке представлены только некоторые файлы). Обратите внимание на то, что некоторые файлы данной папки имеют стандартные названия. Например, файл readme.txt обычно содержит инструкцию по установке программного продукта и его краткое описание, файлlicence.txt – лицензионное соглашение. Файл с расширениемHLP представляет собой справочную систему программы. Главный файл данного приложения по признакам главного файла (расширение EXE, имя совпадает с названием программы) –winzip32.exe .

Для понимания можно провести такую аналогию: если файл – это документ, то каталог – папка для документов. Другой аналогией может служить размещение книг в библиотеке. Файл – это книга; главная папка – это здание библиотеки; папки первого уровня – это этажи; папки второго уровня – залы; папки третьего уровня – это стеллажи и т.д. Обратите внимание на то, что немного смягчается требование уникальности имени файла: файлы с одинаковыми именами нельзя хранить в одной папке! В разных папках допустимо наличие объектов с одинаковыми именами. Дело в том, что операционная система в данный момент

^

Классификация и характеристика программного обеспечения компьютера


Работой компьютера управляет программа. Все программы компьютера, которые хранятся в его внешней памяти, образуют программное обеспечение (ПО). Многообразие программ для компьютеров можно классифицировать следующим образом (см. табл. 1).

ПО можно разделить на две большие категории: системные программы и прикладные программы.

Таблица 1

^ Системные программы предназначены для управления техническими и программными средствами компьютера, организации диалога с пользователем, для разработки новых программ. Изучают работу системных программ специалисты в области информатики.

Основу системного ПО составляют операционные системы . Самая популярная в настоящее время операционная система для персональных компьютеров - Windows XP. При включении компьютера операционная система загружается в оперативную память и организует выполнение всех других программ, взаимодействие пользователя с программами и компьютером.

Утилита - это системная программа, выполняющая некоторую специализированную функцию, например, оптимизацию дисковой памяти, защиту от вирусов.

^ Системы программирования предназначены для создания новых программ. Из школьного курса известны системы QBasic, Turbo Pascal, Delphi, Visual Basic. Обычно система программирования содержит небольшой текстовый редактор для написания программы, средства синтаксического контроля, транслятор для перевода программы на машинный язык, редактор связей для подключения стандартных функций и процедур, отладчик.

Прикладное ПО используется для решения определенных информационных задач пользователя. Благодаря прикладным программам компьютеры используют в различных областях деятельности человека, а также для игр и развлечений. Прикладное ПО можно разделить на три части: программы общего назначения, программы специального назначения и профессионального уровня.

Прикладное ПО общего назначения включает следующие программы.

Текстовые редакторы и издательские системы . Примеры текстовых редакторов - Блокнот, WordPad, Word. Текстовые редакторы позволяют вводить, обрабатывать и печатать текстовую информацию. Издательские системы имеют более мощные функции для верстки текста. Примеры: PageMaker, Ventura Publisher.

^ Табличные процессоры обрабатывают информацию, представленную в виде таблиц. Основное их достоинство - при вводе новых данных производится мгновенный пересчет по формулам, числовые данные отображаются в графических диаграммах. Пример - MS Excel.

^ Графические редакторы позволяют строить статические и динамические изображения, редактировать изображения, введенные с помощью сканера и видеокамеры. Примеры: Paint, Photoshop, CorelDraw.

^ Музыкальные редакторы могут работать с аудиофайлами различных форматов, редактировать их и создавать звуковые эффекты, например, редактор Sound Forge.

Системы управления базами данных предназначены для манипулирования большими объемами данных, организованными в базы данных. Пример - СУБД для персонального компьютера Access.

^ Программы разработки презентаций создают слайд-фильмы для докладов и рекламных сообщений, пример - PowerPoint. На слайд можно поместить любую информацию: текст, графику, анимацию, таблицу, диаграмму, звуковые эффекты.

Программы-браузеры позволяют работать пользователю с ресурсами Интернета, просматривать web-страницы. Пример - Internet Explorer.

Рассмотрим программы специального назначения .

^ Экспертные системы решают задачи с неполными исходными данными, требующие экспертных знаний. Отличительной чертой экспертных систем является их адаптивность, самообучение. В состав экспертной системы входят база знаний (компьютерная модель знаний специалиста в конкретной области) и модуль логического вывода. Экспертные системы распространены в науке, технике, медицине.

^ Гипертекстовые системы организуют иерархию нескольких текстовых документов с помощью гиперссылок. Гиперссылка - это ключевое слово, с которым связан указатель для перехода к другому документу. Если документы, кроме текста, содержат графическую и звуковую информацию, то система называется гипермедиа и применяется в Интернете. Технология WWW структурирует информационные ресурсы, расположенные на разных серверах, с помощью гиперссылок.

