История развития вычислительной техники.

Определение информации.

Слово " информация" от informatio — сведение, разъяснение, ознакомление.

Информация — это совокупность каких-либо сведений, данных, пе­редаваемых устно (в форме речи), письменно (в виде текста, таблиц, рисун­ков, чертежей, схем, условных обозначений) либо другим способом (напри­мер, с помощью звуковых или световых сигналов, электрических и нервных импульсов, перепадов давления или температуры и т. д.).

В середине XX века термин «информация» стал общенаучным поня­тием, включающим обмен сведениями между людьми, человеком и автома­том (электронной вычислительной машиной — ЭВМ), автоматом и автома­том, обмен сигналами в животном и растительном мире, передачу признаков от клетки к клетке, от организма к организму.

Теоретические и практические вопросы, относящиеся к информации, изучает информатика.

Информатика — наука, изучающая структуру и свойства информа­ции, а также вопросы, связанные с ее сбором, хранением, поиском, переда­чей, преобразованием, распространением и использованием в различных сферах человеческой деятельности.

Еще одно определение информатики.

Информатика — это область человеческой деятельности, связанная с процессами преобразования информации с помощью компьютеров.

 

Дать однозначное определение информации трудно. Существует 4 подхода к определению информации:

• обыденный (в смысле осведомление о положении дел, это информация, сообщаемая по телефону, передаваемая по радио и телевидению),
• философский (информацию получает субъект об объекте в процессе познания; считается, что объект отражается в сознании субъекта),
• кибернетический (информация --- это управляющий сигнал, передаваемый по линии связи, однако это скорее носитель информации, чем сама информация),
• вероятностный (информация --- это мера уменьшения неопределенности состояния объекта исследования).

Поговорим подробнее о вероятностном подходе, так как он позволяет ввести количественную меру информации. Этот подход и принят за основу в современной науке.

Каждому объекту присуща какая либо неопределенность. Например, он может находиться в одном из нескольких фиксированных состояний. Упавшая монета находится в одном из двух состояний, игральный кубик — в одном из шести и т.д. В процессе испытания (бросание монеты, кубика) объект приобретает одно из возможных состояний. Следовательно, неопределенность состояния объекта при этом уменьшается. Тем самым испытатель получает какую-то информацию. Степень уменьшения неопределенности при испытании может быть разной. Она зависит от количества возможных состояний, и от их вероятностей.

Вероятность — это величина в диапазоне от 0 до 1, характеризующая частоту появления того или иного состояния объекта при испытаниях.

Понятно, что при выпадении наименее вероятного состояния получаем наибольшее количество информации. Если объект имеет n равновероятных состояний, то вероятность каждого из них равна 1/n. Например, вероятность выпадения одной из граней кубика при бросании равна 1/6, а вероятности выпадения орла (решки) при бросании монеты равна 0, 5. Это означает, что из 1000 бросаний монеты реализуется примерно 500 выпадений орла (решки).

Пристальное внимание к информатике связано с бурным ростом объема человеческих знаний, который порой называют «информационным взрывом». Общая сумма человеческих знаний изменялась раньше очень медленно. Затем процесс получения новых знаний получил заметное ускорение. Так, общая сумма человеческих знаний к 1800 г. удваивалась каждые 50 лет, к 1950 г. — каждые 10 лет, а к 1970 г. — каждые 5 лет, к 1990 г. —ежегодно

Колоссальный объем информации передается по глобальной сети Ин­тернет, которая связывает страны, расположенные на разных континентах.

Согласно отчету Computer Almanac Industry Inc., в 1998 г. во всем ми­ре свыше 147 млн человек имели доступ к Интернету, по сравнению с 61 млн. в 1996 г. В отчете названы 15 наиболее «сетевых» стран мира.

Список возглавили США, где насчитывается 76, 5 млн пользователей, затем следовали Япония и Великобритания с 9, 75 млн и 8, 1 млн пользовате­лей соответственно. В десятке «сильнейших» оказались Германия — 7, 14 млн пользователей, Канада— 6, 49 млн, Австралия— 4, 36 млн, Фран­ция— 2, 79 млн, Швеция— 2, 58 млн, Италия 2, 14 млн и Испания — 1, 98 млн.

