ПОЗНАВАТЕЛЬНОЕ

Оси и плоскости тела человека - Тело человека состоит из определенных топографических частей и участков, в которых расположены органы, мышцы, сосуды, нервы и т.д.

Отёска стен и прирубка косяков - Когда на доме не достаёт окон и дверей, красивое высокое крыльцо ещё только в воображении, приходится подниматься с улицы в дом по трапу.

Дифференциальные уравнения второго порядка (модель рынка с прогнозируемыми ценами) - В простых моделях рынка спрос и предложение обычно полагают зависящими только от текущей цены на товар.

Базовая конфигурация персонального компьютера

12 3 4

Исторические сведения о средствах вычислительной техники.

Механизация вычислительных операций началась в XVII в. Первое в мире механическое устройство для выполнения операций сложения («суммирующие часы») было создано в 1623 г. Вильгельмом Шикардом, профессором кафедры восточных языков в университете Тюбингена (Германия).

В 1642 г. французский механик Блез Паскаль разработал первый в мире механический калькулятор. В 1673 г. немецкий математик и философ Готфрид Вильгельм Лейбниц создал механический калькулятор, который мог выполнять операции умножения и деления.

На протяжении XVIII в. появились более совершенные модели, но принцип механического управления вычислительными операциями оставался тем же.

Идея гибкой автоматизации механических устройств с помощью перфорированной бумажной ленты впервые была реализована в 1804 г. французским ткачом и изобретателем Жозефом Мари Жаккаром, который сконструировал новую модель машины для узорчатого ткачества. В 1833 г. выдающийся английский математик и изобретатель Чарльз Беббидж разработал проект «аналитической машины» — гигантского арифмометра с программным управлением, арифметическим и запоминающим устройствами. Однако полностью осуществить свой проект ему не удалось из-за недостаточного развития техники в то время, и «аналитическая машина» была воспроизведена по его чертежам уже в наши дни.

Особенностью «аналитической машины» стало то, что здесь впервые был реализован принцип разделения информации на команды и данные. «Аналитическая машина» содержала два крупных узла: «склад» и «мельницу». Данные вводились в механическую память «склада» путем установки блоков шестерен, а потом обрабатывались в «мельнице» с использованием команд, которые вводились с перфорированных карт.

Идея Ч. Беббиджа в XX в. была развита Джоном фон Нейманом, и сегодня в вычислительной технике принцип раздельного рассмотрения программ и данных имеет большое значение. Он учитывается при разработке и архитектур современных компьютеров, и компьютерных программ.

«Аналитическая машина» Ч. Беббиджа может считаться первым в мире механическим компьютером. Как и всем механическим устройствам, ей были присущи недостатки: конструктивная сложность, громоздкость, малая производительность, но это был компьютер, поскольку машина была способна выполнять вычисления автоматически. Именно отсутствие автоматичности не позволяет рассматривать такие устройства, как например, русские счеты, в качестве предшественников компьютера.

Научно-технические достижения XX в. показали возможность автоматизации работ с данными за счет использования устройств не механического, а электронного типа. Характерное отличие электронных устройств от механических заключается в том, что они регистрируют не перемещения элементов конструкции (реек, шестерен и т.п.), а состояния элементов устройства (электронных компонентов).

Вычислительной техникой называют совокупность устройств, предназначенных для автоматической или автоматизированной обработки данных.

Вычислительная система представляет собой набор взаимодействующих устройств и программ, предназначенный для обслуживания одного рабочего участка. Центральным устройством большинства вычислительных систем служит компьютер.

Компьютер — это универсальный электронный прибор для автоматизации создания, хранения, обработки, транспортировки и воспроизведения данных.

Классификация компьютеров

Существует много систем классификации компьютеров, среди которых выделяют четыре.

Классификация по назначению — ранний метод классификации, связанный с тем, как применяется компьютер. По этому принципу различают большие ЭВМ (электронно-вычислительные машины), мини-ЭВМ, микро-ЭВМ и персональные компьютеры.

Большие ЭВМ (mainframe) — самые мощные компьютеры, которые применяют для обслуживания крупных организаций и отраслей народного хозяйства. Штат обслуживания большой ЭВМ — до нескольких десятков человек. На базе суперкомпьютеров создаются большие вычислительные центры.

Значение больших ЭВМ высоко. Для экономии времени работы больших ЭВМ операции ввода и вывода данных выполняют с помощью персональной техники. Подготовленные данные передают на большую ЭВМ для выполнения более ресурсоемких операций.

Большие ЭВМ отличаются высокой стоимостью оборудования и обслуживания, их работа организована по непрерывному циклу. При этом компьютер работает одновременно с несколькими задачами и пользователями. Такое распределение ресурсов вычислительной системы называется принципом разделения времени.