^ Мультимедийные программы объединяют интерактивным интерфейсом графику, видео, анимацию и звук. Используются в обучающих программах, в рекламе и играх.

Ориентированы на конкретную профессиональную деятельность, реализованы в виде информационных систем.

АИСУ - автоматизированная информационная система управления - состоит из модуля сбора информации, базы данных, модуля обработки и анализа информации и модуля формирования выходной информации. Обеспечивает поддержку планирования, принятия решений, оперативного управления и учета, проводит анализ результатов работы предприятия. Пример - программа “1С: Предприятие” управляет всеми бизнес-процессами предприятия, автоматизирует бухгалтерский и управленческий учет, планирует и анализирует хозяйственную деятельность.

САПР - системы автоматизированного проектирования - моделируют, проводят технические расчеты, создают эскизы и чертежи для автоматизации инженерного проектирования новых механизмов, зданий.

^ Обучающие системы основаны на электронных учебниках и дистанционных курсах. Электронный учебник объединяет обучающие программы, интерактивный тренинг, тесты и другие виды контроля, основан на мультимедийной технологии. Дистанционное образование реализуется в глобальной сети и позволяет получить образование людям, географически удаленным от образовательных центров.

^ Геоинформационные системы хранят данные, привязанные к географической карте. Указав на объект географической карты или схемы города, получают некоторую информацию об этом объекте. Пример - ГИС “Черное море”.

Информационно-поисковые системы дают оперативные ответы на запросы пользователей. Примеры - библиотечная справочная система, поисковые серверы Интернета.
^

Взаимосвязь аппаратного и программного обеспечения компьютера


Операционные системы являются программной прослойкой между аппаратными средствами, с одной стороны, и пользователем и программами - с другой стороны. ОС организует пользовательский и программный интерфейс. ОС избавляет программиста и пользователя от необходимости напрямую работать с аппаратурой, предоставляет им виртуальную машину, которой легко управлять и которую легко программировать. ОС берет на себя рутинные операции по управлению всеми аппаратными устройствами компьютера (физической памятью, таймером, принтерами). Операционная система управляет аппаратурой с помощью драйверов устройств. Это программы, взаимодействующие с контроллерами устройств для выполнения операций в периферийных устройствах. Драйвер разрабатывается для конкретного типа устройства: принтера, дисковода, накопителя на магнитной ленте, монитора. Он преобразует запрос в последовательность команд физических операций, которые нужно выполнить устройству. Драйвер учитывает специфические особенности конкретных устройств. Это позволяет создать обобщенную ОС, которая настраивается на использование конкретных периферийных устройств с помощью установки соответствующих драйверов.
^

Многообразие операционных систем


Операционные системы можно разделить на группы по следующим признакам (см. табл. 2).

Таблица 2




Однопользовательская ОС обслуживает одного пользователя.

Многопользовательская ОС работает со многими пользователями, которые подключаются к вычислительной системе с помощью терминалов.

Однозадачная ОС уже ушла в историю, она обрабатывала только одну прикладную программу.

^ Многозадачная, или мультипрограммная, ОС располагает в оперативной памяти одновременно несколько задач. Центральный процессор их попеременно обрабатывает.

Мультипрограммирование развивается в трех вариантах.

1. Цель системы с пакетной обработкой - максимальная загрузка аппаратуры. Критерием эффективности в системах пакетной обработки является максимальная пропускная способность, т.е. решение максимального количества задач в единицу времени. Системы используются для вычислительных задач, не требующих вмешательства программиста. В начале работы формируется мультипрограммная смесь - пакет заданий, множество одновременно выполняемых задач. Смесь строится из задач, предъявляющих различные требования к ресурсам. Например, в смесь включают вычислительную задачу и задачу с интенсивным вводом-выводом. Выбор нового задания зависит от внутренней ситуации в системе. Следствие - нет гарантии выполнения задачи в течение определенного периода времени. Пакетная обработка повышает эффективность работы аппаратуры, но взаимодействие программиста с программой сведено к нулю.

2. ^ Мультипрограммирование в системах разделения времени. Критерий эффективности - удобство работы пользователя. Пользователям или одному пользователю предоставляется возможность интерактивной работы сразу с несколькими приложениями. ОС попеременно выделяет квант процессорного времени всем приложениям, принудительно периодически приостанавливает приложения. Пользователь ведет диалог со своей программой. Системы разделения времени обладают меньшей пропускной способностью, т.к. на выполнение принимается каждая запущенная задача, а не та, которая выгодна системе в данный момент. Производительность также снижается за счет накладных расходов на переключение процессора с одной задачи на другую.