Оставшиеся пять стран в списке пятнадцати были: Нидерланды •— 1, 96 млн пользователей Интернетом, Тайвань— 1, 65 млн., Китай — 1, 58 млн., Финляндия — 1, 57 млн и Норвегия — 1, 34 млн. Взятые вместе, эти 15 стран составляют 89% мирового «населения» Интернета.

Таким образом, в настоящее время накоплен большой объем инфор­мации, обработать который вручную людям невозможно (в силу своих психофизических особенностей).

Эффективным инструментом обработки большого объема информации является электронная вычислительная машина (ЭВМ).

Одним из основных факторов ускорения научно-технического прогресса является широкое использование новых информационных технологий, под которыми понимается совокупность методов и средств сбора, обработки и передачи данных (первичной информации) для получения информации нового качества о состоянии объекта, процесса или явления на базе вычислительной и коммуникационной техники и широкого применения математических методов.

Различают две формы представления информации — непрерывную (аналоговую) и прерывистую (цифровую, дискретную). Непрерывная форма характеризует процесс, который не имеет перерывов и теоретически может изменяться в любой момент времени и на любую величину (например, речь человека, музыкальное произведение). Цифровой сигнал может изме­няться лишь в определенные моменты времени и принимать лишь заранее обусловленные значения (например, только значения напряжений 0 и 3, 5 В). Моменты возможного изменения уровня цифрового сигнала задает тактовый генератор конкретного цифрового устройства.

Для преобразования аналогового сигнала в цифровой сигнал требуется провести дискретизацию непрерывного сигнала во времени, квантование по уровню, а затем кодирование отобранных значений.

Дискретизация — замена непрерывного (аналогового) сигнала по­следовательностью отдельных во времени отсчетов этого сигнала. Наиболее распространена равномерная дискретизация, в основе которой лежит теоре­ма Котельникова.

На рисунке схематично показан процесс преобразования аналогового сигнала в цифровой сигнал. Цифровой сигнал в данном случае может при­нимать лишь пять различных уровней. Естественно, что качество такого пре­образования невысокое. Из рисунка видно, что изменение цифрового сигнала возможно лишь в некоторые моменты времени (в данном случае этих момен­тов одиннадцать).

После такого преобразования непрерывный сигнал представляют по­следовательностью чисел. Показанный на рисунке непрерывный сигнал за­меняется числами 2-3-4-4-4-3-2-2-3-4-4. Затем перечисленные десятичные числа преобразуют (кодируют) в последовательность единиц и нулей. Ре­зультаты данного преобразования можно представить таблицей:

После такого преобразования непрерывный сигнал представляют по­следовательностью чисел. Показанный на рисунке непрерывный сигнал за­меняется числами 2-3-4-4-4-3-2-2-3-4-4. Затем перечисленные десятичные числа преобразуют (кодируют) в последовательность единиц и нулей.

 

Первое представление об аналоговом и цифровом способах хранения и распространения информации можно получить, рассматривая два способа записи звуковых сигналов: аналоговую и цифровую аудиозаписи.

При аналоговой аудиозаписи непрерывный электрический сигнал, формируемый источником звука на выходе микрофона, с помощью магнит­ной головки наносится на движущуюся магнитную ленту. Недостатком аналогового способа обработки информации является то, что копия бывает все­гда хуже оригинала.

При цифровой аудиозаписи используется процесс выборки, заключающийся в периодическом измерении уровня (громкости) аналогового зву­кового сигнала (например, поступающего с выхода микрофона) и превраще­нии полученного значения в последовательность двоичных чисел. Для пре­образования аналогового сигнала в цифровой используется специальный конвертор, называемый аналогово-цифровой преобразователь (АЦП). Сигнал на выходе АЦП представляет собой последовательность двоичных чисел, которая может быть записана на лазерный диск или обработана ком­пьютером. Обратная конверсия цифрового сигнала в непрерывный сигнал осуществляется с помощью цифроаналогового преобразователя (ЦАП).

