Глава 1 введение в сферу персональных компьютеров


Содержание

Глава 1: Предпосылки и история появления компьютера у человека

Реферат

Тема: Человек и компьютер.

Выполнил: студент группы БИВ – 11 Гаврилов К.С

Проверил: доц. Еремина Л.А

Глава 1: Предпосылки и история появления компьютера у человека. 4

Глава 2: Связь человека и технических (электронных) устройств. 7

Глава 3: Влияние компьютера на человека. 12

Введение

Современное общество есть ни что иное как неотъемлемая часть научно технического прогресса, который в свою очередь напрямую связан с информационно вычислительной техникой.

Человек использует компьютер как средство управления труда и производства, где альтернативными методами служит живая сила. Отсюда можно сказать, что у данной темы есть не только социальный, но и экономический аспект.

Спор между странами о первенстве в сфере информационных технологий, начался с момента информационно-компьютерной революции, и будет продолжаться вечно. Это есть политический аспект данной темы.

Изучение наук стало легче после изобретения компьютера, возможность подтвердить теорию, построение какого-либо эксперимента, все, что есть в этом мире сложно представить без компьютеров. Человек перекладывает практику на машины, оставляя себе только возможность думать. Технический прогресс не стоит на месте, он движется, а вместе с ним двигается человек, обретая удобство использования всех этих информационных достижений человечества. Именно поэтому данная тема «Человек и компьютер» будет актуальна сейчас и до тех пор, пока существует наше информационное общество.

Глава 1: Предпосылки и история появления компьютера у человека

Зарождение информационной эры началось с изобретением телеграфа, что ускорило передачу информации на большие расстояния между людьми. Далее в XX веке изобрели телевидение. Первые же компьютеры были созданы почти полвека назад, и, хотя они и занимали тогда целые залы, их быстродействие было сравнимо с быстродействием нынешних персональных компьютеров. Они вполне удовлетворяли потребностям крупных министерств и корпораций. Тем не менее, миниатюризация и стремление сделать компьютеры достоянием масс привели к тому, что современный персональный компьютер стал доступным и незаменимым помощником для пользователей всех возрастов. Так почему же компьютеры стали такими популярными и превратились из религии одиночек в орудие производства миллионов?

В 50-х – 60-х годах фирмы, производящие компьютеры, которые были тогда доступны лишь крупным компаниям и учреждениям, из-за своих размеров и высокой стоимости, стали стремиться производить компьютеры, которые были бы меньше и дешевле, чем у конкурентов. Все это привело к борьбе за покупателей, борьбе за увеличение объемов продаж и т.д. Так вот, в 1965 году стало триумфом изобретение мини-компьютера PDP-8 размером с холодильник и стоимостью около 20 тысяч долларов.

В конце 1970 года был выпущен в продажу первый микропроцессор Intel-4004 – интегральная схема, аналогичная по своим функциям центральному процессору большой ЭВМ. Вслед за этим, четырехбитным процессором, появились восьмибитные модели 8008 и 8080, которые до конца семидесятых стали стандартом компьютерной индустрии.

Вначале эти процессоры использовались только электронщиками-любителями и в различных специальных устройствах, но 1975 года на основе Intel-8080 стали серийно производиться первые персональные компьютеры. Объемы продаж были невысоки, но для абсолютно нового товара коммерческий успех был ошеломляющ. Что же было причиной этого? Уже тогда, на заре, успех «железа» зависел от программного обеспечения. Так «хитами» в те годы стали язык программирования для «чайников» Basic, текстовый редактор WordStar (назначения «горячих» клавиш которого используются до сих пор) и табличный процессор VisiCalc, переросший к настоящему времени в гиганта под названием Excel. Весь мир увидел, что покупать компьютеры весьма выгодно: с их помощью стало возможно значительно эффективнее выполнять бухгалтерские расчеты, составлять документы и так далее. В результате оказалось, что для многих организаций необходимые им расчеты можно выполнять не на больших ЭВМ, а на персональных компьютерах, что значительно дешевле.

Распространение персональных компьютеров к концу семидесятых годов привело к некоторому снижению спроса на большие и мини ЭВМ. Это стало предметом серьезного беспокойства корпорации IBM – ведущей компании по производству таковых. В 1979 году руководство фирмы решило попробовать свои силы на рынке персональных компьютеров. Подразделениям фирмы было разрешено не конструировать персональный компьютер «с нуля», а использовать блоки, изготовленные другими фирмами. Прежде всего, в качестве основного микропроцессора компьютера был выбран новейший тогда 16-разрядный микропроцессор Intel-8О88. Его использование позволило значительно увеличить потенциальные возможности компьютера, так как новый микропроцессор позволял работать с 1 Мб. памяти, а все имевшиеся тогда компьютеры были ограничены 64 Кб. В компьютере были использованы и другие комплектующие различных фирм, а его программное обеспечение было поручено разработать небольшой фирме Microsoft.

В августе 1981 года новый компьютер под названием IBM PC был официально представлен публике и вскоре после этого он приобрел большую популярность у пользователей. Через два года компьютер IBM PC стал стандартом персонального компьютера. Сейчас такие компьютеры («совместимые с IBM PC») составляют около 90% всех производимых в мире персональных компьютеров. В чем же причина их феноменального успеха? Если бы IBM PC был сделан так же, как другие существовавшие тогда компьютеры, он бы устарел через два-три года, и мы бы все уже давно о нем забыли. Но к счастью, в IBM PC была заложена возможность усовершенствования его отдельных частей и использования новых устройств. Фирма IBM сделала компьютер не единым неразъемным устройством, а обеспечила возможность его сборки из независимо изготовленных частей подобно детскому конструктору. При этом методы сопряжения устройств с компьютером IBM PC не только не держались в секрете, но и были доступны всем желающим. Весь компьютер питается от единого блока питания. Этот принцип, названный принципом открытой архитектуры, наряду с другими достоинствами обеспечил потрясающий успех персональному компьютеру IBM.

В настоящее время индустрия производства компьютеров и программного обеспечения для них является одной из наиболее важных сфер экономики развитых стран. Ежегодно в мире продаются десятки миллионов компьютеров и еще больше программ для них. Крупные производители компьютерной техники вкладывают миллиарды долларов в научно-исследовательские разработки, а бюджеты компьютерных игр превосходят бюджеты голливудских фильмов. Отрасли, связанные с компьютерами самые быстроразвивающиеся и прибыльные.

Дата добавления: 2020-09-03 ; просмотров: 912 | Нарушение авторских прав

Энциклопедия по аппаратным средствам РС

Введение в компьютеры

Классификация компьютеров

Компьютер (computer) представляет собой инструмент, который люди могут использовать для подготовки книг, создания музыки, иллюстраций и коммуникации с другими пользователями компьютеров. Компьютер — это электронное устройство, способное передавать, хранить и обрабатывать данные (data) с получением и предоставлением пользователю информации (information). Слово компьютер (computer) происходит от английского слова compute, т.е. вычислять. В конце концов, главная задача компьютера состоит в производстве вычислений.

Современная компьютерная индустрия выпускает несколько видов компьютеров.

Однако любая классификация компьютеров оказывается довольно произвольной. Традиционно компьютеры классифицируются по их размерам, вычислительной мощности и стоимости.

Обычно выделяют четыре категории компьютеров:
суперкомпьютеры,
мэйнфреймы (mainframes), или большие компьютеры,
миникомпьютеры
микрокомпьютеры, или персональные компьютеры.

Суперкомпьютеры являются самыми большими и мощными, а микрокомпьютеры — наименьшими. Так как компьютеры становятся все более быстрыми и мощными, любая их классификация и основные характеристики быстро стареют. Суперкомпьютеры считаются наиболее мощными среди всех современных компьютеров. Однако современные микрокомпьютеры по своим показателям соответствуют мэйнфреймами 15-летней давности.

В настоящее время самым массовым видом компьютеров являются персональные компьютеры, которые выпускаются десятками миллионов штук в год. Например, в 2000 г. только в Европе было произведено более 36 млн персональных компьютеров, из которых 1.5 млн было продано в нашей стране.

Преимущества применения компьютеров

1. Компьютеры обладают огромной скоростью (speed), или быстродействием. Современные компьютеры способны выполнять сотни миллионов и миллиарды операций в секунду.

2. Компьютеры являются очень надежными. Современные компьютеры могут непрерывно и безотказно работать целые годы.

3. Компьютеры обеспечивают очень высокую точность (accuracy) вычислений. Конечно, компьютеры делают ошибки, но они почти всегда вызываются ошибками в программах или неверными данными.

4. Компьютеры имеют огромную память. Дисковые накопители современных компьютеров способны хранить десятки миллиардов символов (букв и цифр), представленных байтами.

5. Компьютеры могут очень быстро передавать информацию из одного места в другое. С помощью быстродействующих соединений глобальной сети Internet, называемой еще Информационной Супермагистралью (Information Superhighway), один компьютер может передать документ в другой подключенный к Internet компьютер менее, чем за секунду.

Персональный компьютер и рабочая станция

Персональные компьютеры РС (микрокомпьютеры) — это небольшие компьютеры, которые применяются в офисах, институтских лабораториях, школьных классах и дома. Персональные компьютеры различных размеров и форм выпускают много компаний. На фотографии показан персональный компьютер компании Apple Computer. Рабочие станции (workstations) используются в тех случаях, когда вычислительной мощности типичного персонального компьютера недостаточно. Наиболее известны рабочие станции компании Sun Microsystems, которые популярны среди компьютерных дизайнеров, аниматоров и мультимедийных художников благодаря своим великолепным графическим возможностям.

Миникомпьютеры

Как и мэйнфреймы, миникомпьютеры обладают намного большими возможностями ввода и вывода по сравнению с персональными компьютерами. Большинство миникомпьютеров допускают подключение к ним сотен терминалов пользователей.

Мэйнфреймы

Мэйнфреймы, которые раньше назывались большими компьютерами, применяются в крупных организациях, где множество людей должно иметь доступ к одной и той же информации, обычно организованной в огромные базы данных. Каждый пользователь работает за терминалом, которым сейчас обычно служит персональный компьютер.

Компьютерная система

Компьютерная система (computer system) представляет собой набор аппаратных средств (hardware), которые воспринимают данные, обрабатывают их и отображают информацию.

Главная цель использования компьютерной системы заключается в быстрой и эффективной обработке данных для получения оперативной, содержательной и точной информации.

В составе компьютерной системы обычно выделяют следующие компоненты:

1. Аппаратные средства (hardware), которые просто называются компьютером.

2. Программные средства (software), называемые также программным обеспечением и просто программами (programs).

3. Данные (data), которые компьютерная система преобразует в информацию.

4. Человек, обычно называемый пользователем (user).

Применения компьютеров

Основные применения компьютеров показаны на следующем рисунке:

«И. Г. ЗАХАРОВА ИНФОРМАТИКА. ВВЕДЕНИЕ В INTERNET Учебное пособие Издательство Tюменского государственного университета 2008 УДК 004.738.5(075.8) ББК 3973.202я73 З 382 И. Г. Захарова. . »

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ

ГОУ ВПО ТЮМЕНСКИЙ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

ИНСТИТУТ ДИСТАНЦИОННОГО ОБРАЗОВАНИЯ

ИНСТИТУТ МАТЕМАТИКИ И КОМПЬЮТЕРНЫХ НАУК

ИНФОРМАТИКА.

ВВЕДЕНИЕ В INTERNET

Учебное пособие Издательство Tюменского государственного университета 2008 УДК 004.738.5(075.8) ББК 3973.202я73 З 382 И. Г. Захарова. ИНФОРМАТИКА. ВВЕДЕНИЕ В INTERNET: Учебное пособие. 3-е изд., перераб. и доп. Тюмень: Издательство Тюменского государственного университета, 2008. 380 с.

Учебное пособие составлено в соответствии с требованиями государственных образовательных стандартов к подготовке студентов в области современных информационных технологий и включает: рабочую программу, рекомендации по самостоятельной работе, теоретические материалы, задания и упражнения для самостоятельной работы, контрольные задания и тесты, глоссарий, список литературы.

Предназначено для студентов экономико-социальных и гуманитарных специальностей и направлений, обучающихся на всех формах, в том числе заочной с использованием дистанционных технологий.

Рекомендовано к изданию Учебно-методической комиссией Института математики и компьютерных наук ТюмГУ, кафедрой программного обеспечения.

Е. А. Оленников, кандидат технических наук, доцент каРецензенты:

федры информационной безопасности Института математики и компьютерных наук ТюмГУ А. А. Яйлеткан, кандидат философских наук, доцент кафедры геоинформатики Института геологии и геоинформатики ТюмГНГУ Ответственный А. В. Трофимова, зав. отделом учебно-методического обесза выпуск:

печения Института дистанционного образования ТюмГУ 978-5-400-00059- ISBN © ГОУ ВПО Тюменский государственный университет, © И. Г. Захарова,

ОГЛАВЛЕНИЕ

Методические материалы Рабочая программа по учебной дисциплине

Рекомендации по самостоятельной работе обучающегося

Методические рекомендации по отдельным видам самостоятельной работы

Теоретические материалы Глава 1. Введение в информатику. Основные представления теории информации

1.1. Введение

1.2. Что изучает информатика

1.3. История развития информатики

1.4. Современные направления информатики

1.5. Понятие об информации и ее свойствах

1.6. Кодирование информации

Вопросы для самопроверки

Глава 2. Общие принципы работы компьютеров

2.1. Основные понятия

2.2. Как устроен компьютер

2.3. Принципы построения компьютеров

2.4. Основные устройства компьютера

2.5. Персональный компьютер как система

Вопросы для самопроверки

Глава 3. Компьютерные сети

3.1. Основные понятия

3.2. Соединение устройств компьютерной сети

3.3. Беспроводные сети

Вопросы для самопроверки

Глава 4. Программное обеспечение персональных компьютеров. 4.1. Классификация программного обеспечения

4.2. Языки программирования

4.3. Операционные системы семейства Windows

4.4. Обзор Windows XP

4.5. Обзор Windows Vista

Вопросы для самопроверки

Глава 5. Основы работы в среде Windows

5.1. Основные элементы интерфейса среды Windows

5.2. Учетные записи пользователей

5.3. Работа с файлами и папками

5.4. Форматирование

5.5. Создание и удаление файлов или папок

5.6. Перемещение и копирование файлов или папок

5.7. Поиск папок и файлов

5.8. Архивирование файлов и папок

5.9. Защита информации при работе в среде Windows

Вопросы для самопроверки

Глава 6. Основы работы в текстовом процессоре Microsoft Word. 6.1. Рабочее место Word

6.2. Набор текста

6.3. Редактирование документа

6.4. Поиск и замена

6.5. Форматирование текста

Вопросы для самопроверки

Глава 7. Дополнительные возможности Microsoft Word

7.1. Использование графики в документах

7.2. Таблицы

7.3. Работа с большими документами

7.4. Создание Web-страниц

Вопросы для самопроверки

Глава 8. Работа с базами данных на основе составных документов Microsoft Word

8.1. Понятие базы данных

8.2. Слияние документов

8.3. Создание основного документа

8.4. Создание источника данных

8.5. Отбор данных для составного документа

8.6. Создание составного документа

Вопросы для самопроверки

Глава 9. Основы работы в электронных таблицах Microsoft Excel. 9.1. Рабочее место Excel

9.2. Работа с таблицей

9.3. Сортировка данных

Вопросы для самопроверки

Глава 10. Вычисления в Microsoft Excel с использованием функций. 10.1. Использование логических, статистических и математических функций

10.2. Использование финансовых функций

10.3. Пример работы с базой данных средствами Microsoft Excel. Резюме

Вопросы для самопроверки

Глава 11. Диаграммы Microsoft Excel

11.1. Создание диаграммы

11.2. Редактирование и форматирование диаграмм

11.3. Линии тренда на диаграмме

Вопросы для самопроверки

Глава 12. Основы работы в сети Internet

12.1. Введение в Internet-технологии

12.2. Использование Internet Explorer

12.3. Электронная почта

12.4. Поиск в Internet

Вопросы для самопроверки

Глава 13. Основы защиты информации

13.1. Характеристики информационной безопасности

13.2. Информационная безопасность в компьютерном мире. 13.3. Организация защиты информации

13.4. Законодательное регулирование в сфере информационной безопасности

Вопросы для самопроверки

Задания для контроля

Тесты для самоконтроля

Ключи к тестам для самоконтроля

Задания для контрольных работ

Вопросы для подготовки к экзамену

Список источников информации

Приложение. Обзор пакета Microsoft Office 2007

ПРЕДИСЛОВИЕ

Актуальность изучения дисциплины «Информатика» определяется тем, что в современных условиях крайне необходимо обеспечить уже у студентов младших курсов: а) знание основ информационных и коммуникационных технологий (ИКТ), тенденций их развития; б) готовность к применению ИКТ в учебной и профессиональной деятельности; в) формирование основ информационной компетентности будущего специалиста. Кроме того, дисциплина «Информатика» является базовой для всех общепрофессиональных и специальных курсов, опирающихся на использование современных ИКТ: «Информационные системы» по областям применения (например, «Информационные системы в экономике»); курсы, связанные с автоматизацией различных видов профессиональной деятельности (например, «Автоматизированные системы обработки информации») и т. д.

Настоящее пособие охватывает все дидактические единицы государственных образовательных стандартов для специальностей и направлений подготовки экономического и социально-гуманитарных профилей, например, таких как «Экономика», «Менеджмент», «Юриспруденция» и др.

В силу того, что для подавляющего большинства будущих специалистов основным вычислительным инструментом будет персональный компьютер (ПК), программа ориентирована именно на этот вид аппаратного обеспечения и сопряженные с ним программные средства системного и прикладного назначения. Для успешного освоения содержания дисциплины обучающимся необходимо изучать большую часть материала непосредственно за компьютером. Исключение здесь составляют главы 1-3 и 13.

МЕТОДИЧЕСКИЕ МАТЕРИАЛЫ

РАБОЧАЯ ПРОГРАММА ПО УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЕ

Изучение дисциплины «Информатика» в рамках Государственного образовательного стандарта должно способствовать:

• повышению общей информационной культуры обучающихся;


• умению самостоятельно ориентироваться в современных ИКТ в условиях ускоренного развития информационного общества;

• умению использовать ИКТ в своей учебной и профессиональной деятельности.

Для достижения поставленной цели в процессе изучения дисциплины должны быть решены следующие основные задачи:

• дать представление об истории и современных тенденциях развития информатики как науки, информационных и коммуникационных технологий;

• научить корректно использовать современный понятийный аппарат информатики и ИКТ;

• дать представление о возможностях современных ИКТ и обучить их использованию в учебной и профессиональной деятельности.

После изучения дисциплины «Информатика» студент должен приобрести следующие компетенции:

• об истории и основных этапах развития ИКТ;

• о современном состоянии уровня и направлений развития вычислительной техники и программных средств;

• о современных тенденциях развития и применения ИКТ в различных областях человеческой деятельности;

• о классификации и назначении программного обеспечения вычислительных систем;

• об основных этапах развития и классификации языков программирования высокого уровня;

• о классификации компьютерных сетей и их топологиях;

• понятие информации, общие законы сбора, накопления, хранения, обработки и передачи информации;

• основные функциональные части ЭВМ, архитектуру персонального компьютера (ПК), типы основных устройств;

• принципы представления числовых и текстовых данных в ЭВМ;

• принципы и организацию работы глобальной компьютерной сети;

• типы архиваторов, особенности использования архиваторов;

• основы работы в операционной системе Windows, типы прикладных программ и их назначение;

• средства и методы защиты информации при работе на компьютере;

• работать в операционной системе Windows, создавать, удалять и восстанавливать файлы и папки, перемещать, копировать и переименовывать, архивировать и разархивировать файлы и папки, работать в программе Проводник;

• работать в текстовом процессоре Word, осуществлять набор, форматирование и редактирование текстовой и графической информации;

• создавать, редактировать и форматировать составные документы для работы с базой данных в процессоре Word;

• осуществлять сбор и обработку числовых данных в электронных таблицах Excel;

• представлять данные таблиц в виде диаграмм Excel;

• выполнять расчеты с помощью математических, статистических, логических и финансовых функций Excel;

• работать с электронной почтой, находить нужную информацию в Internet, используя различные поисковые системы и каталоги;

• к обоснованному выбору программных средств для автоматизации решения прикладных задач по профилю своей специальности;

• к решению практических задач делопроизводства и обработки данных на ПК в программах Word, Excel;

• к использованию в учебной и профессиональной деятельности сетевых средств поиска и обмена информацией;

• к эффективному поиску предметноориентированной информации в глобальной сети Internet на основании обоснованного выбора поисковой системы и формирования запросов;

• к написанию, отправке и получению сообщений с помощью электронной почты;

• к использованию основных приемов защиты информации, в том числе и от компьютерных вирусов.

Глава 1. Введение в информатику.

Основные представления теории 1.4. Современные направления 1.5. Понятие об информации Глава 2. Общие принципы работы 3.2. Соединение устройств компьютерной Глава 4. Программное обеспечение 4.1. Классификация программного 4.3. Операционные системы семейства 5.1. Основные элементы интерфейса 5.5. Создание и удаление файлов или папок 0,1 0,2 2 2, 5.6. Перемещение и копирование файлов 5.9. Защита информации при работе Глава 6. Основы работы в текстовом Глава 7. Дополнительные возможности 7.1. Использование графики в документах 0,25 0,25 4 4, Глава 8. Работа с базами данных на основе 8.5. Отбор данных для составного Глава 9. Основы работы в электронных Глава 10. Вычисления в Microsoft Excel 10.1. Использование логических, статистических и математических функций 0,1 0,2 8 8, 10.2. Использование финансовых функций 0,2 0,4 8 8, 10.3. Пример работы с базой данных 11.2. Редактирование и форматирование 12.1. Введение в Internet-технологии 0,25 0,25 3 3, 12.2. Использование Internet Explorer 0,25 0,25 3 3, 13.1. Характеристики информационной 13.2. Информационная безопасность 13.4. Законодательное регулирование в сфере информационной Глава 1. Основные представления теории информации Информация, интуитивное представление и уточнение понятия информации, информационные процессы и их модели. История развития и место информатики среди других наук. Кодирование, аналоговая и цифровая обработка, компьютерная обработка.

Глава 2. Общие принципы работы компьютеров Устройство компьютера. Принципы построения компьютеров.

Архитектура компьютера. Основные устройства компьютера. Центральный процессор. Память. Внутренняя память. Внешняя память.

Периферийные устройства. Персональный компьютер как система.

Глава 3. Компьютерные сети Основные понятия. Топология и архитектура компьютерной сети.

Соединение устройств компьютерной сети. Беспроводные сети.

Беспроводные сетевые носители. Надежность беспроводных сетей.

Примеры топологий беспроводных сетей. Практическое использование технологии Wi-Fi.

Глава 4. Программное обеспечение персональных компьютеров Классификация программного обеспечения. Языки программирования. Операционные системы семейства Windows. Выбор операционной системы и ее установка. Обзор ОС Windows XP и Windows Vista.

Глава 5. Основы работы в среде Windows Основные элементы интерфейса среды Windows. Работа с файлами и папками (создание, удаление, перемещение, копирование).

Поиск файлов и папок. Архивирование и разархивирование. Защита информации при работе в среде Windows.

Глава 6. Основы работы в текстовом процессоре Microsoft Word Рабочее место Word. Редактирование и форматирование документов. Стили. Поиск и замена в тексте.

Глава 7. Дополнительные возможности Microsoft Word Использование графики. Работа с большими документами (оглавления, сноски, колонтитулы). Таблицы. Создание Web-страниц.

Глава 8. Работа с базами данных на основе составных документов Microsoft Понятие базы данных. Технология работы с базой данных средствами Microsoft Word. Отбор данных. Создание составного документа.

Глава 9. Основы работы в электронных таблицах Microsoft Excel Рабочее место Excel. Листы и ячейки. Ввод и редактирование данных. Форматы данных. Сортировка данных.

Глава 10. Вычисления в Microsoft Excel с использованием функций Логические, статистические, математические и финансовые функции. Организация ветвлений при выполнении вычислений.

Глава 11. Диаграммы Microsoft Excel Создание диаграммы. Типы диаграмм. Элементы диаграмм. Редактирование и форматирование диаграммы. Линии тренда.

Глава 12. Основы работы в сети Internet История развития Internet. Обзор основных технологий Internet.

Использование Internet Explorer. Электронная почта. Поиск в Internet.

Глава 13. Основы защиты информации Информационная безопасность и ее составляющие. Законодательное регулирование правовых отношений в сфере информационной безопасности. Защита от компьютерных атак. Защита информации в компьютерных сетях, антивирусная защита.

РЕКОМЕНДАЦИИ ПО САМОСТОЯТЕЛЬНОЙ

РАБОТЕ ОБУЧАЮЩЕГОСЯ

темы 1. Основные представления 2. Общие принципы 3. Компьютерные 4. Программное обеспечение персональных 5. Основы работы 6. Основы работы в текстовом процессоре 9. Основы работы в электронных таблицах Microsoft Excel 16,5 Ответы на 10. Вычисления в Microsoft Excel с использованием по отдельным видам самостоятельной работы Самостоятельное освоение дисциплины будет успешным, если обучающийся будет придерживаться следующих основных правил:

1. Необходимо изучить цель и задачи дисциплины, ее содержание и распределение времени по видам самостоятельной работы, которое представлено в календарно-тематическом плане. Если те или иные разделы знакомы (из школьного курса или изучались самостоятельно), можно перераспределить указанные часы для более глубокого освоения других разделов.

2. Изучение каждой главы предполагает проработку теоретического материала, выполнение всех заданий практикума, ответы на вопросы для самопроверки, приведенные в конце каждой главы, а также самотестирование.

3. Нежелательно ограничиваться только данным пособием. По каждой главе следует изучать доступную основную и дополнительную литературу, а также источники Internet, в числе которых есть электронные учебные курсы. Кроме того, изучение программных средств обязательно должно сопровождаться работой с соответствующей справочной системой.

Указания по самостоятельному изучению Представленный лекционный материал позволяет изучить содержание дисциплины «Информатика» и дополнительные разделы, посвященные Internet-технологиям и защите информации. Освоение теоретических материалов для большинства глав неразрывно связано с практической работой на компьютере. Однако без вдумчивого изучения теоретических основ информатики, принципов построения и работы компьютеров, основ компьютерных сетей и защиты информации невозможно получить профессиональной информационной компетентности, соответствующей современным требованиям рынка труда и информационного общества в целом. Поэтому именно при проработке лекционного материала этих глав постарайтесь дополнительно изучать публикации в специальных изданиях, доступных, в том числе, и через Internet.

Указания по выполнению практических заданий и контрольных работ, контролю знаний Цель практических занятий — это углубление и закрепление теоретических знаний. Однако компьютерный практикум предполагает, что изучение нового материала должно идти непосредственно за компьютером. Именно поэтому содержание глав, посвященных работе с конкретными программными средствами, должно осваиваться в процессе выполнения практических и контрольных заданий.

Приведенные в пособии алгоритмы выполнения тех или иных действий нужно обязательно воспроизводить на компьютере.

Задания контрольных работ опираются на материал, изложенный в пособии. Поэтому при вдумчивом и последовательном изучении теоретических материалов и выполнении практических заданий, справиться с контрольной работой будет несложно.

Задания тестов направлены на проверку того, были ли обучающимся изучены теоретические материалы, выполнены ли практические задания конкретной главы. Если при ответе на вопросы возникли затруднения, необходимо вернуться и проработать соответствующие теоретические материалы и примеры вновь.

ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ МАТЕРИАЛЫ

Глава 1. ВВЕДЕНИЕ В ИНФОРМАТИКУ. ОСНОВНЫЕ

ПРЕДСТАВЛЕНИЯ ТЕОРИИ ИНФОРМАЦИИ

Цели и задачи главы Цель главы — освоение основных понятий информатики.

В задачи главы входит изучение основных представлений теории информации, включая подходы Р. Хартли и К. Шеннона к измерению информации, принципов кодирования числовой и текстовой информации, позиционных систем счисления, а также знакомство с историческими этапами и перспективами развития информатики.

1. Введение 2. Что изучает информатика 3. История развития информатики 4. Современные направления информатики 5. Понятие об информации и ее свойствах 6. Кодирование информации Методические указания по самостоятельному изучению главы При изучении учебного материала темы «Введение в информатику.

Основные представления теории информации» наряду с рассмотрением исторического материала особое внимание необходимо уделить вопросам оценки информации с помощью различных подходов, освоить применение предлагаемых подходов на примерах конкретных задач. Рассматривая вопрос о системах счисления, постарайтесь самостоятельно выявить общие закономерности перехода от двоичной системы к 16ричной и наоборот. Для закрепления теоретических знаний ответьте на вопросы, выполните задания практикума и тестовые задания.