3. ^ Мультипрограммирование в системах реального времени. Системы предназначены для управления технологическим процессом (станком, спутником). В этих случаях существует предельно допустимое время, время реакции системы, в течение его должна быть выполнена управляющая объектом программа. Критерий эффективности - время реакции системы. В системах реального времени мультипрограммная смесь представляет собой фиксированный набор заранее разработанных программ, выбор программы на выполнение определяется текущим состоянием объекта или в соответствии с расписанием плановых работ. В этих системах не стремятся максимально загружать все устройства, наоборот, проектируется некоторый запас, на случай пиковой нагрузки.

Мультипроцессирование - это организация вычислительного процесса в системах с несколькими процессорами. Задачи могут выполняться на разных процессорах. Несколько процессоров включаются даже в архитектуру персонального компьютера, серверы обязательно многопроцессорные. Следует различать мультипрограммирование и мультипроцессирование. В мультипрограммных системах несколько программ выполняются попеременно на одном процессоре, создавая видимость параллельного выполнения. В мультипроцессорных системах несколько задач выполняются действительно одновременно на различных процессорах. Мультипроцессирование не исключает мультипрограммирования, на каждом процессоре может выполняться некоторый набор задач. Средства мультипроцессирования включены во все современные ОС: Sun Solaris 2.x, Santa Cruz Operations Open Server 3.x, IBM OS/2, MS Windows NT, Novell NetWare 4.1.

Сетевые системы обеспечивают совместное использование ресурсов всеми выполняемыми в сети задачами. Ресурсы выделяются задачам по потребностям, невзирая на местоположение этих ресурсов в сети. Сети - это один из вариантов многопроцессорной системы. Все современные ОС стали сетевыми. ОС могут работать с основными технологиями локальных и глобальных сетей. ОС поддерживают работу с Интернетом, включают утилиты популярных служб - telnet (работа с удаленным компьютером), ftp (передача файлов с удаленного компьютера), DNS (служба доменных имен), web-сервис.

Приведем примеры операционных систем.

Семейство операционных систем Windows занимает ведущее положение в мире персональных компьютеров. Современная операционная система - это Microsoft Windows XP (от английского слова eXPerience - опыт). Существует в трех модификациях:

1. Microsoft Windows XP Home Edition - для домашних персональных компьютеров.

2. Microsoft Windows XP Professional Edition - для офисных ПК.

3. Microsoft Windows XP 64bit Edition - для ПК на базе 64-битного процессора.

В мире ПК менее распространены ОС семейства Apple (Macintosh), пример операционной системы - Mac OS.

Операционные системы семейства UNIX стали стандартом для мини-ЭВМ, Linux - современный вариант OS UNIX, предназначенный для использования на ПК.
^

Понятие о системном администрировании


Рассмотрим задачи, которые возникают при администрировании автономного компьютера на примере распространенной операционной системы Windows XP.

Основная задача системного администратора - обеспечение безопасной и эффективной работы компьютера. Безопасная система защищает данные от несанкционированного доступа, всегда готова предоставить ресурсы своим пользователям, надежно хранит информацию, гарантирует неизменность данных. Для авторизованного входа в систему применяют учетные записи пользователей.

^ Учетные записи пользователей. Если в разное время с компьютером работает несколько человек, то возникает необходимость регистрации в системе новой учетной записи для входа в Windows. Windows XP является многопользовательской системой, различные пользователи могут независимо друг от друга настроить интерфейс Рабочего стола, работать с собственными файлами и папками, настраивать для себя выход в Интернет и к электронной почте. Регистрация учетной записи с ограниченными возможностями позволит системному администратору допускать неопытных пользователей, запретив им устанавливать новое программное обеспечение, изменять настройки системы, запускать некоторые программы. В системе можно зарегистрировать пользователей двух стандартных категорий: Администратор компьютера или Ограниченная запись.

Администратор обладает следующими правами:

· установка оборудования и программного обеспечения;

· изменение всех системных настроек;

· доступ ко всем файлам, кроме индивидуальных файлов других пользователей;

· создание, удаление и изменение учетных записей пользователей;

· изменение статуса собственной учетной записи;

· изменение прав доступа других пользователей к ресурсам компьютера.

Пользователь с ограниченной записью может изменить свой пароль для входа в систему и пользоваться правами, которые для него установил администратор.

^ Управление задачами и процессами. Windows XP является мультипрограммной системой, т.е. в оперативной памяти могут располагаться несколько запущенных задач. Если запущенная программа “зависла”, то не обязательно перезапускать компьютер, можно снять задачу. Это позволит сделать утилита Диспетчер задач. Здесь же можно переключиться на другую задачу, инициировать новую. Каждая запускаемая задача порождает процесс. Утилита позволит также завершить процесс, изменить его приоритет, просмотреть информацию о загрузке процессора, оперативной памяти и других аппаратных ресурсах и т.д.