Качество аналогово-цифрового преобразования характеризует пара­метр, называемый разрешением. Разрешение— это количество уровней квантования, используемых для замены непрерывного аналогового сигнала цифровым сигналом. Восьмиразрядная выборка позволяет получить только 256 различных уровней квантования цифрового сигнала, а шестнадцатираз­рядная выборка — 65 536 уровней.

Еще один показатель качества трансформации непрерывного сигнала в цифровой сигнал — это частота дискретизации — количество преобразо­ваний аналог-цифра (выборок), производимое устройством в одну секунду.

Этот показатель измеряют килогер­цами (килогерц — тысяча выборок в секунду). Типичное значение час­тоты дискретизации современных лазерных аудиодисков — 44, 1 кГц.

Имеется тенденция перехода к единому цифровому представлению всех видов информации. Глобальная сеть Интернет претендует на то, чтобы объединить все средства вещания и коммуникации, компьютерные, телефон­ные, радио- и видеосети, связав их в единое «киберпространство».

 

Информационные процессы.

Каждый из нас слышал, что информацию можно собирать, хранить, передавать, обрабатывать и использовать. Наглядный пример информационной системы — зрение. Глаз собирает информацию. В нервной ткани глаза информация сложным образом преобразуется и передается в зрительные отделы головного мозга. Здесь она подвергается дальнейшей обработке, и результат обработки немедленно используется: к нашим мышца поступают сигналы – информация.

Другой пример — система терморегуляции человека. Наша кожа содержит много клеток-датчиков.

— Продолжите рассказ об этой информационной системе.

 

Мы записывали определение информатики в тетрадь. Эта процедура включает несколько этапов.

· Кодирование. Лектор выразил хранящееся в памяти определение с помощью слов.

• Передача. С помощью колебаний воздуха и световых волн он передал сообщение.
• Накопление. Студенты записали в тетрадь.
• Обработка. Расставили необходимые знаки препинания.

Заметим, что информация не может существовать без физического носителя (мозг, звук, бумага).

Рассмотрим теперь каждый процесс в отдельности.

Кодирование — это представление информации в виде какой-либо последовательности сигналов. Любая работа с информацией требует ее кодирования. Одну и ту же информацию можно кодировать по-разному. Кодирование сигнала СОС может быть таким SOS или таким — · —. Один из наиболее простых и надежных способов — двоичное кодирование. При этом используются всего два сигнала. Пример — азбука Морзе.

Передача информации осуществляется по каналам связи с помощью каких-либо носителей. Например, человеческая речь распространяется в воздухе с помощью звуковых волн, информация от телецентра распространяется тоже в воздухе (хотя может распространяться и в вакууме) с помощью электромагнитных волн и д.т. В любом реальном канале связи обязательно присутствует шум — мешающее воздействие.

Для н акопления информации используют долговременные носители: скалы (наскальные рисунки — хоть и примитивное, но накопление информации), книги (и бумага вообще), виниловые пластинки для накопления звуковой информации, магнитная лента, магнитные диски (гибкие и жёсткие), CD диски.

Обработка — это внесение изменений в имеющуюся информацию (выполнение арифметических действий, исправление ошибок в сочинении, оформление результатов лабораторного опыта и т.д.)

 

Количество информации.

С позиции каждого отдельного человека количество информации, со­держащееся в каком-либо сообщении, — субъективная величина.

Объективная количественная мера информации может быть введена на основе вероятностной трактовки информационного обмена.

Этот способ измерения количества информации впервые предложил в 1948 г. К. Шеннон. По К. Шеннону, информация— это сведения, умень­шающие неопределенность (энтропию), существовавшую до их получения.

Количественное описание информации базируется на вероятностном подходе. За единицу информации принимается один бит. Это такое количество информации, получаем в результате реализации одного из двух равновероятных событий, например, при бросании монеты. Термин " бит" произошел от выражения binary digit, что означает " двоичная цифра", то есть принимающая значение 0 или 1.