В конце XX века человечество вступило в стадию развития, получившую название постиндустриальное или информационное общество, а высказывание известного исследователя массовых коммуникаций Г. М. Маклюэна, о том, что «смена исторических эпох определяется сменой коммуникационных технологий», получило новое подтверждение.

Письменность, печатный станок, телефон, телевидение и, наконец, сеть Internet — вот наиболее впечатляющие вехи этой эволюции в передаче знаний. В этом плане нельзя говорить, что мы живем в век информации и коммуникаций. Знания, информация и коммуникации были всегда, а постиндустриальное общество уникально тем, что его характеризует исключительно быстрое развитие информационных и коммуникационных технологий. Их возможности становятся беспрецедентными — для развития человека, для эффективного решения многих профессиональных, экономических, социальных и бытовых проблем. Распорядиться этими возможностями смогут лишь те члены общества, которые будут обладать необходимой компетентностью, позволяющей ориентироваться в новом информационном пространстве — сохраняя свою самобытность, использовать преимущества глобализации. И тогда люди, живущие в разных городах, разных странах, на разных континентах, благодаря легкости и оперативности коммуникаций смогут работать над одним целостным проектом, вести совместные исследования и оперативно обмениваться текущими результатами. Но для этого нужно обладать информационной культурой, одним из слагаемых общей культуры, понимаемой как высшее проявление человеческой образованности, включая личностные качества и профессиональную компетентность.

Сущность и сила современных информационных и коммуникационных технологий — в их универсальности. Благодаря своей многофункциональности они способны помочь в решении множества задач. Но при всех возможностях они остаются только средством повышения эффективности человеческой деятельности. Изучение информатики формирует уже в самом начале обучения в вузе компетенции, помогающие продуктивно использовать весь спектр возможностей современных технологий и при изучении других дисциплин, и в будущей профессиональной деятельности. Приобретенные знания и практические навыки будут применяться студентами на различных этапах образовательного процесса: при написании и оформлении рефератов, контрольных и курсовых работ; для выполнения различных расчетов, построения диаграмм, схем и графиков; для поиска и обработки информации, в ходе выполнения совместных исследовательских проектов.

Слово информатика — французского происхождения (informatique). Оно происходит от слов информация (information) и автоматика (automatique) и дословно означает информационная автоматика. За рубежом термин информатика к концу 1970-х гг. был официально закреплен за научными направлениями, связанными с разработкой, созданием, использованием и обслуживанием систем обработки информации, включая компьютеры и их программное обеспечение, а также организационными, коммерческими, административными и социально-политическими аспектами массового внедрения компьютерной техники во все области жизни.

В нашей стране термин информатика начал применяться для обозначения совокупности научных направлений, связанных с применением компьютеров в различных предметных областях, с некоторым опозданием — в середине 1980-х годов. До этого, в соответствии с определением Большой Советской энциклопедии, под информатикой понималась «дисциплина, изучающая структуру и общие свойства научной информации, а также закономерности ее создания, преобразования, передачи и использования в различных сферах человеческой деятельности».

Такое определение неоправданно сужало предметную область, связывая информатику только лишь с библиотековедением, системами и методами поиска информации и т. п.

В современном понимании точнее всего содержание этого понятия отражает научная область, называемая computer science, т. е.

Компьютерные науки изучают различные аспекты, связанные не только с протеканием и использованием информационных процессов, с теми структурами, в которых представляется информация, но и с теми процедурами, которые используются при ее переработке.

Этот последний момент связывает теоретические аспекты обработки информации с теорией компьютеров и методами их использования в системах переработки информации.

Нужно представлять себе также и то, что совокупность научных направлений, называемых теперь информатикой в современном понимании этого слова, раньше именовалась по-разному. В качестве объединяющего названия использовался термин кибернетика, его сменила прикладная математика и т. д. Поэтому, говоря об истории развития информатики в бывшем СССР и теперешней России, по сути, надо излагать историю отечественной кибернетики, прикладной математики и вычислительной техники.

История информатики как науки свидетельствует как о постепенном, так и о бурном, скачкообразном расширении области ее интересов, связанном с развитием компьютеров и систем телекоммуникаций, накоплением моделей и методов их применения при решении задач различного типа. Кратко восстановим тот путь, который отечественная информатика прошла за полвека, отделяющие нынешнее время от начала эпохи компьютеризации.

Во второй половине 30-х годов 20 века сразу же в нескольких странах появились первые проекты электромеханических и электронных устройств, предназначенных для проведения массовых вычислений. Первый проект, завершившийся созданием прообраза будущих вычислительных машин, был выполнен в США. К декабрю 1939 года Дж. Атанасов и К. Берри создали макет процессора, а в мае 1942 года первая в мире вычислительная машина начала действовать. Эти работы велись в условиях секретности, что впоследствии породило судебное разбирательство по вопросу о приоритете с разработчиками машины ЭНИАК, созданной в США в период с по 1946 годы.

Именно с ЭНИАК связано появление той вычислительной техники, которая способствовала развитию сначала кибернетики, а затем и информатики. В этой машине впервые была реализован принцип программного управления, предложенный Джоном фон Нейманом. Программа для выполнения вычислений стала объектом, доступным для обработки с помощью вычислительной машины. Так возникло программирование.

В эти же годы и в СССР также началась активная работа по созданию отечественных вычислительных машин. В конце 30-х годов в Институте электротехники АН УССР под руководством С. А. Лебедева уже начиналась разработка вычислительной машины, использующей двоичную систему счисления, но начавшаяся война прервала эти исследования, которые были продолжены только после ее окончания. В 1951 году в Киеве заработала первая в СССР вычислительная машина — МЭСМ, созданная коллективом, возглавляемым С. А. Лебедевым. Вскоре появилась БЭСМ — большая электронно-счетная машина.

В 1952 году стали действовать машины М-1 и М-2, созданные в коллективе И. С. Брука, в 1953 году появилась ЭВМ «Стрела», а с 1954 года начался выпуск семейства машин «Урал», главным конструктором которого был Б. И. Рамеев.

На протяжении 1960-х годов в СССР наблюдались две тенденции. Первая — широкое развертывание работ в области теории вычислительных машин, программирования и внедрение вычислительной техники в самые разные области. Вторая — начавшееся отставание от ведущих стран в области технологии создания новых поколений вычислительных машин. Если отечественные транзисторные машины 60-х годов (такие, как БЭСМ-6 или МИР-2) по своей архитектуре были на уровне передовых зарубежных образцов, а в чем-то явно превосходили их, то элементная база, на которой эти ЭВМ были созданы, была для западных стран уже вчерашним днем.

Транзисторы в массовом порядке заменялись интегральными, а потом и сверхбольшими интегральными схемами. К концу 60-х технологический разрыв в области вычислительных машин достигал уже 6-7 лет.

Этот разрыв в технологии на первых порах никак не сказывался на исследованиях в области теоретических основ информатики, не сдерживал исследования, связанные с разработкой и внедрением вычислительных машин. В эти годы в СССР быстрыми шагами развивалась космическая программа, происходило техническое перевооружение армии, решались крупные народно-хозяйственные задачи. В планах развития промышленности, сельского хозяйства, оборонной мощи страны вычислительным машинам отводилось немалое место. К середине 60-х годов 20 века в СССР сложились такие важные новые направления кибернетики и ее приложений, как теория управляющих систем; теория оптимального и помехоустойчивого кодирования информации; био- и медицинская кибернетика; инженерная психология; применение кибернетики в обучении. Успешно развивались исследования в области теории построения систем управления энергетическими и транспортными процессами, теории систем научно-технической информации, эвристического программирования и др.

В этот период кибернетика уже понималась скорее не как наука, а как особая всеобъемлющая научная парадигма. Действительно, кибернетика возникла как чрезвычайно широкое научное и техническое направление. С одной стороны, ее рождение было связано с конструированием и применением сложных автоматов, с автоматизацией производства, с электроникой и универсальными вычислительными машинами. С другой стороны, к кибернетике вели науки, издавна изучавшие процессы управления и переработки информации в конкретных областях. Идеи и методы кибернетики постепенно меняли «лицо» многих научных дисциплин.

На 1960-70-ые годы приходится расцвет кибернетических исследований в СССР. Активно развивались все ее направления. Во многих из них, результаты советских специалистов или находились на мировом уровне, или опережали его. Вот только несколько областей, в которых достижения были наиболее впечатляющими:

• Разработка программ для машинного перевода, основанных на новых структурных и математических подходах к проблемам анализа и синтеза языковых конструкций. И в дальнейшем, когда по многим позициям в области кибернетических исследований наша страна стала заметно отставать, работы в области машинного перевода оставались на мировом уровне.

• Применение кибернетической методологии и математических моделей и методов в психологических исследованиях. Их последующее развитие показало значимость подобных моделей для создания интеллектуальных систем.

• Создание шахматной программы «Каисса», победившей на Втором чемпионате мира среди шахматных программ.

• Модельная теория мышления, развитая в работах В. Н. Пушкина, послужила основой для разработки метода ситуационного управления большими системами. Этот метод, возникший во второй половине 1960-х годов, во многом предвосхитил технологию решения задач в системах, опирающихся на знания (такая технология возникла в исследованиях по искусственному интеллекту лишь в середине 1970-х в экспертных системах).

Нельзя не отметить, что со второй половины 1960-х кибернетические модели управления и методы решения сложных задач на ЭВМ стали активно внедряться в реальные системы управления самого различного уровня. Это начинание было активно поддержано правительством — были развернуты государственные программы по созданию автоматических систем управления предприятиями, отраслями, регионами и общегосударственными системами. Программы развития сетей передачи и обработки информации, которые должны были охватить всю страну, увязывались с глобальной идеологической программой построения коммунистического общества. Хотя эти планы не подкреплялись необходимой технической базой и были обречены на неудачу, определенная польза от этого движения была.

Создавались десятки отраслевых институтов, вычислительных центров на предприятиях, что потребовало массовой подготовки специалистов по автоматизированным системам управления разного профиля. В дальнейшем именно это позволило сделать информатику массовой профессией. И, наконец, были получены новые результаты в области информатики и управления в больших технических, экономических, организационных и социальных системах.

C начала 1970-х годов стремительно развивается новое научное направление — искусственный интеллект. Сначала исследуются лишь вопросы, связанные с моделированием интеллектуальной деятельности, но постепенно в сферу приложений искусственного интеллекта втягиваются практически все направления информатики.

Даже такие традиционные для информатики направления, как системное программирование или вычислительные модели, с течением времени стали обогащаться идеями, возникшими в ходе работ в области искусственного интеллекта (использование логических методов доказательства правильности программ или обеспечение интерфейса с пакетами прикладных программ на профессиональном естественном языке— лишь два примера такого обогащения).

Наконец, в 1986 году вышел сборник «Кибернетика. Становление информатики», открывавшийся статьями президента Академии наук СССР А. П. Александрова и вице-президента Академии наук Е. П. Велихова, в которых говорилось об определяющем значении информатики для развития человеческого общества в следующем, 21-м веке. Основной идеей авторов сборника была мысль о том, что информатика уже стала самостоятельной научной дисциплиной.

1.4. Современные направления информатики На протяжении более чем 60-летней истории информатики в ней не только неоднократно возникали новые идеи, ставились очередные проблемы, но и исчезали те или иные направления. В настоящее время ее структура, в основном, определилась, и включает следующие основные области фундаментальных и прикладных исследований:

• теория алгоритмов (формальные модели алгоритмов, проблемы вычислимости, сложность вычислений и т. п.);

• базы данных (структуры данных, поиск ответов на запросы, логический вывод в базах данных, активные базы и т. п.);

• искусственный интеллект (представление знаний, вывод основанный на знаниях, обучение, распознавание образов, экспертные системы, теория роботов и т. п.);

• математическое и программное обеспечение компьютеров (языки и системы программирования, технологии создания программных систем, инструментальные системы и т. п.);

• теория компьютеров и вычислительных сетей (архитектурные решения, многоагентные системы, новые принципы переработки информации и т. п.);

• компьютерная лингвистика (модели языка, анализ и синтез текстов, машинный перевод и т. п.);

• числовые и символьные вычисления (компьютерно-ориентированные методы вычислений, модели переработки информации в различных прикладных областях и т. п.);

• системы человеко-машинного взаимодействия (распределение работ в смешанных системах, организация коллективных процедур, деятельность в телекоммуникационных системах и т. п.);

• нейроматематика и нейросистемы (теория формальных нейронных сетей, использование нейронных сетей для обучения, нейрокомпьютеры и т. п.);

• использование компьютеров в замкнутых системах (модели реального времени, интеллектуальное управление, системы мониторинга и т. п.).

1.5. Понятие об информации и ее свойствах Термин информация произошел от латинского слова informatio — разъяснение, осведомление. Данное понятие является одним из ключевых понятий информатики и понимается как совокупность каких-либо сведений или данных. В то же время это понятие относится к фундаментальным, исходным понятиям предельного уровня общности, и, как многие подобные понятия, не имеет общепринятого строго научного определения.

Понятие информация пока во многом остается интуитивным и ему часто придают различный смысл. В обиходном понимании информация — это некоторые данные, представляющие для кого-то интерес. То есть информация в этом смысле означает сообщение о чем-то ранее неизвестном. В технической терминологии под информацией понимают сообщения, передаваемые в форме знаков или сигналов. В кибернетике под информацией понимают ту часть знаний, которая используется для активного действия, управления системой, т. е. в целях сохранения и развития системы.

Основоположник теории информации (см. далее), американский ученый Клод Шеннон рассматривал информацию как снятую неопределенность наших знаний о чем-то. Современное научное представление об информации было очень емко и точно сформулировано Норбертом Винером, определившим информацию как обозначение содержания, полученного из внешнего мира в процессе нашего приспособления к нему и приспособления к нему наших чувств.

Современная наука о свойствах информации и закономерностях информационных процессов называется теорией информации. Рассмотрим смысл понятия информация на примере двух подходов к измерению количества информации: подходов Хартли и Шеннона.

Первый базируется на принципах теории множеств и комбинаторики, а для второго фундаментом служит теория вероятностей.

В основе всей теории информации лежит открытие, сделанное Р. Хартли в 1928 году, и состоящее в том, что информация допускает количественную оценку. К. Шеннон в 1948 году придал этой теории завершенность. Большой вклад в дальнейшее развитие и обобщение теории информации внесли отечественные ученые А. Н. Колмогоров, А. А. Харкевич, Р. Л. Стратанович. Сравнительно недавно исследователи советских архивов сообщили о том, что теория, известная сегодня как теория Шеннона, была создана А. Н. Колмогоровым еще в 1938 году, но была засекречена, так как использовалась в военных разработках.

Подход Р. Хартли базируется на фундаментальных теоретикомножественных, по существу комбинаторных основаниях, а также на некоторых интуитивно очевидных предположениях.

Итак, будем считать, что если существует множество элементов и осуществляется выбор одного из них, то этим самым сообщается или генерируется определенное количество информации. Эта информация состоит в том, что если до выбора не было известно, какой элемент будет выбран, то после выбора это становится известным.

Найдем вид функции, связывающей количество информации, получаемой при выборе некоторого элемента из множества, с количеством элементов в этом множестве, иначе говоря — с мощностью множества.

Если множество элементов, из которых осуществляется выбор, состоит из одного единственного элемента, то его выбор предопределен, т. е. никакой неопределенности выбора нет. Таким образом, если мы узнаем, что выбран этот единственный элемент, то, очевидно, при этом мы не получаем никакой новой информации, т. е. получаем нулевое количество информации.

Если множество состоит из двух элементов, то неопределенность выбора существует, но ее значение минимально. В этом случае минимально и количество информации, которое мы получаем, узнав, что совершен выбор одного из элементов.

Чем больше элементов содержит множество, тем больше неопределенность выбора, т. е. тем больше информации мы получаем, узнав о том, какой выбран элемент.

Из этих очевидных соображений следует первое требование: информация есть монотонная функция мощности исходного множества — чем больше элементов содержит множество, тем больше заключено в нем информации.

Обычно мы представляем числа в десятичной системе счисления, или системе счисления с основанием 10.

Например, целое число представляется как сумма степеней (от нулевой и выше) числа 10 с соответствующими коэффициентами от 0 до 9:

В компьютерных технологиях опираются на представления чисел в двоичной (цифры 0 и 1) и шестнадцатеричной системах, в последней к цифрам 0123456789 добавлены «цифры» ABCDEF ( 11 12 13 14 15).

В двоичной системе целое число представляется как сумма степеней числа 2 с соответствующими коэффициентами от 0 до 1, а в шестнадцатеричной — как сумма степеней числа 16 с соответствующими коэффициентами от 0 до 15 (но вместо чисел от 10 до 15 используются буквы A — F).

13=1•23+1•22+0•21+1•20=1101 в двоичной системе.

65=4•161+1•160=41 в шестнадцатеричной системе.

Рассмотрим множество, состоящее из чисел в двоичной системе счисления длиной i двоичных разрядов. При этом каждый из разрядов может принимать значения только 0 и 1:

Кол-во двоичных которое можно пронумеровать счисления разрядов (i) Очевидно, количество этих чисел (элементов множества) равно:

Рассмотрим процесс выбора чисел из рассмотренного множества. Изначально вероятность выбрать любое число одинакова. Существует объективная неопределенность в вопросе о том, какое число будет выбрано. Эта неопределенность тем больше, чем больше N — количество чисел, а чисел тем больше — чем больше разрядность i этих чисел.

Примем, что выбор одного числа дает нам следующее количество информации:

Таким образом, количество информации, содержащейся в двоичном числе, равно количеству двоичных разрядов в этом числе.

Это выражение и представляет собой формулу Хартли для количества информации.

При увеличении длины числа в два раза количество информации в нем также должно возрасти в два раза, несмотря на то, что количество чисел во множестве возрастает при этом по показательному закону (в квадрате, если числа двоичные), т. е. если Это невозможно, если количество информации выражается линейной функцией от количества элементов во множестве. Но известна функция, обладающая именно таким свойством: это логарифм — Log:

Это второе требование называется требованием аддитивности.

Таким образом, логарифмическая мера информации, предложенная Хартли, одновременно удовлетворяет условиям монотонности и аддитивности. Сам Хартли пришел к такому представлению меры информации на основе эвристических соображений, подобных только что изложенным. Но в настоящее время строго доказано, что логарифмическая мера для количества информации однозначно следует из этих двух постулированных им условий.

Минимальное количество информации получается при выборе одного из двух равновероятных вариантов. Это количество информации принято за единицу измерения и называется бит (от англ.

binary digit — двоичная цифра, то есть два возможных значения).

Пример. Допустим, нужно угадать одно число из набора чисел от единицы до ста. По формуле Хартли можно вычислить, какое количество информации для этого требуется:

Таким образом, сообщение о верно угаданном числе содержит количество информации, приблизительно равное 6,644 единицы информации. Как это понимать? Очень просто, если вспомнить, как можно построить алгоритм решения этой задачи. Угадывающий сначала спрашивает, больше ли задуманное число 50, в зависимости от ответа (да или нет) рассматривает числа от 51 до 100 или от 1 до 50 и т. д. Нетрудно подсчитать, что за 6 или 7 вопросов можно добраться до любого числа.

Клод Шеннон основывался на теоретико-вероятностном подходе. Это связано с тем, что исторически теория информации Шеннона выросла из потребностей теории связи, имеющей дело со статистическими характеристиками передаваемых сообщений и каналов связи.

Пусть существует некоторое конечное множество событий (состояний системы): X=, которые могут наступать с разными (в общем случае) вероятностями: p(xk)=pk, соответственно.

Исходное множество событий характеризуется некоторой неопределенностью — энтропией Хартли, зависящей только от мощности множества. Но Шеннон обобщает это понятие, учитывая, что различные события в общем случае не равновероятны. Например, неопределенность системы событий: <монета упала «орлом», монета упала «решкой»>, значительно выше, чем неопределенность событий: <монета упала «орлом», монета упала «ребром»>, так как в первом случае варианты равновероятны, а во втором случае вероятности вариантов сильно отличаются.

Если измерять количество информации изменением степени неопределенности, то количество информации по Шеннону численно совпадает с энтропией исходного множества Остается предположить, что это выражение верно и для случая, когда события не равновероятны. В этом предположении и состоит обобщение Клода Шеннона, составившее целую эпоху в развитии современной теории информации.

Сравнение подходов Р. Хартли и К. Шеннона Чрезвычайно важным и принципиальным является то обстоятельство, что для построения меры Хартли используется лишь понятие многообразия, которое накладывает на элементы исходного множества лишь одно условие (ограничение): должна существовать возможность отличать эти элементы один от другого.

В теории Шеннона существенным образом используется статистика, причем предполагается, что случайные события (состояния системы) распределены по нормальному закону.

Таким образом, различие между подходами Хартли и Шеннона к построению теории информации соответствует различию между непараметрическими и параметрическими методами в статистике.

Если говорить более конкретно, то, очевидно, что мера Шеннона асимптотически переходит в меру Хартли при условии, что вероятности всех событий (состояний) равны.

В статистике доказано фундаментальное свойство энтропии случайного процесса, состоящее в том, что при условии нормальности распределения и достаточно больших выборках все множество событий можно разделить на две основные группы:

• высоковероятные события (считающиеся заслуживающими изучения);

• маловероятные события (считаются не заслуживающими особого внимания).

Причем высоковероятные события с высокой точностью равновероятны. При увеличении размерности выборки доля «не заслуживающих внимания», то есть маловероятных событий уменьшается, и мера Шеннона асимптотически переходит в меру Хартли. Поэтому можно считать, что при больших нормально распределенных выборках мера Хартли является оправданным упрощением меры Шеннона.

Очевидно, что для кодирования информации достаточно использовать любые два различных значения, например, цифры 0 и 1 (да и нет, истина и ложь и т. п.). В этом случае применительно к кодировке чисел мы имеем дело с так называемой двоичной системой счисления. В общем случае, необходимо говорить о кодировке любых символов (не чисел!), не смешивая эти две разные задачи.

Система счисления определяется правилами записи чисел. При этом различают позиционные и непозиционные системы счисления.

В непозиционных системах счисления вес цифры (т. е. тот вклад, который она вносит в значение числа) не зависит от ее позиции в записи числа. Например, в римской системе счисления в числе ХХII (22) вес цифры Х в любой позиции равен просто десяти, а вес цифры I также независимо от позиции равен единице.

В позиционных системах счисления вес каждой цифры изменяется в зависимости от ее позиции в последовательности цифр, изображающих число. Например, в числе 111 первая единица означает одну сотню, вторая — один десяток, а третья — единицу.

Любая позиционная система счисления характеризуется своим основанием. Основание позиционной системы счисления — количество различных цифр (то есть символов), используемых для изображения чисел в данной системе счисления. За основание системы можно принять любое натуральное число — два, три, десять, двадцать и т. д. Запись целых чисел в системе счисления с основанием q означает сокращенную запись выражения где ai — цифры системы счисления; n и m — число целых разрядов.

Ваша жизнь поменяется.

Например, первые десять целых чисел в разных системах счисления запишутся следующим образом:

в двоичной системе: 0, 1, 10, 11, 100, 101, 110, 111, 1000, 1001;

в троичной системе: 0, 1, 2, 10, 11, 12, 20, 21, 22, 100;

в пятеричной системе: 0, 1, 2, 3, 4, 10, 11, 12, 13, 14;

в восьмеричной системе: 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 10, 11.

В компьютерных технологиях, кроме десятичной, широко используются системы с основанием, являющимся целой степенью числа 2: двоичная (цифры 0, 1); восьмеричная (цифры 0, 1. 7); шестнадцатеричная (цифры 0, 1. 9, A, B, C, D, E, F).


Полезно познакомиться с записью в этих системах счисления первых двух десятков целых чисел:

Возникает вопрос, почему в обыденных представлениях чисел и математических выкладках пользуются десятичной системой, а в компьютерных технологиях — двоичной? Объясняется это рядом преимуществ этой системы. Для ее реализации элементы технических устройств, в нашем случае компьютеров, должны обладать всего двумя устойчивыми состояниями (есть ток — нет тока, намагничен — не намагничен и т. п.). Такое представление информации, посредством только двух состояний, надежно и помехоустойчиво, и аппаратная реализация двоичной арифметики намного проще десятичной. Наконец, возможно применение аппарата булевой алгебры для выполнения логических преобразований информации.

Недостаток двоичной системы — быстрый рост числа разрядов, необходимых для записи чисел. Поэтому в компьютерных технологиях используются также восьмеричная и шестнадцатеричная системы счисления. Числа в этих системах читаются почти так же легко, как десятичные, требуют, соответственно, в три (восьмеричная) и в четыре (шестнадцатеричная) раза меньше разрядов, чем в двоичной системе. Объяснить такое соотношение разрядов очень просто:

числа 8 и 16 — соответственно, третья и четвертая степени числа 2.

Для перевода восьмеричных и шестнадцатеричных чисел в двоичную систему не требуется сложных вычислений. Достаточно каждую цифру заменить эквивалентными ей тремя или четырьмя двоичными цифрами.

Например, 16-ричному FF соответствует 1111 1111.

Для обратного перевода двоичного числа в восьмеричную или шестнадцатеричную систему его нужно разбить на группы из трех (для восьмеричной) или четырех (для шестнадцатеричной) цифр.

Затем каждую такую группу заменить соответствующей восьмеричной или шестнадцатеричной цифрой.

Например, двоичному 1010 1100 соответствует 16-ричное AC.

Целые числа в системе счисления с любым основанием (2, 10, 16 и т. д.) всегда представляются точно. Так, любое целое число представляется в виде суммы степеней числа, лежащего в основании системы счисления с соответствующими коэффициентами — от 0 до 9 в десятичной, 0 и 1 в двоичной, от 0 до F (15) в шестнадцатеричной системах. Для определенности остановимся на двоичном представлении.

При этом, как показано выше, чем большее количество двоичных разрядов отводится под хранение целого числа, тем больше возможный диапазон изменения его значений.

Минимальное количество использующихся двоичных разрядов (применительно к компьютерным технологиям) равно 8, что составляет 1 байт.

Легко убедиться, что 8 двоичных разрядов позволяют закодировать числа от 0 до 255. Если же отвести один из разрядов под хранение знака числа, то те же 8 разрядов обеспечат возможность кодировки целых чисел от –128 до 127. Если под хранение целого числа выделить 2 байта, то это позволит закодировать 65536 различных значений: или числа от 0 до 65535, или от 32768 до 32767.

Для кодировки вещественных чисел, когда необходимо учесть и десятичную часть числа, используется особая форма представления — с плавающей точкой:

Здесь M — так называемая мантисса, E — экспонента или порядок.

Илон Маск рекомендует:  rtrim - Удаляет пробелы из конца строки

При хранении чисел с плавающей точкой выделяется определенное количество разрядов под хранение мантиссы и под хранение экспоненты. Точность представления вещественного числа зависит от разрядности мантиссы, а возможный диапазон изменения — от количества разрядов, выделенных для хранения экспоненты.

Общепринятым определением формата вещественных чисел с плавающей точкой является стандарт «IEEE Standard 7754»1, который определяет 32- и 64-битовое представление. Приведем содержание данного стандарта для 32-битового представления.

IEEE (Institute of Electrical and Electronic Engineers — Институт инженеров электротехники и электроники) — организация, занимающаяся стандартизацией в области информационных технологий Числа представлены с помощью трех полей S, E, M:

S — однобитовое поле, хранящее знак числа. Значение 0 соответствует неотрицательным числам.

E — 8-битовое поле, хранящее экспоненту. 256 различных значений используются со сдвигом на 127 для степени 2, от 127 до 128.

M — 23-битовое поле, хранящее мантиссу. В нормализованной форме первый бит мантиссы всегда равен 1, поэтому его можно опустить и вставлять автоматически аппаратными средствами. Тогда точность увеличится до 24-битного представления.

При заданных E и M значение числа получается по следующему правилу:

При переходе к десятичному представлению получим диапазон значений от 10–38 до 10+38. В 64-битном представлении поле для экспоненты расширяется до 11 бит (диапазон ее изменения от –1022 до 1023), что дает в десятичном представлении диапазон значений от 10–308 до 10+308.

Кодировка символов применительно к компьютерным приложениям базируется обычно на системе кодировки ASCII (American Standard Code for Information Interchange — Американский стандартный код для обмена информацией) — 256 различных, упорядоченных по коду (номеру) символов. Значения кода — целые числа от 0 до 255.

Для кодирования одного символа используется 8 битов или 1 байт.

В этом легко убедиться, если записать значения кодов в двоичной системе. Существует много систем кодировки, основанных на выделении 1 байта для кодирования одного символа (ANSI, KOI-8 и т. д.).

В последнее время получила распространение система Unicode, использующая для кодировки одного символа 2 байта. Это резко расширило возможности, позволив кодировать более чем 65000 различных символов уникальными кодами.

