Архитектура Аудит Военная наука Иностранные языки Медицина Металлургия Метрология
Образование Политология Производство Психология Стандартизация Технологии 


Компьютерный практикум по дисциплине




РОССИЙСКАЯ

АКАДEМИЯ                             

ПРАВОСУДИЯ                        Л. И. Касинская

 

 



АРХИТЕКТУРА

ПЕРСОНАЛЬНОГО КОМПЬЮТЕРА

Компьютерный практикум по дисциплине

     «Информатика и математика»

 

 

Введение

 

 

Изучение дисциплины «Информатика и математика», «Информатика», «Математика и информатика» в ВУЗах и колледжах гуманитарного направления предполагает какие-то начальные знания студентов. Данное учебное пособие предназначено для получения начальных знаний, повторения и систематизации уже имеющихся знаний по информатике для того, чтобы более грамотно и эффективно решать конкретные задачи на компьютере.

Например, студентам, обучающимся по специальности «Юриспруденция», несомненно, придется решать задачи правовой статистики, изучать и использовать правовые экспертные системы, такие, как «Консультант Плюс» или «Гарант», вести документооборот на компьютере, рассчитывать размеры государственной пошлины по имущественным искам и многое другое.

Современный специалист должен для своей успешной работы знать, из каких частей состоит компьютер, как устроен микропроцессор, что такое файл или каталог, какие программы работают на компьютере. Изучение основных понятий информатики способствует осмысленному и глубокому овладению нужными знаниями и умениями.   

Учебное пособие «Основные понятия информатики», разработанное для дисциплины «Информатика и математика», ориентировано на то, чтобы в результате его освоения сформировать у студента фундамент современной информационной культуры и обеспечить устойчивые навыки работы на персональном компьютере.

Предлагаемое учебное пособие подготовлено в соответствии с государственным стандартом образования. В первой и второй главах пособия излагаются некоторые основные понятия и определения информатики, рассматриваются технические средства (состав персонального компьютера) и системное программное обеспечение (операционные системы MS DOS и Windows, оболочка Far Manager).

Большую, во многом определяющую роль в курсе информатике имеет комплекс практических работ, главной задачей которого является обучение и развитие у студентов навыков использования современных программных продуктов в процессе работы на компьютере. Поэтому примерно 70% учебного материала пособия – это практические занятия, которые состоят из методических указаний, пояснений, определений и упражнений.

Учебное пособие предназначено для аудиторной и самостоятельной работы студентов ВУЗа и колледжа юридической специальности.

 

 

ГЛАВА 1. СОСТАВ ПЕРСОНАЛЬНОГО КОМПЬЮТЕРА

Из истории ПК  

Персональным компьютером (ПК) называют сравнительно недорогой универсальный микрокомпьютер, рассчитанный на одного пользователя.

Компьютер, как и человек, представляет собой весьма любопытную систему, в которой удивительным, постижимым только для диалектиков образом уживаются «тело» и «душа».

«Тело» компьютера – это его «железная», аппаратная часть, «hardware». Исполнительский компонент, который и выполняет всю заданную нами работу.

«Душа» – это оживляющие эту груду железа прикладные и системные программы, более известные в России под именем «software».

Что делает компьютер Компьютером? Объединение и совместная работа двух различных составляющих – «твердой» или «железа» (таким словом принято переводить английский термин «hardware») и «мягкой» – программного обеспечения («software»). Ware [`wεe] – изделие.

В 1971 г. был создан первый микропроцессор, то есть функционально законченное устройство, способное выполнять обязанности центрального процессора (правда, в то время весьма маломощного). Это событие имело значение поворотного в истории вычислительной техники (и не только вычислительной: в дальнейшем прогресс микроэлектроники привел к существенным переменам и в других областях – в станкостроении, автомобилестроении, технике связи и т.д.). Совершенствование технологии, опиравшееся на достижения фундаментальных наук, на успехи оптики, точного машиностроения, металлургии и других отраслей, дало возможность получать микропроцессоры со все большим количеством элементов, размещенных на поверхности полупроводникового кристалла со все большей плотностью, а значит – все более мощные. Одновременно (что очень существенно!) заметно снижались себестоимость и цены.

Значительное число фирм постепенно начали применять микрокомпьютеры, в особенности компьютеры, в которых использовалась операционная система СР/М. В этих системах применялось программное обеспечение, рассчитанное на небольшие фирмы: обработка текста, бухгалтерский учет и финансы, базы данных для управления складскими запасами и хранения списков клиентов.

Компьютер Apple-2, запущенный в массовое производство в 1977 г., (его создатели – американские энтузиасты Стив Джобс и Стефан Возняк, Стив Джобс – основатель фирмы Apple Computer и создатель знаменитого компьютера Macintosh) был в то время фаворитом среди любителей компьютеров. Хотя в нем не хватало программного обеспечения для деловых применений, которое имелось в микрокомпьютерах с системой СР/М, он обладал рядом интересных возможностей, благодаря внутренним расширительным гнездам. В эти гнезда пользователь мог вставлять разнообразные устройства, включая плату, поддерживающую СР/М и позволяющую тем самым использовать программное обеспечение для деловых применений, которое работало с СР/М.

Apple-2 представлял собой достаточно дорогой (1300$ без монитора и кассетного магнитофона) компьютер, но был выполнен на невиданном дотоле техническом уровне. Это была машина для пользователей. Она содержала процессор 6502 и минимальное число микросхем (расположенных на одной печатной плате), зашитое в ПЗУ программное обеспечение – ограниченную операционную систему, алгоритмический язык программирования Basic, 4 Кбайт ОЗУ, два игровых электронных пульта, интерфейс для подсоединения к кассетному магнитофону и систему цветной графики для работы с цветным монитором или обычным телевизором.

Наконец, для Apple-2 была разработана программа обработки электронных таблиц, названная VisiCalc (VisiCalc означает “visible calculator” – наглядный, или зримый калькулятор). После появления VisiCalc небольшие фирмы начали замечать преимущества микрокомпьютера – электронная таблица обеспечивала доступ к его вычислительным возможностям любому пользователю независимо от его подготовки.

Последующие годы отмечены фантастически быстрым совершенствованием микропроцессоров (каждые пять лет плотность размещения элементов на полупроводниковом кристалле возрастала в десять раз!), запоминающих устройств (оперативных и накопительных), средств отображения и фиксации данных.

Понятие «IBM PC–совместимый компьютер» 

В 1980 г. фирма IBM (International Business Machines, Corp.), позаимствовав у Apple-2 открытую архитектуру, разрабатывает PC (Personal Computer) – персональный компьютер на основе более или менее готовых компонентов, приняв модульную конструкцию. Это означает, во-первых, возможность реализации принципа взаимозаменяемости, то есть использования для сборки ПК узлов от разных производителей, и, во-вторых – возможность доукомплектования ПК, наращивание его мощности уже в ходе эксплуатации. Пользователь может теперь производить самостоятельно модернизацию своего ПК.

На сегодняшний день подавляющее большинство персональных и домашних компьютеров традиционно обозначаются как «IBM PC–совместимые компьютеры», несмотря на то, что фирма IBM – создатель первого в мире подлинно массового персонального компьютера – утратила свое господство в этой области (ныне она серьезно уступает в битве производителей ПК другим фирмам, например, Dell или Compaq).