 

Один бит информации получает человек, когда он узнает опаздывает с прибытием нужный ему поезд или нет, был ночью мороз или нет, присутсву-ет на лекции студент Иванов или нет и т. д.

 

Таким образом, применительно к ЭВМ на одном проводе можно реализовать два взаимоисключающих события: есть напряжение и нет напряжения. Следовательно, одним проводом можно передать 1 бит информации.

 

Более крупная единица информации — байт — равна 8 бит. Проверка присутствия или отсутствия на лекции 24 студентов дает лектору три байта информации. Еще более крупная единица информации — 1 Кбайт — равна 1024 байтам. Далее— 1 Мбайт равен 1024 Кбайтам, 1 Гбайт равен 1024 Мбайтам, а 1 Тбайт равен 1024 Гбайтам.

 

Для измерения больших объемов информации применяют кратные единици информации:

1 байт = 8 бит;

1 килобайт (Кб) = 1024 байт;

1 Мегабайт (Мб) = 1024 Кб = 1048576 байт;

1 Гигабайт (Гб) = 1024 Мб = 1048576 Кб.

 

 

§2. История развития ЭВМ. Поколения ЭВМ. (Лекция 2)

 

Связь информации и ЭВМ.

В самом начале лекции стоит провести настойчивую мысль о том, что ЭВМ — это устройство, которое призвано помочь человеку в выполнении рутинной работы. Это всего-навсего инструмент в руках человека, такой же, как калькулятор, станок и т. д. Но пользоваться этим инструментом необходимо уметь. Для этого мы изучаем его в курсе информатики. С помощью ЭВМ можно эффективно обрабатывать большие объемы информации. В связи с этим появляется необходимость изучить само понятие информации. Поэтому-то изучение ЭВМ и понятия информации объединяют в единые предмет " информатика".

 

Поколения ЭВМ.

 

ЭВМ первого поколения в качестве элементной базы использовали элек­тронные лампы и реле.

Первое: элементарная база — лампы, оперативная память на электронно-лучевых трубках и ферритовых сердечниках, быстродействие до 20000 оп/сек., охлаждение, однопрограммность.

 

Изобретение в 1948 г. транзисторов и запоминающих устройств на магнитных сердечниках оказало глубокое воздействие на вычислительную технику. Ненадежные вакуумные лампы, которые требовали большой мощ­ности для нагревания катода, заменялись небольшими германиевыми (впо­следствии кремниевыми) транзисторами. Компьютеры, построенные в сере­дине 50-х годов XX в., стали называть машинами второго поколения.

Второе: 60 гг, элементарная база — полупроводниковые транзисторы, быстродействие 10⁴–10⁵ оп/сек. Объем памяти — до 150 слов при длине слова до 50 двоичных разрядов. Программирование велось на алгоритмических языках Фортран, Алгол, Кобол.

 

Революционный прорыв в миниатюризации и повышении надежности компьютеров произошел в 1958 г., когда американский инженер Д. Килби (Jack Kilby) разработал первую интегральную микросхему. В середине 60-х годов появилось третье поколение ЭВМ, основу элементной базы которых составляли микросхемы малой и средней степени интеграции.

Третье: элементарная база — интегральные схемы (ИС), быстродействие 10⁶–10⁷ оп/сек. Резко снижены габариты и энергопотребление ЭВМ. Оперативная память строилась на ИС и достигала объема 10⁵–10⁶ байт. Унифицировались периферийные устройства. Появился широкий выбор языков программирования. Стали использоваться операционные системы, позволяющие резко повысить производительность и организовать многопрограммный и терминальный режимы.

 

Другая революция в технологии изготовления ЭВМ произошла в 1971 г., когда американский инженер Маршиан Эдвард Хофф (Marcian Е. Hoft) объединил основные элементы компьютера в один небольшой кремниевый чип (кристалл), который он назвал микропроцессором. Первый микропроцессор получил маркировку Intel 4004.

ЭВМ четвертого поколения строятся на интегральных микросхемах с большой степенью интеграции. На одном кристалле размещается целая микроЭВМ. Заметим, что переход от третьего поколения ЭВМ к четвертому не был революционным. Отличия коснулись не столько принципов построе­ния ЭВМ, сколько плотности упаковки элементов в микросхемах.