Для обеспечения надежного хранения данных в системе администратору следует периодически запускать следующие утилиты по работе с дисками:

· проверка диска - проверяет диск на наличие сбойных секторов;

· дефрагментация диска - устраняет фрагментацию файлов и дисков;

· очистка дисков - предложит список неиспользуемых программ и файлов, которые можно удалить для освобождения дисковой памяти;

· архивация данных - осуществляет резервное копирование данных на дисках.

Система Windows XP имеет механизм ^ Восстановление системы , который позволит восстановить систему в случае сбоя и повреждений. Администратор, убедившись, что система работает корректно и стабильно, может создать точку восстановления системы, воспользовавшись утилитой Восстановление системы. Утилита создаст резервную копию системного реестра и необходимых служебных файлов. Если впоследствии вновь установленная программа или драйвер оборудования будут вызывать сбои, можно вернуться к точке восстановления системы. Утилита воссоздаст систему в том виде, какой она была в момент создания точки.

Мы рассмотрели задачи администрирования автономно работающего компьютера. При работе компьютера в сети возникает множество других задач.
^

Программные и аппаратные средства для решения различных профессиональных задач


Этот пункт уже рассмотрен при классификации прикладного программного обеспечения в категории ^ Программы профессионального уровня .

Литература

1.

2. Олифер В.Г., Олифер Н.А. Сетевые операционные системы. СПб.: Питер, 2001, 554 с.

3. Шалин П. Энциклопедия Windows XP. СПб.: Питер, 2002, 668 с.

2. С помощью электронной таблицы решить задачу табулирования заданной функции. Результат представить в табличной и графической форме.

Задание

; n = 6, x

Решение

Для упрощения расчетов преобразуем формулу. Можно применить следующее рекуррентное соотношение для подсчета очередного члена суммы:

, здесь k = 1, 2, …, n

Приступим к заполнению электронной таблицы. Внесем исходные данные. В столбец А внесем значение переменной х от 1 до 2 с шагом 0,1, используя автозаполнение. В строку 2 внесем значения переменной k , также используя автозаполнение. Получим следующую таблицу




В строку 3 внесем подписи, которые означают очередной член суммы. Далее в столбец В скопируем значения переменной х из столбца А:




Теперь можно в ячейку C4 внести рекуррентное соотношение, которое позволит вычислить a 2:




В этом выражении использовалась абсолютная адресация ячейки $A4 для того, чтобы имя столбца А не изменялось при распространении формулы вдоль строки, аналогично абсолютная адресация ячейки C$2 означает, что при копировании формулы вдоль столбца не будет меняться номер строки 2.

Выражение из ячейки С4 можно распространить на блок ячеек D4:G4. Таким образом, в блоке B4:G4 будут получены все слагаемые суммы для начального значения х = 1, кроме единицы.




Все готово, чтобы вычислить сумму для начального значения х = 1. Посчитаем ее в ячейке К4.
К сумме добавлена единица, т.к. нулевой член ряда, равный единице для любого значения x , не вычисляется в таблице.




Столбцы H, I, J остались пустыми для того, чтобы можно было увеличить значение n до 9. Распространяя блок ячеек C4:K4 на блок C4:K14, получим результат:




В этой таблице можно увеличить диапазон изменения переменной х . Для этого нужно выделить блок A4:K14 и распространить его на большие значения х .

Используя мастер диаграмм, построим график функции. Вызываем мастер диаграмм и выбираем точечную диаграмму:





Варианты заданий

С помощью электронной таблицы решить задачу табулирования заданной функции. Результат представить в табличной и графической форме.

1. , натуральное число n = 5, действительное число a изменяется от 1 до 2 с шагом 0,1.

2. , действительное число x изменяется от 1 до 2 с шагом 0,1.

3. , натуральное число n = 6, действительное число x изменяется от 1 до 2 с шагом 0,1.

4. , действительное число x

5. , натуральное число n = 6, действительное число x изменяется от 2 до 3 с шагом 0,1.

3. Построить модель заданного физического процесса и реализовать ее на компьютере. Проанализировать полученный результат.

Построим модель естественного радиоактивного распада ядер .

Сформулируем физическую задачу. Ядра распадаются, выбрасывая частицы и превращаясь в более легкие. Распад ядра происходит спонтанно и не зависит от внешних условий. Число распадов, регистрируемых в единицу времени, зависит только от количества атомов, ядра которых способны распадаться. Вероятность распада ядра определяется его устройством и может быть описана некоторым числом, характерным для данных ядер.

Можно сформулировать следующие вопросы:

· Как меняется со временем число ядер?

· Через какое время распадается половина ядер?