Главная заслуга IBM – в выработке и утверждении единого стандарта на основные части компьютера – комплектующие. До этого каждый производитель ПК стремился создать собственное, уникальное «железо» – ведь в результате он становился монополистом на сборку и обслуживание собственных устройств. Однако в итоге рынок был перенасыщен несовместимыми друг с другом аппаратами, для каждого из которых нужно было создавать собственные программы.

Главное нововведение, которому и был обязан своей популярностью компьютер IBM PC, – принцип открытой архитектуры: IBM решила не делать свой новый компьютер «вещью в себе», а широко оповестила всех об особенностях его конструкции, поощряя при этом производство совместимых с IBM PC компьютеров других фирм.

Современный IBM-совместимый ПК похож на детский конструктор типа «сделай сам». Каждое из составляющих его устройств можно свободно поменять на другое того же типа, но более совершенное. Благодаря этому становятся возможными две вещи – быстрая сборка компьютера непосредственно «под клиента» в любой, даже самой маленькой компьютерной фирме, а также простая (часто силами самого пользователя) модернизация.

Основные блоки компьютера

Современный настольный персональный компьютер как промышленное изделие состоит из нескольких агрегатов (блоков), связанных соединительными кабелями. В минимальный комплект поставки входят: системный блок, монитор, клавиатура и манипулятор. Системный блок – это центральная, главная часть компьютера, содержащая практически все его основные устройства. Затем следуют так называемые устройства ввода-вывода информации – монитор, клавиатура и мышь.

Системный блок

Клавиатура

Клавиатура служит для ввода информации в компьютер и подачи управляющих сигналов. Она содержит стандартный набор алфавитно-цифровых клавиш и некоторые дополнительные клавиши – управляющие и функциональные, клавиши управления курсором, а также малую цифровую клавиатуру.  

Клавиатура содержит встроенный микроконтроллер, который выполняет следующие функции:

· последовательно опрашивает клавиши, считывая введенный сигнал и вырабатывая двоичный скан-код клавиши;

· управляет световыми индикаторами клавиатуры;

· проводит внутреннюю диагностику неисправностей;

· осуществляет взаимодействие с центральным процессором через порт ввода-вывода клавиатуры.

Клавиатура имеет встроенный буфер – промежуточную память малого размера, куда помещаются введённые символы. В случае переполнения буфера нажатие клавиши будет сопровождаться звуковым сигналом – это означает, что символ не введён (отвергнут).

Работу клавиатуры поддерживают специальные программы, "зашитые" в BIOS, а также драйвер клавиатуры, который обеспечивает возможность ввода русских букв, управление скоростью работы клавиатуры и др.

Принципиальным моментом, определяющим выполнение клавиатурой основных функций, является тип кнопочного механизма. Вообще-то существует множество вариантов и разновидностей, но сегодня общепринятым считается деление на три основные группы:

1. Мембранные – самые технологичные в производстве и потому самые дешевые. Замыкание контактов осуществляется при соприкосновении двух пленок с напыленными на них токопроводящими площадками.

2. Полумеханические – более дорогие и, как считается, более надежные. Контакты в этом типе клавиатур представляют собой пару токопроводящих, как бы переплетенных между собой дорожек на печатной плате.

3. Механические – считаются самыми надежными. Поскольку механические клавиатуры дороги и сложны в изготовлении, сегодня они практически вытеснены полумеханическими и мембранными моделями.

Манипуляторы

Манипуляторы – это специальные устройства, которые используются для удобного управления курсором.

К манипуляторам относятся следующие устройства:

1. Мышь имеет вид небольшой коробки, полностью умещающейся на ладони. Мышь связана с компьютером кабелем через специальный блок – адаптер, и её движения преобразуются в соответствующие перемещения курсора по экрану дисплея. В верхней части устройства расположены управляющие кнопки (обычно их три, причем часто роль третьей кнопки исполняет колесо прокрутки или скроллинга), позволяющие задавать начало и конец движения, осуществлять выбор меню и т.п.  

 

2. Трекбол – небольшая коробка с шариком, встроенным в верхнюю часть корпуса. Пользователь рукой вращает шарик и перемещает, соответственно, курсор. В отличие от мыши, трекбол не требует свободного пространства около компьютера, его можно встроить в корпус машины. Чаще всего его используют как замену мыши, особенно для работы с графикой.

 

3. Джойстик – обычно это стержень-ручка, отклонение которой от вертикального положения приводит к передвижению курсора в соответствующем направлении по экрану монитора. Часто применяется в компьютерных играх. В некоторых моделях в джойстик монтируется датчик давления. В этом случае, чем сильнее пользователь нажимает на ручку, тем быстрее движется курсор по экрану дисплея.

Также к игровым манипуляторам относятся рули, шлемы, геймпады
     

 

4. Дигитайзер (Графический планшет) – устройство для преобразования готовых изображений (чертежей, карт) в цифровую форму. Представляет собой плоскую панель – планшет, располагаемую на столе, и специальный инструмент – перо, с помощью которого указывается позиция на планшете. При перемещении пера по планшету фиксируются его координаты в близко расположенных точках, которые затем преобразуются в компьютере в требуемые единицы измерения.

 

Материнская плата

Микропроцессор

Память

Накопители на дисках

Блок питания

Корпус

Порты

Кабели

Микропроцессор 

Микропроцессор, иначе центральный процессор (CPU, от англ. Central Processing Unit) – это основной рабочий компонент компьютера или главная микросхема компьютера, закрепленная на материнской плате.

Назначение микропроцессора. Микропроцессор выполняет арифметические и логические операции, заданные программой, управляет вычислительным процессом и координирует работу всех устройств компьютера.

Принцип работы микропроцессора. Микропроцессор считывает из ОЗУ байты информации, производит над ними элементарные математические и логические операции и записывает их обратно в ОЗУ. Скорость обмена информацией ОЗУ чрезвычайно высока и сравнима с быстродействием микропроцессора, который в состоянии выполнять более ста миллионов элементарных операций в секунду. Выполнение элементарных операций микропроцессор осуществляет в строгом соответствии с получаемыми из ОЗУ инструкциями (командами и программами, состоящими из команд). Иными словами, инструкциями для микропроцессора являются работающие на компьютере программы, называемые программным обеспечением.

Как устроен микропроцессор . Микропроцессор представляет собой, по существу, миниатюрную вычислительную машину, размещенную в одной сверхбольшой интегральной схеме (СБИС). На одном кристалле сверхчистого кремния с помощью сложного, многоступенчатого и высокоточного технологического процесса создано несколько миллионов транзисторов и других схемных элементов, соединительные провода и точки подключения внешних выводов. В совокупности они образуют все логические блоки электронной вычислительной машины (ЭВМ): арифметически-логическое устройство, управляющее устройство, оперативное запоминающее устройство, устройства ввода-вывода.

Внешне микропроцессор выглядит (рисунки 5 и 6) как прямоугольная пластмассовая пластина размерами ~5*5*0,5 см с многочисленными выводами (до 240). На современные высокоскоростные микропроцессоры устанавливается вентилятор, необходимый для охлаждения. Новые процессоры действительно имеют малые размеры, и с каждой новой серией они потребляют всё меньше мощности за счёт понижения питающего напряжения, но от этого они не перестают греться. И если раньше процессоры персональных компьютеров спокойно могли работать, охлаждаясь лишь пассивными радиаторами, то сегодня им требуются уже полноценные кулеры с большим радиатором и мощным вентилятором.

Кулер  (англ. cooler – охладитель) – жаргонное компьютерное название устройства – совокупности радиатора и вентилятора, устанавливаемого на электронные компоненты компьютера с повышенным тепловыделением (центральный процессор, блок питания).