Мини-ЭВМ отличаются уменьшенными размерами и меньшей производительностью и стоимостью. Они используются крупными предприятиями, научными учреждениями, банками и высшими учебными заведениями, сочетающими учебную и научную деятельности. Для организации работы с мини-ЭВМ требуется вычислительный центр.

Микро-ЭВМ доступны многим предприятиям и не нуждаются в создании вычислительных центров. Для обслуживания микро-ЭВМ достаточно вычислительной лаборатории в составе нескольких программистов. Они занимаются внедрением приобретенного или заказанного программного обеспечения. Микро-ЭВМ применяются и в крупных вычислительных центрах для выполнения вспомогательных операций.

Персональные компьютеры (ПК) предназначены для обслуживания одного рабочего места. Несмотря на свои скромные размеры и стоимость, персональные компьютеры обладают немалой производительностью и их достаточно для использования Интернета в качестве источника любой информации. ПК служат средством автоматизации учебного процесса, организации дистанционного обучения и досуга. Их используют для организации надомной трудовой деятельности.

С 1999 г. в области ПК действует международный сертификационный стандарт — спецификация РС99. Он устанавливает следующие категории ПК:

ü Consumer PC (массовый ПК);

ü Office PC (деловой ПК);

ü Mobile PC (портативный ПК);

ü Workstation PC (рабочая станция);

ü Entertainment PC (развлекательный ПК).

Большинство ПК попадают в категорию массовых. Для деловых ПК минимизированы требования к средствам воспроизведения графики. В портативных ПК обязательно должны быть средства для создания соединений удаленного доступа. Для рабочих станций повышены требования к устройствам хранения данных, а для развлекательных ПК — к средствам воспроизведения графики и звука.

Согласно классификации по уровню специализации компьютеры делят на универсальные и специализированные. На базе универсальных компьютеров можно собирать вычислительные системы произвольной конфигурации.

Специализированные компьютеры предназначены для решения конкретного круга задач. К ним относятся бортовые компьютеры автомобилей, судов, самолетов, космических аппаратов и компьютеры, интегрированные в бытовую технику.

Графическими станциями называются специализированные мини-ЭВМ, ориентированные на работу с графикой. Их используют при подготовке кино- и видеофильмов, рекламной продукции.

Файловые серверы представляют собой специализированные компьютеры, объединяющие компьютеры организации в одну сеть.

Сетевые серверы — компьютеры, обеспечивающие передачу информации между различными участниками всемирной компьютерной сети.

По типоразмерам различают настольные (desktop), портативные (notebook), карманные (palmtop) модели компьютеров.

Настольные модели отличаются простотой изменения конфигурации за счет подключения дополнительных внешних приборов или установки дополнительных внутренних компонентов.

Портативные модели удобны для транспортировки, и их можно использовать в качестве средства связи.

Карманные модели выполняют функции «интеллектуальных записных книжек». Они позволяют хранить оперативные данные и получать к ним быстрый доступ.

Компьютеры также классифицируются по совместимости. Множество видов компьютеров выпускаются разными производителями. Важным вопросом становится совместимость различных компьютеров между собой. Различают:

ü аппаратную совместимость;

ü совместимость на уровне операционной системы;

ü программную совместимость;

ü совместимость на уровне данных.

11. Далее рассмотрим Состав вычислительной системы

1. Состав вычислительной системы называется конфигурацией. Принцип разделения аппаратных и программных средств вычислительной техники имеет для информатики особое значение, поскольку решение одинаковых задач может обеспечиваться как аппаратными, так и программными средствами. Критериями выбора аппаратного или программного средства служат его производительность и эффективность.

К аппаратному обеспечению вычислительных систем относятся устройства и приборы, образующие аппаратную конфигурацию. Современные компьютеры и вычислительные комплексы имеют блочно-модульную конструкцию — аппаратную конфигурацию, необходимую для исполнения конкретных видов работ и которую можно собирать из готовых узлов и блоков.

По способу расположения устройств относительно центрального процессорного устройства (ЦПУ — Central Processing Unit, CPU) различают внутренние и внешние устройства.

К внутренним устройствам относятся процессор, материнская плата, звуковая и видеокарты и др.

Внешними (периферийными устройствами) являются большинство устройств ввода-вывода данных и некоторые устройства для длительного хранения данных.

2. Согласование между отдельными узлами и блоками выполняют с помощью переходных аппаратно-логических устройств, называемых аппаратными интерфейсами. Стандарты на аппаратные интерфейсы называют протоколами.