Четвертое: элементарная база — большие и сверхбольшие ИС (БИС и СБИС). Быстродействие 10⁷–10⁸ оп/сек. Формируются два направления — многопроцессорные и персональные ЭВМ. Появляются компьютерные сети. Разрабатывается специализированное программное обеспечение, позволяющее оперативно программировать решение задач определенного класса (например, в таких областях как статистика, инженерная графика, научно-технические расчеты и т.д.).

 

Развитие ЭВМ идет по пути непрерывного повышения быстродейст­вия, надежности, расширения функциональных возможностей, уменьшения габаритов и потребляемой мощности, упрощения правил работы на компью­тере. Среди ЭВМ четвертого поколения появились персональные компьюте­ры (ПК или ПЭВМ), которые позволяют индивидуально работать каждому пользователю.

Первой ПЭВМ можно считать компьютер Altair-8800, созданный в 1974 г. Э. Робертсом. Для этого компьютера П. Аллен и Б. Гейтс в 1975 г. создали транслятор с популярного языка Basic. Впоследствии П. Аллен и Б. Гейтс создали известную компанию Microsoft.

В 1976 г. Стивен П. Джобе и Стефан Г. Возниак основали в гараже Пало-Алъто (Калифорния) предприятие Apple Computer. После шести меся­цев работы Возниаку удалось собрать действующий макет под названием Apple 1. В настоящее время компания с таким названием хорошо известна многим пользователям ЭВМ.

В настоящее время ведется разработка ЭВМ пятого поколения, ха­рактерными особенностями которых будут способность к самообучению и наличие речевого ввода и вывода информации.

Таким образом, вычислительная техника постоянно впитывала в себя самые последние достижения науки, техники и технологии (электронные лампы, транзисторы, микроэлектроника, лазеры, средства связи), благодаря чему ее развитие идет необычайно высокими темпами.

В следующем столетии, когда на смену электронным приборам придут квантовые, оптические или биоэлектронные приборы, то современные нам ЭВМ будут казаться будущим пользователям такими же монстрами, какими нам кажутся вычислительные машины 40-х годов XX в.

 

 

Понятие системы счисления.

Числа записываются с помощью цифр, а вернее с помощью каких-либо символов. Под системой счисления понимается способ изображения чисел с помощью символов совместно с правилами выполнения действий над этими числами.

 

Двоичная система счисления.

Представление информации с помощью двоичного кодирования наиболее оптимально для ЭВМ, так как данные в ЭВМ передаются по проводам с помощью двух сигналов " Есть напряжение" и " нет напряжения". Поскольку все данные в ЭВМ кодируются числами, то для передачи их по проводам необходимо применять двоичную систему.

 

Двоичная система имеет основание р=2 и базу 0 и 1. То есть, для изображения числа используются только два знака. Попробуем посчитать в десятичной системе, а затем в двоичной системе.

 

 

10-я	2-я	10-я	2-я	10-я	2-я	10-я	2-я

 

Введение.

На ранних этапах развития вычислительной техники программы писали в машинных кодах, то есть без использования языков программирования. Для обозначение кодов операций машина оперирует с довольно длинными двоичными числами. Программисту трудно было работать с таким количеством знаков. Поэтому стали использовать системы счисления, которые с одной стороны относительно малозначны. А с другой обеспечивают легкий перевод чисел в двоичную систему и обратно. Такими системами являются системы, родственные двоичной.

Система называется родственной двоичной, если ее основание является степенью числа 2. К таким системам относятся четверичная, восьмеричная и шестнадцатеричная. Мы рассмотрим восьмеричную и шестнадцатиричную системы.

 

 

Восьмеричная система.

Основание р=8. База — цифры от 0 до 7.

Посчитаем в восьмеричной системе и сравним ее с десятичной.

10-я	8-я	10-я	8-я	10-я	8-я	10-я	8-я

 

Поскольку двоичная и восьмеричная системы являются родственными, каждая цифра восьмеричной системы может быть переведена в двоичную систему независимо от остальных цифр. Для этого нужно составить таблицу соответствия цифр восьмеричной системы двоичным числам, только двоичные числа должны быть представлены в виде триад, то есть совокупности из трех цифр.