Построим математическую модель. На небольшом интервале времени t число распавшихся ядер
–N = N (t ) – N (t + t ) пропорционально t и числу не распавшихся ядер в данный момент N :

,

Здесь - это некоторый коэффициент пропорциональности, определяемый веществом.

Для решения задачи нужно задать количество ядер вещества в начальный момент t = 0: N = N 0 .

Выберем в качестве единицы времени t и представим размерное время , здесь - безразмерное время. В качестве характерного числа атомов выберем N 0 , т.е. , здесь показывает долю ядер от их числа в начальный момент. Подставляя размерные величины в исходную систему, получим безразмерные уравнения

Все величины, входящие в систему, безразмерные, и знак безразмерной величины можно не употреблять.

Составим алгоритм решения нашей системы.

Так как , получим рекуррентное соотношение для числа не распавшихся ядер в моменты времени :



Проведем численный эксперимент в MS Excel. Заполним заголовок таблицы и столбец А, который обозначает номер k , внесем начальное условие и зададим t = 0,1.



В ячейку В3 внесем формулу для подсчета времени и распространим ее на блок В4:В12.



В ячейку С3 внесем рекуррентное соотношение для подсчета N и скопируем его в блок С4:С12.



В столбце В получено время, в столбце С - число ядер. Изобразим эту зависимость на графике:




Для ответа на второй вопрос, который был поставлен в начале задачи, нужно определить момент времени ^ T , за которое распадается половина ядер. Время можно определить из уравнения
N (Т ) = 0,5.

Проведем эксперимент с различными значениями t , результаты поместим в таблицу:



Значение времени ^ Т стабилизировалось с точностью 0,001, определено время полураспада ядер Т = 0,693. Полученные в результате эксперимента результаты являются универсальными, так как безразмерная система уравнений не содержит характеристик вещества. Индивидуальность ядер проявляется лишь через масштаб времени .

Варианты заданий

1. Составить модель броуновского движения.

2. Составить модель падения тела с учетом сопротивления среды.

Литература

1. Информатика № 14, 2006 , с. 1–45.

2. Бирих Р.В., Еремин Е.А., Чернатынский В.И. Компьютерные модели в школьном курсе физики. // Информатика № 15, 2006 , с. 3–14.

3. Шестаков А.П. Компьютерное математическое моделирование. Лекция № 2. Моделирование в естественных науках. Несколько классических моделей физики. // Информатика № 36, 2002, с. 7–14.

4. Шестаков А.П. Компьютерное математическое моделирование. Лекция № 3. Моделирование в естественных науках. Несколько классических моделей физики. // Информатика № 38, 2002, с. 8–15.

5. Могилев А.В., Пак Н.И., Хеннер Е.К. Информатика: Учебное пособие для педагогических вузов / Под ред. Е.К. Хеннера. М.: Академия, 2004, 848 с.

Программное обеспечение Лекция 1.

Аппаратное и программное обеспечение.

Компьютер – совокупность программных средств (программного обеспечения) и аппаратных средств.

Аппаратное обеспечение – совокупность технических устройств, входящих в состав ЭВМ.

Программное обеспечение (ПО) – совокупность программных средств для создания и эксплуатации систем обработки данных средствами ЭВМ.

Взаимодействие различных устройств и программ обеспечивается интерфейсом – совокупностью средств и правил, обеспечивающих логическое или физическое взаимодействие элементов информационной системы.

Архитектура ЭВМ.

Архитектура ЭВМ – это наиболее общие принципы построения ЭВМ, реализующие программное управление работой и взаимодействие основных ее функциональных узлов.

ЭВМ предназначена для работы с информацией. Действия, выполняемые с информацией, называются информационными процессами . Выделяют несколько видов информационных процессов: получение (ввод), хранение, обработка и передача (вывод) информации. Поэтому любая ЭВМ имеет следующую структуру:



Ввод информации

Вывод информации

Микропроцессор (МП) и память – главные компоненты ЭВМ.

Микропроцессор (МП) – “мозг машины” – программно-управляемое электронное устройство (интегральная микросхема), предназначенное для обработки информации.

МП состоит из следующих основных устройств:

Устройства управления (УУ) – управляет работой всех компонентов компьютера при помощи команд.

Арифметическо-логического устройства (АЛУ) – выполняет арифметические и логические операции.

Нескольких регистров – для временного хранения информации в виде двоичного кода (адреса команды, кода команды, обрабатываемых данных).

Любая информация (текст, графика, числа, звук и т.д.) представляется в виде двоичного кода – последовательности электрических импульсов (есть импульс – 1, нет импульса – 0).

машинный язык.

Процесс обработки информации, представленной в виде двоичных кодов, осуществляется с использованием арифметических и логических операций, которые производятся в АЛУ.