Из каких устройств состоит микропроцессор. Можно условно выделить несколько важных устройств микропроцессора:

§ Собственно процессор – главное вычислительное устройство;

§ Сопроцессор – специальный блок для операций с «плавающей точкой» (или запятой). Применяется для особо точных и сложных расчетов, а также для работы с рядом графических программ. Математический сопроцессор увеличивает скорость вычислений с числами большой точности; примерно в 5-15 раз. В процессорах 486DX и PENTIUM сопроцессор уже внедрен в основной процессор.

 

Рисунок 5 . Центральный микропроцессор

                                                            

Рисунок 6 . Модели процессоров фирм Intel и AMD

§ Кэш-память . Во всех современных процессорах имеется кэш-память (по-английски – cache) – массив сверхскоростной оперативной памяти, являющейся буфером между контроллером сравнительно медленной системной памяти и процессором. В этом буфере хранятся блоки данных, с которыми CPU работает в текущий момент, благодаря чему существенно уменьшается количество обращений процессора к чрезвычайно медленной (по сравнению со скоростью работы процессора) системной памяти. Тем самым заметно увеличивается общая производительность процессора.

При этом в современных процессорах кэш давно не является единым массивом памяти, как раньше, а разделен на несколько уровней.

Кэш-память первого уровня – небольшая сверхбыстрая (несколько десятков килобайт) сверхбыстрая память, предназначенная для хранения промежуточных результатов.

Кэш-память второго уровня – эта память чуть помедленнее, зато больше – от 128 до 512 килобайт. (Кэш – жаргон, «наличка», то, за чем не надо ходить далеко).

Трудно поверить, что все эти устройства размещаются на кристалле площадью не более 4 – 6 квадратных сантиметров!

Размер же отдельных логических элементов и вовсе поражает воображение – десятые доли микрона[1]! Например, в 1999 году большая часть процессоров производилась по 0,25-микронной технологии, в 2000 г. ей на смену пришла 0,18- и 0,13-микронная. И ожидается, что в течение ближайшего времени плотность расположения элементов на кристалле увеличится вдвое.

Для соединения всех логических элементов используются миниатюрные металлические «дорожки». Этот своеобразный «скелет» процессора еще недавно делался из алюминия, однако в 2000 г. оба ведущих производителя процессоров перешли на новую, медную технологию.

Как правило, все эти элементы процессоров расположены на одном и том же кристалле кремния – и лишь в редких случаях кэш-память второго уровня выносится за пределы процессора. Обычно процессоры первого типа – «всё в одном» – квадратной формы (тип разъема «Сокет» – socket – гнездо). Процессоры второго типа куда более громоздки, прямоугольной формы, с разъемом для подключения к материнской плате типа «Слот» (от английского slot – щель).

Основные характеристики (параметры) микропроцессора.

Поколения процессоров отличаются друг от друга скоростью работы, архитектурой, исполнением и внешним видом … словом, буквально всем. Причем отличаются не только количественно, но и качественно. Так, при переходе от Pentium к Pentium II и затем – к Pentium III была значительно расширена система команд (инструкций) процессора.

За всю более чем тридцатилетнюю (с 1978 по 2009 г.г.) историю процессоров сменилось несколько поколений процессоров Intel: 8088, 286, 386, 486, Pentium, Pentium II, Pentium III, Pentium 4.

В характеристиках компьютера процессор ставят на первое место, так как он в наибольшей степени определяет производительность компьютера. Поэтому при покупке вначале выбирают именно его, а потом подбирают остальные устройства: чипсет, оперативную память, системную плату и т.д.

Модификации. В каждом поколении имеются модификации, отличающиеся друг от друга назначением и ценой. Например, в семействе  Pentium III имеются три вида процессоров – Xeon, который предназначен для работы на мощных серверах серьезных учреждений. Собственно Pentium III работает на производительных настольных компьютерах, а Celeron – на более простых домашних компьютерах. Схожая ситуация – и в конкурирующем с Intel семействе процессоров AMD. Для дорогих настольных компьютеров фирма предлагает процессоры Thuderbird (Athlon), а для недорогих домашних ПК предназначен другой процессор – Duron.

Форм-фактор. То есть – тип исполнения процессора, его «внешности» и способа подключения к материнской плате.

Сегодня в мире существуют два основных форм-фактора процессора – квадратной формы (тип разъема «сокет») и прямоугольной (тип разъема «слот»). Напомним, что на больших «слотовых» процессорах (таких, как ранние модели Pentium III или AMD Athlon) кэш-память второго уровня вынесена за пределы процессора и расположена на отдельном кристалле. В итоге процессор «разбухает» и требует для себя громоздкого корпуса. Однако большинство новых процессоров как Intel, так и AMD содержат кэш-память второго уровня прямо на процессорном кристалле – и, следовательно, исполняются в виде более компактного «сокета».

Скорость работы. У специалистов существует своя система измерения скорости работы процессора. Причем таких скоростей (измеряемых в миллионах операций в секунду – MIPS) может быть несколько – скорость работы с трехмерной графикой, скорость работы в офисных приложениях и так далее…

Не слишком удобно. Поэтому большинство пользователей, говоря о скорости процессора, подразумевают совсем другой показатель, который называется тактовой частотой.

Тактовая частота указывает, сколько инструкций, иными словами, элементарных операций (или тактов) микропроцессор выполняет в одну секунду. Тактовая частота измеряется в мегагерцах (1 МГц = 1 000 000 Гц). Напомним, что герц – это одно колебание в секунду. Тактовая частота обозначается цифрой в названии процессора (например, Pentium II-233, то есть процессор поколения Pentium с тактовой частотой 233 МГц). Минимально необходимая частота для работы сегодняшнего процессора – 500 МГц. Максимальная частота для массовых процессоров в середине 2000 года превысила 1,2 ГГц. Тактовая частота Pentium IV составляет от 2 до 3,8 ГГц (ГГц – это гигагерц = 109 Гц или 106 МГц).

Кроме тактовой частоты есть еще дополнительные параметры, определяющие скорость работы процессора. Одним из наиболее важных параметров является размер кэш-памяти. Как было уже сказано, в эту память компьютер помещает все часто используемые данные, чтобы не обращаться слишком часто к более медленной оперативной памяти и жесткому диску.

Кэш-памяти в процессоре два вида. Самая быстрая – кэш-память первого уровня. Существует еще менее быстрая, но зато более объемная кэш-память второго уровня – и именно ее объемом различаются различные модификации процессоров. Так, в семействе Intel самый «богатый» кэш-памятью – мощный Xeon (2 Мбайт). У Pentium III размер кэша второго уровня почти в 10 раз меньше – 256 кбайт. А значит при работе с программами, требовательными к объему кэш-памяти, второй процессор будет работать чуть медленнее. Зато и стоимость его в два-три раза ниже: кэш-память – самый дорогой элемент в процессоре, и с увеличением ее объема стоимость кристалла возрастает в геометрической прогрессии!

Частота системной шины. Последний технологический параметр процессора, который будет рассмотрен в этой теме. Системная шина – это группа электрических соединений (проводников) для передачи данных, адресов и сигналов между различными компонентами компьютера. Иными словами, шиной называется та аппаратная магистраль, по которой бегут от устройства к устройству данные. Чем выше частота шины – тем больше данных поступает за единицу времени к процессору. Частота системной шины или разрядность показывает, сколько двоичных разрядов (битов) информации обрабатывается или передается за один такт, а также – сколько двоичных разрядов может быть использовано в процессоре для адресации оперативной памяти.