В результате изучения данной темы можно сделать вывод о том, что, несмотря на всю широту и многообразие проблем, которые изучает современная информатика, в основании лежит задача изучения информационных процессов — сбора, хранения, обработки и передачи информации. И эта информация, сколь сложные структуры она не имела бы, представляется, в конечном счете, по простым и четким правилам. Это и позволяет использовать для работы с информацией компьютеры.

1. Какими закономерностями можно воспользоваться для двоичной записи числа, которое является степенью числа 2?

Примерный ответ: двоичная запись состоит из 1, за которой следуют нули, число которых равно степени 2. Например, 2 записывается как 10, 4 — как 100.

2. Почему размер памяти, выделенной для хранения вещественного числа, одновременно определяет и возможный диапазон, и точность представления этого числа?

Примерный ответ: при хранении таких чисел выделяется определенное количество разрядов под хранение мантиссы и под хранение экспоненты. Точность представления вещественного числа зависит от разрядности мантиссы, а возможный диапазон изменения — от количества разрядов, выделенных для хранения экспоненты.

3. Как определить, сколько информации в битах требуется для отгадывания целого числа из диапазона от 1 до 200?

Примерный ответ: в формулу Хартли подставить 200 — по аналогии с примером, приведенном в лекции для числа 100.

Глава 2. ОБЩИЕ ПРИНЦИПЫ РАБОТЫ КОМПЬЮТЕРОВ Цели и задачи главы Цель главы — освоение общих принципов работы компьютеров.

В задачи главы входит изучение принципов построения и архитектуры компьютеров, знакомство с основными устройствами компьютера, включая центральный процессор, память, различные типы периферийных устройств, а также формирование представления о персональном компьютере как о системе.

1. Основные понятия 2. Как устроен компьютер 3. Принципы построения компьютеров 4. Основные устройства компьютера 5. Персональный компьютер как система Методические указания по самостоятельному изучению главы При изучении учебного материала темы «Общие принципы работы компьютера» особое внимание необходимо уделить общим принципам устройства и работы компьютера, изучить назначение и характерные параметры основных устройств (процессора, памяти, периферийных устройств). Рассматривая вопрос о персональном компьютере как о системе, выявите общие закономерности построения современных компьютерных систем. Для закрепления теоретических знаний ответьте на вопросы и выполните задания практикума и тестовые задания.

Компьютер (англ. computer — вычислитель) или электронная вычислительная машина, ЭВМ (в устаревшей терминологии), представляет собой программируемое электронное устройство, которое способно обрабатывать данные, например, производя вычисления или выполняя другие манипулирования (поиск, сортировку, преобразование текстовых строк и др.).

Можно выделить два основных класса компьютеров:

• цифровые компьютеры, обрабатывающие данные в виде двоичных кодов (см. далее);

• аналоговые компьютеры, предназначенные для обработки непрерывно меняющихся физических величин (например, временных сигналов, электрического напряжения и т. п.), которые являются аналогами вычисляемых величин.

Поскольку среди современных компьютеров преобладают цифровые, в дальнейшем речь будет идти именно об этом классе компьютеров.

Функционирование компьютера как системы базируется на аппаратных и программных средствах (англ. hardware — буквально жесткие средства, software — мягкие средства). Принцип действия компьютеров состоит в выполнении программ — заранее заданных, четко определенных последовательностей отдельных команд.

Команда — это описание операции, которую должен выполнить компьютер. Каждая команда определяется своим кодом, соответствующим выполняемому действию, исходными данными (так называемыми операндами) и результатом. Результат выполнения команды может быть и некоторым найденным значением, и просто действием компьютера.

Например, у команды «найти сумму двух целых чисел» операндами являются заданные слагаемые, а результатом — найденная сумма. Операнды могут и отсутствовать, например, команда «прервать работу программы» не требует операндов, ее результатом является прекращение работы программы.

Совокупность команд, выполняемых данным компьютером, называется системой команд этого компьютера.

Несмотря на очень большое разнообразие современных компьютеров, в их структуре можно увидеть общие логические принципы, позволяющие выделить в любом компьютере такие основные устройства как память, процессор и устройства ввода-вывода (или периферийные устройства).

Память или запоминающее устройство (ЗУ), состоит из занумерованных элементарных областей — ячеек. Процессор включает в себя устройство управления (УУ) и арифметико-логическое устройство (АЛУ), имеющие свое функциональное назначение. Периферийные устройства обеспечивают взаимодействие пользователей с компьютером в процессе обмена информацией. Перечисленные устройства соединены каналами связи, по которым и передается информация.

Перечислим главные функции основных устройств компьютера:

• память — прием информации из других устройств, запоминание информации, выдача информации по запросу в другие устройства машины;

• процессор — обработка данных по заданной программе путем выполнения арифметических и логических операций, программное управление работой устройств компьютера;

• периферийные устройства — прием информации с внешних носителей или непосредственно от пользователя, выдача информации на внешние носители.

В структуре процессора можно выделить два устройства: арифметико-логическое устройство (АЛУ), которое выполняет команды, и устройство управления (УУ), выполняющее функции управления устройствами. Необходимо заметить, что, как правило, эти два устройства выделяются чисто условно, конструктивно они не разделены.

Кроме указанных устройств, процессор включает специальные дополнительные ячейки памяти — регистры, предназначенные для кратковременного хранения отдельных значений или команд.

Основным элементом регистра является электронная схема, называемая триггером, которая способна хранить одну двоичную цифру. Регистр представляет собой совокупность триггеров, которые связаны друг с другом определенным образом.

Существует несколько типов регистров, отличающихся видом выполняемых операций. Ряд регистров имеет особые названия: сумматор — регистр АЛУ, участвующий в выполнении каждой операции; счетчик команд — регистр УУ, содержимое которого соответствует адресу очередной выполняемой команды; служит для автоматической выборки программы из последовательных ячеек памяти;

регистр команд — регистр УУ для хранения кода команды на период времени, необходимый для ее выполнения.

2.3. Принципы построения компьютеров В основу построения большинства компьютеров (в том числе и самых современных) положены общие принципы, сформулированные американским ученым Джоном фон Нейманом еще в 1945 г.

Программа состоит из последовательности команд, которые выполняются процессором автоматически в определенном порядке.

Выборка команд из памяти осуществляется с помощью специального регистра — счетчика команд. Этот регистр последовательно увеличивает хранимый в нем адрес очередной команды на длину команды. Если после выполнения очередной команды нужно перейти не к следующей, а к некоторой другой команде, то используются команда перехода (условного или безусловного), которая заносит в счетчик команд адрес следующей команды. Выполнение команды завершения программы прекращает выборку команд из памяти.

Таким образом, из данного принципа следует, что процессор исполняет программу автоматически.

Для хранения программ и данных используется одна и та же память. Поэтому, с точки зрения компьютера, безразлично, что хранится в данной ячейке памяти — число или команда. Над командами можно выполнять такие же действия, как и над данными. Это очень важная особенность. Например, команды одной программы могут быть получены как результаты исполнения другой программы. Этот принцип лежит в основе построения трансляторов — особых программ, преобразующих текст программы с языка программирования высокого уровня на язык конкретной машины.

Структурно основная память состоит из совокупности занумерованных ячеек, каждая из которых доступна процессору. Следовательно, в процессе выполнения программы можно обращаться к определенным областям памяти — и для считывания, и для изменения хранящихся в них значений.

Компьютеры, построенные на перечисленных принципах, носят название фон-неймановских. Однако возможно построение компьютеров, для которых некоторые из этих принципов могут не соблюдаться. Например, может не выполняться принцип программного управления, когда отсутствует счетчик команд и т. п.

Уточним, что же такое команда. Обычно под этим термином понимают описание элементарной операции, выполняемой компьютером.

В общем случае, в структуре команды можно выделить следующие элементы:

• код выполняемой операции;

• информация для определения операндов;

• информация для размещения результата операции.

В зависимости от количества операндов определяется адресность команд, среди которых могут быть одноадресные, двухадресные, трехадресные, переменноадресные.

Например, даже для простейшей команды сложения возможны различные реализации (табл.).

В общих чертах выполнение команды описывается следующим циклическим (то есть повторяющимся) алгоритмом:

одноадресная add x содержимое ячейки x складывается двухадресная add x, y складывается содержимое ячеек x и y, трехадресная add x, y, z складывается содержимое ячеек x и y, 1) из ячейки памяти, адрес которой хранится в счетчике команд, выбирается очередная команда;

2) содержимое счетчика команд увеличивается на длину выбранной команды;

3) выбранная команда передается в регистр команд устройства управления (УУ);

4) УУ декодирует адреса операндов команды;

5) операнды считываются из памяти и записываются в специальные регистры операндов арифметико-логического устройства (АЛУ);

6) УУ декодирует код операции и выдает в АЛУ сигнал выполнить соответствующую операцию над данными;

7) АЛУ выполняет операцию (если это команда останова, то выполнение программы прекращается);

8) выполняется переход к пункту 1.

При рассмотрении компьютерных устройств принято различать их архитектуру и структуру.

Архитектура компьютера — это обобщенное описание возможностей программирования, системы команд, системы адресации, организации памяти и т. д. Архитектура определяет принципы действия и взаимосвязи основных компонентов компьютера: процессора, памяти и периферийных устройств. Благодаря общности архитектуры разных компьютеров и обеспечивается их совместимость.

Структура компьютера определяется совокупностью его функциональных элементов и связей между ними. При этом, в зависимости от степени детализации структуры, под элементами могут подразумеваться самые различные устройства — от основных компонентов компьютера до простейших схем. Структура компьютера графически представляется в виде структурных схем, с помощью которых можно профессионально описать компьютер с любой степенью детализации.

К числу наиболее распространенных архитектур относятся классическая и многопроцессорная.

Классическая архитектура, или архитектура фон Неймана, однопроцессорного компьютера предполагает наличие одного АЛУ, через которое идет поток данных, и одного УУ, обрабатывающего поток команд, то есть программу. К этому типу архитектуры относится и архитектура персонального компьютера с общей шиной.

Общая шина, или системная магистраль, связывает между собой все функциональные блоки компьютера. Физически, магистраль — это многопроводная линия, в которой имеются гнезда для подключения электронных схем. Совокупность проводов магистрали разделяется на отдельные группы: шину адреса, шину данных и шину управления.

Периферийное оборудование (сканер, принтер и др.) подключается к аппаратуре компьютера через специальные устройства — контроллеры. Контроллер связывает периферийное оборудование или каналы связи с центральным процессором, освобождая процессор от непосредственного управления функционированием данного оборудования.

В отличие от классической, многопроцессорная архитектура подразумевает наличие в компьютере нескольких процессоров. Это позволяет организовать параллельные потоки данных и параллельные потоки команд. Таким образом, программа может быть разбита на несколько фрагментов, которые могут выполняться параллельно.

Существуют многомашинные вычислительные системы, состоящие из нескольких процессоров, которые используют собственные локальные ОЗУ и не имеют общей оперативной памяти. При этом каждый компьютер, входящий в такую систему, имеет классическую архитектуру. Очевидно, что эффективность многомашинных вычислительных систем достигается только при решении специфических задач. А именно, такие задачи должны разбиваться на достаточно независимые подзадачи, каждая из которых решается на отдельном компьютере системы.

В архитектуре с параллельными процессорами несколько АЛУ работают под управлением одного УУ. В этом случае данные обрабатываются единственной программой, то есть существует единственный поток команд. Из этого следует простой вывод: преимущество данной архитектуры проявляется только при решении задач, в которых одновременно выполняются одинаковые вычислительные операции на различных однотипных наборах данных (например, одинаковые преобразования различных массивов одной размерности).

2.4. Основные устройства компьютера Остановимся более подробно на характеристиках основных устройств компьютера, уделив больше внимания изучению периферийных устройств, поскольку структуру процессора мы уже обсудили в достаточной мере.

Итак, процессор, или центральный процессор (ЦП), является основным устройством компьютера, которое управляет обработкой данных, выполняет арифметические и логические операции (в соответствии с заданной программой), а также координирует работу всех устройств компьютера. Для обозначения ЦП часто используется аббревиатура CPU (англ. Central Processing Unit — центральное обрабатывающее устройство).

Современный процессор выполняется в виде микропроцессора, представляющего собой интегральную схему. На этой кремниевой пластинке, площадь которой может составлять всего несколько квадратных миллиметров, размещены схемы, реализующие все вышерассмотренные функции процессора.

Память компьютера обычно представляет собой упорядоченную последовательность двоичных запоминающих элементов — битов, которые могут принимать значение 0 или 1. Биты объединены в группы по 8 элементов, которые называются байтами. Все байты памяти нумеруются целыми числами. Номер байта называется его адресом.

Принято также дальнейшее укрупнение элементов памяти, когда байты объединяются в ячейки или слова. Каждый компьютер характеризуется определенной длиной слова — два, четыре или восемь байтов. Соответственно говорят о разрядности: 16-, 32- или 64разрядные компьютеры. Характерная длина слова не исключает использования целостных элементов памяти другой длины. Так, например, различают полуслово, двойное слово. Для 32-разрядных компьютеров разбиение памяти на элементы показано на рис. 1.

Естественно, что для характеристики памяти таких единиц как бит и байт явно недостаточно, поэтому часто используют производные единицы объема памяти: килобайт (Кбайт), мегабайт (Мбайт), гигабайт (Гбайт). Соотношение между ними таково:

1Кбайт = 1024 байт 1Мбайт = 1024 Кбайт 1Г байт= 1024 Мбайт.

ПОЛУСЛОВО ПОЛУСЛОВО ПОЛУСЛОВО ПОЛУСЛОВО

СЛОВО СЛОВО

ДВОЙНОЕ СЛОВО

В структуре современного компьютера можно увидеть разнообразные запоминающие устройства, которые могут в значительной мере отличаться друг от друга — по назначению, времени доступа и объему хранимой информации и т. д. Одни из этих устройств относятся к внутренней памяти, другие — к внешней.

К устройствам внутренней памяти относятся оперативная память, кэш-память и специальная память.

Оперативная память или оперативное запоминающее устройство (ОЗУ), часто обозначается аббревиатурой RAM (англ.

Random Access Memory — память с произвольным доступом). Это запоминающее устройство с быстрым доступом к хранимой информации, имеющее сравнительно небольшой объем. ОЗУ непосредственно связано с процессором и предназначено для записи, считывания и хранения выполняемых программ и данных, обрабатываемых этими программами.

При выключении компьютера содержимое ОЗУ не сохраняется, поэтому оперативная память используется только для временного хранения данных и программ. Доступ к элементам оперативной памяти прямой, то есть каждый байт памяти имеет свой индивидуальный адрес, по которому и осуществляется доступ.

Объем ОЗУ современных персональных компьютеров обычно составляет от 128 до 512 Мбайт. Для работы с офисными приложениями (текстовым редактором, электронными таблицами) бывает достаточно и 128 Мбайт ОЗУ. Если же предполагается использовать профессиональные графические редакторы (например, для обработки цифровых фотографий или видеозаписей), 512 Мбайт ОЗУ — это необходимый минимум.

В современных процессорах имеется сверхоперативная память или кэш (англ. cache — запас) — очень быстрое ЗУ небольшого объема. Кэш используется при обмене данными между процессором и оперативной памятью, позволяя скомпенсировать разницу в скорости обработки информации процессором и несколько менее быстродействующей оперативной памятью.

Для эффективной работы компьютера нужно свести к минимуму время бездействия каждой из его составляющих (ОЗУ, ЦП, периферийных устройств). Однако проблема состоит в том, что время выполнения соответствующих операций отличается в тысячи раз. В итоге, внутренняя скорость работы процессора отличается от скорости доступа к дисковым данным в 1 млн. раз. Для того чтобы сбалансировать эти скорости, используются различные средства управления памятью. В частности, для решения проблемы различия между скоростью доступа к ОЗУ и скоростью работы ЦП используется кэш — быстродействующая буферная память небольшого объема ( Кбайт — 2 Мбайт). В нем содержатся данные и команды, которые только что были использованы процессором. Преимущество кэша состоит в том, что хранящиеся в нем данные доступны для процессора. При этом надо учитывать, что если в кэше нет необходимых данных, то из памяти извлекается целый блок данных, содержащий помимо данных, затребованных по некоторому адресу, также и данные, хранящиеся в нескольких последующих адресах. Таким образом, кэш позволяет компьютеру работать так, как если бы скорость ОЗУ совпадала со скоростью ЦП.

Кэш-памятью управляет специальный контроллер, который определяет, какие данные и команды вероятнее всего понадобятся в ближайшее время процессору, и подкачивает их в кэш-память. Если в кэш подкачаны нужные данные, их извлечение из памяти происходит без задержки. Если же требуемая информация в кэше отсутствует, то процессор считывает ее непосредственно из ОЗУ.

К устройствам специальной памяти относят постоянную память, перепрограммируемую постоянную память, память, питаемую от батарейки, видеопамять и некоторые другие виды памяти.

Постоянная память или постоянное запоминающее устройство (ПЗУ), или ROM (англ. Read Only Memory — память только для чтения) представляет из себя энергонезависимый вид памяти.

Из ПЗУ можно только считывать хранящуюся в нем неизменяемую информацию, которая специальным образом «зашивается» (профессиональный термин) в устройство в процессе его изготовлении для постоянного хранения.

Перепрограммируемая постоянная память (англ. Flash Memory — мгновенная память) — также энергонезависимая память, но допускающая многократную перезапись своего содержимого с дискеты или диска.

В первую очередь, в постоянную память записывают программу, управляющую работой самого процессора. В ПЗУ также хранятся программы управления дисплеем, клавиатурой, принтером, внешней памятью, программы запуска и остановки компьютера.

Важнейшая микросхема ПЗУ — глава BIOS (англ. Basic Input/ Output System — базовая система ввода-вывода). Она хранит совокупность программ, предназначенных для автоматического тестирования устройств после включения питания компьютера и загрузки операционной системы в оперативную память. Эта глава, с одной стороны, является компонентом аппаратной части компьютера. С другой стороны (с точки зрения хранимой информации), BIOS — важная глава любой операционной системы, то есть компонент программной части.

Разновидность ПЗУ — специальная память с невысоким быстродействием и минимальным энергопотреблением от элемента питания, которая используется для хранения информации о конфигурации и оборудовании компьютера. Содержимое этой памяти изменяется специальной программой установки Setup (англ. Set up — устанавливать), записанной в BIOS.

Для хранения графической информации используется видеопамять (VRAM). Это разновидность ЗУ, предназначенная для хранения закодированных изображений. Видеопамять организована таким образом, что ее содержимое доступно двум устройствам — и процессору, и дисплею. Именно благодаря использованию видеопамяти изображение на экране меняется одновременно с обновлением видеоданных в памяти.

Внешняя память или внешнее запоминающее устройство (ВЗУ), используется для длительного хранения программ и данных. Целостность хранящейся здесь информации не зависит от того, включен или выключен компьютер. В отличие от ОЗУ, внешняя память не связана с процессором напрямую. Обобщенно движение информации от ВЗУ к процессору и обратно происходит по цепочке, показанной на рис. 2.

К устройствам внешней памяти компьютера относятся так называемые накопители: на жестких и гибких магнитных дисках, на компакт-дисках и магнито-оптических компакт-дисках, на магнитной ленте (стримеры), на флэш-накопителях и др.

Накопители на гибких магнитных дисках Гибкий диск, или дискета (англ. floppy disk) — это гибкий пластиковый диск в защитной оболочке. Дискеты используют для переноса данных с одного компьютера на другой. Устройство для работы с дискетами часто обозначают аббревиатурой FDD (англ. Floppy Disk Drive — устройство для работы с гибкими дисками).

Основой записи, хранения и считывания информации служат магнитный и оптический принципы. В частности, при работе с гибкими и жесткими магнитными дисками используется магнитный принцип, когда запись информации производится на магнитный носитель (диск, покрытый ферромагнитным лаком) с помощью магнитных головок. Способ записи двоичной информации заключается в том, что магнитные элементы выстраиваются вдоль дорожек диска в направлении приложенного магнитного поля своими северныВЗУ ОЗУ Кэш ЦП ми и южными полюсами. При этом устанавливается однозначное соответствие между двоичной информацией и ориентацией магнитных доменов.

Глава 1. Аппаратные средства персональных компьютеров

Математика и информатика

Часть 2

Составитель В.Г. Пушкарев

Математика и информатика. Часть 2– Аппаратные средства и операционные системы персональных компьютеров. / Кубанский социально-экономический институт. Составитель В.Г. Пушкарев. – Краснодар, 2003. –стр.

Учебное пособие для студентов КСЭИ, обучающихся на факультетах – экономическом, юридическом, журналистики, социально-культурного сервиса и туризма. Оно соответствует требованиям Государственного образовательного стандарта высшего профессионального образования по дисциплине «Информатика» или «Математика и информатика» для указанных специальностей.

Печатается по решению научно-методического совета Кубанского социально-экономического института.

канд. технических наук, доцент Мельников Н.М.

канд. технических наук, доцент Нестерова Н.С.

Глава 1. Аппаратные средства персональных компьютеров. 9

1.1. Системная плата. 9

1.1.1. Системная и локальные шины. 9

1.1.2. Микропроцессоры. 10

1.1.3. Оперативное запоминающее устройство (ОЗУ). 18

1.1.4. ПЗУ BIOS. 20

1.1.5. Стандартные порты ввода/вывода. 21

1.2. Устройства хранения информации. 22

1.2.1. Интерфейсы накопителей. 22

1.2.2. Накопители на лентах. 24

1.2.3. Накопители на дисках. 24

1.2.4. Устройства CD-ROM. 25

1.3.3. Видеоадаптеры. 32

1.4.1. Матричные принтеры. 32

1.4.2. Струйные принтеры.. 33

1.4.3. Лазерные принтеры.. 34

1.4. Устройства ввода информации 38

1.4.1. Клавиатура. 38

1.6. Звуковая карта 40

1.7. Сетевая карта 40

Контрольные вопросы.. 40

Технология работы 1. 41

Глава 2. Операционная система Windows. 43

2.1. Общие положения и история Windows. 43

2.2. Основные характеристики WINDOWS 98. 44

2.2.1. Аппаратное обеспечение для Windows 98. 46

2.2.2. Управление манипулятором мышь. 46

2.2.3. Загрузка Windows и завершение работы.. 47

2.2.4. Пользовательский интерфейс. 48

Контрольные вопросы.. 48

Технология работы 2. 49

Глава 3. Рабочий стол и окна Windows 98 50

3.1. Рабочий стол. 50

3.1.1. Общие сведения. 50

3.1.2. Настройка рабочего стола. 52

3.1.3. Панель задач. 54

3.1.4. Меню Пуск. 55

3.2. Работа с окнами 58


3.2.1. Отображение окна на экране. 58

3.2.2. Работа с меню.. 60

3.2.3. Диалоговое окно и его основные элементы.. 62

Контрольные вопросы. 66

Технология работы 3. 67

Глава 4. Работа с файлами и папками 70

4.1. Окно Мой компьютер 70

4.2. Проводник (Windows Explorer) 71

4.2.1. Навигация по файловой структуре. 72

4.3. Файлы и папки 73

4.3.1. Графическое отображение файлов и папок. 73

4.3.2. Свойства файла. 74

4.3.3. Информация о диске. 75

4.3.4. Операции, выполняемые с файлами и папками. 75

4.3.5. Ярлык и его свойства. 78

4.3.7. Портфель. 80

4.3.8. Папка Избранное. 80

Контрольные вопросы.. 80

Технология работы 4. 81

Глава 5. Работа над документами в Windows 84

5.1. Создание, открытие, сохранение и печать документа 84

5.1.1. Создание документа. 84

5.1.2. Открытие документа. 84

5.1.3. Сохранение документа. 85

5.1.4. Закрытие окна документа и выход из программы.. 86

5.1.5. Печать документа. 86

5.2. Стандартные программы для работы с документами 87

5.2.1. Текстовый редактор Блокнот. 87

5.2.2. Текстовый редактор Wordpad. 87

5.2.3. Графический редактор Paint 88

5.2.4. Программа Imaging. 92

5.3. Обмен данными между программами 93

5.3.1. Перемещение и копирование фрагментов с помощью.. 93

буфера обмена. 93

5.3.2. Вставка нового объекта в текстовый документ. 93

5.4. Технологии OLE и DCOM 94

5.5. Таблица символов 95

5.6. Использование мультимедиа 95

5.6.1. Проигрыватель Windows. 96

Контрольные вопросы.. 97

Технология работы 5. 98

Глава 6. Работа в локальной сети и Интернете 100

6.1. Настройка Windows 98 для работы в сети 100

6.1.1. Предоставление файлов и принтеров в общее пользование. 100

6.1.2. Идентификация компьютера в сети. 100

6.1.3. Управление доступом к ресурсам компьютера. 101

6.1.4. Окно Сетевое окружение. 101

6.2. Удаленный доступ к сети 102

6.2.1. Окно Удаленный доступ к сети. Подключение к сети. 103

6.3. Интернет и его возможности 103

6.3.1. Подключение к Интернету. 104

6.3.2. Обозреватель Internet Explorer и поставляемые с ним приложения. 104

6.3.3. Запуск обозревателя Internet Explorer 105

6.3.4. Поиск информации в Интернете. 106

6.3.5. Подписка на Web-страницы.. 107

6.3.6. Назначение Outlook Express. 107

6.3.7. Окно Outlook Express. 107

6.3.8. Подготовка электронного письма в Outlook Express. 108

6.3.9. Адресная книга. 108

Контрольные вопросы.. 109

Технология работы 6. 109

Глава 7. Архивация файлов. 111

7.1. Архиватор WinZip 111

7.2. Архиватор WinRar 114

7.3. Применение программ-архиваторов для скрытия и защиты файлов 114

Контрольные вопросы.. 115

Технология работы 7. 115

Глава 8. Обслуживание дисков. Настройка и адаптация компьютера. 117

Контрольные вопросы.. 117

Технология работы 8. 118

Глава 9. Вирусы и антивирусная защита 119

9.1. Что такое компьютерный вирус? 119

9.2. Испорченные и зараженные файлы 119

9.3. Основные методы защиты от компьютерных вирусов 122

9.4. Профилактика против заражения вирусом 122

9.5. Действия при заражении вирусом 123

9.6. Основные антивирусные программы 124

9.6.1. Программа Doctor Web. 124

9.6.2. Программа Касперского Caspersky AntiVirus. 125

9.6.3. Программа Norton AntiVirus 2000. 126

Контрольные вопросы.. 127

Технология 9.1 – работа с Dr Web32W. 128

Технология 9.2 – работа с Caspersky AntiVirus. 128

Технология 9.3 – работа с Norton AntiVirus 2000. 129

Глава 10. Операционная система MS DOS. 130

10.1. Состав MS DOS 130

10.2. Использование команд MS DOS 133

Контрольные вопросы.. 135

Технология работы 10. 136

Глава 11. Программа Norton Commander. 139

11.1. Norton Commander: общие сведения 139

11.2. Возможности Norton Commander 139

11.3. Работа с файлами и каталогами 140

11.3.1. Выбор группы файлов. 140

11.3.2. Просмотр и редактирование файлов. 141

11.3.3. Копирование, переименование и пересылка файлов и каталогов. 143

11.3.4. Удаление файлов и каталогов. 145

11.3.5. Поиск файлов на диске. 145

11.3.6. Печать файлов. 147

11.3.7. Расщепление и слияние файлов. 147

11.3.8. Работа с каталогами. 147

11.3.9. Работа с дисками в Norton Commander 148

11.3.10. Справка по использованию функциональных клавиш Norton Commander 150

Контрольные вопросы.. 152

Технология 11. 153

Приложение 1. Глоссарий по аппаратным средствам ПК. 155

Приложение 2. Глоссарий по Windows. 160


Введение.

Персональный компьютер (ПК) это техническое устройство обработки информации. Кроме обработки информации, компьютервыполняет функции ввода, хранения и вывода информации.

Компьютер работает по программе. Программа представляет собой последовательность специальных команд, которые выполняются одна за другой, сначала первая, потом вторая, третья, и т. д., пока не выполнится последняя команда. Последова­тельность команд может быть изменена при помощи команд, передающих управле­ние на выполнение других команд, не обязательно следующих за текущей командой. Таким образом, некоторые последовательности команд могут выполняться не­однократно в течение нескольких циклов.

Для выполнения команд программа размещается на устройстве, которое называется оперативной па­мятью (ОЗУ). Каждая команда размещается в отдель­ной ячейке ОЗУ, имеющей свой адрес, по которому может быть осуществлен доступ к ней. В ОЗУ размещаются также данные, с которыми работают команды. Устройство управления микропроцессора, имея адрес ячейки памяти, в которой находится первая команда программы, извлекает эту команду и передает на выполнение в арифметико-логическое устройство микропроцессора. После выпол­нения этой команды из следующей ячейки памяти извлекается очередная коман­да и передается на выполнение. Набор команд, которые может выполнить арифметико-логическое устройство, определяется при разработке микропроцессора. В общем случае команды могут задавать выполнение над данными арифметических или логических операций, чтение данных из ОЗУ, запись данных в ОЗУ, чтение данных из внешних устройств, запись данных на внешние устройства. Большинство устройств компьютера работает в синхронном режиме. Для выработки специальных импульсов для синхронизации, на­пример, работы микропроцессора и системной шиныслужиттактовый ге­нератор.

Отметим, что при выключении ПК все содержимое ОЗУ стирается; программы и данные заносятся в ОЗУ при загрузке операционной системы и других программ с носителей, сохраняющих информацию при выключении питания – с жестких или гибких дисков, с компакт-дисков. Аппаратные средства ПК рассмотрены в главе 1.

Основная программа, без которой невозможна работа на ПК – это операционная система. Она связывает между собой аппаратные средства, прикладные программы и пользователя. Среди многих операционных систем на ПК в основном используется операционная система (ОС) Windows фирмы Microsoft, и ей в данном пособии уделяется основное внимание (главы 2 – 9). Последние две главы посвящены предшественнице Windows и ее основе – операционной системе DOS (глава 10), а также наиболее популярной оболочке DOS (часто используемой и в Windows) – программе Norton Commander (глава 11).

Данное учебно-методическое пособие (часть 2) в основном предназначено для практической работы на персональном компьютере, но оно содержит также и необходимую теоретическую часть для самостоятельных занятий и выполнения контрольных работ.

Пособие состоит из 11 глав, включающих контрольные вопросы по материалам главы. В каждой главе приведены контрольные вопросы, задания на практические работы в компьютерном классе с подробной инструкцией (технологией) по их выполнению. В приложении 1 приведен глоссарий по аппаратным средствам ПК с рассмотренными в пособии понятиями и некоторыми новыми понятиями, с которыми более подробно студенты могут ознакомиться по литературе (часть 1). В приложении 2 приведен глоссарий по операционной системе Windows.

Глава 1. Аппаратные средства персональных компьютеров.

Персональный компьютер включает в себя системный блок, монитор, клавиатуру и мышь. Эта минимальная стандартная конфигурация может быть дополнена принтером, сканером, устройствами мультимедиа и сетевым оборудованием.

Системный блок представляет собой корпус, в котором расположены системная (материнская) плата, микросхемы ОЗУ, приводы жесткого и гибкого дисков, приводы компакт-дисков, системные и локальные шины, порты ввода-вывода информации, видеоадаптер, сетевые и речевые карты, элементы сигнализации и управления, блок питания.

Ниже рассмотрены основные элементы аппаратных средств ПК.

Системная плата.

Системная (материнская) плата является основной частью компьютера, при по­мощи которой части компьютера объединяются в одно целое. Системная плата представляет собой большую печатную плату, на которой располагаются основ­ные электронные элементы компьютера:

• системная и локальные шины;

• кварцевый резонатор, BIOS, батарейка питания;

• разъемы (слоты) для дополнительных устройств.

Материнские платы унифицированы по типоразмерам.

В качестве примера приведены некоторые типы современных материнских плат корпорации Intel: Intel® D845PEBT2, D845PESV, D845GEBV2, D845GERG2, D845GVAD2, D850EMV2. Эти платы для настольных ПК совместимы с процессорами Pentium® 4 с технологией Hyper-Threading. Если версия BIOS Вашей системной платы Intel для настольных ПК выпущена раньше ноября 2002 г., обязательно установите новую версию BIOS.

П. Нортон программно-аппаратная организация компьютера ibm pc

Название П. Нортон программно-аппаратная организация компьютера ibm pc
страница 1/43
Дата конвертации 19.02.2013
Размер 0.53 Mb.
Тип Тексты

ПРОГРАММНО-АППАРАТНАЯ ОРГАНИЗАЦИЯ КОМПЬЮТЕРА IBM PC

(INSIDE THE IBM PC.ACCESS TO ADVANCED FEATURES AND PROGRAMMING)

Prentice-Hall Publishing Comp., 1984

Перевод с английского

ГЛАВА 1. ВВЕДЕНИЕ В СФЕРУ ПЕРСОНАЛЬНЫХ КОМПЬЮТЕРОВ

1.1. Краткий обзор содержания книги
1.2. Вспомогательные обучающие средства
1.3 Используемые программные средства, языки программирования и тексты программ
1.4. Возможные аспекты рассмотрения проблемы
1.5. Обзор оригинальных источников, используемых в данной работе 1.6. Некоторые особенности изложения материала

Приложение 1.1. Текст программы визуализации всех символов на экране дисплея (язык Бейсик)

ГЛАВА 2. АРХИТЕКТУРА ТЕХНИЧЕСКИХ СРЕДСТВ

2.1. Микропроцессор — центральный узел персонального компьютера 2.2. Краткие сведения об остальных компонентах компьютера 2.3. Функциональные назначения этих компонентов
2.4. Использование разъемов расширения
2.5. Дополнительные сведения о технических средствах
2.6. Три аспекта рассмотрения архитектурных решений
2.7. Возможности комплектации IBM/PC

ГЛАВА 3. ПРИНЦИПЫ ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ IBM/PC

3.1. Организация памяти персонального компьютера
3.2. Принципы адресации
3.3. Сверхоперативная память на регистрах
3.5. Прерывания
3.6. Стеки
3.7. Порты

Приложение 3.1. Текст программы поиска активного участка памяти (Бейсик)
Приложение 3.2. Текст программы обработки прерываний (Ассемблер) Приложение 3.3. Текст программы поиска активных портов (Паскаль) Приложение 3.4. Текст программы считывания данных из порта (Ассемблер)

ГЛАВА 4. АРХИТЕКТУРА И ВОЗМОЖНОСТИ ОПЕРАЦИОННОЙ СИСТЕМЫ

4.1. Для чего нужны операционные системы
4.2. Шесть основных модулей ДОС
4.3. Нижний уровень программной поддержки — система BIOS-ПЗУ 4.4. Процедура начальной загрузки — структура процесса 4.5. Операции с периферийным устройством — компонента IBMBIO.COM 4.6. Ядро операционной системы — компоненты IBMDOS.COM 4.7. «Внутренние» компоненты (команды) операционной системы — компонента COMMAND.COM
4.8. «Внешние» команды операционной системы — особенности выполнения и загрузки
4.9. Функции обслуживания пользователем операционной системы

ГЛАВА 5. ОРГАНИЗАЦИЯ ВНЕШНЕЙ ПАМЯТИ

5.1. Устройство гибкого магнитного диска (дискеты)
5.2. Форматы хранения информации
5.3. Типы дискет и проблемы защиты от копирования
5.4. Стандартный накопитель информации на гибких магнитных дисках 5.5. Принципы хранения файлов
5.6. Организация справочников
5.7. Структура таблицы размещения файлов
5.8. Стратегия размещения файлов
5.5. Файлы в текстовом формате
5.10. Форматы записей данных
5.11. Форматы программных (исполняемых файлов)

Приложение 5.1. Текст программы анализа структуры справочника (Паскаль)
Приложение 5.2. Текст программы анализа структуры таблицы размещения файлов (Паскаль)
Приложение 5.3. Текст программы обработки справочника и таблицы размещения файлов (Паскаль)

ГЛАВА 6. РАБОТА С ПЗУ

6.1. Организация ПЗУ и его использование
6.2. Анализ содержимого ПЗУ средствами программы DEBUG 6.3. Анализ содержимого ПЗУ — метод деассемблирования
6.4. Анализ содержимого ПЗУ — реконструкция интерпретатора языка Бейсик
6.5. Существующие версии BIOSa
6.6. Механизм выборки информации из ПЗУ
6.7. Описание специальных прерываний

Приложение 6.1. Текст программы проверки метки версии ПЗУ (Паскаль)

ГЛАВА 7. ОПЕРАЦИИ С ДИСКАМИ

7.1. Три уровня дисковых операций
7.2. Средства поддержки дисковых операций уровня BIOS-ПЗУ 7.3. Параметры дисков и методы защиты от копирования

ГЛАВА 8. ВИДЕОДОСТУП — ТЕКСТОВЫЙ РЕЖИМ

8.1. Типы видеомониторов
8.2. Принципы отображения информации
8.3. Метод хранения копии изображения в оперативной памяти 8.4. Страничный механизм цветного графического дисплея 8.5. Атрибуты изображений
8.6. Использование цвета
8.7. Режим прямого управления видеомонитором
8.8. Управление перемещением курсора
8.9. Стандартный режим управления видеомонитором
8.10. Псевдографический режим
8.11. Средства управления видеодоступа уровня BIOS-ПЗУ

Приложение 8.1. Текст программы демонстрации возможностей управления цветом (Бейсик)
Приложение 8.2. Текст программы генерации изображений (Паскаль)

ГЛАВА 9. ВИДЕОДОСТУП — ГРАФИЧЕСКИЙ РЕЖИМ

9.1. Основы машинной графики
9.2. Понятие элемента отображения (пиксель)
9.3. Отображение пикселей на экране
9.5. Генерация текстов в графическом режиме

Приложение 9.1. Текст программы генерации графических образов (Паскаль)

ГЛАВА 10. БЛОК КЛАВИАТУРЫ

10.1. Принципы построения
10.2. Механизм смены внутренних кодов
10.3. Клавиши управления
10.4. Программная поддержка операций с клавиатурой уровня BIOS-ПЗУ 10.5. Работа с клавиатурой в рамках языковых процессоров

Приложение 10.1. Текст программы демонстрации возможностей управления клавиатурой (Бейсик)

ГЛАВА 11. ДОПОЛНИТЕЛЬНЫЕ ВОЗМОЖНОСТИ

11.1. Асинхронный коммуникационный адаптер
11.2. Адаптер устройства печати
11.3. Интерфейс с накопителем информации на магнитной кассете 11.4. Дополнительные процедуры обслуживания уровня BIOS-ПЗУ 11.5. Генерация звука

Приложение 11.1. Текст программы генерации звука с использованием таймера (Ассемблер)

Глава 1. ВВЕДЕНИЕ В СФЕРУ ПЕРСОНАЛЬНЫХ КОМПЬЮТЕРОВ

Книга, предлагаемая читателю, рассказывает о чудесах — о тех чудесах, которые позволяет творить Персональный Компьютер фирмы «IBM» (IBM/PC).
Появление персонального компьютера фирмы «IBM» знаменовало собой фактическое введение нового и очень высокого стандарта качества и производительности персональных компьютеров. Те, кто уже знал и понимал возможности персональных компьютеров, увидели в IBM/PC новое средство, превосходящее все то что существовало до сих пор. Те же, кто считал персональные компьютеры не более чем игрушками, начали осознавать действительную ценность этих компьютеров в качестве полезнейшего рабочего инструмента инженера или ученого.
Эта книга отличается от большинства книг, знакомящих читателей с компьютерами. Она рассчитана на тех читателей, которые не желают останавливаться на сведениях для начинающих, а хотят узнать действительные возможности персонального компьютера фирмы «IBM».
Компьютер IBM/PC позволяет реализовать множество интереснейших возможностей, о которых будет рассказано в данной книге. Эта книга адресована всем, кого действительно интересует как работает IBM/PC и что можно делать с ее помощью, независимо от того, является ли читатель опытным профессионалом или начинающим пользователем компьютеров.
Книга позволяет не только понять как функционирует IBM/PC, но и обьясняет как можно его использовать на практике. Она предлагает дополнительный и более глубокий материал об IBM/PC для всех, кто в нем нуждается. Мы поможем Вам понять не только принципы функционирования машины, Но и ее потенциальные возможности. Книга содержит множество советов и практических рекомендаций, касающихся программирования для IBM/PC. Но не следует считать эту книгу руководством по программированию для IBM/PC, в основном она посвящена возможностям самого компьютера.

1.1. Краткий обзор содержания книги

Эта книга в основном посвящена программам (или программному обеспечению), поскольку именно они реализуют большинство возможностей компьютера. Но помимо этого необходимо рассмотреть и аппаратные средства компьютера — этому посвящена глава 2.
В главе 3 рассматривается функционирование центрального узла компьютера — собственно микропроцессора. Операционная система РС-DOS кратко описывается в главе 4. В этой главе приведены пояснения принципов работы ДОС и в качестве дополнительного материала описаны программные средства, обеспечивающие доступ к различным возможностям ДОС.
Далее, в главе 5, рассматривается организация внешней памяти и способы хранения данных на гибких магнитных дисках. Примеры программ показывают способы расшифровки служебной информации об организации хранения данных на дискете, которая обычно скрыта от пользователя.
Глава 6 посвящена программному обеспечению, которое хранится в ПЗУ (постоянном запоминающем устройстве) IBM/PC. В этой главе показано как можно пользоваться этими программами. Этот материал подготавливает почву для изучения глав с 7 по 11, в которых, шаг за шагом, описываются служебные программы, хранящиеся в ПЗУ. Каждая из этих глав сопровождается примером программ, позволяющих использовать те или иные возможности компьютера.
Глава 7 описывает доступ к процедурам работы с дискетами. Главы 8 и 9 описывают работу с дисплеем, соответственно в алфавитно-цифровом и графическом режимах.
Глава 10 посвящена использованию клавиатуры, а глава 11 подводит итоги рассмотрения всего предыдущего материала.
Приложения этой книги включают краткий глоссарий компьютерной терминологии, введение в Паскаль и описание интерфейса между программами, написанными на ассемблере, и программами на Паскале или другом языке высокого уровня.

1.2. Вспомогательные обучающие средства

Если Вы просто хотите узнать побольше об IBM/PC, то Вам не потребуется ничего, кроме этой книги. Однако, чтобы применить полученные знания на практике этого будет недостаточно, потребуется, как минимум, сам компьютер.
Чтобы воспользоваться программами, приведенными в этой книге, потребуется IBM/PC с 64К байтами памяти и одним дисководом. Все программы могут работать как с монохромным дисплеем, так и с цветным графическим адаптером. Потребуется также операционная система ДОС и поставляемые вместе с нею средства, такие как программа DEBUG. Можно воспользоваться любой версией ДОС: исходной версией 1.00, неофициальной и временной версией 1.05, усовершенствованной версией 1.10 или ДОС 2.00.
Чтобы как можно полнее использовать все возможности, предоставляемые IBM/PC, Вам потребуется дополнительный пакет программ на гибких магнитных дисках, прилагаемый к этой книге. Средства доступа ко всем возможностям IBM/PC были разработаны специально для этой книги. Содержимое пакета описывается в приложении 5.
Вам не нужно будет использовать Макроассемблер фирмы «IBM» для использования представленных в книге процедур доступа, написанных на ассемблере. Все эти программы включены в пакет программ в виде готовых к использованию обьектных модулей. Однако, если Вам захочется внести изменения в ассемблерную программу, чтобы адаптировать ее к своим нуждам, то потребуется и ассемблер, и необходимо будет освоить язык ассемблера.
Один из разделов этой книги представляет собой простое введение в использование ассемблера.
Чтобы использовать приведенные в книге программы на языке Паскаль либо сами по себе, либо в составе Ваших собственных программ, Вам потребуется компилятор языка Паскаль для IBM/PC.
И, наконец, Вам может потребоваться копия «Сервисных программ Нортона» (The Norton Utilities). Она включает программу восстановления поврежденных дискет (FileFix), уничтоженных файлов (UnErase), модификации секторов на дискете (SecMod) и управления скрытыми файлами (FileHide и BatHide); реорганизации справочников файлов (DiskOpt и FileSort) и управления экранным режимом (Reverse, ScrAtr и Clear), а также несколько других полезных служебных программ.


1.3. Используемые программные средства, языки программирования и тексты программ

В этой книге будет приведено множество программ и мы сразу же приступим к рассмотрению первой из них, текст которой приведен в приложении 1-1. Эта программа написана на языке БЕЙСИК и выдает на экран все 256 кодов символов, отображаемых дисплеем IBM/PC. Многие пользователи, как это ни удивительно, никогда не видели всего набора символов, так что это представляет для них интерес. Просмотр сразу всех возможных символов может оказаться полезным для выбора из их числа таких символов, которые будут использоваться для организации специальных эффектов. Программа отображает символы в виде таблицы по 16 символов в каждом ряду. Если необходимо установить порядковый номер любого символа, то можно использовать функцию CHR$ языка БЕЙСИК. Так первая строка содержит символы от CHR$(0) до CHR$(15), а вторая CHR$(16)-CHR$(81). Шестнадцатиричные коды символов определяются по меткам строк и столбцов.
В примерах программ, приведенных в этой книге, используются три языка программирования: БЕЙСИК, Паскаль и язык ассемблера. Интерпретатор языка БЕЙСИК имеется в любом варианте IBM/PC, поэтому БЕЙСИК используется во всех случаях, когда им целесообразно воспользоваться. Однако БЕЙСИК не слишком хорошо приспособлен для решения серьезных задач, поэтому, в основном используется язык Паскаль.
Паскаль приобрел большую популярность в мире персональных компьютеров благодаря своим возможностям, компактности и надежности. У Паскаля имеются и очень сильные конкуренты — в первую очередь языки Си и Форс. Однако, для нас Паскаль имеет два важных преимущества. Во-первых, он проще и его легче изучить, чем языки Си и Форс и во-вторых, что наиболее важно, фирма «IBM» поставляет Паскаль для своих персональных компьютеров с самого начала. И коль скоро нам необходим какой-то общий язык общения, большая часть программ в этой книге написана на Паскале.
Если вы не знакомы с языком Паскаль, не отчаивайтесь, наиболее простой способ немного изучить этот язык заключается в чтении примеров, приведенных в книге. Они были специально написаны как можно доступнее и подобраны таким образом, чтобы постепенно обучать читателя. Кроме того, приложение 2 содержит краткое руководство по языку Паскаль, демонстрирующее его возможности и стиль программирования, поясняющее наиболее важные компоненты языка.
Я настоятельно рекомендую язык Паскаль всем, кто еще не выбрал, на каком языке программировать на IBM/PC.
Если Вы собираетесь использовать другой язык, то примеры программ на Паскале, приведенные в этой книге, все равно будут полезны. Они показывают приемы работы на IBM/PC, которые можно перенести и в другие языки программирования.
Многие из наиболее мощных и интересных возможностей IBM/PC можно задействовать только с помощью программ, написанных на языке ассемблера. В
этой книге мы рассмотрим все эти возможности и способы их использования.
Чтобы обеспечить Вам наиболее благоприятные возможности для их использования в книге приведен полный набор программ, написанных на языке ассемблера, которые представят Вам доступ ко всем возможностям IBM/PC и операционной системы ДОС.
В приложении 3 описываются способы подключения модулей, написанных на языке ассемблера. Потребности описания относятся к языку Паскаль, но они практически в том же виде могут быть применены к любому языку программирования, который использует стандартные механизмы вызова программ.
Специально для этой книги было написано небольшое число программ.Одни — с чисто иллюстративным назначением — чтобы продемонстрировать некоторые приемы работы. Другие программы предназначены для помощи в получении информации о Вашем компьютере. Третью группу составляют программные средства, обеспечивающие Вам доступ ко множеству важных возможностей, предоставляемых IBM/PC. По возможности листинги этих программ были включены в эту книгу , и в первую очередь, это относится к тем программам, изучить которые читателю наиболее полезно. Однако, некоторые из вспомогательных программ лучше не изучать, а непосредственно использовать, книга содержит тексты только тех программ, которые полезно изучить, а все остальные программы включены в специальный пакет, записанный на дискете, прилагающейся к данной книге.
Этот пакет содержит все программы, листинги которых приведены в книге, и многие другие полезные программы. Содержимое пакета описывается в приложении 5.
Программы, написанные на языке ассемблера, записаны на дискете как в виде исходного текста, так и в виде готовых к использованию обьектных модулей. Если Вы захотите внести в эти программы какие-либо изменения, то Вам пригодится исходный текст. Для использования готовых программ Вам не нужно изучать язык ассемблера и использовать ассемблер. Программы на Паскале также представлены и в виде исходного текста, и в виде готовых, скомпилированных модулей, которые готовы к использованию.
В пакет программ включена одна вспомогательная программа, DiskLook.
Эта программа позволяет просматривать всю информацию, хранящуюся на гибких магнитных дисках. Она может вывести перечень файлов, упорядоченный по именам, датам или размерам или имена всех файлов, которые были удалены.
Программа DiskLook позволяет просмотреть распределение дискового пространства, показывает расположение любого файла и и позволяет считывать данные с любого места на дискете.

1.4. Три пересекающиеся области

Хотя не все это замечают, но появление IBM/PC привело к возникновению трех пересекающихся областей интересов. Чтобы это стало очевидным, должно пройти определенное время, но читатель должен знать о них и об их связи с данной книгой.
Появление персонального компьютера фирмы «IBM» было, как ни странно это звучит, появлением первого IBM/PC-подобного компьютера; первого, но не единственного. Кроме того, появилась операционная система фирмы «Майкрософт», MS-DOS; версия этой операционной системы для IBM/PC получила название PC-DOS, хотя можно встретить и названия IBM-DOS и просто ДОС.
Отсюда и возникают три области интересов. Во-первых, это интерес к самому компьютеру IBM/PC. Далее, это интерес к компьютерам в большей или меньшей степени имитирующим IBM/PC и, наконец, это интерес к семейству компьютеров, использующих операционную систему MS-DOS.
Между этими областями много общего, так что любая книга, посвященная одной из областей, содержит обширный материал и по остальным. Эта книга посвящена первопричине появления всех этих областей интереса — персональному компьютеру фирмы «IBM», но большая часть того о чем пойдет речь, может пригодиться и тем, кто интересуется IBM/PC-подобными компьютерами и тем, кто интересуется семейством компьютеров, работающих под управлением операционной системы MS-DOS.
Время от времени, при изложении материала этой книги, когда можно провести такое разделение, я буду указывать, что относится, а что не относится к остальным двум областям.

1.5. Источники информации

В такой книге нельзя описать абсолютно все аспекты и подробности работы IBM/PC. Ниже приведен список наиболее важных и полезных источников информации, которыми Вы можете воспользоваться, если потребуются более подробные сведения.
Практически все сведения, приведенные в данной книге, извлечены из этих источников. В отличие от многих других персональных компьютеров IBM/PC сопровождался очень широким кругом открытых источников информации.
Это произошло благодаря позиции фирмы «IBM», состоящей в том, чтобы машина была как можно более доступна разработчикам программного обеспечения и аппаратных расширений. В качестве автора этой книги, я не имел доступа к каким-либо особенным секретам, какие были бы недоступны читателям. Мне потребовалось только переработать общедоступную информацию, извлечь из нее наиболее существенное и выделить информацию, представляющую интерес для наиболее широкого круга читателей.
Если Вам потребуется более подробная информация, чем та которая содержится в этой книге, Вы можете обратиться к следующим источникам:
наиболее богатый источник информации — это собственное техническое руководство по Персональному компьютеру фирмы «IBM», содержащее помимо технических подробностей, детальное описание ROM-BIOS, т.е., хранящейся в ПЗУ базовой системы ввода-вывода. Эти программы обеспечивают наиболее функциональные программные средства для управления IBM/PC. Приведен листинг BIOS на языке ассемблера, в котором можно разобраться только в том случае, если Вы хорошо знаете язык ассемблера микропроцессора 8086 фирмы «Интел». Тем не менее, листинг системы BIOS представляет собой настоящий клад информации о служебных подпрограммах, доступных пользователю. Даже если Вы незнакомы с языком ассемблера, описания служебных подпрограмм и способ их организации помогут Вам понять организацию этого компьютера.
(Приводятся только листинги системы BIOS, а листинг записанного в ПЗУ интерпретатора языка Бейсик (ROМ-BASIC) не приводятся, хотя его можно получить с помощью команды DEBUG операционной системы, правда без комментариев.)
Кроме того, в руководстве приведены две очень удобные таблицы, содержащие все 256 кодов символов, используемых IBM/PC и функции специальных символов-атрибутов, управляющих цветом текста, отображаемого на экране IBM/PC.
Еще одним полезным источником информации может послужить руководство, поставляемое вместе с операционной системой DOC. В приложениях к этому руководству можно найти полезную информацию о форматах дискет, соглашениях для служебных процедур ДОС, блоках управления файлами, приставках сегментов программ и так далее. Само руководство по ДОС несколько беднее, чем большинство наших источников информации, поскольку оно не содержит подробной технической информации о ДОС. Руководство содержит очень полезную вспомогательную информацию и некоторые рекомендации.
Чтобы лучше понять функционирование микрокомпьютера, на основе которого функционирует IBM/PC, можно обратиться к нескольким книгам по микропроцессорам 8086/8088 фирмы «Интел». Особенно полезными мне показались две книги. Наиболее доступно принципы организации и работы микропроцессора 8086 представлены в книге «The 8086/8088 Primer», написанной Стефаном П. Морзом (Hayden,1980). Более глубоко микропроцессор описывается в книге «The 8086 Book», Рассела Ректора (Osborne/McGrawHill,1980).
В качестве справочника по программированию на языке Паскаль можно воспользоваться стандартным руководством по компилятору языка Паскаль для IBM/PC. Это не слишком удачное введение в Паскаль, но только в этом руководстве описываются особенности конкретной версии языка Паскаль для IBM/PC. Чтобы изучить язык можно выбрать одну из книг по Паскалю для начинающих, которыми переполнены книжные магазины. Если же Вы обладаете хорошей подготовкой, достаточно прочитать руководство по компилятору языка Паскаль полностью. Практически все технические детали, касающиеся использования версии языка Паскаль для IBM/PC либо подробно описаны, либо поясняются примерами. На мой взгляд, авторы этого руководства проделали большую работу, включив все необходимые рекомендации для тех случаев, которые они не могли детально пояснить. (Вы многое сможете узнать о языке Паскаль, внимательно изучив примеры, приведенные в этой книге, и прочитав руководство по языку Паскаль в приложении 2).
Как и в случае с языком Паскаль, рекомендации по программированию на ассемблере можно найти в руководстве по ассемблеру для IBM/PC. Однако, в этом руководстве Вы не найдете набора машинных команд. Он описывается в двух упоминавшихся выше книгах по микропроцессору 8086. Руководство по ассемблеру для IBM/PC очень плохо обьясняет вопросы программирования и практически не содержит необходимой вспомогательной информации, но без него невозможно пользоваться ассемблером. (Приложение 3 к настоящей книге описывает методы об’единения программ, написанных на языках Паскаль и ассемблер, а также содержит ряд полезных советов, которые помогут Вам начать изучение языка ассемблера.)

1.6. Несколько замечаний о способе изложения материала

Введение

Персональные компьютеры (ПК) все прочнее входят в нашу жизнь и занимают в ней далеко не последнее место. Если каких-то 15 лет назад их можно было увидеть только в солидных организациях, то сегодня ПК стоит в каждом магазине, офисе, кафе, библиотеке или квартире.

На сегодняшний день компьютеры в человеческой деятельности используются во многих сферах — для ведения бухгалтерского учета и создания сложных научных моделей, разработки дизайна и создания музыки, хранения и поиска информации в базах данных, обучения, игр и прослушивания музыки. Нужно знать компьютер, уметь им пользоваться. Не каждый человек, который работает на компьютере, представляет себе полностью точный состав ПК.

Профессионалы, работающие вне компьютерной сферы, считают непременной составляющей своей компетентности знание аппаратной части персонального компьютера, хотя бы его основных технических характеристик. Особенно велик интерес к компьютерам среди молодежи, широко использующей их для своих целей.

Актуальность выбранной темы связана с тем, что современный рынок компьютерной техники столь разнообразен, что довольно не просто определить конфигурацию ПК с требуемыми характеристиками. Без специальных знаний здесь практически не обойтись.

В этой связи целью курсовой работы является изучение основных устройств современного ПК. В соответствии с целью были поставлены следующие задачи:

— ознакомиться с историей создания компьютеров

— изучить основные компоненты ПК

— освоить их основные свойства и характеристики

История создания компьютера

Слово «компьютер» означает «вычислитель» то есть устройство для вычислений. Потребность в автоматизации вычислений возникла очень давно. Многие тысячи лет назад использовались камешки, счетные палочки и подобные устройства. Более 1500 лет тому назад были изобретены так называемые счетные доски, их потомком являются всем известные счеты.

В 1642 году французский ученый, физик и философ Блез Паскаль изобрел счетную машину — механическое устройство для сложения чисел. Счетная машина Паскаля была им задумана еще в 1640 году. Работа над счетной машиной продолжалась около пяти лет, было изготовлено около пятидесяти различных моделей, и была завершена в 1645 году. В 1649 году Паскаль получил «королевскую привилегию» (патент), дающую право на изготовление и продажу машины.