Память – устройство для хранения информации. В ЭВМ выделяют несколько видов памяти.

Внутренняя

оперативная

(ОЗУ или RAM – random access memory – память с произвольным доступом)

энергозависимая, кратковременная

(информация разрушается при выключении машины)

Это рабочая память, т.е. все данные, которые обрабатываются МП, считываются из ОЗУ. Поэтому программа, с которой хочет работать пользователь должна быть загружена в ОЗУ.

постоянная

(ПЗУ или ROM – read only memory –память только для чтения)

Записывается изготовителем на кристалле. Содержит некоторые системные программы (например, управление работой процессора).

Внешняя

медленная

долговременная

Носители

магнитные диски

гибкие (дискеты), имеют небольшой объем (1,4 МБ)

жесткие (винчестеры), большой объем, расположены внутри системного блока.

оптические (лазерные, CD-R), магнитно-оптические (CD-RW), больший, чем у дискет объем – 650 или 700 МБ. CD-R – только для чтения, CD-RW – для чтения-записи.

магнитные ленты (сейчас практически не используются)

Устройства ввода, вывода – средства связи ЭВМ с внешним миром. Принято также называть эти устройства периферийными устройствами.

Все устройства ЭВМ, кроме МП и внутренней памяти – внешние устройства .

Для связи между отдельными устройствами используется общая шина (магистраль), которая состоит из: шины данных, шины адресов, шины управления.

В начале процессор руководил не только работой внутренних устройств, но и внешних. Так как скорость обмена данными между процессором и внешними устройствами очень низкая в сравнении со скоростью обработки информации процессором, то большую часть времени МП простаивал, ожидая завершения операций обмена. Поэтому в дальнейшем управление работой внешних устройств было передано специальным блокам (электронным схемам) – контроллерам внешних устройств (controller – управляющий). Контроллеры часто называютадаптерами , т.к. они преобразуют информацию, поступающую от процессора, в соответствующие сигналы, управляющие работой устройств. Например, когда контроллер монитора (видеоадаптер или видеокарта) получает код буквы «А» – 01000001, то при помощи управляющих сигналов он организует работу монитора так, чтобы на экране появилась буква «А».

Применение данной схемы построения ПК позволяет легко изменять конфигурацию компьютера путем добавления новых или замены старых устройств. Такой принцип построения ЭВМ принято называтьпринципом открытой архитектуры .

Принципы Джона фон Неймана.

Основные принципы организации ЭВМ заложил американский математик Джон фон Нейман. Он сформулировал следующие принципы работы ЭВМ :

Принцип программного управления.

Принцип однородности памяти.

Принцип адресности.

Рассмотрим перечисленные принципы более подробно.

1. Принцип программного управления (только программа управляет работой компьютера).

Программа – последовательность команд (инструкций), которые выполняет процессор.

Выполнение программы происходит следующим образом:

Программа считывается в оперативную память компьютера. Процесс размещения программы в оперативной памяти называется загрузкой программы .

Процессор последовательно считывает команды из оперативной памяти. Выборка команды осуществляется счетчиком команд – регистром УУ. Так как в памяти команды расположены последовательно друг за другом, то адрес очередной команды счетчик команд получает путем увеличения хранимого в нем адреса очередной команды на длину команды.

Существуют команды условного или безусловного перехода, которые позволяют занести в счетчик команд адрес внеочередной команды, и тем самым перейти не к следующей команде, а к той, адрес которой указывается.

Считанная в процессор команда расшифровывается, извлекаются необходимые данные и над ними выполняются требуемые действия.

Последовательное выполнение команд процессором может быть нарушено при поступлении сигнала прерывания .

Прерывания могут быть:

Фатальные – ведущие к прекращению выполнения программы (деление на 0, переполнение разрядной сетки);

Нефатальные , появление которых не ведет к прекращению выполнения программы.

Другая классификация прерываний:

Внутрипроцессорны е

Прерывания внешних устройств .

После получения прерывания (нефатального) процессор:

Запоминает текущее состояние прерванной программы;

Вызывает и выполняет специальную программу – обработчик прерываний;

Возвращается к исходной программе.

2. Принцип однородности памяти (программы и данные хранятся вместе).

ЭВМ не различает, что хранится в данной ячейке памяти – команды или данные.

Над командами можно выполнять такие же действия, что и над данными. Это позволяет получать команды одной программы в результате исполнения другой.

3. Принцип адресности . Структурно основная память состоит из перенумерованных ячеек. Процессору в произвольный момент времени доступна любая ячейка.

Программное обеспечение ЭВМ.



Системное ПО – совокупность программных средств, предназначенных для поддержания функционирования и эффективного выполнения основных задач ЭВМ, т.е. программы, предназначенные для обслуживания компьютера, управления работой его устройств.