Память

Постоянное повышение быстродействия процессоров и многозадачные операционные системы существенно поднимают требования и к другим компонентам компьютера. Важнейшим из них является память.

Классификация памяти ПК

Современные компьютеры имеют много разнообразных запоминающих устройств, которые сильно отличаются между собой по назначению, временным характеристикам, объёму хранимой информации и стоимости хранения одинакового объёма информации. Различают два основных вида памяти — внутреннюю и внешнюю.

В состав внутренней памяти входят:

· Оперативная память, ОЗУ.

· Постоянная память, ПЗУ.

· Кэш-память.

· Видеопамять.

· Флэш-память.

Внешняя память (ВЗУ) предназначена для длительного хранения программ и данных, и целостность её содержимого не зависит от того, включен или выключен компьютер. В отличие от оперативной памяти, внешняя память не имеет прямой связи с процессором. Информация от ВЗУ к процессору и наоборот циркулирует примерно по следующей цепочке:

 

В состав внешней памяти компьютера входят:

· накопители на жёстких магнитных дисках;

· накопители на гибких магнитных дисках;

· накопители на компакт-дисках;

· накопители на магнитной ленте (стримеры);

· накопители на магнитно-оптических дисках.

Классификация внутренней памяти ПК

Оперативная память  

Оперативная память (по-английски RAM, Random Access Memory – память с произвольным доступом, то есть, возможны и чтение, и запись) или по-русски ОЗУ (Оперативное Запоминающее Устройство) – это один из главных компонентов аппаратуры компьютера. Эту память называют также основной или главной или внутренней памятью компьютера.

Устройство оперативной памяти. Оперативная память реализована на СБИС (сверхбольшая интегральная схема). Конструктивно современная СБИС ОЗУ представляет собой небольшую печатную плату с размещенными на ней микросхемами. Скорость доступа, то есть время, необходимое для считывания данных из ОЗУ или записи их туда, у современных ОЗУ составляет около 60 нс (1 наносекунда = 10-9 с). Поскольку элементарной единицей информации является бит, то оперативную память можно рассматривать как некий набор элементарных ячеек, каждая из которых способна хранить один информационный бит.

Существуют два типа СБИС памяти: статическая и динамическая. В первых элементарную ячейку образуют так называемые триггерные схемы. Будучи установлена входным импульсом в одно из двух возможных состояний («0» или «1»), такая схема сохраняет его до очередного импульса или до выключения питания. При считывании записанного в ячейку значения ее состояние тоже не изменяется. Иначе работает динамическая память: она состоит из микроскопических конденсаторов, каждый из которых может пребывать в состоянии «заряжен» (что символизирует двоичную единичку) или «не заряжен» (двоичный ноль). Чтобы сохранять данные в такой памяти, заряженные конденсаторы необходимо периодически «подпитывать». Поэтому динамическое ОЗУ при прочих равных условиях существенно медленнее статического. Но зато оно менее энергоемко. Следует подчеркнуть, что оба вида памяти хранят данные лишь при постоянном электропитании. Про такое запоминающее устройство говорят, что оно энергозависимо. Данные в этой памяти стираются после выключения или перезагрузки компьютера.

Назначение и принцип работы ОЗУ.

Основное назначение ОЗУ (оперативной памяти) состоит в хранении выполняемых в текущий момент времени программ и необходимых для этого данных. Микросхемы RAM обеспечивают временное хранение информации (программ и данных), обрабатываемой компьютером. Оперативная память является очень важным элементом компьютера. Именно из нее процессор берет программы и исходные данные для обработки, в нее он записывает полученные результаты.

Принцип работы оперативной памяти можно примерно описать следующим образом. Микропроцессор считывает из ОЗУ байты этой информации, производит над ними элементарные математические и логические операции и записывает их обратно в ОЗУ. Скорость обмена информацией ОЗУ чрезвычайно высока и сравнима с быстродействием микропроцессора, который в состоянии выполнять более 1000 миллионов элементарных операций в секунду. Выполнение элементарных операций микропроцессор осуществляет в строгом соответствии с получаемыми из ОЗУ инструкциями (командами). Инструкциями для микропроцессора являются работающие на компьютере программы, называемые программным обеспечением. Все это происходит только при включенном питании компьютера. При отключении питания чипы[2] RAM, не в состоянии сохранять информацию. Содержимое оперативной памяти теряется при выключении компьютера, поэтому нужную информацию необходимо сохранять на дисках, которые являются одним из видов внешней памяти.

Объем (емкость) памяти измеряется в мегабайтах (Mb) и гигабайтах (Gb).

Постоянная память

Постоянная память, постоянное запоминающее устройство, ПЗУ служит для хранения программ внутреннего тестирования устройств, программы настройки конфигурации (SETUP). Совокупность этих микропрограмм называется BIOS (базовая система ввода-вывода), которая реализована в виде микросхемы на материнской плате.

Постоянная память (англ. ROM, Read Only Memory — память только для чтения) – энергонезависимая память, используется для хранения данных, которые никогда не потребуют изменения. Содержание памяти специальным образом “зашивается” в микросхеме BIOS при его изготовлении для постоянного хранения. Из ПЗУ можно только читать.

Понятие и назначение BIOS

BIOS (Basic Input/Output System) – это базовая система ввода-вывода. Первоначально BIOS предназначалась для осуществления тестирования компьютера при включении – так называемых POST (Power On Self Test) или BIST (Built In Self Test) – процедур, и обеспечения последующей загрузки ОС. Это справедливо для ПК семейств i8086, i8088 и для значительной части семейства 80286.В настоящее время BIOS представляет собой сложную систему, состоящую из большого количества утилит[3], предназначенных для автоматического распознавания установленного на компьютер оборудования, его настройки и проверки функционирования.

В состав этой системы входят различные программы ввода-вывода, которые обеспечивают взаимодействие между операционной системой, прикладными программами с одной стороны и устройствами, входящими в состав компьютера (внутренними и внешними) с другой. Такими устройствами являются процессор, оперативная память, клавиатура, видеокарта и т. д. Чтобы управлять ими, и используется BIOS.

Вызов программ BIOS, как правило, осуществляется через программные или аппаратные прерывания. При включении питания компьютера BIOS тестирует (POST – Power-On-Self-Test) компоненты системы – процессор, память, приводы дисков (как жестких, так и флоппи-дисководов), клавиатуру т.д.

Видеопамять

Каждое устройство компьютера имеет свою собственную встроенную память различных видов. Наибольшее значение для производительности ПК имеет видеопамять.

Видеопамять – разновидность оперативного ЗУ, в котором хранятся закодированные изображения. Это ЗУ организовано так, что его содержимое доступно сразу двум устройствам – процессору и дисплею. Поэтому изображение на экране меняется одновременно с обновлением видеоданных в памяти.

Накопители на дисках

Накопители на дисках – устройства, которые служат для ввода/вывода и хранения информации в компьютере и переноса ее между ними. По способу записи и чтения информации дисковые накопители можно подразделить на:

· накопители на флоппи-дисках (гибких магнитных дисках)

· накопители на жестких магнитных дисках (винчестеры)

· накопители на магнитооптических дисках

· накопители на оптических дисках (CD-ROM, DVD-ROM и т.д.)

· накопители на магнитной ленте (стримеры) и др.

Диски, которые используются в этих устройствах для хранения и переноса информации часто называют внешней памятью компьютера.