 

2-а	8-я	2-я	8-я

 

Для восьмеричного числа перевода в двоичную систему нужно каждую цифру представить ее двоичным эквивалентом согласно таблице.

Пример: 567, 23₈=101 110 111, 010 011₂.

 

Для перевода двоичного числа в восьмеричную систему необходимо разделить число по триадам от запятой вправо и влево и каждую триаду представить восьмеричной цифрой согласно таблице. При необходимости слева до запятой и справа после запятой можно дописывать незначащие нули.

Пример: 1110100, 111101₂=001 110 100 111 101₂=164, 75₈.

 

Для перевода целого десятичного числа в восьмеричную необходимо выполнить последовательное деление на 8 до тех пор, пока результат не станет меньше 8. Последний результат и остатки, взятые в обратном порядке дадут восьмеричное число.

Пример: 986₁₀=1732₈.

 

Для перевода правильной дроби из 10-системы счисления в 8-ю СС нужно умножить исходную дробь и дробные части получающихся произведений на основание 8. Целые части получающихся произведений дают последовательность цифр, которая является представлением дроби в 8-ой системе счисления.

 

Для перевода восьмеричного числа в десятичную систему необходимо разложить его по степеням основания системы 8 и выполнить сложение.

Пример:

 

Шестнадцатеричная система.

Основание р=16. База — цифры от 0 до 9 и буквы A, B, C, D, E, F.

Посчитаем в этой системе

10-я	16-я	10-я	16-я	10-я	16-я	10-я	16-я
							1B
			A				1C
			B				1D
			C				1E
			D				1F
			E
			F
					1A

 

Каждая цифра шестнадцатеричной системы может быть переведена в двоичную систему независимо от остальных цифр. Для этого нужно составить таблицу соответствия цифр шестнадцатеричной системы двоичным числам только двоичные числа должны быть представлены в виде тетрад, то есть совокупности из четырёх цифр.

 

2-а	8-я	2-я	8-я
			A
			B
			C
			D
			E
			F

 

Для перевода шестнадцатеричного числа в двоичную систему нужно каждую цифру представить ее двоичным эквивалентом согласно таблице.

Пример: 56, А8₁₆=101 0110, 1010 1000₂.

 

Для перевода двоичного числа в шестнадцатеричную систему необходимо разделить число по тетрадам от запятой вправо и влево и каждую тетраду представить шестнадцатеричной цифрой согласно таблице. При необходимости слева до запятой и справа после запятой можно дописывать незначащие нули.

Пример: 111 0100 1110 0111, 1101₂=74E7, D₁₆.

 

Для перевода целого десятичного числа в шестнадцатеричную систему необходимо выполнить последовательное деление на 16 до тех пор, пока результат не станет меньше 16. Последний результат и остатки, взятые в обратном порядке дадут шестнадцатеричное число.

Пример: 986₁₀=3DA₁₆.

 

Для перевода правильной дроби из 10-системы счисления в 16-ю СС нужно умножить исходную дробь и дробные части получающихся произведений на основание 16. Целые части получающихся произведений дают последовательность цифр, которая является представлением дроби в 16-ой системе счисления.

 

Для перевода шестнадцатеричного числа в десятичную систему необходимо разложить его по степеням основания системы 16 и выполнить сложение.

Пример:

 

Целые числа без знака

Обычно занимают в памяти компьютера один или два байта. В однобайтовом формате принимают значения от 00000000₂ до 11111111₂ = 255 В двубайтовом формате - от 00000000 00000000₂ до 11111111 11111111₂=65535

Примеры:

 

а) число 72₁₀ = 1001000₂ в однобайтовом формате:

б) это же число в двубайтовом формате:

в) число 65535 в двубайтовом формате:

 

Целые числа со знаком

Обычно занимают в памяти компьютера один, два или четыре байта, при этом самый левый (старший) разряд содержит информацию о знаке числа.