Илон Маск рекомендует:  Что такое код msql_free_result

Некоторое количество таких машин действительно было им изготовлено и продано. В дальнейшем было предложено множество различных конструкций механических счетных машин, однако широкое применение они получили только спустя 200 лет, в XIX веке, когда стало возможным их промышленное производство. Такие машины стали называть арифмометрами — они механизировали все четыре действия арифметики: сложение, вычитание, умножение и деление. Арифмометры и их развитие — электромеханические клавишные счетные машины применялись вплоть до 60-х годов прошлого столетия, когда им на смену пришли электронные микрокалькуляторы.

Механические вычислительные машины, о которых шла речь выше, были ручными, то есть требовали участия оператора в процессе вычислений. Для каждой операции нужно было ввести в машину исходные данные и привести в движение счетные элементы машины для выполнения операции. Время от времени нужно было считывать и записывать полученные результаты и контролировать правильность хода вычислений.

Нельзя ли создать автоматическую вычислительную машину, которая осуществляла бы требуемые вычисления без участия человека? Первым поставил такой вопрос и сделал серьезные шаги в обосновании положительного ответа на него замечательный английский ученый, инженер и изобретатель Чарльз Беббидж, который попытался построить автоматическое вычислительное устройство (он назвал его аналитической машиной), работающее без участия человека — под управлением перфокарт.

Аналитическая машина не была построена, но Беббидж сделал более 200 чертежей ее различных узлов, около 30 вариантов общей компоновки машины и изготовил за свой счет некоторые устройства.

В конце XIX и начале XX века получили распространение так называемые счетно-аналитические машины, построенные на развитии идей Паскаля и Беббиджа. Для чтения перфокарт в них стали применять электроконтактные устройства, для привода вращения счетных колес применялся электродвигатель. В дальнейшем были сконструированы машины, в которых хранение чисел осуществлялась в двоичном виде при помощи групп электрореле. Айкен в США, Цузе в Германии и другие конструировали так называемые релейные машины, которые применялись вплоть до начала 60-х годов, конкурируя с уже появившимися тогда электронными вычислительными машинами.

Первая настоящая электронная универсальная вычислительная машина была построена в конце 1945 года; машина получила название ЭНИАК (ENIAC — Electronic Numerical Integrator and Computer, электронный цифровой интегратор и вычислитель). Это сооружение содержало свыше 18 тысяч электронных ламп и потребляло мощность около 150 кВт.

Начиная с 1944 года в работе над созданием электронных вычислительных машин принял участие один из крупнейших американских математиков Джон Фон Нейман. Он в статье «Предварительное рассмотрение логической конструкции электронного вычислительного устройства», опубликованной в 1946 году совместно с Г. Голдстайном и А. Берксом высказал две идеи, которые используются в во всех электронных вычислительных машинах до настоящего времени: использование двоичной системы счисления и принцип хранимой программы. Хранение программы в памяти машины позволяет производить преобразования команд в процессе работы машины, что делает вычислительный процесс гибким.

Компьютеры 40 и 50 годов были очень большими устройствами и были очень дороги. Однако в борьбе за покупателей фирмы, производившие компьютеры стремились сделать свою продукцию компактнее и дешевле. В 1965 году фирма Digital Equipment выпустила первый мини-компьютер PDP-8 размером с холодильник и стоимостью в 20 тыс. долларов. В дальнейшем с изобретением интегральных схем — чипов — появилась возможность еще более уменьшить размеры и удешевить компьютеры. В 1975 году был выпущен первый, коммерчески распространяемый компьютер Альтаир-8800, построенный на основе микропроцессора Intel-8080. Он стоил 500 долларов. Начался рост производства персональных компьютеров.

В 1979 году фирма IBM — мировой лидер в разработке и производстве больших компьютеров решила попробовать свои силы на рынке персональных компьютеров. В 1981 году новый компьютер под названием IBM PC был представлен публике.

Через несколько лет персональные компьютеры фирмы IBM стали ведущими на рынке. Фактически IBM PC стал стандартом персонального компьютера. Сейчас такие компьютеры (совместимые с IBM PC) составляют около 90% всех производимых в мире персональных компьютеров.

Главным достоинством компьютеров IBM является так называемый принцип открытой архитектуры, то есть возможность собирать компьютер из различных блоков, присоединяя их к материнской плате при помощи стандартных разъемов — слотов. Это позволяет увеличивать объем памяти, устанавливать новые устройства для обработки изображений и т.д.

Современный персональный компьютер по своим возможностям превосходит первый, как первая электронная вычислительная машина превосходила счетную машину Паскаля. Однако есть области человеческой деятельности, где их мощности недостаточно. Это относится к обработке очень больших объемов информации в научных исследованиях, инженерных расчетах, создании видеофильмов. В этих случаях позволяют хранить и обрабатывать совершенно немыслимые объемы информации. Если персональный компьютер хранит сотен Гбайт информации и имеет скорость работы в сотни миллионов операций в секунду, то супер-эвм может хранить до тысяч Гбайт информации и обрабатывать ее со скоростью в несколько триллионов операций в секунду.

Для успешной работы на персональном компьютере необязательно знать его устройство. Однако лучше все-таки знать какие устройства входят в состав ПК, основные принципы их работы и характеристики. Это позволит сознательно использовать все технические возможности компьютера, совершенствовать его.

Глава 1 введение в сферу персональных компьютеров

ПРОГРАММНО-АППАРАТНАЯ ОРГАНИЗАЦИЯ КОМПЬЮТЕРА IBM PC

(INSIDE THE IBM PC.ACCESS TO ADVANCED FEATURES AND PROGRAMMING)

Prentice-Hall Publishing Comp., 1984

Перевод с английского

ГЛАВА 1. ВВЕДЕНИЕ В СФЕРУ ПЕРСОНАЛЬНЫХ КОМПЬЮТЕРОВ

1.1. Краткий обзор содержания книги

1.2. Вспомогательные обучающие средства

1.3 Используемые программные средства, языки программирования и

1.4. Возможные аспекты рассмотрения проблемы

1.5. Обзор оригинальных источников, используемых в данной работе

1.6. Некоторые особенности изложения материала

Приложение 1.1. Текст программы визуализации всех символов на экране

дисплея (язык Бейсик)

ГЛАВА 2. АРХИТЕКТУРА ТЕХНИЧЕСКИХ СРЕДСТВ

2.1. Микропроцессор — центральный узел персонального компьютера

2.2. Краткие сведения об остальных компонентах компьютера

2.3. Функциональные назначения этих компонентов

2.4. Использование разъемов расширения

2.5. Дополнительные сведения о технических средствах

2.6. Три аспекта рассмотрения архитектурных решений

2.7. Возможности комплектации IBM/PC

ГЛАВА 3. ПРИНЦИПЫ ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ IBM/PC

3.1. Организация памяти персонального компьютера

3.2. Принципы адресации

3.3. Сверхоперативная память на регистрах

Приложение 3.1. Текст программы поиска активного участка памяти

Приложение 3.2. Текст программы обработки прерываний (Ассемблер)

Приложение 3.3. Текст программы поиска активных портов (Паскаль)

Приложение 3.4. Текст программы считывания данных из порта

ГЛАВА 4. АРХИТЕКТУРА И ВОЗМОЖНОСТИ ОПЕРАЦИОННОЙ СИСТЕМЫ

4.1. Для чего нужны операционные системы

4.2. Шесть основных модулей ДОС

4.3. Нижний уровень программной поддержки — система BIOS-ПЗУ

4.4. Процедура начальной загрузки — структура процесса

4.5. Операции с периферийным устройством — компонента IBMBIO.COM

4.6. Ядро операционной системы — компоненты IBMDOS.COM

4.7. «Внутренние» компоненты (команды) операционной системы —

4.8. «Внешние» команды операционной системы — особенности выполнения

4.9. Функции обслуживания пользователем операционной системы

ГЛАВА 5. ОРГАНИЗАЦИЯ ВНЕШНЕЙ ПАМЯТИ

5.1. Устройство гибкого магнитного диска (дискеты)

5.2. Форматы хранения информации

5.3. Типы дискет и проблемы защиты от копирования

5.4. Стандартный накопитель информации на гибких магнитных дисках

5.5. Принципы хранения файлов

5.6. Организация справочников

5.7. Структура таблицы размещения файлов

5.8. Стратегия размещения файлов

5.5. Файлы в текстовом формате

5.10. Форматы записей данных

5.11. Форматы программных (исполняемых файлов)

Приложение 5.1. Текст программы анализа структуры справочника

Приложение 5.2. Текст программы анализа структуры таблицы размещения

Приложение 5.3. Текст программы обработки справочника и таблицы

размещения файлов (Паскаль)

ГЛАВА 6. РАБОТА С ПЗУ

6.1. Организация ПЗУ и его использование

6.2. Анализ содержимого ПЗУ средствами программы DEBUG

6.3. Анализ содержимого ПЗУ — метод деассемблирования

6.4. Анализ содержимого ПЗУ — реконструкция интерпретатора языка

6.5. Существующие версии BIOSa

6.6. Механизм выборки информации из ПЗУ

6.7. Описание специальных прерываний

Приложение 6.1. Текст программы проверки метки версии ПЗУ (Паскаль)

ГЛАВА 7. ОПЕРАЦИИ С ДИСКАМИ

7.1. Три уровня дисковых операций

7.2. Средства поддержки дисковых операций уровня BIOS-ПЗУ

7.3. Параметры дисков и методы защиты от копирования

ГЛАВА 8. ВИДЕОДОСТУП — ТЕКСТОВЫЙ РЕЖИМ

8.1. Типы видеомониторов

8.2. Принципы отображения информации

8.3. Метод хранения копии изображения в оперативной памяти

8.4. Страничный механизм цветного графического дисплея

8.5. Атрибуты изображений

8.6. Использование цвета

8.7. Режим прямого управления видеомонитором

8.8. Управление перемещением курсора

8.9. Стандартный режим управления видеомонитором

8.10. Псевдографический режим

8.11. Средства управления видеодоступа уровня BIOS-ПЗУ

Приложение 8.1. Текст программы демонстрации возможностей управления

Приложение 8.2. Текст программы генерации изображений (Паскаль)

ГЛАВА 9. ВИДЕОДОСТУП — ГРАФИЧЕСКИЙ РЕЖИМ

9.1. Основы машинной графики

9.2. Понятие элемента отображения (пиксель)

9.3. Отображение пикселей на экране

9.5. Генерация текстов в графическом режиме

Приложение 9.1. Текст программы генерации графических образов

ГЛАВА 10. БЛОК КЛАВИАТУРЫ

10.1. Принципы построения

10.2. Механизм смены внутренних кодов

10.3. Клавиши управления

10.4. Программная поддержка операций с клавиатурой уровня BIOS-ПЗУ

10.5. Работа с клавиатурой в рамках языковых процессоров

Приложение 10.1. Текст программы демонстрации возможностей управления

ГЛАВА 11. ДОПОЛНИТЕЛЬНЫЕ ВОЗМОЖНОСТИ

11.1. Асинхронный коммуникационный адаптер

11.2. Адаптер устройства печати

11.3. Интерфейс с накопителем информации на магнитной кассете

11.4. Дополнительные процедуры обслуживания уровня BIOS-ПЗУ

11.5. Генерация звука

Приложение 11.1. Текст программы генерации звука с использованием

Глава 1. ВВЕДЕНИЕ В СФЕРУ ПЕРСОНАЛЬНЫХ КОМПЬЮТЕРОВ

Книга, предлагаемая читателю, рассказывает о чудесах — о тех чудесах,

которые позволяет творить Персональный Компьютер фирмы «IBM» (IBM/PC).

Появление персонального компьютера фирмы «IBM» знаменовало собой

фактическое введение нового и очень высокого стандарта качества и

производительности персональных компьютеров. Те, кто уже знал и понимал

возможности персональных компьютеров, увидели в IBM/PC новое средство,

превосходящее все то что существовало до сих пор. Те же, кто считал

персональные компьютеры не более чем игрушками, начали осознавать

действительную ценность этих компьютеров в качестве полезнейшего рабочего

инструмента инженера или ученого.

Эта книга отличается от большинства книг, знакомящих читателей с

компьютерами. Она рассчитана на тех читателей, которые не желают

останавливаться на сведениях для начинающих, а хотят узнать действительные

возможности персонального компьютера фирмы «IBM».

Компьютер IBM/PC позволяет реализовать множество интереснейших

возможностей, о которых будет рассказано в данной книге. Эта книга

адресована всем, кого действительно интересует как работает IBM/PC и что

можно делать с ее помощью, независимо от того, является ли читатель

опытным профессионалом или начинающим пользователем компьютеров.

Книга позволяет не только понять как функционирует IBM/PC, но и

обьясняет как можно его использовать на практике. Она предлагает

дополнительный и более глубокий материал об IBM/PC для всех, кто в нем

нуждается. Мы поможем Вам понять не только принципы функционирования

машины, Но и ее потенциальные возможности. Книга содержит множество

советов и практических рекомендаций, касающихся программирования для

IBM/PC. Но не следует считать эту книгу руководством по программированию

для IBM/PC, в основном она посвящена возможностям самого компьютера.

1.1. Краткий обзор содержания книги

Эта книга в основном посвящена программам (или программному

обеспечению), поскольку именно они реализуют большинство возможностей

компьютера. Но помимо этого необходимо рассмотреть и аппаратные средства

компьютера — этому посвящена глава 2.


В главе 3 рассматривается функционирование центрального узла

компьютера — собственно микропроцессора. Операционная система РС-DOS

кратко описывается в главе 4. В этой главе приведены пояснения принципов

работы ДОС и в качестве дополнительного материала описаны программные

средства, обеспечивающие доступ к различным возможностям ДОС.

Далее, в главе 5, рассматривается организация внешней памяти и

способы хранения данных на гибких магнитных дисках. Примеры программ

показывают способы расшифровки служебной информации об организации

хранения данных на дискете, которая обычно скрыта от пользователя.

Глава 6 посвящена программному обеспечению, которое хранится в ПЗУ

(постоянном запоминающем устройстве) IBM/PC. В этой главе показано как

можно пользоваться этими программами. Этот материал подготавливает почву

для изучения глав с 7 по 11, в которых, шаг за шагом, описываются

служебные программы, хранящиеся в ПЗУ. Каждая из этих глав сопровождается

примером программ, позволяющих использовать те или иные возможности

Глава 7 описывает доступ к процедурам работы с дискетами. Главы 8 и 9

описывают работу с дисплеем, соответственно в алфавитно-цифровом и

Глава 10 посвящена использованию клавиатуры, а глава 11 подводит

итоги рассмотрения всего предыдущего материала.

Приложения этой книги включают краткий глоссарий компьютерной

терминологии, введение в Паскаль и описание интерфейса между программами,

написанными на ассемблере, и программами на Паскале или другом языке

1.2. Вспомогательные обучающие средства

Если Вы просто хотите узнать побольше об IBM/PC, то Вам не

потребуется ничего, кроме этой книги. Однако, чтобы применить полученные

знания на практике этого будет недостаточно, потребуется, как минимум, сам

Чтобы воспользоваться программами, приведенными в этой книге,

потребуется IBM/PC с 64К байтами памяти и одним дисководом. Все программы

могут работать как с монохромным дисплеем, так и с цветным графическим

адаптером. Потребуется также операционная система ДОС и поставляемые

вместе с нею средства, такие как программа DEBUG. Можно воспользоваться

любой версией ДОС: исходной версией 1.00, неофициальной и временной

версией 1.05, усовершенствованной версией 1.10 или ДОС 2.00.

Чтобы как можно полнее использовать все возможности, предоставляемые

IBM/PC, Вам потребуется дополнительный пакет программ на гибких магнитных

дисках, прилагаемый к этой книге. Средства доступа ко всем возможностям

IBM/PC были разработаны специально для этой книги. Содержимое пакета

описывается в приложении 5.

Вам не нужно будет использовать Макроассемблер фирмы «IBM» для

использования представленных в книге процедур доступа, написанных на

ассемблере. Все эти программы включены в пакет программ в виде готовых к

использованию обьектных модулей. Однако, если Вам захочется внести

изменения в ассемблерную программу, чтобы адаптировать ее к своим нуждам,

то потребуется и ассемблер, и необходимо будет освоить язык ассемблера.

Один из разделов этой книги представляет собой простое введение в

Чтобы использовать приведенные в книге программы на языке Паскаль

либо сами по себе, либо в составе Ваших собственных программ, Вам

потребуется компилятор языка Паскаль для IBM/PC.

И, наконец, Вам может потребоваться копия «Сервисных программ

Нортона» (The Norton Utilities). Она включает программу восстановления

поврежденных дискет (FileFix), уничтоженных файлов (UnErase), модификации

секторов на дискете (SecMod) и управления скрытыми файлами (FileHide и

BatHide); реорганизации справочников файлов (DiskOpt и FileSort) и

управления экранным режимом (Reverse, ScrAtr и Clear), а также несколько

других полезных служебных программ.

1.3. Используемые программные средства, языки программирования и

В этой книге будет приведено множество программ и мы сразу же

приступим к рассмотрению первой из них, текст которой приведен в

приложении 1-1. Эта программа написана на языке БЕЙСИК и выдает на экран

все 256 кодов символов, отображаемых дисплеем IBM/PC. Многие пользователи,

как это ни удивительно, никогда не видели всего набора символов, так что

это представляет для них интерес. Просмотр сразу всех возможных символов

может оказаться полезным для выбора из их числа таких символов, которые

будут использоваться для организации специальных эффектов. Программа

отображает символы в виде таблицы по 16 символов в каждом ряду. Если

необходимо установить порядковый номер любого символа, то можно

использовать функцию CHR$ языка БЕЙСИК. Так первая строка содержит символы

от CHR$(0) до CHR$(15), а вторая CHR$(16)-CHR$(81). Шестнадцатиричные коды

символов определяются по меткам строк и столбцов.

В примерах программ, приведенных в этой книге, используются три языка

программирования: БЕЙСИК, Паскаль и язык ассемблера. Интерпретатор языка

БЕЙСИК имеется в любом варианте IBM/PC, поэтому БЕЙСИК используется во

всех случаях, когда им целесообразно воспользоваться. Однако БЕЙСИК не

слишком хорошо приспособлен для решения серьезных задач, поэтому, в

основном используется язык Паскаль.

Паскаль приобрел большую популярность в мире персональных компьютеров

благодаря своим возможностям, компактности и надежности. У Паскаля имеются

и очень сильные конкуренты — в первую очередь языки Си и Форс. Однако, для

нас Паскаль имеет два важных преимущества. Во-первых, он проще и его легче

изучить, чем языки Си и Форс и во-вторых, что наиболее важно, фирма «IBM»

поставляет Паскаль для своих персональных компьютеров с самого начала. И

коль скоро нам необходим какой-то общий язык общения, большая часть

программ в этой книге написана на Паскале.

Если вы не знакомы с языком Паскаль, не отчаивайтесь, наиболее

простой способ немного изучить этот язык заключается в чтении примеров,

приведенных в книге. Они были специально написаны как можно доступнее и

подобраны таким образом, чтобы постепенно обучать читателя. Кроме того,

приложение 2 содержит краткое руководство по языку Паскаль,

демонстрирующее его возможности и стиль программирования, поясняющее

наиболее важные компоненты языка.

Я настоятельно рекомендую язык Паскаль всем, кто еще не выбрал, на

каком языке программировать на IBM/PC.

Если Вы собираетесь использовать другой язык, то примеры программ на

Паскале, приведенные в этой книге, все равно будут полезны. Они показывают

приемы работы на IBM/PC, которые можно перенести и в другие языки

Многие из наиболее мощных и интересных возможностей IBM/PC можно

задействовать только с помощью программ, написанных на языке ассемблера. В

этой книге мы рассмотрим все эти возможности и способы их использования.

Чтобы обеспечить Вам наиболее благоприятные возможности для их

использования в книге приведен полный набор программ, написанных на языке

ассемблера, которые представят Вам доступ ко всем возможностям IBM/PC и

операционной системы ДОС.

В приложении 3 описываются способы подключения модулей, написанных на

языке ассемблера. Потребности описания относятся к языку Паскаль, но они

практически в том же виде могут быть применены к любому языку

программирования, который использует стандартные механизмы вызова

Специально для этой книги было написано небольшое число программ.Одни

— с чисто иллюстративным назначением — чтобы продемонстрировать некоторые

приемы работы. Другие программы предназначены для помощи в получении

информации о Вашем компьютере. Третью группу составляют программные

средства, обеспечивающие Вам доступ ко множеству важных возможностей,

предоставляемых IBM/PC. По возможности листинги этих программ были

включены в эту книгу , и в первую очередь, это относится к тем программам,

изучить которые читателю наиболее полезно. Однако, некоторые из

вспомогательных программ лучше не изучать, а непосредственно использовать,

книга содержит тексты только тех программ, которые полезно изучить, а все

остальные программы включены в специальный пакет, записанный на дискете,

прилагающейся к данной книге.

Этот пакет содержит все программы, листинги которых приведены в

книге, и многие другие полезные программы. Содержимое пакета описывается в

Программы, написанные на языке ассемблера, записаны на дискете как в

виде исходного текста, так и в виде готовых к использованию обьектных

модулей. Если Вы захотите внести в эти программы какие-либо изменения, то

Вам пригодится исходный текст. Для использования готовых программ Вам не

нужно изучать язык ассемблера и использовать ассемблер. Программы на

Паскале также представлены и в виде исходного текста, и в виде готовых,

скомпилированных модулей, которые готовы к использованию.

В пакет программ включена одна вспомогательная программа, DiskLook.

Эта программа позволяет просматривать всю информацию, хранящуюся на гибких

магнитных дисках. Она может вывести перечень файлов, упорядоченный по

именам, датам или размерам или имена всех файлов, которые были удалены.

Программа DiskLook позволяет просмотреть распределение дискового

пространства, показывает расположение любого файла и и позволяет считывать

данные с любого места на дискете.

1.4. Три пересекающиеся области

Хотя не все это замечают, но появление IBM/PC привело к возникновению

трех пересекающихся областей интересов. Чтобы это стало очевидным, должно

пройти определенное время, но читатель должен знать о них и об их связи с

Появление персонального компьютера фирмы «IBM» было, как ни странно

это звучит, появлением первого IBM/PC-подобного компьютера; первого, но не

единственного. Кроме того, появилась операционная система фирмы

«Майкрософт», MS-DOS; версия этой операционной системы для IBM/PC получила

название PC-DOS, хотя можно встретить и названия IBM-DOS и просто ДОС.

Отсюда и возникают три области интересов. Во-первых, это интерес к

самому компьютеру IBM/PC. Далее, это интерес к компьютерам в большей или

меньшей степени имитирующим IBM/PC и, наконец, это интерес к семейству

компьютеров, использующих операционную систему MS-DOS.

Между этими областями много общего, так что любая книга, посвященная

одной из областей, содержит обширный материал и по остальным. Эта книга

посвящена первопричине появления всех этих областей интереса —

персональному компьютеру фирмы «IBM», но большая часть того о чем пойдет

речь, может пригодиться и тем, кто интересуется IBM/PC-подобными

компьютерами и тем, кто интересуется семейством компьютеров, работающих

под управлением операционной системы MS-DOS.

Время от времени, при изложении материала этой книги, когда можно

провести такое разделение, я буду указывать, что относится, а что не

относится к остальным двум областям.

1.5. Источники информации

В такой книге нельзя описать абсолютно все аспекты и подробности

работы IBM/PC. Ниже приведен список наиболее важных и полезных источников

информации, которыми Вы можете воспользоваться, если потребуются более

Практически все сведения, приведенные в данной книге, извлечены из

этих источников. В отличие от многих других персональных компьютеров

IBM/PC сопровождался очень широким кругом открытых источников информации.

Это произошло благодаря позиции фирмы «IBM», состоящей в том, чтобы машина

была как можно более доступна разработчикам программного обеспечения и

аппаратных расширений. В качестве автора этой книги, я не имел доступа к

каким-либо особенным секретам, какие были бы недоступны читателям. Мне


потребовалось только переработать общедоступную информацию, извлечь из нее

наиболее существенное и выделить информацию, представляющую интерес для

наиболее широкого круга читателей.

Если Вам потребуется более подробная информация, чем та которая

содержится в этой книге, Вы можете обратиться к следующим источникам:

наиболее богатый источник информации — это собственное техническое

руководство по Персональному компьютеру фирмы «IBM», содержащее помимо

технических подробностей, детальное описание ROM-BIOS, т.е., хранящейся в

ПЗУ базовой системы ввода-вывода. Эти программы обеспечивают наиболее

функциональные программные средства для управления IBM/PC. Приведен

листинг BIOS на языке ассемблера, в котором можно разобраться только в том

случае, если Вы хорошо знаете язык ассемблера микропроцессора 8086 фирмы

«Интел». Тем не менее, листинг системы BIOS представляет собой настоящий

клад информации о служебных подпрограммах, доступных пользователю. Даже

если Вы незнакомы с языком ассемблера, описания служебных подпрограмм и

способ их организации помогут Вам понять организацию этого компьютера.

(Приводятся только листинги системы BIOS, а листинг записанного в ПЗУ

интерпретатора языка Бейсик (ROМ-BASIC) не приводятся, хотя его можно

получить с помощью команды DEBUG операционной системы, правда без

Кроме того, в руководстве приведены две очень удобные таблицы,

содержащие все 256 кодов символов, используемых IBM/PC и функции

специальных символов-атрибутов, управляющих цветом текста, отображаемого

на экране IBM/PC.

Еще одним полезным источником информации может послужить руководство,

поставляемое вместе с операционной системой DOC. В приложениях к этому

руководству можно найти полезную информацию о форматах дискет, соглашениях

для служебных процедур ДОС, блоках управления файлами, приставках

сегментов программ и так далее. Само руководство по ДОС несколько беднее,

чем большинство наших источников информации, поскольку оно не содержит

подробной технической информации о ДОС. Руководство содержит очень

полезную вспомогательную информацию и некоторые рекомендации.

Чтобы лучше понять функционирование микрокомпьютера, на основе

которого функционирует IBM/PC, можно обратиться к нескольким книгам по

микропроцессорам 8086/8088 фирмы «Интел». Особенно полезными мне

показались две книги. Наиболее доступно принципы организации и работы

микропроцессора 8086 представлены в книге «The 8086/8088 Primer»,

написанной Стефаном П. Морзом (Hayden,1980). Более глубоко микропроцессор

описывается в книге «The 8086 Book», Рассела Ректора

В качестве справочника по программированию на языке Паскаль можно

воспользоваться стандартным руководством по компилятору языка Паскаль для

IBM/PC. Это не слишком удачное введение в Паскаль, но только в этом

руководстве описываются особенности конкретной версии языка Паскаль для

IBM/PC. Чтобы изучить язык можно выбрать одну из книг по Паскалю для

начинающих, которыми переполнены книжные магазины. Если же Вы обладаете

хорошей подготовкой, достаточно прочитать руководство по компилятору языка

Паскаль полностью. Практически все технические детали, касающиеся

использования версии языка Паскаль для IBM/PC либо подробно описаны, либо

поясняются примерами. На мой взгляд, авторы этого руководства проделали

большую работу, включив все необходимые рекомендации для тех случаев,

которые они не могли детально пояснить. (Вы многое сможете узнать о языке

Паскаль, внимательно изучив примеры, приведенные в этой книге, и прочитав

руководство по языку Паскаль в приложении 2).

Как и в случае с языком Паскаль, рекомендации по программированию на

ассемблере можно найти в руководстве по ассемблеру для IBM/PC. Однако, в

этом руководстве Вы не найдете набора машинных команд. Он описывается в

двух упоминавшихся выше книгах по микропроцессору 8086. Руководство по

ассемблеру для IBM/PC очень плохо обьясняет вопросы программирования и

практически не содержит необходимой вспомогательной информации, но без

него невозможно пользоваться ассемблером. (Приложение 3 к настоящей книге

описывает методы об’единения программ, написанных на языках Паскаль и

ассемблер, а также содержит ряд полезных советов, которые помогут Вам

начать изучение языка ассемблера.)

1.6. Несколько замечаний о способе изложения материала

В этой книге я старался обьяснять все как можно проще, яснее и по

возможности без противоречий. Если Вам встретится непонятный термин,

загляните в краткий глоссарий терминов, приведенный в приложении 1.

Ниже приведен ряд замечаний. поясняющих способ изложения материала,

использованный в этой книге. Сначала о представлении чисел.

Числа всегда будут записываться обычными десятичными цифрами, которые

все мы изучаем еще в детстве. В тех случаях, когда это необходимо, будут

также приводиться шестнадцатиричные числа, обозначаемые словом

«шестнадцатиричное». Шестнадцатиричные числа удобно использовать при

работе с компьютером, поскольку они представляют собой удобную сокращенную

запись двоичных чисел. В отличие от десятичной системы, использующей

десять цифр, в шестнадцатиричной системе цифр шестнадцать, обозначаемых от

0 до 9, далее следует А (со значением 10), В, С, D, E, и наконец, F (со

значением пятнадцать). В этой книге 11 глав (шестнадцатиричное В);

Декларация Независимости была подписана в 1776 году (шестнадцатиричное

Вас может удивить запись чисел и в десятичном и в шестнадцатиричном

виде, хотя бы потому, что ни Паскаль, ни Бейсик, ни ассемблер не требуют

использования шестнадцатиричных чисел при программировании. Тому есть три

причины. Одна состоит в том, что некоторые числа, например, адреса ячеек

памяти, имеет больше смысла представлять в шестнадцатиричном виде. Другая

связана с тем, что вспомогательная программа ДОС DEBUG использует только

шестнадцатиричную форму представления. И, наконец, часть литературы по

IBM/PC, в частности техническое руководство, широко использует

шестнадцатиричную форму, причем даже без специальных оговорок. Чтобы

облегчить Вам сопоставление информации этой книги с другими источниками,

числа приводятся как в десятичном, так и в шестнадцатиричном виде.

Еще один элемент компьютерного жаргона, связанный с записью чисел, —

это использование буквы «К». «К» соответствует числу 1024, так что 64К

будет соответствовать 64 раза по 1024 или 65536. Термин «К» широко

используется, поскольку он является кратким обозначением числа, примерно

равного одной тысяче — так что легко понять, что 64К примерно

соответствует шестидесяти четырем тысячам. в двоичной системе значение К

или 1024 представляется круглым числом — это два в десятой степени.

Иногда возникает необходимость обозначать символы их кодами, значения

которых находятся в диапазоне от 0 до 255. В этих случаях используется

способ записи, принятый в языке Бейсик, например, CHR$(65),

соответствующий заглавной букве «А». На языке Паскаль это же можно

записать как chr(65).

Рассмотрим теперь биты. Очень часто непонимание и путаница возникает

при обращении к отдельным битам, образующим байты и слова. Различные

источники описывают их по-разному, что еще более осложняет изучение.

Наиболее часто используются три схемы, которые я сейчас поясню. Трудно

сказать какая из них наилучшая — мы будем пользоваться самой простой. Если

Вы собираетесь знакомиться с технической литературой по компьютерам, Вам

необходимо знать три схемы.

Если записать все восемь битов образующих байт так, чтобы первым был

«старший значащий», а последним «младший значащий» бит, то их можно будет

пронумеровать от первого до восьмого. Такую последовательность можно

назвать просто «по порядку». Такой способ записи мы и будем далее

использовать как наиболее простой. Недостаток его заключается в том, что

он не имеет никакого смыслового значения. Другие два метода связаны с

числовым «весом» каждого бита. По второму методу биты нумеруются справа

налево, начиная с нуля. Это способ записи «по степеням» и каждый номер

бита соответствует степени двойки. Такой способ записи наиболее

распространен в технической литературе. И последний метод, который можно

назвать «по значению», обозначает каждый бит значением, равным двум в

степени, соответствующей этому биту.

Ниже приведена таблица, показывающая все три способа записи:

По порядку По степени По значению Бит

1-ый 7 128 10000000

2-ой 6 64 01000000

3-ий 5 32 00100000

4-ый 4 16 00010000

5-ый 3 8 00001000

6-ой 2 4 00000100

7-ой 1 2 00000010

8-ой 0 1 00000001

Как уже упоминалось, мы будем просто нумеровать биты слева направо,

по порядку. Остальные два способа, особенно нумерацию «по степени», можно

встретить в различной литературе. Нумерация «по значению» удобна в тех

случаях, когда необходимо связать числовые значения байта с его битами.

Например, в программе можно установить 1-ый и 8-ой биты, присвоив байту

значение 128+1. Каждый из этих способов нумерации битов может быть

расширен от 8-битового байта до 16-битового слова, что также может Вам

встретиться в технической литературе.

Приложение 1.1 Текст программы визуализации всех символов на экране

1000 REM Листинг 1.1 — Программа для отображения всех

1010 REM символов экрана. (С) Авторское право 1983,

1020 REM Питер Нортон

1030 GOSUB 2000 ‘ЗАГОЛОВОК

1040 GOSUB 3000 ‘ОПРЕДЕЛЕНИЕ ТИПА ДИСПЛЕЯ И УСТАНОВКА АДРЕСА

1050 GOSUB 2000 ‘СНОВА УСТАНОВИТЬ ЗАГОЛОВОК

1060 GOSUB 4000 ‘ФОРМИРОВАНИЕ ОКРУЖАЮЩИХ КОММЕНТАРИЕВ

1070 GOSUB 5000 ‘ФОРМИРОВАНИЕ МАССИВА ЭКРАНА

1080 GOSUB 6000 ‘ЗАВЕРШЕНИЕ РАБОТЫ И ВОЗВРАТ В ДОС

2000 REM Подпрограмма вывода заголовка

2010 KEY OFF : CLS : WIDTH 80

2030 PRINT » Программы для книги «Персональный компьютер»

2040 PRINT » фирмы «IBM».(С) Авторское право 1983″

2050 PRINT » Питер Нортон»

2070 PRINT «Программа 1-1: Демонстрация всех символов экрана»

3000 REM Подпрограмма проверки типа дисплея

3020 PRINT «Прежде чем продолжить работу сообщите,»

3025 PRINT «дисплей цветной-графический?»;

3050 PRINT «(ответ Д или Н)»;

3060 ANSWER$ = INKEY$

3070 IF LEN(ANSWER$) 1 THEN 3040

3100 IF M THEN SEGVAL! = &HB800 ‘Цветной

3110 IF M THEN SEGVAL! = &HB800 ‘Цветной

3120 IF M THEN SEGVAL! = &HB000 ‘Монохр.

3130 IF M THEN SEGVAL! = &HB000 ‘Монохр.

3140 IF SEGVAL! = 0 THEN 3040

3150 DEF SEG = SEGVAL!

4000 REM подпрограмма для формирования сопроводительных

4005 REM сообщений


4010 FOR HEX.DIGIT% = 0 TO 15

4020 LOCATE 6,HEX.DIGIT% * 3 + 1

4030 PRINT HEX$(HEX.DIGIT%)

4040 LOCATE HEX.DIGIT% + 8,8

4050 PRINT HEX$(HEX.DIGIT%)

4060 NEXT HEX.DIGIT%

5000 REM подпрограмма формирования массива экрана

5010 FOR ROW% = 0 TO 15

5020 FOR COL% = 0 TO 15

5030 POKE(ROW% + 7) * 160 + COL%*6 + 26, COL% + ROW% * 16

6000 LOCATE 25,1,1

6010 PRINT «Нажмите любую клавишу для возврата в ДОС. «

6020 IF LEN(INKEY$) = 0 THEN 6020 ‘ожидание нажатия клавиши

Аппаратные средства персональных компьютеров. Самоучитель (В. Г. Соломенчук, 2002)

Книга предназначена для самостоятельного изучения конструкции современных персональных компьютеров PC. Систематически проанализировано развитие архитектуры компьютеров на процессорах х86. Подробно описана работа процессоров, системных плат, памяти, шин, интерфейсов, устройств ввода/вывода и хранения информации. Рассказано о наиболее популярных платах расширения, таких как звуковые карты и видеоадаптеры. Для тех, кто хочет подключиться к Интернету или создать локальную сеть, приведены не только описания сетевых карт и модемов, но и рекомендации по настройке программного обеспечения. Дополнительно указаны наиболее серьезные различия в настройке оборудования в операционных системах Windows и Linux. Приложен список технической документации, которую можно найти в виде PDF-файлов на серверах производителей. Для пользователей

Оглавление

  • Об авторе
  • Благодарности
  • Введение
  • Глава 1. Персональные компьютеры
  • Глава 2. Процессоры

Приведённый ознакомительный фрагмент книги Аппаратные средства персональных компьютеров. Самоучитель (В. Г. Соломенчук, 2002) предоставлен нашим книжным партнёром — компанией ЛитРес.

Многие люди, особенно старшего возраста, взирают на современный персональный компьютер (рис. 1.1) с трепетом, боятся нажать «не ту кнопку». Школьники, особенно любители поиграть, считают, что «персоналка» – просто разновидность игровой приставки, в которой главное – возможность запускать «продвинутые» игры. И лишь незначительная часть населения России, независимо от возраста, может бестрепетно покопаться во внутренностях своего железного друга, сменить, например, какую-либо плату или переустановить операционную систему.

Рис. 1.1. Современный российский компьютер RAMEC TORNADO

Вышесказанное – это не утрирование или очередной реквием отечественному научно-техническому прогрессу, а констатация той ситуации, которая возникла не только в России, но и во всем мире.

Если вдуматься, что же представляет собой компьютер с современным процессором (Intel Pentium III или 4, AMD Athlon), то с удивлением можно понять, что железная коробка весом всего несколько килограммов имеет технические характеристики, которые еще десять лет назад относились только к суперкомпьютерам и большим вычислительным центрам. Владелец же такого компьютера, пользуясь современным программным обеспечением, выполняет, нисколько не смущаясь и даже не задумываясь, работу целого штата программистов и технических работников из совсем недавнего прошлого.

Конечно, можно не вникать в подробности и покупать себе или сыну очередной «черный ящик», советуясь только со своим кошельком. Но вряд ли такой подход будет оправдан сегодня. И дело вовсе не в том, что требуется какая-то особенная конфигурация или настройка компьютера. Просто конкурентная борьба на рынке высоких технологий привела к тому, что рядовым пользователям стали доступны компьютеры, ресурсы которых еще не скоро будут полностью востребованы. Можно сказать, что где-то до 2006 года, если верить прогнозам менеджеров корпорации Intel, у вас, читатель, будет постоянная головная боль – а что же купить: компьютер, в котором установлен процессор Celeron, Pentium III или Pentium 4, а может AMD Duron, Athlon (не надо забывать и о многочисленных модификациях этих процессоров)?

Чтобы помочь вам сделать правильный выбор, когда вы в очередной раз пойдете в компьютерный магазин покупать новый винчестер или периферийную плату, а может быть ноутбук или наладонник, написана эта книга. Мы познакомимся в ней с той самой золотой серединой компьютерного мира, которая наиболее доброжелательна к большинству пользователей. Вы также найдете ответы на большинство вопросов, которые у вас возникнут, когда, непонимающе качая головой, вы будете стоять в зале, уставленном рядами витрин с компьютерным железом и слушать не слишком понятные объяснения продавцов.

Составные части компьютера

Современные компьютерные технологии позволяют придать компьютеру любой внешний вид от стандартного железного ящика или ноутбука до наладонника, который помещается в карман пиджака, и игровой приставки, например, такой как ХЬох. Но для всех случаев внутри таких разнообразных корпусов скрываются одни и те же блоки и микросхемы. Чтобы не делать в тексте бесконечных оговорок и упростить понимание достаточно сложных понятий, далее примеры будут базироваться на наиболее дешевом и популярном варианте – настольном компьютере, выполненном, как показано на рис. 1.1.

Посмотрите на рис. 1.2, где в центре изображен системный блок, справа – монитор, а слева – клавиатура. Это, можно сказать, классический «джентльменский набор» основных блоков любого компьютера, или, используя компьютерную терминологию – минимальная конфигурация: системный блок, клавиатура и монитор.

Рис. 1.2. Взаимосвязь клавиатуры, системного блока и монитора (компьютер RAMEC BREEZE)

Системный блок содержит все те блоки, которые производят вычисления и обеспечивают связь с периферийными устройствами. Фактически, это и есть компьютер, о котором мы говорим. На заре эры вычислительной техники, то, что находится теперь в ящике 50×50 см толщиной в 20 см, занимало не одну большую комнату, если вспомнить, например вычислительную машину ЕС-1022. Прочие блоки, которые показаны на рис. 1.2 – это периферийные устройства, которые обеспечивают ввод и вывод информации из компьютера.

Клавиатура (слева) позволяет человеку ввести в компьютер ряд символов, чтобы дать команду на выполнение той или иной задачи или набрать какой-либо текст, скажем, для отчета или книги. Без клавиатуры просто невозможно полноценно использовать компьютер для решения текущих задач, хотя инженеры усиленно работают над тем, чтобы человек мог общаться с компьютером с помощью так называемого «пера» и голоса.

Монитор (справа) обеспечивает вывод графической информации в том виде, какая требуется для удобного восприятия человеком. От качества изображения на экране монитора в первую очередь зависит, насколько комфортно человеку общаться с компьютером. Заметим, что стоимость монитора часто превосходит цену системного блока, но экономия в данном случае – не только путь к снижению производительности труда, но и к неприятным болезням глаз.

На рис. 1.2 стрелками показано движение информации между блоками компьютера. От клавиатуры идет редкий поток символов, которые человек посылает компьютеру, нажимая на клавиши. Скорость набора текста или нажатия клавиш редко превышает 200 символов в минуту, поэтому такой информационный поток мы обозначили тонкой сплошной стрелкой. Компьютер изредка посылает клавиатуре команды управления (на рис. 1.2 они показаны пунктиром).

Картинки, текст и, особенно, видеофильмы, которые выводятся на экран монитора, требуют значительного объема передаваемой информации. В профессиональных мониторах, где качество изображения лучше, чем на телевизионном экране, объем информации от системного блока к монитору на несколько порядков превышает объем передач обычного телевидения. Поэтому стрелка, показывающая это направление, на рис. 1.2 выполнена в виде толстой двойной линии. Пунктирной линией, точно так же как и для клавиатуры, показано направление редких команд управления (можно считать, что монитор обменивается служебной информацией с компьютером только в период начальной загрузки компьютера).

В старых компьютерах периферийные устройства – монитор и клавиатура – были очень простыми. От них требовалось только передать и отобразить информацию. Какие-либо сервисные функции в них просто отсутствовали. Сегодня не только монитор, но даже клавиатура имеют массу сервисов, которые обеспечивают более удобную эксплуатацию компьютера. Например, нажав клавишу на клавиатуре, можно «разбудить» выключенный компьютер, а монитор сам сообщает системному блоку о том, какими возможностями по отображению графической информации он обладает. Такой сервис в технике называется обратной связью, а на рис. 1.2 эти функции показаны, как мы уже отмечали, пунктирными стрелками, поскольку нужны они, в основном, в момент включения компьютера, а в процессе сеанса работы на компьютере их используют редко.

Требования к системному блоку у пользователей постоянно изменяются. Если совсем недавно от компьютера требовалась способность набирать текст и работать с примитивной графикой, то сегодня от него хотят полноценных мультимедийных возможностей, причем не только для домашних компьютеров, но и для тех, которые используются на рабочих местах. Например, весьма популярны программы, которые создают мультимедийные клипы для рекламы продукции фирмы.

На рис. 1.3 показан системный блок наиболее распространенной конфигурации [1] . Мы видим, что компьютер снабжен 3-дюймовым дисководом гибких дисков и приводом компакт-дисков. Эти два периферийных устройства обеспечивают обмен информацией между компьютерами посредством сменных дисков: гибких дисков с магнитным слоем и лазерных компакт-дисков (CD-ROM или CD-RW).

Рис. 1.3. Системный блок: а – лицевая панель: 1 – привод компакт-дисков; 2 – дисковод гибких дисков; 3 – индикатор «Сеть»; 4 – индикатор «Винчестер»; 5 – кнопка включения питания; 6 – кнопка RESET; б – задняя панель форм-фактора AT: 7 – разъем для подключения клавиатуры; 8 – COM-порты для подключения модема или мыши; 9 – разъем для подключения монитора; 10 – сетевая карта; 11 – звуковая карта; 12 – розетка для подключения монитора; 13 – сетевая розетка; 14 – параллельный порт для принтера; в – задняя панель форм-фактора ATX: 15 – разъем для подключения мыши с интерфейсом PS/2; 16 – разъем для подключения клавиатуры с интерфейсом PS/2; 17 – разъемы для подключения USB-устройств; 18, 20 – последовательные COM-порты для подключения модема или мыши; 19 – параллельный порт для принтера; 21 – разъем для подключения микрофона; 22 – линейный звуковой выход; 23 – разъем для подключения акустической системы; 24 – разъем для подключения джойстика; 25 – разъем для подключения монитора; 26 – карта внутреннего модема; 27 – дополнительные разъемы для подключения USB-устройств; 28 – сетевая карта; 29 – сетевой разъем; 30 – сетевой выключатель

Теперь заглянем внутрь системного блока. На рис. 1.4 показаны все узлы, из которых состоит современный мультимедийный компьютер.

Рис. 1.4. Основные узлы системного блока

В центре рисунка изображена системная плата, часто ее называют материнской платой или, в обиходе, «мамой». На системной плате размещаются все элементы компьютера, без которых он не может работать: процессор, микросхемы памяти и так называемый чипсет — набор микросхем, организующих работу периферийных устройств.

К системной плате подключаются все периферийные устройства. Существуют два способа присоединения: установка периферийной карты в слот расширения системной платы и подключение с помощью интерфейсного кабеля. Для упрощения на рисунке все периферийные устройства показаны отдельно.

Для внешних устройств, устанавливаемых в слоты расширения, используются два равнозначных термина – карта и плата. Термин «карта» произошел от английского термина «Expansion Card» (плата расширения, карта расширения).

Самая важная периферийная плата, без которой компьютер не будет работать (если на системной плате нет встроенного видеоадаптера), – это видеокарта, или видеоадаптер (рис. 1.5).

Рис. 1.5. Плата видеоадаптера nVidia Vanta 16 Мбайт AGP

К видеоадаптеру с помощью кабеля длиной до 1,8 м подключается монитор. Видеоадаптер перерабатывает команды от процессора в три аналоговых сигнала: красный, зеленый и синий, управляющие яркостью точек изображения на экране монитора. Заметим, что многие системные платы имеют встроенный видеоадаптер, который пригоден, в основном, для офисных приложений, поэтому для улучшения работы мультимедийных приложений все-таки приходится устанавливать «внешний» видеоадаптер.

Винчестер, или накопитель на жестких магнитных дисках (рис. 1.6) находится внутри системного блока и недоступен пользователю без разборки компьютера. Винчестер – основное место хранения информации в компьютере. Все программы, которыми вы пользуетесь, записаны на магнитном слое, которым покрыты алюминиевые диски, постоянно вращающиеся внутри винчестера.

Рис. 1.6. Винчестер Quantum Trailblaser

Наиболее старый тип накопителя информации – это дисковод гибких дисков (рис. 1.7). Хотя современный компьютер может обойтись и без него, почти все работы по настройке программного обеспечения учитывают его наличие. Кроме того, пользователи используют гибкие диски для обмена данными друг с другом, когда компьютеры не включены в локальную сеть предприятия, а пользоваться Интернетом для обмена конфиденциальной информацией нежелательно.

Рис. 1.7. Дисковод гибких дисков 1,44 Мбайт 3,5 дюйма

Наиболее популярное сегодня устройство для хранения информации – привод лазерных компакт-дисков. Чаще всего используются приводы CD-ROM или DVD (рис. 1.8), которые могут только считывать информацию с компакт-диска, например, воспроизвести музыку или установить новую программу. Последнее время, после снижения цен, стали популярны приводы CD-RW, которые могут записывать информацию на компакт-диски типа CD-R или CD-RW, и уже проявилась определенная тенденция устанавливать привод CD-RW вместо CD-ROM и дисковода гибких дисков.

Рис. 1.8. Устройство для чтения компакт-дисков DVD

Звуковая карта (рис. 1.9) не является обязательной принадлежностью компьютера, т. к. в каждом системном блоке установлен динамик (правда, качество звука весьма плохое). Но разработчики программного обеспечения теперь создают программы, которые требуют наличия какого-либо звукового адаптера. Сама звуковая плата никак не связана с внутренним динамиком, поэтому для воспроизведения звука требуются отдельные звуковые колонки, заметим, что иногда они монтируются в корпусе монитора.

Рис. 1.9. Звуковая плата HOONTECH Audio DSP24

Блок питания, который обеспечивает энергией все узлы компьютера, по традиции не считается периферийным устройством. Но следует знать, что современный блок питания не просто вырабатывает необходимые напряжения, но и может менять режим работы по командам компьютера или внешних устройств.

Рис. 1.10. Блок питания АТХ 230 W

Системная плата является одним из наиболее важных узлов компьютера, т. к. объединяет все его устройства в одно целое. Фактически, она определяет главные параметры компьютера, например, какой процессор вы сможете использовать, как быстро будут обмениваться информацией друг с другом процессор и оперативная память (ОЗУ).

На рис. 1.4 были показаны внешние устройства, которые подключаются к системной плате. Следует заметить, что при отсутствии любого из таких периферийных устройств, кроме блока питания, компьютер будет работать. А вот на самой системной плате всегда устанавливаются несколько узлов (рис. 1.11), без которых компьютер просто не включится.

Рис. 1.11. Элементы, устанавливаемые на системную плату

Самые главные – это процессор и оперативная память. Кроме того, для скоростных процессоров в набор обязательных атрибутов входит охлаждающий радиатор с вентилятором, которые необходимы для снижения температуры корпуса процессора до безопасной величины.

Процессор (рис. 1.12) является сердцем компьютера. Он выполняет все вычисления и управляет внешними устройствами. От его производительности зависит мощность компьютера. Конструктивно современный процессор выполнен в виде керамической пластины, в центре которой находится металлическая пластинка. Для соединения с системной платой процессор снабжен снизу короткими позолоченными выводами – ножками, которых насчитывается несколько сотен штук.

Рис. 1.12. Процессор Intel Pentium 4

На системной плате для установки процессора предназначен разъем, который называется сонетом (soket). Правда, существуют процессоры, корпус которого выполнен в виде картриджа, напоминающего картридж от игровой приставки «Денди». Для таких процессоров на системной плате устанавливается разъем, называемый слотом (slot).

Современные процессоры, работающие на весьма высоких частотах, необычайно сильно греются. Если принудительно не охлаждать корпус процессора, на нем вполне возможно зажарить яичницу. Но полупроводниковые микросхемы, к которым относятся и процессоры, не терпят температур выше 80 —100 градусов. При малейшем перегреве они либо отключаются, либо выходят из строя.

Для охлаждения корпуса процессора используют массивные алюминиевые или медные радиаторы (рис. 1.13) с большим количеством ребер, которые обдуваются вентилятором (рис. 1.14). Для вентилятора очень популярен термин «кулер» (от англ. cooler — холодильник, теплосъемник). Ряд системных плат могут регулировать скорость вращения вентилятора, чтобы уменьшать издаваемый им и нагнетаемым воздухом шум.

Рис. 1.13. Радиатор с кулером для охлаждения процессора: а – прямоугольный; б – круглый

Рис. 1.14. Вентилятор (кулер) для процессоров

Для хранения информации, с которой в данный момент работает компьютер, используются микросхемы памяти. Такую память называют оперативной и применяют термин – ОЗУ (оперативное запоминающее устройство). Так как оперативной памяти требуется все больше и больше, то отдельные микросхемы ОЗУ монтируются на специальных платах, которые называют модулями памяти (рис. 1.15). Эти модули вставляются в разъемы (для них используют термин банк памяти) на системной плате. Таких разъемов может быть 2, 3 или 4. В старых компьютерах, когда модули памяти были менее емкими, в большинстве случаев устанавливались 4 разъема, но иногда было и 8.

Рис. 1.15. Модуль с микросхемами оперативной памяти

Вы, конечно, слышали о двух американских корпорациях – Intel и AMD, которые конкурируют друг с другом в производстве процессоров для персональных компьютеров. Их ожесточенная борьба за каких-то десять лет превратила скромные настольные компьютеры в мощнейшие мультимедийные вычислительные комплексы. Но кроме них производят процессоры и другие фирмы. Одни покупают лицензии на производство аналогов Intel и AMD, другие разрабатывают свои процессоры, которые могут быть как совместимыми с процессорами Intel и AMD, так и иметь свои уникальные характеристики. Поскольку число выпускаемых сегодня процессоров велико, то для примера на рис. 1.16 приведены только несколько типов от различных фирм. В дальнейшем речь в книге пойдет только о продукции корпораций Intel и AMD, т. к. они наиболее дешевые и, соответственно, занимают существенную часть рынка. Хотя, если у вас старый компьютер, то вполне вероятно, что в нем используются процессоры фирм Cyrix или IBM.

Рис. 1.16. Процессоры: а – Intel Pentium 4; б – AMD К7 Athlon; в – VIA I3; г – Crusoe; д – Motorola PowerPC 603

Хотя почти все процессоры предназначены для выполнения одних и тех же математических и логических вычислений, их внутренняя архитектура значительно отличается. Соответственно, различается и программное обеспечение для компьютеров, собранных на разных типах процессоров. Но т. к. корпорация Intel занимает ведущее место в разработке процессоров для персональных компьютеров, то другие производители стараются разрабатывать свои процессоры совместимыми с популярными процессорами корпорации Intel.

Компьютеры, в которых используются процессоры корпорации Intel и их аналоги, изготавливаемые другими фирмами (это так называемое семейство л86), получили обобщающее название «IBM PC совместимые компьютеры». Название пошло от первого персонального компьютера IBM PC, который был собран на процессоре Intel 8086. Совместимость же касается программного обеспечения, которое совместимо снизу вверх, например, программа для самого старого компьютера должна работать и на самом современном. Обратное утверждение уже не верно. Примером полной несовместимости с компьютерами на базе процессоров Intel являются компьютеры фирмы Apple, в которых используются процессоры корпорации Motorola (рис. 1.16, д).

Так как термин «IBM PC совместимый компьютер» звучит несколько тяжеловесно, то в последнее время иногда используется термин «персональный компьютер PC», что позволяет различать IBM PC совместимые компьютеры и компьютеры фирмы Apple. В этой же книге, поскольку мы практически не рассматриваем компьютеры фирмы Apple, в основном применяется термин «персональный компьютер» без каких-либо добавлений.

В настоящее время, массово (десятками и сотнями тысяч штук в год) производятся всего лишь несколько типов процессоров. Корпорация Intel предлагает процессоры Celeron, Pentium III и Pentium 4, a AMD – Duron и Athlon. У каждого типа процессора свои достоинства и, соответственно, недостатки. Обычно выбор процессора делают по интегральной оценке цена/производительность для определенного круга задач: офисное применение, игровой компьютер, графическая станция и т. д.

Микропроцессоры разрабатываются корпорацией Intel уже более 20 лет, поэтому современные процессоры значительно отличаются от своих предшественников возможностями по обработке информации и быстродействием.

Кроме того, один и тот же тип процессора может выпускаться для различных применений. Поэтому установить на системную плату, которая используется, скажем, в вашем компьютере, можно только определенный тип процессора. В документации на системную плату такая информация всегда есть.

В первую очередь, возможность установки на системную плату того или иного процессора определяется типом сокета или слота, которые имеются на ней. Например, сокеты различаются по числу контактов и их расположению. Даже если у процессора на одну ножку больше, его не установить в сокет, у которого нет контакта для этой лишней ножки. Кроме того, от попыток всеобщей унификации в расположении контактов в сокете давно отказались. Имеются сокеты, в которых контакты расположены в два-три ряда по окружности, в других используется чередование равномерных рядов с шахматным порядком и пр.

Говоря о сокетах, надо сказать, что их называют разъемами для установки микросхем с нулевым усилием. На рис. 1.17 показана установка процессора Intel Pentium в сокет типа Soket 7. Для зажатия контактов в сокете используется рычаг. Чтобы вытащить процессор из сокета, надо чуть отжать рычаг в сторону и повернуть его на угол 90°.

Рис. 1.17. Установка процессора Intel Pentium в Soket 7: а – ищем ключ (пропущенный контакт) на процессоре и сокете; б – укладываем процессор в сокет; в – процессор уложен в сокет, но рычаг не прижимает контакты; г – зажимаем контакты, поворачивая рычаг; д – процессор правильно установлен в сокете

В средствах массовой информации любят говорить о рекордных частотах, на которых работают новые процессоры. Многие люди даже считают, что частота процессора – наиболее существенный фактор, который влияет на производительность компьютера. Но на самом деле не все так просто и однозначно. Хороший пример можно найти в автомире. «Жигули» с более сильным мотором однозначно быстрее и лучше, а вот «Форд» с мотором той же мощности более быстр и комфортабелен, чем изделие ВАЗа. Так и в мире процессоров – у каждого типа процессора свои возможности, преимущества и недостатки. Например, процессор Intel Celeron 533 МГц, изготовленный по технологии Mendocino, и тот же процессор Intel Celeron 533 МГц, но изготовленный по технологии Coppermine, при одинаковой частоте ядра различаются примерно также, как и вышеприведенные модели автомобилей.

Говоря о тактовой частоте процессора, надо понимать, что указанная на корпусе частота является рабочей частотой ядра процессора (той части процессора, которая выполняет основные вычисления), да и то при максимальной загрузке. Остальные узлы могут работать на частотах, отличных от частоты ядра процессора. Кроме того, интерфейсные блоки процессора работают на тактовой частоте системной платы, а это, например, всего 66, 100 или 133 МГц, даже если на процессоре написано значение 2 ГГц.

В путаницу частот вносит свою лепту и практика указания другими фирмами для своих процессоров не реальной их рабочей частоты, а некой частоты, значительно более высокой, относящейся к аналогичному процессору корпорации Intel, который в образцовых тестах показывает такую же производительность. Например, процессор Athlon ХР 2000+ реально работает на частоте 1640 МГц, а не на той, которая указана на его корпусе (2000 МГц). Следует заметить, что такие сравнения справедливы лишь для определенного набора тестовых задач, а в других случаях производительность сравниваемых процессоров будет различаться как в большую сторону, так и в меньшую.

Илон Маск рекомендует:  Что такое код fscanf

Если кратко резюмировать сказанное о частотах процессоров, то, покупая новый компьютер, следует в первую очередь обращать внимание на тип установленного в нем процессора, и лишь потом на его тактовую частоту.

Если бы в персональные компьютеры пользователю было невозможно устанавливать дополнительные внешние устройства, то вряд ли они пользовались бы такой популярностью, как сегодня. Унифицированные изделия обычно не могут удовлетворить индивидуальные потребности любого потребителя, скажем, как стандартные ботинки, которые почти всегда либо жмут, либо чуть велики.

Для решения личных проблем пользователя на системных платах установлены слоты расширения (рис. 1.18), в которые можно вставить нужную для конкретной работы дополнительную плату, точно так же, как «внешний» видеоадаптер. Например, композитор может установить в свой компьютер профессиональную звуковую плату, чтобы создавать новые композиции, научный работник с удовольствием добавит плату аналого-цифрового преобразователя (АЦП), которая поможет автоматизировать сбор данных при исследовании тайн мироздания, и т. п.

Рис. 1.18. Слоты расширения на системной плате: 1 – видеоадаптер, вставленный в слот AGP; 2 – слот PCI; 3 – батарейка CMOS-памяти; 4 – слот ISA; 5 – звуковая карта, вставленная в слот ISA; 6 – кулер процессора

Слоты ISA (на рис. 1.18 наиболее длинные, снизу) появились в самых первых компьютерах IBM PC. С течением времени их возможности оказались недостаточными для удовлетворения все возрастающих потребностей в скорости обработки информации, поэтому сейчас на системных платах устанавливается целый набор различных слотов. Для новых периферийных устройств предназначены слоты PCI (они в центре), а для видеокарты – слот AGP (сверху). Следует знать, что количество и набор слотов у каждой системной платы свои, хотя есть и несколько наиболее часто встречающихся вариантов.

Задумываться о типе слотов в покупаемом компьютере в общем-то не надо, если, конечно, у вас нет старых плат, которые вы захотите самостоятельно установить в новый компьютер. В большинстве случаев на любую системную плату всегда можно установить от 3 до 5 дополнительных устройств, которые вы можете купить в компьютерном магазине (только не забудьте сказать продавцу, какая у вас системная плата и какие слоты на ней заняты).

Интерфейсы внешних устройств

Компьютер, если чуть обобщить, отличается от игровой приставки тем, что к нему можно подключать самые разнообразные внешние устройства.

Как только вам нужно будет напечатать на бумаге какой-либо документ или созданный вами рассказ, то к компьютеру очень просто подключается принтер. Заметим, что наиболее качественные принтеры могут напечатать даже цветную фотографию, и она не будет отличаться от сделанной в фотолаборатории. Кстати, появившиеся недавно в продаже цифровые фотоаппараты рассчитаны на то, что весь процесс фотообработки будет производиться на компьютере, и для этого фотоаппараты снабжены специальным цифровым интерфейсом, чаще всего USB.

Для подключения внешних устройств с разными интерфейсами на задней панели компьютера расположены соответствующие разъемы. В старых типах компьютеров эти разъемы подключались к системной плате с помощью ленточных кабелей или располагались на платах расширения. С появлением стандарта АТХ разъемы интерфейсов стали располагать на системной плате (рис. 1.19).

Рис. 1.19. Разъемы интерфейсов на системной плате

В стандартный набор интерфейсов входят разъемы PS/2 для подключения мыши и клавиатуры, 2 COM-порта для модема и мыши, параллельный порт для принтера. У современной системной платы обязательны два разъема для USB-устройств, которые, как надеются разработчики, рано или поздно вытеснят старые интерфейсы. Если же в системную плату интегрирован звуковой процессор, то дополнительно будут выведены еще три разъема для подключения аудиоустройств. На ряде системных плат установлены модем и сетевая карта с разъемами для подключения телефонного провода и локальной сети.

Дополнительно можно сказать, что появление новых типов интерфейсов обусловлено тем, что пользователи часто путают назначение разъемов старых типов интерфейсов, а также их значительными габаритами, не позволявшими кардинально уменьшать размеры компьютеров.

Съемные носители информации

Посмотрите еще раз на рис. 1.4. Слева и выше от системной платы изображены накопители информации – 3,5″ дисковод гибких дисков, привод компакт-дисков, или CD-ROM, винчестер. Все эти устройства предназначены для долговременного хранения информации, с которой вы работаете.

Если оперативная память после выключения питания компьютера «забывает» все, что в ней находилось, то информация на винчестере и магнитных и лазерных дисках не зависит от состояния компьютера. Включили его, выключили – информация на винчестере и дисках сохранится. Вы можете положить диски на полку и забыть о них, скажем на год, все равно, когда вам будет нужна информация, то вставьте нужный диск в соответствующий привод, и сохраненные ранее данные – в вашем распоряжении.

Самыми первыми устройствами для хранения данных в персональных компьютерах были гибкие диски. Технология их изготовления совершенствовалась в течении десятилетий, и сегодня наиболее популярны 3,5″ гибкие диски (рис. 1.20, a), хотя иногда встречаются 5″, например в архивах у компьютерных специалистов. Сам гибкий диск – это кружок из лавсана или другого материала, на который нанесен магнитный слой. Для удобства обращения и защиты от грязи диск помещен в прямоугольный пластмассовый корпус.

Рис. 1.20. Диски: а – 3,5″ гибкий диск; б – компакт-диск

На 3,5″ гибкий диск можно записать 1,4 Мбайт данных: программ, текстовых и графических файлов. Конечно, мы сейчас говорим о наиболее популярном формате для гибких дисков, предложенном корпорацией Microsoft для операционной системы MS-DOS, которая также поддерживается операционными системами Windows.

Кроме «традиционного» формата существуют и другие, которые позволяют записать на такой же гибкий диск больше информации. Некоторой популярностью пользуются гибкие диски, созданные по более совершенным технологиям, что дает возможность разместить на гибком диске, например 100 или 250 Мбайт. Конечно, такие гибкие диски носят другое название, а кассеты, в которых они размещаются, другой формы и размеров.

Следующий ставший популярным тип носителя для хранения информации – это лазерные компакт-диски. Их технологию компьютерщики позаимствовали у музыкальных компакт-дисков, что, кстати, обусловило то, что музыкальные диски легко прослушать на персональном компьютере.

Лазерный компакт-диск (рис. 1.20, б) представляет собой тонкий диск из прозрачной пластмассы, на который нанесено несколько слоев различных материалов. На внутреннем слое – это часто слой алюминия или золота – лазером большой мощности прожигаются информационные дорожки, которые потом могут быть считаны более простым устройством для чтения компакт-дисков. Этот же слой можно напечатать на фабрике, как в типографии, но такой способ применяется для массовых тиражей, например, музыкальных альбомов или дистрибутивов операционных систем.

Информационный слой сверху всегда покрывается несколькими защитными слоями. Несмотря на кажущуюся прочность компакт-диска, на защитном слое никогда нельзя писать обычными авторучками и фломастерами, т. к. слои очень тонкие и легко повреждаются.

На стандартные 120 мм (примерно 5″) компьютерные компакт-диски можно записать 650 или 700 Мбайт данных, что соответствует 74 или 80 минутам музыки. В последнее время получают распространение компакт-диски меньшего диаметра, на которые можно записать меньше информации, например 180 или 250 Мбайт.

Винчестер, о котором вы сейчас читаете, не огнестрельное оружие, смертельное для недругов ковбоя. Компьютерный винчестер – это дисковый накопитель на жестких дисках, который разработала и запустила в массовое производство корпорация IBM, иногда называемая «голубым гигантом». Правда, в руках хакеров винчестер становится страшным оружием, а у счастливого бизнесмена – необычайно доходным вложением капитала. Конечно, дело не в достоинствах компьютерного винчестера или его каком-либо техническом параметре, а в той информации, которая на нем хранится. Иногда коротенький файл с номером банковского счета стоит баснословных денег.

Маленькое лирическое отступление, которое вы только что прочли, говорит, в первую очередь, о том, что от винчестера требуется необычайно высокая надежность хранения информации при регулярной работе с ней. Гибкие диски и лазерные диски при всех своих достоинствах не позволяют хранить информацию так надежно, как это делает винчестер. На гибких дисках осыпается магнитный слой, пользователь частенько забывает дискету на солнышке или магните, лазерные диски с необычайной легкостью царапаются и покрываются жирными пятнами, а все это приводит к потере драгоценной информации.

Винчестер (рис. 1.21) представляет собой металлическую коробку, в которой на скорости 5400 оборотов в минуту и даже быстрее вращается прочный металлический или стеклянный диск с нанесенным на него магнитным слоем. Над этим слоем на расстоянии в доли микрон, не касаясь поверхности диска, парят на воздушной подушке магнитные головки (сильно уменьшенные аналоги головок в магнитофоне). Вся конструкция защищена от пыли и спрятана внутри компьютера. Очень сложная электронная схема управляет вращением диска, движением головок, контролирует целостность записанной на диск информации и принимает меры по исправлению каких-либо ошибок, появившихся во время чтения, или случайных дефектов поверхности магнитного слоя, которые иногда возникают в процессе эксплуатации.

Рис. 1.21. Внутреннее устройство винчестера

Все такие сложности в конструкции винчестера связаны с тем, что именно на нем расположены файлы операционной системы, прикладных программ и данные, созданные пользователем. Когда человек работает с компьютером, информация постоянно читается с винчестера, изменяется и снова записывается на винчестер. В секунду могут произойти многие тысячи обращений к файлам на винчестере. Поэтому от современного винчестера требуется не только надежность, но и высокая скорость работы.

Первые винчестеры, которые стояли в персональных компьютерах, обладали емкостью в несколько мегабайт, что было в те времена необычайно много. Так, например, пару лет назад объем винчестера в 1000 Мбайт казался неисчерпаемым. Сегодня, когда появились цифровые видеокамеры и фотоаппараты, когда MP3-плееры успешно вытесняют кассетные магнитофоны, вполне рядовым явлением стали винчестеры на 40 Гбайт. Можно заметить, что даже такие винчестеры маловаты для хранения коллекции видеофильмов, т. к. один полнометражный фильм требует 600–700 Мбайт.

Стандарты AT и АТХ

Даже из первых рисунков в этой книге видно, что системный блок – это металлический корпус, внутри которого расположены все блоки. Корпус не только защищает электронные узлы от внешних воздействий, но и подавляет электромагнитное излучение вовне от внутренних проводников. Конечно, иногда у любителя повозиться с «железом» можно увидеть компьютер безо всякого корпуса разложенным на столе, а то и развешенным поблочно на стене, но это крайность, о которой можно упомянуть, но делать так не рекомендуется.

На рис. 1.1 и 1.3, а показаны два наиболее популярных стандарта корпусов для персональных компьютеров. С лицевой стороны они почти что не различаются, разве что чуть-чуть размерами. А вот сзади видно, что разъемы интерфейсов расположены по-разному.

У старого стандарта AT (рис. 1.3, б) на системной плате не установлены разъемы интерфейсов. Его блок питания не предназначен для дистанционного включения и выключения питания, в нем также отсутствует напряжение 3,3 В, которое желательно для питания современных процессоров.

Стандарт АТХ (рис. 1.3, в) разработан с учетом тех нововведений, которые позволяют повысить потребительское качество компьютера: возможность включения и выключения компьютера по командам операционной системы или запросам из локальной сети; меньшие потери электрического тока на нагревание воздуха стабилизаторами системной платы, которые обязаны обеспечить процессор напряжением 1,2–2 —3,3 В.

Визуально отличить корпуса различных стандартов можно только по расположению интерфейсных разъемов, как показано на рис. 1.3,6, в.

Кроме корпусов, показанных на рисунках, а это так называемые Mini-Tower и Midi-Tower, существует огромное разнообразие различных типов, каждый из которых предназначен для определенного круга задач. Иногда системный блок объединяется в одну конструкцию с монитором, как традиционно принято для персональных компьютеров фирмы Apple (рис. 1.22), серьезного конкурента для рассматриваемых в этой книге компьютеров, но, увы, почти в три раза более дорогого.

Рис. 1.22. Персональный компьютер iMac

Возьмем в руки прайс-лист какого-либо компьютерного магазина и попробуем заказать себе наиболее дешевый компьютер. Сделаем мы это для того, чтобы понять, что стоит за понятием «конфигурация компьютера» и где находятся подводные камни, которые могут свести всю нашу доморощенную экономию к отрицательной величине. Кроме того, мы хоть немножко разберемся с теми сокращениями, которые в великом множестве присутствуют в прайс-листах на компьютерную комплектацию. Результаты нашей работы сведем в табл. 1.1.

Первым пунктом в нашей конфигурации компьютера идет корпус MiniTower ATX с блоком питания, а это означает, что системная плата должна быть стандарта АТХ.

Может показаться, что сперва надо определиться с процессором и другими элементами, но для дешевых вариантов компьютеров это не совсем так. Цена хорошего корпуса составляет существенную часть стоимости компьютера и соизмерима со стоимостью системной платы. Кроме того, тип корпуса определяет возможность использования того или иного стандарта платы. Конечно, можно выбрать системную плату, а далее корпус, но результат будет тот же, только добавятся лишние проблемы.

Вторым пунктом идет недорогая системная плата SuperGrace VIA693A, которая позволяет использовать процессоры Intel Celeron Mendocino или Coppermine, которые требуют пониженного напряжения питания, а также Pentium III с корпусом, предназначенным для установки в Soket 370. Следует заметить, что системная плата комплектуется набором шлейфов (кабелей для подключения внешних устройств) для винчестера, CD-ROM и дисковода гибких дисков.

Выбор системной платы SuperGrace VIA693A влечет за собой выбор процессора Intel Celeron с тактовой частотой 733 МГц в корпусе FCPGA. В будущем, модернизируя компьютер, можно будет установить либо более высокочастотный процессор Celeron, либо перейти на Pentium III, но, к сожалению, невозможно будет использовать Pentium 4 или процессоры корпорации AMD.

Следующий пункт – это радиатор для процессора, т. к. наиболее дешевый вариант подразумевает, что процессор продается без дополнительных аксессуаров. Только чуть более дорогая, «боксовая», поставка процессора комплектуется радиатором с кулером.

Системная плата также определяет возможность использования того или иного типа модулей ОЗУ. Для нашего варианта выберем модуль памяти DIMM РС133 объемом 128 Мбайт, т. к. установка 64 Мбайт, а тем более 32 Мбайт, не позволит эффективно использовать современное программное обеспечение! Более современные типы модулей ОЗУ не поддерживаются чипсетом системной платы.

Так как системная плата не содержит «на борту» встроенного видеоадаптера, то следующим пунктом в конфигурации идет видеоадаптер Riva TNT с объемом ОЗУ 8 Мбайт. Эта карта отлично подходит для офисных приложений и позволяет играть в популярные игры типа Quake 3.

Выбор винчестера Maxtor с объемом в 10,2 Гбайт определяется только кошельком, т. к. дешевые винчестеры с меньшим объемом уже просто не производятся.

Дисковод гибких дисков сегодня не совсем обязателен, но его желательно иметь, чтобы была возможность установить и настроить операционную систему без поиска специальных загрузочных компакт-дисков.

Привод для компакт-дисков Samsung с максимальной скоростью чтения в 52 раза выше, чем музыкального диска, нужен для установки операционной системы и прикладных программ. Если его не включить в конфигурацию, то придется регулярно одалживать CD-ROM у приятеля.

Так как выбранная системная плата имеет встроенный звуковой контроллер (во второй строчке прайс-листа это слово «sound»), то в большинстве случаев не требуется установки отдельной звуковой карты.

Выбранные для нашей конфигурации дешевые клавиатура и мышь – обязательные принадлежности компьютера, относятся к той категории, которая подразумевает, что при интенсивном использовании компьютера они прослужат пару месяцев. Далее клавиши клавиатуры станут плохо нажиматься, а мышь будет регулярно требовать внимания.

Рассмотренная в этом разделе конфигурация компьютера имеет только одно достоинство – она наиболее дешевая. В остальном, в будущем – одни разочарования.

Стандартные конфигурации компьютеров

Из того набора комплектующих узлов – видеокарт, винчестеров, CD-ROM и прочего периферийного добра, которое выпускают несколько сот фирм в мире, как в мозаике, можно очень просто сложить практически бесконечное число разнообразных конфигураций компьютера. Но если подойти с технической точки зрения, то, увы, не слишком большое число подобных конструкций будет работать оптимально и без проблем.

Если перевести последнюю фразу, то получится следующее: производительность компьютера будет далека от той, которая декларируется в красочных проспектах фирм – изготовителей узлов; постоянно будут возникать проблемы поиска драйверов для оборудования; операционная система Windows, как наиболее потребляющая ресурсы программа, будет настраивать свои параметры по наихудшему в компьютере блоку; периодически будут возникать зависания компьютера, что означает невозможность использования его для бизнес-приложений.

Можно выдать маленький секрет индустрии высоких технологий: любой блок компьютера разрабатывается для ограниченного круга применений и тестируется с не слишком большим числом блоков сторонних производителей, хотя, как везде пишется, «обеспечивается совместимость» со стандартами для IBM PC совместимых компьютеров. Соответственно, например, винчестер или память покажут наивысшие показатели производительности и надежности только работая на определенных типах системных плат, оснащенных конкретными типами процессоров.

Крупные фирмы разрабатывают и предлагают своим покупателям «стандартные» конфигурации компьютеров, которые предназначены для конкретных сфер применения. Для каждой такой конфигурации проводят тестовые испытания комплектующих блоков и отбирают совместимые друг с другом. Хотя такие «стандартные» компьютеры и дороже, чем тот вариант, который мы комплектовали в предыдущем разделе, но зато они показывают отличную производительность и надежность. И, что не маловажно, фирмы могут дать нормальную гарантию на любой такой компьютер, а не просто ограничиваться заменой вышедшего из строя блока. То есть покупатель может быть уверен, что все программы, которыми он пользуется, будут работать без проблем, а при необходимости он всегда может получить квалифицированную консультацию по настройке оборудования.

Кроме того, производителям и продавцам легче, когда продаваемая номенклатура не слишком большая, не говоря о том, что это всегда дешевле, чем индивидуальная сборка.

Оглавление

  • Об авторе
  • Благодарности
  • Введение
  • Глава 1. Персональные компьютеры
  • Глава 2. Процессоры

Приведённый ознакомительный фрагмент книги Аппаратные средства персональных компьютеров. Самоучитель (В. Г. Соломенчук, 2002) предоставлен нашим книжным партнёром — компанией ЛитРес.

Персональный компьютер

Понятие и структура персонального компьютера, его возможности. Уровни программного обеспечение компьютера. Базовое и прикладное программное обеспечение персонального компьютера. Особенности стационарных ПК, ноутбуков, нетбуков, моноблоков, планшетов.

Рубрика Программирование, компьютеры и кибернетика
Вид курсовая работа
Язык русский
Дата добавления 23.10.2014
Размер файла 34,9 K

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

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

Размещено на http://www.allbest.ru

Размещено на http://www.allbest.ru

Название дисциплины Информационные технологии

Тема Персональный компьютер

Севастьянова Екатерина Сергеевна

1. Теоретические основы и структура персонального компьютера

1.1 Понятие персонального компьютера. Возможности ПК

1.2 Структура персонального компьютера


2. Программное обеспечение персонального компьютера

2.1 Уровни программного обеспечение компьютера. Базовое программное обеспечение персонального компьютера

2.2 Прикладное программное обеспечение

Список использованных источников

Создание персонального компьютера относится к одному из самых значительных явлений прошлого века. Создание персонального компьютера значительно повысило роль и значение вычислительной техники в жизни человека, общества, государства.

В настоящее время современное общество, рынок товаров, услуг и труда можно охарактеризовать значительными изменениями, вызванными во многом интенсивным развитием информационно-компьютерной техники. Роль компьютера в жизни любого человека, в деятельности предприятий, организаций стремительно растет. Компьютер на сегодня интенсивно применяется практически во всех сферах жизни общества, государства: в образовании, в медицине, на телевидении, в промышленности, сельском хозяйстве и т.д. Компьютер представляет собой эффективное вспомогательное средство в жизни практически всех граждан, в деятельности всех предприятия и организаций.

С помощью компьютеров ведется документация, осуществляется передача информацией и связь с банками данных. Компьютеры сегодня применяются при выполнении большого круга задач производства, обеспечивают постоянную работу различных аппаратов в производстве. Локальные компьютерные сети связывают разных пользователей в одном учреждении, а глобальные сети, например, Internet, имеет возможность связать пользователей, находящихся в различных регионах страны и даже всего мира.

Все это говорит о том, что важным условием полноценной жизни в информационном сообществе и успешной профессиональной деятельности человека является компьютерная грамотность. То есть в наше время любой человек должен иметь хотя бы элементарное представление о принципах работы персонального компьютера, об операционной системе, уметь работать в приложениях Microsoft Office, уметь пользоваться услугами глобальной сети Internet.

Поэтому необходимо отметить актуальность выбранной темы курсовой работы.

Современные компьютеры самые разные: от больших, которые занимают целый зал, до маленьких, которые располагаются на столе, в портфеле и даже в кармане. На сегодня самым распространенным видом компьютеров являются персональные компьютеры (ПК). Для нормальной работы на ПК каждый пользователь должен чётко и ясно представлять, из чего компьютер состоит, знать принципы его работы, разбираться в программном обеспечении и т.д.

Представленная курсовая работа имеет цель — изучение принципов работы персонального компьютера, его структуры, основ программного обеспечения.

В связи с поставленной целью необходимо определить основные задачи курсового исследования:

— определить понятие персонального компьютера, изучить его виды и возможности, предоставляемые пользователю,

— изучить историю возникновения ПК,

— исследовать структуру персонального компьютера, основные и периферийные устройства ПК,

— изучить виды базового и прикладного программного обеспечения.

1. Теоретические основы и структура персонального компьютера

1.1 Понятие персонального компьютера, история его возникновения, возможности ПК

Персональные компьютеры или в сокращении (ПК) это компьютер, предназначенный для работы одним человеком, то есть для личного использования. Большинство современных людей используют настольные или мобильные ПК.

Но если взглянуть на историю персональных компьютеров, то выяснится, что в самом начале они были созданы не для личного пользования, а в качестве вычислительных машин и в основном имели применение в производстве или в научных центрах, а также в военных целях. С другой стороны это связанно тем, что ПК были очень дороги и недоступны большинству населения.

В переводе с английского «компьютер» означает «вычислитель». В первую очередь, компьютеры могут осуществлять без вмешательства человека сложные вычислительные операции по заданной инструкции — так называемой программе.

Отвечая на вопрос, что такое ПК, следует коснуться истории вычислительной техники. Ее начало было положено еще в 1943 году, когда фирма IBM создала машину «Марк-1». Первые компьютеры представляли собой ламповые вычислительные машины. Затем их сменили транзисторные ЭВМ (электронные вычислительные машины), потом появились ЭВМ с применением интегральных схем. Наконец, на их смену пришли электронные вычислительные машины со схемами наибольшей интеграции.

Термин (ПК) закрепился в начале 70 годов прошлого столетия, когда компания Apple Computer использовала его для названия своего компьютера Apple II и в дальнейшем это название перешло на компьютерный IBM PC. Также в этот период ПК называли все компьютеры, которые использовали процессоры Intel и работали на операционной системе DOS, OS/2, а также начальных версиях Microsoft Windows. Но при появлении других процессоров AMD, Cyrix (ныне VIA) поддерживающих такие же программы, это название стало более обширным.

В СССР персональные компьютеры имели название (ПЭВМ) — персональные электронные вычислительные машины. 1984 г. вышел первый серийный отечественный компьютер (АГАТ). Так же за небольшой промежуток времени были разработаны такие модели ПЭВМ как БК-0010, Корвет, МС0511 и тог далее.

В настоящее время компьютер позволяет осуществлять не только числовые расчеты, но также дает возможность готовить книги к печати, создавать фильмы, музыку, картины, управлять производством и так далее. То есть компьютер стал универсальным средством обработки различных видов информации Алексеев, А.Г. Архитектура персонального компьютера. — М.,2009. — С.5..

Современные компьютеры представляют собой устройства для поиска, хранения, преобразования, сбора и использования информации, находящейся в цифровом формате.

Отвечая на вопрос, что такое ПК, следует также уточнить, как работает персональный компьютер. Работают компьютеры с помощью программного обеспечения, которое состоит из прикладных и системных программ, а также систем программирования.

Основной системной программой является операционная система, организующая работу компьютера по обработке данных. Под ее управлением находятся все устройства ПК, осуществляется обмен данными между различными устройствами и компьютером, между ПК и человеком и так далее.

Мощность персональных компьютеров постоянно увеличивается, область их использования расширяется. Их можно объединить в сети, тем самым давая возможность сотням пользователей легко обмениваться информацией. Благодаря электронной почте появилась возможность моментально получить либо отправить письмо и другие файлы людям, проживающим в других городах и странах.

Сферы использования компьютеров не ограничены. Для представителей различных профессий эта машина стала неотъемлемым инструментом работы. ПК позволяют осуществлять автоматизированное управление вредными или сложными производствами, обеспечивать бесперебойную работу сложных агрегатов, проводить профессиональную переподготовку кадров, выполнять многократно повторяющиеся операции и так далее. У пользователей благодаря этой умной машине появилось множество возможностей, в том числе общение через сеть, улучшение качества образования, доступ к мировым ресурсам. В медицине компьютеры позволяют автоматизировать учет больных, вести электронные истории болезней, проводить диагностику и устанавливать точные диагнозы. Ученые используют компьютеры при моделировании дорогостоящих и сложных экспериментов. Программы позволяют корректировать данные в проектах и наблюдать за ходом эксперимента с экрана монитора. Для этого уровень владения ПК у современных ученых должен быть на очень высоком уровне.

В банковском деле компьютеры используются повсеместно для осуществления финансовых расчетов, выполнения различных операций, в том числе для обработки чеков, регистрации изменений по вкладам и так далее.

В торговле компьютеры дают возможность ускорить расчеты с клиентами, держать под постоянным контролем количество товара, вести автоматическую базу данных.

И, конечно же, компьютер очень полезен в быту. Он используется для переписки с друзьями, доступа к последним новостям, ведения домашней бухгалтерии, организации досуга Бабушкин, А.Н. Что такое персональный компьютер. — Воронеж, 2009. — С.25-26..

Из всех компаний, которые производили компьютеры, до настоящего времени выжили две линейки — персональный компьютер компании IBM и компьютеры компании Apple, которые имеют разные принципы построения процессоров и операционных систем. Правда это название уже перестало быть актуальным и компьютеры называют просто «персональными компьютерами» или даже «компьютерами».

Сам термин «персональный компьютер» подразумевает его использование одним пользователем, однако современные компьютеры имеют возможность работы нескольких человек. По степени мобильности компьютеры подразделяются на две группы:

— стационарные (настольный компьютер);

— мобильные (ноутбук; планшет; карманный компьютер) Кузнецов, Е. Ю. Персональные компьютеры. — М., 2010. — С.122..

Настольные компьютеры изначально имеют блочную архитектуру и состоят из системного блока, монитора, клавиатуры, мыши, других периферийных устройств. Существует две формы системных блоков — горизонтальная («десктоп», от desktop — рабочая поверхность письменного стола), когда монитор можно было бы установить на верхнюю поверхность системного блока и вертикальная (башенный системный блок, Tower («башня»), когда блок располагался на полу или в специальной нише стола.

Существующие персональные компьютеры можно условно разбить на четыре вида.

Стационарные компьютеры раньше были наиболее распространенными. Они состоят из системного блока и дисплея, подключенными между собой проводами.

Ноутбуки. Ноутбук отличается от стационарного компьютера тем, что все основные устройства (системный блок, дисплей, динамики и пр.) находятся в одном корпусе. Кроме того, у него имеется дополнительное устройство — аккумулятор. Как результат — ноутбуком можно пользоваться в любом месте, в том числе там, где электричества не имеется (в дороге, на даче). Для того чтобы компьютер работал дольше, то устройства, обычно устанавливают менее энергопотребляемые устройства, чем в стационарных. Так как ноутбук может не находиться на стабильном месте, например, на столе, а на коленях, то обычно устройства внутри компьютера устройства более защищены от небольших встрясок. На ноутбуке устанавливается устройство сенсорной панели с кнопками, которое можно использовать вместо мыши. Остальные устройства и разъемы идентичны стационарным компьютерным.

Нетбуки (англ. Netbook) — компактный ноутбук с относительно невысокой производительностью, предназначенный, в основном, для выхода в Интернет и работы с офисными приложениями. Обладает небольшой диагональю экрана 7—12 дюймов, низким энергопотреблением, относительно невысокой стоимостью. Дешевизна достигается за счет использования менее емких устройств. Они имеют меньшую оперативную память, более дешевый процессор и не имеют DVD-ROM накопителя. Все остальные устройства и разъемы такие же, как и у ноутбуков Растригин, Л. А. С компьютером наедине. — М., 2005. — С.101..

Моноблок — компьютер, системный блок которого находится за дисплеем. Имеет те же устройства и разъемы, как и ноутбук, кроме кабеля питания.

В ноутбуках, нетбуках и моноблоках из внутренних устройств, можно поменять, как правило, жесткий диск и модуль оперативной памяти, в некоторых моделях и аккумулятор. Другие устройства, такие как центральный процессор, клавиатура, материнская плата и прочее замене не подлежат, то есть заменять их можно только в сервисных центрах.

Необходимо выделить новый современный вид ПК — планшеты Жигарев, А. Н. Основы компьютерной грамоты. — СпБ.,2005.- с.188.. Планшетными персональными компьютерами называют компьютеры с сенсорным экраном без обычной (физической) клавиатуры и мышки.

Его программное обеспечение распознает не только виртуальную клавиатуру, но даже рукописный текст, вводимый в него с помощью электронного пера или кончиком пальца по экрану.

Сейчас особой популярностью отметились гибридные версии с графическим планшетом и чувствительным экраном, где пользователь планшета может работать как при помощи стилуса (специального цифрового пера), так и кончиком пальца, когда не надо использовать обычную клавиатуру с мышь.

Планшетный компьютер является по своей сути полноценным нетбуком или ноутбуком с такими же широкими возможностями. Планшетные ПК имеют главное преимущество в том факте, что их экран поворачивается на сто восемьдесят градусов, что позволяет использовать такой компьютер как планшетку-блокнот для записи текста. К планшету подойдут любые USB-аксессуары для ноутбука.

1.2 Структура персонального компьютера

персональный компьютер программный

Компьютер представляет собой не одно устройство, а много взаимосвязанных различных устройств, которые могут являться внешними или внутренними, основными или дополнительными.

Обычный набор стационарной компьютерной системы включает следующие основные устройства Фигурнов, В.Э. Персональный компьютер для пользователя. — Уфа, 2003.- С140.:

По большому счету, «системный блок» — это и есть компьютер. Внутри системного блока находятся основные узлы персонального компьютера. К системному блоку подключаются различные периферийные устройства: монитор, клавиатура, мышь, звуковые колонки, модем и т.д.

Системный блок содержит основные функциональные элементы компьютера

— материнскую плату, процессор, оперативную память, жесткий диск, приводы SD и DVD-дисков, видеокарту, звуковую плату, сетевую плату, порты ввода-вывода (разъемы), блок питания.

Все данные при работе компьютера обрабатываются материнской, или системной, платой. Материнская плата представляет собой сложную многослойную печатную плату, к которой подключаются остальные компоненты компьютера.

Скорость работы компьютера определяется главным процессором. Все документы пользователей — файлы, папки, фотографии, картинки, музыка, фильмы и программы хранятся на жестком диске, встроенном в компьютере. Оперативная память компьютера — от нее зависит скорость работы компьютера, т.е. с какой быстротой он будет открывать приложения, реагировать на действия и выполнять заданные ему задачи.

В спецификации компьютера обычно указывают тип и частоту центрального процессора, объем оперативной памяти. Эти характеристики компьютера — самые главные, поскольку именно они определяют скорость его работы.

Процессор является центральным устройством обработки данных компьютера, выполняющим необходимы для работы программного обеспечения вычисления.

Оперативная память является внутренней памятью и отличается от внешней памяти, примером которой может быть жесткий диск или компакт-диск. Во внешней памяти информация сохраняется даже после выключения компьютера.

Жёсткий диск или винчестер — это основное хранилище данных на компьютере. Большинство компьютеров оснащено встроенным жёстким диском. на него устанавливают приложения, на нём создают файлы и сохраняют различные данные.

Дисководы — это физические устройства для считывания/записи данных с носителей различных типов. Дисководы могут быть внутренними (встроенными в системный блок) либо внешними и подключаться к компьютеру через кабель или беспроводное соединение.

— Монитор — на экране монитора отображается весь процесс обмена информацией пользователя с компьютерной системой. Без монитора и компьютер, как таковой, бесполезная груда железа, а как иначе узнать, что происходит в данный момент в компьютерной системе.

Раньше в качестве экрана монитора использовалась электронно-лучевая трубка (ЭЛТ). Современные мониторы имеют плоский и тонкий экран — тот же плоский телевизор, но размер экрана поменьше.

Если монитор предназначен для отображения информации, т.е., это средство вывода информации из компьютера, то клавиатура — это средство ввода информации в компьютер.

— Мышка с ковриком.

Мышка дополняет функции клавиатуры, но, если клавиатура — это средство ввода информации, то, мышка, главным образом, выполняет управляющие функции.

Выше приведен стандартный список устройств компьютерной системы минимальной комплектации. Этого вполне хватит, чтобы пользователь нормально работал за компьютером. Но, зачастую, минимальной комплектации бывает недостаточно. Ниже приведен список еще нескольких наиболее часто используемых компьютерных устройств Симонович, С.В. Windwos. Лаборатория мастера. — М., 2002. -С.25..

— Модем — предназначен для подключения компьютера к сети Интернет.

— Принтер — нужен для распечатки документов.

— Сканер — предназначен для ввода изображений в компьютер.

Все устройства (за исключением клавиатуры и мышки) комплектуются сетевым кабелем для подключения к сети переменного тока 220 V. А также соответствующими кабелями для подключения к системному блоку. В подавляющем большинстве случаев, это будет кабель с USB-разъемом, который можно подключать к любому соответствующему USB-разъему системного блока компьютера.

Компьютер служит средством быстрой передачи информации с помощью сети Интернет. Также информацию можно сохранять и передавать друг другу используя диски(CD,DVD), флешки, карты памяти и переносные жесткие диски (для большого объёма информации).

Существует множество комплектаций компьютера, каждая из них имеет особенные возможности и разную мощность

2. Программное обеспечение персонального компьютера

2.1 Уровни программного обеспечение компьютера. Базовое программное обеспечение персонального компьютера

Программное обеспечение необходимо для нормальной работы компьютера, между всеми программами компьютера есть взаимная связь, все это можно назвать программной конфигурацией.

Для эффективного использования компьютера должно соблюдаться соответствие между уровнем развития вычислительной техники и программного обеспечения. С одной стороны, ПО определяет функциональные возможности компьютера. С другой, установка конкретного ПО может быть ограничена конструктивными особенностями компьютера.

Вся работа программ в вычислительной машине подчинена определенным действиям, программы высокого уровня основываются на программах низкого уровня. Интерфейс в системном блоке связывает между собой программы разных уровней. Схематично представить структуру программного обеспечения можно в таком виде Можаров, Р.В. Программное обеспечение персональных компьютеров. — М.,2006.-С.35. (Приложение Б):

Базовый уровень — отвечает за правильную работу аппаратных средств, является уровнем класса низкий. Программное обеспечение данного уровня хранится в микросхемах запоминающегося устройства (ПЗУ), его задача обеспечить работу входа и выхода BIOS. В процессе эксплуатации компьютера нельзя изменять программы и данные ПЗУ, они записываются в производственных условиях.

Системный уровень — отвечает за связь программ вычислительного устройства с программами базового уровня и аппаратного обеспечения, он считается переходным уровнем. Этот уровень и его программы отвечают за эксплуатационные возможности компьютера. Когда на вычислительное устройство устанавливается новое оборудование, этот уровень должен быть обеспечен программой, которая свяжет устанавливаемое оборудование и другие программы. Программы, которые отвечают за взаимную связь с устройствами компьютера, называются драйверами.

В данном уровне есть еще и программы другого класса, которые отвечают за связь с пользователем компьютера. С помощью этих программ пользователь может вводить информацию в компьютер, пользоваться ее. Данный класс называется средствами пользовательского интерфейса, состояние этих программ регламентируют работу компьютера.

Ядром системы вычислительной машины является совокупность программ этого уровня. Задачи, выполняемые этим ядром, и за что они отвечают, это: работа входа и выхода информации, работа памяти машины, работа файловой системы, и другие.

Служебный уровень — отвечает за настройку систем компьютера, за автоматизацию процессов. Многие программы данного уровня изначально входят в операционную систему, установленную на вычислительной машине. Существует 2 направления в развитии служебных программ, это программы для автономного применения и уже интегрированные в ОС.

Прикладной уровень — отвечает за выполнение уже определенных задач, которые могут быть развлекательного направления, для решения вопросов производства, учебными программами. Между системным уровнем программ и прикладным уровнем программ есть взаимная связь, работа вычислительной машины зависит от ОС стоящей на данном устройстве. Этот уровень подключает в себе: редакторы для текста, процессоры текстовые, системы автоматического создания проектирования, графические редакторы, браузеры, программы перевода текстов, системы которые управляют базами данных, таблицы, и многие другие программы прикладного уровня Хомоненко, А.Д. Основы современных компьютерных технологий. — СпБ, 2008. — С.226-227..

Программное обеспечение компьютера подразделяется на общесистемное, основу которого составляет операционная система, и прикладное, к которым относятся вспомогательные программы, дающие возможность сразу же после установки операционной системы работать с текстовыми и графическими документами, осуществлять вывод документов на печать, работать со звуковой и видеоинформацией.

Программное обеспечение (ПО) — совокупность специальных программ, облегчающих процесс подготовки задач к выполнению на компьютере и организующих прохождение их через машину, а также процедур, описаний, инструкций и правил вместе со всей связанной с этими компонентами документацией, используемых при эксплуатации вычислительной системы.

Обрабатывают информацию, управляют работой компьютера программы, а не устройства.

Новинки программного обеспечения уже давно доминируют над новыми аппаратными разработками. Комплект ПО по стоимости превосходит стоимость компьютера адекватного класса.

— обеспечение работоспособности компьютера;

— облегчение взаимодействия пользователя с компьютером;

— сокращение цикла от постановки задачи до получения результата;

— повышение эффективности использования ресурсов компьютера.

Максимальное использование возможностей вычислительной системы достигается, во-первых, за счет выделения каждому пользователю или задаче минимально необходимых ресурсов для своевременного и качественного решения его задач, во-вторых, за счет подключения к ресурсам вычислительной системы большого числа пользователей (в том числе и удаленных), в-третьих, путем перераспределения ресурсов между различными пользователями и задачами в зависимости от состояния системы и запросов на обработку.

Повышение производительности и качества труда пользователей происходит за счет автоматизации процедур расчетного и оформительского характера, реализуемых с помощью разнообразных средств программирования (алгоритмических языком, пакетов прикладных программ) и удобных устройств ввода-вывода информации.

Адаптируемость программ пользователя к ресурсам конкретной вычислительной системы обеспечивается тем, что операционная система содержит средство обслуживания большого диапазона машинных конфигураций. Кроме того, операционная система позволяет создавать и легко настраивать существующие программы на различные устройства ввода-вывода.

Операционная система — система программ, предназначенных для управления потоком решаемых задач и служащих для повышения эффективности работы компьютера.

Одной из первых операционных систем персонального компьютера была дисковая операционная система MS DOS. Это текстовая операционная система. Она управляет ресурсами компьютера, организует работу отдельных компонент, обеспечивает решение задач на компьютере с использованием специальных прикладных программ, обеспечивает обработку файлов и интерфейс с пользователем компьютера.

По мере развития компьютерных технических средств и соответственно расширения их сферы использования развивались и операционные системы. Особым стимулом к их развитию стали интенсивно расширяющиеся коммуникационные возможности в современном обществе и организация сложных видов промышленных и банковских структур. Для обработки такой многоплановой информации и для управления новыми, более производительными компонентами компьютеров потребовались новые операционные системы. Одной из наиболее распространенной операционной системой является графическая операционная система Windows. (Приложение А).

Из компьютера для индивидуального пользования и обработки простейшей информации современный компьютер превратился в средство общения с мировым информационным сообществом. Основной тенденцией развития компьютеров является усложнение видов обрабатываемой информации и использования для этого интегрированных программных продуктов для офисных приложений. Ключевым в обмене информацией стала клиент-серверная технология и гипертекстовые программные структуры.

Отличительной чертой Windows является обьектно-ориентированный подход к построению системы. На уровне пользователя обьектный подход выражается в том, что интерфейс представляет собой подобие реального мира, а работа с машиной сводится к действиям с привычными обьектами. Так, папки можно открыть, убрать в портфель, документы — просмотреть, исправить, переложить с одного места на другое, выбросить в корзину, факс или письмо — отправить адресату и т. д. Обьектно-ориентированный подход реализуется через модель рабочего стола. Пользователь работает с задачами и приложениями так же, как с документами на своем письменном столе.

При включении компьютера она автоматически загружается, а при выключении — нужно корректно завершить работу, чтобы дать системе сбросить из оперативной памяти на винчестер рабочую информацию.

Операционная система Windows поддерживает приоритетную многозадачность и параллельные процессы. Это означает, что наряду с основной решаемой задачей, обеспечивается нормальная работа фоновых задач.

Система Windows предоставляет развитые программные средства для доступа к сетям Internet, intranet, возможность подключения к сетям через модем (все это именуется средствами удаленного доступа).

Windows обеспечивает работу с аудио- и видеофайлами различных форматов.

Несомненно самым значительным достижением Windows стали встроенные в систему программы для компьютерных коммуникаций. Коммуникационные средства Windows рассчитаны на обычных пользователей и не требуют специальных знаний. Эти средства включают в себя возможности работы в локальных сетях и глобальных сетях, настройку модемов, подключение к электронной почте и многое другое Эд Ботт. Windows XP. — М., 2007. — С.23-24..

К базовому программному обеспечению относятся драйвера (driver) программа для управления каким-либо одним устройством (принтером, видеокартой и др.). В состав операционной системы обычно входит комплект драйверов для наиболее популярных устройств. В то же время с каждым аппаратным компонентом поставляется набор драйверов для различных операционных систем.

2.2 Прикладное программное обеспечение

Прикладное программное обеспечение представляет собой вспомогательные программы, дающие возможность сразу же после установки операционной системы работать с текстовыми и графическими документами, осуществлять вывод документов на печать, работать со звуковой и видеоинформацией.

Текстовые редакторы предназначаются для создания практически любых документов с возможностью многократного исправления отдельных фрагментов, изменения шрифтов, внесения рисунков, печати на принтере большого числа экземпляров. Такие программы обеспечивают автоматическое составление оглавления документов, проверку синтаксиса и т. д., представляя новые, ранее недоступные для массового пользователя возможности создания практически любых текстов и документов.

Электронные таблицы предназначены для работы с большими таблицами чисел. Позволяют вычислить значение элементов таблиц по заданным формулам, устанавливать зависимость содержимого одних ячеек от содержимого других, строить сложные модели, отображающие специфику бухгалтерского учета, хозяйственной деятельности предприятий, строить графики и т.д.

Базы данных (БД) или системы управления базами данных (СУБД) обеспечивают хранение больших объемов структурированной информации — ввод, редактирование, сортировку и быстрый поиск. И различаются основными параметрами (числом записей в БД, числом полей в записи, способом организации доступа для поиска требуемой информации и т. д.). Эти системы широко применяются самостоятельно, а также в составе рабочих мест САПР, автоматизированных систем научных исследований (АСНИ) и др.

Графические редакторы (системы поддержки деловой графики) получили широкое применение, благодаря хорошим возможностям работы ПК с графической информацией. Используются совместно с системами обработки электронных таблиц, текстовыми редакторами и другими системами обработки документов, для создания рекламы, ретуширования фотографий и т.д.

Средства для презентаций помогают в проведении учебных и обзорных лекций, докладов, презентаций товаров и услуг.

Средства электронных коммуникаций предназначены для получения доступа ко всем ресурсам Интернет. Отправка и получение электронной почты, путешествие по всемирной паутине, скачивание файлов из файловых архивов (FTP), интерактивный разговор и т. д.

Файл-менеджеры предназначены для управления файлами — копирование, переименование, удаление, просмотр, редактирование, осуществляют запуск других программ. Позволяют упростить и ускорить работу с файлами по сравнению со стандартными средствами, существующими в операционных системах.

Справочники и энциклопедии, обучающие программы.

Игры логические, динамические, стратегические. Существует целая индустрия по производству и продаже компьютерных игр

Программы специального назначения — проблемно-ориентированные пакеты и программы имеют узкое применение, используют особые методы представления и обработки данных, учитывающие специфику задач пользователя

Издательские системы, позволяющие полностью подготовить к типографскому изданию книги или журналы.

Переводчики с иностранного языка. Позволяют переводить отдельные слова или осуществлять полнотекстный перевод.

Системы автоматизированного проектирования (САПР) используются для разработки и тиражирования конструкторских и технологических чертежей и проектов

Бухгалтерские, финансовые и др. предназначены для ведения бухгалтерского учета, подготовки финансовой отчетности, анализа движения финансов и материальных средств, обработки статистики и т.д.

Системы оптического распознавания текста.

Интегрированные системы объединяют в себе несколько различных видов программного обеспечения.

Компиляторы и трансляторы языков программирования предназначены для преобразования текстов программ в исполнимые модули, т.е. для создания всего многообразия системного и прикладного ПО.

Сервисные или вспомогательные программы, называемые также утилитами (utilities), используются для выполнения различных функций по обслуживанию ПК и его основных устройств, предоставляют дополнительные возможности или удобства работы с программами и компьютером.

Архиваторы — упаковка файлов, чтобы они занимали меньше места на устройствах хранения информации.

Антивирусы — поиск и удаление компьютерных вирусов

Обслуживание аппаратных устройств компьютера — поиск и устранение неисправностей, ускорение работы и др.

Русификаторы были необходимы в связи с тем, что IBM — совместимые компьютеры и многие ОС не позволяли вводить кириллицу (русский текст) в компьютер и отображать ее на экране.

Рассмотрим более подробно компьютерные вирусы и антивирусное программное обеспечение.

Компьютерный вирус — это специально написанная небольшая по размерам программа, которая может “приписывать” себя к другим программам, т.е. заражать их, а так же выполнять различные нежелательные действия на компьютере. Программа, внутри которой находится вирус, называется “зараженной”. Когда такая программа начинает работу, то сначала управление получает вирус, который находит и заражает другие программы, портит файлы, таблицу размещения файлов на диске, “засоряет оперативную память и т.д. В таких случаях пользователи ПК говорят о том, что машина заражена вирусом.

Все действия вирусы выполняются достаточно быстро, без выдачи каких либо сообщений, поэтому без специальных программ обнаружить заражения компьютера очень трудно. Пока через некоторое время на машине не начинает твориться что-нибудь странное, например:

Некоторые программы начинают работать неправильно или вообще перестают работать.

Существенно замедляется работа компьютера.

На экран начинают выводиться посторонние сообщения или символы.

Отдельные файлы оказываются испорченными и т.д.

Некоторые вирусы могут не только заражать программы, но и отформатировать весь жесткий диск.

Антивирусное программное обеспечение — это компьютерная программа, которая выявляет, предотвращает и выполняет определенные действия, чтобы блокировать или удалять вредоносные программы, такие как вирусы и черви.

Функции антивирусных программ

— Защита от вирусов в реальном времени

Большинство антивирусных программ предлагает защиту в режиме реального времени.

Антивирусные программы могут сканировать весь компьютер в поисках вирусов. Прежде всего сканируются наиболее уязвимые области, системные папки, оперативная память. Однако, не все антивирусы одинаковы в своих алгоритмах, и некоторые антивирусные программы имеют более высокий уровень обнаружения, чем другие.

Новые вирусы создаются и появляются каждый день. Поэтому, крайне важным для антивирусных программ является возможность обновления антивирусных баз (списка всех известных вирусов, как старых, так и новых). Автоматическое обновление является необходимым, потому что устаревший антивирус не может обнаруживать новые вирусы и угрозы.

— Оповещения — антивирус предупреждает, когда какая-либо программа попытается получить доступ к вашему компьютеру. Примером могут служить Интернет-приложения.

— Дополнительные функции антивирусов.

В зависимости от типа антивирусного программного обеспечения, оно может выполнять множество дополнительных функций. Они могут включать в себя защиту входящей и исходящий электронной почты, защиту мгновенного обмена сообщениями и чатов, защиту интернет-серфинга и т.д.

В настоящее время под персональным компьютером понимается устройство для поиска, сбора, хранения, преобразования и использования информации в цифровом формате.

С помощью компьютера решается множество самых различных задач от чисто числовых расчетов до подготовки к печати книг, создания картин, фильмов, музыки, с помощью компьютера осуществляется управление производством и т.д. С помощью компьютеров ведется документация, осуществляется автоматизированное управление сложными и вредными производствами, обеспечивается бесперебойная работа различных агрегатов, выполнение многократно повторяющихся операций, профессиональная переподготовка кадров и многое другое.

То есть компьютер превратился в универсальное средство обработки всех видов информации.

Персональные компьютеры представляют собой наиболее широко используемый тип компьютера, их мощность постоянно повышается, а область применения постоянно расширяется. Персональные компьютеры практически в каждой организации, фирме, предприятии объединены в локальные вычислительные сети, что дает возможность многим пользователям легко обмениваться информацией, одновременно работать с общей базой данных. Средства электронной почты позволяют пользователям компьютеров с помощью обычной телефонной сети посылать текстовые и факсимильные сообщения, фотографии, музыку и т.д. в другие города и страны.

Сфера применения персональных компьютеров практически не ограничена, представители самых разных специальностей рассматривают персональный компьютер в качестве неотъемлемого инструмента их работы.

В представленной курсовой работе подробно рассмотрены понятие ПК, история возникновения ПК, его возможности, виды ПК.

По степени мобильности компьютеры подразделяются на две группы — стационарные компьютеры и мобильные компьютеры, к которым относятся ноутбуки; нетбуки, планшеты; карманный компьютеры.

Также в курсовой работе рассмотрена структура персонального компьютера.

Компьютер представляет собой не одно устройство, а много взаимосвязанных различных устройств, которые могут являться внешними или внутренними, основными или дополнительными.

Обычный набор стационарной компьютерной системы включает следующие основные устройства — системный блок (системный блок содержит основные функциональные элементы компьютера — материнскую плату, процессор, оперативную память, жесткий диск, приводы SD и DVD-дисков, видеокарту, звуковую плату, сетевую плату, порты ввода-вывода (разъемы), блок питания), монитор, CD и DVD дисководы, клавиатуру, мышь, звуковые колонки. Также рассмотрены дополнительные устройства персонального компьютера — модем, принтер, сканер.

Во второй главе курсовой работы рассмотрено базовое и прикладное программное обеспечение компьютера, уровни программного обеспечения.

Под программным обеспечением ПК понимается совокупность специальных программ, которые облегчают процесс подготовки задач к выполнению, организуют их обработку, а также процедур, описаний, инструкций и правил вместе со всей связанной с этими компонентами документацией, используемых при эксплуатации вычислительной системы.

Таким образом, считаю, что цель курсового исследования выполнена, поставленные задачи решены.

10.1. Введение в компьютерные сети

10.1. Введение в компьютерные сети

Наряду с автономной работой значительное повышение эффективности использования компьютеров может быть достигнуто объединением их в компьютерные сети (network).

Под компьютерной сетью в широком смысле слова понимают любое количество компьютеров, связанных между собой каналами связи для передачи данных.

Существует ряд веских причин для объединения компьютеров в сети. Во-первых, совместное использование ресурсов позволяет нескольким ЭВМ или другим устройствам осуществлять совместный доступ к отдельному диску (файл-серверу), дисководу CD-ROM, стримеру, принтерам, плоттерам, к сканерам и другому оборудованию, что снижает затраты на каждого отдельного пользователя.

Во-вторых, кроме совместного использования дорогостоящих периферийных устройств, имеется возможность аналогично использовать сетевые версии прикладного программного обеспечения. В-третьих, компьютерные сети обеспечивают новые формы взаимодействия пользователей в одном коллективе, например при работе над общим проектом.

В-четвертых, появляется возможность использовать общие средства связи между различными прикладными системами (коммуникационные услуги, передача данных и видеоданных, речи и т. д.). Особое значение имеет организация распределенной обработки данных. В случае централизованного хранения информации значительно упрощаются процессы обеспечения ее целостности, а также резервного копирования.

В компьютерной сети существует 7 уровней взаимодействия между компьютерами: физический, логический, сетевой, транспортный, уровень сеансов связи, представительский и прикладной. Данную взаимосвязь между компьютерами описывает модель взаимодействия открытых систем (Open System Interconnection, OSI), которая определяет различные уровни взаимодействия систем в сетях с коммутацией пакетов, дает им стандартные имена и указывает, какие функции должен выполнять каждый уровень.

Физический уровень (Physical Layer) определяет электрические, механические, процедурные и функциональные спецификации и обеспечивает для канального уровня установление, поддержание и разрыв физического соединения между двумя компьютерными системами, непосредственно связанными между собой с помощью передающей среды, например, аналогового телефонного канала, радиоканала или оптоволоконного канала.

Канальный уровень (Data Link Layer) управляет передачей данных по каналу связи. Основными функциями этого уровня являются разбиение передаваемых данных на порции, называемые кадрами, выделение данных из потока бит, передаваемых на физическом уровне, для обработки на сетевом уровне, обнаружение ошибок передачи и восстановление неправильно переданных данных.

Сетевой уровень (Network Layer) обеспечивает связь между двумя компьютерными системами сети, обменивающимися между собой информацией. Другой функцией сетевого уровня является маршрутизация данных (называемых на этом уровне пакетами) в сети и между сетями (межсетевой протокол).

Транспортный уровень (Transport Layer) обеспечивает надежную передачу (транспортировку) данных между компьютерными системами сети для вышележащих уровней. Для этого используются механизмы для установки, поддержки и разрыва виртуальных каналов (аналога выделенных телефонных каналов), определения и исправления ошибок при передаче, управления потоком данных (с целью предотвращения переполнения или потерь данных).

Сеансовый уровень (Session Layer) обеспечивает установление, поддержание и окончание сеанса связи для уровня представлений, а также возобновление аварийно прерванного сеанса. Уровень представления данных (Presentation Layer) обеспечивает преобразование данных из представления, используемого в прикладной программе одной компьютерной системы в представление, используемое в другой компьютерной системе. В функции уровня представлений входит также преобразование кодов данных, их шифровка/расшифровка, а также сжатие передаваемых данных.

Прикладной уровень (Application Level) отличается от других уровней модели OSI тем, что он обеспечивает услуги для прикладных задач. Этот уровень определяет доступность прикладных задач и ресурсов для связи, синхронизирует взаимодействующие прикладные задачи, устанавливает соглашения по процедурам восстановления при ошибках и управления целостностью данных. Важными функциями прикладного уровня является управление сетью, а также выполнение наиболее распространенных системных прикладных задач: электронной почты, обмена файлами и других.

Рисунок 10.1. Семиуровневая модель взаимодействия между компьютерными системами

Каждый уровень для решения своей подзадачи должен обеспечить выполнение определенных моделью функций данного уровня, действий (услуг) для вышележащего уровня и взаимодействовать с аналогичным уровнем в другой компьютерной системе. Каждому уровню взаимодействия соответствует набор протоколов (т. е. правил взаимодействия).

Под протоколом понимается некая совокупность правил, регламентирующих формат и процедуры обмена информацией. В частности, он определяет, как выполняется соединение, преодолевается шум на линии и обеспечивается безошибочная передача данных между модемами.

Стандарт, в свою очередь, включает в себя общепринятый протокол или набор протоколов.

Функционирование сетевого оборудования невозможно без взаимоувязанных стандартов. Согласование стандартов достигается как за счет непротиворечивых технических решений, так и за счет группирования стандартов. Каждой конкретной сети присуща своя базовая совокупность протоколов.

Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Кодинг, CSS и SQL