Накопители на флоппи-дисках

Гибкие носители для магнитных накопителей выпускаются в виде дискет или флоппи-дисков (англ. floppy disk). Собственно носитель представляет собой плоский диск из специальной пленки (майлара), обладающей достаточной прочностью и стабильностью размеров. Он покрыт ферромагнитным слоем и помещен в защитный конверт (оболочка дискеты).

НГМД (привод для гибких дисков) представляет собой электронно-механическое устройство стандартных габаритов, в корпусе которого размещены:

· электродвигатель, который вращает шпиндель;

· магнитная головка и механизм ее позиционирования;

· печатная плата со схемами питания двигателя, управления механизмом позиционирования, усилителей записи и считывания, формирования выходных сигналов.

Конструктивной особенностью НГМД является то, что диск приводится во вращение только при поступлении команды на чтение или запись; в остальное время он покоится. Кроме того, головка чтения-записи во время работы механически контактирует с поверхностью носителя.

На сегодняшний день, несмотря на повсеместное распространение 3,5 дюймовых дискет, они постепенно устаревают и в некоторых современных моделях ПК накопители на флоппи-дисках уже не используются.

Накопители на жестких дисках.

Накопитель на жестких магнитных дисках (НЖМД) – это устройство с несменным носителем. На жестком диске данные хранятся на магнитной поверхности диска. Информация записывается и снимается с помощью магнитных головок. От НЖМД требуется в сотни раз больше емкость (на сегодняшний день на рынке ПК распространены винчестеры объемом 80-160 Гб) и скорость обмена данными, чем от НГМД. Поэтому информация записывается не на один диск, а на набор дисков, состоящий из нескольких пластин, идеально плоских и с отполированным ферромагнитным слоем. При этом запись производится на обе поверхности каждой пластины (кроме крайних).

Следовательно, работает не одна, а группа магнитных головок, собранных в единый блок. Пакет дисков вращается непрерывно и с большой скоростью[5], пока ЭВМ включена, и поэтому механический контакт головок и дисков недопустим. Каждая головка «плавает» над поверхностью диска на расстоянии 0,5-0,13 микрометра. Ясно, что проникновение в такой механизм мельчайшей пылинки вывело бы его из строя, поэтому электромеханическая часть накопителя заключена в герметичный корпус.

Винчестер IBM Deskstar 60GXP Накопитель на жёстких магнитных дисках (винчестер) (англ. HDD – Hard Disk Drive) – это наиболее массовое запоминающее устройство большой ёмкости, в котором носителями информации являются круглые алюминиевые пластины – платтеры, обе поверхности которых покрыты слоем магнитного материала. Используется для постоянного хранения информации –  программ и данных.

 

 


Винчестер со снятой крышкой корпуса

Головки считывания-записи вместе с их несущей конструкцией и дисками заключены в герметически закрытый корпус, называемый модулем данных. При установке модуля данных на дисковод он автоматически соединяется с системой, подкачивающей очищенный охлажденный воздух. Поверхность платтера имеет магнитное покрытие толщиной всего лишь в 1,1 мкм, а также слой смазки для предохранения головки от повреждения при опускании и подъёме на ходу. При вращении платтера над ним образуется воздушный слой, который обеспечивает воздушную подушку для зависания головки на высоте 0,5 мкм над поверхностью диска.

Рисунок 7 . Накопитель на жёстких магнитных дисках (винчестер)



Блок питания

Основной характеристикой БП является мощность. Стандартная мощность блока питания современного компьютера составляет 300 Вт или 400 Вт.

Задача блока питания – это преобразование напряжения сети 220 Вт (110 Вт) в напряжения питания конструктивных элементов компьютера: +12 В при токе 3,5 –10 А для питания двигателей устройств (флоппи-дисковода, винчестера, CD-ROM и др.) и +5 В при токе от 10А до 20А для питания всех электронных цепей компьютера.

Блок питания преобразует переменное напряжение электросети в постоянное напряжение различной полярности и величины, необходимое для питания системной платы и внутренних устройств.

Рисунок 18 . Стандартный блок питания ПК

6. Корпус

 Рисунок 19 . Корпус EuroСase MD606 Корпус – это часть системного блока компьютера, его оболочка, в которой находятся все основные устройства ПК. Корпус обычно поставляется вместе с блоком питания.

Порты

Порт – это разъём, через который можно соединить системную плату компьютера с внешним устройством.

Для согласования интерфейсов периферийные устройства подключаются к шине не напрямую, а через свои контроллеры (адаптеры) и порты примерно по такой схеме:

Порты устройств представляют собой некие электронные схемы, содержащие один или несколько регистров ввода-вывода и позволяющие подключать периферийные устройства компьютера к внешним шинам микропроцессора.

Различают следующие типы портов:

· Последовательный (COM) порт. Служит для подключения к компьютеру достаточно "медленных" устройств – мыши, модема и т.д. Разъемы последовательных портов могут быть двух типов: 25-контактные и 9-контактные. для перехода от 9 к 25 контактному разъему используют переходники. Различные переходники могут использоваться и в некоторых других случаях.

· Параллельный(LPT) порт. Служит для подключения к компьютеру более "быстрых" устройств – принтера, сканера и т.д.

· Порт PS/2. Служит для подключения клавиатуры и мыши.

· Игровой(MIDI) порт. Служит для подключения джойстика, руля и др. игровых устройств.

· USB порт. Высокоскоростная шина и порт для подключения самых разнообразных устройств, который сейчас призван заменить все остальные.

8. Кабели

С помощью кабелей практически все внешние устройства компьютера: клавиатура, монитор, мышь, модем, принтер и т.д. подсоединяются к системному блоку, а сам системный блок – к розетке электропитания. Также внутри системного блока с помощью кабелей все устройства соединяются с материнской платой и блоком питания. Приводы накопителей подключаются к соответствующим контроллерам также через кабели, правда, несколько иные.

Друг от друга кабели могут отличаться типами соединителей на обоих концах кабеля, количеством используемых в кабеле проводников, тем, как эти проводники связаны с контактами разных соединителей. Причем все проводники могут быть тем или иным образом заключены в металлическую оболочку (экран), а весь кабель может быть покрыт пластиковой защитной оболочкой. Достаточно грубо все кабели различаются на две большие группы:

1. сигнальные кабели (информационные шлейфы), предназначенные в основном для передачи информационных сигналов;

2. кабели питания (power cord), обеспечивающие только электропитание соответствующего устройства.

Персонального компьютера 

В предыдущей теме мы рассмотрели устройства, расположенные внутри системного блока (внутренние). Сейчас же мы познакомимся с устройствами, располагающимися вне системного блока, дополняющими и расширяющими его возможности. Эти устройства часто называют периферийными или внешними. К ним относятся:

· Принтер

· Сканер

· Модем

· Устройства мультимедиа

Принтер

Принтеры (от англ. printer – печатник) – устройства, предназначенные для вывода на бумагу или пленку подготовленной на ПК текстовой или графической информации.

Основные характеристики принтеров:

· Технология печати.

· Разрешение (качество печати) – максимальное количество точек на дюйм, которое способен напечатать принтер (например, 1200*2400 dpi[8]).

· Скорость печати – измеряется в основном количеством напечатанных страниц в минуту.

· Поддерживаемые форматы бумаги. Чаще всего печатать приходится на бумаге формата A4, поэтому практически все принтеры имеют его поддержку.

· Тип подключения (интерфейс) – LPT, USB и др.

· Расходные материалы – чернильные ленты, картриджи с чернилами, порошковые тонеры и т.д.

Основными технологиями печати являются:

· матричная

· струйная

· лазерная

В соответствии с этой классификацией принтеры бывают матричными, струйными, лазерными. Рассмотрим далее основные технологии печати и принципы действия принтеров различного вида.

 

· Матричная технология

Принцип действия: матричный принтер печатает с помощью красящей ленты; краска с ленты переносится на носитель с помощью выдвигающихся штырьков, находящихся в матрице. Вертикальный ряд (или два ряда) игл, или молоточков, «вколачивает» краситель с ленты прямо в бумагу. Штырьков обычно бывает 9, 18 или 24. Скорость печати 25-150 знак/с. Одним из серьезных недостатков является шум при работе и низкое качество печати. Сейчас слабо распространены и практически не производятся.  

Рисунок 20 . Принцип действия матричного принтера

 

Рисунок 21 . Матричный принтер Epson

· Струйнаятехнология

 

Рисунок 22 .

Струйный принтер Epson Stilus Photo

Струйные принтеры относятся к безударным печатающим устройствам. У струйных принтеров печатающая головка движется только в горизонтальной плоскости, а бумага подается вертикально. Сопла (канальные отверстия) на печатающей головке, через которые разбрызгиваются чернила, соответствуют «ударным» иглам. Количество сопел у разных моделей принтеров, как правило, может варьироваться от 12 до 64. Максимальная разрешающая способность, как правило, достигает значения около 360 точек на дюйм.

 

Принцип действия: имеется форсунка, разбрызгивающая чернила по контуру символа. При резком нагревании образуется чернильный паровой пузырь, который старается вытолкнуть через выходное отверстие сопла необходимую порцию (каплю) жидких чернил.

 

       

Рисунок 23 . Принцип действия струйного принтера

  • Лазернаятехнология
Рисунок 24 . Принцип действия лазерного принтера Принцип действия: лазер генерирует тонкий световой луч, который, отражаясь от вращающегося зеркала, формирует электронное изображение на светочувствительном фотоприемном барабане, способном менять электрический заряд точки под действием попавшего на него лазерного луча. Барабану предварительно сообщается статический заряд. Высвеченные лазером участки разряжаются. Когда изображение на барабане построено, и он покрыт тонером, подаваемый лист заряжается таким образом, чтобы тонер с барабана притягивался к бумаге. После этого изображение закрепляется на ней за счет нагрева частиц тонера до температуры плавления. Окончательную фиксацию изображения осуществляют специальные резиновые валики, прижимающие расплавленный тонер к бумаге.

                         

 

Рисунок 25 . Лазерный принтер фирмы Hewlett-Packard (HP)

 

 



Сканер

Сканер (от англ. Scan – пристально разглядывать) – устройство ввода изображения с двухмерной поверхности в компьютер.

Принцип действия: Планшетный сканер (они на сегодняшний день являются самыми распространенными) представляет собой устройство с предметным стеклом, на которое кладется сканируемый оригинал, после чего оптическая схема перемещается вдоль оригинала и осуществляется сканирование. Планшетные сканеры могут быть предназначены для сканирования, как в отраженном свете, так и на просвет. Сканер освещает оригинал, а его светочувствительный датчик с определенной частотой производит замеры интенсивности отраженного оригиналом света. В процессе сканирования устройство выполняет преобразование величины интенсивности в двоичный код, который передается в память компьютера для дальнейшей обработки.

Модем

Модем (образовано от слов МОДулятор/ДЕМодулятор) – это устройство приема и передачи информации по телефонным линиям связи.

Принцип действия: Как нам известно, данные в компьютере хранятся в цифровом виде. А телефонные линии, по которым происходит обмен данными, в большинстве своем являются аналоговыми. Таким образом, чтобы преобразовать цифровые данные в аналоговые модем использует специальные цифро-аналоговые и аналого-цифровые преобразователи (модуляторы/демодуляторы). Режим работы, когда передача данных осуществляется только в одном направлении, называется полудуплексным (half duplex) . Оба компьютера могут одновременно обмениваться информацией в обе стороны. Этот режим работы называется полным дуплексом, или просто дуплексом (full duplex).

Аналоговые сигналы подвергаются модуляции, т.е. изменению свойственных им характеристик (частоте, фазе, амплитуде). Такой модулируемый сигнал называется несущей (carrier). Скорость модуляции измеряется в единицах бод в секунду, а количество переданной информации (скорость соединения) – в битах в секунду (BPS – Bits Per Second). По современным стандартам за одну модуляцию передаются до 4 бит информации, а у цифровых каналов связи число бод равно числу бит в секунду. Единицу же информации, переданную за одну модуляцию, называют символом (character). Для увеличения количества передаваемой информации используется фазовая и амплитудная модуляции. Отсюда появилась еще одна единица измерения информации – количество переданных символов в секунду (CPS), т.е. количество переданной полезной информации.

Все современные модемы строятся по одной функционально похожей схеме. Они состоят из основного процессора, оперативного запоминающего устройства, постоянного запоминающего устройства, модулятора/демодулятора, схемы согласования с телефонной линией и встроенного динамика.

Устройства мультимедиа

Термин “мультимедиа” образован из слов “мульти” – много, и “медиа” – среда, носитель, средства сообщения, и в первом приближении его можно перевести как “многосредность

Мультимедиа – это собирательное понятие для различных компьютерных технологий, при которых используется несколько информационных сред, таких, как графика, текст, видео, фотография, движущиеся образы (анимация), звуковые эффекты, высококачественное звуковое сопровождение.

Технологию мультимедиа составляют две основные компоненты – аппаратная и программная.

Мультимедиа-устройства – это устройства ПК, которые непосредственно служат для работы со звуковой, графической и видеоинформацией.

Мультимедиа-компьютер – это компьютер, снабженный аппаратными и программными средствами, реализующими технологию мультимедиа.

Для того чтобы компьютер можно было назвать мультимедийным, необходимо наличие высокопроизводительного процессора с тактовой частотой не менее 500 МГц, оперативной памяти не менее 64 Мбайт, винчестера ёмкостью 10-20 Гбайт и выше, манипуляторов, мультимедиа-монитора со встроенными стереодинамиками и видеоадаптером SVGA, а также наличие спецальных устройств, которые часто относят к устройствам мультимедиа.

МИКРОСХЕМЫ ДЛЯ КОМПЬЮТЕРОВ

Пожалуй, самым значительным событием за последние 65 лет было то, что главным продуктом общественной деятельности стала информация. Движущей силой такого явления послужило развитие электронной технологии, в частности создание интегральных схем, формируемых на одном кристалле кремния. То есть, на одном кристалле стало возможным, благодаря специальным технологиям расположить любой электрический прибор: лампу, транзистор и т.п. – произошла миниатюризация электрических приборов и схем. Вместе с тем число компонентов на кристалле непрерывно увеличивалось: так, на протяжении 60-х годов это число ежегодно удваивалось. Примерно к 1972 г. все свободное пространство кристалла, которое можно было занять дополнительными компонентами, оказалось заполненным, и рост плотности несколько замедлился. Тем не менее, согласно наиболее оптимистичным прогнозам, гигауровень интеграции, при котором на кристалле размещается миллиард компонентов, будет достигнут в ближайшие годы (если уже не достигнут! По крайней мере, в опытных образцах).

 Таблица 1 . Примеры центральных микропроцессоров

Обозначение Число транзисторов на кристалле Разрядность шины данных Тактовая частота, МГц Адресуемая память[9]
i8008 3 500 8 0,8 16 Кбайт
i8080 6 000 8 2 64 Кбайт
i8086 29 000 16 4; 8; 10 1 Мбайт
i80286 134 000 16 8; 12; 16 16 Мбайт
i80386DX 275 000 32 20; 25; 33; 40 4 Гбайт
i80486DX 1 200 000 32 25; 33; 50; 66 4 Гбайт
Pentium 3 100 000 32 60; … 200 4 Гбайт
Pentium Pro 5 500 000 32 160; … 200 4 Гбайт
Pentium III 65 000 000 32 200; … 600 4 Гбайт
Pentium IV 125 000 000 64 2,0; … 3,8 ГГц (264-1) Гбайт[10]

Некоторые свойства кремния делают его необычайно подходящим для интегральных схем, но так как любая малейшая примесь изменяет свойства кристалла, то для производства интегральных схем используется сверхчистый кремний. На одном таком кристалле с помощью специальных технологий (микротехнология, а теперь – нанотехнология) располагают миллионы транзисторов и других схемных элементов, соединительные провода и точки подключения внешних выводов, которые в совокупности и представляют собой микропроцессор ПК.

Интегральные схемы впервые появились в 1959 г., и тогда на одном кристалле размещался один транзистор. Первая интегральная схема на одном кристалле была создана в 1961, она содержала четыре транзистора и другие компоненты. Первая линейная интегральная схема с пятью транзисторами появилась в 1964 г. В 1968 г. была разработана биполярная логическая матрица, содержащая 180 транзисторов. Первый кристалл с полной схемой центрального процессора создан в 1978 г., в нем 20 000 транзисторов. В 1985 г. кристалл центрального процессора типа CLIPPER состоял из 132 000 транзисторов. Таким образом, развитие интегральных схем шло по пути непрерывного повышения плотности упаковки. В таблице 1 приведены основные характеристики поколений микропроцессоров, в том числе здесь показан и рост числа транзисторов на кристалле.

Некоторые единицы измерения

Единицы измерения тактовой частоты. 1 МГц (МегаГерц) = 1 000 000 Гц (герц). 1 ГГц (ГигаГерц) = 1 000 000 МГц = 1 000 000 000 Гц (герц). 1 герц равен одному колебанию в секунду.

Единицы измерения времени. 1 Нс (наносекунда) = 10-9 секунды, т. е. 1 нс = 0,000 000 001 секунды.

Единицы размера. 1 мк (микрометр) = 1*10-6 м = 0,000001 м.

1 нм (нанометр) = 10 –3 мк = 10-9 м, т. е. 1 нм = 0,000 000 001 м или 1 нанометр равен одной миллионной миллиметра. Нано – это несколько (10–20) атомов в ряд – таковы размеры схемных элементов в современных процессорах.

Единицы измерения информации. 1 байт = 8 битов. Бит – наименьшая единица измерения информации, равная одному двоичному разряду. 1 Кб (килобайт) = 1024 байтов. 1 Мб (мегабайт) = 1024 Кб. 1 Гб (гигабайт) = 1024 Мб.

 

 

Контрольные вопросы  

1. Когда и кем был  создан микрокомпьютер Apple 2?

2. Что такое IBM PC/AT-совместимый компьютер?

3. В чем смысл открытой архитектуры компьютера?

Что такое пиксель?

Что такое модем?

Что такое СБИС?

36. Назовите основные единицы измерения объемов информации.

 

ОГЛАВЛЕНИЕ

Введение. 2

ГЛАВА 1. СОСТАВ ПЕРСОНАЛЬНОГО КОМПЬЮТЕРА.. 3

Из истории ПК.. 3

Понятие «IBM PC – совместимый компьютер». 4

Принцип открытой архитектуры.. 5

Основные и дополнительные части компьютера. 7

Системный блок. 7

Конфигурация системного блока. 7

Монитор. 8

Клавиатура. 10

Манипуляторы.. 10

Центральные (внутренние) устройства ПК.. 11

Материнская (системная) плата. 12

микропроцессор. 13

Назначение микропроцессора. 13

Принцип работы микропроцессора. 13

Как устроен микропроцессор. 13

Кулер. 14

Из каких устройств состоит микропроцессор. 14

Кэш-память. 15

Основные характеристики (параметры) микропроцессора. 15

Память. 17

Определение и назначение памяти ПК.. 17

Классификация памяти ПК.. 17

Оперативная память. 18

Постоянная память. 21

Понятие и назначение BIOS. 21

Способы хранения системы BIOS. 21

Понятие и назначение CMOS RAM.. 22

Видеопамять. 22

Накопители на дисках. 22

Накопители на флоппи-дисках. 23

Накопители на жестких дисках. 23

Накопители на магнитооптических дисках. 24

Накопители на оптических дисках. 25

Накопители на магнитной ленте. 29

Накопители на магнитной ленте. 30

Контроллеры (адаптеры) 30

Видеокарта. 31

Аудиокарта. 32

Сетевая карта. 33

Блок питания. 33

Корпус. 33

Порты.. 34

Кабели. 34

Периферийные (внешние) устройства. 35

Принтер. 35

Сканер. 38

Модем.. 38

Устройства мультимедиа. 39

 МИКРОСХЕМЫ ДЛЯ КОМПЬЮТЕРОВ.. 40

Из толкового словаря по информатике. 41

Некоторые единицы измерения. 42

Контрольные вопросы.. 42

 


[1] 1 микрон = 10-6 м

[2] Чип (chip) – это кристалл кремния, в середине которого находится интегральная микросхема. Сверхбольшая интегральная схема (СБИС) состоит из множества (миллионов) транзисторов. Чипы помещаются на печатные платы. Компьютер же состоит из печатных плат.

[3] Утилита (utility) – сервисная программа

[4] CMOS, Complementary Metal-Oxide-Semiconductor – дополнительная схема, металл-оксид-полупроводник.

 

[5] обычно современные жесткие диски имеют скорость вращения 5400, 7200,10000 об/мин.)

[6] Температура, при которой исчезает намагниченность вещества

[7] Очевидно, что чем больше точек на линии (строке) и чем больше строк способен отобразить монитор, тем выше будет качество изображения. Эту характеристику монитора, а также всего тракта создания видеокартинки принято называть разрешающей способностью. Выражается она в виде произведения: число точек в строке * число строк.

[8] dpi – dots per inch – точек на дюйм. Разрешение сканирования или плотность печати.

[9] Память, к которой может обращаться центральный процессор. Ее размер составляет 2n, где n – число разрядов машинного адреса.

[10] Такая величина возможна только теоретически.


РОССИЙСКАЯ

АКАДEМИЯ                             

ПРАВОСУДИЯ                        Л. И. Касинская

 

 



АРХИТЕКТУРА

ПЕРСОНАЛЬНОГО КОМПЬЮТЕРА

Компьютерный практикум по дисциплине

     «Информатика и математика»

 

 

Введение

 

 

Изучение дисциплины «Информатика и математика», «Информатика», «Математика и информатика» в ВУЗах и колледжах гуманитарного направления предполагает какие-то начальные знания студентов. Данное учебное пособие предназначено для получения начальных знаний, повторения и систематизации уже имеющихся знаний по информатике для того, чтобы более грамотно и эффективно решать конкретные задачи на компьютере.

Например, студентам, обучающимся по специальности «Юриспруденция», несомненно, придется решать задачи правовой статистики, изучать и использовать правовые экспертные системы, такие, как «Консультант Плюс» или «Гарант», вести документооборот на компьютере, рассчитывать размеры государственной пошлины по имущественным искам и многое другое.

Современный специалист должен для своей успешной работы знать, из каких частей состоит компьютер, как устроен микропроцессор, что такое файл или каталог, какие программы работают на компьютере. Изучение основных понятий информатики способствует осмысленному и глубокому овладению нужными знаниями и умениями.   

Учебное пособие «Основные понятия информатики», разработанное для дисциплины «Информатика и математика», ориентировано на то, чтобы в результате его освоения сформировать у студента фундамент современной информационной культуры и обеспечить устойчивые навыки работы на персональном компьютере.

Предлагаемое учебное пособие подготовлено в соответствии с государственным стандартом образования. В первой и второй главах пособия излагаются некоторые основные понятия и определения информатики, рассматриваются технические средства (состав персонального компьютера) и системное программное обеспечение (операционные системы MS DOS и Windows, оболочка Far Manager).

Большую, во многом определяющую роль в курсе информатике имеет комплекс практических работ, главной задачей которого является обучение и развитие у студентов навыков использования современных программных продуктов в процессе работы на компьютере. Поэтому примерно 70% учебного материала пособия – это практические занятия, которые состоят из методических указаний, пояснений, определений и упражнений.

Учебное пособие предназначено для аудиторной и самостоятельной работы студентов ВУЗа и колледжа юридической специальности.

 

 

ГЛАВА 1. СОСТАВ ПЕРСОНАЛЬНОГО КОМПЬЮТЕРА

Из истории ПК  

Персональным компьютером (ПК) называют сравнительно недорогой универсальный микрокомпьютер, рассчитанный на одного пользователя.

Компьютер, как и человек, представляет собой весьма любопытную систему, в которой удивительным, постижимым только для диалектиков образом уживаются «тело» и «душа».

«Тело» компьютера – это его «железная», аппаратная часть, «hardware». Исполнительский компонент, который и выполняет всю заданную нами работу.

«Душа» – это оживляющие эту груду железа прикладные и системные программы, более известные в России под именем «software».

Что делает компьютер Компьютером? Объединение и совместная работа двух различных составляющих – «твердой» или «железа» (таким словом принято переводить английский термин «hardware») и «мягкой» – программного обеспечения («software»). Ware [`wεe] – изделие.

В 1971 г. был создан первый микропроцессор, то есть функционально законченное устройство, способное выполнять обязанности центрального процессора (правда, в то время весьма маломощного). Это событие имело значение поворотного в истории вычислительной техники (и не только вычислительной: в дальнейшем прогресс микроэлектроники привел к существенным переменам и в других областях – в станкостроении, автомобилестроении, технике связи и т.д.). Совершенствование технологии, опиравшееся на достижения фундаментальных наук, на успехи оптики, точного машиностроения, металлургии и других отраслей, дало возможность получать микропроцессоры со все большим количеством элементов, размещенных на поверхности полупроводникового кристалла со все большей плотностью, а значит – все более мощные. Одновременно (что очень существенно!) заметно снижались себестоимость и цены.

Значительное число фирм постепенно начали применять микрокомпьютеры, в особенности компьютеры, в которых использовалась операционная система СР/М. В этих системах применялось программное обеспечение, рассчитанное на небольшие фирмы: обработка текста, бухгалтерский учет и финансы, базы данных для управления складскими запасами и хранения списков клиентов.

Компьютер Apple-2, запущенный в массовое производство в 1977 г., (его создатели – американские энтузиасты Стив Джобс и Стефан Возняк, Стив Джобс – основатель фирмы Apple Computer и создатель знаменитого компьютера Macintosh) был в то время фаворитом среди любителей компьютеров. Хотя в нем не хватало программного обеспечения для деловых применений, которое имелось в микрокомпьютерах с системой СР/М, он обладал рядом интересных возможностей, благодаря внутренним расширительным гнездам. В эти гнезда пользователь мог вставлять разнообразные устройства, включая плату, поддерживающую СР/М и позволяющую тем самым использовать программное обеспечение для деловых применений, которое работало с СР/М.

Apple-2 представлял собой достаточно дорогой (1300$ без монитора и кассетного магнитофона) компьютер, но был выполнен на невиданном дотоле техническом уровне. Это была машина для пользователей. Она содержала процессор 6502 и минимальное число микросхем (расположенных на одной печатной плате), зашитое в ПЗУ программное обеспечение – ограниченную операционную систему, алгоритмический язык программирования Basic, 4 Кбайт ОЗУ, два игровых электронных пульта, интерфейс для подсоединения к кассетному магнитофону и систему цветной графики для работы с цветным монитором или обычным телевизором.

Наконец, для Apple-2 была разработана программа обработки электронных таблиц, названная VisiCalc (VisiCalc означает “visible calculator” – наглядный, или зримый калькулятор). После появления VisiCalc небольшие фирмы начали замечать преимущества микрокомпьютера – электронная таблица обеспечивала доступ к его вычислительным возможностям любому пользователю независимо от его подготовки.

Последующие годы отмечены фантастически быстрым совершенствованием микропроцессоров (каждые пять лет плотность размещения элементов на полупроводниковом кристалле возрастала в десять раз!), запоминающих устройств (оперативных и накопительных), средств отображения и фиксации данных.

Понятие «IBM PC–совместимый компьютер» 

В 1980 г. фирма IBM (International Business Machines, Corp.), позаимствовав у Apple-2 открытую архитектуру, разрабатывает PC (Personal Computer) – персональный компьютер на основе более или менее готовых компонентов, приняв модульную конструкцию. Это означает, во-первых, возможность реализации принципа взаимозаменяемости, то есть использования для сборки ПК узлов от разных производителей, и, во-вторых – возможность доукомплектования ПК, наращивание его мощности уже в ходе эксплуатации. Пользователь может теперь производить самостоятельно модернизацию своего ПК.

На сегодняшний день подавляющее большинство персональных и домашних компьютеров традиционно обозначаются как «IBM PC–совместимые компьютеры», несмотря на то, что фирма IBM – создатель первого в мире подлинно массового персонального компьютера – утратила свое господство в этой области (ныне она серьезно уступает в битве производителей ПК другим фирмам, например, Dell или Compaq).

Главная заслуга IBM – в выработке и утверждении единого стандарта на основные части компьютера – комплектующие. До этого каждый производитель ПК стремился создать собственное, уникальное «железо» – ведь в результате он становился монополистом на сборку и обслуживание собственных устройств. Однако в итоге рынок был перенасыщен несовместимыми друг с другом аппаратами, для каждого из которых нужно было создавать собственные программы.

Главное нововведение, которому и был обязан своей популярностью компьютер IBM PC, – принцип открытой архитектуры: IBM решила не делать свой новый компьютер «вещью в себе», а широко оповестила всех об особенностях его конструкции, поощряя при этом производство совместимых с IBM PC компьютеров других фирм.

Современный IBM-совместимый ПК похож на детский конструктор типа «сделай сам». Каждое из составляющих его устройств можно свободно поменять на другое того же типа, но более совершенное. Благодаря этому становятся возможными две вещи – быстрая сборка компьютера непосредственно «под клиента» в любой, даже самой маленькой компьютерной фирме, а также простая (часто силами самого пользователя) модернизация.





Рекомендуемые страницы:


Последнее изменение этой страницы: 2019-04-09; Просмотров: 8; Нарушение авторского права страницы


lektsia.com 2007 - 2019 год. Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав! (0.126 с.) Главная | Обратная связь