 

Диапазоны значений целых чисел со знаком:

1байт -2⁷... 2⁷-1 -128... 127

2 байт -2¹⁵... 2¹⁵-1 -32768... 32767

4 байт -2³¹... 2³¹-1 -2147483648... 2147483647

 

Рассмотрим особенности записи целых чисел со знаком на примере однобайтового формата, при котором для знака отводится один разряд, а для цифр абсолютной величины - семь разрядов.

Положительные числа хранятся в памяти в прямом коде. Обычно отрицательные десятичные числа при вводе в машину автоматически преобразуются в обратный или дополнительный двоичный код и в таком виде хранятся, перемещаются и участвуют в операциях. При выводе таких чисел из машины происходит обратное преобразование в отрицательные десятичные числа.

Накопители на гибких магнитных дисках (НГМД).

Носители информации — гибкие диски — круглый диск из полиэфирной подложки с нанесенным магнитным покрытием. Диск помещают в плотный конверт (корпус), на внутреннюю поверхность которого нанесено очищающее покрытие.

Получили распространение диски диаметром 5, 25 дюйма (133мм) и 3, 5 дюйма (89 мм). Информация записывается с двух сторон (DS) по концентрическим дорожкам, которые радиальным разбиением разделены на секторы. Емкость сектора фиксирована 512 байт. Количество секторов — 9 или 15 на 5, 25, 9 или 18 на 3, 5. Количество дорожек бывает 40 (DD) и 80 (QD, HD). Тогда

Емкость = количество секторов * количество дорожек *

*количество сторон *512.

Двусторонние дискеты маркируют DS 2S или просто 2. 40-дорожечные — DD, 80-дорожечные — QD или HD.

 

Накопители на жестких магнитных дисках (НЖМД).

Их диски изготовлены из алюминиевого сплава. Вращаются с большой скоростью 3600 – 7200 об/мин. Они могут иметь до 1024 дорожек, разделенных обычно на 17 (34) сектора.

Достоинства: большая емкость, малое время доступа к информации. Недостатки: чувствительность к механическим воздействиям (вибрации, толчки).

Возможно использование пакета дисков, нанизанных на одну ось. Поверхности дисков покрыты магниточувствительным слоем и каждая из поверхностей имеет свою головку.

 

Накопители на CD дисках.

Закодированная информация наносится на оптический компакт-диск лазерным лучом, который создает на его поверхности микроскопические впадины, разделенные плоским участком. При использовании света с длиной волны 800 нм емкость диска — 700Мб. Перспектива — уменьшение длины волны лазера.

 

Существуют другие типы накопителей: накопители на сменных дисках, накопители Бернулли, ZIP- накопители, PD-накопители, магнитооптические диски.

 

Понятие многозадачности.

В зависимости от работающей ОС на ЭВМ можно одновременно выполнять одну или сразу несколько программ. Например, набирая текст, пользователь может одновременно запустить печать документа на принтере, ожидать соединения по сети и т.д.

В однозадачной ОС в каждый момент времени может выполняться только одна программа, не считая резидентных программ, которые постоянно присутствуют в памяти и включаются в работу по мере необходимости.

В многозадачной одновременно активными могут быть более одной программы. Многозадачность бывает кооперативной и вытесняющей. При вытесняющей многозадачности система отводит каждой задаче строго определенной время — режим разделения времени.

При кооперативной все программы получают столько времени, сколько они попросят у ОС и делят его между собой, обмениваясь сообщениями.

 

История развития ОС

Рассмотрим два основных направления развития ОС, которые связаны соответственно с фирмами разработчиками Microsoft (MS) и IBM.

В 1981 году фирма MS выпустила первую ОС MS DOS 1.0 (дисковая операционная система) Работа с ОС осуществлялась с помощью командной строки в символьном режиме. ОС обслуживала 64 Кб памяти, могла использовать дискеты 5, 25’’ емкостью 160 Кб.

В том же году фирма IBM разработала свою ОС PC DOS — полный аналог MS DOS.