Операционные системы – обеспечивают управление процессом обработки информации и взаимодействие аппаратных средств.

Сервисные программы – расширяют возможности ОС.

Прикладное ПО – совокупность программ, предназначенных для решения конкретных задач, стоящих перед пользователем, т.е. программы, которые обеспечивают выполнение различных пользовательских задач (не прибегая к программированию). Это текстовые и графические редакторы, системы управления базами данных, табличные процессоры, бухгалтерские пакеты, математические пакеты, компьютерные игры и т.п.

Инструментальное ПО (системы программирования) – программы, которые обеспечивают создание новых программ.

Вопросы для самоконтроля.

Что такое архитектура ЭВМ? Перечислите основные устройства ЭВМ. В чем состоит принцип открытой архитектуры?

Кем были сформулированы основные принципы организации ЭВМ и в чем они состоят?

Дайте определение программного обеспечения ЭВМ и его классификацию.

Современные компьютеры можно считать универсальны­ми, поскольку они применяются для автоматизации обра­ботки и обмена самой разной информацией практически во всех отраслях современной жизни. Эта универсальность до­стигается, в первую очередь, применением огромного коли­чества самого разного программного обеспечения, реализую­щего собственно операции по обработке информации.

Условно, программное обеспечение можно разделить на два крупных блока:

1. Системное программное обеспечение . Сюда относятся программы, обеспечивающие выполнение общих для всех программ технических задач, взаимодействие с аппаратурой.

• Ядро операционной системы . Функции этих программ, данных и библиотек функций - управление выполнением программ, оперативной памятью, обеспечение взаимодействия программ.
• Системные библиотеки функций . Сюда входят биб­лиотеки и программы, обеспечивающие работу с устройствами внешней памяти (файловые системы),устройств ввода/вывода (обеспечение интерфейса с пользователем) и др. В большинстве современных ОС в ядро или важные системные библиотеки также входят библиотеки для работы с сетями.
• Драйверы . Программное обеспечение, разрабатыва­емое поставщиками аппаратных средств и в опера­ционной системе управляющее нестандартными (непредусмотренными при разработке ОС) устройства­ми. Драйвер обеспечивает выполнение стандарт­ных для класса устройств функций, что позволяет разрабатывать новые, более совершенные устройст­ва и применять их без принципиальных модификаций ОС.
• Утилиты. Небольшие программы, реализующие частные технические задачи по обслуживанию компьютера: архивирование, контроль состояния устройств внешней памяти, поиск нужных файлов и пр.

2. Прикладное программное обеспечение . Сюда отно­сятся программные комплексы, обеспечивающие вы­полнение различных прикладных задач, т. е. выпол­нение фактических задач пользователей. Множество таких программ и комплексов огромно и исчерпываю­щей классификации не поддается. Среди таких комп­лексов можно выделить несколько часто используе­мых видов:

• Офисные пакеты . Комплексы программ, решаю­щих основные задачи делопроизводства: подготовку документов, выполнение подсчетов, презентации, ведение переписки и организацию работы и др.
• Системы управления балами данных (СУБД), справочные системы и оболочки автоматизированных информационных систем. Эти программы позволя­ют организовать ввод, хранение и работу с больши­ми объемами специализированных данных. СУБД часто являются общими компонентами, обеспечива­ющими работу большого количества специализиро­ванных комплексов.
• Программы обработки графической информации . Крупный класс программ, целью применения которых является формирование какого-либо изображения. Среди них можно упомянуть программы обработки фотоизображений, издательские комплексы, системы подготовки реалистичных трехмерных изображений и многие другие.
• Среды разработки . Программные комплексы, включающие специализированные текстовые редакторы, трансляторы, средства отладки и контроля за исполнением программ, средства разработки дополнительных элементов программ, библиотеки компонентов и многие другие средства, используемые профессиональными разработчиками системного и прикладного программного обеспечения.

Эффективная реализация тех или иных задач требует не только специализированного программного обеспечения, но и предъявляет определенные требования к применяемой ап­паратуре.

При этом исходят из того, что необходимые задачи дол­жны быть решены без привлечения чрезмерно дорогостоя­щей аппаратуры, возможности которой все равно не будут востребованы.

Чаще всего рассматривают следующие варианты:

Компьютеры для решения задач делопроизводства . Основным требованием к таким компьютерам является вы­сокая надёжность. Здесь не требуется высокая производите­льность, большие объемы оперативной памяти, качествен­ный вывод и ввод звука, но необходимо достаточно качест­венное (хотя и не так быстро обновляемое) изображение на мониторе, высокая надежность хранения данных, хорошая сетевая поддержка. Такие машины, как правило, комплек­туются принтерами, обеспечивающими высокое качество монохромного отпечатка при его минимальной стоимости - лазерными и светодиодными.

Домашние компьютеры. Основные (то есть в данном слу­чае требующие специального учета) задачи таких компьюте­ров связаны с подключением довольно большого количества разнообразной периферии, необходимостью запуска графи­ческих программ (игровых), т. е. применение графических акселераторов, качественное воспроизведение звука. Мони­торы таких компьютеров должны работать быстро, соответ­ствовать санитарным нормам, но не обязательно точно отра­жать оттенки. Домашние ПК не обязательно должны иметь высоконадежные крупные системы хранения данных.

Компьютеры для обработки графической информации . Такие машины, в зависимости от характера графики, дол­жны иметь большие профессиональные мониторы, профес­сиональные графические ускорители, мощные и точные сис­темы печати. Практически всем таким компьютерам требу­ются мощные процессоры и большие объемы оперативной памяти. Сходные требования, с поправкой на специфику, предъявляются и к компьютерам для обработки звука. Для таких задач существует большое количество специализиро­ванных периферийных устройств - различные принтеры, графические планшеты для художников и инженеров, сис­темы цветовой калибровки и пр.

Операционная система: понятие, основные функции. Примеры операционных систем, многообразие операци­онных систем.

С формальной точки зрения, чем меньше «посторонних» по отношению к конкретной программе действий выполняет компьютер, чем меньше дополнительных условий для ее ра­боты требуется - тем лучше. Но на практике значительная часть действий, которые необходимо выполнить программе (особенно действий по взаимодействию с аппаратурой), - типовые, являются общими для многих программ. Кроме того, если каждая программа полностью независима от ос­тальных и полностью управляет всеми ресурсами, то коор­динировать работу затруднительно, работоспособность компьютера зависит от каждой программы, а наблюдать за ситуацией может только человек.

До тех пор, пока компьютеры не имели никаких лишних ресурсов, существование каких-то вспомогательных про­грамм было невозможно. С разработкой машин второго поко­ления возникла задача сокращения простоя машины между запуском расчетных задач, поскольку появились средства ускоренного ввода программ и данных (перфокарты и перфо­ленты с автоматическими считывателями). В этот период были созданы первые координирующие исполнение програм­мы - менявшие задачи по мере их завершения.

Позднее из этих программ выросли современные опера­ционные системы : комплексы программ и данных, выпол­няющие задачи управления взаимодействием программ, ап­паратуры и пользователей между собой.

Во-первых, задачей операционных систем (ОС) является управление ресурсами : процессорным временем, оператив­ной памятью, доступом к устройствам внешней памяти.

Во-вторых, обеспечение взаимодействия программ (между собой и аппаратурой).

В-третьих, в современных операционных системах появи­лась задача обеспечения взаимодействия с пользователем (человеко-машинный интерфейс) и с другими компьютера­ми - в сетях.

Основной компонент операционной системы - ядро. Ядро - это комплекс программ, постоянно присутствующий в оперативной памяти и выполняющий задачи управления про­цессами и памятью. Помимо этого, операционная система со­держит библиотеки функций, выполняющих конкретные за­дачи. К этим библиотекам обращаются прикладные програм­мы для выполнения типовых задач. Например, как часть такой библиотеки реализуются программы управления данны­ми на внешних носителях - поддержки файловых систем.

Как правило, операционная система поставляется с набо­ром прикладных программ, которые обеспечивают выполне­ние некоторых типовых задач. Такие вспомогательные про­граммы называются утилитами.

Существует большое количество операционных систем и вариантов их исполнения. Классифицируют их по разным основаниям, наиболее популярно деление:

1) По способу управления выполняемыми процессами:

• однозадачные. В один момент времени выполняется одна задача, только по окончанию исполнения управление передается следующей (или процессору команд ОС);
• многозадачные. В оперативной памяти присутствует несколько программ, которые с точки зрения поль­зователя выполняются одновременно. На практике ОС переключается от одной программы к другой.

2) По разделению среды пользователей:

• однопользовательские . Это ОС, не предусматривающие разделение ресурсов между пользователями (т. е. не различающими пользователей);
• многопользовательские. Это ОС, имеющие в своем составе средства разграничения ресурсов между пользователями.

В настоящий момент активно используются две линии операционных систем:

1. операционные системы линии UNIX;
2. операционные системы линии Windows.

Все эти ОС являются многозадачными, многопользовате­льскими, обеспечивают взаимодействие с широким спектром аппаратуры, предусматривают расширение возможно­стей за счет разработки самых разных программ. В составе этих ОС в том или ином виде поставляются средства органи­зации графического интерфейса пользователя.

Все они имеют свои достоинства и недостатки, выбор конкретной ОС обуславливается задачами и предпочтениями пользователя.