Протокол — это совокупность технических условий, которые должны быть обеспечены разработчиками устройств для успешного согласования их работы с другими устройствами.

Интерфейсы, присутствующие в архитектуре любой вычислительной системы, разделяются на последовательные и параллельные. Через последовательный (асинхронный) интерфейс данные передаются последовательно.

Для последовательных интерфейсов не надо синхронизировать работу передающего и принимающего устройства, но пропускная способность их меньше. Производительность таких интерфейсов измеряют битами в секунду (бит/с, Кбит/с, Мбит/с).

Последовательные интерфейсы применяют для подключения «медленных» устройств: простейших устройств печати низкого качества и т.п., а также когда нет ограничений по продолжительности обмена данными.

Через параллельный интерфейс данные передаются одновременно группами битов. Количество битов, участвующих в одной посылке, определяется разрядностью интерфейса, например, восьмиразрядные параллельные интерфейсы передают один байт (8 бит) за один цикл.

Параллельные интерфейсы имеют более сложное устройство, чем последовательные, но обеспечивают более высокую производительность. Их применяют там, где важна скорость передачи данных: для подключения печатающих устройств и т.п. Производительность параллельных интерфейсов измеряют байтами в секунду (байт/с, Кбайт/с, Мбайт/с).

Обратимся к программному обеспечению. Программы — это упорядоченные последовательности команд. Конечная цель компьютерной программы — управление аппаратными средствами. Программное и аппаратное обеспечение в компьютере работает в неразрывной связи друг с другом.

3. Состав программного обеспечения вычислительной системы называют программной конфигурацией. Многие программы взаимосвязаны — одни программы работают, опираясь на другие. Межпрограммный интерфейс возможен благодаря существованию технических условий и протоколов взаимодействия.

Уровни программного обеспечения имеют пирамидальную конструкцию. Каждый следующий уровень опирается на программное обеспечение предшествующих уровней. Каждый вышестоящий уровень повышает функциональность системы. Например, вычислительная система с программным обеспечением базового уровня не способна выполнять большинство функций, но позволяет установить системное программное обеспечение.

Самый низкий уровень программного обеспечения представляет базовое программное обеспечение.

Базовые программные средства входят в состав базового оборудования и хранятся в специальных микросхемах, называемых постоянными запоминающими устройствами (ПЗУ — Read Only Memory, ROM). Программы и данные записываются («прошиваются») в микросхемы ПЗУ на этапе производства и не могут быть изменены в процессе эксплуатации.

Когда изменение базовых программных средств во время эксплуатации технически целесообразно, вместо микросхем ПЗУ применяют перепрограммируемые постоянные запоминающие устройства (ППЗУ — Erasable and Programmable Read Only Memory, EPROM). В этом случае содержание ПЗУ можно изменять как непосредственно в составе вычислительной системы (флэш-технология), так и вне ее, на специальных устройствах, называемых программаторами.

Драйверы и утилиты

1. Программы, работающие на системном уровне, обеспечивают взаимодействие прочих программ компьютерной системы с программами базового уровня и непосредственно с аппаратным обеспечением, т.е. выполняют «посреднические» функции.

Драйверами устройств называются программы, отвечающие за взаимодействие с конкретными устройствами.

Средства аппаратного обеспечения вычислительной техники (видеоадаптеров, звуковых карт, мониторов, принтеров, сканеров и т.д.) многообразны. Невозможно предусмотреть все варианты их взаимодействия. Гибкость аппаратных и программных конфигураций вычислительных систем поддерживается за счет приложения к устройству программного средства управления — драйвера.

Драйверы имеют точки входа для взаимодействия с прикладными программами, а диспетчеризация обращений прикладных программ к драйверам устройств — это одна из функций операционной системы. Выпуская любое устройство, его разработчик прикладывает к нему несколько драйверов, предназначенных для основных операционных систем. В операционных системах MS-DOS драйверы устройств загружаются как резидентные программы, напрямую работающие с процессором, и здесь участие операционной системы сводится к тому, чтобы дать пользователю возможность загрузки драйвера, который далее сам перехватывает прерывания, используемые для обращения к устройству, и управляет его взаимодействием с вызывающей программой.

Загрузка драйверов устройств может быть:

· ручной, когда после первоначальной загрузки компьютера пользователь сам выдает команды на загрузку драйверов;

· автоматической, когда команды на загрузку и настройку драйверов включаются в состав файлов, автоматически читаемых при загрузке компьютера. В MS-DOS такие файлы называются файлами конфигурации; их всего два — это файлы autoexec.bat и config.sys. В них включают команды загрузки драйверов мыши, дисковода (CD-ROM), звуковой карты, а также прочих устройств. Такая операционная система, как Windows, берет на себя функции по установке драйверов устройств и передаче им управления от приложений. Часто операционная система не нуждается в драйверах, полученных от разработчика устройства, а использует драйверы из собственной базы данных.

Класс программ системного уровня, отвечающий за взаимодействие с пользователем, называется средствами обеспечения пользовательского интерфейса. От них зависит производительность труда на рабочем месте.

Совокупность программного обеспечения системного уровня образует ядро операционной системы компьютера. Если компьютер оснащен программным обеспечением системного уровня, то он подготовлен к установке программ более высоких уровней, к взаимодействию программных средств с оборудованием и пользователем.

2. Программное обеспечение служебного уровня взаимодействует с программами как базового уровня, так и системного уровня.

Утилита (служебная программа) — системная программа, предназначенная для оказания услуг общего характера пользователям и обслуживающему персоналу системы обработки информации.

Служебные программы используются для расширения или улучшения функций системных программ.

В разработке и эксплуатации служебных программ существуют два альтернативных направления:

1) интеграция с операционной системой;

2) автономное функционирование.

В первом случае служебные программы могут изменять потребительские свойства системных программ. Во втором случае они слабо связаны с системным программным обеспечением, но предоставляют пользователю больше возможностей для персональной настройки их взаимодействия с аппаратным и программным обеспечением.

Программное обеспечение прикладного уровня представляет собой комплекс прикладных программ, с помощью которых на данном рабочем месте выполняются конкретные задания. Спектр этих заданий широк — от производственных до творческих и обучающих.

Поскольку между прикладным программным обеспечением и системным существует взаимосвязь, то универсальность вычислительной системы, доступность прикладного программного обеспечения и широта функциональных возможностей компьютера зависят от типа используемой операционной системы и от того, какие системные средства содержит ее ядро, как она обеспечивает взаимодействие компонентов комплекса человек — программы — оборудование.

Базовая конфигурация персонального компьютера

1. Конфигурацию (состав оборудования) ПК можно изменять по мере необходимости. Существует понятие базовой (типовой) конфигурации, в которой поставляется компьютер.

В настоящее время в базовой конфигурации рассматривают четыре устройства:

1) системный блок;

2) монитор;

3) клавиатуру;

4) мышь.

Системный блок —основной узел, внутри которого установлены наиболее важные компоненты.

Внутренними (внешними) устройствами называются устройства, находящиеся внутри (подключаемые снаружи) системного блока.

Периферийные устройства представляют собой внешние дополнительные устройства, предназначенные для ввода, вывода и длительного хранения данных.

Корпуса ПК выпускают в горизонтальном (desktop) и вертикальном (tower) исполнении, они поставляются вместе с блоком питания: мощность блока питания — один из параметров корпуса. Для массовых моделей достаточной является мощность блока питания 250-300 Вт.

Монитор — устройство визуального представления данных.

2. Это главное устройство вывода. Основными потребительскими параметрами ЭЛТ-монитора (монитора, в основе которого лежит электронно-лучевая трубка) служат: размер экрана, шаг маски экрана, максимальная частота регенерации изображения, класс защиты.

Размер экрана измеряется в дюймах между противоположными углами экрана кинескопа по диагонали. Стандартные размеры: 14"; 15"; 17"; 19"; 20"; 21". Изображение на экране монитора получается в результате облучения люминофорного покрытия остронаправленным пучком электронов, разогнанных в вакуумной колбе. Частота регенерации (обновления) изображения показывает, сколько раз в течение секунды монитор может полностью сменить изображение. Частоту регенерации изображения измеряют в герцах (Гц). Минимальным считают значение 75 Гц, нормативным — 85 Гц и комфортным — 100 Гц и более. Большинством параметров изображения, полученного на экране монитора, можно управлять программно.

Кроме этого, в последнее время широкое распространение получили жидкокристаллические (ЖК-) мониторы. Экран ЖК-монитора представляет собой массив маленьких сегментов (пикселей), которыми можно манипулировать для отображения информации. Такой монитор имеет несколько слоев, где ключевую роль играют две панели, сделанные из свободного от натрия и очень чистого стеклянного материала (подложки) и содержащие тонкий слой жидких кристаллов между собой. На панелях монитора имеются бороздки, которые направляют кристаллы, задавая им специальную ориентацию.

Преимущества в использовании ЖК-мониторов по сравнению с традиционными ЭЛТ-мониторами заключаются в следующем:

– отсутствие мерцания картинки, а также опасных электромагнитных излучений;

– уровень потребления энергии примерно на 70% ниже;

– компактные размеры.

Дальнейшее развитие ЖК-мониторов связывается с повышением четкости и яркости изображения, увеличением угла обзора и уменьшением толщины экрана.

Клавиатура — клавишное устройство управления ПК, необходимое для ввода алфавитно-цифровых (знаковых) данных, а также команд управления.

3. Комбинация монитора и клавиатуры обеспечивает простейший интерфейс пользователя. Клавиатура относится к стандартным средствам ПК. Необходимое программное обеспечение для начала работы с компьютером уже имеется в микросхеме ПЗУ в составе базовой системы ввода-вывода (BIOS).

Стандартная клавиатура имеет более 100 клавиш, функционально распределенных по нескольким группам.

Группа алфавитно-цифровых клавиш предназначена для ввода знаковой информации и команд, набираемых по буквам. Каждая клавиша может работать в нескольких режимах и использоваться для ввода нескольких символов.

Переключение между нижним регистром (для ввода строчных символов) и верхним регистром (для ввода прописных символов) выполняют удержанием клавиши Shift или используют клавишу Caps Lock. Абзац закрывают нажатием клавиши Enter, которой также завершают ввод команды и начинают ее исполнение.

Для разных языков есть разные схемы закрепления символов национальных алфавитов за алфавитно-цифровыми клавишами. Такие схемы называются раскладками клавиатуры. Переключения между разными раскладками выполняются программным образом. Например, в системе Windows 2003 для этой цели могут использоваться следующие комбинации: левая клавиша Alt+Shift или Ctrl+Shift.

Для ПК IBM PC типовыми считаются раскладки QWERTY (английская) и ЙЦУКЕНГ (русская).

Группа функциональных клавиш включает 12 клавиш (от F1 до F12) в верхней части клавиатуры.

К служебным относятся клавиши Shift и Enter, регистровые клавиши Alt и Ctrl, клавиша Tab, клавиша Esc для отказа от исполнения последней введенной команды и клавиша Back Space для удаления только что введенных знаков.

Служебные клавиши Print Screen, Scroll Lock и Pause/ Break размещаются справа от группы функциональных клавиш и выполняют следующие функции:

– Print Screen — печать текущего состояния экрана на принтере (для MS-DOS) или сохранение его в специальной области оперативной памяти, называемой буфером обмена (для Windows);

– Scroll Lock — переключение режима работы в некоторых (как правило, устаревших) программах;

– Pause/Break — приостановка/прерывание текущего процесса.

Две группы клавиш управления курсором расположены справа от алфавитно-цифровой панели.

Курсором, называется экранный элемент, указывающий место ввода знаковой информации. Курсор используется при работе с программами, выполняющими ввод данных и команд с клавиатуры. Клавиши управления курсором позволяют управлять позицией ввода.

Четыре клавиши со стрелками выполняют смещение курсора в направлении, указанном стрелкой.

С помощью клавиш Page Up/Page Down курсор переводится на одну страницу вверх или вниз. Этими клавишами выполняют «прокрутку» содержимого в текущем окне.

Клавиши Ноmе и End переводят курсор в начало или конец текущей строки соответственно.

Традиционное назначение клавиши Insert состоит в переключении режима ввода данных (переключение между режимами вставки и замены).

Клавиша Delete предназначена для удаления знаков, находящихся слева от текущего положения курсора.

Группа клавиш дополнительной панели дублирует действие цифровых и некоторых знаковых клавиш основной панели.

Средства настройки клавиатуры относятся к системным и входят в состав операционной системы.

Мышь — устройство управления манипуляторного типа, представляющее собой плоскую коробочку с двумя-тремя кнопками и (или) дополнительными средствами управления.

Перемещение мыши по плоской поверхности синхронизировано с перемещением графического объекта (указателя мыши) на экране монитора.

В отличие от клавиатуры мышь не является стандартным средством управления и нуждается в поддержке драйвером мыши. Драйвер устанавливается при первом подключении мыши, или его обеспечивает операционная система компьютера, например такая, как Windows 2003.

Мышь не используется для ввода знаковой информации — ее принцип управления является событийным. Перемещения мыши и щелчки ее кнопок считаются событиями с точки зрения ее программы-драйвера. Драйвер, анализируя эти события, устанавливает, когда произошло событие и в каком месте экрана в этот момент находился указатель.

Комбинация монитора и мыши обеспечивает наиболее современный тип интерфейса пользователя, который называется графическим. Пользователь наблюдает на экране графические объекты и элементы управления. С помощью мыши он изменяет свойства объектов и приводит в действие элементы управления компьютерной системой, а с помощью монитора получает от нее отклик в наглядном виде.

12 3 4