В 1983 году вышла в свет MS DOS 2.0. Она работала с дискетами 360 Кб и жесткими дисками 10 Мб. Появилась древовидная система каталогов диска, а также возможность загружать драйверы.

Перечисленные ОС обладали рядом принципиальных недостатков: примитивный пользовательский интерфейс (в виде командной строки и символьного режима), однозадачность, ограниченность объема адресуемой памяти. От версии к версии эти ОС усовершенствовались, но принципиальные недостатки оставались.

С 1984 года началась работа над графической ОС, которая обладала бы возможностью полного использования памяти, была многозадачной. К 1985 году фирма MS разработала графическую оболочку Windows 2.0 к MS DOS. Появился графический интерфейс, но ограничение прямой адресации всего 640 Кб памяти оставалось. Вся остальная память считалась расширенной, и работа с ней осуществлялась с помощью драйверов расширенной памяти.

В 1987 году фирма IBM разработала ОС OS/2 1.0, которая могла адресовать до 16 Мб памяти, обладала многозадачностью до 12 программ.

В 1990 году фирма MS выпустила оболочку Windows 3.x. Для неё характерно использование всего адресного пространства и виртуальной памяти, кооперативная многозадачность. Однако, это была не ОС, а только графическая программная оболочка для MS-DOS.

К 1992 году фирмой IBM была разработана OS/2 2.0 — 32- разрядная, многозадачная, однопользовательская ОС. Поддерживались многопоточные программы, совместимость с продуктами фирмы MS. Но она более требовательна к ресурсам — 386 процессор, 8Мб памяти, 50Мб свободного места на диске. Но в дальнейшем разработчики этой линии ОС отказались от поддержки программного обеспечения фирмы MS.

В 1993 году появилась Windows NT — 32-разрядная, многопользовательская, многозадачная ОС с сетевыми возможностями и графическим интерфейсом.

В 1995 году увидела свет 32-разрядная, однопользовательская ОС Windows 95. Она обладает вытесняющей многозадачностью для 32-разрядных приложений и кооперативной — для 16 разрядных.

Требуемые ресурсы: 386 процессор и 4 Мб памяти, 40 Мб свободного места на диске.

В 1998 году появилась Windows 98, а в 2000 году — Windows Millennium Edition — ОС по характеристикам аналогичные предыдущей версии 1995 года, но внутренне более совершенные.

В 2000 году выпущены две версии Windows 2000: Professional и Server, которые являются 32-разрядными многозадачными, а Server ещё и многопользовательской ОС. Эти две ОС основаны на технологии NT и являются прямыми потомками Windows NT.

Отдельно от перечисленных ОС развивалась еще одна линия ОС — UNIХ, созданная фирмой Bell Laboratories. Она разрабатывалась по эгидой переносимости программ между компьютерами с разной архитектурой. В итоге появились много UNIXоподобных ОС — многопользовательские, многозадачные, 32-разрядные.

 

Файлы и каталоги.

В компьютере обычно имеется несколько накопителей на магнитных дисках. Все они имеют свои имена в виде латинских букв. Буквы А и В — имена дисководов. Начиная с С именуются жесткие диски, а затем CD–ROM.

Вся информация на дисках хранится в виде файлов. Файл — совокупность логически связанных данных. Это может быть текст книги, программа, коды графического изображения и т.д. Каждый файл имеет имя, которое состоит из двух частей: собственно имени и расширения. Правила построения имени зависят от используемой ОС.

Для ОС MS-DOS длина файла мажет быть от 1 до 8 латинских символов и цифр. Кроме того, в имя можно включать некоторые спецсимволы (! %$# и т.д.) Расширение начинается с точки, за которой следуют от 0 до 3 символов, то есть расширение может отсутствовать.

Для Windows имя может состоять из 1 — 255 любых символов. Расширением считается часть имени после последней точки. Регистр букв не различается.

Расширение как правило определяет содержание файла. Со временем сложились стандартные расширения файлов:

txt, doc — текстовые документы,

exe, com — исполняемые файлы,

bat — командный файл,

bmp, jpg — файлы графических изображений и т.д.

12345678910Следующая ⇒

Поделиться: